(57)【要約】模範的な実施形態は、パルス幅変調情報に基づいて誤り訂正電圧及び／又は補償電圧を生成することに関する。装置は、第１の入力電圧を受信し、変調された出力電圧を伝達するよう構成されたパルス幅変調器を含みうる。装置はまた、変調された出力電圧を受信し、誤り訂正電圧及び補償電圧のうちの少なくとも１つを生成し、誤り訂正電圧及び補償電圧のうちの少なくとも１つに基づいて第２の入力電圧をパルス幅変調器に伝達するよう構成された少なくとも１つのフィルタを含むフィルタリングユニットを含みうる。【選択図】図５
2016516383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の入力電圧を受信し、変調された出力電圧を伝達するよう構成されたパルス幅変調器と、
前記変調された出力電圧を受信し、誤り訂正信号及び補償信号のうちの少なくとも１つを生成し、前記誤り訂正信号及び補償信号のうちの少なくとも１つに基づいて第２の入力電圧を前記パルス幅変調器に伝達するよう構成された少なくとも１つのフィルタを含むフィルタリングユニットと
を備える、装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つのフィルタは、
前記パルス幅変調器の前記出力に結合され、前記誤り訂正信号を前記パルス幅変調器に伝達するよう構成された第１のフィルタと、
前記パルス幅変調器の前記出力に結合され、前記補償電圧を前記パルス幅変調器に伝達するよう構成された第２のフィルタと
を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１のフィルタは、ローパルフィルタを備え、前記第２のフィルタは、バンドパスフィルタを備える、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記フィルタリングユニットは、前記第１のフィルタから前記誤り訂正信号を、前記第２のフィルタから前記補償信号を受信するよう構成された比較器を更に含む、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記比較器は、前記第２の入力電圧を前記パルス幅変調器に伝達するよう構成される、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記パルス幅変調器は、
前記フィルタリングユニットの出力と基準電圧とを受信し、修正された基準電圧を伝達するための第１の加算器と、
スケーリングされたランプ電圧と前記修正された基準電圧とを受信し、スケーリングされ、修正された基準電圧を伝達するための第２の加算器と、
前記第１の入力電圧と前記スケーリングされ、修正された基準電圧とを受信し、変調された電圧を伝達するための比較器と、
前記変調された電圧を受信し、前記変調された電圧を前記パルス幅変調器の利得で除算し、前記変調された出力電圧を伝達するよう構成された除算器と
を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記第１の入力電圧を前記パルス幅変調器に伝達し、前記変調された出力電圧を受信するよう構成された電力コンバータ及びモータのうちの１つを更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
電力コンバータ及びモータのうちの前記１つは、前記パルス幅変調器に直接結合される、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記第１の入力電圧は、電力コンバータの出力電圧を備え、前記パルス幅変調器は、前記電力コンバータの出力電圧内における変化に応答して三角波を調節するよう構成される、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
パルス幅変調された信号を生成することと、
前記周波数ドメイン内において少なくとも１つの伝達を生成するために前記パルス幅変調された信号をフィルタリングすることと
を備える、方法。
【請求項１１】
誤り訂正電圧及び補償電圧のうちの少なくとも１つに基づいて前記パルス幅変調された信号を生成するために構成されたパルス幅変調器に信号を伝達することを更に備える、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記誤り訂正電圧及び前記補償電圧のうちの少なくとも１つに基づいて前記ＰＷＭ信号を生成するために構成されたＰＷＭにおいて受信された基準電圧を修正することを更に備える、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
フィルタリングすることは、誤り訂正信号及び補償信号のうちの少なくとも１つを生成することを備える、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記パルス幅変調された信号をフィルタリングすることは、誤り訂正信号及び補償信号のうちの少なくとも１つを生成するためにバンドパスフィルタ及びローパスフィルタのうちの少なくとも１つを用いて前記パルス幅変調された信号をフィルタリングすることを備える、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
パルス幅変調器を用いてパルス幅変調された信号を生成することと、
誤り訂正電圧及び補償電圧のうちの少なくとも１つを生成するために前記パルス幅変調された信号をフィルタリングすることと、
前記誤り訂正電圧及び前記補償電圧のうちの少なくとも１つに基づいて前記パルス幅変調器において受信された基準電圧を修正することと
を備える、方法。
【請求項１６】
前記パルス幅変調された信号をフィルタリングすることは、前記誤り訂正電圧を生成するためにローパルフィルタを用いて前記パルス幅変調された信号をフィルタリングすることと、前記補償電圧を生成するためにバンドパスフィルタを用いて前記パルス幅変調された信号をフィルタリングすることとのうちの少なくとも１つを備える、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記パルス幅変調器においてスイッチング電力コンバータの出力電圧を直接受信することを更に備える、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記基準電圧を修正することは、前記基準電圧を中心とする三角波を調整することを備える、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記パルス幅変調された信号をフィルタリングすることは、周波数ドメイン内において１つ又は複数の伝達関数を生成することを備える、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
パルス幅変調された信号を生成するための手段と、
前記周波数ドメイン内において少なくとも１つの伝達を生成するために前記パルス幅変調された信号をフィルタリングするための手段と
を備える、装置。
【請求項２１】
誤り訂正電圧及び補償電圧のうちの少なくとも１つに基づいて前記パルス幅変調された信号を生成するために構成されたパルス幅変調器に信号を伝達するための手段を更に備える、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記誤り訂正電圧及び前記補償電圧のうちの少なくとも１つに基づいて前記パルス幅変調された信号を生成するために構成されたパルス幅変調器において受信された基準電圧を修正するための手段を更に備える、請求項２０に記載の装置。
【請求項２３】
パルス幅変調器を用いてパルス幅変調された信号を生成するための手段と、
誤り訂正電圧及び補償電圧のうちの少なくとも１つを生成するために前記パルス幅変調された信号をフィルタリングするための手段と、
前記誤り訂正電圧及び前記補償電圧のうちの少なくとも１つに基づいて前記パルス幅変調器において受信された基準電圧を修正するための手段と
を備える、装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
[0001]本願は、「TRANSFER FUNCTION GENERATION BASED ON PULSE-WIDTH MODULATION INFORMATION」と題され、２０１３年３月６日に出願された米国非仮特許出願第１３／７８７,３３４号の優先権を主張するが、「SWITCHING POWER CONVERTER」と題され、本願に添えて同時に、２０１３年３月６日に出願された次の同時係属の米国特許出願第１３／７８７，３６０号に関連しており、本願の譲受人に譲渡され、その全体が本明細書に参照により明確に組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
[0002]本発明は概して、パルス幅変調情報に基づいて伝達関数を生成することに関する。より具体的には、本発明は、パルス幅変調情報に基づいて誤り訂正及び／又は補償電圧を生成することについての実施形態に関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]モバイル電話のような、電子機器は、電源から入力電圧を受信し、負荷に対して出力電圧を生成する電力コンバータ（即ち、電圧レギュレータ）を含みうる。集積回路は、安定した電圧基準をデジタルコンポーネント、アナログコンポーネントのようなオンチップコンポーネント、及び／又は無線周波数（ＲＦ）コンポーネントに提供するための電力コンバータを含みうる。
【０００４】
[0004]電力コンバータは、スイッチング電力コンバータを備えうるが、スイッチング電力コンバータは、可変デューティサイクルで電力トランジスタを飽和状態（即ち、完全にオン）と遮断状態（即ち、完全にオフ）との間で迅速に切り替える。結果として生じる矩形波形は、デューティサイクルの平均値に比例するほぼ一定の出力電圧を生成するためにローパスフィルタリングされる。線形電力コンバータと比較してスイッチング電力コンバータの１つの利点は、スイッチングトランジスタが飽和状態又は遮断状態のいずれにおいてもわずかな電力しか熱として放散しないことによる、より良い効率性である。
【０００５】
[0005]当業者によって理解されるように、スイッチング電力コンバータは、出力に結合され、誤り訂正及び補償電圧を生成するために構成されたフィードバック経路を含みうる。しかしながら、以下においてより十分に説明されるように、フィードバックは、待ち時間（latency）、遅延、及び／又は減衰を誘発しうる様々なコンポーネントを含みうる。
【０００６】
[0006]パルス幅変調情報に基づいて１つ又は複数の伝達関数を生成することに対する必要性が存在する。より具体的には、パルス幅変調情報に基づいて、誤り訂正電圧、補償電圧、又はその両方を生成することに関する実施形態に対する必要性が存在する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】センサ利得、演算増幅器、及び補償器を有するフィードバック経路を含む電力コンバータを例示する。
【図２】本発明の模範的な実施形態による、出力電圧を増幅器の入力に結合するために構成されたスイッチングユニットを含むスイッチング電力コンバータを例示する。
【図３】三角波を図示するが、三角波は、電力コンバータのパルス幅変調器に伝達されうる。
【図４】本発明の模範的な実施形態による、出力電圧をパルス幅変調器の入力に結合するために構成されたスイッチングユニットを含むスイッチング電力コンバータを例示する。
【図５】本発明の模範的な実施形態に従って、出力電圧をパルス幅変調器に直接結合するフィードバック経路及びフィルタユニットを含む別のスイッチング電力コンバータを例示する。
【図６】本発明の模範的な実施形態に従って、出力電圧をパルス幅変調器に直接結合するフィードバック経路、及び誤り訂正信号を生成するためのフィルタと補償信号を生成するための別のフィルタとを含むフィルタユニットを含むスイッチング電力コンバータを例示する。
【図７】本発明の模範的な実施形態による、誤り訂正モデルの伝達関数を図示する。
【図８】誤り訂正モデルの伝達関数についてのボード線図を図示する。
【図９】本発明の模範的な実施形態に従って、誤り訂正及び補償モデルの伝達関数を図示する。
【図１０】誤り訂正及び補償モデルの伝達関数についてのボード線図を図示する。
【図１１】本発明の模範的な実施形態に従って、補償を有する折り畳み電圧訂正モデルについての伝達関数を図示する。
【図１２】本発明の模範的な実施形態に従って、機器の出力電圧をパルス幅変調器に直接結合するフィードバック経路、及びパルス幅変調器の出力と入力との間で結合されたフィルタユニットを含むシステムを例示する。
【図１３】本発明の模範的な実施形態による、方法を例示するフローチャートである。
【図１４】本発明の模範的な実施形態による、別の方法を例示するフローチャートである。
【図１５】本発明の模範的な実施形態に従って、スイッチング電力コンバータを含むシステムを例示する。
【詳細な説明】
【０００８】
[0022]添付された図面に関連して以下に記載の詳細な説明は、本発明の模範的な実施形態の説明として意図され、本発明が実現されることができる唯一の実施形態を表すよう意図されない。本明細書全体にわたって使用される「模範的（exemplary）」という用語は、「例、事例、又は例示としての役割を果たすこと」を意味し、他の模範的な実施形態に対して必ずしも好ましい又は有利であると解釈されるべきではない。詳細な説明は、本発明の模範的な実施形態の完全な理解を提供することを目的とした特定の詳細を含む。本発明の模範的な実施形態は、これらの特定の詳細なしで実現されうることが当業者に明らかになるであろう。幾つかの事例において、知られている構造及び機器は、本明細書において提示されている模範的な実施形態の新規性を曖昧にすることを避けるためにブロック図形式で示される。
【０００９】
[0023]図１は、入力電圧Ｖｇを受信し、出力電圧Ｖｏｕｔを伝達するために構成されたスイッチング電力コンバータ１００を例示する。電力コンバータ１００は、スイッチングユニット１０４、負荷１０６、及びフィードバック経路１０８を含む。スイッチングユニット１０４は、トランジスタＭ、ダイオードＤ１、インダクタＬ、及びキャパシタＣ１を含む。更に、フィードバック経路１０８は、センサ利得１１０、誤り増幅器１１２、補償器１１４、パルス幅変調器１１６、及びゲートドライバ１１８を含む。当業者によって理解されるように、センサ利得１１０は、出力電圧Ｖｏｕｔを受信し、フィードバック信号Ｈｖを誤り増幅器１１２に伝達するよう構成される。誤り増幅器１１２は、フィードバック信号Ｈｖと基準信号Ｖｒｅｆとを受信し、誤り信号Ｖｅを補償器１１４に出力するように構成されるが、補償器１１４は、補償信号Ｖｃをパルス幅変調器１１６に伝達する。パルス幅変調器１１６は、信号をゲートドライバ１１８に伝達するように構成されるが、ゲートドライバ１１８は、パルス幅変調器１１６からの信号を受信すると、信号をトランジスタＭ１に伝達しうる。
【００１０】
[0024]本明細書において説明されるように、模範的な実施形態は、パルス幅変調情報に基づいて誤り訂正信号及び／又は補償信号を生成するための機器、システム、及び方法を対象とする。１つの模範的な実施形態によると、機器は、第１の入力電圧を受信し、変調された出力電圧を伝達するよう構成されたパルス幅変調器を含みうる。機器はまた、変調された出力電圧を受信し、誤り訂正電圧及び／又は補償電圧を生成し、誤り訂正電圧及び補償電圧のうちの少なくとも１つに基づいて第２の入力電圧をパルス幅変調器に伝達するよう構成された少なくとも１つのフィルタを有するフィルタリングユニットを含みうる。
【００１１】
[0025]別の模範的な実施形態によると、本発明は、スイッチング電力コンバータを動作するための方法を含む。そのような方法の様々な実施形態は、誤り訂正電圧及び補償電圧のうちの少なくとも１つを生成するために、パルス幅変調器（ＰＭＷ）を用いてＰＭＷ信号を生成し、ＰＭＷ信号をフィルタリングすることを含みうる。更に、方法は、誤り訂正電圧及び補償電圧のうちの少なくとも１つに基づいてＰＭＷにおいて受信された基準電圧を修正することを含みうる。
【００１２】
[0026]本発明の他の態様、及び様々な態様の特徴と利点とは、次の説明、添付図面及び添付された特許請求の範囲を考慮することを通じて当業者に明らかになるであろう。
【００１３】
[0027]図２は、本発明の模範的な実施形態による、電力コンバータ２００を図示する。入力電圧Ｖｇを受信し、出力電圧Ｖを伝達するよう構成された電力コンバータ２００は、スイッチングコンバータユニット１０４、負荷１０６、及びフィードバック経路２０８を含む。スイッチングユニット２０４は、トランジスタＭ、ダイオードＤ１、インダクタＬ、及びキャパシタＣ１を含む。更に、フィードバック経路２０８は、比較器２１０を含むが、比較器２１０は、以下に説明されるように、パルス幅変調器を備えうる。比較器２１０は、電力コンバータ２００の出力電圧Ｖを受信するよう構成された１つの入力と、図３内において例示されているように、三角波（Ｖｔｒｉａｎｇｌｅ）２１５を受信するよう構成された別の入力とを含む。より具体的には、例として、比較器２１０の非反転入力は、出力電圧Ｖを受信するよう構成され、比較器２１０の反転入力は、三角波２１５を受信するよう構成されうる。フィードバック経路２０８は更に、比較器２１０の出力を受信するよう構成されたゲートドライバ１１８を含む。ゲートドライバ１１８は更に、信号をトランジスタＭ１のゲートに伝達するよう構成される。
【００１４】
[0028]図３内において示されているように、三角波２１５が所望の出力電圧（即ち、基準電圧Ｖｒｅｆ）を中心としうることに留意されたい。三角波２１５の中心を所望の出力電圧とすることは、シームレスな非線形動作が起こることを可能にしうる。加えて、三角波２１５の上位及び下位において、０％及び１００％のデューティサイクルが自然に起こりうる。小さな振幅（magnitude）の三角波を使用することは、非常に高い利得を提供しうるが、非常に高い利得は、電力コンバータ２００が高性能で動作することを可能にしうる。例えば、三角波２１５の振幅ＶＭは、４０ミリボルト（ｍＶ）を備えうる。
【００１５】
[0029]出力電圧Ｖを増幅器２１０に直接結合することは、高速過渡応答を可能にする。別の言い方をすれば、待ち時間、遅延、及び／又は減衰を誘発しうる任意の要素が欠如しているフィードバック経路２０８は、出力電圧Ｖを増幅器２１０に直接結合し、従って、増幅器２１０に出力電圧Ｖの最高の視認性を提供する。従って、増幅器２１０は、出力電圧Ｖ内における任意の変化を素早く検出し、反応しうる。更に別の言い方をすれば、出力電圧Ｖと増幅器２１０との間での直接接続は、負荷条件を変化させることによって引き起こされた出力電圧Ｖ内における変化に、増幅器４１０が直ちに及び最適に反応することを可能にしうる。
【００１６】
[0030]図４は、電力コンバータ３００の別の例示を例示するが、ここにおいて、図２の比較器２１０は、スイッチングユニット１０４の出力とゲートドライバ１１８の入力との間で結合されたパルス幅変調器２１０’として図示される。模範的な実施形態によると、パルス幅変調器２１０’は、基準入力Ｖｒｅｆ（即ち、所望の出力電圧）として図示された第１の信号と、ランプ電圧又はその一部分（例えば、１／２＊Ｖｒａｍｐ）を備えうる第２の信号とを受信するよう構成された加算器３１０を含む。ランプ電圧Ｖｒａｍｐが三角波２１５の高さに対応するＤＣ電圧を備えうることに留意されたい。加算器３１０は、スケーリングされた基準電圧（scaled reference voltage）を伝達するよう構成される。パルス幅変調器２１０’は更に、加算器３１０によって伝達されたスケーリングされた基準電圧と出力電圧Ｖとを受信するよう構成された比較器３１２を含む。比較器３１２は更に、デューティサイクルを生成するために、変調された信号Ｖｍｏｄを除算器３１４に伝達するよう構成されるが、除算器３１４は、変調された信号Ｖｍｏｄをランプ電圧Ｖｒａｍｐで除算しうる。除算器３１４は更に、信号をゲートドライバ１１８に伝達するよう構成されうるが、ゲートドライバ１１８は、信号をトランジスタＭ１のゲートに伝達するよう構成される。例として、基準電圧Ｖｒｅｆ＝１ボルト、ランプ電圧Ｖｒａｍｐ＝０．０４０ボルト、及び出力電圧Ｖ（即ち、Ｈｖ）＝１ボルトである場合、変調された電圧Ｖｍｏｄ＝１−１＋０．０２０＝０．０２０ボルト、及びデューティサイクルδ＝０．０２０／０．０４０であり、デューティサイクルδ＝０．０２０／０．０４０は、５０％のデューティサイクルを提供する。
【００１７】
[0031]上述されたように、及び図４内において例示されているように、スイッチングユニット１０４の出力は、パルス幅変調器２１０’の入力に直接結合され、従って、フィードバック経路２０８は、高速過渡応答を可能にする。別の言い方をすれば、待ち時間、遅延、及び／又は減衰を誘発しうる任意の要素が欠如しているフィードバック経路２０８は、出力電圧Ｖをパルス幅変調器２１０’に直接結合する。それ故に、パルス幅変調器２１０’は、出力電圧Ｖの最高の視認性を提供され、結果として、出力電圧Ｖ内における任意の変化を素早く検出し、反応しうる。更に別の言い方をすれば、出力電圧Ｖとパルス幅変調器２１０’との間での直接接続は、負荷条件を変化させることによって引き起こされた出力電圧の変化に、パルス幅変調器２１０’が直ちに及び最適に反応することを可能にしうる。
【００１８】
[0032]フィードバック経路２０８を介して出力電圧Ｖを直接受信するようパルス幅変調器２１０’を構成することは高速過渡応答を可能にするが、フィードバック経路２０８を介して提供された信号は、訂正されず（即ち、出力電圧Ｖは、所望の電圧に対して誤っている）、補償されない（即ち、全ての状況下において安定しない可能性がある）。図５は、本発明の模範的な実施形態による、フィードバック経路２０８’とフィルタユニット４０２とを含む別のスイッチング電力コンバータ４００を例示する。入力電圧Ｖｇを受信し、出力電圧Ｖを伝達するよう構成された電力コンバータ４００は、スイッチングユニット１０４と負荷１０６とを含む。スイッチングユニット１０４は、トランジスタＭ、ダイオードＤ１、インダクタＬ、及びキャパシタＣ１を含む。更に、電力コンバータ４００は、スイッチングユニット１０４の出力とゲートドライバ１１８の入力との間で結合されたパルス幅変調器４１０を含む。
【００１９】
[0033]模範的な実施形態によると、パルス幅変調器４１０は、基準入力Ｖｒｅｆ（即ち、所望の出力電圧）として図示された第１の信号とフィルタリングユニット４０２から伝達された第２の信号とを受信するよう構成された加算器４２０を含む。パルス幅変調器４１０は更に、加算器４２０からの出力である修正された基準電圧Ｖｒｅｆ＿ｍｏｄと、ランプ電圧又はその一部分（即ち、１／２＊Ｖｒａｍｐ）を備えうる別の信号とを受信するよう構成された加算器４２２を含む。パルス幅変調器４１０は更に、スイッチングユニット１０４の出力（即ち、出力電圧Ｖ）と加算器４２２の出力とを受信するよう構成された比較器４２４を含むが、加算器４２２の出力は、スケーリングされ、修正された基準電圧Ｖｒｅｆ＿ｍｏｄ＿ｓｃａｌｅｄを備えうる。比較器４２４は更に、デューティサイクルを生成するために、パルス幅変調器４１０の利得を備えるランプ電圧Ｖｒａｍｐで変調された信号Ｖｍｏｄを除算しうる除算器４２６に変調された信号Ｖｍｏｄを伝達するよう構成される。除算器４２６はまた、信号をゲートドライバ１１８に伝達するよう構成されうるが、ゲートドライバ１１８は、信号をトランジスタＭ１のゲートに伝達するよう構成される。図５内において例示されているように、スイッチングユニット１０４の出力は、フィードバック経路２０８’を介してパルス幅変調器４１０のうちの少なくとも１つの入力に直接結合されるが、フィードバック経路２０８’は、待ち時間、遅延、及び／又は減衰を誘発しうる任意の要素が欠如している。
【００２０】
[0034]加えて、フィルタユニット４０２は、パルス幅変調器４１０の出力とパルス幅変調器４１０の入力との間で結合される。１つ又は複数の独立して同調可能なフィルタを備えうるフィルタユニット４０２は、パルス幅変調器４１０の出力を介して受信されたＰＭＷ（即ち、デューティサイクル）情報に基づいてリード、ラグ、遅延、統合、及び／又は差別化のために周波数ドメイン内において１つ又は複数の伝達関数を生成するよう構成されうる。本発明の模範的な実施形態によると、フィルタユニット４０２は、パルス幅変調器４１０の出力を受信し、それに応答して、誤り訂正信号、補償電圧、又は両方を生成し、誤り訂正信号、補償信号、又は両方に基づいて信号をパルス幅変調器４１０の加算器４２０に伝達するよう構成される。フィルタユニット４０２を介して加算器４２０によって受信された信号は、パルス幅変調器４１０内において基準電圧Ｖｒｅｆを修正するために使用されうる。
【００２１】
[0035]図６内において例示されている１つの例示的な実施形態によると、フィルタユニット４０２は、フィルタ４０４、フィルタ４０６、及び比較器４０８を含む。フィルタ４０４及びフィルタ４０６の各々は、パルス幅変調器４１０から信号出力を受信するよう構成されうる。更に、パルス幅変調器４１０から信号を受信すると、フィルタ４０４は、（本明細書において「誤り訂正電圧Ｖｅ」とも呼ばれる）誤り信号Ｖｅを生成しうるが、誤り信号Ｖｅは、比較器４０８に伝達されうる。その上、パルス幅変調器４１０から信号を受信すると、フィルタ４０６は、（本明細書において「補償電圧Ｖｃ」とも呼ばれる）補償信号Ｖｃを生成しうるが、補償信号Ｖｃはまた、比較器４０８に伝達されうる。
【００２２】
[0036]より具体的な例として、フィルタ４０４は、誤り訂正電圧Ｖｅ（即ち、ラグ）を生成するためにローパスフィルタを備えうる。ローパスフィルタをパルス幅変調器４１０の出力に適用することによって、正のフィードバック訂正電圧（即ち、誤り訂正電圧Ｖｅ）は、従来の誤り増幅器なしで、ことによるとほぼ０にまで出力誤りを低減するよう生成されることができる。更に、別の例として、フィルタ４０６は、補償電圧Ｖｃ（即ちリード−ラグ）を生成するためにバンドパスフィルタを備えうる。バンドパスフィルタをパルス幅変調器４１０の出力に適用することによって、負のフィードバック補償電圧（即ち、補償電圧Ｖｃ）は、高速負荷変化の間にシステム安定性を提供するために所望の周波数でシステム利得を低減するよう生成される。
【００２３】
[0037]フィルタ４０４及び／又はフィルタ４０６からの信号の受信に応答して、比較器４０８は、調整信号Ｖａｄｊをパルス幅変調器４１０の加算器４２０に伝達しうる。従って、加算器４２２に提供された基準電圧は、修正され、結果として、基準電圧を中心とする三角波は、出力電圧Ｖ内における変化に応答して修正される。誤り訂正信号Ｖｅがデューティサイクルに基づき、変化に対して遅い応答を提供することに留意されたい。補償信号Ｖｃは、デューティサイクルが急激な速度で変化する場合に信号を提供する。認識されるように、補償信号Ｖｃは、誤り訂正信号Ｖｅがレベルを生成する間にパルスを生成する。
【００２４】
[0038]電力コンバータ４００は、信号フィードバック制御ループを含むが、信号フィードバック制御ループは、２つの経路を含み、ある経路（即ち、フィードバック経路２０８’）は、負荷条件における変化に応答して出力電圧Ｖを調整するために高速過渡応答を提供し、フィルタユニット４０２を含む別の経路は、誤り訂正及び／又は補償を提供することに留意されたい。
【００２５】
[0039]当業者によって認識されるように、単一のフィードバック経路（即ち、フィードバック経路１０８）内においてループ補償を含む、図１内において示されている電力コンバータ１００と比較して、図６内において示されている電力コンバータ４００のループ補償は、三角波の中心を所望の出力電圧とすることによって三角波に挿入される。別の言い方をすれば、電力コンバータ１００内において示されているように、単一のフィードバック経路内において誤り訂正及び／又は補償を提供する代わりに、電力コンバータ４００は、基準電圧を修正することによって誤り訂正及び／又は補償を提供するように構成され、従って、三角波は、パルス幅変調器４１０によって受信される。更に別の言い方をすれば、調整信号Ｖａｄｊで基準電圧Ｖｒｅｆを修正することによって、基準電圧Ｖｒｅｆを中心とする三角波は、必要に応じて瞬間的に上又は下に動かされる。従って、パルス幅変調器４１０の利得は、補償周波数で低減されうる。それ故に、パルス幅変調器４１０は、変調器及び低利得誤り増幅器の両方として動作しうる。誤り増幅器の利得が低いため、いくらかの誤り調整が行われえ、三角波を上又は下に動かすことによって、利得によって適用されることができる。誤り訂正について、三角波は、５０％未満のデューティサイクルのために下に、５０％を超えるデューティサイクルのために上に動かされることに留意されたい（反対又は正のフィードバック）。更に、補償について、三角波は、出力電圧Ｖ内における負の変化のために下に動かされ、それにより、パルス幅変調器６１０からのデューティサイクルが低減される。三角波は、出力電圧Ｖ内における正の変化のために上に動かされる（同一方向又は負のフィードバック）。この動きは、ある特定の周波数制約と一致するデューティサイクル内における変化が検出されるため、一時的でしかない場合がありうる。例として、補償器１１４は、バンドパスフィルタを備えうる。
【００２６】
[0040]１つの模範的な実施形態によると、訂正電圧Ｖｃは、次のように定義されうる。  
ＶＣ＝（Ｖｒａｍｐ／２）−Ｖｒａｍｐ＊（１−デューティサイクル）        （１）  
[0041]従って、Ｖｒａｍｐが４０ｍＶと等しく、デューティサイクルが１５％である一例（即ち、図３内において例示されている「例１」）において、訂正電圧Ｖｃは、図３内における参照番号２１７によって図示されているように−１４ｍＶの調整を提供しうる。Ｖｒａｍｐが４０ｍＶと等しく、デューティサイクルが７０%である別の例（即ち、図３内において例示されている「例２」）において、訂正電圧Ｖｃは、図３内における参照番号２１９によって図示されているように８ｍＶの調整を提供しうる。
【００２７】
[0042]図７は、本発明の模範的な実施形態による、誤り訂正モデル５００を図示する。誤り訂正電圧を生成するためのフィルタを有するフィルタユニットを備える電力コンバータの伝達関数を備えるモデル５００は、任意の利得値（例えば、１の利得）を備えうる利得ユニット５０４と加算器５０２とを含む。モデル５００は更に、利得ユニット５０４とユニット５０８との間で結合されたユニット５０６を含む。ユニット５０８は、出力ＶＯＵＴを伝達しうるが、出力ＶＯＵＴは、加算器５０２の負の入力に伝達されうる。図６及び７に関連して、ユニット５０６は、パルス幅変調器４１０とフィルタユニット４０２とを表し、ユニット５０８は、スイッチングコンバータ１０４を表しうる。更に、「Ａｖｐｒｅ」は、利得値であり、「Ａｍｏｄ」は、パルス幅変調器６１０の利得であり、「Ａｃｏｒ」は、フィルタ４０４の利得であり、「τｃｏｒ」は、フィルタ４０４の周波数であり、「Ｒｅｓｒｃ」は、キャパシタＣ１の抵抗値であり、「Ｒｅｓｒｌ」は、インダクタＬの抵抗値であり、「Ｃ０」は、Ｃ１の容量値であり、「Ｌ０」は、Ｌのインダクタンス値であることに留意されたい。Ａｃｏｒ＝１／Ａｍｏｄ＝Ｖｒａｍｐ／Ｖである場合、例示された伝達関数は、極（pole）を含み、従って、原点において非常に高い利得がもたらされる。変調器の方形波（即ち、ユニット５０６の出力）は、最大ＤＣ利得に対してＲＣフィルタリングされる前に、Ｖｒａｍｐの振幅と等しくスケーリングされえ、従って、正確性がもたらされることに留意されたい。
【００２８】
[0043]図８は、正のフィードバック訂正電圧（例えば、誤り訂正電圧Ｖｅ）を生成するために構成されたモデル（例えば、モデル５００）の伝達関数を例示するボード線図５２０を図示する。
【００２９】
[0044]図９は、本発明の模範的な実施形態に従って、誤り訂正及び補償モデル５５０を図示する。誤り訂正電圧及び補償電圧を生成するための１つ又は複数のフィルタを有するフィルタユニットを備える電力コンバータの伝達関数を備えるモデル５５０は、任意の利得値（例えば、１の利得）を備えうる利得ユニット５５４と加算器５５２とを含む。モデル５５０は更に、利得ユニット５５４とユニット５６４との間で結合された加算器５５６とユニット５６０とを含む。その上、モデル５５０は、ユニット５６０の出力を受信し、信号を加算器５５６に伝達するよう構成されたユニット５５８を含む。加えて、モデル５５０は、ユニット５６０の出力を受信し、信号を加算器５５６に伝達するよう構成されたユニット５６２を含む。ユニット５６４は、ユニット５６０から信号を受信し、出力ＶＯＵＴを伝達しうるが、出力ＶＯＵＴは、加算器５５２の負の入力に伝達されうる。図６及び９に関連して、ユニット５６０は、パルス幅変調器４１０を表し、ユニット５５８は、フィルタ４０４を表し、ユニット５６２は、フィルタユニット４０２を表し、ユニット５６４は、スイッチングコンバータ１０４を表しうる。更に、「Ａｃｏｍｐ」は、補償利得であり、「Ｒｌｐ」は、フィルタ４０６のローパス部分の抵抗値であり、「Ｃｌｐ」は、フィルタ４０６のローパス部分の容量値であり、「Ｒｈｐ」は、フィルタ４０６のハイパス部分の抵抗値であり、「Ｃｈｐ」は、フィルタ４０６のハイパス部分の容量値であり、「Ｒｃｏｒ」は、フィルタ４０４の抵抗値であり、「Ｃｃｏｒ」は、フィルタ４０４の容量値であり、「Ｖｒａｍｐ」は、三角波のピーク対ピーク電圧（即ち、三角波の高さ）であり、「Ｖｉｎ」は、比較器４２４において受信された入力電圧（即ち、スイッチングユニット１０４によって伝達された出力電圧Ｖｏｕｔ）であることに留意されたい。パルス幅変調器４１０が電力コンバータのスイッチング周波数を有意に下回る周波数で単純な利得ブロックとしてモデル化されることができることに留意されたい。従って、より低い周波数フィードバックは、演算増幅器と同様に、補償を遂行するために周囲にフィードバックされうる。
【００３０】
[0045]図１０は、正のフィードバック訂正電圧（例えば、補償電圧Ｖｅ）と負のフィードバック補償電圧（例えば、補償電圧Ｖｃ）とを生成するために構成されたモデル（例えば、モデル５５０）の伝達関数を例示するボード線図５８０を図示する。図８内において例示されているボード線図５２０と比較して、ボード線図５８０は、フィルタ４０６に起因する追加の位相余裕（phase margin）を含むことに留意されたい。
【００３１】
[0046]図１１は、本発明の模範的な実施形態による、補償を有する折り畳み誤り訂正モデル６００を図示する。モデル６００は、任意の利得（例えば、１の利得）を備えうる利得ユニット６０４と加算器６０２とを含む。モデル６００は更に、利得ユニット６０４とユニット６１２との間で結合された加算器６０６とユニット６０８とを含む。その上、モデル６００は、ユニット６０８の出力を受信し、信号を加算器６０６に伝達するよう構成されたユニット６１０を含む。ユニット６１２は、ユニット６０８から信号を受信し、出力ＶＯＵＴを伝達しうるが、出力ＶＯＵＴは、加算器６０２の負の入力に伝達されうる。図６及び１１に関連して、ユニット６０８は、パルス幅変調器４１０及びフィルタ４０４を表し（即ち、フィルタ４０４は、パルス幅変調器４１０に折り畳まれ）、ユニット６１０は、フィルタ４０６を表し、ユニット６１２は、スイッチングコンバータ１０４を表しうる。更に、「τｌｐ」は、フィルタ４０６のローパス部分の周波数であり、「τｈｐ」は、フィルタ４０６のハイパス部分の周波数であることに留意されたい。モデル６００の伝達関数は、非常に高いＤＣ利得を有しうるが、τｃｏｒより上位のＡＭＯＤに戻る。τｈｐがτｃｏｒより上位に設定される場合、負のフィードバックループは同様に、正のフィードバックループと相互作用せず、τｌｐは、１／τｌｐを起点とするリード補償を提供する。
【００３２】
[0047]上記において開示された模範的な実施形態は電力コンバータに関連して説明されたが、本発明がそれに限定されるものではないことに留意されたい。むしろ、誤り訂正信号、補償電圧、又は両方を（即ち、ＰＭＷ（即ち、デューティサイクル）情報に基づいて）生成するよう構成されたフィルタユニットを含む模範的な実施形態は、モータのような、他の機器を用いて実装されうる。図１２は、パルス幅変調器４１０の第１の入力に結合された出力を有する機器６５２を含むシステム６５０を例示する。パルス幅変調器４１０の出力は、機器６５２の入力とフィルタユニット４０２の入力とに結合される。上述されたように、フィルタユニット４０２は、ＰＭＷ情報（即ち、パルス幅変調器４１０の出力）を受信し、基準電圧Ｖｒｅｆを修正するために、パルス幅変調器４１０の第２の入力に、誤り訂正電圧Ｖｅ、及び／又は補償Ｖｃに基づく信号を伝達するよう構成される。非限定的な例として、機器６５２は、電力コンバータ、モータ、又は任意の他の適した機器を備えうる。より具体的には、システム６５０は、パルス幅変調器を使用する任意のシステム（例えば、音声増幅、ＡＣ及びＤＣモータ制御、ＬＥＤ照明における負荷調整、及び通信）内において実装されうる。当業者によって認識されるように、システム６５０は、閉ループの性能を抑制する要素なしに閉ループを安定させる及び／又は誤り訂正するために伝達関数を生成するよう構成される。
【００３３】
[0048]図１３は、１つ又は複数の模範的な実施形態に従って、方法８００を例示するフローチャートである。方法８００は、（番号８０２によって図示された）パルス幅変調された信号を生成することを含みうる。方法８００はまた、（番号８０４によって図示された）周波数ドメイン内において少なくとも１つの伝達を生成するためにパルス幅変調された信号をフィルタリングすることを含む。
【００３４】
[0049]図１４は、１つ又は複数の模範的な実施形態に従って、方法８５０を例示するフローチャートである。方法８５０は、（番号８５２によって図示された）パルス幅変調器（ＰＭＷ）を用いてＰＭＷ信号を生成することを含みうる。方法８５０はまた、（番号８５４によって図示された）誤り訂正電圧及び補償電圧のうちの少なくとも１つを生成するためにＰＭＷ信号をフィルタリングすることを含みうる。更に、方法８５０は、（番号８５６によって図示された）誤り訂正電圧及び補償電圧のうちの少なくとも１つに基づいてＰＭＷにおいて受信された基準電圧を修正することを含みうる。
【００３５】
[0050]図１５は、ワイヤレス通信機器９００のブロック図を示す。この模範的な設計において、ワイヤレス通信機器９００は、デジタルモジュール９０４、ＲＦモジュール９０６、及び電力管理モジュール９０４を含む。デジタルモジュール２０４は、メモリと１つ又は複数のプロセッサとを備えうる。無線周波数集積回路（ＲＦＩＣ）を備えうるＲＦモジュール９０６は、送信機と受信機とを含むトランシーバを含み、アンテナ９０８を介する双方向ワイヤレス通信のために構成されうる。概して、ワイヤレス通信機器９００は、任意の数のアンテナ、任意の数の周波数帯域、及び任意の数の通信システムのために任意の数の送信機と任意の数の受信機とを含みうる。更に、電力管理モジュール９０４は、図２及び４−６内において例示されている電力コンバータ２００及び４００のような１つ又は複数の電力コンバータを含みうる。本明細書において説明されている電力コンバータ（即ち、電力コンバータ２００及び４００）は、大型のデジタル回路（例えば、マイクロプロセッサ及びグラフィックコア）内において確認された負荷のような高速動的電流負荷（fast dynamic current loads）の電圧調整を提供するために構成されうることに留意されたい。
【００３６】
[0051]当業者は、情報及び信号が様々な異なる技術ならびに技法のいずれかを使用して表されうることを理解するであろう。例えば、上記の説明全体にわたって参照されうるデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、及びチップは、電圧、電流、電磁波、磁場又は磁性粒子、光場又は光粒子、あるいはそれらの任意の組み合わせによって表されうる。
【００３７】
[0052]当業者は更に、本明細書において開示された模範的な実施形態に関連して説明された様々な例示的な論理ブロック、モジュール、回路、及びアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、又は両方の組み合わせとして実装されうることを認識するであろう。ハードウェア及びソフトウェアのこの互換性を明確に例示するために、様々な例示的なコンポーネント、ブロック、モジュール、回路、及びステップが、概してそれらの機能性の観点から上述されてきた。そのような機能性がハードウェア又はソフトウェアとして実装されるかどうかは、特定のアプリケーション及びシステム全体に課せられる設計制約に依存する。当業者は、各特定のアプリケーションに関して、様々な方法で、説明された機能性を実装しうるが、そのような実装の決定は、本発明の模範的な実施形態の範囲から逸脱を引き起こしていると解釈されるべきでない。
【００３８】
[0053]本明細書において開示された模範的な態様に関連して説明された様々な例示的な論理ブロック、モジュール、及び回路は、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）又は他のプログラマブル論理機器、離散ゲート又はトランジスタ論理、離散ハードウェアコンポーネント、あるいは本明細書において説明された機能を遂行するために設計されたそれらの任意の組み合わせで実装又は遂行されうる。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサでありうるが、代替において、プロセッサは、任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、又はステートマシンでありうる。プロセッサはまた、計算機器の組み合わせ、例えば、ＤＳＰ及びマイクロプロセッサ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連携した１つ又は複数のマイクロプロセッサ、又は任意の他のそのような構成の組み合わせとして実装されうる。
【００３９】
[0054]１つ又は複数の模範的な実施形態において、説明された機能は、ハードウェア、ソフウェア、ファームウェア、又はそれらの任意の組み合わせ内において実装されうる。ソフトウェア内において実装される場合、機能は、コンピュータ可読媒体上における１つ又は複数の命令又はコードとして記憶又は送信されうる。コンピュータ可読媒体は、１つの場所から別の場所へのコンピュータプログラムの転送を容易にする任意の媒体を含むコンピュータ記憶媒体及び通信媒体の両方を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスされることができる任意の利用可能な媒体でありうる。限定ではなく例として、そのようなコンピュータ可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）、ＣＤ−ＲＯＭ又は他の光学ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置又は他の磁気記憶機器、あるいは命令もしくはデータ構造の形で所望のプログラムコードを搬送又は記憶するよう使用されることができ、コンピュータによってアクセスされることができる任意の他の媒体を備えることができる。また、任意の接続は、厳密にはコンピュータ可読媒体と称される。例えば、ソフトウェアが、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、デジタル加入者回線（ＤＳＬ）、又は赤外線、無線、及びマイクロ波のようなワイヤレス技術を使用して、ウェブサイト、サーバ、又は他の遠隔発信源から送信される場合、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、ＤＳＬ、又は赤外線、無線、及びマイクロ波のようなワイヤレス技術は、媒体の定義に含まれる。本明細書において使用される場合、ディスク（disk）及びディスク（disc）は、コンパクトディスク（ＣＤ）、レーザーディスク（登録商標）、光ディスク、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、フロッピー（登録商標）ディスク、及びブルーレイ（登録商標）ディスクを含み、ここでディスク（disk）は通常、磁気的にデータを再生し、ディスク（disc）は、レーザーを用いて光学的にデータを再生する。上記の組み合わせはまた、コンピュータ可読媒体の範囲内に含まれるべきである。
【００４０】
[0055]開示された模範的な実施形態の先の説明は、いかなる当業者であっても、本発明の製造又は使用を可能にするよう提供される。これらの模範的な実施形態に対する様々な修正は、当業者には容易に明らかとなり、本明細書において定義された包括的な原理は、本発明の精神又は範囲から逸脱することなく他の実施形態に適用されうる。従って、本発明は、本明細書において示された模範的な実施形態に限定されるよう意図されず、本明細書において開示された原理及び新規の特徴と一致する最も広い範囲が付与されるべきである。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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