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JP2003036120A - 適応型電源装置 - Google Patents

適応型電源装置

Info

Publication number
JP2003036120A
JP2003036120A JP2002130242A JP2002130242A JP2003036120A JP 2003036120 A JP2003036120 A JP 2003036120A JP 2002130242 A JP2002130242 A JP 2002130242A JP 2002130242 A JP2002130242 A JP 2002130242A JP 2003036120 A JP2003036120 A JP 2003036120A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
power supply
differential amplifier
divider network
resistor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002130242A
Other languages
English (en)
Inventor
Robert H Leonowich
エッチ.レオノヴィッチ ロバート
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Agere Systems LLC
Original Assignee
Agere Systems LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agere Systems LLC filed Critical Agere Systems LLC
Publication of JP2003036120A publication Critical patent/JP2003036120A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10Regulating voltage or current 
    • G05F1/46Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is DC
    • G05F1/56Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is DC using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • G05F1/565Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is DC using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Voltage And Current In General (AREA)
  • Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、適応型電源装置を提供する。 【解決手段】 固定電源電圧を、接続される回路モジュ
ールより要求される異なるレベルに調整する装置は、差
動増幅器と抵抗分圧網を含む。基準電圧が差動増幅器の
正入力に印加され、抵抗分圧網の内部ノード電圧は、負
入力として帰還される。抵抗分圧網の抵抗値は、特に、
望ましい電圧レベルを供給するために選択される。本発
明の各々の上記装置は、特定の状況に対して個別的に整
えられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、適応型電源モジュ
ールに関し、特に、固定入力電源電圧を、特定の回路ま
たは他の装置に給電する必要がある予め決められたレベ
ルに合わせるように構成されたモジュールに関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】集積回
路技術は、回路自体の全体サイズのみならず、回路具体
化に使用されるトランジスタのサイズの縮小により絶え
ず進歩している。トランジスタサイズの縮小の当然の結
果として、この回路に給電するのに必要な電圧レベルの
減少が同時に生じている。何年も前には、ほとんどの集
積回路は±5V電源を必要としていただろうということ
に注目されたい。現在では、多くの回路が±3Vで動作
し、もっと新しい回路は、±1.8Vくらいに少なくな
っている。電源電圧が1Vレベル以下に下がるのは、可
能性の範囲外ではなくなっている。
【0003】一度に回路構成全体を設計する場合、電源
電圧の選択を、その回路によって処理して調整すること
ができる。すなわち、(たとえば)固定電源電圧をかな
り多数のまたは何れかのタイプの電圧調整器(たとえ
ば、バンドギャップ基準)と共に用いて、種々の望まし
い電源電圧レベルを発生させることができる。しかしな
がら、ある時点で開発された電源供給回路を、何年かに
わたって開発されてきた多くの他の回路に接続する必要
がある、多くの例が存在する。この場合には、各々独立
したモジュールの種々の電源必要条件が問題になる。た
とえば、通信マザーボードは、複数のNセパレート送信
/受信モジュールを受け入れるのに利用できる複数のN
出力ポートを有する。送信/受信モジュールは、時間の
経過の間に開発し直されることがあり、その結果、後で
開発された同じタイプのモジュールは、先行デザインよ
り低い電圧で動作することがある。
【0004】したがって、全部が同一マスター回路基板
に接続されて使用されるように、同一タイプのモジュー
ルを許すが異なる基準電圧で動作する装置を提供するこ
とが望まれている。
【0005】
【課題を解決するための手段】従来技術において残って
いるこの要求は、適応型電源モジュール、特に、固定入
力電源電圧を、特定の回路または他の装置に給電する必
要がある第2の予め決められた(異なる)レベルに合わ
せるように構成されたモジュールに関する本発明によっ
て取り組まれる。このモジュールは、第1の固定電源電
圧と、隣接する回路への第2の予め決められた電圧入力
との間のインターフェースとして利用される。各モジュ
ールは、固定電源と、他の回路より要求される電源との
間で必要な補正を提供するように個別的に構成されてい
る。
【0006】本発明の好適な実施例では、固定電源は、
たとえばバンドギャップ基準電圧発生器を用いて予め決
められた基準電圧を発生するために使用される。適応型
電源モジュールを構成するために抵抗分圧網と差動増幅
器が用いられ、この場合には、発生した基準電圧レベル
が、個別回路で必要とされる(たとえば)予め決められ
た低いレベルに減少する。固定電源電圧は、差動増幅器
に給電するために用いられ、発生した基準電圧は、差動
増幅器の第1の入力として印加され、ここでは、抵抗分
圧網は、増幅器出力に接続されている。抵抗分圧網の抵
抗値の選択は、実際の出力電圧Vprogを制御するた
めに用いられ、抵抗分圧網の内部ノード電圧は、差動増
幅器の差動入力に帰還される。
【0007】本発明の一態様においては、抵抗値は、回
路実行のライフタイム中、時間の関数としての電源変動
を調整するように可変される。
【0008】本発明の他のおよびさらなる態様において
は、以下の説明の進行中に添付図面を参照することによ
り明らかになる。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の適応型電源モジュールを
実行する模範的な回路配置10が図1に示され、ここで
は、この線図は、本発明の適応型電源装置で取り組まれ
る問題を理解する際に最も役立つ。この例では、主回路
配置12は、固定電源(Vfixedで示される)への
電源接続部14を介して、多くの個別回路素子と接続す
るために利用される。初めに設計されるように、回路配
置12は、個別回路素子に+5V電源電圧を供給するよ
うに構成される。回路素子16および18からなる第1
のペアは、+5V電源を必要とするように構成されてお
り、主回路配置12の電源接続部出力に直接接続され
る。さらなる回路素子20は、他のサプライヤーから後
で、または回路素子20が3V電源だけを必要とするよ
うな状況下で、のどちらかで得られる。回路素子22お
よび24は、図1に示されるように、それぞれ、(一例
として)1.5Vおよび1Vとして示されるさらに少な
い電源必要条件を有する。しかしながら、それでも電源
接続部14から離れている回路素子の各々に給電するの
が望ましい。明らかに、回路素子20,22,24と電
源接続部14を直接接続すると、これらの回路素子内の
個別構成要素は損傷するだろう。
【0010】図2は、図1の各回路素子で使用され、配
置12の電源接続部14と各々の個別回路素子の入力電
源線との間のインターフェースとして挿入される可変電
源モジュール30の概略線図を含む。図示されているよ
うに、モジュール30は差動増幅器32を含み、電源接
続部14は、Vfixedとして示され(図1の配置で
は+5Vである)、増幅器32に電源入力として印加さ
れる。基準電圧発生器33(たとえば、バンドギャップ
基準回路)が、電源Vfixedと増幅器32の正入力
との間に接続され、任意の既知の基準電圧Vrefを供
給するのに用いられる。簡単な抵抗分圧網34が、増幅
器32の出力と接地電位との間に接続される。この例で
は、抵抗分圧網34は、第1の抵抗36(R)と、第
2の抵抗38(R)からなり、第1の抵抗36と第2
の抵抗38の接続部40は、増幅器32への差動入力4
2として帰還される。Vprogで示される差動増幅器
32からの出力は、個別の回路モジュールへの入力電源
電圧として用いられ、以下の式は、VrefとV
prog間の関係を示す。 Vprog={(R+R)/R}*Vref
【0011】したがって、基準電圧Vrefの値の認識
とつながった、RとRの値の注意深い選択により、
望ましいプログラム可能な電源電圧Vprogを発生さ
せることができる。たとえば、図1の回路素子22に+
1.5V電源電圧を供給するためには、Rは2kΩか
つRは1kΩにされ、Vref=0.5Vとなる。R
とRの他の組み合わせも明らかに可能である。本発
明によれば、RとR の値で指示されてノード40に
表れるスケーリングされた出力電圧は、差動増幅器32
内で基準電圧Vrefと比較され、差動増幅器32は、
それに応じてその出力を調整する。
【0012】本発明の可変電源配置、特に帰還ループの
利点は、接続部Aを横切るIR降下が、演算増幅器32
の入力インピーダンスに関してRとRの値の適正な
選択により本質的に除去されることである。さらに、バ
イパスコンデンサ44を、図2に示されるように可変電
源モジュール30に追加して、DC電源出力の変動を軽
減することができる。
【0013】本発明の配置が、第1の回路の出力電源線
と第2の回路の入力電源線の間に配置されていさえすれ
ば、その実際の位置は全く取るに足らない。図3は、本
発明の3つの異なる実施例を含む配置を示す。回路素子
20と関連して、可変モジュール30は、第1の回路配
置12と回路素子20の間のインターフェース接続部内
に含まれた状態で示されている。かけがえとして、モジ
ュール30は、回路素子22と関連して示されているよ
うに、回路素子の“フロントエンド”内に完全に組み込
まれても良い。本発明の第3の実施例は、回路素子24
と関連して示されているように、第1の回路12の電源
接続部14の後に差動増幅器32を配置し、次いで、
(図示されているような)接続インターフェース内に抵
抗分圧網34を伸ばすか、あるいはかけがえとして、抵
抗分圧網34を回路素子24内に配置するかのどちらか
とすることができる。いずれの場合にも、システムユー
ザーが、各々の個別回路素子に関してRとRの値を
指示することができる限り、可変電源モジュールは、都
合の良いどんな場所にも配置することができる。
【0014】図4は本発明の他の配置を示し、ここで
は、第1の抵抗36が可変抵抗であり、その結果、時間
の関数としての電源要求の変化は、その抵抗値を再設定
することにより適合させることができる。特に示されて
いないが、第2の抵抗38も可変とすることができるこ
とが理解されるべきである。確かに、可変電源モジュー
ルが、実際の回路素子から独立したコネクタ内に配置さ
れた場合は、抵抗値の1つ(または両方)を調整するこ
とができることにより、異なる電源必要条件を有する複
数の回路は、同じ可変電源モジュールを使用することが
可能になる。
【0015】上記に説明したような本発明の種々の実施
例は、本発明の単なる例とみなされる。一般に、本発明
の主題は、これに付随の請求項の範囲によってのみ制限
されるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のモジュールが役立つ模範的なバックプ
レーン/モジュール配置の概略ブロック図である。
【図2】本発明にしたがって構成された模範的な適応型
電源モジュールの線図を含む。
【図3】本発明のモジュールの3つの他の実施例を具体
化した線図である。
【図4】抵抗分圧網の可変抵抗を含む、本発明の他の実
施例を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H410 BB01 BB02 BB04 CC02 DD02 DD05 EA12 EA38 EB14 EB37 FF03 FF25 GG02 GG05

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の限定された基準電圧(Vref
    を調整して、第2の予め決められた電圧(Vprog
    を装置の出力として形成する装置において、 既知の固定電圧(Vfixed)を供給する電源であっ
    て、上記第1の限定された基準電圧(Vref)は上記
    既知の固定電圧から発生する電源と、 第1の正入力、第2の負入力および出力を含み、上記既
    知の固定電圧より給電される差動増幅器であって、上記
    第1の限定された基準電圧が上記第1の正入力に入力と
    して印加される差動増幅器と、 内部分圧された電圧ノードを含み、上記差動増幅器出力
    と接地電位間に接続された抵抗分圧網であって、上記内
    部ノードはタッピングされて、上記差動増幅器に上記第
    2の負入力として印加され、上記差動増幅器出力は、上
    記装置の第2の予め決められた電圧出力を限定する抵抗
    分圧網とを含む装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の装置において、前記抵抗
    分圧網は、直列に接続された第1の抵抗Rと第2の抵
    抗Rを含み、前記内部ノードは、VrefとV
    progの関係を以下の通り限定するように、それらの
    間で限定される装置。 Vprog={(R+R)/R}*Vref
  3. 【請求項3】 請求項1記載の装置において、さらに、
    前記抵抗分圧網と並列に配置されたバイパスコンデンサ
    を含む装置。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の装置において、前記抵抗
    分圧網の少なくとも1つの抵抗は可変抵抗からなる装
    置。
  5. 【請求項5】 請求項2記載の装置において、前記抵抗
    分圧網の少なくとも1つの抵抗は可変抵抗からなる装
    置。
  6. 【請求項6】 請求項5記載の装置において、前記第1
    の抵抗は可変抵抗である装置。
  7. 【請求項7】 請求項5記載の装置において、前記第2
    の抵抗は可変抵抗である装置。
  8. 【請求項8】 請求項1記載の装置において、前記第2
    の予め決められた電圧は、前記第1の限定された基準電
    圧より小さい装置。
  9. 【請求項9】 入力電圧を出力電圧に調整する方法であ
    って、基準電圧と出力電圧の一部とを差動増幅器に供給
    して上記出力電圧を発生させるステップを含む方法。
  10. 【請求項10】 請求項9記載の方法において、さら
    に、内部ノードを有する抵抗分圧網を提供するステップ
    と、上記内部ノードから前記基準電圧の一部を得るステ
    ップとを含む方法。
JP2002130242A 2001-05-02 2002-05-02 適応型電源装置 Pending JP2003036120A (ja)

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US09/847807 2001-05-02
US09/847,807 US6504350B2 (en) 2001-05-02 2001-05-02 Adaptive power supply arrangement

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ID=25301562

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