(57)【要約】  レギュレータ制御回路が、スイッチ制御信号を生成するためのスイッチ制御信号ジェネレータと、スイッチ制御信号ジェネレータによって使用されるようにソフトスタート信号を生成するためのソフトスタート回路とを含む。ソフトスタート回路は、ソフトスタートコントローラと、ソフトスタートコントローラに応答してソフトスタート信号を低減するための低減回路とを含む。ソフトスタートコントローラは、非調節状態を検出するための非調節検出器を備えてもよい。実施形態は、非調節状態が所定の時間続いていることに応答してソフトスタート信号を低減すること、レギュレータスイッチの最大デューティサイクルに応答して非調節状態を検出すること、ソフトスタート信号の低減を制御するためにソフトスタートレベルインジケータを生成すること、およびソフトスタート信号をフィードバック信号に対して所定の関係で維持することを含む。
2016505238.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レギュレータスイッチの導通を制御するためのソフトスタート信号を生成するための回路であって、前記ソフトスタート信号は、前記レギュレータの出力に関連する非調節状態が所定の期間の間続いていることに応答して低減される、回路。
【請求項２】
ソフトスタートコンデンサと、
非調節状態の発生を検出するように構成された非調節検出回路と、
前記出力に比例するフィードバック信号のレベルに対して所定の関係を有するレベルに前記コンデンサを放電するための放電回路と
を備える、請求項１に記載の回路。
【請求項３】
前記非調節検出回路が
最大デューティサイクル要求、
出力における電圧が第１の所定のレベル未満に低下したこと、
前記レギュレータへの入力電圧が第２の所定のレベル未満に低下したこと、または
前記レギュレータスイッチの端子間の電圧が第３の所定のレベル未満に低下したことの少なくとも１つに応答して前記非調節状態の発生を検出する、請求項２に記載の回路。
【請求項４】
前記非調節検出回路は、前記非調節状態がもはや存在しないことを検出するようにさらに構成される、請求項２に記載の回路。
【請求項５】
前記レギュレータが、リニアレギュレータまたはスイッチングレギュレータである、請求項１に記載の回路。
【請求項６】
前記レギュレータがスイッチングレギュレータであり、前記回路が、前記レギュレータスイッチのデューティサイクルまたは周波数の少なくとも１つを制御するように構成される、請求項５に記載の回路。
【請求項７】
前記非調節状態が、ドロップアウト状態またはプリバイアススタートアップ状態の少なくとも１つである、請求項１に記載の回路。
【請求項８】
入力源から、安定化出力が提供される出力にエネルギーを転送するようにあるデューティサイクルで導通するスイッチを備えるスイッチングレギュレータを制御するためのスイッチングレギュレータ制御回路であって、
前記デューティサイクルで前記スイッチの導通を制御するための制御信号を生成するように構成され、基準信号またはソフトスタート信号の少なくとも１つに応答する第１の入力と、前記安定化出力に比例するフィードバック信号に応答する第２の入力と、前記制御信号が提供される出力とを有する回路と、
前記ソフトスタート信号を生成するソフトスタート回路と、
前記デューティサイクルが最大デューティサイクルであることに応答して非調節状態を検出するように構成された非調節検出回路と、
前記非調節状態の検出に応答して前記ソフトスタート信号を低減するように構成された低減回路と
を備えるスイッチングレギュレータ制御回路。
【請求項９】
前記低減回路が、比較器によって生成されるソフトスタートレベルインジケータに応答して前記ソフトスタート信号を低減するのを停止するように構成される、請求項８に記載のスイッチングレギュレータ制御回路。
【請求項１０】
前記比較器が、前記ソフトスタート信号および前記フィードバック信号に応答する、請求項９に記載のスイッチングレギュレータ制御回路。
【請求項１１】
前記ソフトスタート回路が、前記ソフトスタートレベルインジケータに応答して前記ソフトスタート信号を増大するように構成された増大回路をさらに備える、請求項９に記載のスイッチングレギュレータ制御回路。
【請求項１２】
前記増大回路が、所定の期間の間、前記ソフトスタート信号を増大するように構成される、請求項１１に記載のスイッチングレギュレータ制御回路。
【請求項１３】
前記低減回路が、前記非調節状態が所定の期間の間続いたことを検出したことに応答して前記ソフトスタート信号を低減するように構成される、請求項８に記載のスイッチングレギュレータ制御回路。
【請求項１４】
前記スイッチングレギュレータスイッチの導通を制御するために、前記回路が、前記スイッチングレギュレータスイッチのデューティサイクルまたは周波数の少なくとも１つを制御するように構成される、請求項８に記載のスイッチングレギュレータ制御回路。
【請求項１５】
前記非調節状態が、ドロップアウト状態またはプリバイアススタートアップ状態の少なくとも１つである、請求項８に記載のスイッチングレギュレータ制御回路。
【請求項１６】
前記回路が、誤差増幅器またはフィードバック比較器である、請求項８に記載のスイッチングレギュレータ制御回路。
【請求項１７】
前記ソフトスタート回路が、それを跨いで前記ソフトスタート信号が提供されるコンデンサをさらに備え、前記低減回路が放電回路であり、前記増大回路が充電回路である、請求項１１に記載のスイッチングレギュレータ制御回路。
【請求項１８】
入力源から、安定化出力が提供される出力にエネルギーを転送するように導通するレギュレータスイッチを制御するためのレギュレータ制御回路であって、
前記スイッチの導通を制御するための誤差信号を生成するように構成され、基準信号またはソフトスタート信号の少なくとも１つに応答する第１の入力と、前記安定化出力に比例するフィードバック信号に応答する第２の入力と、前記誤差信号が提供される第１の出力と、ソフトスタートレベルインジケータが提供される第２の出力とを有する誤差増幅器であって、前記ソフトスタートレベルインジケータが、前記フィードバック信号に対して所定の関係を有する前記ソフトスタート信号を示す、誤差増幅器と、
前記ソフトスタート信号を生成するソフトスタート回路であって、前記ソフトスタートレベルインジケータが遷移するまで前記ソフトスタート信号を低減するように構成された低減回路を備えるソフトスタート回路と
を備えるレギュレータ制御回路。
【請求項１９】
前記ソフトスタート回路が、それを跨いで前記ソフトスタート信号が提供されるコンデンサと、非調節状態を検出するように構成された非調節検出回路とをさらに備え、前記低減回路が、前記非調節状態が所定の期間の間続いていることを検出したことに応答して開始して前記コンデンサを放電するように構成される、請求項１８に記載のレギュレータ制御回路。
【請求項２０】
前記ソフトスタートレベルインジケータは、前記ソフトスタート信号が前記フィードバック信号より所定のオフセット量だけ大きいとき第１の信号レベルにあり、前記ソフトスタート信号が前記フィードバック信号より前記所定のオフセット量だけ大きくないとき第２の信号レベルにあり、前記低減回路が、前記コンデンサをある期間の間放電し、前記ソフトスタートレベルインジケータが前記第１の信号レベルから前記第２の信号レベルに遷移したとき終了するように構成される、請求項１９に記載のレギュレータ制御回路。
【請求項２１】
前記ソフトスタートレベルインジケータに応答して前記コンデンサを充電するように構成された充電回路をさらに備える、請求項１９に記載のレギュレータ制御回路。
【請求項２２】
前記充電回路が、所定の期間の間、前記コンデンサを充電するように構成される、請求項２１に記載のレギュレータ制御回路。
【請求項２３】
前記レギュレータが、リニアレギュレータまたはスイッチングレギュレータである、請求項１８に記載のレギュレータ制御回路。
【請求項２４】
前記レギュレータがスイッチングレギュレータであり、前記誤差増幅器が、前記レギュレータスイッチの前記デューティサイクルまたは周波数の少なくとも１つを制御するように構成される、請求項２３に記載のレギュレータ制御回路。
【請求項２５】
前記非調節状態が、ドロップアウト状態またはプリバイアススタートアップ状態の少なくとも１つである、請求項１９に記載のレギュレータ制御回路。
【請求項２６】
入力源から、安定化出力が提供される出力にエネルギーを転送するように導通するレギュレータスイッチを制御するためのレギュレータ制御回路であって、
前記スイッチの導通を制御するための制御信号を生成するように構成され、基準信号またはソフトスタート信号の少なくとも１つに応答する第１の入力と、安定化出力に比例するフィードバック信号に応答する第２の入力と、制御信号が提供される出力とを有する回路と、
前記ソフトスタート信号を生成するソフトスタート回路と
を備え、前記ソフトスタート回路が、
前記フィードバック信号および前記ソフトスタート信号に結合され、前記ソフトスタート信号が前記フィードバック信号に対して所定の関係にあるとき遷移するソフトスタートレベルインジケータを提供するように構成された比較器と、
前記ソフトスタートレベルインジケータが遷移するまで第１の方向で前記ソフトスタート信号を増加するように構成された第１の回路と、
前記ソフトスタートレベルインジケータが遷移した後で所定の期間の間、第２の反対の方向で前記ソフトスタート信号を増加するように構成された第２の回路と
を備える、レギュレータ制御回路。
【請求項２７】
前記ソフトスタートレベルインジケータが、前記ソフトスタート信号が前記フィードバック信号より所定のオフセット量だけ大きいとき第１の信号レベルで、および前記ソフトスタート信号が前記フィードバック信号より前記所定のオフセット量だけ大きくないとき第２の信号レベルで提供される、請求項２６に記載のレギュレータ制御回路。
【請求項２８】
前記回路が、誤差増幅器または比較である、請求項２７に記載のレギュレータ制御回路。
【請求項２９】
前記回路が誤差増幅器であり、前記ソフトスタートレベルインジケータが、前記誤差増幅器の第２の出力で提供される、請求項２８に記載のレギュレータ制御回路。
【請求項３０】
前記レギュレータが、リニアレギュレータまたはスイッチングレギュレータである、請求項２６に記載のレギュレータ制御回路。
【請求項３１】
前記レギュレータがスイッチングレギュレータであり、前記回路が、前記レギュレータスイッチのデューティサイクルまたは周波数の少なくとも１つを制御するように構成される、請求項３０に記載のレギュレータ制御回路。
【請求項３２】
前記第１の回路が充電回路であり、前記第２の回路が放電回路である、請求項２６に記載のレギュレータ制御回路。
【請求項３３】
前記第１の回路が放電回路であり、前記第２の回路が充電回路である、請求項２６に記載のレギュレータ制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本発明は、一般にレギュレータに関し、より詳細には、ソフトスタート機能を有するレギュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]電力スイッチと呼ばれることもあるスイッチを含み、ＡＣまたはＤＣの電圧源または電流源など入力から安定化出力（ｒｅｇｕｌａｔｅｄ  ｏｕｔｐｕｔ）にエネルギーを転送するためのレギュレータ、またはコンバータが周知である。スイッチングレギュレータと呼ばれることもある一部のレギュレータでは、スイッチが出力を調節するようにオンオフする。リニアレギュレータと呼ばれることもある他のレギュレータでは、スイッチは、その活性領域、または飽和領域で動作する。
【０００３】
[0003]一般的なスイッチングレギュレータ構成は、いくつか例を挙げると、バック、ブースト、バックブースト、フライバック、ＳＥＰＩＣ、Ｃｕｋ、ハーフブリッジ、およびフルブリッジを含む。やはり周知のように、パルス幅変調（ＰＷＭ）、およびパルス周波数変調（ＰＦＭ）を含めて、電力スイッチの導通（ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ）を制御するための様々な制御方法をスイッチングレギュレータに適用することができ、これらの制御方法のそれぞれについて、電圧モード制御および電流モード制御を含めて、様々なフィードバックおよびフィードフォワード技法が可能である。
【０００４】
[0004]スイッチングレギュレータは、基準信号に、またレギュレータ出力に比例するフィードバック信号に応答し、誤差信号を生成する誤差増幅器を含む。次いで、誤差信号を使用し、スイッチ制御信号を生成する。たとえば、電圧モードＰＷＭ制御の場合、誤差信号がランプ信号に比較され、出力電圧を所望のレベルに調節するのに適したデューティサイクルでスイッチ制御信号を生成する。
【０００５】
[0005]多数の従来のスイッチングレギュレータは、いわゆる「ソフトスタート」機能を含み、それにより、レギュレータ出力は、電力がレギュレータに印加されたとき、大きな、潜在的に損害を与える突入電流および／または電圧オーバーシュートを回避するために、ゆっくり増加される。ソフトスタートを達成する１つの一般的な方法は、突入電流が制限されることを確実にするように選択された時定数を有するＲＣネットワークで抵抗を通じてコンデンサをゆっくり充電することによってなど、誤差増幅器への基準電圧をゆっくり増加させることによる。ゆっくり上昇する基準を誤差増幅器に印加することによって、レギュレータ出力はゆっくり増大し、したがって電流は、Ｉ＝Ｃ・ｄｖ／ｄｔに従って、より小さいｄｖ／ｄｔのために減少される。また、基準電圧をゆっくり増加させることは、チャージポンプ、デジタル−アナログコンバータ（ＤＡＣ）、または当業者に知られている他の方法で行うことができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
[0006]ドロップアウトは、レギュレータ入力が十分な出力調節を可能にするには低すぎるレベルに低下する状態を指す。たとえば、ドロップアウト電圧は、出力電圧調節を維持するために必要とされる最小入力電圧について説明するために使用されることもある用語である。ドロップアウト状態からの回復は、レギュレータが、十分に満たない入力での動作の期間に続いて最大デューティサイクルで動作することを必要とするので、著しい突入電流および／または電圧オーバーシュートが発生する可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
[0007]本発明の一態様は、レギュレータスイッチの導通を制御するためのソフトスタート信号を生成するための回路であって、ソフトスタート信号は、レギュレータの出力に関連する非調節（ｎｏｎ−ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ）状態が所定の期間の間続いていることに応答して低減される、回路を提供する。この回路は、非調節状態の発生を検出するように構成された非調節検出回路と、ソフトスタート信号を、出力に比例するフィードバック信号のレベルに対して所定の関係を有するレベルに低減するための低減回路とを含むことができる。一実施形態では、この回路はソフトスタートコンデンサを含み、低減回路はコンデンサを放電するための放電回路である。非調節検出回路は、最大デューティサイクル要求、出力における電圧が第１の所定のレベル未満に低下したこと、レギュレータへの入力電圧が第２の所定のレベル未満に低下したこと、および／またはレギュレータスイッチの端子間の電圧（ａ  ｖｏｌｔａｇｅ  ａｃｒｏｓｓ  ｔｅｒｍｉｎａｌｓ）が第３の所定のレベル未満に低下したことの少なくとも１つに応答して非調節状態の発生を検出することができる。非調節検出回路は、非調節状態がもはや存在しないことを検出するようにさらに構成されてもよい。
【０００８】
[0008]本発明の他の態様によれば、スイッチングレギュレータ制御回路が、あるデューティサイクルでレギュレータスイッチの導通を制御するための制御信号を生成するように構成された回路を含み、この回路は、基準信号またはソフトスタート信号の少なくとも１つに応答する第１の入力と、安定化出力に比例するフィードバック信号に応答する第２の入力と、制御信号が提供される出力とを有する。スイッチングレギュレータ制御回路は、ソフトスタート信号を生成するように構成されたソフトスタート回路と、デューティサイクルが最大デューティサイクルであることに応答して非調節状態を検出するように構成された非調節検出回路と、非調節状態の検出に応答してソフトスタート信号を低減するように構成された低減回路とをさらに含む。
【０００９】
[0009]いくつかの実施形態では、低減回路は、ソフトスタート信号およびフィードバック信号に応答し得る比較器によって生成されるソフトスタートレベルインジケータに応答してソフトスタート信号を低減するのを停止するように構成される。ソフトスタート回路は、ソフトスタートレベルインジケータに応答してソフトスタート信号を増大するように構成された増大回路を含むことができる。増大回路は、所定の期間の間、ソフトスタート信号を増大することができる。低減回路は、非調節状態が所定の期間の間続いたことを検出したことに応答してソフトスタート信号を低減するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、非調節状態は、ドロップアウト状態またはプリバイアススタートアップ状態（ｐｒｅ−ｂｉａｓｅｄ  ｓｔａｒｔｕｐ  ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）の少なくとも１つである。
【００１０】
[0010]本発明の他の態様によれば、レギュレータ制御回路が、レギュレータスイッチの導通を制御するための誤差信号を生成するように構成された誤差増幅器を含み、誤差増幅器が、基準信号またはソフトスタート信号の少なくとも１つに応答する第１の入力と、安定化出力に比例するフィードバック信号に応答する第２の入力と、誤差信号が提供される第１の出力と、ソフトスタートレベルインジケータが提供される第２の出力とを有する。ソフトスタートレベルインジケータは、フィードバック信号に対して所定の関係を有するソフトスタート信号を示す。レギュレータ制御回路は、ソフトスタート信号を生成するソフトスタート回路をさらに含み、ソフトスタート回路は、ソフトスタートレベルインジケータが遷移するまでソフトスタート信号を低減するように構成された低減回路を含む。
【００１１】
[0011]ソフトスタート回路は、それを跨いでソフトスタート信号が提供されるコンデンサと、非調節状態を検出するように構成された非調節検出回路とを含むことができ、低減回路は、非調節状態が所定の期間の間続いていることを検出したことに応答して開始してコンデンサを放電するように構成される。一実施形態では、ソフトスタートレベルインジケータは、ソフトスタート信号がフィードバック信号より所定のオフセット量だけ大きいとき第１の信号レベルにあり、ソフトスタート信号がフィードバック信号より所定のオフセット量だけ大きくないとき第２の信号レベルにあり、低減回路は、コンデンサをある期間の間放電し、ソフトスタートレベルインジケータが第１の信号レベルから第２の信号レベルに遷移したとき終了するように構成される。充電回路は、所定の期間の間、ソフトスタートレベルインジケータに応答してコンデンサを充電するように構成されてもよい。
【００１２】
[0012]本発明の他の態様によれば、レギュレータ制御回路は、レギュレータスイッチの導通を制御するための制御信号を生成するように構成された回路を含み、この回路は、基準信号またはソフトスタート信号の少なくとも１つに応答する第１の入力と、安定化出力に比例するフィードバック信号に応答する第２の入力と、制御信号が提供される出力とを有する。レギュレータ制御回路は、ソフトスタート信号を生成するソフトスタート回路と、フィードバック信号およびソフトスタート信号に結合され、ソフトスタート信号がフィードバック信号に対して所定の関係にあるとき遷移するソフトスタートレベルインジケータを提供するように構成された比較器と、ソフトスタートレベルインジケータが遷移するまで第１の方向でソフトスタート信号を増加するように構成された第１の回路と、ソフトスタートレベルインジケータが遷移した後で所定の期間の間、第２の反対の方向でソフトスタート信号を増加するように構成された第２の回路とをさらに含む。
【００１３】
[0013]一実施形態では、ソフトスタートレベルインジケータは、ソフトスタート信号がフィードバック信号より所定のオフセット量だけ大きいとき第１の信号レベルで、およびソフトスタート信号がフィードバック信号より所定のオフセット量だけ大きくないとき第２の信号レベルで提供される。回路が誤差増幅器である一実施形態では、ソフトスタートレベルインジケータは、誤差増幅器の第２の出力で提供される。いくつかの実施形態では、ソフトスタート回路は、それを跨いでソフトスタート信号が提供されるコンデンサを含み、第１の回路は充電回路とすることができ、第２の回路は放電回路とすることができる。あるいは、第１の回路は放電回路とすることができ、第２の回路は充電回路とすることができる。
【００１４】
[0014]本発明の前述の特徴、ならびに本発明それ自体は、図面の以下の詳細な説明からより完全に理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】[0015]ソフトスタート回路を含むレギュレータのブロック図である。
【図２】[0016]一実施形態によるスイッチングレギュレータの略図である。
【図３】[0017]図２のレギュレータに関連するいくつかの例示的な波形の図である。
【図４】[0018]図２のレギュレータと共に使用するための例示的な誤差増幅器の図である。
【図５】[0019]図２の状態機械の例示的な実装を示す状態図である。
【図６】[0020]一実施形態によるリニアレギュレータの略図である。
【図７】[0021]非調節状態の発生に応答してソフトスタート機能を実施するための例示的な方法を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
[0022]図１を参照すると、レギュレータ１０は、入力源１４から、安定化出力が提供される出力１６にエネルギーを転送するように導通するレギュレータスイッチ１２を含む。レギュレータ制御回路１８は、スイッチ制御信号２８を生成し、スイッチ１２の導通を制御するためのスイッチ制御信号ジェネレータ２０と、スイッチ制御信号ジェネレータ２０によって使用されるようにソフトスタート信号４０を生成するためのソフトスタート回路３０とを含む。いくつかの実施形態では、ソフトスタート回路３０は、それを跨いでソフトスタート信号が提供されるコンデンサ３２と、ソフトスタートコントローラ３４と、ソフトスタートコントローラに応答してコンデンサを放電するための放電回路３６と、ソフトスタートコントローラに応答してコンデンサを充電するための充電回路とを含む。
【００１７】
[0023]ソフトスタートコントローラ３４は、出力１６に関連する非調節状態の発生を検出するための非調節検出器の形態をとることができ、非調節状態発生の場合、放電回路３６は、非調節状態の検出に応答してコンデンサを放電する。非調節状態は、入力電圧が減少したとき、またはレギュレータが（たとえば、ユーザ指令に応答して電力を保存するために）故意にシャットダウンされ、出力電圧がゼロより大きいプリバイアス状態から動作を再開するときなど、レギュレータ出力をその調節範囲内で維持することができないとき発生する。しかし、より一般的には、ソフトスタートコントローラ３４は、通常の調節状態下を含めて、ソフトスタート信号をフィードバック信号のレベルで、またはその近くで有することが望ましいときはいつでも、コンデンサの放電を制御することができる。なぜなら、ソフトスタート信号をフィードバック信号のレベルで、またはその近くで維持することにより、非調節状態からより素早く回復することができるからである。
【００１８】
[0024]実施形態は、非調節状態が所定の期間の間続いていることに応答してソフトスタートコンデンサ３２を放電すること、レギュレータスイッチ１２のデューティサイクルが最大デューティサイクルであることに応答して非調節状態を検出すること、ソフトスタートコンデンサの放電を制御するためにスイッチ制御信号ジェネレータ２０でソフトスタートレベルインジケータを生成すること、ソフトスタートレベルインジケータが遷移するまで第１の方向で、またソフトスタートレベルインジケータが遷移した後で所定の期間の間、第２の反対の方向でソフトスタート信号を増加することによって、ソフトスタート信号４０を、出力１６に比例するフィードバック信号５４に対する所定の関係で維持することを含む。
【００１９】
[0025]ソフトスタート回路３０で使用される方法は、デジタル−アナログコンバータ（ＤＡＣ）を、カウンタ、チャージポンプ、およびソフトスタート信号の増加を実現するための方法と共に使用する回路にも適用され得る。たとえば、ＤＡＣが使用される実施形態では、ソフトスタート電圧の充電および放電という用語は、概して、ＤＡＣによって実現されるソフトスタート増加のためにカウンタを増分または減分することを指す。充電および放電技法もまた、チャージポンプで使用される電圧の極性を制御することによってチャージポンプに適用することができる。これらの方法は、デジタル論理またはソフトウェアで完全に実現されるレギュレータ制御回路１８にも適用され得る。また、インダクタを使用し、一定の電圧がインダクタを跨いで印加され、その電流が、増加する電流を求めて監視される場合、増加するソフトスタート信号を実現することができる。その結果、ソフトスタートコンデンサを含む例示的な実施形態に関連して本明細書に記載の放電および充電は、より一般的にソフトスタート信号の放電および充電と呼ばれることもある。したがって、放電回路および充電回路は、より一般的に、それぞれ低減回路および増大回路と呼ばれることもある。
【００２０】
[0026]様々なタイプのレギュレータは、本明細書に記載のソフトスタート回路３０および関連の技法から利益を受けることになり、これらの回路および技法は、最も一般的には、ソフトスタート方式を使用し、電源投入時にレギュレータを制御する任意のレギュレータに適用可能である。たとえば、レギュレータ１０は、図２に示されているタイプなどスイッチングレギュレータであっても、図６に示されているタイプなどリニアレギュレータであってもよい。さらに、レギュレータ１０は、例として、入力源１４がＡＣ電圧または電流源であるＡＣ−ＤＣレギュレータであっても、入力源１４がＤＣ電圧または電流源であるＤＣ−ＤＣレギュレータであっても、安定化電流を出力１６において提供する電流レギュレータであっても、安定化電圧を出力１６において提供する電圧レギュレータであってもよい。
【００２１】
[0027]同様の要素に同様の符号が付けられている図２を参照すると、スイッチング電圧レギュレータ１０’が入力電圧源１４、ＶＩＮに結合されており、スイッチ１２と、ダイオード２２と、それを跨いで安定化出力電圧１６、ＶＯＵＴが提供される出力コンデンサ２４とを含む。インダクタ２６は、スイッチ１２とレギュレータ出力１６の間に結合される。例示的なレギュレータ１０’は、バック（Ｂｕｃｋ）調節型であり、スイッチ１２は、ここでは金属酸化物電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）として示されているが、レギュレータおよびスイッチは様々な形態をとり得ることを、当業者なら理解するであろう。
【００２２】
[0028]スイッチ１２は、スイッチの制御端子、ここではＦＥＴのゲート端子に結合されたスイッチ制御信号２８によって確立されるデューティサイクルＤＴで、出力電圧ＶＯＵＴを、調節範囲とも呼ばれる指定された電圧範囲内で維持するように導通する。スイッチ制御信号ジェネレータは、誤差増幅器４２、比較器４４、ＯＲゲート８０、発振器４６、ラッチ４８、およびバッファ５０を含み、スイッチ制御信号２８を生成するように構成される。
【００２３】
[0029]例示的な例のように電圧モードまたは電流モードなど、様々なフィードバック（および／またはフィードフォワード）方式を使用し、スイッチ制御信号２８を確立することができる。このために、レギュレータ出力１６に結合された抵抗分圧器（ｒｅｓｉｓｔｏｒ  ｄｉｖｉｄｅｒ）５２を使用し、出力電圧ＶＯＵＴに比例し、誤差増幅器４２の反転入力に結合されるフィードバック信号５４、ＦＢを確立する。誤差増幅器４２の第２の非反転入力は、基準電圧５６、ＶＲＥＦを受け取り、誤差増幅器の第３の非反転入力は、ソフトスタート信号４０を受け取る。
【００２４】
[0030]発振器４６の出力信号は、ｍｉｎＯｎ信号４６ｂおよびｍｉｎＯｆｆ信号４６ｃを含む。ｍｉｎＯｎ信号４６ｂは、各スイッチサイクルを開始し、たとえばスイッチ１２のゲート駆動制限によって決まり得る、適正なスイッチ動作を確保するために必要な最小デューティサイクルに対応するオン時間で発生するパルスを含む。ｍｉｎＯｆｆ信号４６ｃは、各スイッチサイクルの開始に続くある時間にオフセット時間だけそれぞれが発生するパルスを含み、そのオフセット時間は、ハイ側スイッチングレギュレータトポロジにおけるブートストラップ考慮事項、ならびにスイッチ制御回路応答時間および遅延考慮事項など、様々な要因によって決まり得る最大許容デューティサイクルに対応する。
【００２５】
[0031]デューティサイクルは、インダクタ電流が誤差増幅器４２によって設定されるレベル（ＣＯＭＰ８４）を横断したときＳＲラッチ４８をリセットする電流ループ比較器４４によって制御される。この方法により、ＣＯＭＰ信号８４が負荷電流に比例することになり、次いで、ライン調整および過渡応答が優れたものになる。発振器は、追加の出力Ｒａｍｐ４６を含み、これを使用し、小さな人工的な増加をインダクタ電流に和することによって５０％デューティサイクルを超えるデューティサイクル摂動を防止する。
【００２６】
[0032]動作時には、誤差増幅器４２の出力は、電流の形態で誤差またはＣＯＭＰ信号８４を提供し、この電流は、図のように直列結合された抵抗コンデンサ構成８６内のコンデンサを充電し、入力信号を比較器４４に提供する。より具体的には、より低い電圧レベルを有する誤差増幅器への非反転入力が、誤差増幅器出力信号８４を制御することになる。このようにして、ゆっくり上昇する増加の形態でソフトスタート信号４０を提供することにより、レギュレータ制御ループは、ソフトスタートコンデンサの時定数によって確立される、より長い期間にわたって調節に達し、それにより、ソフトスタート信号がオフセット６８だけ基準電圧５６を超えるまでソフトスタート信号４０が誤差信号８４を律するので、大きな突入電流および電圧オーバーシュートが防止される。ソフトスタート信号４０が基準電圧レベルに達した後で、基準電圧が誤差信号８４を制御するのを引き継ぎ、したがってソフトスタート信号は、次にレギュレータデューティサイクルを律するために必要とされるまで（電流源６０によって）より高い電圧レベルで保持される。典型的には、ソフトスタート増加は、入力電圧が低すぎるときなど障害状態が発生したとき、プルダウンスイッチ６６によって使用可能にされる。ここでは多入力誤差増幅器４２を使用し、ソフトスタート増加信号４０から基準電圧ＶＲＥＦへのハンドオフを制御しているが、たとえば比較器によって制御されるマルチプレクサの使用など、同じ結果を達成するための他の機構が可能であることを理解されたい。
【００２７】
[0033]また、ソフトスタート機能を有するスイッチ制御信号２８を生成する代替の方法が可能であることを理解されたい。一例として、（誤差増幅器４２と比較器４４の組合せの代わりに）比較器だけを使用し、それにより、比較器への基準電圧をゆっくり増加させることによってソフトスタートが実施されてもよい。
【００２８】
[0034]ＰＷＭ式では、比較器４４は、誤差信号８４をインダクタ電流信号９２に比較し、それにより比較器出力信号４４ａを生成する。動作時には、ラッチ４８は、ｍｉｎＯｎ信号４６ｂによって各スイッチングサイクルの開始時にセットされ、ｍｉｎＯｆｆ信号４６ｃによって確立される最大デューティサイクルより大きいデューティサイクルを誤差信号８４が必要とするほど出力電圧ＶＯＵＴが低すぎない限り、比較器出力信号４４ａの遷移によってリセットされ、出力電圧ＶＯＵＴが低くなった場合、ラッチ４８は、（ＯＲゲート８０を介して）ｍｉｎＯｆｆ信号によってリセットされる。ラッチ４８のバッファされた出力は、図のようにスイッチ制御信号２８を提供する。例示的なレギュレータ１０’はＰＷＭ制御を実装するが、調節は、別法として、パルス周波数変調またはＰＦＭと呼ばれることもある、スイッチ１２の動作の周波数を制御することによってなど、他の方法で行われてもよいことを、当業者なら理解するであろう。
【００２９】
[0035]図２のソフトスタート回路は、レギュレータが電源投入されたとき（すなわち、出力電圧がゼロボルトから上昇する）、また非調節状態が発生したとき、スイッチ１２の導通を制御するように構成され動作する。ソフトスタートコンデンサ３２は、第１の電流源６０によって充電され、第２の電流源６４によって、および任意選択で図のようにスイッチ７０を通じて接地に結合された抵抗６８を通じて放電される。ソフトスタート機能の制御は、ここでは、図のように構成された状態機械７０、カウンタ７２、７４、ラッチ７６、およびフリップフロップ７８で行われる。ソフトスタート機能の動作について、図２、ならびに図３の例示的な波形を参照して述べる。
【００３０】
[0036]レギュレータ１０’が時間Ｔ１（図３）で電源投入されたとき、入力電圧１４および入力電流ＩＩＮが上昇し始める。やはり時間Ｔ１で、ソフトスタートコンデンサ３２が、電流源６０によって、電流ＩＳＳで、コンデンサ３２によって確立されるレートで充電され、その結果、時間Ｔ１と時間Ｔ２の間では、ソフトスタート信号４０は基準電圧ＶＲＥＦ５６未満であり、したがってＣＯＭＰ信号８４が、フィードバック信号５４と上昇するソフトスタート信号との差に比例してゆっくり上昇する。
【００３１】
[0037]時間Ｔ２までに、出力電圧１６は、調節に達しており、ソフトスタート信号４０は、基準電圧５６を超えている。したがって、時間Ｔ２では、ＣＯＭＰ信号８４が、適正なピークインダクタ電流を設定することによって、フィードバック信号５４と固定された基準電圧ＶＲＥＦとの間で誤差を下げるように調整される。基準電圧５６がフィードバックループの制御を引き継いだ後で、ソフトスタート信号４０は、電流源６０がオフになるまで高く増加し続ける。
【００３２】
[0038]時間Ｔ３では、様々な理由で生じる可能性があるように、入力電圧ＶＩＮが低下し始める。入力電圧源ＶＩＮは、入力電圧の多少の損失と共に出力電圧ＶＯＵＴを調節範囲内で維持するのに十分なヘッドルームを有するが、時間Ｔ４までには、もはや出力電圧を調節範囲内で維持するのに十分高い入力電圧がなく、したがって出力電圧が低下し始める。フィードバック信号５４は、出力電圧が低下するにつれて低下し、したがって、フィードバック信号５４と基準電圧ＶＲＥＦとの差が増大するにつれて誤差信号ＣＯＭＰ８４を上昇させる。誤差信号８４が上昇するにつれて、スイッチ制御信号２８のデューティサイクルが、スイッチ導通時間、したがって出力電圧を増大させようとして増大する。
【００３３】
[0039]図２の実施形態では、ソフトスタートコントローラ３４は、ここではラッチ７６、フリップフロップ７８、およびカウンタ７４を含む非調節検出回路の形態をとり、非調節状態（すなわち、出力がその調節範囲外である状態）の発生を検出するように、さらには非調節状態がいつ所定の期間の間続いたか検出するように構成される。一実施形態では、非調節状態は、レギュレータ１０’が最大デューティサイクルで動作するとき発生したとみなされる。なぜなら、非調節状態中には、スイッチモードレギュレータは、出力電圧が指定された調節範囲に戻るまでその最大デューティサイクルで動作することになるからである。このために、ラッチ７６が各スイッチサイクルの開始時にｍｉｎＯｎ信号４６ｂによってセットされ、比較器出力４４の遷移によってリセットされ、比較器出力が遷移したかどうか決定するために最大デューティサイクルの時点でサンプリングされるようにｍｉｎＯｆｆ信号４６ｃによってクロックされる。このようにして、本明細書ではｍａｘＤｕｔｙ信号８２と呼ばれるラッチ７８の出力は、レギュレータフィードバックループが最大スイッチデューティサイクルを必要とするとき第１のレベルにあり、そうでない場合、第２のレベルにある論理信号である。図３に示されているように、時間Ｔ４では、非調節状態は、遷移するｍａｘＤｕｔｙ信号８２によって示されるように発生したと検出される。
【００３４】
[0040]カウンタ７４は、ｍａｘＤｕｔｙ信号８２のエッジによってリセットされ（たとえば、デューティサイクルがその最大にないときいつも、またはｍａｘＤｕｔｙ信号８２が論理ローレベルに遷移するときいつも）、発振器４６からのｍｉｎＯｆｆ信号４６ｃまたはｍｉｎＯｎ信号４６ｂによる各スイッチサイクルごとに１回など、クロック信号によって増分され、その結果、カウンタ出力信号８６、ａｔＣｏｕｎｔは、ここでは期間Ｔ５−Ｔ４によって示されている所定の期間の間、ｍａｘＤｕｔｙ信号８２が最大デューティサイクルを示したとき状態を変更する論理信号である。例示的な一実施形態では、所定の期間は、５００ＫＨｚコンバータについて６４スイッチサイクルまたは１２８マイクロ秒に対応する。しかし、より一般的には、制御ループのクロスオーバ周波数が通常、スイッチング周波数の１０分の１に設定されることを考えると、所定の期間は、制御ループが整定し、レギュレータ入力または出力で遷移イベントによって非調節検出が検出されず、有効な非調節状態を表すことを確実にするのに十分な時間を提供するために、５０から１０００スイッチングサイクル程度である。
【００３５】
[0041]非調節状態の発生を検出するための様々な他の方法が可能であることを、当業者なら理解するであろう。たとえば、出力電圧１６が監視され、出力電圧がその指定された調節範囲より低い所定のレベルに低下したとき非調節状態が発生したと決定されてもよい。あるいは、入力電圧１４が監視され、入力電圧がスイッチングレギュレータ出力をその指定された調節範囲（すなわち、ドロップアウト電圧）内で維持するのに必要な最小入力電圧に対応する所定のレベルに低下したとき非調節状態が発生したと決定されてもよい。あるいは、誤差信号レベルを監視し、非調節状態を検出することができる。これらの方法の組合せもまた、入力電圧と出力電圧を使用してデューティサイクルを計算するなど、ドロップアウト状態を決定するために使用されてもよい。
【００３６】
[0042]非調節状態が発生したと決定され、所定の期間の間続いた後で、非調節状態から回復したときソフトスタートコンデンサにレギュレータデューティサイクルを制御する準備をさせ、しかしＣＯＭＰ８４電圧を妨げずドロップアウト電圧をさらに変化させないように、ソフトスタートコンデンサ３２が、フィードバック信号５４のすぐ上のレベルに放電される。これは、大きな突入電流および電圧オーバーシュートを受けやすくない、そうでない場合に可能であるより制御された回復をもたらす。このために、時間Ｔ５で、状態機械７０は、電流シンク６４を作動させコンデンサ３２を放電するための放電信号８８を提供する。
【００３７】
[0043]ソフトスタート信号４０は、非調節状態の発生前には、高い電源レールのレベルで、またはその近くであったため、非調節状態が所定の期間続いたことを検出した後、（電流シンク６４で）最初により遅いレートでコンデンサ３２を放電し、次いで、ソフトスタート電圧がフィードバック信号に近づかない場合だけ、その後で、ソフトスタートコンデンサが非調節状態から回復する準備が整うようにソフトスタート電圧を素早くほぼフィードバック信号レベルにするために、プルダウン抵抗６２を通じて、より速いレートでコンデンサ３２を放電することが望ましいものとなり得る。例示的な実施形態では、プルダウン抵抗６２は、カウンタ７２によって提供されるＳＳＰＤ信号９６の制御下で、スイッチ６６によって接地に結合される。カウンタ７２は、放電信号８８が所定の期間の間アサートされた後で、スイッチ６６を閉じるようにＳＳＰＤ信号９６を遷移させる。典型的には、ＳＳＰＤ信号は、入力電圧に関する不足電圧ロックアウト（ＵＶＬＯ）など障害状態下でソフトスタート電圧を素早くリセットするために、障害状態下で使用される。
【００３８】
[0044]このより速いソフトスタート放電期間の開始は、図２に時間Ｔ６で発生するように示されている。この例示的な実施形態では、（時間Ｔ５で）非調節状態が所定の期間の間続いていることを検出したことに続き、その時点で、（時間Ｔ６で）より速い放電期間が始まるこの所定の期間は、カウンタ７２によって確立され、コンデンサの放電が始まった後で、所定の数のスイッチサイクル（６０スイッチサイクルなど）だけ発生する。より一般的には、このより速い放電期間は、非調節状態が所定の期間続いたことを検出した後、所定の時間Ｔ６−Ｔ５で、またはより小さい放電電流が使用されており、出力電圧の応答／回復が検出されない後、所定の期間で開始されてもよい。
【００３９】
[0045]ソフトスタートコンデンサ３２は、このようにして、ソフトスタート信号４０がほぼフィードバック信号５４のレベルに達するまで、抵抗６２を通じて、また電流シンク６４によって、引き続き放電される。より一般的には、コンデンサ３２は、ソフトスタート信号レベルがフィードバック信号に対して所定の関係になるまで放電される。
【００４０】
[0046]例示的な実施形態では、誤差増幅器４２によってｃｏｍｐＦａｌｌｉｎｇ信号９８の形態で提供されるソフトスタートレベルインジケータによってコンデンサ放電が終了すべきであると決定される。ソフトスタートレベルインジケータ９８の生成について、図４の例示的な誤差増幅器に関連してより詳細に述べる。しかし、ここでは、ソフトスタートレベルインジケータ９８は、ソフトスタート信号４０が所定のオフセット量だけフィードバック信号５４より大きいとき第１の信号レベルにあり、ソフトスタート信号４０が所定のオフセット量だけフィードバック信号より大きくないとき第２の信号レベルに遷移する論理信号であることを述べれば十分である。このために、ソフトスタート信号４０は、オフセット電圧源６８に結合されてもよく、このオフセット電圧源は、所定のオフセット量を確立し、所定のオフセット量だけソフトスタート信号４０とは異なる信号５８を、非反転誤差増幅器入力に結合するように提供する。
【００４１】
[0047]次に図４を参照すると、入力デバイス１１４、１１６、１１８がそれぞれフィードバック信号５４、基準電圧５６、およびオフセットソフトスタート信号５８に結合された状態で、例示的な誤差増幅器４２が示されている。電流ミラー構成１００、１０４、およびそれぞれの直列結合されたトランジスタ１０６、１０８を使用することにより、ＣＯＭＰ誤差信号８４が、フィードバック信号５４と、基準電圧５６およびオフセットソフトスタート信号５８のうちの低い方との差電圧として提供される。ソフトスタート電圧オフセット６８は、デバイス１１８より高い閾値（ｖｔ）デバイスでデバイス１１４、１１６を実現することによって実装される。
【００４２】
[0048]トランジスタ１１０、１１２を含む追加の直列結合されたトランジスタ対が、ここでは、フィードバック信号５４と、基準電圧５６およびオフセットソフトスタート信号５８のうちの低い方との比較としてソフトスタートレベルインジケータｃｏｍｐＦａｌｌｉｎｇ信号９８を提供するように構成される。ソフトスタート信号４０がオフセット量だけフィードバック信号５４より大きくなった後、ここでは時間Ｔ７（図３）でｃｏｍｐＦａｌｌｉｎｇ信号９８が遷移する。上述のように誤差増幅器４２を使用しｃｏｍｐＦａｌｌｉｎｇ信号９８を提供することは有利である。なぜなら、オフセットソフトスタート信号５８がフィードバック信号５４を横断したとき、ｃｏｍｐＦａｌｌｉｎｇ信号９８は直ちに状態を変化させ、補償ノードが著しく移動し調節点を交互するのを防止することになるからである。しかし、いつソフトスタート信号４０がフィードバック信号５４に対して所定の関係にあるか決定するために、ソフトスタート信号５８およびフィードバック信号５４をその入力として有する別個の比較器の使用によるなど、他の方法が可能であることを、当業者なら理解するであろう。
【００４３】
[0049]所定のオフセット量は、オフセット電圧源６８によって確立されるものとして図２に示されているが、所定のオフセット量は、別法として、または追加として、入力ＰＭＯＳデバイス１１８に他の入力ＰＭＯＳデバイス１１４、１１６とは異なる閾値電圧を提供することによって確立されてもよい。したがって、入力デバイス１１８に、所定のオフセット量がそれによって確立される閾値電圧が与えられる場合、オフセット電圧源６８（図２）は省かれてもよく、ソフトスタート信号４０は、入力デバイス１１８に直接結合されてもよい。
【００４４】
[0050]所定のオフセット量を使用しソフトスタート信号４０とフィードバック信号５４との所定の関係を確立することは、レギュレータが電源投入されたとき、特にソフトスタート信号とフィードバック信号の間にオフセットが存在する構成において、ソフトスタート信号がフィードバックループを確実に制御するようにするために望ましいものとなり得る。たとえば、ソフトスタート信号４０とフィードバック信号５４の間のオフセットは、レギュレータ制御回路が集積回路上に実装され、ソフトスタートコンデンサ３２が別個の非集積構成部品である実施形態で発生し得る。
【００４５】
[0051]コンデンサの放電の終了をトリガするソフトスタート信号４０とフィードバック信号５４との上述の所定の関係は、ここではソフトスタート信号がもはやフィードバック信号より所定のオフセット量だけ大きくないときであるが、一例として、ソフトスタート信号がフィードバック信号と実質的に等しいことなど、他の所定の関係が可能であることも理解されたい。
【００４６】
[0052]ソフトスタート信号４０は、ここではコンデンサ３２を短い所定の期間の間充電し、その後に、ソフトスタートレベルインジケータ９８が遷移するまで上述のようにしてコンデンサを放電する期間が続くことによって、大きな突入電流および電圧オーバーシュートを受けやすくない制御された形で非調節状態から回復する準備が整うように、フィードバック信号５４に対して所定の関係で維持される。これは、（オフセットを含めて）フィードバック電圧のすぐ上の平均値を有するソフトスタート電圧をもたらす。下記でさらに述べるように、ソフトスタート信号レベルをフィードバック信号レベルに対して所定の関係で維持することは、入力電圧ＶＩＮが増大し、その結果、時間Ｔ８（図３）で発生するようにデューティサイクルが減少するまで続く。
【００４７】
[0053]ｃｏｍｐＦａｌｌｉｎｇ信号９８が時間Ｔ７で遷移した後で、放電信号８８が遷移し、抵抗６２および電流源６４を通じてコンデンサ３２を放電する期間を終了し、電流源６０は、コンデンサ３２の充電を再開する。コンデンサ３２は、短い所定の期間の間充電される。一実施形態では、ソフトスタートコンデンサが充電される短い所定の時間は、状態機械７０によって制御され得る、２スイッチサイクルなど所定の数のスイッチサイクルである。ソフトスタート時のリプルを最小限に抑え、回復中に速い応答を提供するために、充電を短く保つことは重要である。
【００４８】
[0054]充電間隔後、放電信号８８は、再び遷移し、コンデンサ３２を放電させ、ソフトスタート信号インジケータ９８が遷移するまで放電が続く。時間Ｔ７からＴ８までのソフトスタート維持間隔中に発生するコンデンサ放電のこれらの後続の期間中、ソフトスタート信号に対して低いリプルを提供し、回路内の遅延に由来し得るオーバーシュートを最小限に抑えるために、コンデンサ３２は、電流シンク６４を通じてのみ放電され、遅延を満了させない短い時間のため、プルダウン抵抗６２を通じて放電されない。
【００４９】
[0055]コンデンサ３２を短い持続時間の間充電し、次いでソフトスタートレベルインジケータ９８が遷移するまでコンデンサを放電することによってソフトスタート信号４０をフィードバック信号レベル５４に対して所定の関係で維持することは、ここでは時間Ｔ８で入力電圧が回復するまで続く。より具体的には、時間Ｔ８で、ｍａｘＤｕｔｙ信号８２が遷移し、制御ループがもはや最大スイッチデューティサイクルを必要としないことを示す。
【００５０】
[0056]最大デューティサイクル要求の終了の検出について、本明細書では、通常のように（短い所定の持続時間の間ではなく、時間Ｔ８で開始して連続的に）コンデンサ３２の充電を開始するトリガイベントとして述べられているが、非調節状態の終了を検出するための他の技法もまた可能であることを、当業者なら理解するであろう。例は、入力電圧レベル、出力電圧レベル、誤差信号レベル、または負荷電流を監視することを含む。図２では、非調節状態の発生を検出するためにも非調節状態の終了を検出するためにも同じ技法が使用されるが（すなわち、ｍａｘＤｕｔｙ信号８２）、これらのトリガイベントのために異なる技法を使用することができることも、当業者なら理解するであろう。
【００５１】
[0057]時間Ｔ８で開始して、ソフトスタートコンデンサ３２は、レギュレータが時間Ｔ１で電源投入されたとき発生したのと同じように充電される。時間Ｔ９では、レギュレータ出力ＶＯＵＴは、調節範囲内に戻り、制御ループは、再び基準電圧５６によって律される。この構成を用いれば、非調節状態からの回復は、大きな突入電流およびオーバーシュートなしに行われる。
【００５２】
[0058]ソフトスタート電圧４０をフィードバック信号５４のレベルで、またはその近くで維持することは、他の技法によって行われてもよいことを、当業者なら理解するであろう。たとえば、コンデンサ３２を充電するための期間は、（短い所定の期間の間、コンデンサを充電するのではなく）誤差増幅器の比較器部分にヒステリシスを加えることによって制御することができる。別の例として、フィードバック電圧５４をその入力とするユニティゲイン演算増幅器が、オフセット６８と共に使用されてもよい。
【００５３】
[0059]電力コンバータが最小デューティサイクルで動作し、出力電圧を上昇させることになるイベント中には、上述のようにソフトスタート信号レベル４０を、フィードバック信号５４を超えるオフセット量で維持するのではなく、別法として、ソフトスタート信号レベルを、フィードバック信号のすぐ下のレベルで維持することができる。基準電圧を増加させて調節点に戻すのを制御することは、同期スイッチモードコンバータにとって重要である。なぜなら、これらのコンバータは、大きな電流シンク能力を有することができるからである。この構成では、ソフトスタートコンデンサの最初の放電が終了した後（ソフトスタート信号レベルインジケータ９８が遷移したとき）、ソフトスタートコンデンサを短い所定の期間の間さらに放電し、それに続いて、ソフトスタートレベルインジケータが遷移するまでコンデンサが充電されることによって、ソフトスタート信号４０をフィードバック信号レベルのすぐ下で維持することができる。
【００５４】
[0060]また、図５を参照すると、図２の状態機械または状態プロセッサ７０の制御のための例示的な状態図が４つの状態１２０、１２４、１２６、１３０を含む。状態機械７０は、ソフトスタートレベルインジケータ９８、ｍａｘＤｕｔｙ信号８２、およびａｔＣｏｕｎｔ信号８６に応答し、放電信号８８を提供することを想起されたい。
【００５５】
[0061]リセット状態１２０では、ソフトスタートコンデンサ３２が、スタートアップと同様に、その最大値に充電される。一実施形態では、ソフトスタート信号４０の最大値は、電流源６０がソフトスタート電圧をプルアップするとき発生するように、正の電源レールである。あるいは、ソフトスタート信号４０の最大値は、基準電圧５６または何らかの他のレベルに設定されてもよい。
【００５６】
[0062]状態機械は、ｍａｘＤｕｔｙ信号８２が遷移し（すなわち、ｍａｘＤｕｔｙ＝１）最大デューティサイクル要求を示すまでリセット状態１２０のままであり、その時点で、状態機械はリセット状態１２０から待ち状態１２４に移動し、非調節状態の検出を示す。待ち状態１２４の間、スイッチ１２がその最大デューティサイクルで動作され、ソフトスタートコンデンサ３２は、充電されたままである。ｍａｘＤｕｔｙ信号８２が遷移し最大デューティサイクル要求の終了を示すとき（すなわち、ｍａｘＤｕｔｙ＝０）はいつでも、状態機械は、たとえば非調節状態が確認される前に入力電圧が増大するとき発生し得るように、リセット状態１２０に戻る。
【００５７】
[0063]待ち状態１２４にある間、カウンタ７４は、ａｔＣｏｕｎｔ信号８６の遷移によって合図される（すなわち、ａｔＣｏｕｎｔ＝１）その最大カウント値に達するまで、各スイッチサイクル時に増分する。ａｔＣｏｕｎｔ信号８６の遷移は、検出された非調節状態が所定の期間の間続き、それに続いて、状態機械が、放電信号８８が遷移する放電状態１２６に遷移することを示す。
【００５８】
[0064]放電状態１２６では、ソフトスタート信号４０がフィードバック信号５４に対して所定の関係になるまで、またはより具体的には、ソフトスタートレベルインジケータ９８が遷移するまで（すなわち、ｃｏｍｐＦａｌｌｉｎｇ＝１）、ソフトスタートコンデンサ３２が放電される。ｃｏｍｐＦａｌｌｉｎｇ信号９８が遷移した後で、状態機械は、充電状態１３０に入る。放電状態中の任意の時点でｍａｘＤｕｔｙ信号８２が遷移し、最大デューティサイクル要求の終了を示す（すなわち、ｍａｘＤｕｔｙ＝０）場合、状態機械は、入力電圧が増大するとき発生し得るように、リセット状態１２０に戻る。
【００５９】
[0065]充電状態１３０では、ソフトスタートコンデンサ３２が、短い所定の期間（たとえば、１スイッチサイクル）の間充電され、その後、状態機械は、放電状態１２６に戻る。ソフトスタートレベルインジケータ９８（ｃｏｍｐＦａｌｌｉｎｇ）が遷移するまで放電し、その後にコンデンサを充電する短い期間が続き、ソフトスタート電圧をフィードバック信号に対して所定の関係で維持するこのプロセスは、非調節状態が終了し、ｍａｘＤｕｔｙ信号が遷移する（すなわち、ｍａｘＤｕｔｙ＝０）まで続き、その時点で、状態機械は、リセット状態１２０に戻ることを想起されたい。
【００６０】
[0066]次に、同様の要素に同様の符号が付けられている図６を参照すると、例示的なリニアレギュレータ１０’’が入力電圧源１４に結合されており、スイッチ１２と、それを跨いで安定化出力電圧１６が提供される出力コンデンサ２４とを含む。
【００６１】
[0067]スイッチ１２は、ソースフォロワとして構成され、（飽和領域と呼ばれることもある）その活性領域内で、制御端子、ここではＦＥＴのゲート端子に結合された制御信号１５０の制御下で、出力電圧ＶＯＵＴを指定された調節範囲内で維持するように導通する。例示的なスイッチ１２は、ここではＭＯＳＦＥＴとして示されているが、スイッチは、バイポーラトランジスタ、またはデバイスが概してフォロワとして、もしくは電流源のように動作する活性領域内の他のデバイスなど、様々な形態をとることができることを、当業者なら理解するであろう。誤差増幅器４２を含むスイッチ制御信号ジェネレータ回路が、スイッチ制御信号１５０を生成するように構成される。
【００６２】
[0068]レギュレータ出力１６に結合された抵抗分圧器５２を使用し、誤差増幅器４２の反転入力に結合されるフィードバック信号５４、ＦＢを確立する。誤差増幅器４２の第２の非反転入力は、基準電圧５６、ＶＲＥＦを受け取り、誤差増幅器の第３の非反転入力は、ソフトスタート信号４０を受け取る。
【００６３】
[0069]動作時には、誤差増幅器４２の出力は、図のように誤差またはＣＯＭＰ信号（この実施形態に関連してスイッチ制御信号とも呼ばれる）１５０を提供し、スイッチ１２を駆動する。図２の実施形態のように、より低い電圧レベルを有する誤差増幅器４２への非反転入力が、誤差増幅器出力信号１５０を制御することになる。このようにして、ゆっくり上昇する増加の形態でソフトスタート信号４０を提供することにより、レギュレータ制御ループは、より長い期間にわたって調節に達し、それにより、ソフトスタート信号が基準電圧５６のレベルに達するまでソフトスタート信号がスイッチ制御信号１５０を律するので、大きな突入電流および電圧オーバーシュートが防止される。ソフトスタート信号４０が基準電圧レベルに達した後で、基準電圧がスイッチ制御信号１５０を確立するのを引き継ぎ、ソフトスタート信号は、次に調節動作点を律するために必要とされるまで（電流源６０によって）より高い電圧レベルで保持される。ここでもやはり、ここでは多入力誤差増幅器４２を使用し、ソフトスタート増加信号４０から基準電圧ＶＲＥＦへのハンドオフを制御しているが、たとえばマルチプレクサの使用など、同じ結果を達成するための他の機構が可能である。
【００６４】
[0070]ソフトスタート回路は、レギュレータが電源投入されたとき（すなわち、出力電圧がゼロボルトから上昇する）、また非調節状態が発生したとき、スイッチの導通を制御するように構成され動作する。ソフトスタートコンデンサ３２は、図のように、第１の電流源６０によって充電され、第２の電流源６４によって、また任意選択でスイッチ７０を通じて接地に結合されたプルダウン抵抗６８をも通じて放電される。ソフトスタート機能の制御は、ここでは、図のように構成された状態機械７０およびカウンタ７２、７４で行われる。
【００６５】
[0071]図６のリニアレギュレータソフトスタート機能の動作は、図２のスイッチングレギュレータ１０’と概して同じであるが、リニアレギュレータ実施形態では、非調節状態の発生の検出が、（最大デューティサイクル要求ではなく）スイッチ１２のゲート−ソース間電圧を監視することによって行われることが例外である。このために、リニアレギュレータ１０’’は、Ｖｇｓモニタ回路１５４を含み、Ｖｇｓモニタ回路１５４は、スイッチ１２のゲート端子とソース端子の間に結合され、ゲート−ソース間電圧が最大レベルにあることを示すｍａｘＶｇｓ信号１５６を提供し、スイッチが活性領域（または飽和領域）からトライオード領域に移動したことを示す。トライオード領域は、ＭＯＳＦＥＴ１２のドレイン−ソース間電圧が非常に小さく、レギュレータが出力電圧を維持することができそうにないことを示すものである。
【００６６】
[0072]図７を参照すると、本明細書に記載のソフトスタート回路に関連する例示的な方法は、ステップ２００で、最大デューティサイクル要求を検出する（すなわち、図２のｍａｘＤｕｔｙ信号８２を用いる）ことによって、または最大ゲート−ソース間電圧を検出する（すなわち、図６のｍａｘＶｇｓ信号１５６を用いる）ことによってなど、非調節状態が検出されたかどうか決定することによって始まる。
【００６７】
[0073]ステップ２０４では、検出された非調節状態が所定の期間の間続いたかどうか決定される。図の実施形態では、カウンタ７４を使用し、検出された非調節状態が、６４スイッチサイクルの間など所定の期間の間続いたときアサートされるａｔＣｏｕｎｔ信号８６を提供する。ステップ２０４は、所定の期間が経過するまで繰り返される。この構成を用いれば、ソフトスタート回路は、スプリアス状態ではなく検証された非調節状態にだけ応答する。
【００６８】
[0074]非調節状態が検出され、所定の期間の間続いた後、ソフトスタートコンデンサ３２は、ステップ２０８で、上述のように電流シンク６４、また任意選択でプルダウン抵抗６２を使用してなど、放電される。コンデンサ３２は、ステップ２１２で、ソフトスタート信号４０がレギュレータフィードバック信号５４に対して所定の関係に達したと決定されるまで放電される。例示的な実施形態では、所定の関係は、ソフトスタート信号４０がもはやフィードバック信号５４より所定のオフセット量だけ大きくないとき達成される。ソフトスタート信号４０がレギュレータフィードバック信号５４に対して所定の関係を達成するまで、ステップ２１２が繰り返される。
【００６９】
[0075]ソフトスタート信号４０がフィードバック信号に対して所定の関係になった後で（ソフトスタートレベルインジケータ信号９８、ｃｏｍｐＦａｌｌｉｎｇの遷移によって決定され得る）、ソフトスタート信号４０は、ステップ２１４で、フィードバック信号５４に対して所定の関係で維持される。例示的な実施形態では、ソフトスタート信号レベルの維持は、上述のように、ソフトスタートコンデンサ３２を充電する短い期間と、それに続く、ソフトスタートレベルインジケータが遷移するまでソフトスタートコンデンサを放電することによって行われる。
【００７０】
[0076]ステップ２１８では、非調節状態が終了したかどうか決定される。たとえば図２の例示的な実施形態では、この決定は、ｍａｘＤｕｔｙ信号８２の遷移に応答してなされる。ステップ２１８に加えて、非調節状態が終了した場合、いつでもプロセスはステップ２００に進むことになる。
【００７１】
[0077]本明細書に引用されている参考文献は、すべて参照によりそれらの全体を本明細書に組み込む。
【００７２】
[0078]本発明の好ましい実施形態について述べたが、当業者には、これらの概念を組み込む他の実施形態を使用することができることが明らかになろう。したがって、これらの実施形態は、開示されている実施形態に限定されるべきでなく、添付の特許請求の範囲の精神および範囲によってのみ限定されるべきであると思われる。
【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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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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