(57)【要約】  説明される例において、電力合成技法が、第１の入力で第１の電圧を（２４０）、および、第２の入力で第２の電圧を受け取ること（２４２）を含む。この技法はさらに、第１および第２の入力から受け取った電力を、少なくとも二つの電力コンバータを用いて、単一の電力レールに合成すること（２４４）を含む。この技法はさらに、少なくとも二つの電力コンバータを、電力コンバータのうちの第１の電力コンバータが、電力コンバータのうちの別の電力コンバータにより出力される電流の量と比例するおよび／または同等の電流の量を、単一の電力レールに出力するように、制御すること（２４６）を含む。【選択図】図７
2018510601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路であって、
第１の入力、
第２の入力、
出力、
第１の電力コンバータであって、前記集積回路の前記第１の入力に結合される電圧入力と、制御入力と、前記集積回路の前記出力に結合される出力とを有する、前記第１の電力コンバータ、
第２の電力コンバータであって、前記集積回路の前記第２の入力に結合される電圧入力であって、前記第２の電力コンバータの前記電圧入力に、前記第１の電力コンバータの前記電圧入力への接続がない、前記電圧入力と、制御入力と、前記第１の電力コンバータの前記出力におよび前記集積回路の前記出力に結合される出力とを有する、前記第２の電力コンバータ、
第１の電力コンバータ制御回路であって、基準電圧リードに結合される第１の入力と、前記第１の電力コンバータの前記出力に結合される第２の入力と、前記第１の電力コンバータの前記制御入力に結合される出力とを有する、前記第１の電力コンバータ制御回路、
第２の電力コンバータ制御回路であって、第１の入力と、第２の入力と、前記第２の電力コンバータの前記制御入力に結合される出力とを有する、前記第２の電力コンバータ制御回路、
第１の電流感知回路であって、前記第１の電力コンバータの前記出力に結合される入力と、前記第２の電力コンバータ制御回路の前記第１の入力に結合される出力とを有する、前記第１の電流感知回路、および、
第２の電流感知回路であって、前記第２の電力コンバータの前記出力に結合される入力と、前記第２の電力コンバータ制御回路の前記第２の入力に結合される出力とを有し、前記第２の電力コンバータ制御回路に前記基準電圧リードとの接続がない、前記第２の電流感知回路、
を含む、集積回路。
【請求項２】
請求項１に記載の集積回路であって、第１および第２の電力コンバータがバックコンバータである、集積回路。
【請求項３】
請求項１に記載の集積回路であって、前記第１および第２の電力コンバータが低ドロップアウトレギュレータである、集積回路。
【請求項４】
請求項１に記載の集積回路であって、前記第１の電力コンバータが第１のタイプの電力コンバータであり、前記第２の電力コンバータが第２のタイプの電力コンバータである、集積回路。
【請求項５】
請求項１に記載の集積回路であって、前記第１の電流感知回路の前記入力が、前記第１の電力コンバータの前記出力に磁気的に結合され、前記第２の電流感知回路の前記入力が、前記第２の電力コンバータの前記出力に磁気的に結合される、集積回路。
【請求項６】
請求項１に記載の集積回路であって、前記第１の電流感知回路の前記入力が、前記第１の電力コンバータの前記出力に電気的に結合され、前記第２の電流感知回路の前記入力が、前記第２の電力コンバータの前記出力に電気的に結合される、集積回路。
【請求項７】
請求項１に記載の集積回路であって、
前記第１の電力コンバータおよび前記第１の電力コンバータ制御回路が、前記第１の電力コンバータの前記出力で生成される電圧を、前記電圧の大きさが基準電圧の大きさに比例するようにレギュレートし、
前記第２の電力コンバータおよび前記第２の電力コンバータ制御回路が、前記第２の電力コンバータの前記出力で生成される電流を、前記電流の大きさが、前記第１の電力コンバータの前記出力で生成される電流の大きさに比例するようにレギュレートする、
集積回路。
【請求項８】
請求項７に記載の集積回路であって、前記第２の電力コンバータおよび前記第２の電力コンバータ制御回路が、前記第２の電力コンバータの前記出力で生成される前記電流を、前記第２の電力コンバータの前記出力で生成される前記電流の前記大きさが、前記第１の電力コンバータの前記出力で生成される前記電流の前記大きさと同等であるようにレギュレートする、集積回路。
【請求項９】
デバイスであって、
入力と出力とを有する第１の電力コンバータ、
入力と出力とを有する第２の電力コンバータであって、前記第２の電力コンバータの前記入力に、前記第１の電力コンバータの前記入力への接続がない、前記第２の電力コンバータ、
前記第１および第２の電力コンバータの前記出力に結合される入力を有する、電力管理集積回路（ＰＭＩＣ）、および、
前記ＰＭＩＣに結合される一つまたは複数のデータ記憶デバイス構成要素、
を含む、デバイス。
【請求項１０】
請求項９に記載のデバイスであって、第１および第２の電力コンバータがバックコンバータである、デバイス。
【請求項１１】
請求項９に記載のデバイスであって、前記第１および第２の電力コンバータが低ドロップアウトレギュレータである、デバイス。
【請求項１２】
請求項９に記載のデバイスであって、前記第１の電力コンバータが第１のタイプの電力コンバータであり、前記第２の電力コンバータが第２のタイプの電力コンバータである、デバイス。
【請求項１３】
請求項９に記載のデバイスであって、前記データ記憶デバイス構成要素がソリッドステートドライブ構成要素である、デバイス。
【請求項１４】
請求項９に記載のデバイスであって、
前記第１の電力コンバータが、前記第１の電力コンバータの前記出力で生成される電圧を、前記電圧の大きさが基準電圧の大きさに比例するようレギュレートするように構成され、
前記第２の電力コンバータが、前記第２の電力コンバータの前記出力で生成される電流を、前記電流の大きさが、前記第１の電力コンバータの前記出力で生成される電流の大きさに比例するようレギュレートするように構成される、
デバイス。
【請求項１５】
請求項１４に記載のデバイスであって、前記第２の電力コンバータおよび前記第２の電力コンバータ制御回路が、前記第２の電力コンバータの前記出力で生成される前記電流を、前記第２の電力コンバータの前記出力で生成される前記電流の前記大きさが、前記第１の電力コンバータの前記出力で生成される前記電流の前記大きさと同等であるようにレギュレートする、デバイス。
【請求項１６】
請求項１４に記載のデバイスであって、前記第２の電力コンバータが、前記第２の電力コンバータの前記出力の前記電圧を示す信号を用いることなく、前記第２の電力コンバータの前記出力で生成される前記電流をレギュレートするように構成される、デバイス。
【請求項１７】
デバイスであって、
入力と出力とを有する第１の電力コンバータ、
入力と出力とを有する第２の電力コンバータであって、前記第２の電力コンバータの前記入力に、前記第１の電力コンバータの前記入力への接続がなく、前記第２の電力コンバータの前記出力が、前記第１の電力コンバータの前記出力に結合される、前記第２の電力コンバータ、
前記第１の電力コンバータの前記出力の前記電圧を示す信号と基準電圧とに基づいて、前記第１の電力コンバータを制御するように構成される、第１の制御回路要素、および、
前記第１の電力コンバータの前記出力の電流を示す信号と前記第２の電力コンバータの前記出力の電流を示す信号とに基づいて、前記第２の電力コンバータを制御するように構成される、第２の制御回路要素、
を含む、デバイス。
【請求項１８】
請求項１７に記載のデバイスであって、前記第１および第２の電力コンバータの前記出力の各々に結合される入力を有する給電されるデバイスをさらに含む、デバイス。
【請求項１９】
請求項１８に記載のデバイスであって、前記給電されるデバイスが電力管理集積回路（ＰＭＩＣ）である、デバイス。
【請求項２０】
請求項１９に記載のデバイスであって、前記給電されるデバイスがソリッドステートドライブであり、前記ＰＭＩＣが一つまたは複数のソリッドステートドライブ構成要素に結合される、デバイス。
【請求項２１】
請求項１７に記載のデバイスであって、
前記第１の電力コンバータの前記入力に結合される第１の出力と、
前記第２の電力コンバータの前記入力に結合される第２の出力と、
を有する電力源をさらに含む、デバイス。
【請求項２２】
請求項２１に記載のデバイスであって、前記電力源が、前記電力源の前記第１の出力で第１の電圧を、および、前記電力源の前記第２の出力で第２の電圧を出力するように構成され、前記第１の電圧の大きさが前記第２の電圧の大きさとは異なる、デバイス。
【請求項２３】
請求項１７に記載のデバイスであって、前記第２の制御回路要素が、前記第２の電力コンバータの前記出力の電圧を示す信号を用いることなく、前記第２の電力コンバータを制御する、デバイス。
【請求項２４】
請求項１７に記載のデバイスであって、前記第２の制御回路要素が、前記基準電圧を示す信号を用いることなく、前記第２の電力コンバータを制御する、デバイス。
【請求項２５】
方法であって、
第１の入力で第１の電圧を、および、第２の入力で第２の電圧を受け取ることであって、前記第１の電圧の電圧レベルが前記第２の電圧の電圧レベルとは異なる、前記第１の電圧および第２の電圧を受け取ること、
前記第１および第２の入力から受け取った電力を、第１の電力コンバータおよび第２の電力コンバータを用いて、単一の電力レールに合成すること、および、
前記第２の電力コンバータが、前記第１の電力コンバータにより前記単一の電力レールに出力される電流の量に比例する電流の量を前記単一の電力レールに出力するように、前記第２の電力コンバータを制御すること、
を含む、方法。
【請求項２６】
請求項２５に記載の方法であって、前記第２の電力コンバータを制御することが、
前記第２の電力コンバータが、前記第１の電力コンバータにより前記単一の電力レールに出力される電流の量と実質的に同等の電流の量を、前記単一の電力レールに出力するように、前記第２の電力コンバータを制御すること、
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は電気回路に関し、より詳細には、電力処理回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
記憶用途において、サーバは、データの記憶のために従来ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）を使用してきた。しかし、昨今、低電力消費、高速動作、および、高信頼性に起因して、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）が関心を集めている。ＨＤＤシステムおよびＳＳＤシステムは、異なる電力供給要件を有し得る。
【発明の概要】
【０００３】
説明される例において、集積回路が、第１の入力、第２の入力、および、出力を含む。集積回路はさらに、集積回路の第１の入力に結合される電圧入力と、制御入力と、集積回路の出力に結合される出力とを有する第１の電力コンバータを含む。集積回路はさらに、集積回路の第２の入力に結合される電圧入力と、制御入力と、第１の電力コンバータの出力におよび集積回路の出力に結合される出力とを有する第２の電力コンバータを含む。第２の電力コンバータの電圧入力には、第１の電力コンバータの電圧入力への接続がない。集積回路はさらに、基準電圧リードに結合される第１の入力と、第１の電力コンバータの出力に結合される第２の入力と、第１の電力コンバータの制御入力に結合される出力とを有する第１の電力コンバータ制御回路を含む。集積回路はさらに、第１の入力と、第２の入力と、第２の電力コンバータの制御入力に結合される出力とを有する第２の電力コンバータ制御回路を含む。集積回路はさらに、第１の電力コンバータの出力に結合される入力と、第２の電力コンバータ制御回路の第１の入力に結合される出力とを有する第１の電流感知回路を含む。集積回路はさらに、第２の電力コンバータの出力に結合される入力と、第２の電力コンバータ制御回路の第２の入力に結合される出力とを有する第２の電流感知回路を含む。第２の電力コンバータ制御回路には、基準電圧線との接続がない。
【０００４】
さらに説明される例において、或るデバイスが、入力と出力とを有する第１の電力コンバータを含む。このデバイスはさらに、入力と出力とを有する第２の電力コンバータを含む。第２の電力コンバータの入力には、第１の電力コンバータの入力への接続がない。このデバイスはさらに、第１および第２の電力コンバータの出力に結合される入力を有する電力管理集積回路（ＰＭＩＣ）を含む。このデバイスはさらに、電力管理ＰＭＩＣに結合される一つまたは複数のデータ記憶デバイス構成要素を含む。
【０００５】
さらに説明される例において、或るデバイスが、入力と出力とを有する第１の電力コンバータを含む。このデバイスはさらに、入力と出力とを有する第２の電力コンバータを含む。第２の電力コンバータの入力には、第１の電力コンバータの入力への接続がない。第２の電力コンバータの出力は、第１の電力コンバータの出力に結合される。このデバイスはさらに、第１の電力コンバータの出力の電圧を示す信号と基準電圧とに基づいて、第１の電力コンバータを制御するように構成される、第１の制御回路要素を含む。このデバイスはさらに、第１の電力コンバータの出力の電流を示す信号と第２の電力コンバータの出力の電流を示す信号とに基づいて、第２の電力コンバータを制御するように構成される、第２の制御回路要素を含む。
【０００６】
その他の説明される例において、或る方法が、第１の入力で第１の電圧を、および、第２の入力で第２の電圧を受け取ることを含む。第１の電圧の電圧レベルは、第２の電圧の電圧レベルとは異なる。この方法はさらに、第１および第２の入力から受け取った電力を、第１の電力コンバータおよび第２の電力コンバータを用いて、単一の電力レールに合成することを含む。この方法はさらに、第２の電力コンバータが、第１の電力コンバータにより単一の電力レールに出力される電流の量に比例する電流の量を、単一の電力レールに出力するように第２の電力コンバータを制御することを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本開示に従った例示的な給電されるシステムのブロック図である。
【０００８】
【図２】図１の給電されるシステムを実装するために用いられ得る、例示的な給電されるシステムのブロック図である。
【０００９】
【図３】図１および図２の給電されるシステムにおいて用いられ得る、例示的な電力バランサのブロック図である。
【００１０】
【図４】本開示に従った別の例示的な電力バランサのブロック図である。
【００１１】
【図５】本開示に従った付加的な例示の電力バランサの概略図である。
【図６】本開示に従った付加的な例示の電力バランサの概略図である。
【００１２】
【図７】本開示に従った、電力を合成および平衡するための例示的な技法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本開示は、少なくとも二つの異なる電力供給レールにより供給される電力を単一の出力電力レールに合成するための技法を説明する。本開示において説明される電力レール合成技法は、少なくとも二つの異なる電力コンバータを用い得、それらの出力は共に結合され、それらの入力は、一つまたは複数のデバイスに電力を供給するために用いられ得る単一のレギュレートされた出力電圧に二つの電圧を合成するために、異なる電力供給レールに結合される。
【００１４】
異なる電力レールを単一の出力電力レールに合成することにより、単一電力供給レールを介して電力を受け取るように構成されるデバイスが、二つの異なる電力供給レールを含む従来のシステムにおいて用いられ得、一方で、依然として、そのようなデバイスが、従来の電力供給レールのそれぞれから電力を引き出し得る。このように、単一の電力供給を用いる給電されるデバイスは、相対的に電力効率の良い方式で、且つ、そのようなシステムにおける既存の電力供給インフラの交換を必要とせず、従来のシステムに後付けされ得る。
【００１５】
また、本開示は、少なくとも二つの異なる電力供給レールにより供給される電力を、そのようなレールから単一の出力電力レールに電力を合成するときに平衡するための技法を説明する。この電力平衡技法は、少なくとも二つの異なる電力供給レールを合成するために用いられる少なくとも二つの電力コンバータを制御することを含み得、それにより、電力コンバータのうちの第一の電力コンバータが、別の電力コンバータにより出力される電流の量に比例するおよび／またはそれと同等の電流の量を、単一の電力レールに出力するようにする。
【００１６】
このようにして電力コンバータにより出力される電流を制御することにより、電力供給レールの各々から引き出される電力の量が制御され得る。このように、複数の異なる供給レールから引き出される電力の相対量は、目標の平衡比で動的に平衡され得る。
【００１７】
記憶用途において、サーバは、データの記憶のために従来からハードディスクドライブ（ＨＤＤ）を使用してきた。しかし、昨今、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）が、低電力消費、高速動作、および、高信頼性に起因して関心を集めている。ＨＤＤシステムおよびＳＳＤシステムは、異なる電力供給要件を有し得る。例えば、回転するハードドライブは、いずれも回転するハードドライブを動作させるために必要とされ得る、二つの個別の電圧（例えば、１２ボルト（Ｖ）および５Ｖ）を有する二つの個別の電力レールを用い得る。一方、ＳＳＤドライブは、単一の入力電圧から複数の低電圧を生成する電力管理集積回路（ＰＭＩＣ）を含み得る。ＨＤＤおよびＳＳＤシステムにとって、ＨＤＤタイプのシステムにＳＳＤを後付けする場合、異なる数の電力供給電圧およびレールが、電力処理に関してかなりの課題を提起し得る。
【００１８】
いくつかの例において、本開示の技法は、ＨＤＤタイプのシステムにおける二つの個別の電力供給レールを単一のレギュレートされた出力電圧レールに合成するために二つの電力コンバータを用い得、出力電圧レールは、一つまたは複数のＳＳＤ構成要素による使用に、および／または、一つまたは複数のＳＳＤ構成要素に電力を供給する電力管理集積回路（ＰＭＩＣ）に適する。例えば、二つの電力コンバータの各々は、それぞれの電力供給レール（例えば、１２Ｖまたは５Ｖ）に結合される入力を有し得、電力コンバータの出力は、一つまたは複数のＳＳＤ構成要素および／またはＰＭＩＣのための単一の出力電力レールを生成するために共に結合され得る。
【００１９】
このようにしてＨＤＤ電力供給レールを合成することにより、従来のＨＤＤ電力分配システムが、ＳＳＤデータ記憶デバイスに給電するために用いられ得、同時に、ＳＳＤデータ記憶デバイスが、従来のＨＤＤ電力供給レールの各々から電力を引き出し得る。このように、ＳＳＤは、相対的に電力効率の良い方式で、且つ、既存のＨＤＤ電力分配インフラの交換を必要とせず、従来のＨＤＤシステムに後付けされ得る。
【００２０】
ＨＤＤタイプのシステムにＳＳＤを後付けするための一つの技法は、二つの個別のＰＭＩＣ（すなわち、各電力レールに一つ）を用いること、ならびに、５Ｖのレールに負荷の約半分を、および、１２Ｖのレールに負荷の約半分を静的に割り当てることである。そのようにすることで、総電力を電力包絡要件下に維持し得る。しかし、コンバータにおける非理想性に起因して、および／または、様々な負荷における力学に起因して、レールの各々から引き出される電力は１２Ｖのレールと５Ｖのレールとの間で完璧に平衡され得ないので、この技法は理想的でない場合がある。
【００２１】
本開示における技法は、単一の出力電圧レールに合成される二つのＨＤＤ電力供給入力間で電力を能動的に平衡するために用いられ得る。例えば、二つのＨＤＤ電力供給入力を単一の出力に合成するために二つの電力コンバータが用いられるとき、電力コンバータのうち第一の電力コンバータが、ＳＳＤ構成要素に、および／または、ＳＳＤ構成要素に給電するＰＭＩＣに電力を供給するために適した電圧で、第１の電力コンバータの出力電圧をレギュレートするように構成され得る。第２の電力コンバータは、第１の電力コンバータにより出力される電流のレベルに比例するおよび／または実質的に一致するレベルで、第２の電力コンバータの出力電流をレギュレートするように構成され得る。
【００２２】
このようにして二つの電力コンバータを動作させることにより、電力供給レールの各々から引き出される電力が、特定の平衡比で動的に平衡され得、および／または、ＳＳＤの動作の間、等化され得る。このように、最悪のケースの電力消費推定に基づいて個々のＨＤＤ電力レールにＳＳＤ構成要素を静的に割り当てるシステムと比較して、後付けされるＳＳＤドライブの電力効率が改善され得る。また、本開示の技法は、場合によっては、全てのダウンストリーム供給にフィードし得る統合された出力を作ることにより、プラットフォーム間の電力設計を簡略化し得る。
【００２３】
図１は、本開示に従った例示的な給電されるシステム１０のブロック図である。給電されるシステム１０は、電力供給１２、電力バランサ１４、給電されるデバイス１６、電圧レールＡ、Ｂ、および、合成された電圧レールＣを含む。
【００２４】
電力供給１２は、出力２６、２８を含む。電力バランサ１４は、入力３０、３２、および、出力３４を含む。給電されるデバイス１６は入力３６を含む。
【００２５】
電力供給１２の出力２６、２８は、それぞれ、電圧レールＡ、Ｂを介して電力バランサ１４の入力３０、３２に結合される。電力バランサ１４の出力３４は、合成された電圧レールＣを介して、給電されるデバイス１６の入力３６に結合される。
【００２６】
給電されるシステム１０の例示的な動作が次に説明される。電力供給１２は、それぞれの直流（ＤＣ）電圧レベルで電圧レールＡ、Ｂの各々をレギュレートする。いくつかの例において、電圧レールＢのＤＣ電圧レベルは、電圧レールＡのＤＣ電圧レベルとは異なり得る。電力バランサ１４は、それぞれ、入力３０、３２の電圧レールＡ、Ｂ上で電圧を受け取り、出力３４で、合成された電圧レールＣ上で電圧を生成するために電圧を合成する。いくつかの例において、電力バランサ１４は、電圧レールＡ、Ｂから引き出される電力を動的に平衡し得、それにより、電圧レールＡから引き出される電力が、電圧レールＢから引き出される電力と実質的に同等となるおよび／または比例するようにし得る。電力バランサ１４は、合成された電圧レールＣを介して、給電されるデバイス１６に電力を提供し得る。給電されるデバイス１６は、合成された電圧レールＣから受け取った電力に基づいて、一つまたは複数のデバイス動作を実施し得、および／または、一つまたは複数のデバイス構成要素に給電し得る。
【００２７】
上述のように、電力供給１２は、直流（ＤＣ）電圧レベルで電圧レールＡ、Ｂの各々をレギュレートし得る。ＤＣ電圧レベルで電圧レールＡ、Ｂの各々をレギュレートすることは、電圧レールＡ、Ｂの各々上でそれぞれの電圧レベルを出力することに関係し得、それぞれの電圧レベルは、負荷インピーダンスの範囲にわたり実質的に一定のままである。従って、電力供給１２は、電圧レールＡ上で実質的に一定の電圧を生成する第１の独立した電圧源、および、電圧レールＢ上で実質的に一定の電圧を生成する第２の独立した電圧源など、独立した電圧源のセットとして働き得る。
【００２８】
いくつかの例において、電力供給１２はハードディスクドライブ（ＨＤＤ）電力供給であり得、ＨＤＤ電力供給は、ＨＤＤ構成要素に給電するために適した、レギュレートされた電圧を出力するように構成される。例えば、電圧レールＡは１２ボルト（Ｖ）でレギュレートされ得、電圧レールＢは５Ｖでレギュレートされ得る。或いは、電圧レールＡは１２Ｖでレギュレートされ得、電圧レールＢは３．３Ｖでレギュレートされ得る。
【００２９】
上述のように、電力バランサ１４は電圧レールＡ、Ｂ上で電圧を受け取り、合成された電圧レールＣ上で単一の出力電圧を生成するために電圧を合成する。具体的には、電力バランサ１４は、入力３０で第１の電圧を、および、入力３２で第２の電圧を受け取り、合成された電圧レールＣ上で出力電圧を生成するために第１および第２の電圧を合成する。第１および第２の電圧を合成することは、合成された電圧を生成するために、第１および第２の電圧と関連付けられた電力を合成することに関係し得る。従って、電力バランサ１４は、入力３０、３２で受け取られた電力を単一の出力電力レール（すなわち、合成された電圧レールＣ）に合成することにより、入力３０から出力３４へ、および、入力３２から出力３４へ電力を伝送し得る。
【００３０】
さらに上述のように、電力バランサ１４は、電圧レールＡから引き出される電力が電圧レールＢから引き出される電力と実質的に同等となるおよび／または比例するように、電圧レールＡ、Ｂから引き出される電力を動的に平衡し得る。電圧レールＡ、Ｂから引き出される電力を動的に平衡することは、電圧レールＡ、Ｂの各々から引き出される電流を動的に平衡することを含み得、それにより、電圧レールＢの電圧によって乗算された電圧レールＢから引き出される電流の量が、電圧レールＡの電圧によって乗算された電圧レールＡから引き出される電流の量と実質的に同等となるおよび／または比例するようにし得る。
【００３１】
電力バランサ１４は、入力３０、３２を出力３４に合成するように、および／または、電圧レールＡ、Ｂから引き出される電力を平衡するように構成される任意の回路要素を含み得る。いくつかの例において、電力バランサ１４は、共に結合される出力と、入力３０、３２のそれぞれの一つに結合される入力とを備える、二つの個別の電力コンバータを含み得る。いくつかの例において、電力コンバータは、例えば、バックコンバータ、ブーストコンバータ、絶縁コンバータ、および、低ドロップアウトレギュレータ（ＬＤＯ）など、ＤＣ−ＤＣ電力コンバータであり得る。
【００３２】
給電されるデバイス１６は、合成された電圧レールＣにより給電される一つまたは複数のデバイスの任意の組合せであり得る。いくつかの例において、給電されるデバイス１６は、電力管理集積回路（ＰＭＩＣ）と一つまたは複数のＳＳＤ構成要素とを含むソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）であり得る。さらなる例において、給電されるデバイス１６はＰＭＩＣであり得る。
【００３３】
本開示によれば、電力バランサ１４は、少なくとも二つの異なる電力供給レール（例えば、電圧レールＡ、Ｂ）により供給される電力を、単一の出力電力レール（すなわち、合成された電圧レールＣ）に合成し得る。異なる電力レールを単一の出力電力レールに合成することにより、単一の電力供給レールを介して電力を受け取るように構成されるデバイスが、二つの異なる電力供給レールを含む従来のシステムにおいて用いられ得、一方で、依然として、そのようなデバイスが、従来の電力供給レールの各々から電力を引き出し得る。このようにして、単一の電力供給を用いる給電されるデバイスが、相対的に電力効率の良い方式で、且つ、そのようなシステムにおける既存の電力供給インフラの交換を必要とせず、従来のシステムに後付けされ得る。
【００３４】
本開示によれば、電力バランサ１４は、電力を単一の電力レールに合成するとき、少なくとも二つの異なる電力供給レール（例えば、電圧レールＡ、Ｂ）により供給される電力の相対量を制御し得る。このように、電力バランサ１４は、電力供給レールの各々から引き出される電力の量を目標の平衡比に平衡し得、それによって、システムの電力効率を高める。
【００３５】
図２は、図１に図示される給電されるシステム１０を実装するために用いられ得る、例示的な給電されるシステム４０のブロック図である。給電されるシステム４０は、給電されるデバイス１６がソリッドステートドライブ４２で置き換えられていることを除いて、図１に図示されるものと同様の構成要素を含む。いくつかの例において、ソリッドステートドライブ４２は、図１に図示される給電されるデバイス１６に対応し得る（および、給電されるデバイス１６実装するために用いられ得る）。
【００３６】
ソリッドステートドライブ４２は、電力管理集積回路（ＰＭＩＣ）４４、ＳＳＤ構成要素４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃ（集合的に、「ＳＳＤ構成要素４６」）、および、入力４８を含む。入力４８は、合成された電圧レールＣを介して、電力バランサ１４の出力３４に結合される。
【００３７】
ＰＭＩＣ４４は、合成された電圧レールＣを介して電力バランサ１４の出力３４に結合される入力５０を含む。入力５０は、ソリッドステートドライブ４２の入力４８に対応し得る。また、ＰＭＩＣ４４は、出力５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃ（集合的に、「出力５２」）を含む。出力５２の各々は、ＳＳＤ構成要素４６のそれぞれの一つに結合される。
【００３８】
ソリッドステートドライブ４２は、クライアントシステムのためのデータを記憶および検索し得る。ソリッドステートドライブ４２は、合成された電圧レールＣにより完全にまたは少なくとも部分的に給電され得る。電力バランサ１４が電力供給１２から、合成された電圧レールＣへ電力を伝送するので、ソリッドステートドライブ４２は、電力供給１２の電圧レールＡおよび電圧レールＢにより完全にまたは部分的に給電されると言ってもよい。
【００３９】
ＰＭＩＣ４４は、入力５０を介して電力を受け取り得、出力５２を介するＳＳＤ構成要素４６への、受け取った電力の分配を管理し得る。ＳＳＤ構成要素４６への、受け取った電力の分配を管理することは、出力５２の各々の上で、レギュレートされた電圧を出力することに関与し得る。出力５２の各々で出力されるレギュレートされた電圧は、同じであってもよく、または異なっていてもよい。いくつかの例において、ＰＭＩＣ４４は、以下の機能、すなわち、電力管理、電圧レギュレート、ＤＣ−ＤＣ変換、電圧スケーリング、動的電圧スケーリング、動的周波数スケーリング、および、電力シーケンシング、の一つまたは複数を実施し得る。
【００４０】
いくつかの例において、ソリッドステートドライブ４２は、モータまたは機械的に回転するディスクを用いることなくデータを記憶し得る。例えば、ソリッドステートドライブ４２は、電子インターフェースを介してアクセスされるメモリアレイおよび／または集積回路アレイを用いてデータを記憶し得る。
【００４１】
ＳＳＤ構成要素４６の各々は、出力５２に結合される電力線のそれぞれ一つを介して、ＰＭＩＣ４４から電力を受け取り得る。ＳＳＤ構成要素４６は、ソリッドステートドライブ４２の動作をアシストする任意の構成要素であり得る。いくつかの例において、ＳＳＤ構成要素４６は、コントローラ、メモリアレイ、集積回路記憶アレイ、および、ＳＳＤにより用いられるその他の構成要素の一つまたは複数を含み得る。
【００４２】
いくつかの例において、電力供給１２は、ＨＤＤに給電するために適した電圧を出力するように構成されるＨＤＤ電力供給であり得る。例えば、電力供給１２は、電圧レールＡ上で１２Ｖの電圧を、および、電圧レールＢ上で５Ｖ或いは３．３Ｖの電圧を出力し得る。その他の組合せも可能である。そのような例において、電圧レールＡ、Ｂは、ＨＤＤ電力供給レールと呼ばれることがある。
【００４３】
電圧レールＡ、ＢがＨＤＤ電力供給レールである例において、電力バランサ１４は、給電されるシステム４０の二つの個別のＨＤＤ電力供給レール（例えば、電圧レールＡ、Ｂ）を、ＰＭＩＣ４４および／またはＳＳＤ構成要素４６による使用に適した、単一のレギュレートされた出力電圧レール（例えば、合成された電圧レールＣ）に合成するために、二つの電力コンバータを用い得る。例えば、二つの電力コンバータの各々が、それぞれの電力供給レール（例えば、電圧レールＡ、Ｂ）に結合される入力を有し得、電力コンバータの出力は、ＰＭＩＣ４４および／またはＳＳＤ構成要素４６のための単一の出力電圧レールを生成するために共に結合され得る。
【００４４】
このようにしてＨＤＤ電力供給レールを合成することにより、従来のＨＤＤ電力分配システム（例えば、電圧レールＡ、Ｂ）が、ソリッドステートドライブ４２を給電するために用いられ得、同時に、ソリッドステートドライブ４２が、従来のＨＤＤ電力供給レールの各々から電力を引き出し得る。このようにして、ソリッドステートドライブ４２は、相対的に電力効率の良い方式で、且つ、既存のＨＤＤ電力供給インフラの交換を必要とせず、従来のＨＤＤシステムに後付けされ得る。
【００４５】
本開示における技法は、単一の出力電圧レールに合成される二つのＨＤＤ電力供給入力間で電力を能動的に平衡するために用いられ得る。このようにして二つの電力コンバータを動作させることにより、ＨＤＤ電力供給レールから引き出される電力が、特定の比で動的に平衡され得、および／または、ソリッドステートドライブ４２の動作の間、等化され得る。このように、最悪のケースの電力消費推定に基づいて個々のＨＤＤ電力レールにＳＳＤ構成要素を静的に割り当てるシステムと比較して、後付けされるＳＳＤドライブの電力効率が改善され得る。また、いくつかの例において、本開示の技法は、全てのダウンストリーム供給にフィードし得る統合された出力を作ることにより、プラットフォーム間の電力設計を簡略化し得る。
【００４６】
図３は、図１および図２の給電されるシステムにおいて用いられ得る例示的な電力バランサ１４のブロック図である。図１および図２のシステムのいずれにおいても使用可能であるが、説明目的のため、図３の電力バランサ１４は、図２の給電されるシステム４０において用いられるものとして図示および説明される。
【００４７】
電力バランサ１４は、電力コンバータ５４、５６を含む。電力コンバータ５４は、入力５８および出力６０を含む。電力コンバータ５６は、入力６２および出力６４を含む。入力５８は電圧レールＡに結合され、入力６２は電圧レールＢに結合される。出力６０は出力６４に結合され、出力６０、６４の両方がＰＭＩＣ４４の入力５０に結合される。
【００４８】
電力コンバータ５４は、入力５８で電力を受け取り得、受け取った電力の一部または全てを、ＰＭＩＣ４４による使用のために出力６０に伝送し得る。電力コンバータ５６は、入力６２で電力を受け取り得、受け取った電力の一部または全てを、ＰＭＩＣ４４による使用のために出力６４に伝送し得る。
【００４９】
いくつかの例において、電力コンバータ５４、５６の各々は、それらのそれぞれの入力５８、６２で受け取った電圧を、他のそれぞれの電圧に変換し得、それぞれの電圧を出力６０、６４で出力し得る。同様に、電力コンバータ５４、５６の各々は、それらのそれぞれの入力５８、６２で受け取った電流を、他のそれぞれの電流に変換し得、それぞれの電流を出力６０、６４で出力し得る。従って、電力コンバータ５４、５６は、入力５８、６２で受け取った電力の形態を、出力６０、６４で電力の別の形態に変換し得る。
【００５０】
いくつかの例において、電力コンバータ５４は、出力６０で生成される電圧をレギュレートし得、それにより、電圧が、基準電圧と実質的に同等となるおよび／または比例するようにし得る。基準電圧は、ＰＭＩＣ４４のための特定された電力レール電圧に対応および／または比例し得る。そのような例において、電力コンバータ５６は、出力６４で生成される電流をレギュレートし得、それにより、出力６４で電力コンバータ５６により生成される電流の量が、出力６０で電力コンバータ５４により生成される電流の量と実質的に同等となるおよび／または比例するようにし得る。
【００５１】
いくつかの例において、電力コンバータ５４、５６の各々はＤＣ−ＤＣコンバータであり得る。さらなる例において、電力コンバータ５４、５６は、バックコンバータ（例えば、同期バックコンバータ）、ブーストコンバータ、絶縁コンバータ、低ドロップアウト（ＬＤＯ）レギュレータ、線形電力コンバータ（例えば、線形電圧レギュレータ）、スイッチング電力コンバータ（例えば、スイッチング電圧レギュレータ）、またはその他のＤＣ−ＤＣコンバータの任意の組合せであり得る。
【００５２】
いくつかの例において、電力バランサ１４は、ＨＤＤタイプのシステムにおいて電力供給と関連付けられる電力レールを合成するために用いられ得る。図３により示された方式でＨＤＤ電力供給レールを合成するために二つの電力コンバータ５４、５６を用いることにより、従来のＨＤＤ電力分配システムが、ＰＭＩＣ４４（および対応するＳＳＤデータ記憶デバイス）に給電するために用いられ得、同時に、ＳＳＤデータ記憶デバイスが、従来のＨＤＤ電力供給レールの各々から電力を引き出し得る。このように、ＳＳＤは、相対的に電力効率の良い方式で、且つ、既存のＨＤＤ電力供給および分配インフラの交換を必要とせず、従来のＨＤＤシステムに後付けされ得る。また、このようにして電力レールを合成することは、場合によっては全てのダウンストリーム供給に、フィードし得る統合された出力を作ることにより、プラットフォーム間の電力設計を簡略化し得る。
【００５３】
ＨＤＤタイプのシステムにＳＳＤを後付けするための別の技法は、二つの個別の電力コンバータおよび二つの個別のＰＭＩＣ（すなわち、各電力レールのための一つの電力コンバータおよびＰＭＩＣ）を備える二つの個別の電力チェーンを用いることを含む。システム設計者は、負荷の約半分を５Ｖレールに、負荷の約半分を１２Ｖレールに、静的に割り当て得る。そのようにすることが、電力包絡要件の下で総電力を維持し得る。しかし、コンバータにおける非理想性に起因して、および／または、様々な負荷における力学に起因して、レールの各々から引き出される電力が１２Ｖレールと５Ｖレールの間で完璧に平衡されない可能性があるので、この技法は理想的でないことがある。
【００５４】
出力６０で電力コンバータ５４により出力される電流の量と実質的に同じであるおよび／または比例するように、電力コンバータ５６に、出力６４の電流をレギュレートさせることにより、電力バランサ１４が、単一の出力電圧レールに合成される二つのＨＤＤ電力供給入力間の電力を能動的および動的に平衡し得る。二つの電力コンバータ５４、５６をこのように動作させることにより、電力供給レールの各々から引き出される電力が、特定の比で動的に平衡され得および／またはＳＳＤの動作の間等化され得る。このように、最悪のケースの電力消費推定に基づいて個々のＨＤＤ電力レールにＳＳＤ構成要素を静的に割り当てるシステムと比較して、後付けされるＳＳＤドライブの電力効率が改善され得る。
【００５５】
図４は、本開示に従った別の例示的な電力バランサ８０のブロック図である。電力バランサ８０は、図１〜図３に図示される電力バランサのいずれかを実装するために用いられ得る。
【００５６】
電力バランサ８０は、電力コンバータ８２、８４、電力コンバータ制御回路８６、８８、および、電流感知回路９０、９２を含む。電力コンバータ８２は、電圧入力９４、制御入力９６、および、出力９８を含む。また、電力コンバータ８４は、電圧入力１００、制御入力１０２、および、出力１０４を含む。電力コンバータ制御回路８６は、基準入力１０６、フィードバック入力１０８、および、出力１１０を含む。また、電力コンバータ制御回路８８は、基準入力１１２、フィードバック入力１１４、および、出力１１６を含む。電流感知回路９０は、入力１１８および出力１２０を含む。また、電流感知回路９２は入力１２２および出力１２４を含む。
【００５７】
電力コンバータ８２の電圧入力９４は、入力電圧Ａに結合される。電力コンバータ８４の電圧入力１００は、入力電圧Ｂに結合される。電力コンバータ８２の出力９８は、電力コンバータ８４の出力１０４に結合される。電力コンバータ８２、８４の出力９８、１０４は、電力バランサ８０のための出力電圧を形成し得る。入力電圧Ａ、入力電圧Ｂ、および、出力電圧は、それぞれ、図１および図２における、電圧レールＡ、電圧レールＢ、および、合成された電圧レールＣに対応し得る。場合によっては、入力電圧Ａは、図１〜図３のいずれかに示される電力バランサ１４のための入力３０を形成し得、入力電圧Ｂは、電力バランサ１４のための入力３２を形成し得、出力電圧は、図１〜図３のいずれかに示される電力バランサ１４のための出力３４を形成し得る。
【００５８】
電力コンバータ制御回路８６の基準入力１０６は、入力電圧Ａに結合される。電力コンバータ制御回路８６のフィードバック入力１０８は、電力コンバータ８２の出力９８に結合される。電力コンバータ制御回路８６の出力１１０は、電力コンバータ８２の制御入力９６に結合される。
【００５９】
電力コンバータ８２の出力９８は、電流感知回路９０の入力１１８に結合される。電流感知回路９０の出力１２０は、電力コンバータ制御回路８８の基準入力１１２に結合される。電力コンバータ８４の出力１０４は、電流感知回路９２の入力１２２に結合される。電流感知回路９２の出力１２４は、電力コンバータ制御回路８８のフィードバック入力１１４に結合される。電力コンバータ制御回路８８の出力１１６は、電力コンバータ８４の制御入力１０２に結合される。
【００６０】
電力バランサ８０の例示的な動作が次に説明される。電力コンバータ８２は、電圧入力９４で電力を受け取り得、受け取った電力の一部または全てを出力９８に伝送し得る。電力コンバータ８４は、電圧入力１００で電力を受け取り得、受け取った電力の一部または全てを出力１０４に伝送し得る。集合的に、電力コンバータ８２、８４は、電圧入力９４、１００で受け取った電力を、電力バランサ８０のための出力電圧を供給する単一の電力レールに合成し得る。
【００６１】
電力コンバータ制御回路８６は、電力コンバータ８２の出力９８の電圧を示す信号をフィードバック入力１０８を介して受け取る。電力コンバータ制御回路８６はまた、基準入力１０６を介して基準電圧信号を受け取る。電力コンバータ制御回路８６は、電力コンバータ８２の出力９８の電圧を示す信号と基準電圧信号とに基づいて、制御信号を生成する。電力コンバータ制御回路８６は制御信号を生成し得、その制御信号が、電力コンバータ８２に、基準入力１０６を介して受け取った基準電圧と同等のおよび／または比例する電圧レベルで、電力コンバータ８２の出力９８をレギュレートさせるようにする。電力コンバータ制御回路８６は、出力１１０で制御信号を出力し、この制御信号は、制御入力９６で電力コンバータ８２によって受け取られる。
【００６２】
電流感知回路９０は、出力９８で電力コンバータ８２により生成される電流の量を示す信号を生成し、出力１２０を介して、電流の量を示す信号を出力する。同様に、電流感知回路９２は、出力１０４で電力コンバータ８４により生成される電流の量を示す信号を生成し、出力１２４を介して、電流の量を示す信号を出力する。
【００６３】
電力コンバータ制御回路８８は、電力コンバータ８２により生成される電流の量を示す信号を基準入力１１２を介して受け取る。電力コンバータ制御回路８８は、電力コンバータ８４により生成される電流の量を示す信号をフィードバック入力１１４を介して受け取る。電力コンバータ制御回路８８は、電力コンバータ８２により生成される電流の量を示す信号と、電力コンバータ８４により生成される電流の量を示す信号とに基づいて、制御信号を生成する。電力コンバータ制御回路８８は制御信号を生成し得、その制御信号が、電力コンバータ８４に、電力コンバータ８２の出力９８で生成される電流の量と実質的に同等のおよび／または比例するレベルで、出力１０４で生成される電流の量をレギュレートさせるようにし得る。電力コンバータ制御回路８８は出力１１６で制御信号を出力し、この制御信号は、制御入力１０２で電力コンバータ８４により受け取られる。
【００６４】
電力コンバータ制御回路８６および電力コンバータ８２は共に、基準電圧と同等のまたは比例する電圧レベルで、電力コンバータ８２の出力電圧の電圧レベルをレギュレートし得る。電力コンバータ制御回路８８および電力コンバータ８４は共に、電力コンバータ８２、８４の各々により出力される電流を平衡し得、そのため、電力コンバータ８４により出力される電流の量が、電力コンバータ８２により出力される電流の量と実質的に同等となるおよび／または比例するようにし得る。
【００６５】
基準電圧は、電力バランサ８０により内部で供給され得、または、電力バランサ８０への外部入力であり得る。基準電圧は、電力コンバータ８２の出力９８がレギュレートされる電圧を示し得る。いくつかの例において、出力９８がレギュレートされる電圧は、電力バランサ８０により給電されるＰＭＩＣまたはその他の給電デバイスのための電力供給電圧要件または仕様に対応および／または比例し得る。
【００６６】
いくつかの例において、電力コンバータ８２の出力９８の電圧を示す信号は、出力９８の実際の電圧であり得る。例えば、出力９８は、フィードバック入力１０８に直接的に結合または電気的に結合され得る。
【００６７】
いくつかの例において、電流感知回路９０、９２の入力１１８、１２２は、それぞれ、電力コンバータ８２、８４の出力９８、１０４に磁気的に結合され得る。さらなる例において、電流感知回路９０、９２の入力１１８、１２２は、それぞれ、電力コンバータ８２、８４の出力９８、１０４に直接的に結合され得る。
【００６８】
いくつかの例において、電流感知回路９０、９２は、各々が、電力コンバータ８２、８４の出力９８、１０４と電力バランサ８０の出力との間の電流経路に沿って置かれる、一つまたは複数の感知素子（例えば、レジスタ）を含み得る。そのような例において、電力コンバータ８２の出力９８が電力コンバータ８４の出力１０４に結合されると言われる場合、出力９８は、出力９８、１０４と電力バランサ８０の出力との間の電流経路に沿って直列に置かれる一つまたは複数の感知素子を介して出力１０４に結合され得る。
【００６９】
上述のように、電力コンバータ制御回路８６は制御信号を生成し得、その制御信号が、電力コンバータ８２に、基準入力１０６を介して受け取った基準電圧と同等のおよび／または比例するレベルで、電力コンバータ８２の出力９８をレギュレートさせるようにする。いくつかの例において、制御信号は、フィードバック入力１０８で受け取った信号と、基準入力１０６で受け取った基準電圧との差の関数および／またはその差を示すものであり得る。例えば、制御信号は、フィードバック入力１０８で受け取った信号と基準入力１０６で受け取った基準電圧との差と同等であり得る。付加的な例において、制御信号は、フィードバック入力１０８で受け取った信号と基準入力１０６で受け取った基準電圧との差のフィルタされたバージョン（例えば、フィードバック入力１０８で受け取った信号と基準入力１０６で受け取った基準電圧との差の、比例積分（ＰＩ）でフィルタされたバージョン）であり得る。
【００７０】
また上述のように、電力コンバータ制御回路８８は制御信号を生成し得、その制御信号が、電力コンバータ８４に、電力コンバータ８２の出力９８で生成される電流の量と実質的に同等のおよび／または比例するレベルで、出力１０４で生成される電流の量をレギュレートさせるようにし得る。いくつかの例において、制御信号は基準入力１１２で受け取った信号とフィードバック入力１１４で受け取った信号との差の関数および／または差を示すものであり得る。例えば、制御信号は、基準入力１１２で受け取った信号とフィードバック入力１１４で受け取った信号との差と同等であり得る。付加的な例において、制御信号は、基準入力１１２で受け取った信号とフィードバック入力１１４で受け取った信号との差のフィルタされたバージョン（例えば、基準入力１１２で受け取った信号とフィードバック入力１１４で受け取った信号との差の、ＰＩフィルタされたバージョン）であり得る。
【００７１】
いくつかの例において、電力コンバータ５４、５６の各々は、ＤＣ−ＤＣコンバータであり得る。さらなる例において、電力コンバータ５４、５６は、バックコンバータ（例えば、同期バックコンバータ）、ブーストコンバータ、絶縁コンバータ、低ドロップアウト（ＬＤＯ）レギュレータ、線形電力コンバータ（例えば、線形電圧レギュレータ）、スイッチング電力コンバータ（例えば、スイッチング電圧レギュレータ）、またはその他のＤＣ−ＤＣコンバータの任意の組合せであり得る。電力コンバータ５４、５６は、同じタイプの電力コンバータによる必要はない。
【００７２】
電力コンバータ５４、５６がパス要素（例えば、バックコンバータ、ブーストコンバータ、またはＬＤＯにおけるパストランジスタ）を含むＤＣ−ＤＣコンバータである例において、電力コンバータ制御回路８６、８８により出力される制御信号は、パス要素によりパスされる電力および／または電流の量を制御し得る。例えば、制御信号はトランジスタのゲートを制御し得る。
【００７３】
電力コンバータ５４、５６が線形電圧電力コンバータ（例えば、ＬＤＯ）である例において、電力コンバータ制御回路８６により出力される制御信号の振幅は、電力コンバータ８２の出力９８の電圧と基準電圧との差に基づいて変化し得る。同様に、いくつかの例において、電力コンバータ制御回路８８により出力される制御信号の振幅は、電力コンバータ８２の出力９８で生成される電流の量と電力コンバータ８４の出力１０４で生成される電流の量との差に基づいて変化し得る。そのような例において、電力コンバータ制御回路８６、８８により出力される制御信号は、電力コンバータ８２、８４の各々においてそれぞれのパストランジスタのオン抵抗をレギュレートするために用いられ得る。
【００７４】
電力コンバータ５４、５６がスイッチング電圧電力コンバータ（例えば、バックコンバータ、ブーストコンバータ）である例において、電力コンバータ制御回路８６により出力される制御信号のデューティーサイクルは、電力コンバータ８２の出力９８の電圧と基準電圧との差に基づいて変化し得る。同様に、いくつかの例において、電力コンバータ制御回路８８により出力される制御信号のデューティーサイクルは、電力コンバータ８２の出力９８で生成される電流の量と電力コンバータ８４の出力１０４で生成される電流の量との差に基づいて変化し得る。そのような例において、電力コンバータ制御回路８６、８８により出力される制御信号は、電力コンバータ８２、８４の各々においてそれぞれのパストランジスタに結合される、相対的に高い周波数信号のデューティーサイクルをレギュレートするために用いられ得る。
【００７５】
図５は、本開示に従って、図４に図示される電力バランサ８０を実装するために用いられ得る例示的な電力バランサ１３０の概略図である。図４と図５との間で同じまたは同様の構成要素は、同一の参照番号で番号付けされている。
【００７６】
電力コンバータ８２は、ハイサイドトランジスタ１３２、ローサイドトランジスタ１３４、インダクタ１３６、ゲートドライバ１３８、１４０、および、インバータ１４２を含む。ハイサイドトランジスタ１３２は、（ａ）電圧入力９４に結合されるドレイン端子、（ｂ）ゲートドライバ１３８の出力に結合されるゲート端子、および、（ｃ）ローサイドトランジスタ１３４のドレイン端子とインダクタ１３６の第１の端子とに結合されるソース端子を含む。ローサイドトランジスタ１３４は、（ａ）ハイサイドトランジスタ１３２のソース端子とインダクタ１３６の第１の端子とに結合されるドレイン端子、（ｂ）ゲートドライバ１４０の出力に結合されるゲート端子、および、（ｃ）接地基準電圧に結合されるソース端子を含む。
【００７７】
ゲートドライバ１３８は、制御入力９６に結合される入力、および、ハイサイドトランジスタ１３２のゲートに結合される出力を含む。インバータ１４２は、制御入力９６に結合される入力、および、ゲートドライバ１４０の入力に結合される出力を含む。ゲートドライバ１４０は、インバータ１４２の出力に結合される入力、および、ローサイドトランジスタ１３４のゲートに結合される出力を含む。
【００７８】
インダクタ１３６は、ハイサイドトランジスタ１３２のソースとローサイドトランジスタ１３４のドレインとに結合される第１の端子を含む。インダクタ１３６はさらに、出力９８に結合される第２の端子を含む。
【００７９】
電力コンバータ８４は、トランジスタ１４４、１４６、インダクタ１４８、ゲートドライバ１５０、１５２、および、インバータ１５４を含む。電力コンバータ８４における構成要素は、電力コンバータ８２におけるものと同じであり、同様の構成で配置される。従って、これらの構成要素の配置についてさらなる詳細は説明していない。
【００８０】
電力バランサ１３０はさらにコンデンサ１５６を含む。コンデンサ１５６は、（ａ）電力コンバータ８２の出力９８と電力コンバータ８４の出力１０４とに結合される第１の端子、および、（ｂ）接地基準電圧に結合される第２の端子を含む。コンデンサ１５６は、電力コンバータ８２、８４の外にあるものとして図示されるが、その他の例において、コンデンサ１５６は、電力コンバータ８２、８４の一方または両方の一部を形成してもよい。電力バランサ１３０における電力コンバータ８２、８４の各々は、同期バックコンバータであり得る。
【００８１】
電力コンバータ制御回路８６は、演算増幅器１５８、１６０、コンデンサ１６２、１６４、および、レジスタ１６６を含む。演算増幅器１５８は、（ａ）基準入力１０６に結合される非反転入力、（ｂ）フィードバック入力１０８と、コンデンサ１６２の第１の端子と、コンデンサ１６４の第１の端子とに結合される反転入力、および、（ｃ）演算増幅器１６０の非反転入力と、コンデンサ１６２の第２の端子と、レジスタ１６６の第１の端子とに結合される出力を含む。演算増幅器１６０は、（ａ）のこぎり波形信号に結合される反転入力、（ｂ）演算増幅器１５８の出力に結合される非反転入力、および、（ｃ）出力１１０に結合される出力を含む。コンデンサ１６４の第２の端子は、レジスタ１６６の第２の端子に結合される。いくつかの例において、別のタイプの増幅器または差動増幅器が、演算増幅器１５８、１６０の一方もしくは両方、および／または、本開示において説明されるその他の演算増幅器のいずれかの一つもしくは複数で置換され得る。
【００８２】
演算増幅器１５８、コンデンサ１６２、１６４、および、レジスタ１６６は、基準入力１０６とフィードバック入力１０８との間のフィルタされた差を生成する比例積分（ＰＩ）フィルタを形成し得る。演算増幅器１６０は、基準入力１０６とフィードバック入力１０８との間のフィルタされた差に基づいて、電力コンバータ８２のための制御信号を生成する信号生成器を形成し得る。
【００８３】
電力コンバータ制御回路８８は、演算増幅器１６８、１７０、コンデンサ１７２、１７４、および、レジスタ１７６を含む。電力コンバータ制御回路８８における構成要素は、電力コンバータ制御回路８６におけるものと同じであり、同様の構成で配置される。従って、これらの構成要素の配置についてさらなる詳細は説明していない。
【００８４】
電力バランサ１３０の動作について説明する。電力コンバータ８２は、制御入力９６で受け取られる制御信号に基づいて、入力電圧Ａから出力９８に電力を伝送する。出力９８の電圧は、制御入力９６のデューティーサイクルに少なくとも部分的に基づいて決定され得る。制御信号は、電圧入力９４から出力９８に電力を伝送するために、同期バックコンバータのようなやり方でトランジスタ１３２、１３４をオンおよびオフに択一的に切り替える。
【００８５】
電力コンバータ制御回路８６は、基準電圧により決定される電圧レベルで電力コンバータ８２の出力９８の電圧をレギュレートするために、制御信号を生成する。こうした制御信号を生成するため、演算増幅器１５８と、コンデンサ１６２、１６４と、レジスタ１６６とにより形成されるＰＩフィルタは、電力コンバータ８２の出力９８の出力電圧を基準電圧と比較し、電力コンバータ８２の出力９８の出力電圧と基準電圧との間のフィルタされた差を示す信号を生成する。
【００８６】
電力コンバータ制御回路８６は、電力コンバータ８２の出力電圧（すなわち、出力９８の出力電圧）と基準電圧との間のフィルタされた差を示す信号に基づいて、制御信号を生成する。制御信号を生成するために、演算増幅器１６０は、電力コンバータ８２の出力電圧と基準電圧との間のフィルタされた差を示す信号を、のこぎり波形と比較し、電力コンバータ８２の出力電圧と基準電圧との間のフィルタされた差を示す信号が、時間的に任意の所与の瞬間においてのこぎり波形より大きいかまたは小さいかを示す信号を生成する。これにより、結果の信号のデューティーサイクルに、電力コンバータ８２の出力電圧と基準電圧との間のフィルタされた差が反映される。
【００８７】
電力コンバータ制御回路８６により形成される制御ループは、電力コンバータ８２に、基準電圧と実質的に同等の一定の出力電圧で出力９８をレギュレートさせる。出力９８の出力電圧が基準電圧より大きくなる場合、演算増幅器１５８と、コンデンサ１６２、１６４と、レジスタ１６６とにより形成されるＰＩフィルタの出力は増加し、それにより、制御信号のデューティーサイクルが減少され、これが、電力コンバータ８２に、出力９８の電圧を低下させ得る。同様に、出力９８の出力電圧が基準電圧より小さくなる場合、演算増幅器１５８と、コンデンサ１６２、１６４と、レジスタ１６６とにより形成される比例積分フィルタの出力は低下し、それにより、制御信号のデューティーサイクルが増加され、これが、電力コンバータ８２に、出力９８の電圧を増加させ得る。このようにして、電力コンバータ８２および電力コンバータ制御回路８６は、電圧レベルが基準電圧と実質的に同等であるように出力９８の電圧レベルをレギュレートするように共に動作する。
【００８８】
電力コンバータ８４は、制御入力１０２で受け取られる制御信号に基づいて、入力電圧Ｂから出力１０４に電力を伝送する。出力１０４で電力コンバータ８４により生成された電流は、制御入力１０２のデューティーサイクルに少なくとも部分的に基づいて決定され得る。制御信号は、電圧入力１００から出力１０４に電力を伝送するために、同期バックコンバータのようなやり方で、トランジスタ１４４、１４６をオンおよびオフに択一的に切り替える。
【００８９】
電流感知回路９０は、電力コンバータ８２の出力９８で生成される電流を示す信号を生成する。電流感知回路９２は、電力コンバータ８４の出力１０４で生成される電流を示す信号を生成する。
【００９０】
電力コンバータ制御回路８８は、電力コンバータ８４の出力１０４で生成された電流をレギュレートするために制御信号を生成し、そのため、電力コンバータ８４の出力１０４で生成される電流の量が、電力コンバータ８２の出力９８で生成される電流の量と実質的に同等であるようにする。制御信号を生成するために、演算増幅器１６８と、コンデンサ１７２、１７４と、レジスタ１７６とにより形成されたＰＩフィルタは、電力コンバータ８４の出力１０４で生成された電流を示す信号を、電力コンバータ８２の出力９８で生成された電流を示す信号と比較し、これらの電流間のフィルタされた差を示す信号を生成する。
【００９１】
電力コンバータ制御回路８８は、電流間のフィルタされた差を示す信号に基づいて制御信号を生成する。制御信号を生成するために、演算増幅器１７０は、電流間のフィルタされた差を示す信号をのこぎり波形と比較し、電流間のフィルタされた差を示す信号が、時間的に任意の所与の瞬間において、のこぎり波形より大きいかまたは小さいかを示す信号を生成する。これにより、結果の信号のデューティーサイクルに、電力コンバータ８２、８４により生成される出力電流間のフィルタされた差が反映される。
【００９２】
電力コンバータ制御回路８８により形成される制御ループは、電力コンバータ制御回路８８に、電力コンバータ８２の出力９８で生成される電流の量とほぼ同等の電流の量で、出力１０４で生成される電流の量をレギュレートさせる。出力１０４で生成される出力電流が、出力９８で生成される出力電流より大きくなる場合、演算増幅器１６８と、コンデンサ１７２、１７４と、レジスタ１７６とにより形成されるＰＩフィルタの出力が増加し、それによって、制御信号のデューティーサイクルが減少され、これが、電力コンバータ８４に、出力１０４で生成される電流の量を低減させる。同様に、出力１０４で生成される出力電流が、出力９８で生成される出力電流より小さくなる場合、演算増幅器１６８と、コンデンサ１７２、１７４と、レジスタ１７６とにより形成される比例積分フィルタの出力が低下し、それによって、制御信号のデューティーサイクルが増加され、これが、電力コンバータ８４に、出力１０４で生成される電流の量を増加させる。このようにして、電力コンバータ８４および電力コンバータ制御回路８８は共に、出力９８で電力コンバータ８４により生成される電流の量に実質的に一致するように、出力１０４で電力コンバータ８２により生成される電流の量をレギュレートするように動作する。
【００９３】
従って、電力バランサ１３０は、二つの電力供給レールにより提供される二つの入力電圧を、単一のレギュレートされた出力電圧供給レールに合成し得る。電力バランサ１３０は、基準電圧で出力電圧供給レールをレギュレートし得、および、電力コンバータ８２、８４を、電力コンバータ８２、８４の各々から引き出される電流の量がほぼ同等であるように制御し得る。このようにして、電力コンバータ制御回路８６は、二つの電力供給レールの各々から引き出される電力を平衡し得る。
【００９４】
図６は、本開示に従った例示的な電力バランサ１８０の概略図である。いくつかの例において、電力バランサ１８０は、図１または図２に図示される電力バランサを実装するために用いられ得る。図６における電力バランサ１８０は、付加的な電力コンバータ１８２、電力コンバータ制御回路１８４、および、電流感知回路１８６が追加されていることを除いて、図５に示された電力バランサ１３０と同様である。図５と図６との間の同じまたは同様の構成要素が、同一の参照番号で番号付けされている。
【００９５】
電力コンバータ１８２は、ハイサイドトランジスタ１８８、ローサイドトランジスタ１９０、インダクタ１９２、ゲートドライバ１９４、１９６、および、インバータ１９８を含む。電力コンバータ制御回路１８４は、演算増幅器２００、２０２、コンデンサ２０４、２０６、および、レジスタ２０８を含む。電力コンバータ１８２はさらに、電圧入力２１０、制御入力２１２、および、出力２１４を含む。電力コンバータ制御回路１８４はさらに、基準入力２１６、フィードバック入力２１８、および、出力２２０を含む。
【００９６】
電力コンバータ１８２の電圧入力２１０は、入力電圧Ｃに結合される。電力コンバータ１８２の制御入力２１２は、電力コンバータ制御回路１８４の出力２２０に結合される。電力コンバータ１８２の出力２１４は、電力コンバータ８２の出力９８および電力コンバータ８４の出力１０４に結合される。出力２１４、出力９８、および、出力１０４は、電力バランサ１８０のための出力電圧供給レールを形成し得る。
【００９７】
電流感知回路１８６は、電力コンバータ１８２の出力２１４に結合される入力、および、電力コンバータ制御回路１８４のフィードバック入力２１８に結合される出力を含む。電流感知回路１８６は、電力コンバータ１８２の出力２１４で生成される電流を示す信号を生成する。基準入力２１６は、電流感知回路９２の出力に結合され、フィードバック入力２１８は、電流感知回路１８６の出力に結合される。
【００９８】
動作の間、電力コンバータ制御回路８６および電力コンバータ８２は、出力９８の電圧を、その電圧が基準電圧と実質的に同等であるようにレギュレートする。電力コンバータ制御回路８８および電力コンバータ８４は、電力コンバータ８４の出力１０４で生成される電流の量が、電力コンバータ８２の出力９８で生成される電流の量と実質的に同等であるように、出力１０４で生成される電流の量をレギュレートする。電力コンバータ制御回路１８４および電力コンバータ１８２は、電力コンバータ１８２の出力２１４で生成される電流の量が、電力コンバータ８４の出力１０４で生成される電流の量と実質的に同等であるように、出力２１４で生成される電流の量をレギュレートする。このようにして、電力バランサ１８０は３つの異なる入力電力レールを合成し得、一方で、電力レールの各々から引き出される電力を平衡し得る。
【００９９】
図７は、本開示に従って電力を合成および平衡するための例示的な技法のフローチャートである。図７に図示される技法は、本開示において説明されるシステムまたは電力コンバータのいずれかにおいて用いられ得る。
【０１００】
電力バランサ１４は、第１の入力で第１の電圧を受け取る（２４０）。電力バランサ１４は、第２の入力で第２の電圧を受け取る（２４２）。いくつかの例において、第１の電圧の電圧レベルは、第２の電圧の電圧レベルとは異なる。電力バランサ１４は、第１および第２の入力から受け取った（すなわち、第１および第２の入力電圧から受け取った）電力を、電力コンバータ８２、８４を用いて、単一の電力レールに合成する（２４４）。電力バランサ１８は、電力コンバータ８２により単一の電力レールに出力される電流の量に比例する電流の量を電力コンバータ８４が単一の電力レールに出力する（２４６）ように、電力コンバータ８４を制御する。いくつかの例において、電力バランサ１４は、電力コンバータ８２、８４を、電力コンバータ８２、８４の各々が同じ量の電流を単一の電力レールに出力するように制御し得る。
【０１０１】
いくつかの例において、図１〜図４に示すように、本開示は、第１の入力３０、第２の入力３２、および、出力３４を含む集積回路（例えば、電力バランサ１４、８０）を説明する。集積回路は、（ａ）集積回路の入力３０に結合される電圧入力９４、（ｂ）制御入力９６、および、（ｃ）集積回路の出力３４に結合される出力９８を有する、電力コンバータ８２を含む。集積回路はさらに、（ａ）集積回路の入力３２に結合される電圧入力１００、（ｂ）制御入力１０２、および、（ｃ）電力コンバータ８２の出力９８と集積回路の出力３４とに結合される出力１０４を有する、電力コンバータ８４を含む。
【０１０２】
集積回路はさらに、（ａ）基準電圧リードに結合される基準入力１０６、（ｂ）電力コンバータ８２の出力９８に結合されるフィードバック入力１０８、および、（ｃ）電力コンバータ８２の制御入力９６に結合される出力１１０を有する、電力コンバータ制御回路８６を含む。集積回路はさらに、（ａ）基準入力１１２、（ｂ）フィードバック入力１１４、および、（ｃ）電力コンバータ８４の制御入力１０２に結合される出力１１６を有する、電力コンバータ制御回路８８を含む。
【０１０３】
集積回路はさらに、（ａ）電力コンバータ８２の出力９８に結合される入力１１８、および、（ｂ）電力コンバータ制御回路８８の基準入力１１２に結合される出力１２０を有する、電流感知回路９０を含む。集積回路はさらに、（ａ）電力コンバータ８４の出力１０４に結合される入力１２２、および、（ｂ）電力コンバータ制御回路８８のフィードバック入力１１４に結合される出力１２４を有する、電流感知回路９２を含む。いくつかの例において、電力コンバータ８２の電圧入力９４には、電力コンバータ８４の電圧入力１００への接続がない。さらなる例において、電力コンバータ制御回路８８には、基準電圧リードおよび／または基準電圧への接続がない。
【０１０４】
いくつかの例において、電力コンバータ８２、８４はバックコンバータである。さらなる例において、電力コンバータ８２、８４は低ドロップアウトレギュレータ（ＬＤＯ）である。
【０１０５】
付加的な例において、電力コンバータ８２は第１のタイプの電力コンバータであり、電力コンバータ８４は第２のタイプの電力コンバータである。例えば、電力コンバータ８２はバックコンバータであり得、電力コンバータ８４はＬＤＯであり得る。別の例として、電力コンバータ８２はＬＤＯであり得、電力コンバータ８４はバックコンバータであり得る。その他のタイプの電力コンバータには、バックコンバータ（例えば、同期バックコンバータ、非同期バックコンバータ）、ブーストコンバータ、絶縁コンバータ、低ドロップアウト（ＬＤＯ）レギュレータ、線形電力コンバータ（例えば、線形電圧レギュレータ）、スイッチング電力コンバータ（例えば、スイッチング電圧レギュレータ）、またはその他のＤＣ−ＤＣコンバータが含まれる。
【０１０６】
いくつかの例において、電流感知回路９０の入力１１８は、電力コンバータ８２の出力９８に磁気的に結合され、電流感知回路９２の入力１２２は電力コンバータ８４の出力１０４に磁気的に結合される。付加的な例において、電流感知回路９０の入力１１８は、電力コンバータ８２の出力９８に電気的に結合され、電流感知回路９２の入力１２２は、電力コンバータ８４の出力１０４に電気的に結合される。
【０１０７】
いくつかの例において、電力コンバータ８２および電力コンバータ制御回路８６は、電力コンバータ８２の出力９８で生成される電圧を、その電圧の大きさが基準電圧の大きさに比例するようにレギュレートする。そのような例において、電力コンバータ８４および電力コンバータ制御回路８８は、電力コンバータ８４の出力１０４で生成される電流を、その電流の大きさが、電力コンバータ８２の出力９８で生成される電流の大きさに比例するようにレギュレートする。
【０１０８】
いくつかの例において、電力コンバータ８２および電力コンバータ制御回路８６は、電力コンバータ８２の出力９８で生成される電圧を、その電圧の大きさが基準電圧の大きさと同等であるようにレギュレートする。付加的な例において、電力コンバータ８４および電力コンバータ制御回路８８は、電力コンバータ８４の出力１０４で生成される電流を、その電流の大きさが、電力コンバータ８２の出力９８で生成される電流の大きさと同等であるようにレギュレートする。
【０１０９】
いくつかの例において、集積回路は、給電されるシステムの一部であり得、給電されるシステムはさらに、給電されるデバイス１６（例えば、図１および図２）を含み、給電されるデバイス１６は、電力コンバータ８２、８４の出力９８、１０４の各々に結合される入力３６を有する。いくつかの例において、給電されるデバイス１６はＰＭＩＣ４４である。そのような例において、給電されるデバイスは、ソリッドステートドライブであり得、ＰＭＩＣ４４は、ＳＳＤ構成要素４６の一つまたは複数に結合される。
【０１１０】
いくつかの例において、給電されるシステムは、電力供給１２（例えば、図１および図２）を含み得、電力供給１２は、電力コンバータ８２の電圧入力９４に結合される出力２６、および、電力コンバータ８４の出力９８に結合される出力２８を有する。いくつかの例において、電力供給１２は、電力供給１２の出力２６で第１の電圧を、および、電力供給１２の出力２８で第２の電圧を出力するように構成され得、第１の電圧の大きさは、第２の電圧の大きさとは異なり得る。
【０１１１】
いくつかの例において、本開示は、例えば図２および図３に示すように、入力５８および出力６０を有する電力コンバータ５４を含むデバイスを説明する。このデバイスはさらに、入力６２および出力６４を有する電力コンバータ５６を含む。このデバイスはさらに、電力コンバータ５４、５６の出力６０、６４に結合される入力５０を有するＰＭＩＣ４４を含む。このデバイスはさらに、ＰＭＩＣ４４に結合される一つまたは複数のデータ記憶デバイス構成要素（例えば、ＳＳＤ構成要素４６）を含む。いくつかの例において、電力コンバータ５６の入力６２には、電力コンバータ５４の入力５８への接続がない。
【０１１２】
いくつかの例において、電力コンバータ５４、５６はバックコンバータである。さらなる例において、電力コンバータ５４、５６は低ドロップアウトレギュレータ（ＬＤＯ）である。付加的な例において、電力コンバータ５４は第１のタイプの電力コンバータであり、電力コンバータ５６は第２のタイプの電力コンバータである。
【０１１３】
いくつかの例において、電力コンバータ５４は、電力コンバータ５４の出力６０で生成される電圧を、その電圧の大きさが基準電圧の大きさに比例するようにレギュレートするように構成される。そのような例において、電力コンバータ５６は、電力コンバータ５６の出力で生成される電流を、その電流の大きさが、電力コンバータ５４の出力６０で生成される電流の大きさに対応するようにレギュレートするように構成される。いくつかの例において、電力コンバータ５６は、電力コンバータ５６の出力６４の電圧を示す信号を用いることなく、電力コンバータ５６の出力６４で生成される電流をレギュレートするように構成される。
【０１１４】
いくつかの例において、本開示は、電圧入力９４および出力９８を有する電力コンバータ８２を含むデバイスを説明する。このデバイスはさらに、電圧入力１００および出力１０４を有する電力コンバータ８４を含む。電力コンバータ８４の出力１０４は、電力コンバータ８２の出力９８に結合される。このデバイスはさらに、第１の電力コンバータの出力の電圧を示す信号と基準電圧とに基づいて電力コンバータ８２を制御するように構成される、第１の制御回路要素（例えば、電力コンバータ制御回路８６）を含む。このデバイスはさらに、電力コンバータ８２の出力９８の電流を示す信号と電力コンバータ８４の出力１０４の電流を示す信号とに基づいて第２の電力コンバータを制御するように構成される、第２の制御回路要素（例えば、電力コンバータ制御回路８８）を含む。いくつかの例において、電力コンバータ８４の電圧入力１００には、電力コンバータ８２の電圧入力９４への接続がない。
【０１１５】
いくつかの例において、第２の制御回路要素は、電力コンバータ８４の出力１０４の電圧を示す信号を用いることなく、出力１０４を制御する。さらなる例において、第２の制御回路要素は、基準電圧を示す信号を用いることなく、電力コンバータ８４を制御する。
【０１１６】
いくつかの例において、本開示において説明される電力バランサ回路の各々（例えば、電力バランサ１４、８０、１３０、１８０）は、単一の集積回路上に実装され得、そこでは、それぞれの電力バランサ回路の入力が、集積回路のそれぞれの入力ピンに結合され、それぞれの電力バランサ回路の出力が、集積回路の出力ピンに結合される。
【０１１７】
本開示は、各電圧入力から供給される電流の量の制御を用いて、二つの電圧入力を一つの電圧出力に合成するための制御技法を説明する。いくつかの例において、この技法は、二つの独立した入力電圧を、単一のレギュレートされた出力電圧に合成することを含み得る。
【０１１８】
記憶用途において、回転するハードドライブが、概して、二つの個別の電圧、１２Ｖおよび５Ｖを用いる。これらの二つの電圧は、回転するハードドライブを動作させるために不可欠であり得る。昨今、低電力消費、高速動作、および、高信頼性に起因して、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）が関心を集めている。ＳＳＤは、単一の入力電圧から複数の低電圧を生成する、電力管理集積回路（ＰＭＩＣ）を含み得る。これにより、より古いハードディスクドライブ（ＨＤＤ）タイプのシステムにＳＳＤを後付けすることが一層難しくなる。というのも、ＨＤＤは二つの個別の入力電圧を有し得るためである。
【０１１９】
ＨＤＤタイプのシステムにＳＳＤを後付けすることに対処するための技法の一つは、負荷の半分を５Ｖレールに、および、負荷の半分を１２Ｖレールに大まかに割り当てることである。そのようにすることで、必要な電力包絡の下で総電力を維持することにより、使用可能な電力消費が最大化され得る。しかし、コンバータにおける非理想性に起因して、および、様々な負荷における力学に起因して、電力は１２Ｖレールと５Ｖレールの間で完璧に平衡されないので、この技法は理想的でないことがある。
【０１２０】
本開示は、二つの入力間の電力を能動的に平衡させるため、および、そうした入力を、ＳＳＤ  ＰＭＩＣに適した単一の出力に合成するための技法を説明する。いくつかの例において、本開示の技法は、二つの電力コンバータを用い得、一方は１２Ｖレール用であり、一方は５Ｖレール用であり、各コンバータの出力は、単一のレギュレートされた出力に合成され得る。１２Ｖレールコンバータは、その出力電圧を基準までレギュレートする。５Ｖレールコンバータはその出力電流を、１２Ｖコンバータ出力電流に一致するように、または１２Ｖコンバータ出力電流の或る割合になるようにレギュレートする。このようにして、二つの入力電圧は、５Ｖ電力コンバータにより制御された各レールから引き出される電力を用いて、単一のレギュレートされた出力上に合成され得る。
【０１２１】
本開示において説明される技法は、二つの個別の入力間の電流を能動的に平衡し、それらを単一のレールに合成することが可能であり得る。その他の技法は、非常におおまかな（能動的でない）電流平衡をのみ用いて、両方のレールを個別に用いることを含み得る。
【０１２２】
ＨＤＤタイプのシステムにＳＳＤを後付けするための技法の一つは、二つの個別のＰＭＩＣ（すなわち、各電力レールに一つ）を用いること、ならびに、負荷の約半分を５Ｖレールに、および、負荷の約半分を１２Ｖレールに静的に割り当てることである。従って、この技法は、二つの入力を単一のレール上に合成するのではなく、個々にレギュレートされる二つの個別のレールを維持し得る。そのような技法は、一つまたは複数の欠点を有するおそれがある。第一に、電力の量は、二つの入力から等しく分配される必要があり得る。そのようにするために、技術者は、半分が一つのレール上にあり、残りの半分が第２のレール上にあるように、最悪のケースの負荷を大まかに区分する必要があり得る。そのような区分はかなり大きな設計課題であり得、不正確性をもたらすおそれがある。第二に、最悪のケースの電力推定に基づいて静的割当てを行うことで、その他の製品または製品群にこの設計を移植する能力の柔軟性が低下し得る。負荷が、二つの入力電圧間でおおよそ等しく平衡される必要があり得るので、システムは、次の世代ごとに再設計される必要がある。
【０１２３】
本開示において説明される技法により、ユーザは、それらの電力包絡を増加させ得る。（いくつかの他の技法のように）電力を平衡する能力に限定されるのではなく、本開示の技法は、各ソースから運ばれる電力が同じであることを確実にし得、そのため、総電力包絡がより近くに接近され得る。また、本開示の技法は、場合によっては全てのダウンストリーム供給にフィードし得る、統合された出力を作ることによって、プラットフォーム間の電力設計を簡略化し得る。
【０１２４】
図３に示すように、電力バランサ１４は、二つの個別の入力を、電圧がレギュレートされた単一の出力に合成するために、二つの電力コンバータ５４、５６を用い得る。例えば、電力コンバータ５４、５６がバックコンバータである場合、電力バランサ１４は、その出力電圧をレギュレートするために、一方のバックコンバータを制御し得る。電力バランサ１４は、他方のバックコンバータを、出力電流が他方のバックコンバータの出力電流に一致するようにレギュレートし得る。図３における電力コンバータ５４、５６は、ブーストコンバータ、ＬＤＯ、絶縁コンバータ、および、その他のコンバータを含め、任意のタイプのコンバータであり得る。
【０１２５】
いくつかの例において、本開示の技法は、二つの入力電圧源を、レギュレートされた一つの出力電圧源に合成し得、一方で、第１の電力コンバータの出力電流を、第２の電力コンバータの出力電流と同等に維持し得る。
【０１２６】
図５に示すように、電力コンバータ８２は、第１の入力電圧ＶＩＮ１により電力供給され得る。電力コンバータ８２の出力電圧は、まず出力電圧を測定し、それを基準ＶＲＥＦと比較することによってレギュレートされ得る。電力コンバータ制御回路８６は、比較器（例えば、演算増幅器１６２）に送られる、補償された誤差信号（例えば、演算増幅器１５８の出力）を生成するため、補償ネットワーク（例えば、図５に示すように、演算増幅器１５８と、コンデンサ１６２、１６４と、レジスタ１６６とにより形成されるような比例積分（ＰＩ）補償ネットワーク）を用い得る。比較器は、デューティーサイクルを備える矩形波を生成するため、補償された誤差をのこぎり歯と比較する。デューティーサイクルは、補償された誤差信号の調整によりＶＯＵＴをＶＲＥＦまでレギュレートするため、出力電圧を制御する。
【０１２７】
電力コンバータ制御回路８８は、電力コンバータ８２により生成される電流、および、電力コンバータ８４により生成される電流を測定し得る。電力コンバータ８２の出力電流は、電力コンバータ８４を制御するための基準となる。同様の方式で、（例えば、電力コンバータ制御回路８８により形成される）制御ループは、制御信号電力コンバータ８４のデューティーサイクルを、その出力電流が、電力コンバータ８２の出力電流と同等であるように調整する。
【０１２８】
いくつかの例において、電流感知回路９０、９２および電流感知回路１８６により実施される電流感知は、チップの内部およびチップの外部の両方で、様々な技法の任意のものを用いて実施され得る。図５において、電力コンバータ８２、８４はバックコンバータとして描かれているが、例えば、スイッチングレギュレータまたはＬＤＯを含め、電力を処理するためにその他の電力コンバータが用いられてもよい。電力スイッチは、チップの内部にあってもよく、またはチップの外部にあってもよい。
【０１２９】
図３〜図５は、二つの電力コンバータを備えて実装されるものとして本開示の技法を図示するが、本開示の技法は、例えば図６に示すように、二つ以上の電力コンバータを備えて実装されてもよい。図６において、第３の電力コンバータ（例えば、電力コンバータ１８２）の電流基準は、第２の電力コンバータの出力電流となる。このように、本開示の電力合成および平衡技法は、より多い数および／またはより少ない数の電力コンバータに拡縮可能であり得る。
【０１３０】
いくつかの例において、本開示において説明される技法および回路要素は、一つまたは複数の集積回路の任意の組合せ上で実装され得る。
【０１３１】
特許請求の範囲内で、説明された実施形態において改変が可能であり、その他の実施形態が可能である。
【図１】
2018510601.tif 000003
【図２】
2018510601.tif 000004
【図３】
2018510601.tif 000005
【図４】
2018510601.tif 000006
【図５】
2018510601.tif 000007
【図６】
2018510601.tif 000008
【図７】
2018510601.tif 000009
【国際調査報告】
2018510601.tif 000010