(57)【要約】【課題】効率の良い電源を制御するための電源制御回路を開示する。【解決手段】電源制御回路は、フィードバック信号およびパラメータ変更信号に反応して電源の出力を調整するようスイッチに結合されたコントローラを含む。事象前に測定されたパラメータの第１の値と、事象後に測定されたパラメータの第２の値との差に反応してパラメータ変更信号を生成するために、パラメータ応答回路が結合される。パラメータの第１の値とパラメータの第２の値との差は電源の相対的効率を表わす。【選択図】図１
2009153373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源の出力を調整するためにスイッチに結合されるコントローラを含み、コントローラはスイッチの電流が電流制限値に達するとスイッチを開くよう結合され、コントローラは、フィードバック信号およびパラメータ変更信号に反応して電流制限値を複数の電流制限値のうち１つに設定するよう結合され、さらに
事象前に測定されたパラメータの第１の値と事象後に測定されたパラメータの第２の値との差に反応してパラメータ変更信号を生成するために結合されるパラメータ応答回路を含み、パラメータの第１の値とパラメータの第２の値との差は電源の相対的効率を表わす、電源制御回路。
【請求項２】
事象は電流制限値の変化である、請求項１に記載の電源制御回路。
【請求項３】
パラメータ応答回路は、コントローラから受取られるモードチェック信号に反応してパラメータ変更信号を生成するよう結合される、請求項１に記載の電源制御回路。
【請求項４】
モードチェック信号は実質的に規則的な間隔で生成される、請求項３に記載の電源制御回路。
【請求項５】
モードチェック信号は制御回路の外部の状態の変化に反応して生成される、請求項３に記載の電源制御回路。
【請求項６】
電源制御回路は集積回路に含まれる、請求項１に記載の電源制御回路。
【請求項７】
パラメータの第１の値およびパラメータの第２の値は電源制御回路に含まれる構成要素から測定される、請求項１に記載の電源制御回路。
【請求項８】
コントローラは、電源の出力を調整するためにスイッチのオン／オフを切替えるよう結合されるオン／オフコントローラである、請求項１に記載の電源制御回路。
【請求項９】
パラメータは温度である、請求項１に記載の電源制御回路。
【請求項１０】
電源の動作モードの変更の効果を評価するようモードチェック信号をアサートするステップと、
電源のパラメータの第１の値を測定するステップと、
電源の動作モードを第１のモードから第２のモードへ変更するステップと、
電源のパラメータの第２の値を測定するステップと、
第１の値と第２の値とを比較するステップと、さらに
比較が電源の効率の低下を示すと、電源の動作モードを第１のモードに戻すステップとを含む、電源を制御する方法。
【請求項１１】
パラメータは温度である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
パラメータは電源の構成要素の温度である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
パラメータは電源の外部の構成要素の温度である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
モードチェック信号のアサートが実質的に規則的な間隔で生じる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
モードチェック信号のアサートは電源の状態の変化に反応する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
効率の低下は第２の値が第１の値より大きいことによって示される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
効率の低下は第１の値が第２の値より大きいことによって示される、請求項１０の方法。
【請求項１８】
フィードバック信号およびパラメータ変更信号に反応して電源の出力を調整するようスイッチに結合されるコントローラと、
事象前に測定されたパラメータの第１の値と事象後に測定されたパラメータの第２の値との差に反応してパラメータ変更信号を生成するよう結合されるパラメータ応答回路とを含み、パラメータの第１の値とパラメータの第２の値との差は電源の相対的効率を表わす、電源制御回路。
【請求項１９】
コントローラはスイッチの電流が電流制限値に達するとスイッチを開くよう結合され、コントローラは、フィードバック信号およびパラメータ変更信号に反応して電流制限値を複数の電流制限値のうち１つに設定するよう結合される、請求項１８に記載の電源制御回路。
【請求項２０】
事象は電流制限値の変化である、請求項１９に記載の電源制御回路。
【請求項２１】
パラメータ応答回路は、コントローラから受取られるモードチェック信号に反応してパラメータ変更信号を生成するよう結合される、請求項１９に記載の電源制御回路。
【請求項２２】
モードチェック信号は実質的に規則的な間隔で生成される、請求項２１に記載の電源制御回路。
【請求項２３】
モードチェック信号は制御回路の外部の状態の変化に反応して生成される、請求項２１に記載の電源制御回路。
【請求項２４】
コントローラは、電源の出力を調整するためにスイッチのオン／オフを切替えるよう結合されるオン／オフコントローラである、請求項１９に記載の電源制御回路。
【請求項２５】
パラメータは温度である、請求項１９に記載の電源制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
背景情報
開示の分野
本発明は概して電源に関し、より具体的には、本発明は電源コントローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
背景
一般に、スイッチモード電源コントローラは、電源のスイッチの切替えの制御によって電源の出力を調整する。たとえば、例としてのコントローラは、スイッチが各スイッチングサイクル中に電流を伝導することを可能にするかどうかを選ぶことにより、電源の出力を調整することができる。イネーブルされたスイッチングサイクルは、コントローラがスイッチの伝導を許すサイクルである。ディスエーブルされたスイッチングサイクルは、コントローラがスイッチの伝導を許さないサイクルである。コントローラは、電源の出力を調整するために、イネーブルされたスイッチングサイクルとディスエーブルされたスイッチングサイクルとのシーケンスを生成する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
１つの型のコントローラでは、スイッチの電流が複数の電流制限値のうち１つに達すると、スイッチの伝導は終了する。コントローラは、イネーブルされたスイッチングサイクルとディスエーブルされたスイッチングサイクルとのシーケンスにおける望ましくないパターンを回避するために、過去のイネーブルされたスイッチングサイクルとディスエーブルされたスイッチングサイクルとのシーケンスに反応して、特定の電流制限値を選ぶ。望ましくないパターンは、電気部品および磁気部品からの音響ノイズを生成しかねない。さらにそのようなパターンは、特に調整された出力が出力電圧である場合に、調整された出力に望ましくない偏差を引き起こす場合がある。
【０００４】
電源の負荷は典型的には広い範囲にわたって変化する。各電流制限値は、負荷の制限された範囲で許容可能な電源の動作を与える。負荷の範囲全体にわたる滑らかかつ安定した動作を保証するために、１つの電流制限値に関連付けられた負荷の範囲は、隣接した電流値に割当てられる負荷の範囲と重複する。したがって、２つの電流制限値が許容可能な動作を同じ負荷に与えることがある。
【０００５】
この２つの電流制限値は同じ負荷について２つの異なる動作モードに対応し、各々が同じ負荷について異なる伝導損および異なるスイッチング損失を備える。伝導損およびスイッチング損失は電源の効率を下げる。したがって電源は、その同じ負荷に対してコントローラがいずれの電流制限値を選択するかに依存して、同じ負荷について異なる効率で動作し得る。このようなコントローラが、イネーブルされたスイッチングサイクルとディスエーブルされたスイッチングサイクルとのシーケンスから電流制限値を決定するために、たとえば状態機械を用いることができるので、負荷の無作為な変化が同じ負荷について異なる効率を生成することができる。
【０００６】
限定的ではなく網羅的でもない本発明の実施例が以下の図面を参照して記載されるが、別段の定めがない限り、異なる図面の全体にわたって同じ参照番号が同じ部分を指す。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
詳細な説明
本発明に従う高効率を得るための電源の制御に関する例が開示される。以下の説明では、本発明についての完全な理解を与えるために多数の具体的な詳細が述べられる。しかしながら、当業者には、本発明を実施するのに具体的な詳細を採用する必要がないことは明らかだろう。他の例では、本発明を不明瞭にすることを回避するために、周知の材料または方法は詳細に記載されていない。
【０００８】
この明細書を通して、「１つの実施例」「実施例」「１つの例」または「例」への言及は、その実施例に関連して記載された特定の特徴、構造または特性が、本発明の少なくとも１つの実施例または例に含まれることを意味する。したがって、「１つの実施例において」「実施例において」「１つの例において」「例において」といったフレーズがこの明細書の全体にわたってさまざまな場所に現れるが、必ずしもすべてが同じ実施例を指すのではない。特定の特徴、構造または特性は、１つ以上の実施例または例において、たとえばいかなる適切な組合わせおよび／またはサブ組合わせへと組合わされてもよい。さらに、特定の特徴、構造または特性は、記載された機能性をもたらす集積回路、電子回路、組合せ論理回路、または他の適切な構成要素に含まれ得る。さらに、本願明細書とともに与えられる図面が当業者への説明を目的とし、図面が尺度通りに必ずしも描かれないことが認識される。
【０００９】
説明されるように、本発明の教示に従う例としての電源コントローラは、複数の電流制限値から選ばれ得る電流限界を選択する。選ばれる電流制限値は、本発明の教示に従って、所与の負荷についてより効率良く電源が動作することを可能にすることができる。１つの例において、電源コントローラは、複数の電流制限値のうちいずれの電流制限値がより効率の良い電源の動作をもたらすかを決定するために、パラメータ応答回路からの信号を用いる。１つの例において、パラメータ応答回路によって測定されるパラメータは、アナログ電気信号または温度などの外部パラメータといった、電源の効率を表示するいかなるパラメータであってもよい。
【００１０】
本願明細書に記載された例において、パラメータ応答回路は熱応答回路であり、測定されるパラメータは温度である。電源コントローラは、音響ノイズを回避しつつ所望の調整された出力を与えるように、まず通常のように電流制限値を選択する。次いで、電源コントローラは交流電流制限値をチェックし、応用例について適切な間隔をおいてチェックを繰り返して、より良い効率をもたらす値を選択する。
【００１１】
パラメータ応答回路が熱応答回路である例において、電源が実質的に一定の温度に達するよう十分な時間待った後、電力コントローラは、続くチェックにおいてより大きな値とより小さな値とを交互にして、電流制限値を変更する。１つの例において、電源コントローラは、電流制限値の変化が温度の上昇を生成すると熱応答回路から信号を受取る。温度の上昇は効率の低下を示すので、コントローラは、熱応答回路から信号を受け取ると、電流限界を以前の値に戻す。１つの例において、温度の上昇を生成しない電流制限値の変化は、効率の増大を示すかまたは効率が変化しないのを示すかなので、熱応答回路からの信号がないと、電流制限値は新しい値のままとなる。電源が再び実質的に一定の温度に達するまで十分な時間が経った後に、電源コントローラは再びチェック動作を始める。
【００１２】
記載された例は、本発明の教示に従う電源コントローラおよびパラメータ応答回路の多くの可能な組合わせのうち１つであることが認識される。別の例において、出力を調整するために異なる原理を用いるコントローラは、複数の電流制限値から電流限界を選択する代わりに、複数のあり得るスイッチング周波数から選ばれ得るスイッチング周波数を選択する。したがって、この例において選ばれるスイッチング周波数は、本発明の教示に従って、電源が所与の負荷についてより効率良く動作することを可能にすることができる。
【００１３】
図示すると、図１は、本発明の教示に従って調整された出力を備えた例としての電源のブロック図の１つの例を一般に示す。示されるように、例としてのスイッチング電源はフライバック電源として示される。スイッチング電源には多くの公知のトポロジおよび構成があること、および、図１に示された例としてのフライバック電源が説明を目的とすること、ならびに、本発明の教示がさらに他の型のスイッチング電源トポロジに適用できることが認識される。
【００１４】
示されるように、図１に示された例としての電源は、未調整入力電圧ＶIN１０２から負荷１１２に出力電力を与える。入力電圧ＶIN１０２は、エネルギ伝達要素Ｔ１  １０６およびスイッチＳ１  １１６に結合される。図１の例では、エネルギ伝達要素Ｔ１  １０６は２本の巻線を備えた結合された誘導子であり、しばしば変圧器と呼ばれる。別の例において、変圧器は２本を越える巻線を有してもよい。たとえば付加的な巻線が電源回路にバイアス電力、信号などを与えてもよい。示された例において、スイッチＳ１  １１６上の最大電圧を制限するために、クランプ回路１０４がエネルギ伝達要素Ｔ１  １０６の一次巻線に結合される。スイッチＳ１  １１６は、示された例ではパラメータ応答回路１２０に結合されたコントローラ回路１３２を含む電源制御回路１０１に反応して開閉される。１つの例において、コントローラ回路１３２は、オン／オフコントローラである。別の例において、コントローラ回路１３２はパルス幅変調された（pulse-width-modulated）（ＰＷＭ）コントローラであってもよい。この例において、スイッチＳ１  １１６は開いているときオフであって電流を伝導することができない。スイッチＳ１  １１６は閉じているときオンであって電流を伝導することができる。この例において、フィードバック回路１２８もコントローラ回路１３２に結合される。
【００１５】
１つの例において、電源制御回路１０１は、コントローラ回路１３２およびパラメータ応答回路１２０を含む、図１に示される破線で規定される集積回路から構成されてもよい。図１に示された具体的な図では、パラメータ応答回路１２０が熱応答回路であって、パラメータ応答回路１２０によって受取られるパラメータ信号１３４が温度信号であることに注意される。他の例において、本発明の教示に従って、電源の効率に反応する他の適切なパラメータがパラメータ応答回路によって受取られてもよいことに注意される。
【００１６】
１つの例において、パラメータ応答回路１２０は時間差分アナログコンパレータなどを含んでもよい。このような例としての時間差分アナログコンパレータは、パラメータ信号１３４などのアナログ入力に反応する周波数を有する可変周波数信号の源を含んでもよい。可変周波数信号のサイクルを数えるために、計数回路が結合されてもよい。計数回路は、第１の時間間隔については第１の方向で数えるよう結合され得、第１の時間間隔の終了後に生じる第２の時間間隔については第１の方向と反対の第２の方向で数えるように結合され得る。計数回路に評価回路が結合されてもよい。評価回路は、第２の時間間隔の終了後に、可変周波数信号のサイクルのカウントに反応してもよい。他の例において、本発明の教示に従って他の型のパラメータ応答回路が使用されてもよいことが認識される。
【００１７】
例示では、スイッチＳ１  １１６およびフィードバック回路１２８が電源制御回路１０１から分離して示されることに注意される。別の例において、本発明の教示に従って、スイッチＳ１および／またはフィードバック回路１２８が電源制御回路１０１に含まれてもよいことが認識される。１つの例において、電源制御回路１０１はモノリシック集積回路で実現されてもよい。
【００１８】
１つの例において、スイッチＳ１  １１６はトランジスタを含む。１つの例において、コントローラ回路１３２は集積回路および離散的な電気部品を含む。スイッチＳ１  １１６の動作は、整流器Ｄ１  １０８において脈動電流を生成する。脈動電流はキャパシタＣ１  １１０によってろ過されて実質的一定の出力電圧Ｖoを生成し、出力電圧Ｖoは次に負
荷１１２で出力電流Ｉoを生成する。
【００１９】
例において示されるように、調整される出力量はＵo１２６であり、それは一般に出力電圧Ｖo、出力電流Ｉo、またはこれら２つの組合わせであり得る。フィードバック回路１２８は出力量Ｕo１２６に結合されて、コントローラ回路１３２によって受取られるフィードバック信号ＵFB１３０を生成する。コントローラ回路１３２によって受取られる別の信号は、スイッチＳ１  １１６の電流ＩD１１４を感知する電流感知信号１１８である。切替えられた電流を測定する多くの公知の方法のうちのいずれか、たとえば電流変圧器、またはたとえば離散的なレジスタにわたる電圧、またはたとえばトランジスタが伝導しているときのトランジスタにわたる電圧が、電流ＩD１１４を測定するために用いられてもよい。例において、スイッチＳ１  １１６の電流ＩD１１４が電流限界に達すると、コントローラ回路１３２はスイッチＳ１  １１６を開く。
【００２０】
描かれた例において示されるように、パラメータ応答回路１２０はパラメータ信号１３４およびモードチェック信号１２４を受取り、コントローラ回路１３２にパラメータ変更信号を与える。それは図１では温度変化信号であり、以下として示される：
【００２１】
【数１】
2009153373.tif 000003
【００２２】
この例において、温度が電源によって失われた電力に関連する場合、パラメータ信号１３４は電源内の温度かまたは電源の外部の温度に反応する。１つの例において、パラメータ信号１３４は、たとえば電源制御回路１０１の構成要素など、電源の構成要素から熱を抽出するヒートシンクの温度に反応する。別の例において、パラメータ信号１３４は、たとえば冷却ファンによって電源から取除かれた大気の温度などの電源の外部の温度に反応する。さらに別の例において、パラメータ信号１３４は、パラメータ応答回路１２０を含む集積回路における半導体装置の温度に反応する。以下の信号は、事象後のパラメータ信号１３４と事象前のパラメータ信号１３４とを比較した差に反応する：
【００２３】
【数２】
2009153373.tif 000004
【００２４】
より極めて詳しく下記に説明されるように、１つの例におけるコントローラ回路１３２は、動作モードの変更に起因する電源の効率の増大または低下を表示するために、パラメータ応答回路１２０からの以下の信号を用いる：
【００２５】
【数３】
2009153373.tif 000005
【００２６】
コントローラ回路１３２は、出力ＵO１２６を実質的に目標値に調整するために、スイッチＳ１  １１６を操作する。１つの例において、コントローラ回路１３２は発振器を含み、発振器は、スイッチＳ１  １１６が伝導していたりしていなかったりする実質的に規則的なスイッチング期間ＴSを規定する。調整は、入力から出力まで転送されるエネルギ量を決定する、１つ以上のスイッチングパラメータの制御によって達成される。
【００２７】
１つの例において、コントローラ回路１３２は、フィードバック信号ＵFB１３０に反応してスイッチＳ１  １１６が各スイッチング期間ＴSに伝導することができるかどうか決
定する。スイッチＳ１  １１６が伝導を許されるスイッチング期間ＴSとはイネーブルされた期間である。スイッチＳ１  １１６がその期間中いつでも伝導することがを許されないスイッチング期間ＴSとはディスエーブルされた期間である。１つの例において、コントローラ回路１３２は、スイッチが現在のスイッチング期間または続くスイッチング期間に伝導を許されるかどうか決定するために、過去のイネーブルされた期間およびディスエーブルされた期間のシーケンスと一緒にフィードバック信号１３０を用いる状態機械を含む。
【００２８】
図２Ａは、いくつかのイネーブルされたスイッチング期間とディスエーブルされたスイッチング期間とについてスイッチの電流の波形の例を示し、図２Ｂは、本発明の教示に従って、例としての電源におけるいくつかの異なる負荷のためのスイッチの電流の波形の例を示す。示されるように、スイッチＳ１  １１６の電流ＩD１１４の波形の例が、ＴO２０５からＴN+1２３５まで、いくつかのイネーブルされたスイッチング期間とディスエーブルされたスイッチング期間ＴSとについて、図２Ａに示される。図２Ａの例では、スイッチＳ１  １１６は、各イネーブルされたスイッチング期間２０５、２１０および２３０の初めにオンにされる。スイッチＳ１  １１６は、スイッチＳ１  １１６の電流ＩD１１４が電流限界ＩLIM２４０に達するまで伝導する。スイッチＳ１  １１６は、ディスエーブルされたスイッチング期間２１５、２２０、２２５および２３５には伝導しない。
【００２９】
図２Ａおよび図２Ｂの「三角形」の波形が、各イネーブルされたスイッチング期間にスイッチＳ１  １１６が閉じた直後にスイッチＳ１  １１６の電流ＩD１１４が０となることを示すことに注意される。これは、例としての電源が、示された例において不連続伝導モード（discontinuous conduct mode）（ＤＣＭ）で動作していることを裏付ける。スイッチＳ１  １１６の電流ＩD１１４の波形が図２Ａおよび図２Ｂに示された「三角形」の波形ではなく「台形」の波形になる場合、連続的伝導モード（continuous conduct mode）（ＣＣＭ）で動作する電源においても、本発明の教示に従う原理が当てはまることが認識される。「台形」形状は、スイッチＳ１  １１６が各イネーブルされたスイッチング期間に閉じた直後にスイッチＳ１  １１６の電流ＩD１１４が０とならないことを示す。
【００３０】
１つの例において、コントローラ回路１３２は、図２Ｂに示される例において示されるような負荷１１２の異なる値について動作の所望の特性を実現するために、図２Ａの電流限界２４０の値を複数の離散値のうち１つに変更することができる。１つの例において、コントローラ回路１３２は、所与の時間におけるあまりにも多数またはあまりにも少数のイネーブルされた期間を回避するように電流限界２４０の値を選択する。たとえば、１秒間のイネーブルされた期間の数が有効周波数と考えられるかもしれない。１つの例において、有効周波数が人間の聴覚の可聴範囲内となるのを防ぐことが望ましい。
【００３１】
図３は、本発明の教示に従って、例としての電源のための有効スイッチング周波数と出力電力との関係の例を示すグラフである。図３に示される例は、特に、４つの電流限界２４０の値を有するコントローラを備えた例としての電源のための有効スイッチング周波数と出力電力との関係の例を示す。不連続伝導モードで動作する例としてのフライバック電源では、所与の電流制限値について有効スイッチング周波数と出力電力とは線形の関係を有する。図３は、電流制限値ＩLIM1、ＩLIM2、ＩLIM3およびＩLIM4にそれぞれ対応する傾斜線３１０、３１５、３２０および３２５とのこの関係を示す。図３は、より低い排除された周波数ｆXL３５５とより高い排除された周波数ｆXH３６０との間の排除された有効周波数の範囲３０５を示す。この例において、コントローラ回路１３２は、排除された有効周波数３０５の範囲を回避するように電流制限値を変更する。
【００３２】
所与の出力電力についてのあり得る動作ポイントは図３に示され、そこでは出力電力値における水平線は、電流制限値値ＩLIM1、ＩLIM2、ＩLIM3およびＩLIM4に対応する傾斜線
３１０、３１５、３２０および３２５のうち１つ以上と交差する。図示すると、出力電力Ｐ3（図２Ｂの負荷Ｂに対応する）を送達するために、コントローラはこの例では電流制限値ＩLIM4を選択しなければならない。なぜならば電流制限値ＩLIM4に対応する傾斜線３２５が、電力Ｐ3で水平線と交差する唯一の線だからである。ポイント３３０での交差は有効周波数ｆE5３６５に対応する。
【００３３】
図３は、２つの動作ポイント（電流制限値ＩLIM4の線３２５上の３３５、および電流制限値ＩLIM3の線３２０上の３４０）が図２Ｂの負荷Ｃに対応する電力Ｐ2を送達できることを示す。同様に、図２Ｂの負荷Ａに対応する電力Ｐ1は、電流制限値ＩLIM4の動作ポイント３４５、または電流制限値ＩLIM2の動作ポイント３５０で送達され得る。電流制限値ＩLIM3の動作ポイント３３０は、それが排除された有効周波数３０５の範囲内にあるため、電力Ｐ1を送達することができない。他の例において、コントローラ回路１３２は、１つを越える動作ポイントを有し得る負荷の範囲に対してさらなる制限を課することができる。
【００３４】
所与の負荷について複数の動作ポイントが可能であるとき、１つの例において結果として最も効率が良くなるものを選択することが望ましい。この例において、２つの動作ポイントのいずれがより良い効率をもたらすかは、温度変化の表示を用いて選択される。効率は出力電力を入力電力で割ったものであり、通常パーセンテージで表現される。入力電力と出力電力との差は、電源で失われた電力量である。
【００３５】
１つの例において、電源がより効率良く動作する場合、電源が熱の形で失う電力はより少ない。電源がより効率が悪く動作する場合、電源が熱の形で失う電力はより多い。電源の内部温度は失われた電力の消散に関連する。したがって、失われた電力がより多い場合は電源の構成要素の温度は典型的には上昇し、効率の悪さを示す。同様に、失われた電力がより少ない場合は電源の構成要素の温度は典型的には低下し、より良い効率を示す。
【００３６】
図４は、本発明の教示に従って例としての電源における信号の関係を示すタイミング図である。示されるように、タイミング図は、コントローラ回路１３２がパラメータ応答回路１２０からの以下の信号に反応して電流制限値４０５を選択する３つの例を示す：
【００３７】
【数４】
2009153373.tif 000006
【００３８】
示された例において、当初、電源は、例としてのコントローラ回路１３２についての電流制限値の範囲において最高でも最低でもない、電流限界の中間値を表わす電流制限値ＩLIM(n)４０５で動作している。時間間隔チェック−１  ４１０において、コントローラ回路１３２は、モードチェック信号１２４を第１の論理状態から第２の論理状態へと変更する、期間ＴCHKのモードチェック信号１２４をアサートする。たとえば、図４は、ロジックロー状態状態からロジックハイ状態に変化するモードチェック信号１２４を示す。パラメータ応答回路１２０がパラメータ信号１３４を測定することを可能にするＴCHK間の時間ＴBの後、コントローラ回路１３２は、電流制限値をＩLIM(n)から次のより高い値ＩLIM(n+1)に変更する。コントローラは、所望の調整された出力を維持するために、より高い電流限界に反応して有効スイッチング周波数を減じる。有効スイッチング周波数の減少はスイッチング損失を減じるが、電流限界の増加は典型的には伝導損を増加させる。したがって、２つの損失のいずれがより大きいかに依存して、この変更の結果、電源の効率が増大したり低下したりし得る。
【００３９】
コントローラ回路１３２は、電流制限値が時間ＴCHKの間の時間ＴAについて新しい値の
ままであることを可能にする。時間ＴAは、温度の変化を引き起こすよう電源の効率が変化するのに十分長い。時間ＴCHKの間の時間ＴAの後、コントローラ回路１３２は、パラメータ応答回路１２０からの以下の信号に反応する：
【００４０】
【数５】
2009153373.tif 000007
【００４１】
１つの例において、上記の信号のロジックハイ値は温度の上昇を示し、電源のより悪い効率に対応する。１つの例において、上記の信号のロジックロー値は温度の上昇がないことを示し、より良い効率または効率に変化がないことのいずれかに対応する。図４の例における時間間隔チェック−１  ４１０の間、上記の信号のロジックハイ値は、モードチェック信号１２４がロジックローに戻ると、コントローラ回路１３２が電流限界４０５を新しい値ＩLIM(n+1)から本来の値ＩLIM(n)へと戻すようにさせる。効率の低下を示す温度の上昇は、スイッチのより大きい電流からの伝導損の増加が、減じられた有効スイッチング周波数のスイッチング損失の減少よりも大きいときに、生じ得る。
【００４２】
図４に示される例を継続すると、時間間隔チェック−２  ４１５の間に、コントローラ回路１３２は電流制限値をＩLIM(n)から次のより低い電流制限値ＩLIM(n-1)へと変更する。示された例において、電流制限値ＩLIM(n-1)は低すぎて電源の調整された出力を保持することができない。したがって、コントローラ回路１３２は、ほとんど直後に電流制限値を本来の値ＩLIM(n)に戻す。こうして、実質的に効率に変化はなく、実質的に温度の変化もない。したがって、モードチェック信号１２４がハイである一方で、以下の信号はローのままである：
【００４３】
【数６】
2009153373.tif 000008
【００４４】
入力電圧１０２は、時間間隔チェック−３  ４２０の間の方が間隔チェック−１  ４１０にあった間よりも高い。コントローラ回路１３２は、時間間隔チェック−３  ４２０の間に、電流制限値をより高い値ＩLIM(n+1)に再び変更する。効率は、入力電圧がより高いと電流制限値の変化に反応して下がらない（温度は上昇しない）ので、以下の信号はローのままである：
【００４５】
【数７】
2009153373.tif 000009
【００４６】
スイッチにおけるより大きな電流からの伝導損の増加が、減じられた有効スイッチング周波数におけるスイッチング損失の減少によってオフセットされる場合、効率は、電流限界値の増加とともに下がるとは限らない。そのような状態は入力電圧がより高い場合にあり得る。したがって、コントローラ回路１３２は、モードチェック信号１２４がロジックローに戻ると電流制限値をＩLIM(n+1)で維持する。
【００４７】
図５は、本発明の教示に従って例としての電源を制御する方法を説明する例としてフロー図５００を示す。示されるように、例としてのコントローラは、規則的な間隔ごとに、または入力電圧１０２の変化もしくは負荷１１２の変化などの事象にトリガされて、ブロック５０５でプロセスを開始する。ブロック５０５で開始した後に、コントローラは、電源の動作モードにおける変更の効果を評価するためにモードチェック信号をアサートする
。モードチェック中に、電源の効率と関連するパラメータの第１の値、たとえば温度が、ブロック５１５においてＴｅｍｐＢとして測定され、記録される。信号がアナログであってもデジタルであっても、信号の値を測定し記録するいくつかの公知の方法のうちのいずれもがブロック５１５の動作に適用され得る。アナログ信号は、サンプルおよびホールド回路でアナログ値としてサンプリングされホールドされてもよく、またはデジタルデータとして格納されるようにアナログ／デジタル変換器でデジタル信号に変換されてもよい。
【００４８】
温度ＴｅｍｐＢがブロック５１５で記録された後、スイッチの電流限界はブロック５２０で変更される。１つの例において、電流限界は、モードチェック信号の第１のアサートでより高い値に変更され、モードチェック信号の次のアサートでより低い値に変更されて、モードチェック信号の続くアサートによってより高い値とより低い値とが交互になる。１つの例において、より高い値およびより低い値は、電流限界についての許容値の範囲における本来の値に最も近い値である。
【００４９】
ブロック５２５において、温度はＴｅｍｐＡとして再び測定され、次いでブロック５３０においてＴｅｍｐＢと比較される。示された例で、ＴｅｍｐＡ（モード変更後）がＴｅｍｐＢ（モード変更前）よりも大きければ、この比較は電源の効率の低下を示し、したがって、スイッチの電流限界はブロック５３５において変更前の値に戻される。ＴｅｍｐＡがＴｅｍｐＢほど大きくない場合、電流限界は新しい値のままである。いずれの場合も、コントローラがモードチェック信号をデアサートすると、モードチェック事象はブロック５４０で終わる。このプロセスはブロック５４５で停止する。
【００５０】
別の例において、効率を表示するように測定されているパラメータが温度でない場合、測定されたパラメータの値の増加は、温度変化とは反対に、効率の増大を示し得る。このような例において、電流限界の変更前に測定されたパラメータの値（Para B）が電流限界の変更後に測定されたパラメータの値（Para Ａ）よりもブロック５３０において大きい場合、電流限界はブロック５３５で変更前の値に戻される。本発明の教示に従って、ブロック５３５で電流限界を変更前の値に戻すべきかどうかの決定は、温度などの測定されている特定のパラメータが電源の効率に対して増加するか減少するかに基づく。
【００５１】
要約に記載されたものを含む、本発明の示した例の上記の説明は、網羅的ではなく、開示されたとおりの形式に限定されるようにも意図されない。本発明の具体的な実施例および例は本願明細書において例示的な目的のために記載されており、より広い本発明の精神および範囲から逸脱することなくさまざまな等価な修正が可能である。実際、具体的な電圧、電流、周波数、出力範囲値、時間などは説明する目的で与えられており、他の値もまた本発明の教示に従って他の実施例および例において使用されてもよいことが認識される。
【００５２】
これらの修正は、上記の詳細な説明に照らして発明の例となすことができる。以下の請求項で用いられる語は、本発明を明細書および請求項に開示された具体的な実施例に限定するよう解釈されるべきでない。むしろその範囲は以下の請求項によってのみ決定され、それは請求項解釈の確立した主義に従って解釈されるべきである。したがって、この明細書および図面は限定的というよりむしろ例示的なものとしてみなされるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の教示に従って例としての電源のブロック図の一例を一般に示す図である。
【図２Ａ】本発明の教示に従って、例としての電源におけるいくつかのイネーブルされたスイッチング期間とディスエーブルされたスイッチング期間について、スイッチの電流の波形の例を示す図である。
【図２Ｂ】本発明の教示に従って、例としての電源におけるいくつかの異なる負荷について、スイッチの電流の波形の例を示す図である。
【図３】本発明の教示に従って例としての電源のための出力電力および有効スイッチング周波数の関係の例を示すグラフである。
【図４】本発明の教示に従って例としての電源における信号の関係を示すタイミング図である。
【図５】本発明の教示に従って例としての電源を制御する方法を記載する、フローチャートの例である。
【符号の説明】
【００５４】
１０１  電源制御回路、１１２  負荷、Ｓ１  １１６  スイッチ、１２０  パラメータ応答回路、１２８  フィードバック回路、１３２  コントローラ、１２４  モードチェック信号、１３４  パラメータ信号。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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