(57)【要約】      （修正有）【課題】バッテリ供給されている電力供給システムの効率を改善するための方法およびシステムを提供する。【解決手段】電圧レギュレータの駆動制御回路に対して利用される供給電圧が、入力電圧の変化に関連して変化する。したがって、１つの実施形態では、調整回路の出力トランジスタの制御端子を駆動する回路に対して利用される供給電圧が、入力電圧の変化に関連して変化してもよい。例えば、入力電圧レベルと、レギュレータ出力トランジスタのゲートを制御するゲート駆動回路に対して使用される電圧レベルとの間に、逆数の関係が確立されてもよい。【選択図】図３
2007295793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧調整を有するバッテリサポートされている電力供給システム中でバッテリ寿命を延長させる方法において、
調整される第１の電圧供給を提供し、前記第１の電圧供給は少なくとも時々バッテリ源から発生されることと、
前記第１の電圧供給を受け取る電圧レギュレータを提供することと、
前記第１の電圧供給の電圧レベルに少なくとも部分的に関連して変化する、可変出力駆動制御電圧を発生させることと
を含み、
前記第１の電圧供給の電圧レベルに関連して前記出力駆動制御電圧を変化させることは、前記バッテリの寿命を延長させる方法。
【請求項２】
前記可変出力駆動制御電圧がトランジスタの制御端末を制御する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
トランジスタの伝導損は前記出力駆動制御電圧を変化させることにより変化するので、前記電圧レギュレータの効率は前記出力駆動制御電圧を変化させることにより変わる、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記第１の電圧供給は時々ＡＣ電源から発生される、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記バッテリサポートされている電力供給システムは、前記第１の電圧供給の電圧レベルに少なくとも部分的に関連して変化する、複数の可変出力駆動制御電圧を有する複数の電圧レギュレータを具備する、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記可変出力駆動制御電圧は前記第１の電圧供給に対して逆数の関係で変化する、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記第１の電圧供給は時々ＡＣ電源から発生され、前記可変出力駆動制御電圧は、前記第１の電圧供給が前記ＡＣ電源から発生されるときよりも、前記第１の電圧供給が前記バッテリ源から発生されるときに、少なくとも時々、より大きい振幅を有している、請求項６記載の方法。
【請求項８】
電圧レギュレータの出力駆動制御電圧を制御する方法において、
前記電圧レギュレータにより調整される第１の電圧供給を提供することと、
前記電圧レギュレータの制御回路の少なくとも一部に対する制御ユニット電力供給として制御ユニット電圧を利用することと、
前記電圧レギュレータの駆動回路の少なくとも一部に対する駆動ユニット電力供給として駆動ユニット電圧を利用し、前記駆動回路は前記電圧レギュレータの出力トランジスタを制御する駆動信号を制御することと、
前記駆動ユニット電圧レベルが前記第１の電圧供給の電圧レベルに少なくとも部分的に依存しているように、前記駆動ユニット電圧を変化させることと、
前記電圧レギュレータから調整された出力電圧を提供することと
を含み、
前記電圧レギュレータの効率は前記駆動ユニット電圧に依存している方法。
【請求項９】
前記駆動ユニット電圧は前記電圧レギュレータの電圧レギュレータ集積回路の外部で発生される、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記駆動ユニット電圧は前記電圧レギュレータの電圧レギュレータ集積回路内で発生される、請求項８記載の方法。
【請求項１１】
前記出力トランジスタの伝導損は前記駆動ユニット電圧を変化させることにより変化する、請求項８記載の方法。
【請求項１２】
前記駆動ユニット電圧は前記第１の電圧供給の電圧レベルに対して逆数の関係で変化する、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
情報取扱システムにおいて、
バッテリ源から少なくとも時々発生され、可変電圧レベルを有する第１の電圧供給と、
前記第１の電圧に結合され、前記第１の電圧を調整して電圧レギュレータ出力電圧を提供する電圧レギュレータと、
前記電圧レギュレータの制御回路の少なくとも一部によって利用される第２の電圧供給と、
第３の電圧供給は前記電圧レギュレータの駆動回路の少なくとも一部によって利用され、前記駆動回路は前記電圧レギュレータの出力トランジスタの制御端子に結合された制御信号を提供する、可変の第３の電圧供給と
を具備し、
前記可変の第３の電圧供給の電圧レベルは、前記第１の電圧供給の電圧レベルに依存している情報取扱システム。
【請求項１４】
前記第１の電圧供給はＡＣ電源からも発生されてもよい、請求項１３記載の情報取扱システム。
【請求項１５】
複数の電圧レギュレータをさらに具備し、前記複数の電圧レギュレータのそれぞれは前記第１の電圧供給に結合され、前記複数の電圧レギュレータの少なくとも２つ以上は、各電圧レギュレータ駆動回路により利用される可変電圧供給をそれぞれ有しており、前記可変電圧供給の電圧レベルは前記第１の電圧供給に関連して変化する、請求項１３記載の情報取扱システム。
【請求項１６】
電圧レギュレータ集積回路の外部に設けられ、出力として前記可変の第３の電圧供給を有する電圧レベル調整回路をさらに具備する、請求項１３記載の情報取扱システム。
【請求項１７】
前記可変の第３の電圧供給は、電圧レギュレータ集積回路の内部で発生される、請求項１３記載の情報取扱システム。
【請求項１８】
前記出力トランジスタは第１のＭＯＳＦＥＴデバイスであり、前記ＭＯＳＦＥＴデバイスのＭＯＳＦＥＴ伝導損は前記可変の第３の電圧供給の電圧レベルに関連して変化する、請求項１３記載の情報取扱システム。
【請求項１９】
第２のＭＯＳＦＥＴデバイスをさらに具備し、前記第１および第２のＭＯＳＦＥＴデバイスのそれぞれは、前記第１の電圧供給の電圧レベルに関連して変化する可変ゲート制御信号を受け取る、請求項１８記載の情報取扱システム。
【請求項２０】
前記第２の電圧供給は一定の電圧レベルを有する、請求項１３記載の情報取扱システム。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は電圧レギュレータを制御する技術に関連し、さらに詳細には、バッテリ寿命を延長するために電圧レギュレータを制御することに関連する。
【発明の背景】
【０００２】
バッテリサポートされている電力供給は、さまざまな適応に対して使用されている。バッテリ電力供給はシステム中で利用されるより先に調整されなければならないことが多い。例えば、バッテリサポートされている電力システム１００中で電圧レギュレータを利用する例示的なシステムを図１に示す。図１に示したように、例えば、公共ＡＣ電力グリッドに結合されてもよいＡＣアダプタ１１０から、ＡＣ電源が取得される。バッテリ１２０もバッテリ電源を提供するために設けられる。当業者に知られているように、スイッチ１１２、１１４および１１６ならびに充電レギュレータ１３０は、ＡＣアダプタ１１０からのＡＣ電力またはバッテリ１２０からのバッテリ電力を選択するように設けられ、供給レールＶｉｎ１２５に対して電力を提供する。また、当業者に知られているように、スイッチもまた、バッテリに充電を提供するために制御されてもよい。例えば、ＡＣおよびバッテリ供給される電力システムが、２００５年２月１６日に出願され、「バッテリシステム内の充電調整の集積化のためのシステムと方法」と題された、Ｌｕｏ氏らによる、同時係属中の米国特許出願第１１／０５８，７８１号に説明されており、この開示はここで参照により明示的に組み込まれている。
【０００３】
図１に示したように、電力供給レールＶｉｎ１２５は、いくつかの電圧レギュレータ１４０に提供されてもよい。典型的な適用では、レールＶｉｎ１２５は、９から２０ボルトの範囲であってもよい。例えば、ＡＣアダプタ１１０が利用されているとき、Ｖｉｎ１２５の公称入力電圧レベルは１９．５Ｖであってもよい。しかしながら、電力供給システムがバッテリによってサポートされているとき、最小入力電圧レベルは９Ｖほどの低さであってもよい。電圧レギュレータ１４０は、プロッセッサ、チップセット、二重データレート（ＤＤＲ）、メモリおよびグラフィックカードのような、バッテリサポートされている電力システム１００の負荷により要求される必要な電圧へと、レールＶｉｎ１２５の電圧レベルを変換する。例えば図１に示したように、電圧レギュレータ１４０は０．９Ｖから５Ｖの範囲である、いくつかの調整された電力供給レールを提供するために使用される。図１に示したレギュレータの数、タイプおよび出力電圧レベルは、単に例示的なものであり、ユーザの適用およびニーズに依存して変化してもよい。この開示で紹介する方法を使用することができるレギュレータの１つの例示的なタイプは、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）が電力制御スイッチとして使用される一般的スイッチング電圧レギュレータである。１つの例示的な実施形態では、電圧レギュレータは「バック」電圧レギュレータであってもよい。バックまたは「ステップ−ダウン」電圧レギュレータとは、一般的に入力電圧よりも、より低い出力電圧を有するとして知られているレギュレータである。例示的な電圧レギュレータは、Intersil ISL88550A、Maxim MAX8743およびTexas Instrument TPS51116のような制御装置を使用する。例示的な電圧レギュレータは、制御装置中の駆動回路および制御回路の動作をサポートするために、２つの補助的な＋５Ｖ電力供給電圧が必要とされるという共通の特徴を有している。これらの２つの電力供給電圧のＶＣＣまたはＡＶＤＤと呼ばれる＋５Ｖ供給電圧は、ＲＣフィルタされた後のものである。しかしながら、ここで説明した概念は、広範囲の他のレギュレータタイプに適切であり、ここで説明したレギュレータは単に例示的なものにすぎないことを理解すべきである。
【０００４】
図１で示したように、電圧レギュレータは、調整されている電力回路入力Ｖｉｎレールに加えて、電力供給入力を受け取る。したがって、例えば、示したようにＶｄｄ供給入力１４２が利用されてもよく、ＶｄｄがＲＣフィルタによってフィルタされた後の、Ｖｃｃ供給入力１４４が利用されてもよい。図２を参照してより詳細に示すように、Ｖｄｄ供給入力１４２はＭＯＳＦＥＴゲート駆動回路に対する電力供給として動作し、Ｖｃｃ供給入力１４４はレギュレータ内のアナログおよび／またはデジタル制御回路に対する電力供給として動作する。
【０００５】
図２は、レギュレータ１４０に対する例示的な適用を示す。図２に示したように、レギュレータ１４０はレギュレータ集積回路２１０と、電力ＭＯＳＦＥＴ２２０および２２２と、レギュレータシステム出力２３０とを含む。示したように、電力供給レールＶｉｎ１２５、Ｖｄｄ１４２およびＶｃｃ１４４はレギュレータ集積回路２１０に提供される。ＭＯＳＦＥＴ２２０および２２２は、それぞれゲート駆動出力２２１および２２３によって制御される。ＭＯＳＦＥＴ２２０のソースおよびＭＯＳＦＥＴ２２２のドレインも、示したように、ＬＸピン２２５においてレギュレータ集積回路２１０に結合されている。ＯＵＴピン２２６が出力電圧を感知して、レギュレータが通常動作しているかどうか決定し、そうでない場合、制御装置内部の制御回路によって保護動作がとられる。ＦＢピン２２８は、（表示されていない）分圧器を通して制御ユニットにフィードバックを提供する。制御ユニットは予め設定された基準電圧とフィードバック信号とを比較して、高サイドスイッチングＭＯＳＦＥＴ２２０および低サイドＭＯＳＦＥＴに対するオンタイム継続期間を決定する。例示的な電圧レギュレータ１４０は、例えば、Maxim MAX8743電圧レギュレータ集積回路を使用してもよい。図２に示したように、駆動回路２４０がゲート駆動出力電圧を提供するために設けられる。制御ユニット２５０は、ＯＵＴ２２６ピンおよびＦＢ２２８ピン上の信号に適切に応答して駆動ユニット２４０を制御するための制御信号を提供する。Ｖｄｄ供給１４２は駆動ユニット２４０に対する供給として提供されてもよく、ＶｄｄがＲＣフィルタされた後のＶｃｃ供給１４４は、制御ユニット２５０に対する供給として提供されてもよい。
【０００６】
レギュレータ１４０の電力効率は、（他のものの内で）ＭＯＳＦＥＴ伝導損に依存している。特に、ＭＯＳＦＥＴ２２２のドレイン・ソース間抵抗Ｒｄｓ（ｏｎ）は、電力供給システム全体のすべての効率上に大きな影響を与えることがあり、対応して、そのようなシステム中で利用されているバッテリのバッテリ寿命に影響を与えることがある。電力供給システムの効率、特に、電圧調整効率を改善する技術を提供することが望ましい。
【０００７】
図１に示したように、バッテリサポートされている電力供給システムを利用して、ＣＰＵ電圧レール、システム電圧レール、チップセット電圧レール、メモリ電圧レール、グラフィックスカード電圧レール等のような、さまざまなシステム出力電圧を発生させてもよい。そのような出力電圧は、情報取扱システムで使用されることが多い。情報の価値と使用とが増大を続ける中、個人および企業は情報を処理し記憶するための付加的な方法を求めている。ユーザにとって入手可能な１つのオプションは情報取扱システムである。情報取扱システムは一般的に、企業、個人または他の目的のための情報またはデータを処理し、編集し、記憶し、および／または通信し、それによってユーザが情報の価値を利用可能になる。技術と情報取扱のニーズと要求は異なるユーザまたは適用ごとに変わるので、何の情報が取扱われるか、どのように情報が取扱われるか、どれほどの量の情報が処理され、記憶され、通信されるか、どれほどすばやく効果的に処理され、記憶され、通信されるかによって情報取扱システムも変化する。情報取扱システムの変形により、情報取扱システムは一般的になり、または金融取引処理、航空便予約、企業データ記憶、グローバル通信のような特定のユーザまたは特定の用途のために構成することが可能になる。加えて、情報取扱システムはさまざまなソフトウェアとハードウェア構成部品を含んでいてもよく、それらの構成部品は情報を処理し、記憶し、通信するように構成され、情報取扱システムは１つ以上のコンピュータシステム、データ記憶システム、ネットワーキングシステムを含んでいてもよい。
【発明の概要】
【０００８】
バッテリ供給されている電力供給システムの効率を改善するための方法およびシステムを開示する。より詳細には、調整されることになる入力電圧が大きく変化するかもしれないシステムに対して、電圧調整効率を改善するための方法およびシステムが提供される。開示する技術では、入力電圧の変化に関連して、電圧レギュレータの駆動制御回路に対して利用される電圧供給を変化させる。したがって、１つの実施形態では、入力電圧の変化に関連して、調整回路のＭＯＳＦＥＴの制御端子ゲートを駆動する回路に対して利用される電圧供給を変化させてもよい。例えば、入力電圧レベルと、レギュレータＭＯＳＦＥＴのゲートを制御するゲート駆動回路に対して使用される電圧レベルとの間に、逆数の関係が確立されてもよい。
【０００９】
１つの実施形態では、電圧調整を有するバッテリサポートされている電力供給システム中でバッテリ源のバッテリ寿命を延長させる方法が提供される。方法は調整される第１の電圧供給を提供することを含み、第１の電圧供給は少なくとも時々バッテリ源から発生される。さらに、第１の電圧供給を受け取る電圧レギュレータが提供され、第１の電圧供給の電圧レベルに少なくとも部分的に関連して変化する、可変出力駆動制御電圧が発生される。第１の電圧供給の電圧レベルに関連して出力駆動制御電圧を変化させることは、バッテリの寿命を延長させる。
【００１０】
他の実施形態では、電圧レギュレータの出力駆動制御電圧を制御する方法が提供される。方法は電圧レギュレータにより調整される第１の電圧供給を提供することと、電圧レギュレータの制御回路の少なくとも一部に対する制御ユニット電力供給として制御ユニット電圧を利用することとを含む。方法は電圧レギュレータの駆動回路の少なくとも一部に対する駆動ユニット電力供給として駆動ユニット電圧を利用することをさらに含み、駆動回路は電圧レギュレータの出力トランジスタを制御する駆動信号を制御する。方法は駆動ユニット電圧レベルが第１の電圧供給の電圧レベルに少なくとも部分的に依存しているように駆動ユニット電圧を変化させることと、電圧レギュレータから調整された出力電圧を提供することとをさらに含む。電圧レギュレータの効率は駆動ユニット電圧に依存している。
【００１１】
さらに他の実施形態では、情報取扱システムが開示される。システムは少なくとも時々バッテリ源から発生され、可変電圧レベルを有する第１の電圧供給を具備していてもよい。システムは、第１の電圧に結合され、第１の電圧を調整して電圧レギュレータ出力電圧を提供する電圧レギュレータをさらに具備する。システムは、電圧レギュレータの制御回路の少なくとも一部によって利用される第２の電圧供給をさらに具備していてもよい。システムは可変の第３の電圧供給を具備していてもよく、第３の電圧供給は電圧レギュレータの駆動回路の少なくとも一部によって利用され、駆動回路は電圧レギュレータの出力トランジスタの制御端子に結合された制御信号を提供する。可変の第３の電圧供給の電圧レベルは、第１の電圧供給の電圧レベルに依存している。
【００１２】
添付の図面は本発明の例示的な実施形態のみを図解しており、したがって、その範囲を制限するものと考えるべきではなく、本発明について、他の等しく有効な実施形態を許容してもよいことに留意すべきである。
【実施形態の詳細な説明】
【００１３】
図３はここで開示する技術を利用するための情報取扱システム中で利用されてもよい、バッテリサポートされている電力供給システム３００の１つの例を図解する。この開示の目的のために、情報取扱システムは、ビジネス、科学、制御、または他の目的のために、何らかの形態の情報、知識、またはデータを計算し、分類し、処理し、送信し、受信し、検索し、発生させ、スイッチし、記憶し、表示し、明示し、検出し、記録し、再生し、取り扱い、または利用するように動作可能な何らかの手段あるいは手段の集合体を含んでいてもよい。例えば、情報取扱システムは、パーソナルコンピュータ、ネットワーク記憶デバイス、または他の何らかの適切なデバイスであってもよく、サイズ、形状、性能、機能性および価格が変化してもよい。情報取扱システムは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、中央処理ユニット（ＣＰＵ）またはハードウェアもしくはソフトウェア制御ロジックのような１以上の処理リソース、ＲＯＭ、および／または他のタイプの不揮発性メモリを含むことができる。情報取扱システムのさらなる構成部品は、１以上のディスクドライブ、外部デバイスと通信する１つ以上のネットワークポートとともに、キーボード、マウス、およびビデオディスプレイのようなさまざまな入出力（Ｉ／Ｏ）デバイスを含んでいてもよい。情報取扱システムはまた、さまざまなハードウェア構成部品間で通信を送信可能な１以上のバスを含んでいてもよい。
【００１４】
図３のバッテリサポートされている電力供給システム３００は、先行技術のシステムと比較して電圧調整効率を改善することによって、電圧レギュレータに対する入力電圧が大きく変化するときでさえも、改善されたバッテリ寿命を提供する。開示する技術では、電圧レギュレータの駆動制御回路に対して利用される電圧供給Ｖｄｄは、入力電圧Ｖｉｎの変化に関連して変化する。１つの例では、入力電圧レベルと電圧供給Ｖｄｄレベルとの間に逆数の関係が確立されてもよく、電圧供給Ｖｄｄレベルはレギュレータ出力トランジスタのゲートを制御するゲート駆動回路に対して使用される。
【００１５】
ここで開示する技術は、レギュレータ出力トランジスタＭＯＳＦＥＴ伝導損を改善することによって、改善されたバッテリ寿命を提供する。さらに詳細には、ＭＯＳＦＥＴ Ｒｄｓ（ｏｎ）に起因するＭＯＳＦＥＴ伝導損は、ＭＯＳＦＥＴ駆動電圧Ｖｇｓに比例している。さらに、典型的に、電力回路ＭＯＳＦＥＴとＭＯＳＦＥＴ駆動回路は、（下に説明する例ではおよそ２０Ｖの）最大Ｖｉｎ電圧、ゲート駆動電圧レベル、駆動スピードおよびいくらかの寄生に起因する、最大ドレイン・ソース間電圧（Ｖｄｓ）ストレスを受け入れるように設計されている。通常、Ｖｄｓは電力回路入力電圧Ｖｉｎによってかなり影響される。しかしながら、最大Ｖｉｎ電圧が常に利用されるわけではない。特に、バッテリ源を使用しているとき、Ｖｉｎ電圧はバッテリ放電寿命サイクルに対して変化することがあり、最大Ｖｉｎよりもかなり下に、例えば、以下で説明するおよそ９Ｖに、下落することがある。そのような環境では、より低いＶｉｎにより、電圧レギュレータの出力ＭＯＳＦＥＴのゲート電圧を増加させることができるようになる一方で、依然として最大Ｖｄｓ電圧ストレスレベル内にＭＯＳＦＥＴが維持される。ゲート電圧駆動レベルを増加させると、ＭＯＳＦＥＴ Ｒｄｓ（ｏｎ）を都合よく減少させ、このことはより少ないＭＯＳＦＥＴ伝導損をもたらし、したがって、改善されたバッテリ寿命をもたらす。
【００１６】
上に説明した概念は、図３−５の例示的説明を参照することで、よりよく理解されるだろう。図３に示したように、バッテリサポートされている電力供給システム３００は、同じ参照部品が同一の参照番号を有している、図１のシステムと同一の部品を数多く有する。電力提供システム３００は、可変Ｖｄｄ電圧供給が提供されるという点で、図１のシステムと異なっている。特に、Ｖｃｃ電圧供給１４４は、先行技術で示したものに類似した設定電圧レベルとして提供されてもよい。しかしながら、Ｖｄｄ電圧供給３４２は、Ｖｉｎ１２５電圧のレベルに依存して変化する適応電圧として提供される。１つの例では、Ｖｉｎ１２５が２０Ｖから９Ｖに変化するにつれて、Ｖｄｄ電圧供給３４２は対応して、５Ｖから１０Ｖに逆数変化するだろう。Ｖｄｄ電圧供給３４２の電圧レベルを制御するために、適応電圧レベル回路３５０が提供される。適応電圧レベル回路３５０は、Ｖｉｎ１２５ラインに結合されている入力３５５を受け取る。適応電圧レベル回路３５０は、Ｖｄｄ電圧供給３４２のレベルがＶｉｎ１２５の電圧レベルに依存して変化するような方法で、出力として可変Ｖｄｄ電圧供給３４２を提供するように設計されている。
【００１７】
減結合されているＶｄｄおよびＶｃｃ供給電圧を受け取っている電圧レギュレータ１４０を図解する図４を参照することで、この概念のさらなる詳細が理解されるだろう。レギュレータ集積回路２１０の駆動ユニットをサポートするために、可変Ｖｄｄ電圧供給３４２が提供されていることを除いて、図４の回路は、同じ参照番号を有する図２の回路と類似している。上に説明した例示的電圧を使用すると、Ｖｉｎ１２５の電圧レベルが２０Ｖから９Ｖに変化するにつれて、供給電圧として駆動回路２４０に提供されるＶｄｄ電圧供給３４２の電圧レベルは、それぞれ５Ｖから１０Ｖに変化するだろう。駆動回路はＭＯＳＦＥＴ２２０および２２２に対するゲート駆動電圧を提供するさまざまな回路を含んでいてもよい。１つの実施形態では、駆動回路はＶｄｄレールにおいて動作する、制御ロジックおよび駆動ステージを含んでいてもよい。増加されたＶｄｄ供給を提供することにより、増加された駆動電圧がＭＯＳＦＥＴゲート駆動トランジスタに提供され、ＭＯＳＦＥＴ Ｒｄｓ（ｏｎ）は、増加されたゲート制御駆動電圧のため減少するので、ＭＯＳＦＥＴ伝導損は対応して減少するだろう。
【００１８】
上に述べたように、レギュレータ集積回路２１０としての使用に対する例示的な電圧レギュレータは、Intersil ISL88550A、Maxim MAX8743およびTexas Instrument TPS51116を含む。しかしながら、ここで説明した概念は広範囲の他のレギュレータに適合しており、ここで説明したレギュレータは単に例示的なものにすぎないということを理解すべきである。さらに、Ｖｄｄが駆動ユニットに対して電力供給レールを供給するレギュレータに関連して説明したが、駆動ユニットは可変でないＶｃｃ電力供給レールを追加的に受け取り、両方の電圧レールがレギュレータ制御装置に提供されてもよい、ということが理解されるだろう。ここで説明した概念は、ゲート駆動制御電圧レベルがＶｉｎのレベルに関係して可変である場合のような構成において、依然として都合がよい。
【００１９】
可変Ｖｄｄ電圧供給３４２は、広範囲の方法で、入力電圧に関連している出力電圧を生成させる任意のさまざまな回路によって発生されてもよい。ＶｄｄとＶｉｎとの間の特定の関係は、デジタル回路、アナログ回路、または混合デジタルアナログ回路のような数多くのアプローチによって、実施することができる。したがって、適応電圧レベル回路３５０は単に例示的なものである。上に説明したように、電圧ＶｄｄとＶｉｎとの関係が逆数タイプの関係であることが望ましい。例えば、適応電圧レベル回路３５０の出力電圧は、その入力電圧により、線形的または非線形的に変化してもよい。代わりに、適応電圧レベル回路３５０の出力電圧は、Ｖｉｎ１２５の電圧レベルに少なくとも部分的に基づいて、そこから望ましい出力電圧レベルが選択されるような、いくつかの予め設定された増加的出力電圧レベルを持っていてもよい。さらに、適応電圧レベル回路３５０が、入力３５５として電圧Ｖｉｎ１２５を受け取っているとして示した。しかしながら、適応電圧レベル回路３５０は、Ｖｉｎ１２５の現在の状況を少なくとも部分的に表す、（制御信号のような）何らかの入力信号を単に受け取ってもよいということが理解されるだろう。例えば、制御信号はＡＣアダプタが利用されているかどうか、または、バッテリ電力が利用されているかどうか、および、バッテリの現在の状態を反映してもよい。したがって、ここで説明した概念は、可変Ｖｄｄ電圧供給３４２がどのように発生されたかに依存しておらず、むしろ、（例えば、ＭＯＳＦＥＴのゲートのような）出力トランジスタの制御端子に提供される電圧レベルが、Ｖｉｎ１２５電力供給のいくつかの状況または状態に少なくとも部分的に基づいて変更可能であることが、より広い意味で単に望ましい。例えば、適応電圧レベル回路３５０としての使用に対する１つの回路が図５に示されている。図５に示されるように、入力３５５はおよそ９−２０Ｖ上で変化する入力を受け取ってもよく、対応している出力は可変Ｖｄｄ電圧供給３４２として提供され、それぞれ１０-５Ｖ上で変化してもよい。適応電圧レベル回路は、図５に示したように構成された、抵抗器Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄ、Ｒｅと、コンデンサＣａと、トランジスタ５１０、５２０とを備えていてもよい。しかしながら、上に述べたように、数多くの他の回路および方法が、可変Ｖｄｄ電圧供給３４２を生成させるために利用されてもよいことが理解されるだろう。
【００２０】
さらに、図３では適応電圧レベル回路３５０がレギュレータの外部にあるとして示されているが、１つの実施形態では、適応電圧レベル回路３５０はレギュレータ１４０内に直接組み込まれていてもよい。適応電圧レベル回路３５０をレギュレータ１４０内に含んでいる１つの実施形態は、適応電圧レベル回路３５０をレギュレータ集積回路２１０内に集積することを含む。そのような実施形態では、レギュレータ集積回路２１０内で、レギュレータ集積回路２１０に提供されたＶｉｎ１２５供給を利用して、可変Ｖｄｄ電圧供給３４２を内部で発生させてもよい。これに関して、Ｖｄｄ電圧は単に、可変トランジスタ制御端子駆動制御信号を提供するために利用される内部電圧であってもよく、可変トランジスタ制御端子駆動制御信号に対してＶｄｄ電圧レベルがＶｉｎ電圧レベルに依存して調整可能である。
【００２１】
したがって、上に説明したように、可変制御電圧をレギュレータ電力スイッチ駆動制御信号に対して提供することにより、より効率的なシステムが得られる。１つの例では、ＡＣアダプタ提供された１９．５ＶのＶｉｎ電圧および５Ｖの一定の供給電圧Ｖｄｄに対して、レギュレータＭＯＳＦＥＴのドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓ（ｍａｘ）は、２６．５Ｖに達することがある一方、１０Ｖのバッテリ電力のもとではＶｄｓ（ｍａｘ）はおよそ１７Ｖにしかならないだろう。１０Ｖのバッテリ電力供給によってシステムがサポートされているとき、Ｖｄｄ供給電圧を１０Ｖへと増加させると、ＭＯＳＦＥＴ伝導損を減少させるので、１．２Ｖ／１０ａｍｐ出力を有するレギュレータに対して効率がおよそ２％増加する。このような効率の増加は、バッテリ放電寿命を延長させ、電力消費を減少させ、冷却要求を緩和するだろう。したがって、ＭＯＳＦＥＴゲート駆動信号を制御する、レギュレータシステム中の少なくともいくつかの回路が、レギュレータによって調整されることになるＶｉｎ電圧のレベルに依存して異なるレベルにおいて動作するように、レギュレータの供給電圧レベルを減結合するシステムを提供すると都合がよい。
【００２２】
上に説明したように、ＭＯＳＦＥＴ２２０および２２２に提供される駆動電圧が入力電圧Ｖｉｎ１２５に関連して同様に変化するように、Ｖｉｎ１２５供給の電圧レベルとＶｄｄ３４２供給の電圧レベルとの間に関係が確立される。Ｖｉｎ１２５とゲート制御ライン２２１および２２３上のＭＯＳＦＥＴ駆動電圧との間の特定の関係は、ＭＯＳＦＥＴ２２０および２２２の特性、Ｖｉｎ１２５の指定された範囲、ならびに、システム内で利用されているバッテリのタイプ／特性に依存して選択されてもよい。１つの実施形態では、駆動電圧とＶｉｎ電圧レベルとの間の関係がユーザによりプログラム可能であるように、回路が構成されていてもよい。そのような特性は、上に説明したように、適応電圧レベル回路がレギュレータ制御装置内に集積されている場合に特に便利である。
【００２３】
上に説明した例では、ＭＯＳＦＥＴ２２０および２２２の両方に対する駆動制御電圧を発生させるために、可変Ｖｄｄ電圧供給が利用されている。さまざまなレギュレータ回路はより多くのまたはより少ないＭＯＳＦＥＴを含んでいてもよいことが理解されるだろう。したがって、ここで説明した概念は、Ｖｉｎ電圧レベルに関連して、単一のＭＯＳＦＥＴの駆動制御電圧を調整することにより、または、２つより多いＭＯＳＦＥＴの駆動制御電圧を調整することにより利用されてもよい。さらに、いくつかのＭＯＳＦＥＴの駆動電圧のみが調整される場合でさえも、ここで説明した利点の少なくともいくつかは得られる。そのようなアプローチでは、１つ以上のＭＯＳＦＥＴはここで説明した概念を利用することができる一方、他の１つ以上のＭＯＳＦＥＴはここで説明した概念を利用しない。例えば、図４に関して説明したシステムでは、ＭＯＳＦＥＴ伝導損はＭＯＳＦＥＴ２２２のＲｄｓ（ｏｎ）によって左右される。したがって、回路設計は、ＭＯＳＦＥＴ２２２の駆動制御がＶｉｎ１２５電圧レベルに関連して可変である一方、ＭＯＳＦＥＴ２２０の駆動制御は調整されないというように実施されてもよく、その逆で実施されてもよい。ＭＯＳＦＥＴ出力デバイスと、ゲート駆動制御信号の電圧レベルに影響を与えるＶｄｄ供給調整とに関して、ここに説明した技術を図解した。しかしながら、調整可能な駆動制御概念は、他の出力デバイスとともに利用されてもよいことが理解されるだろう。例えば、バイポーラ出力デバイスが利用されてもよく、バイポーラ出力デバイスでは、電力バイポーラトランジスタの制御端子の電圧レベルがＶｉｎのレベルに依存して調整される。
【００２４】
上に説明した例では、システムのすべてのレギュレータが、可変Ｖｄｄ電圧供給に関連してここで説明した概念を利用すると都合がよいことを示している。しかしながら、レギュレータのサブセットのみが可変Ｖｄｄ電圧供給を利用している場合でも、ここで説明した、より高い効率が依然として得られることが理解されるだろう。したがって、いくつかのシステムレギュレータは可変Ｖｄｄ供給を利用してもよく、いくつかのシステムレギュレータは可変Ｖｄｄ供給を利用しなくてもよい。
【００２５】
本発明のさらなる修正と代替の実施形態が、この説明を考慮すると当業者に明らかになるだろう。したがって、本発明はこれらの例示的な構成によって限定されるものではないことを理解すべきである。したがって、この説明は単に例示的なものとして解釈されるべきであり、当業者に本発明を実施するための方法を教示する目的のためのものである。ここで示し、説明した本発明の形態は現在望ましい実施形態として受け取るべきであることが理解されるだろう。実施およびアーキテクチャにおいてさまざまな変更が行われてもよい。例えば、ここで図解し説明したものに対して均等物と置き換えることができ、本発明のある特徴は他の特徴の使用とは独立して利用することができ、これらすべては本発明のこの説明の利益を得た後に当業者にとって明らかになるだろう。さらに、ここで説明した技術および回路は単に例示的なものであり、他の技術と回路を利用しながら、ここで開示した概念の利益を依然として提供してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、バッテリ電力供給と電圧調整を有する、先行技術の情報取扱システムを図解する。
【図２】図２は、先行技術の電圧レギュレータを図解する。
【図３】図３は、バッテリ電力供給と電圧レギュレータの適応駆動電圧制御を有する情報取扱システムに対する例示的回路を図解する。
【図４】図４は、ここで開示した技術にしたがって提供された供給電圧を有する電圧レギュレータを図解する。
【図５】図５は、駆動電圧制御を適応的に設定する際に使用するための例示的な回路を図解する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【外国語明細書】
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