(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷電流需要の過渡と負荷電流過剰の過渡とが発生し得る負荷を接続可能なｄｃ電圧出力端子にｄｃ電圧を供給するｄｃ‐ｄｃコンバータ、及び
電流を負荷電流需要の過渡時に前記負荷へ能動的にソースして負荷電圧ディップを減少させるように動作可能な電流ソースと、電流を負荷電流過剰の過渡時に前記負荷から能動的にシンクして負荷電圧スパイクを減少させるように動作可能な電流シンクとを含む、前記ｄｃ電圧出力端子に接続されたダイナミックレギュレータを含む電子回路であって、
前記ダイナミックレギュレータは、前記ｄｃ電圧出力端子に接続された入力、前記電流ソースに結合された第１の電流ソース制御路、及び前記電流シンクに結合された第２の電流シンク制御路を有する負荷電圧トラッキングフィルタ回路を含み、
前記負荷電圧トラッキングフィルタ回路は、負荷電圧の比較的急減をトラッキングし負荷電圧の比較的急増をトラッキングするように動作するが、それ以外は負荷電圧の段階的変化を除去し、
前記負荷電圧トラッキングフィルタ回路の前記第１の電流ソース制御路により、前記電流ソースが負荷電圧の比較的急減に応答して電流を前記負荷へ能動的にソースするように制御可能であり、
前記負荷電圧トラッキングフィルタ回路の前記第２の電流シンク制御路により、前記電流シンクが負荷電圧の比較的急増に応答して電流を前記負荷から能動的にシンクするように制御可能であることを特徴とする電子回路。
【請求項２】
前記第１の電流ソース制御路は、前記負荷電圧を第１の倍率でスケーリングして第１のスケーリングされた負荷電圧を生成するように動作する第１のスケーリング回路、及び感知負荷電圧が前記第１のスケーリングされた負荷電圧より降下するのに応答して前記電流ソースが電流を前記負荷へ能動的にソースするようにする第１の比較器を含み、
前記第２の電流シンク制御路は、前記負荷電圧を第２の倍率でスケーリングして第２のスケーリングされた負荷電圧を生成するように動作する第２のスケーリング回路、及び感知負荷電圧が前記第２のスケーリングされた負荷電圧より上昇するのに応答して前記電流シンクが電流を前記負荷から能動的にシンクするようにする第２の比較器を含むことを特徴とする請求項１記載の電子回路。
【請求項３】
前記負荷電圧トラッキングフィルタ回路は、制御可能に可変な時定数を有することを特徴とする請求項１または２記載の電子回路。
【請求項４】
前記負荷電圧トラッキングフィルタ回路は、前記電流ソースが電流を前記負荷へ能動的にソースする間に前記負荷電圧トラッキングフィルタ回路の時定数を増加するように動作する時定数制御回路を含むことを特徴とする請求項３記載の電子回路。
【請求項５】
前記負荷電圧トラッキングフィルタ回路は、抵抗器‐キャパシタネットワークを含むことを特徴とする請求項１、２或いは４記載の電子回路。
【請求項６】
前記時定数制御回路は、通常第１の比較的短時定数を有するように前記抵抗器‐キャパシタネットワークを制御可能に設定するように動作し、前記電流ソースが電流を前記負荷へ能動的にソースする間、第２の比較的長時定数を有するように前記抵抗器‐キャパシタネットワークを制御可能に設定するように動作することを特徴とする請求項５記載の電子回路。
【請求項７】
前記抵抗器‐キャパシタネットワークは、一対の抵抗器とこの抵抗器対に接続されたキャパシタとを含み、
前記時定数制御回路は、前記抵抗器対を互いに並列に、かつ、前記キャパシタに制御可能に接続して前記第１の比較的短時定数を確立し、前記抵抗器対の一方のみを前記キャパシタに制御可能に接続して前記第２の比較的長時定数を確立することを特徴とする請求項６記載の電子回路。
【請求項８】
ｄｃ電圧を負荷電流需要の過渡と負荷電流過剰の過渡とが発生し得る負荷に供給する方法であって、
（ａ）前記ｄｃ電圧を前記負荷に供給するように動作するｄｃ‐ｄｃコンバータに前記負荷を結合する工程、
（ｂ）負荷電圧ディップを減少させるように動作可能なように電流を負荷電流需要の過渡時に前記負荷へ制御可能にソースする工程、及び
（ｃ）負荷電圧スパイクを減少させるように動作可能なように電流を負荷電流過剰の過渡時に前記負荷から制御可能にシンクする工程を含む前記方法において、
（ｄ）前記負荷に接続される入力、第１の電流ソース制御路、及び第２の電流シンク制御路を有する負荷電圧トラッキングフィルタ回路を設ける工程を更に含み、
前記負荷電圧トラッキングフィルタ回路は、負荷電圧の比較的急減をトラッキングし負荷電圧の比較的急増をトラッキングするように動作するが、それ以外は負荷電圧の段階的変化を除去し、
前記負荷電圧トラッキングフィルタ回路の前記第１の電流ソース制御路により、工程（ｂ）で負荷電圧の比較的急減に応答して電流を前記負荷へ能動的にソースするように制御可能であり、
前記負荷電圧トラッキングフィルタ回路の前記第２の電流シンク制御路により、工程（ｃ）で負荷電圧の比較的急増に応答して電流を前記負荷から能動的にシンクするように制御可能であることを特徴とする方法。
【請求項９】
前記第１の電流ソース制御路は、前記負荷電圧を第１の倍率でスケーリングして第１のスケーリングされた負荷電圧を生成し、感知負荷電圧が前記第１のスケーリングされた負荷電圧より降下するのに応答して前記電流ソースに電流を前記負荷へ能動的にソースさせるように動作し、
前記第２の電流シンク制御路は、前記負荷電圧を第２の倍率でスケーリングして第２のスケーリングされた負荷電圧を生成し、感知負荷電圧が前記第２のスケーリングされた負荷電圧より上昇するのに応答して前記電流シンクに電流を前記負荷から能動的にシンクさせるように動作することを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記負荷電圧トラッキングフィルタ回路は、制御可能に可変な時定数を有し、
工程（ｄ）は、前記電流ソースが電流を前記負荷へ能動的にソースする間に前記負荷電圧トラッキングフィルタ回路の時定数を増加することを含むことを特徴とする請求項８又は９記載の方法。
【請求項１１】
前記負荷電圧トラッキングフィルタ回路は、抵抗器‐キャパシタネットワークを含むことを特徴とする請求項８、９又は１０記載の方法。
【請求項１２】
工程（ｄ）は、通常第１の比較的短時定数を有するように前記抵抗器‐キャパシタネットワークを制御可能に設定するが、前記電流ソースが電流を前記負荷へ能動的にソースする間、第２の比較的長時定数を有するように前記抵抗器‐キャパシタネットワークを制御可能に設定することを含むことを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記抵抗器‐キャパシタネットワークは、一対の抵抗器とこの抵抗器対に接続されたキャパシタとを含み、
工程（ｄ）は、前記抵抗器対を互いに並列に、かつ、前記キャパシタに制御可能に接続して前記第１の比較的短時定数を確立し、前記抵抗器対の一方のみを前記キャパシタに制御可能に接続して前記第２の比較的長時定数を確立することを含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はエレクトロニクスの分野に関し、そしてより詳細にはｄｃ−ｄｃパワ・コンバータおよび関連するレギュレーション・コンポーネントおよび回路、たとえば電動エレクトロニクス装置用のそれらに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ｄｃ−ｄｃパワ・コンバータは電子装置、たとえばコンピュータ、プリンター等に電力を供給するために広く使用されている。この種のｄｃ−ｄｃコンバータは供給電圧から所望の出力電圧を生成するために様々な形状を有している。たとえば、バックまたはステップダウン・パワ・コンバータは供給電圧よりも低い出力電圧を生成する。代表的なステップダウン・コンバータは高い変換効率を有し、比較的簡単で、かつ出力変換器を全く必要としない。本発明の譲受人によって製造されたＨＩＰ５０２０変換器コントローラを含むような典型的なステップダウン・コンバータはコンパクトな集積回路であり、高い効率を有し、そして簡単に使用される。代表的なｄｃ−ｄｃコンバータのパルス幅変調（ＰＷＭ）回路はエラー増幅器からの信号と共に入力としてクロック信号を受け入れる。このエラー増幅器は順次出力電流に対するスイッチングを制御し、その結果負荷に対し送り出される電流および電圧を制御する。２乃至５ボルトの範囲内の比較的低いｄｃ電圧が所望される数多くの商業的用途、たとえばマイクロプロセッサへの電力供給が存在する。
【０００３】
図１を参照すると、従来技術による回路１０が例示されており、そしてＰ６クラス、マイクロプロセッサ１３の形状の負荷に接続された慣用のｄｃ−ｄｃコンバータ１２を含んでいる。コンバータ１２は電力を、例示されたリチャージャブル・バッテリー１１から供給される。残念ながら、Ｐ６クラスのマイクロプロセッサ１３は比較的多量の過渡電流を発生する可能性がある。たとえば、より多くのエネルギー節約の努力に際して、この種のマイクロプロセッサは非使用回路部分、たとえばスリープモードの場合には、典型的にスイッチを切ることになる。回路を切ることは過渡電流を上回る大量の電流を発生させる可能性がある。更に、そのマイクロプロセッサがスリープモードから目覚めると、マイクロプロセッサ１３によって１アンペア／ナノ秒のオーダーの大きな電流要求の過渡電流が生成される。典型的なｄｃ−ｄｃコンバータ１２は５乃至１００マイクロ秒かけて或る程度電流を増加させる。それはパルス幅変調制御が相対的に緩慢であるからである。図１に示すように、比較的多数の高価な電解コンデンサ１４、たとえばタンタルコンデンサが電荷を蓄え、この電流を供給するために用いられる。例示された実施態様においては、８個のコンデンサ１４が使用される。相対的に高価である上、各コンデンサは可成り大きな設置面積および容積を占める可能性があり、それによってノートブックまたは他のパーソナルコンピュータ内の貴重で制限された現実の面積を総合的に奪うものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は過渡電流を減少させ、一方、高価な受動コンデンサであって、過渡電流を減少させるために事情が違っていたら必要とされる比較的嵩高で、かつ高価な受動コンデンサの必要性を減少させる電子回路および関連方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の他の目的、効果および特徴は、電子回路であって、負荷およびｄｃ−ｄｃコンバータに接続されたダイナミック・レギュレータを含んで成り、そしてここにおいて該ダイナミック・レギュレータが負荷電流要求の過渡現象の間に負荷に対し有効に電流をもたらすための電流供給源手段と、負荷電流超過の過渡現象の間に負荷から有効に電流を減少させるための電流減少手段との一方もしくは双方を含んで構成されるものによって提供される。より詳細に、その電流供給源手段は相対的に大きな負荷電流要求の過渡現象の間に負荷に対し電流をもたらし、それによって事情が違っていたら起こるであろう、負荷電圧の過渡的下降を減少させるものであればよい。逆に、電流減少手段は負荷電流超過過渡現象の間に負荷から電流を有効に減少させ、それによって事情が違っていたら起こるであろう、負荷電圧のスパイク(spike) を減少させる。都合がよいのは、ダイナミック・レギュレータが好ましくは負荷電圧を検知するための電圧検知手段および負荷電圧をトラッキングするための負荷電圧トラッキング手段を含んで成ることである。一実施態様において、負荷電圧トラッキング手段は負荷を介して接続された相対的に直接的な抵抗器−コンデンサ・ネットワークにより提供してもよい。
【０００６】
電圧供給源手段は、好ましくは負荷に対し電流をもたらすための電流供給源スイッチおよびトラックされた負荷電圧に関して急激に降下する負荷電圧に応答する電流供給源スイッチを作動するための電流供給源制御手段を包含するものとする。更に、この電流供給源制御手段は第一の要因によりトラックされた負荷電圧に関連する第一の、スケールされたトラッキング信号を発生するための第一信号発生手段および第一のスケールされたトラッキング信号未満に降下している検知された電圧に応答する第一電流供給源スイッチを作動させるための第一コンパレータによって提供することが出来る。同様な態様において、電流減少手段は負荷からの電流を減少させるための電流減少スイッチおよびトラックされた負荷電圧を超えて急速に上昇する検知された負荷電圧に応答して電圧減少スイッチを作動させるための電流減少制御手段を包含すればよい。この電流減少制御手段は、第二の要因によりトラックされた負荷電圧に関連する第二の、スケールされたトラッキング信号を発生するための第二信号発生手段および第二のスケールされたトラッキング信号を超えて上昇している検知された負荷電圧に応答する電流減少スイッチを作動させるための第二コンパレータによって提供することが出来る。Ｒ／Ｃネットワークは一対の抵抗器であって、負荷電圧のトラッキングのために、より迅速またはより短い時定数およびより緩慢またはより長い時定数を定義する目的で、選択可能に接続出来るものを包含していてもよい。
【０００７】
従って、ダイナミック・レギュレータは、急速時定数から第二のスケールされたトラッキング信号を超えて上昇する検知された電圧に応答する緩慢時定数へ切り換えるための時定数スイッチング手段を更に含んでいてもよい。その結果、急速時定数は電流の生成をトリガすることなく、如何なる負荷リップルにも迅速に従う目的で使用される。一度電流の生成がトリガされると、実際にそれは第二乃至緩慢時定数に基づいたままである。Ｒ／Ｃネットワークは過渡電流を超える負荷電流のための電流減少の目的で同様に作動する。更に、急速時定数に関しては２個の抵抗器を並列に接続することによって、一方、緩慢時定数に関しては抵抗器の１個のみをコンデンサと作動させることによって時定数を容易に切り換えることが出来る。
【０００８】
発明の一実施態様において、ｄｃ−ｄｃコンバータは第一の集積回路を含んで成り、ダイナミック・レギュレータは第二の集積回路を含んで構成される。いずれにしても、本発明を利用する負荷電圧のダイナミック・レギュレータは、過渡電流を減少させるために典型的に必要とされるコンデンサの数および／または寸法における顕著な減少を許容する。従って、価格は減少し、重量は減少し、そして価値ある現実のエステート(estate)は数多くの用途に関して、多く所望されるままに保存される。相対的に小さな電流をもたらすスリープ状態および相対的に大きな電流をもたらすアウェークンド(awakened)状態を有する回路を包含する負荷にとって非常に望ましい方式において、たとえばこの種の負荷はマイクロプロセッサであればよい。更に、この種の回路は相対的に大きな負荷電流の過渡現象を惹き起こす状態間で迅速に切り換えることが出来る。
【０００９】
方法の特徴において、有利なのはｄｃ−ｄｃコンバータおよびそれに接続された負荷を含んで成るタイプの電子回路を動的に調整することである。この方法は好ましくは、負荷電圧を検知する工程と、その負荷電圧をトラッキングする工程と、トラックされた負荷電圧に関して低下している検知された負荷電圧に基づく負荷電流要求の過渡現象の間に電流を有効にもたらし、それによって事情が違っていたら起こるであろう負荷電圧の下降を減少させる工程とを含んで成ることを特徴としている。電流を有効にもたらす工程は、トラックされた負荷電圧に関して急速に低下する検知された負荷電圧に応答する電流供給源スイッチを作動させることを含んで構成される。電流供給源スイッチを作動させる工程は：第一の要因によってトラックされた負荷電圧に関連する第一にスケールされたトラッキング信号を発生させること、および第一にスケールされたトラッキング信号未満に降下している検知された電圧に応答する電流供給源スイッチを作動させることを包含していてよい。負荷電圧をトラッキングする工程は、急速時定数および緩慢時定数の一方において負荷電圧をトラッキングすることを含んで成る。従って、この方法は、急速時定数から第一にスケールされたトラッキング信号未満に降下している検知された電圧に応答する緩慢時定数へ切り換える工程を更に含んでいてもよい。
【００１０】
本発明はｄｃ−ｄｃコンバータと、それに接続された負荷と、前記負荷に接続されたダイナミック・レギュレータとを含んで成る電子回路を包含し、前記負荷は負荷電流要求の過渡現象および負荷電流超過の過渡現象を発生させることが可能であり、また前記ダイナミック・レギュレータは負荷電流要求過渡現象の間に有効に電流をもたらし、それによって事情が違っていたら起こるであろう、負荷電流の下降を減少させるための電流供給源手段と、負荷電流超過過渡現象の間に有効に電流を減少させ、それによって事情が違っていたら起こるであろう、負荷電圧のスパイクを減少させるための電流減少手段とを含んで構成され、ここにおいて前記ダイナミック・レギュレータは負荷電圧を検知するための電圧検知手段を含んで成り、また前記ダイナミック・レギュレータは負荷電圧をトラッキングするための負荷電圧トラッキング手段を更に含んで構成される。
【００１１】
本発明はまた、負荷のためのダイナミック・レギュレータと、それに接続されたｄｃ−ｄｃコンバータとを包含し、この負荷は負荷電流要求の過渡現象を発生させることが可能であり、前記ダイナミック・レギュレータは負荷電圧を検知するための電圧検知手段と、負荷電圧をトラッキングするための負荷電圧トラッキング手段と、トラックされた負荷電圧に関して低下している、検知された負荷電圧に基づいて負荷電流要求過渡現象の間に有効に電流をもたらし、それによって事情が違っていたら起こるであろう、負荷電流の下降を減少させるための電流供給源手段とを含んで構成され、ここにおいて前記電流供給源手段は電流供給源スイッチと、トラックされた負荷電圧に関して急速に降下している、検知された負荷電圧に応答して前記電流供給源スイッチを作動させるための電流供給源制御手段とを含んで成る。
【００１２】
本発明は更に、負荷のためのダイナミック・レギュレータと、それに接続されたｄｃ−ｄｃコンバータとを包含し、この負荷は負荷電流超過の過渡現象を発生させることが可能であり、前記ダイナミック・レギュレータは負荷電圧を検知するための電圧検知手段と、その負荷電圧をトラッキングするための負荷電圧トラッキング手段と、トラックされた負荷電圧に関して上昇している、検知された負荷電圧に基づいて負荷電流超過過渡現象の間に有効に電流を減少させ、それによって事情が違っていたら起こるであろう、負荷電圧スパイクを減少させるための電流減少手段とを含んで構成され、ここにおいて前記電流減少手段は電流減少スイッチと、トラックされた負荷電圧に関して急速に上昇している、検知された負荷電圧に応答して前記電流減少スイッチを作動させるための電流減少制御手段とを含んで成り、そして前記電流減少制御手段は：第二の要因によりトラックされた負荷電圧に関連する第二のスケールされたトラッキング信号を発生するための第二信号発生手段および第二のスケールされたトラッキング信号を超えて上昇している検知された負荷電圧に応答する前記電流減少スイッチを作動させるための第二コンパレータを含んで構成される。
【００１３】
本発明は適切には、負荷およびそれに接続されたｄｃ−ｄｃコンバータを含んで成る電子回路において過渡電流を制御するための方法を包含し、この負荷は負荷電流要求の過渡現象を発生させることが可能であり、この方法は、負荷電圧を検知する工程と、その負荷電圧をトラッキングする工程と、トラックされた負荷電圧に関して低下している検知された負荷電圧に基づく負荷電流要求の過渡現象の間に電流を有効にもたらし、それによって事情が違っていたら起こるであろう負荷電圧の下降を減少させる工程とを含んで成り、ここにおいて電流を有効にもたらす工程は、トラックされた負荷電圧に関して急速に降下する検知された負荷電圧に応答する電流供給源スイッチを作動させることを含んで構成され、その場合電流供給源スイッチを作動させる工程は、第一の要因によってトラックされた負荷電圧に関連する第一にスケールされたトラッキング信号を発生させること、および第一にスケールされたトラッキング信号未満に降下している検知された負荷電圧に応答する電流供給源スイッチを作動させることを含んで成ることを特徴としている。
【００１４】
次に、本発明を添付図面を参照しながら実施例によって説明するものとする。図２および３を参照すると、電子回路２０は電源、たとえばリチャージャブルバッテリ２１に接続された従来のバックまたはステップダウンｄｃ−ｄｃコンバータ２２を含んでいる。コンバータ２２の出力ターミナルは例示された誘導子コア２７およびコンデンサ２４を介してマイクロプロセッサの負荷２３に接続されている。コンバータ２２は、本発明の譲受人のHIP 5020コントローラを含むような可成り多数の、従来入手可能であるタイプであればよい。ｄｃ−ｄｃコンバータ２２のパルス幅変調および他の関連機能はコンパクト性およびエネルギー効率に関する集積回路パッケージにおいて容易に実施可能である。パルス幅変調ｄｃ−ｄｃコンバータ２２は、比較的多数の電解コンデンサ２４を伴うこと無しには或る種の負荷、たとえばマイクロプロセッサの負荷の相対的に急速な過渡電流に追随する困難性を典型的に有する可能性がある。本発明は相対的に少ない電流をもたらすスリープ状態および相対的に大きい電流をもたらすアウェークンド状態を有するマイクロプロセッサ負荷２３のためのものである。スリープ状態からアウェークンド状態に切り換えると、負荷２３は負荷電流要求過渡状態を生成し、ここにおいてその負荷によって要求される電流を超えてコンバータ２２により供給することが可能である。逆に、アウェークンド状態からスリープ状態へ切り換えると、その負荷はコンバータにより供給されるよりも少ない電流を要するものである。従って、負荷電流超過の過渡状態が生成される。換言すれば、この種のマイクロプロセッサの負荷２３は相対的に大きな負荷電流過渡現象を惹き起こす状態間で急速に切り換えることが出来る。
【００１５】
ダイナミック・レギュレータ３０は、過渡現象の誘発された負荷に関して電流を貯蔵および供給するために典型的に使用されるコンデンサ２４の数を回路２０全体において実質的に減少させるものである。例示された実施態様において、単一のコンデンサ２４のみがその関連のフットプリント(footprint) と共に示されている。このダイナミック・レギュレータ３０は、負荷電流要求過渡現象の間に負荷２３に対し有効に電流をもたらすための電流供給源手段と、また負荷電流超過の過渡現象から有効に電流を減少させるための電流減少手段との一方もしくは双方を含んでいてよい。より詳細に、電流供給源手段は相対的に大きな負荷電流要求の過渡現象の間に負荷に対し電流をもたらし、それによって事情が違っていたら起こるであろう、負荷電圧過渡現象の下降を減少させる。逆に、電流減少手段は負荷電流超過の過渡現象の間に負荷から電流を有効に減少させ、それによって事情が違っていたら起こるであろう負荷電圧のスパイクを減少させる。ダイナミック・レギュレータ３０は負荷２３に接続されてＶsense'における負荷電圧を検知し、またＶout を介して電流の生成および減少をもたらす。ダイナミック・レギュレータ３０はまた、Ｖccおよびイネーブル入力ENに接続されたパワ・オン・レスト(power on rest) （ＰＯＲ）回路３２を包含している。バイアシング抵抗器Ｒ３はまた、トランジスタＱ１、Ｑ２をＶccに接続する。本実施態様では、電力はＰＶccからトランジスタＱ１に供給され、そして外部コンデンサＣ２もまたＰＶccに接続される。
【００１６】
ダイナミック・レギュレータ３０の一つの重要な部分および特徴は負荷電圧をトラッキングするための負荷電圧トラッキング手段を包含することである。好ましい一実施態様において、負荷電圧トラッキング手段は、相対的に直接的な態様で、負荷２３を介して接続された例示の抵抗器−コンデンサ・ネットワークによって提供してもよい。例示された実施態様において、抵抗器−コンデンサ・ネットワークは一対の抵抗器Ｒ１、Ｒ２および端子ＣＡＰにおいて接続された外部的接続コンデンサＣ１により提供される。一実施例において、抵抗器Ｒ１は５００オーム、抵抗器Ｒ２は５０オームであればよく、そしてコンデンサＣ１は０．１μＦであればよい。第二抵抗器Ｒ２は第一抵抗器Ｒ１と並列に選択可能に接続されて、実効抵抗を減少させ、そしてそれにより以下で詳細に説明するように、時定数を減少させる。回路内の第一抵抗器Ｒ１のみによって、時定数はより長くなる。抵抗器−コンデンサ・ネットワークは平均負荷電圧をトラックし、あるいはこれに追随する結果、負荷電圧および／または脈動電圧における漸進的な変化はダイナミック・レギュレータ３０の作動を必ずしもトリガしないが、その代わりにダイナミック・レギュレータは相対的に急勾配、かつ短い期間の過渡電流を作動する。この脈動はより低い負荷電流において一層顕著なものとなる可能性がある。抵抗器−コンデンサ・ネットワークもまた、ダイナミック・レギュレータ３０を、異なった作動電圧を有する様々なコンバータ２２によって利用せしめるようにする。
【００１７】
電流供給源手段は、好ましくは負荷に対し電流をもたらすための電流供給源スイッチおよびトラックされた負荷電圧未満に降下している負荷電圧に応答して電流供給源スイッチを作動させるための電流供給源制御手段を包含するものとする。例示された実施態様において、電流供給源スイッチはバイポーラトランジスタＱ１によって供給される。単一または多数のトランジスタを用いることが出来、そしてそのトランジスタは他の実施態様において、電界効果トランジスタであってもよい。電流供給源制御手段は、第一のスケーリング要因によりトラックされた負荷電圧に関連する第一の、スケールされたトラッキング信号を発生させるための第一信号発生手段と、第一のスケールされたトラッキング信号を第二の負荷電圧に比較して応答する第一電流供給源スイッチＱ１を作動させるための第一コンパレータ３３とによって提供することが出来る。例示された実施態様において、第一トラッキング信号は概略的に示された乗算器３５内で０．９９だけトラックされた電圧信号をスケールすることによって生成される。従って、もし実際の、または検知された負荷電圧が平均トラック負荷電圧から１％だけ急激に降下すると、コンパレータ３３はトランジスタＱ１を切り換えてターンオンし、それにより負荷２３に対し電流を迅速に供給する。従って、出力電圧は急激に下降することを阻止される。更に、論理ゲート３８もまた、第二抵抗器Ｒ２を切り離すことによって抵抗器−コンデンサ・ネットワークの時定数を拡張させ、その結果電流の生成は過渡電流が充分に補償されるまで継続する。電流の生成がもはや必要では無くなった後で、論理ゲート３８は、抵抗器Ｒ２を抵抗器Ｒ１と並列に再接続することによって時定数を、より短いあるいはより速い値に復帰させる。
【００１８】
同様な態様において、電流減少手段は負荷２３から電流を減少させるためにトランジスタＱ２によって供給されるように、電流減少スイッチと、トラックされた負荷電圧を超えて急速に上昇している検知された負荷電圧に応答する電流減少スイッチを作動させるための電流減少制御手段とを包含している。当業者によって容易に理解されるように、用語「負荷から電流を減少させること」はｄｃ−ｄｃコンバータからの負荷に出力された電流を減少させることで、その出力電流を相対的に緩慢に変化させる可能性のあるものを包含するものである。例示された実施態様において、電流減少スイッチは電界効果トランジスタＱ１である。当業者は単一または多数のトランジスタを用いることが出来、そしてそのトランジスタは他の実施態様において、バイポーラトランジスタであってもよい。電流減少制御手段は、第二のスケーリング要因によって平均負荷電圧に関連する第二のスケールされたトラッキング信号を発生させるための第二信号発生手段と、第二のスケールされ、トラックされた負荷電圧を超えて上昇している検知された負荷電圧に応答する電流減少スイッチング・トランジスタＱ２を作動させるための第二コンパレータ３４とによって提供すればよい。例示された実施態様において、第二の信号は概略的に示された乗算器３６内で１．０１だけ平均電圧信号をスケーリングすることによって生成される。従って、もし実際の負荷電圧が平均またはトラックされた負荷電圧から１％だけ急激に上昇すれば、コンパレータ３４はトランジスタＱ２を切り換えてターンオンし、そして負荷２３から電流を急激に減少させる。第二コンパレータ３４はまた、時定数を一層長くし、その結果電流減少を継続して負荷電流超過の過渡状態を適切に補償する。
【００１９】
勿論、スケーリング値は０．９９および１．０１よりはむしろ所望の調整によって用いればよい。更に、電流の生成および減少の双方が例示された実施例中に示されているけれども、本発明の他の実施態様は電流の生成または電流の減少のみを包含していてもよい。ダイナミック・レギュレーションのための電流生成および減少双方の組み合わせは、嵩高で、かつ高価な受動コンデンサであって、事情が違っていたら負荷２３によって要求される電流中の急激な変化によって惹き起こされる過渡現象を減少させるために必要とされるものの数を顕著に減少させるために特に望ましい可能性がある。回路２０の実施態様において、ｄｃ−ｄｃコンバータ２２は第一集積回路であり、そしてダイナミック・レギュレータ３０は第二集積回路である。勿論、他の実施態様において、両機能を同一の集積回路中に組み込むことも可能である。他の実施態様において、当業者により容易に理解され得るように、１個以上の別個の構成要素を用いて回路を提供することも可能である。いずれにしても、本発明を利用する負荷電圧の動的調整は過渡現象を減少させるために典型的に必要とされるコンデンサの数または寸法において顕著な減少を許容するものである。従って、数多くの応用に関して非常に望ましいように、費用は軽減し、重量は減少し、そして価値ある現実のエステートは維持される。
【００２０】
方法の特徴はｄｃ−ｄｃコンバータ２２と、それに対し接続された負荷２３とを含んで成るタイプの電子回路２０を動的に調整するためのものである。一実施態様において、この方法は負荷電圧を検知する工程と、負荷電圧をトラッキングする工程と、電流供給源スイッチＱ１を作動させて、トラックされた負荷電圧未満に降下している検知された負荷電圧に応答する負荷に対し電流を生成して、相対的に大きな負荷電流要求の過渡現象の間に負荷に対し有効に電流をもたらし、それによって事情が違っていたら起こるであろう負荷電圧の過渡現象降下を減少させる工程とを含んで構成される。電流供給源スイッチを作動させるための工程は、第一の要因によって平均負荷電圧に関連する第一のスケールされたトラッキング信号を発生させる工程と、第一のスケールされたトラッキング信号未満の検知された負荷電圧に応答する電流供給源スイッチＱ１、Ｑ２を作動させる工程とを包含していてもよい。
【００２１】
本発明の他の実施態様において、この方法はトラックされた負荷電圧を超えて上昇している検知された負荷電圧に応答する電流減少スイッチＱ２を作動させて、相対的に大きな負荷を超える電流過渡現象の間にその負荷から有効に電流を減少させ、それによって事情が違っていたら起こるであろう負荷電圧過渡現象のスパイクを減少させる工程を含んでいてもよい。電流減少スイッチを作動させる工程は、好ましくは第二の要因によってトラックされた負荷電圧に関連する、第二のスケールされたトラッキング信号を発生させる工程と、第二のスケールされたトラッキング信号を超えて上昇している検知された負荷電圧に応答する電流減少スイッチを作動させる工程とを含んで成っている。勿論、他の実施態様において電流供給源スイッチを作動させる工程と、減少スイッチを作動させる工程とを組み合わせてもよい。
【００２２】
【実施例】
下記の実施例は単に例示の目的のためにのみ包含されるものとする。次に、付加的に図４のグラフに転じて、ダイナミック・レギュレータ３０を含む回路２０を作動させる比較例を更に説明する。グラフ中には、各種作動状態の３個のプロットが示されている。それぞれについて、ハイインピーダンスの電力源が過渡的負荷に対し接続された。過渡的負荷は２００ナノ秒の期間を超える４種類のアンプ・ステップ(amp step)増加をもたらした。５０と標識されたプロットに関して、４個の２２０μＦタンタルコンデンサのみを負荷およびハイインピーダンス供給源に対して接続した。５１と標識されたプロットについて、単一の２２０μＦコンデンサのみを本発明のダイナミック・レギュレータ３０に関連して用いた。別の例示目的に関して、５２と標識されたプロットは単一の２２０μＦコンデンサのみによる出力電圧を示す。
【００２３】
【発明の効果】
ダイナミック・レギュレータ３０および単一の２２０μＦコンデンサの性能は４個のコンデンサの従来回路のそれと略等しい。換言すれば、本発明のダイナミック・レギュレータ３０は３個の相対的に大きく、かつ高価なコンデンサの必要性を排除した。
【００２４】
電子回路は負荷に接続されたダイナミック・レギュレータおよびｄｃ−ｄｃコンバータを含んで、コンデンサに関する必要性を減少させる。ダイナミック・レギュレータは負荷電流要求の過渡現象の間に負荷に対し有効に電流をもたらすための電流供給源回路と、負荷電流超過の過渡現象の間に負荷から有効に電流を減少させるための電流減少回路とを含んで構成される。ダイナミック・レギュレータは負荷電圧を検知し、そしてその負荷電圧をトラックする。電流供給源回路は好ましくは電流供給源スイッチおよび電流供給源コントローラであって、トラックされた負荷電圧に関して急速に降下する負荷電圧に応答する電流供給源スイッチを作動させるためのものを包含するものとする。電流減少回路は電流減少スイッチと、電流減少コントローラであって、トラックされた負荷電圧を超えて急激に上昇する負荷電圧に応答するものとを含んでいてもよい。一実施態様において、負荷電圧のトラッキングは負荷を介して接続された抵抗器−コンデンサ（Ｒ／Ｃ）ネットワークにより提供すればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術における電子回路であって、負荷電流過渡現象に適応させるために一連のコンデンサを使用するものを示す概略ブロック図である。
【図２】本発明によるダイナミック・レギュレータを使用する電子回路を示す概略ブロック図である。
【図３】より詳細に示されるダイナミック・レギュレータを備えた図２に示される電子回路を示す概略回路図である。
【図４】本発明を利用する電圧出力と、実施例中に記載されるコンデンサの様々な組み合わせとに関するグラフである。
【符号の説明】
２０  電子回路
２１  リチャージャブルバッテリ
２２  ｄｃ−ｄｃコンバータ
２３  マイクロプロセッサ負荷
２４  電解コンデンサ
３０  ダイナミック・レギュレータ
【図１】
0004077556.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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