(57)【要約】  本発明の実施例は、モノリシック集積回路（４０５）に結合された変圧器（１８０）を有するオフラインのＤＣ−ＤＣコンバータを提供する。変圧器は、該変圧器の１次巻線（１８１）に印加された入力ＤＣ電源電圧（Ｖｉｎ）を該変圧器の２次巻線（１８２）から供給される出力ＤＣ電源電圧（Ｖｏｕｔ）を生成するために用いる。モノリシック集積回路（４００）は、該モノリシック集積回路の第１の部分にあるスイッチ（１５１）とスイッチ制御部（１００）を含むスイッチング・レギュレータを有する。容量性アイソレータ（２０１）は、モノリシック集積回路の第２の部分に設けられる。モノリシック集積回路は、出力ＤＣ電源電圧を調整し、電気ショックの危険に対して、出力ＤＣ電源電圧を入力ＤＣ電源電圧から絶縁する。
2010522526.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源であって：
第１の共通導体電位を基準とする調整されていない入力電源電圧の電圧源；
前記入力電源電圧の電圧源に結合され、前記入力電源電圧から第２の共通導体電位を基準とする出力電源電圧を生成する制御可能な出力トランジスタ；
前記出力電源電圧に応答し、前記出力電源電圧から得られた誤差レベル情報を含む帰還信号を第１の周波数で生成する変調器；及び
前記出力電源電圧を調整するために前記帰還信号を前記トランジスタに容量性結合する第１のキャパシタ；
を有し、
前記第１のキャパシタは、前記出力電源電圧から前記トランジスタへの帰還信号経路内に前記第１及び第２の共通導体電位の間を絶縁する絶縁障壁を形成する、
ことを特徴とする電源。
【請求項２】
前記第１のキャパシタは分離した部品を有する、
請求項１記載の電源。
【請求項３】
前記第１のキャパシタは、半導体を更に有する集積回路に含まれる、
請求項１記載の電源。
【請求項４】
前記絶縁障壁は、前記第１の周波数より低い周波数の信号に対して形成される、
請求項１記載の電源。
【請求項５】
第２のキャパシタを更に有し、
前記変調器は、前記第２のキャパシタを介して前記トランジスタに容量性結合された第２の交流帰還信号を更に生成し、前記絶縁障壁を提供する前記帰還信号経路内に差動の駆動を提供する、
請求項１記載の電源。
【請求項６】
前記変調器はスタート・ストップ発振器を有する、
請求項１記載の電源。
【請求項７】
前記トランジスタは、絶縁変圧器と結合され、前記入力電源電圧が生成される端子と前記出力電源電圧が生成される端子との間で、前記第１の共通導体電位と前記第２の共通導体電位との間を絶縁する絶縁障壁を形成する、
請求項１記載の電源。
【請求項８】
電源であって：
第１の共通導体電位を基準とする調整されていない入力電源電圧の電圧源；
前記入力電源電圧の電圧源に結合され、前記入力電源電圧から第２の共通導体電位を基準とする出力電源電圧を生成する制御可能な出力トランジスタ；及び
前記出力電源電圧に応答し、前記出力トランジスタに結合されたスイッチ・レギュレータ；
を有し、
前記スイッチ・レギュレータは、
負帰還により前記出力電源電圧を調整し、
電気ショックの危険に対して前記第１の共通導体電位を前記第２の共通導体電位から絶縁する絶縁回路を第１の部分に含み、
前記スイッチ・レギュレータの前記絶縁回路を含む前記第１の部分及び前記スイッチ・レギュレータの第２の部分の両方は、モノリシック集積回路内に実装される、
ことを特徴とする電源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源に関し、より詳細には第１のレベルで供給されるオフラインのＤＣ電力を電子装置に給電するのに適した第２のレベルの絶縁及び調整されたＤＣ電力に変換する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日の多くの電子装置は、交流電流（ＡＣ）の主電源から得られた直流電流（ＤＣ）により給電される。ＡＣ−ＤＣコンバータは、装置に給電するためにＡＣ電力を第１のＤＣ電圧又は電流に変換する。多くのこれらの装置は、例えば、パーソナル・コンピュータ及びテレビジョンであり、該装置に補助装置を結合するように構成される。ある場合には、補助電子装置は、第１のＤＣ電圧又は電流と異なる第２のＤＣ電圧又は電流を用いて動作する。この場合には、ＤＣ−ＤＣコンバータが用いられ、第１のＤＣ電圧又は電流（つまりオフラインのＤＣ電圧）を補助装置に給電するための第２のＤＣ電圧又は電流に変換する。
【０００３】
第２のＤＣ電圧又は電流は調整及び絶縁されることが望ましく、該調整及び絶縁は従来のＤＣ−ＤＣコンバータ回路により提供される。しかしながら、これらのＤＣ−ＤＣコンバータの特徴は、従来、特注設計の制御回路及び部品に実装されている。特に、従来の電力制御回路は、光カプラ又は信号分離変圧器を利用し、絶縁変圧器の１次及び２次巻線を絶縁している。これら両方の解決法は、個別の回路部品を有し、モノリシック集積回路に実装するのに適さない。結果として、従来の回路は、コンバータの機能を提供するために、概して複数の別個の部品、複数の集積回路及び場合によってはハイブリッドＩＣを有する。これらの回路は、該回路の機能を良好に実行すると同時に、一般的に望まれるよりも多くの空間を消費する。また、該回路は複雑で高価になりうる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、単一のモノリシック集積回路に集積できる絶縁されたオフラインの電力制御部を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施例は、モノリシック集積回路に結合された変圧器を有する電源装置を提供する。変圧器は、該変圧器の１次巻線に印加された第１のＤＣ電圧を該変圧器の２次巻線に供給される第２のＤＣ電圧に変換する。モノリシック集積回路は、該モノリシック集積回路の第１の部分にある、スイッチとスイッチ制御部を含むスイッチング・レギュレータを有する。アイソレータは、モノリシック集積回路の第２の部分に設けられる。モノリシック集積回路は、第２のＤＣ信号を調整し、該第２のＤＣ信号を第１のＤＣ信号から絶縁する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の好適な実施例は、添付の図面を参照して以下に詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】従来技術による従来のＤＣ−ＤＣコンバータのブロック図である。
【図２】本発明の実施例によるＤＣ−ＤＣコンバータのブロック図である。
【図３】本発明の実施例によるＤＣ−ＤＣコンバータのブロック図である。
【図４Ａ】本発明の実施例による回路を表す概略図である。
【図４Ｂ】本発明の実施例による回路を表す概略図である。
【図５】本発明の実施例によるＤＣ−ＤＣコンバータのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本願明細書の目的のため、用語「ＤＣ信号」は、用語「ＤＣ電圧」、「ＤＣ電流」及び「ＤＣ電力」と同義である。直流電流（ＤＣ）−ＤＣコンバータを有する従来のオフラインのスイッチ・モード電源（ＳＭＰＳ）が知られている。従来のオフラインのＤＣ−ＤＣコンバータでは、第１のＤＣ信号は一般的に電源供給ラインにより供給される交流電流（ＡＣ）電源を整流しフィルタリングすることにより得られる。ＡＣ電源は、本願明細書では主電源とも称される。絶縁ＤＣ−ＤＣコンバータでは、第１のＤＣ信号は変圧器の１次巻線に供給される。電源スイッチ、一般的にはパワー・トランジスタは、変圧器の１次側に結合され、第１の共通電位、例えばグランドを基準とする。第２のＤＣ信号は、１次巻線内の電流の流れを開始及び停止する電源スイッチの作用で、変圧器の２次側に含まれる。
【０００９】
帰還回路は、変圧器の２次巻線で電源の出力に結合され、第２のＤＣ信号をサンプリングし、該第２のＤＣ信号と所望の基準ＤＣレベルとの差を示す帰還信号を供給する。光カプラは、変圧器の２次側の帰還回路からの帰還信号をスイッチ・レギュレータに結合する。スイッチ・レギュレータは、パワー・トランジスタを制御する。アイソレータは、変圧器の１次巻線と２次巻線の間の絶縁を提供する。
【００１０】
従来のオフラインのＤＣ−ＤＣコンバータは、市販されており直ちに入手できる。例えば、ＯＮ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒは調整され絶縁された第２のＤＣ信号を出力で提供する。
【００１１】
＜図１＞
図１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０を有する従来のスイッチ・モード電源（ＳＭＰＳ）の一例を示す。図１のＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、１次巻線１８１及び２次巻線１８２を含む変圧器１８０を有する。ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、スイッチ１５１及びスイッチ制御部１００を更に有する。ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、変圧器１８０の２次巻線１８２に結合されたレギュレータ３００及びコンバータ出力１９５と制御部１００との間に結合された光カプラ２００を更に有する。
【００１２】
コンバータ入力１０５は、電源３０に結合される。図１に示した例では、電源３０は、整流されフィルタリングされた第１のＤＣ電圧をコンバータ入力１０５で提供する電源整流器及びフィルタ３０を有する。入力１０５は、変圧器１８０の１次巻線１８１の一端に結合される。スイッチ１５１は、１次巻線１８１の他端と第１の基準電位、例えばグランド５との間に電流検知抵抗器１７を介して結合される。電流検知抵抗器１７は、抵抗器１７により設けられ、制御部１００の入力に結合される。制御部１００の出力は、スイッチ１５１に結合され、スイッチ１５１を動作させる。
【００１３】
ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、コンバータ出力１９５で第２のＤＣ電圧を提供する。コンバータ出力１９５は、変圧器１８０の２次巻線１８２の一端に結合される。変圧器１８０の２次巻線の他端は、第２の基準電位１５を基準とする。レギュレータ３００は、変圧器１８０の２次巻線１８２に結合され、出力１９５の第２のＤＣ電圧を検知し、第２の基準電位１５を基準とする第２のＤＣ電圧１９５を表す帰還信号４を供給する。光カプラ２００は発光素子１１及び光検知素子１２を有する。発光素子１１は、出力１９５に結合され、第１の帰還信号４を受信し、帰還信号４に従って光を発する。発光素子１１は、第２の基準電位１５に結合される。
【００１４】
受光素子１２は、発光素子１１により放射された光を受信する。受光素子１２は、受信した光に従う信号をスイッチ制御部１００の入力に供給する。受光素子１２により制御部１００へ供給された信号は、第１の基準電位５を基準とする。スイッチ制御部１００の出力は、スイッチ１５１を動作させ、変圧器１８０の１次巻線１８１内の電流を制御する。
【００１５】
このように、変圧器１８０の２次側１８２の出力１９５の第２のＤＣ電圧に関する情報は、変圧器１８０の１次側１８１にある制御部１５１へ光カプラ２００を介して供給される。同時に、光カプラ２００は、第１の基準電位５と第２の基準電位１５との間の差に関係なく、変圧器１８０の１次巻線１８１と２次巻線１８２との間の絶縁を提供する。
【００１６】
図１に示したＤＣ−ＤＣコンバータの共通の構成は、少なくとも２つの別個にパッケージされた回路を用いて実施される。１つのパッケージは制御部１００を有するモノリシックＩＣである。もう１つのパッケージは光カプラ２００を有する。ある構成では、第３のパッケージがレギュレータ３００を有する。
【００１７】
このように、従来のＤＣ−ＤＣコンバータは、複数の別個にパッケージされた回路を利用し、制御部１００の機能を提供する。特に、モノリシック集積回路にあるアイソレータをＤＣ−ＤＣコンバータ１０の他の機能とともに設けることにより、変圧器１８０の１次巻線と２次巻線との間の絶縁を提供することが望ましい。
【００１８】
＜図２＞
図２のブロック図は、本発明の実施例による電源装置２０を示す。装置２０は、モノリシック集積回路４００に結合された変圧器回路１８０を有する。変圧器回路１８０は、１次巻線１８１を含む１次側及び２次巻線１８２と整流器２９１とキャパシタ２９３とを含む２次側を有する。第１の整流されたＤＣ電源電圧Ｖｉｎは、電源装置入力１０５で１次巻線１８１に印加される。電圧Ｖｉｎは、通常ホット・グランドを基準とする第１の共通電位５を基準とする。第１の共通電位５は、変圧器１８０の１次側に結合された回路と共通であってよい。
【００１９】
電源装置出力１９５は、２次巻線１８２内で生成された電圧から電源出力である第２のＤＣ電圧Ｖｏｕｔを生成する。電圧Ｖｏｕｔは、通常コールド・グランド又は筐体のグランドを基準とする第２の共通電位１５を基準とする。電圧Ｖｏｕｔは、図示されない電子装置に給電するために用いられてもよい。変圧器回路１８０の２次側は、従来通り、２次巻線１８２に結合された整流器２９１及び整流器２９１と第２の共通電位１５との間に結合されたキャパシタ２９３を有する。ある実施例では、筐体の共通電位は、装置を有する回路と共通である。本発明の他の実施例では、第２の基準電位１５は、変圧器１８０の２次側により電力を供給される回路のための共通基準電位を有する。
【００２０】
モノリシック集積回路４００は、電源スイッチ１５１、スイッチ・レギュレータ１００及びアイソレータ２０１を有する。本発明のある実施例では、電源スイッチ１５１は、モノリシック集積回路４００の第１の部分に実装される。スイッチ・レギュレータ１００は、モノリシック集積回路４００の第２の部分に実装される。アイソレータ２０１は、モノリシック集積回路４００の第３の部分に実装される。レギュレータ回路３００は、モノリシック集積回路４００の第４の部分に実装される。本願明細書を読んだ当業者によって直ちに理解されるように、モノリシック集積回路は、幾つかの回路部分がモノリシック集積回路の製造に都合のよい種々の配置で重なり合うか他の回路部分と密接に結び付くように製造される。従って、本願明細書に記載されたモノリシック集積回路４００の第１、第２及び第３並びに第４の部分は、必ずしもモノリシック集積回路上の互いに物理的に分離された個々の回路部品を有する必要はない。
【００２１】
本発明の幾つかの実施例では、スイッチ・レギュレータ１００は、帰還回路３００とともにパッケージされる。本発明の他の実施例では、帰還回路３００の少なくとも一部は、スイッチ・レギュレータ１００と別個にパッケージされる。帰還回路３００は、電源出力１９５に結合され、第２のＤＣ電圧Ｖｏｕｔを検知する。帰還回路３００は、第２のＤＣ信号電圧Ｖｏｕｔのレベルに基づき帰還信号２９７を供給する。本発明の代替の実施例では、集積されたコンバータ回路４００は、スイッチ制御部１００、帰還回路３００及びアイソレータ２０１を有する単一のモノリシック集積回路チップを有する。幾つかの代替の実施例では、スイッチ１５１は別個の部品として設けられる。本発明の他の実施例では、アイソレータ２０１は、アイソレータ２０１及びスイッチ制御部１００とスイッチ１５１とレギュレータ３００のグループから選択された機能を提供するようにされた少なくとも１つの回路を有するモノリシック集積回路チップ上に設けられる。
【００２２】
動作中、第１のＤＣ電圧Ｖｉｎは、装置入力１０５で電源装置２０に供給される。第１のＤＣ電圧Ｖｉｎは、例えば装置入力１０５を、従来のＡＣ主電源８により、つまり例えば６０又は５０Ｈｚで供給される整流されフィルタリングされた電圧に結合することにより、供給される。電圧Ｖｉｎは、変圧器１８０の１次巻線１８１の一端に結合される。整流されたＡＣ主電源の平滑化は、従来通りにキャパシタ２０６により提供される。キャパシタ２０６は、従来の平滑キャパシタを形成する。１次巻線１８１の他端は、第１の共通電位５又はホット・グランドにスイッチ１５１を介して結合される。第１の共通電位５は、本発明のある実施例ではグランドを有する。本発明の他の実施例では、第１の基準電位５は、変圧器１８０の１次側回路に結合されるための電位を有する。
【００２３】
スイッチ１５１は、例えば、スイッチ・モード電源で用いられるスイッチに特有の従来のチョッパ・トランジスタを有する。本発明のある実施例では、スイッチ１５１は、バイポーラ・トランジスタ、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）及び金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を有するグループから選択された半導体素子を有する。スイッチ１５１を半導体基板上に実装し電源装置２０のモノリシック集積回路４００を構成するための種々の半導体素子が知られており市販されている。図２に示した本発明の実施例では、スイッチ１５１はバイポーラ・トランジスタを有する。
【００２４】
スイッチ１５１の動作は、スイッチ制御部１００により制御される。制御部１００は、従来通りスイッチ１５１を駆動して変圧器１８０の１次巻線１８１に周期的に給電することにより、スイッチ１５１の動作を制御する。
【００２５】
スイッチ１５１がオフに切り替えられた後、エネルギーは、変圧器１８０の１次巻線１８１から２次巻線１８２へ転送される。２次巻線１８２の第１の端は整流器２９１に結合される。転送されたエネルギーは、従来通りダイオード２９１により整流されキャパシタ２９３内に蓄積され、装置出力１９５で出力電圧Ｖｏｕｔを供給する。
【００２６】
帰還回路３００は、変化する負荷（例えば、図１の負荷ＲＬ）状態によるＶｏｕｔの変動を補償する。図２に示した実施例では、帰還回路３００は、比較回路３０１及び基準ＤＣ信号３０７を有する。比較回路３０１は、レベル表示信号４を比較回路３０１に供給する電圧Ｖｏｕｔを受信するために結合された第１の入力を有する。比較回路３０１は、（ＤＣ電圧Ｖｏｕｔのレベルを示す）レベル表示信号４を基準信号３０７と比較する。比較回路３０１は、帰還信号２９７を出力で供給する。帰還信号２９７は、基準信号３０７のレベルに対する第２のＤＣ電圧Ｖｏｕｔの変動を表す。その関連で、帰還信号２９７はエラ―信号を有する。帰還信号２９７は、アイソレータ２０１に結合される。アイソレータ２０１は、帰還信号をスイッチ・レギュレータ回路１００に結合する。スイッチ・レギュレータ１００は従来通り動作する。第２のＤＣ電圧Ｖｏｕｔにエラーが含まれる場合、スイッチ・レギュレータ１００は、従来通りスイッチ１５１のスイッチング（オン及びオフ）及びスイッチングのタイミングを調整することにより、補正する。
【００２７】
変圧器１８０の２次巻線の一端は、第２の共通電位１５に結合される。従って、第１の共通電位５と第２の共通電位１５との間に有意な電位差が存在しうる。従って、従来のコンバータは、通常、調整を目的として光アイソレータを介して帰還信号に結合する。残念ながら、光アイソレータは、実際にはモノリシック集積回路上に設けることができない。
【００２８】
図２に示したモノリシック集積回路４００は、本発明の実施例に従い構成されたアイソレータ２０１を有する。従来のアイソレータと異なり、アイソレータ２０１は、変圧器１８０の２次側からの帰還信号２９８を変圧器１８０の１次側に結合するために光学回路素子を用いない。代わりに、アイソレータ２０１は、本発明の原理に従って配置された容量素子を有する。従って、本発明の実施例に従い、アイソレータ２０１は、モノリシック集積回路４００上に設けられる。
【００２９】
＜図３＞
図３は、本発明の実施例によるモノリシック集積回路４００のアイソレータ２０１の更なる詳細を示すブロック図である。図２及び３に示したように、電源装置２０は、モノリシック集積回路４００に結合された変圧器回路１８０を有する。モノリシック集積回路４００は、スイッチ１５１及びスイッチ制御部１００、帰還回路３００及びアイソレータ２０１を有する。図３に示した実施例では、アイソレータ２０１は、変調器３０３、第１及び第２のキャパシタ３０７及び３０９をそれぞれ有する容量性絶縁素子３７３、並びに復調器３０５を有する。変調器３０３は、帰還信号３１３を受信するために比較回路３１１に結合される。変調器３０３は発振器３０２を有する。変調器３０３は、発振器３０２により供給される搬送信号を帰還信号３１３で変調する。キャパシタ３０７は、交流電流（ＡＣ）の変調された信号を復調器３０５の入力６４に結合する。
【００３０】
図３に示した本発明の実施例によると、変調器３０３の第１の出力６１は、キャパシタ３０７の一端に結合される。変調器３０３の第２の出力６２は、キャパシタ３０９の一端に結合される。キャパシタ３０９の他端は、復調器３０５の入力６５に結合される。従って、変調された信号は、キャパシタ３０７及び３０９を介して復調器３０５に結合される。第１の出力６１及び第２の出力６２に生成される信号は、互いに対して反転された相補的な信号である。キャパシタ３０７及び３０９は、集積回路の内部、オンチップ・キャパシタ（モノリシック）又は外部のいずれであってもよい。外部キャパシタは、有利なことに、４本の追加ピンに関連するコストで、特別な定格のキャパシタを用いることを可能にする。
【００３１】
復調器３０５の出力２９８は、帰還信号３１３から得られた情報を含む信号を制御部１００の帰還入力２に印加する。制御部１００は、駆動信号１５６をスイッチ１５１に供給する。駆動信号１５６は、帰還信号３１３により定められたレートでスイッチ１５１をオン及びオフにする。
【００３２】
本発明の実施例によると、制御部１００は、市販のスイッチ・モード制御部の構成に従い構成される。従来の制御部の構成は、例えばＯＮ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ（ＮＣＰ１２００）により説明される。本発明のある実施例によると、制御部１００の他の要素は、従来のスイッチ・モード制御技術に従い構成される。しかしながら、知られているＳＭＰＳ技術とは対照的に、アイソレータ２０１は、変圧器１８０の１次巻線１８１と２次巻線１８２との間の絶縁を提供するために光学部品を用いない。
【００３３】
本発明の実施例によると、帰還信号３１３は変調器３０３により搬送波に変調される。変調された信号は、キャパシタ３０７及び３０９を介して変調器３０３から復調器３０５に結合される。復調器３０５は、変調された信号から帰還信号３１３に含まれる誤差情報を復元し、復元した帰還信号を制御部１００の入力２へ供給する。図３に示したアイソレータ２０１の構成は、電源装置２０に対し高い雑音排除性を提供する。これには、少なくとも部分的に、アイソレータ２０１を有する回路によりもたらされる対称性が貢献している。キャパシタ３０７及び３０９を介して提供される差動による駆動は、有利なことに共通モード阻止による雑音消去を提供する。
【００３４】
絶縁は、例えば電気ショックの危険の可能性を防止するために、ホット・グランド電位５とコールド・グランド電位１５との間に例えば５０又は６０Ｈｚのような低周波数で必要である。キャパシタ３０７及び３０９は、低周波数では高インピーダンスを形成する。従って、キャパシタ３０７及び３０９は、ホット・グランド電位４とコールド・グランド電位１５との間の帰還信号経路内の絶縁を提供する。キャパシタ３０７及び３０９を介して結合された信号の周波数は、キャパシタ３０７及び３０９により絶縁が提供される周波数よりも高くなるよう選択される。従って、キャパシタ３０７及び３０９は、変調器３０３の出力６１及び６２でそれぞれ生成される信号の周波数で低インピーダンスを形成する。従って、変調器３０３の出力６１及び６２でそれぞれ生成された信号は、キャパシタ３０７及び３０９により遮断されることなく通過する。
【００３５】
本発明のある実施例によると、変調器３０３は、帰還信号３１３により搬送信号を変調する。図４は、変調回路構成の一例を示す。本発明の代替の実施例は、他の種類の変調を用い、帰還信号３１３を搬送信号に印加する。本発明の実施例は、安全性を考慮して及び適切な安全な調整に従うように、絶縁キャパシタ３０７及び３０９の定格を選択する。
【００３６】
＜図４＞
図４は、本発明の実施例に従い構成された電源装置２０を示すブロック図である。図３に関連して前述したように、変圧器回路１８０は、モノリシック集積回路４００に結合される。変圧器回路１８０は、電力転送経路内のホット・グランド電位５とコールド・グランド電位１５との間に絶縁を設ける。変圧器回路１８０は、任意的に１次巻線１８１の両端に結合されたスナバ回路４８２を有する。図４に示した本発明の実施例では、スイッチ１５１はモノリシック集積回路４００の外部に設けられる。スイッチ制御部１００は、モノリシック集積回路４００の第１の部分に設けられる。従って、図４に示した本発明の実施例では、スイッチ１５１はモノリシック集積回路４００の駆動出力端子１５６でスイッチ制御部１００に結合される。
【００３７】
分圧器を有する誤差信号生成回路５３６は、モノリシック集積回路４００の第１の端子Ａに結合される。第１の端子Ａは、帰還信号３１３をモノリシック集積回路４００の変調器３０３に結合する。変調器３０３は、モノリシック集積回路４００に実装される。本発明の実施例によると、変調回路３０３は、スタート・ストップ発振器３０２並びに第１及び第２のインバータ４５３及び４５５をそれぞれ有する。本発明のある実施例では、スタート・ストップ発振器３０２は、第１のＮＯＲゲート４５２及び第２のＮＯＲゲート４３３を有する。スタート・ストップ発振器３０２は、ＮＯＲゲート４３３のピン２の信号によりゲート制御される。ピン２の電圧は、抵抗器Ｒ１１によりプルアップされる。
【００３８】
帰還信号３１３は、装置３１９に結合される。装置３１９は、帰還信号３１３を受信するための第３のピンを有する制御可能なツェナー・ダイオード回路として動作するよう構成される。第３のピンの帰還信号３１３が装置３１９の閾より下に降下した場合、これは電圧Ｖｏｕｔが低すぎることを示し、装置３１９は論理Ｈｉｇｈを形成する電圧レベルをＮＯＲゲート４３３のピン２で生成する。従って、スタート・ストップ発振器３０２はディスエーブルされる。一方で、第３のピンの帰還信号３１３が装置３１９の閾より上に上昇した場合、これは電圧Ｖｏｕｔが高すぎることを示し、装置３１９は論理Ｌｏｗを形成する電圧レベルをＮＯＲゲート４３３のピン２で生成する。従って、スタート・ストップ発振器３０２は約２ＭＨｚの周波数で動作可能である。従って、変調器３０３は、帰還信号３１３に従って発振器３０２を変調し、変調した帰還信号をＮＯＲゲート４５２のピン１１で供給する。図４に示した本発明の実施例では、変調器３０３はモノリシック集積回路４００の一部に設けられる。発振器のスタート・ストップ・モードのための代替の変調技術も可能である。
【００３９】
ＮＯＲゲート４５２のピン１１の変調した帰還信号は、第１のインバータ４５３に結合される。インバータ４５３の出力は、第２のインバータ４５５及びキャパシタ３０９に結合される。図４に示した本発明の実施例では、インバータ４５３及び４５５はＮＯＲゲートにより実施される。当業者が直ちに理解するように、種々の論理回路がインバータ回路４５３及び４５５を実施するのに適する。本発明はＮＯＲゲートを有する実装に限定されない。
【００４０】
インバータ４５５及び４５３は、絶縁キャパシタ３０７及び３０９にそれぞれ結合される。絶縁キャパシタ３０７及び３０９は、変調された帰還情報を復調器３０５に結合する。キャパシタ３０７及び３０９は、モノリシック集積回路４００の一部に設けられる。インバータ４５５は、インバータ４５３によるキャパシタ３０９の充電及び放電と反対の関係で、キャパシタ３０７を充電及び放電するように構成される。
【００４１】
キャパシタ３０７の他端は、復調器３０５の第１の入力に結合される。同様に、キャパシタ３０９の他端は、復調器３０５の第２の入力に結合される。復調器３０５は、トランジスタ３２５並びに整流器３０２及び３０１を有する。キャパシタ３０７及び３０９により供給される変調された帰還信号は、トランジスタ３２５及びダイオード３０１のベース−エミッタ接合により整流され、トランジスタ３２５にコレクタ電流を生じる。トランジスタ３２５のコレクタ電流は、発振器２０がキャパシタ３０７及び３０９に電流パルスを生成したときに、キャパシタＣ３を放電する。キャパシタＣ３は、如何なる電流パルスもキャパシタ３０７及び３０９に生成されない場合に、モノリシック集積回路４００の内部で供給される電源電流により充電される。
【００４２】
第３のピンの帰還信号３１３が装置３１９の閾より下に降下した場合、これは電圧Ｖｏｕｔが低すぎることを示し、キャパシタＣ３は充電され、信号１５６を生じ、トランジスタ１５１の電流を増大させる。一方で、第３のピンの帰還信号３１３が装置３１９の閾より上に上昇した場合、これは電圧Ｖｏｕｔが高すぎることを示し、キャパシタＣ３はキャパシタ３０７及び３０９のパルスにより放電され、信号１５６を生じ、トランジスタ１５１の電流を減少させる。これにより、電圧調整ループが成立する。
【００４３】
＜図５＞
図５は、本発明のある実施例による電源装置５０を図示する。電源装置５０は、モノリシック集積回路５００に結合された変圧器回路１８０を有する。図５に示した本発明の実施例によると、モノリシック集積回路５００は６ピンのＩＣチップを有する。出力電圧Ｖｏｕｔは、分圧器（Ｒ１２、Ｒ１３）を有する帰還回路５３６に供給される。この分圧器は、ＩＣ内に部分的に又は完全に実装されてよい。外部抵抗Ｒ１２は更に柔軟性を可能にする。帰還回路５３６は、帰還信号３１３をモノリシック集積回路５００へ供給する。モノリシック集積回路５００の端子Ａは、帰還信号３１３を変調器のダイオード３０９に結合する（図４の３０３を参照）。
【００４４】
表１は、モノリシック集積制御部１９９のピン１−８の機能を説明する。
【００４５】
【表１】
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このように、本願明細書に記載された本発明の種々の実施例は、２次側の調整とホット側の絶縁とを集積した単一チップの電源モノリシック集積回路を提供する。本発明は、本発明の精神又は基本的特徴から逸脱することなく、他の特定の形式で実施されてもよい。従って、本発明の実施例は、全て説明のためであり限定的ではないと見なされるべきである。本発明の範囲は、特許請求の範囲というより上述の説明により定められる。従って、請求項と等価な意味及び範囲内に包含される全ての変更は、本発明の範囲に含まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【国際調査報告】
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