特開 2024-133441 クロスパワーマネジメント集積回路

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024133441

(43)【公開日】2024-10-02

(54)【発明の名称】クロスパワーマネジメント集積回路

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/00 20060101AFI20240925BHJP

   H02M 3/155 20060101ALI20240925BHJP

【ＦＩ】

H02M3/00 W

H02M3/00 H

H02M3/155 W

H02M3/155 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2024030934

(22)【出願日】2024-03-01

(31)【優先権主張番号】63/488,461

(32)【優先日】2023-03-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】518364964

【氏名又は名称】ルネサス エレクトロニクス アメリカ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＲＥＮＥＳＡＳ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＡＭＥＲＩＣＡ ＩＮＣ．

【住所又は居所原語表記】１００１ Ｍｕｒｐｈｙ Ｒａｎｃｈ Ｒｏａｄ， Ｍｉｌｐｉｔａｓ， Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ ９５０３５， Ｕ．Ｓ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】110002066

【氏名又は名称】弁理士法人筒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ヤショヴァルダン・ラオ・ポトラパリ

(72)【発明者】

【氏名】ブライアン・リー・アレン

(72)【発明者】

【氏名】メフル・ディリップ・シャー

(72)【発明者】

【氏名】アクシャット・シェノイ

(72)【発明者】

【氏名】ミリンド・プラカシュ・タイル

(57)【要約】      （修正有）

【課題】電力変換のシステムおよび方法を提供する。
【解決手段】パワーコンバータは、ＰＭＩＣから第１の負荷電流を供給する低電力モードで動作することができる。パワーコンバータは、外部パワーモジュール内の少なくとも１つの相をアクティブ化する前に、ＰＭＩＣをトライステートモードにすること、およびＰＭＩＣと外部パワーモジュールの少なくとも１つの相を同時に動作させることのうちの１つによって、低電力モードから高電力モードに遷移することができる。外部パワーモジュールとＰＭＩＣは、別のチップにあることができる。パワーコンバータは、外部パワーモジュールから第２の負荷電流を供給する高電力モードで動作することができる。第２の負荷電流を第１の負荷電流よりも大きい。パワーコンバータは、ＰＭＩＣをアクティブ化する前に、外部パワーモジュール内の相を非アクティブ化して、高電力モードから低電力モードに遷移することができる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の相を含む外部パワーモジュールと、ＰＭＩＣ（パワーマネジメント集積回路）と、を備えるシステムであって、
前記複数の相の各々は、入力電圧を出力電圧に変換するように構成された第１の電力段を備え、
前記ＰＭＩＣは、
前記入力電圧を前記出力電圧に変換するように構成された第２の電力段と、
コントローラと、
を備え、
前記コントローラは、
前記外部パワーモジュールから負荷に第１の負荷電流で前記出力電圧を供給するために、前記システムを高電力モードで動作させ、
前記ＰＭＩＣから前記負荷に、前記第１の負荷電流よりも小さい第２の負荷電流で前記出力電圧を供給するために、前記システムを低電力モードで動作させ、
前記出力電圧を前記第２の負荷電流で供給するために、前記ＰＭＩＣ内の前記第２の電力段をアクティブ化する前に、前記外部パワーモジュール内の前記複数の相のうちの一部の相を選択的に非アクティブ化することで、前記高電力モードから前記低電力モードに遷移し、
前記外部パワーモジュール内の前記複数の相のうちの少なくとも１つの相をアクティブ化する前に、前記ＰＭＩＣのトライステートモードをアクティブ化すること、および前記ＰＭＩＣと前記外部パワーモジュールの少なくとも１つの相を同時に動作させることのうちの少なくとも１つを実行することで、前記低電力モードから前記高電力モードに遷移するように構成される、
システム。

【請求項2】

前記コントローラは、
前記ＰＭＩＣの周囲温度が所定の温度閾値よりも大きいと判定し、
前記ＰＭＩＣの周囲温度が前記所定の温度閾値よりも大きいと判定したことに応答して、前記システムを前記高電力モードで動作させるように構成される、
請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記高電力モードから前記低電力モードに遷移するために、前記コントローラは、前記外部パワーモジュールが１相モードで動作するまで前記相を１つずつ非アクティブ化することで、前記外部パワーモジュール内の前記複数の相のうちの一部の相を選択的に非アクティブ化するように構成され、前記１相モードは、前記複数の相のうちの１つのアクティブな相を含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記高電力モードから前記低電力モードに遷移するために、前記コントローラは、前記複数の相内のアクティブな相のうちの１つのアクティブな相を除くすべての相を非アクティブ化することで、前記外部パワーモジュール内の前記複数の相のうちの一部の相を選択的に非アクティブ化するように構成される、請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

前記高電力モードから前記低電力モードに遷移するために、前記コントローラは、
前記外部パワーモジュール内の前記複数の相のうちの一部の相を選択的に非アクティブ化して、前記外部パワーモジュールを、前記複数の相のうちの１つのアクティブな相を含む１相モードで動作させ、
前記外部パワーモジュールが前記１相モードで動作したままである持続時間が所定のタイマーを上回ると判定し、
前記外部パワーモジュールが前記１相モードで動作したままである前記持続時間が前記所定のタイマーを上回ると判定したことに応答して、前記ＰＭＩＣ内の前記第２の電力段をアクティブ化し、前記外部パワーモジュールの前記１相モードにおける前記１つのアクティブな相を非アクティブ化するように構成される、
請求項１に記載のシステム。

【請求項6】

前記低電力モードから前記高電力モードに遷移するために、前記コントローラは、
前記外部パワーモジュールのトライステートモードをアクティブ化し、
前記第２の電力段に接続された出力インダクタのインダクタ電流がゼロに駆動されたと判定し、
前記第２の電力段に接続された前記出力インダクタの前記インダクタ電流がゼロに駆動されたと判定したことに応答して、前記ＰＭＩＣ内の前記第２の電力段を非アクティブ化するように構成される、
請求項１に記載のシステム。

【請求項7】

前記コントローラは、所定のタイマーの経過を判定することで、前記第２の電力段に接続された前記出力インダクタの前記インダクタ電流がゼロに駆動されたと判定するように構成される、請求項６に記載のシステム。

【請求項8】

入力電圧を出力電圧に変換するように構成された第１の電力段と、コントローラと、を備える半導体装置であって、
前記コントローラは、
前記第１の電力段から負荷に第１の負荷電流で前記出力電圧を供給するために、電力変換を低電力モードで実行し、
外部パワーモジュールから前記負荷に、前記第１の負荷電流よりも大きい第２の負荷電流で前記出力電圧を供給するために、電力変換を高電力モードで実行するように構成され、
前記外部パワーモジュールは、複数の相を含み、前記相の各々は、前記入力電圧を前記出力電圧に変換するように構成された第２の電力段を備え、
前記コントローラは、
前記出力電圧を前記負荷に供給するために、ＰＭＩＣ内の前記第１の電力段をアクティブ化する前に、前記外部パワーモジュール内の前記複数の相のうちの一部の相を選択的に非アクティブ化することで、前記高電力モードから前記低電力モードに遷移し、
前記外部パワーモジュール内の前記複数の相のうちの少なくとも１つの相をアクティブ化する前に、前記ＰＭＩＣのトライステートモードをアクティブ化すること、および前記ＰＭＩＣと前記外部パワーモジュールの少なくとも１つの相を同時に動作させることのうちの少なくとも１つを実行することで、前記低電力モードから前記高電力モードに遷移するように構成される、
半導体装置。

【請求項9】

前記コントローラは、
前記ＰＭＩＣの周囲温度が所定の温度閾値よりも大きいと判定し、
前記ＰＭＩＣの周囲温度が前記所定の温度閾値よりも大きいと判定したことに応答して、前記電力変換を前記高電力モードで実行するように構成される、
請求項８に記載の半導体装置。

【請求項10】

前記高電力モードから前記低電力モードに遷移するために、前記コントローラは、前記外部パワーモジュールが１相モードで動作するまで前記相を１つずつ非アクティブ化することで、前記外部パワーモジュール内の前記複数の相のうちの一部の相を選択的に非アクティブ化するように構成され、前記１相モードは、前記複数の相のうちの１つのアクティブな相を含む、請求項８に記載の半導体装置。

【請求項11】

前記高電力モードから前記低電力モードに遷移するために、前記コントローラは、前記複数の相内のアクティブな相のうちの１つのアクティブな相を除くすべての相を非アクティブ化することで、前記外部パワーモジュール内の前記複数の相のうちの一部の相を選択的に非アクティブ化するように構成される、請求項８に記載の半導体装置。

【請求項12】

前記高電力モードから前記低電力モードに遷移するために、前記コントローラは、
前記外部パワーモジュール内の前記複数の相のうちの一部の相を選択的に非アクティブ化して、前記外部パワーモジュールを、前記複数の相のうちの１つのアクティブな相を含む１相モードで動作させ、
前記外部パワーモジュールが前記１相モードで動作したままである持続時間が所定のタイマーを上回ると判定し、
前記外部パワーモジュールが前記１相モードで動作したままである前記持続時間が前記所定のタイマーを上回ると判定したことに応答して、前記ＰＭＩＣ内の前記第１の電力段をアクティブ化し、前記外部パワーモジュールの前記１相モード内の前記１つのアクティブな相を非アクティブ化するように構成される、
請求項８に記載の半導体装置。

【請求項13】

前記低電力モードから前記高電力モードに遷移するために、前記コントローラは、
前記外部パワーモジュールのトライステートモードをアクティブ化し、
前記第１の電力段に接続された出力インダクタのインダクタ電流がゼロに駆動されたと判定し、
前記第１の電力段に接続された前記出力インダクタの前記インダクタ電流がゼロに駆動されたと判定したことに応答して、前記ＰＭＩＣ内の前記第１の電力段を非アクティブ化するように構成される、
請求項８に記載の半導体装置。

【請求項14】

前記コントローラは、所定のタイマーの経過を判定することで、前記第１の電力段に接続された前記出力インダクタの前記インダクタ電流がゼロに駆動されたと判定するように構成される、請求項１３に記載の半導体装置。

【請求項15】

入力電圧を出力電圧に変換してＰＭＩＣ（パワーマネジメント集積回路）から負荷に第１の負荷電流で前記出力電圧を供給するために、パワーコンバータを低電力モードで動作させるステップと、
前記パワーコンバータを前記低電力モードから高電力モードに遷移させるステップであって、外部パワーモジュール内の複数の相のうちの少なくとも１つの相をアクティブ化する前に、前記ＰＭＩＣのトライステートモードをアクティブ化するステップであって、前記外部パワーモジュールおよび前記ＰＭＩＣは別個のチップにある、ステップと、前記ＰＭＩＣと前記外部パワーモジュールの前記少なくとも１つの相を同時に動作させるステップと、のうちの少なくとも１つを実行することで、前記パワーコンバータを前記低電力モードから高電力モードに遷移させるステップと、
前記入力電圧を前記出力電圧に変換して前記外部パワーモジュールから前記負荷に第２の負荷電流で前記出力電圧を供給するために、前記パワーコンバータを前記高電力モードで動作させるステップであって、前記第２の負荷電流は、前記第１の負荷電流よりも大きい、ステップと、
前記負荷に前記出力電圧を供給するために、前記ＰＭＩＣ内の電力段をアクティブ化する前に、前記外部パワーモジュール内の前記複数の相のうちの一部の相を選択的に非アクティブ化するステップを行うことで、前記パワーコンバータを前記高電力モードから前記低電力モードに遷移させるステップと、
を含む方法。

【請求項16】

前記ＰＭＩＣの周囲温度が所定の温度閾値よりも大きいと判定するステップと、
前記ＰＭＩＣの周囲温度が前記所定の温度閾値よりも大きいと判定したことに応答して、前記パワーコンバータを前記高電力モードで動作させるステップと、
をさらに含む、請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

前記外部パワーモジュール内の前記複数の相のうちの一部の相を選択的に非アクティブ化する前記ステップは、前記外部パワーモジュールが１相モードで動作するまで前記相を１つずつ非アクティブ化するステップを含み、前記１相モードは、前記複数の相のうちの１つのアクティブな相を含む、請求項１５に記載の方法。

【請求項18】

前記外部パワーモジュール内の前記複数の相のうちの一部の相を選択的に非アクティブ化する前記ステップは、前記複数の相内のアクティブな相のうちの１つのアクティブな相を除くすべての相を非アクティブ化するステップを含む、請求項１５に記載の方法。

【請求項19】

前記高電力モードから前記低電力モードに遷移させる前記ステップは、
前記外部パワーモジュールを、前記複数の相のうちの１つのアクティブな相を含む１相モードで動作させるために、前記外部パワーモジュール内の前記複数の相のうちの一部の相を選択的に非アクティブ化するステップと、
前記外部パワーモジュールが前記１相モードで動作したままである持続時間が所定のタイマーを上回ると判定するステップと、
前記外部パワーモジュールが前記１相モードで動作したままである前記持続時間が前記所定のタイマーを上回ると判定したことに応答して、前記ＰＭＩＣ内の前記電力段をアクティブ化し、前記外部パワーモジュールの前記１相モード内の前記１つのアクティブな相を非アクティブ化するステップと、
を含む、請求項１５に記載の方法。

【請求項20】

前記低電力モードから前記高電力モードに遷移させるステップは、
前記外部パワーモジュールのトライステートモードをアクティブ化するステップと、
前記電力段に接続された出力インダクタのインダクタ電流がゼロに駆動されたと判定するステップと、
前記ＰＭＩＣ内の前記電力段に接続された前記出力インダクタの前記インダクタ電流がゼロに駆動されたと判定したことに応答して、前記ＰＭＩＣ内の前記電力段を非アクティブ化するステップと、
を含む、請求項１５に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［関連出願の相互参照］
本出願は、２０２３年３月３日に出願された「Ｃｒｏｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ（ＸＰＭＩＣ）Ｂａｂｙ Ｐｈａｓｅ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ」と題する米国特許出願第６３／４８８，４６１号の優先権を主張する。その全文は、参照により本出願に組み込まれる。

【0002】

本明細書に明示されない限り、本項に記載される資料は、本願の特許請求の範囲に対する先行技術ではなく、本項の記載によって先行技術であることを認めるものではない。本開示は、一般に、半導体装置を制御するシステムおよび方法に関し、より詳細には、パワーコンバータの制御に関する。

【背景技術】

【0003】

バックコンバータやブーストコンバータなどのパワーコンバータや電圧コンバータは、入力電圧を、電圧レベルが異なる出力電圧に変換するために使用され得る。バックコンバータや降圧コンバータは、入力電圧をより低い電圧に変換することができる。ブーストコンバータや昇圧コンバータは、入力電圧をより高い電圧に変換することができる。バック／ブーストコンバータは、入力電圧を昇圧または降圧することができる。電圧コンバータは、ＰＷＭ（パルス幅変調）制御信号によってオンおよびオフされる複数のスイッチを含むことができる。ＰＷＭ制御信号のデューティサイクルは、電圧コンバータの出力電圧を決定することができる。電圧コンバータが負荷に接続されると、負荷は特定量の電力を要求することができ、電圧コンバータは電圧変換を実行して、負荷が要求する電力を供給できる出力電圧を生成することができる。

【発明の概要】

【0004】

一実施形態において、一般に、電力変換のためのシステムが提供される。該システムは、複数の相を含む外部パワーモジュールを含むことができる。相の各々は、入力電圧を出力電圧に変換するように構成された第１の電力段を含むことができる。さらに、該システムは、ＰＭＩＣ（パワーマネジメント集積回路）を含むことができる。ＰＭＩＣは、入力電圧を出力電圧に変換するように構成された第２の電力段を含む。さらに、ＰＭＩＣは、外部パワーモジュールから負荷に第１の負荷電流で出力電圧を供給するために、システムを高電力モードで動作させるように構成されたコントローラを含むことができる。さらに、コントローラは、ＰＭＩＣから負荷に第２の負荷電流で出力電圧を供給するために、システムを低電力モードで動作させるように構成され得る。ここで、第２の負荷電流を第１の負荷電流よりも小さくすることができる。さらに、コントローラは、第２の負荷電流で出力電圧を供給するために、ＰＭＩＣ内の第２の電力段をアクティブ化する前に、外部パワーモジュール内の複数の相のうちの一部の相を選択的に非アクティブ化することで、高電力モードから低電力モードに遷移するように構成され得る。さらに、コントローラは、外部パワーモジュール内の複数の相のうちの少なくとも１つの相をアクティブ化する前に、ＰＭＩＣのトライステートモードをアクティブ化すること、およびＰＭＩＣと外部パワーモジュールの少なくとも１つの相を同時に動作させることのうちの少なくとも１つを実行することで、低電力モードから高電力モードに遷移するように構成され得る。

【0005】

一実施形態において、一般に、電力変換のための半導体装置が提供される。半導体装置は、入力電圧を出力電圧に変換するように構成された第１の電力段を含むことができる。さらに、半導体装置は、第１の電力段から負荷に第１の負荷電流で出力電圧を供給するために、電力変換を低電力モードで実行するように構成されたコントローラをさらに含むことができる。さらに、コントローラは、外部パワーモジュールから負荷に第２の負荷電流で出力電圧を供給するために、電力変換を高電力モードで実行するように構成され得る。外部パワーモジュールは、複数の相を含むことができ、相の各々は、入力電圧を出力電圧に変換するように構成された第２の電力段を含むことができる。ここで、第２の負荷電流を第１の負荷電流よりも小さくすることができる。さらに、コントローラは、負荷に出力電圧を供給するために、ＰＭＩＣ内の第１の電力段をアクティブ化する前に、外部パワーモジュール内の複数の相のうちの一部の相を選択的に非アクティブ化することで、高電力モードから低電力モードに遷移するように構成され得る。さらに、コントローラは、外部パワーモジュール内の複数の相のうちの少なくとも１つの相をアクティブ化する前に、ＰＭＩＣのトライステートモードをアクティブ化すること、およびＰＭＩＣと外部パワーモジュールの少なくとも１つの相を同時に動作させることのうちの少なくとも１つを実行することで、低電力モードから高電力モードに遷移するように構成され得る。

【0006】

一実施形態において、一般に、パワーコンバータを動作させるための方法が提供される。該方法は、入力電圧を出力電圧に変換してＰＭＩＣ（パワーマネジメント集積回路）から負荷に第１の負荷電流で出力電圧を供給するために、パワーコンバータを低電力モードで動作させるステップを含むことができる。さらに、該方法は、外部パワーモジュール内の複数の相のうちの少なくとも１つの相をアクティブ化する前に、ＰＭＩＣのトライステートモードをアクティブ化すること（この場合、外部パワーモジュールおよびＰＭＩＣは別個のチップ上にあることができる）、およびＰＭＩＣと外部パワーモジュールの少なくとも１つの相を同時に動作させることのうちの少なくとも１つを実行することで、パワーコンバータを低電力モードから高電力モードに遷移させるステップを含むことができる。さらに、該方法は、入力電圧を出力電圧に変換して外部パワーモジュールから負荷に第２の負荷電流で出力電圧を供給するために、パワーコンバータを高電力モードで動作させるステップを含むことができる。ここで、第２の負荷電流を第１の負荷電流よりも小さくすることができる。さらに、該方法は、出力電圧を負荷に供給するために、ＰＭＩＣ内の電力段をアクティブ化する前に、外部パワーモジュール内の複数の相のうちの一部の相を選択的に非アクティブ化することで、パワーコンバータを高電力モードから低電力モードに遷移させるステップを含むことができる。

【0007】

上記の要約は例示であり、いかなる意味においても限定することを意図していない。上述した態様、実施形態、および特徴に加えて、さらなる態様、実施形態、および特徴が、添付の図を参照して、且つ以下の詳細な説明から明らかになるであろう。図において、同様の参照符号は、同一または機能的に同様の要素を示す。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】一実施形態における、クロスパワーマネジメント集積回路を実現することができるシステムの一例を示す図である。

【図2】図１に示す一実施形態におけるシステムの実装例を示す図である。

【図3】図１に示す一実施形態におけるシステムの別の実装例を示す図である。

【図4】一実施形態におけるクロスパワーマネジメント集積回路を実現するプロセスを示すフロー図である。

【図5】一実施形態におけるクロスパワーマネジメント集積回路を実現するプロセスを示す別のフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下の説明では、本願の様々な実施形態の理解を促すために、特定の構造、構成要素、材料、寸法、処理ステップ、および技術などを含む多数の具体的な詳細が記載されている。しかしながら、当業者であれば、本願の様々な実施形態が、これらの具体的な詳細なしに実現され得ることを理解するであろう。場合によっては、本願を不明瞭にしないために、既知の構造または処理ステップの詳細に関する説明を省略する。

【0010】

パワーコンバータは、負荷に電力を供給するための出力電圧を生成するためにスイッチング可能なＦＥＴ（電界効果トランジスタ）などのパワーデバイスを含むことができる。パワーコンバータのコントローラは、ＰＷＭ（パルス幅変調）信号を生成するように構成された変調器を含むことができる。また、パワーコンバータは、ＰＷＭ信号を受信し、そのＰＷＭ信号を使用して電圧信号を生成することができるドライバ回路を含むことができる。ドライバ回路は、電圧信号をパワーデバイスのゲート端子に印加してパワーデバイスを駆動して、パワーデバイスをオン／オフすることができる。一態様において、パワーコンバータに供給される入力電圧は、負荷が要求する電力の電圧よりも高い電圧をもつことができる。バックコンバータであり得るパワーコンバータは、入力電圧を降圧して、負荷が要求する電圧レベルをもつ出力電圧を生成することができる。

【0011】

一態様において、パワーコンバータは、レベルが異なる電力を要求する異なる負荷に接続され得る。重負荷は、比較的大きな電力または大きな負荷電流を要求することができ、軽負荷は、比較的小さな電力または小さな負荷電流を要求することができる。パワーコンバータは、重負荷および軽負荷に対応するために、異なる電力レベルまたは異なる負荷電流を供給するように設計および構成され得る。パワーデバイスのスイッチングを制御して、パワーコンバータが異なる電力量を異なる負荷に供給することができる。一態様において、パワーコンバータが軽負荷で効率的になるように設計されている場合、重負荷動作時の効率が影響を受ける可能性があり、逆に重負荷の最適化では軽負荷の効率が影響を受ける可能性がある。パワーコンバータが異なる電力段の間でスイッチングされるように設計されている場合、異なる負荷の間に最適な効率性能を達成することができる。

【0012】

例えば、パワーコンバータは、複数の相を含むことができる。ここで、相は、電力段（例えば、インダクタに接続されたパワーＦＥＴ）である。複数の電力段は、異なる電力レベルまたは異なる負荷電流、および重負荷用の高電力を比較的効率よく供給するように、並列に接続され得る。パワーコンバータのコントローラは、電力変換を可能な限り効率よくするために、負荷に基づいてアクティブな相の数を管理することができる。例えば、コントローラは、重負荷に電力を供給するためにより多くの相をアクティブ化することができ、軽負荷に電力を供給するためにより少ない数の相、あるいは１つの相だけをアクティブ化することができる。一態様において、重負荷および軽負荷の両方を供給することができるパワーコンバータは、より大きい電力容量とより高い電圧をもつなど、より大きい電力能力をもつパワーデバイスまたはパワーＦＥＴを含むことができる。したがって、軽負荷に電力を供給する場合、そのようなパワーコンバータの効率は最適でない可能性がある。これは、より大きい電力能力をもつパワーデバイスは、電力供給およびスイッチングに比較的多くの静止電流を必要とする可能性があるからである。

【0013】

後述するように、電力変換システムは、ＰＭＩＣ（パワーマネジメント集積回路）に集積された電力段と、ＰＭＩＣの外部にある外部電力段と、を含むことができる。コントローラは、ＰＭＩＣ内の電力段をスイッチングしてＶｏｕｔをより低い負荷電流で軽負荷に供給することで、電力変換システムを低電力モードで動作させることができる。また、コントローラは、外部電力段をスイッチングしてＶｏｕｔをより高い負荷電流で重負荷に供給することで、電力変換システムを高電力モードで動作させることができる。また、コントローラは、低電力モードの開始と終了が電力変換システムの動作を妨げないようにシームレスに高電力モードと低電力モードとの間をスイッチングし、高電力モードと低電力モードとの間を除去し、ＰＭＩＣ内の電力段を過剰な電力消費または破壊から保護することができる。一部の実施例において、低電力モードのためにＰＭＩＣに集積された電力段は、ベビーフェーズとも呼ばれる場合がある。

【0014】

図１は、一実施形態における、クロスパワーマネジメント集積回路（ＸＰＭＩＣ）を実現することができるシステム１００の実施例を示している。非限定的な例によれば、システム１００は、パワーコンバータシステム１００であり得る。本明細書において、ブロック、モジュール、回路、およびシステムなどの用語は、様々なハードウェア、ファームウェア、およびソフトウェア要素、またはそれらの組み合わせを意味する場合がある。

【0015】

システム１００は、ＰＭＩＣ１０２と、ホストコンピュータ１０４と、外部パワーモジュール１０６と、を含むことができる。ＰＭＩＣ１０２は、パワーコンバータシステム１００のためにより低い負荷電流で低電力出力を供給するように構成され得るクロスパワーマネジメント集積回路（ＸＰＭＩＣ）であり得、ＸＰＭＩＣまたはクロスＰＭＩＣと称する場合がある。ホストコンピュータ１０４は、ＰＭＩＣ１０２を制御し、ＰＭＩＣ１０２からステータスを受信するように構成され得る。外部パワーモジュール１０６は、複数の電力段からより高い負荷電流で高電力出力を供給するように構成され得る。ＰＭＩＣ１０２は、外部パワーモジュール１０６に制御信号を供給し、外部パワーモジュール１０６から電流信号および電圧信号を受信するように構成され得る。

【0016】

ＰＭＩＣ１０２は、コントローラ１２４と、複数の格納先または記憶場所１２０（例えば、アドレス）と、ドライバ回路（またはＬＰドライバ）１３０と、電力段１３２（またはＬＰ電力段１３２）と、温度センサ１４８などの他の構成要素と、を少なくとも含むことができる。記憶場所１２０は、例えば、命令や構成データを格納し、ホストコンピュータ１０４との通信のためのステータスを保持する機器構成レジスタ、制御レジスタ、およびステータスレジスタを含むことができる。コントローラ１２４は、例えば、様々なアナログおよびデジタル回路要素などのハードウェアを含むマイクロコントローラを実装する１つまたは複数の半導体装置を含むことができる。コントローラ１２４は、例えば、プロセッサ、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）、または電力段１５２の様々な側面を制御および動作するように構成された任意の他の回路を含むことができる。コントローラ１２４は、ＰＭＩＣ１０２の様々な側面を制御するように構成され得る。電力段１３２は、コントローラ１２４と同じダイ上に含まれ得る（例えば、同じ半導体チップに集積されることができる）。

【0017】

コントローラ１２４は、メモリ１２０内に埋め込まれるか、またはメモリ１２０によってアクセス可能であるか、ホストコンピュータ１０４から少なくとも部分的にダウンロード可能なファームウェア、ソフトウェア、および構成データを含む場合がある命令を実行するように構成され得る。さらに、コントローラ１２４は、電力段１３２内のスイッチをオンまたはオフするための制御信号１２６（例えば、ＰＷＭ信号）を生成し、その制御信号１２６をドライバ回路１３０に送信するように構成され得る。ドライバ回路１３０は、制御信号を受信し、制御信号を、電力段１３２内のスイッチを駆動するためのゲート電圧であり得る駆動信号に変換することができる。さらに、コントローラ１２４は、システム１００の動作に関連する様々なパラメータを監視し、監視されたパラメータに基づいて、負荷１５６などの１つまたは複数の負荷に異なる電力レベルを供給するために、システム１００を高電力モードで動作させるか低電力モードで動作させるかを決定するように構成され得る。

【0018】

電力段１３２は、少なくとも１対のスイッチＱ１、Ｑ２を含むことができる。スイッチＱ１、Ｑ２は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）であり得る。スイッチＱ１は、入力電圧Ｖｉｎ１とスイッチノードＳＷとの間に直列に配置され得る。一実施形態において、入力電圧Ｖｉｎ１は、バッテリパックまたは電源から供給される直流（ＤＣ）電圧であり得る。スイッチＱ２は、スイッチノードＳＷと接地との間に直列に配置され得る。スイッチＱ１、Ｑ２の各々は、Ｎ型（例えば、Ｎ型チャネル）ＭＯＳＦＥＴまたはＰ型（例えば、Ｐ型チャネル）ＭＯＳＦＥＴであり得る。ドライバ回路１３０は、制御信号１２６を使用して駆動信号１３４を生成し、駆動信号１３４を使用してスイッチＱ１を駆動し、駆動信号１３６を生成し、駆動信号１３６を使用してスイッチＱ２を駆動することができる。ドライバ回路１３０は、コントローラ１２４から供給されたＰＷＭ制御信号に従って、駆動信号１３４、１３６をスイッチＱ１、Ｑ２のゲート端子に交互に印加することができる。駆動信号１３４、１３６を使用してスイッチＱ１、Ｑ２を駆動した結果、出力電圧Ｖｏｕｔ＿ＰＨをスイッチノードＳＷから出力することができる。インダクタンスＬ１をもつインダクタ１４０は、スイッチノードＳＷとシステム１００の出力１４４との間に接続され得る。出力１４４からの出力電圧Ｖｏｕｔは、負荷１５６に電力を供給することができる。負荷１５６は、例えば、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＭＰＵ（マルチプロセッサユニット）、コンピュータ、または動作するのに電力を必要とする他の電子要素であり得る。

【0019】

温度センサ１４８は、ＰＭＩＣ１０２の周囲温度を感知するように構成され得る。ＰＭＩＣ１０２の周囲温度が、所定の温度閾値を上回る（例えば、ダイ温度が８５℃、１８５°Ｆを上回る）など比較的高い場合、温度センサ１４８は、（例えば、アナログまたはデジタル信号として）フラグをコントローラ１２４に出力することができる。フラグの受信に応答して、コントローラ１２４は、ＰＭＩＣ１０２が過剰な熱にさらされている可能性があると判定し、ＰＭＩＣ１０２および／またはシステム１００の他の構成要素を損傷しないように、ＰＭＩＣ１０２を一時停止または無効にすることができる。他の温度閾値が課されてもよく、閾値は、システム１００の様々な動作条件および環境条件に基づいて調整されてもよい。

【0020】

また、ＰＭＩＣ１０２は、出力１４４から出力電圧Ｖｏｕｔのフィードバックを受信するように構成された電圧感知回路１４２を含むことができ、Ｖｏｕｔが少なくとも１つの所定の電圧閾値よりも大きいか、小さいか、または等しいかを示すフラグ（例えば、アナログまたはデジタル信号）をコントローラ１２４に出力することができる。コントローラ１２４は、電圧感知回路１４２からのフラグを使用して、システム１００の様々な側面を動作させることができる。また、ＰＭＩＣ１０２は、システム１００内のインダクタ１４０、１７０、１８０などのインダクタにわたるインダクタ電流のフィードバックを受信するように構成された電流感知回路１４６を含むことができる。電流感知回路１４６は、感知したインダクタ電流が少なくとも１つの所定のインダクタ電流閾値よりも大きいか、小さいか、または等しいかを示すフラグ（例えば、アナログまたはデジタル信号）をコントローラ１２４に出力することができる。コントローラ１２４は、電流感知回路１４６からのフラグを使用して、システム１００の様々な側面を動作させることができる。一実施形態において、電流感知回路１４６は、誘導ピックアップセンサ接続のような非損失接続を使用してシステム１００内のインダクタに接続され得る。

【0021】

ホストコンピュータ１０４は、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＰＬＤ（プログラマブルロジックデバイス）、フラッシュドライブ、メモリカード／メモリスティック、およびソリッドステート記憶デバイスなどの非一時的なコンピュータ可読媒体１１４に格納されたコンピュータ命令１１２（例えば、コンピュータ実装コード）を読み出しおよび実行するように構成されたプロセッサ１１０を有するマイクロコントローラまたはマイクロコンピュータを含むことができる。これらは、コンピュータ命令１１２の改訂および／または更新を容易にするために、再書き込み可能、取り外し可能、または交換可能であり得る。ホストコンピュータ１０４は、双方向バス１１６を介してＰＭＩＣ１０２と通信することができる。

【0022】

外部パワーモジュール１０６は、複数のドライバ回路１５０と、複数の電力段１５２（「ＨＰ電力段」）と、を含むことができる。ドライバ回路１５０は、ＰＭＩＣ１０２内のコントローラ１２４から制御信号１５８を受信することができ、制御信号１５８を使用して、電力段１５２内のスイッチを駆動するためのゲート電圧であり得る駆動信号を生成することができる。電力段１５２の各々は、少なくとも１対のスイッチＭ１、Ｍ２を含むことができる。スイッチＭ１、Ｍ２は、例えば、ＭＯＳＦＥＴであり得る。スイッチＭ１は、入力電圧Ｖｉｎ２とスイッチノードとの間に直列に配置され得る。スイッチＭ２は、スイッチノードＳＷと接地との間に直列に配置され得る。スイッチＭ１、Ｍ２の各々は、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴまたはＰ型ＭＯＳＦＥＴであり得る。一実施形態において、入力電圧Ｖｉｎ２は、バッテリパックまたは電源から供給された直流（ＤＣ）電圧であり得る。一実施形態において、外部パワーモジュール１０６に供給されている入力電圧Ｖｉｎ２は、ＰＭＩＣ１０２に供給される入力電圧Ｖｉｎ１と同じ（例えば、同じ電圧源）であり得る。別の実施形態において、Ｖｉｎ２は、Ｖｉｎ１とは異なることができる。例えば、Ｖｉｎ２は、ＰＭＩＣ１０２内の電力段１３２に供給されている入力電圧Ｖｉｎ１よりも大きくなり得る。例えば、Ｖｉｎ１は５ボルト（Ｖ）、Ｖｉｎ２は１０Ｖ～１００Ｖであり得る。

【0023】

図１に示す実施形態において、Ｎ個のドライバ回路１５０とＮ個の電力段１５２が存在するように、Ｎ個の相が存在する。図１に示すＮ個の相のうちの１つを例として使用すると、相１は、ドライバ回路１６０と、電力段１６２と、を含むことができる。ドライバ回路１６０は、制御信号１５８を使用して駆動信号１６４を生成し、駆動信号１６４を使用して電力段１６２内のスイッチＭ１を駆動し、駆動信号１６６を生成し、駆動信号１６６を使用して電力段１６２内のスイッチＭ２を駆動することができる。ドライバ回路１６０は、コントローラ１２４から供給されたＰＷＭ制御信号に従って、駆動信号１６４、１６６をスイッチＭ１、Ｍ２のゲート端子に交互に印加することができる。駆動信号１６４、１６６を使用してスイッチＭ１、Ｍ２を駆動した結果、スイッチＭ１、Ｍ２の間のスイッチノードＳＷ１から出力電圧Ｖｏｕｔ＿ＰＨ１を出力することができる。インダクタンスＬ２をもつインダクタ１７０は、スイッチノードＳＷ１とシステム１００の出力１４４との間に接続され得る。

【0024】

一実施形態において、外部パワーモジュール１０６内の複数の相のうちの各相は、互いに同一であり得る。図１に示す相Ｎを例として使用すると、相Ｎは、ドライバ回路１９０と、電力段１９２と、を含むことができる。ドライバ回路１９０は、制御信号１５８を使用して駆動信号１９４を生成し、駆動信号１９４を使用して電力段１９２内のスイッチＭ１を駆動し、駆動信号１９６を生成し、駆動信号１９６を使用して電力段１９２内のスイッチＭ２を駆動することができる。ドライバ回路１９０は、コントローラ１２４から供給されたＰＷＭ制御信号に従って、駆動信号１９４、１９６をスイッチＭ１、Ｍ２のゲート端子に交互に印加することができる。駆動信号１９４、１９６を使用してスイッチＭ１、Ｍ２を駆動した結果、スイッチＭ１、Ｍ２の間のスイッチノードＳＷＮから出力電圧Ｖｏｕｔ＿ＰＨＮを出力することができる。インダクタンスＬ２をもつインダクタ１８０は、スイッチノードＳＷＮとシステム１００の出力１４４との間に接続され得る。

【0025】

一実施形態において、ＰＭＩＣ１０２の電力段１３２内のスイッチＱ１、Ｑ２は、外部パワーモジュール１０６の電力段１５２内のスイッチＭ１、Ｍ２と比較して、より小さく、より低い電力で制御可能であり得る。換言すると、スイッチＭ１、Ｍ２は、スイッチＱ１、Ｑ２と比較して、より大きく、より高い電力で制御可能であり得る。一実施形態において、インダクタンスＬ１は、インダクタンスＬ２とは異なることができ、インダクタ１４０は、インダクタ１７０、１８０など、外部パワーモジュール１０６と出力１４４との間に接続されたインダクタと比較して、異なるフットプリント、異なる電力処理能力、および異なるスペース要件を有することができる。インダクタンスおよびインダクタのフットプリントの値Ｌ１、Ｌ２は、システム１００の効率を最適化する目的に基づいて選択されてもよい。例えば、Ｌ１は４７０ナノヘンリー（ｎＨ）、Ｌ２は１１０ｎＨであり得る。一実施形態において、外部パワーモジュール１０６内の相の数は、システム１００の意図された電力供給能力に依存することができる。外部パワーモジュール１０６内の相の数は、１～Ｎの間で変化することができる。ここで、Ｎは、１、１、４、１０、１６であってもよく、システム１００の電力供給要件に基づく任意の数であってもよい。

【0026】

後述するように、コントローラ１２４は、高電力モードと低電力モード（例えば、ベビーフェーズモード）との間でシステム１００の動作モードをスイッチングして、異なる電力レベルを供給するために異なる負荷電流を出力するように構成され得る。コントローラ１２４は、方向バス１１６上の信号を監視することができる。これらの監視された信号は、コントローラ１２４がシステム１００の動作モードをスイッチングすべきかどうかを示すコマンドおよび／または命令を符号化することができる。コントローラ１２４は、外部パワーモジュール１０６および電力段１３２を選択的にアクティブ化および非アクティブ化し、また、外部パワーモジュール１０６内の電力段１５２を選択的にアクティブ化および非アクティブ化することで、システム１００の動作モードをスイッチングすることができる。選択的なアクティブ化および非アクティブ化により、Ｖｏｕｔから供給される電力供給が中断されないように、動作モード間のシームレスなスイッチングを提供することができる。さらに、コントローラ１２４は、ＰＭＩＣ１０２の周囲温度に基づいて動作モードをスイッチングして、ＰＭＩＣ１０２の損傷を防止することができる。

【0027】

図２は、図１に示す一実施形態におけるシステムの実装例を示す図である。図２に示す実施形態において、コントローラ１２４は、電力段１３２を非アクティブ化し、外部パワーモジュール１０６をアクティブ化することで、システム１００を高電力モードで動作させることができる。一実施形態において、コントローラ１２４は、ドライバ回路１３０をコントローラ１２４から切り離すか、またはコントローラ１２４とドライバ回路１３０とを接続する信号トレース上に制御信号１２６を供給しない（例えば、電圧を印加しない）ことで、電力段１３２を非アクティブ化することができる。一実施形態において、コントローラ１２４は、ドライバ回路１５０の内の少なくとも１つのドライバ回路とコントローラ１２４とを接続するか、またはコントローラ１２４と外部パワーモジュール１０６内のドライバ回路１５０のうちの少なくとも１つのドライバ回路とを接続する信号トレース上に制御信号１５８を供給する（例えば、電圧を印加する）ことで、外部パワーモジュール１０６をアクティブ化することができる。

【0028】

一実施形態において、ホストコンピュータ１０４は、方向バス１１６を介してコマンド２０２をコントローラ１２４に送信することができる。コマンド２０２は、システム１００を高電力モードで動作させる必要性を示すことができる。一実施形態において、コマンド２０２は、出力１４４に接続された負荷１５６による電力要求量が、低電力モードがサポートできる電力量よりも大きい場合などのイベントに応答して、低電力モードの終了を要求することができる。別の実施形態において、コマンド２０２は、シャットダウン、スリープモード、アイドルモード、または出力１４４でＶｏｕｔを生成しないその他のモードなどの様々なモードからシステム１００をウェイクアップする要求であり得る。なお、システム１００をウェイクアップするには、１つまたは複数の出力インダクタ（例えば、１４０、１７０、１８０）と出力１４４との間に接続された出力キャパシタ（図示せず）を充電するために比較的大きな電流を生成するように出力電圧Ｖｏｕｔをランプアップする必要がある場合があるため、高電力モードが必要とされる場合があることに留意されたい。

【0029】

別の実施形態において、コントローラ１２４は、電圧感知回路１４２、電流感知回路１４６、および温度センサ１４８から出力されたフラグを監視することができる。一実施形態において、電圧感知回路１４２が、Ｖｏｕｔが所定の電圧閾値を上回ることを示すフラグを出力した場合、コントローラ１２４は、出力１４４に接続された負荷１５６が要求する電力が増加しており、システム１００を高電力モードで動作させる必要があると判定することができる。別の実施形態において、電流感知回路１４６が、インダクタ１４０をわたるインダクタ電流が所定のインダクタ電流閾値を上回ることを示すフラグを出力した場合、コントローラ１２４は、出力１４４に接続された負荷１５６が要求する電力が増加しており、システム１００を高電力モードで動作させる必要があると判定することができる。別の実施形態において、温度センサ１４８が、ＰＭＩＣ１０２の周囲温度が所定の温度閾値を上回る（例えば、ＰＭＩＣ１０２がホットであると考えられる）ことを示すフラグを出力した場合、コントローラ１２４は、ＰＭＩＣ１０２の損傷を防止するために電力段１３２を非アクティブ化し、出力１４４に接続された負荷１５６に電力を供給し続けるために外部パワーモジュール１０６をアクティブ化することを決定することができる。

【0030】

一実施形態において、システム１００の高電力モードは、２つ以上の電力状態に分類され得る。本開示において、電力状態ＰＳ０は、システム１００が、出力１４４に接続された負荷１５６に最大電力を供給するように動作されるフル性能を示し、電力状態ＰＳ１は、負荷１５６に供給される電力が、電力状態ＰＳ０よりも低いが、電力段１３２によって供給され得る最大電力よりも高い（例えば、低電力モードの最大電力出力よりも高い）ライトスロットルを示すことができる。一実施形態において、システム１００を高電力モードで動作させるためにホストコンピュータ１０４からコマンドコントローラ１２４に供給されたコマンド２０２は、電力状態ＰＳ０およびＰＳ１の一方を示すことができる。一態様において、負荷１５６がより多くの電力を要求するにつれて、電圧レベルＶｏｕｔを維持することができ、外部パワーモジュール１０６は、負荷電流をランプアップするために、Ｎ個の相のうちのアクティブな相を選択的にスイッチングすることができる。

【0031】

図３は、図１に示す一実施形態におけるシステムの別の実装例を示す図である。図３に示す実施形態において、コントローラ１２４は、外部パワーモジュール１０６を非アクティブ化し、電力段１３２をアクティブ化することで、システム１００を低電力モードで動作させることができる。一実施形態において、コントローラ１２４は、外部パワーモジュール１０６をコントローラ１２４から切り離すか、またはコントローラ１２４と外部パワーモジュール１０６とを接続する信号トレース上に制御信号１５８を供給しない（例えば、電圧を印加しない）ことで、外部パワーモジュール１０６を非アクティブ化することができる。一実施形態において、コントローラ１２４は、ドライバ回路１３０と接続することで、またはコントローラ１２４とドライバ回路１３０とを接続する信号トレース上に制御信号１２６を供給する（例えば、電圧を印加する）ことで、電力段１３２をアクティブ化することができる。

【0032】

一実施形態において、ホストコンピュータ１０４は、方向バス１１６を介してコマンド３０２をコントローラ１２４に送信することができる。コマンド３０２は、システム１００を低電力モードで動作させる必要性を示すことができる。一実施形態において、コマンド３０２は、出力１４４に接続された負荷１５６による電力要求量が、外部パワーモジュール１０６によって供給され得る最小電力量を下回る場合などのイベントに応答して、高電力モードを終了するための要求であり得る。例えば、外部パワーモジュール１０６によって供給され得る最小電力量は、外部パワーモジュール１０６において１つの相がアクティブ化されるとき（例えば、１相モードまたは１－ＰＨモード）のものであり得る。

【0033】

別の実施形態において、システム１００を低電力モードで動作させる要求を示すコマンド３０２を受信したことに応答して、コントローラ１２４は、温度センサ１４８からフラグを受信したかどうかを検出することができる。温度センサ１４８からフラグが受信されていない場合、コントローラ１２４は、電力段１３２を使用してシステム１００を低電力モードで動作させることができる。ＰＭＩＣ１０２がホットであることを示すフラグを温度センサ１４８から受信した場合、コントローラ１２４は、コマンド３０２によって示された低電力モードの要求にもかかわらず、電力段１３２をアクティブ化しないことができる。

【0034】

一実施形態において、高電力モードから低電力モードに遷移するために、コントローラ１２４は、外部パワーモジュール１０６内の相が１つずつ停止されるか非アクティブになる低速パスを使用して、低電力モードに遷移することができる。例えば、相１、相２、相３を含む３つの相が高電力モードでアクティブ化される場合、コントローラ１２４は、第１のサイクルで相３を非アクティブ化し、第２のサイクルで相２を非アクティブ化して、システム１００を１－ＰＨモードに遷移させることができる。システム１００が１－ＰＨモードで動作することに応答して、コントローラ１２４は、相１を非アクティブ化する前、および電力段１３２をアクティブ化する前に、温度センサ１４８からフラグを受信したかどうかをチェックすることができる。温度センサ１４８からフラグを受信した場合、コントローラ１２４は、ＰＭＩＣ１０２の周囲温度が安全なレベル（例えば、所定の温度閾値未満）に戻るまで、システム１００を１－ＰＨモードで動作し続けることができる。一実施形態において、温度センサ１４８からフラグを受信していない場合、コントローラ１２４は、相１を非アクティブ化し、電力段１３２をアクティブ化することができる。一実施形態において、高電力モードから低電力モードに遷移するために、コントローラ１２４は、外部パワーモジュール１０６内のすべての相が停止または非アクティブ化にされる高速パスを使用して、低電力モードに遷移することができる。

【0035】

別の実施形態において、負荷１５６が要求する電力が増加している場合、コントローラ１２４は、電力の要求が減少するまで、外部パワーモジュール１０６内の１つの追加相をアクティブ化することができる。同様に、負荷１５６が要求する電力が減少している場合、コントローラ１２４は、電力の要求が増加するまで、外部パワーモジュール１０６内の１つの相を非アクティブ化することができる。したがって、負荷１５６による電力の要求が不安定な場合（例えば、連続するサイクル間で交互に増加および減少する場合）、コントローラ１２４は、外部パワーモジュール１０６のアクティブな相を交互に増加および減少させ続けることもできる。電力の要求の交互の増加および減少が、電力の要求を高電力モードと低電力モードとの間で区別する所定の電力要求閾値を超える場合、コントローラ１２４は、ＰＭＩＣ１０２を連続的にアクティブ化および非アクティブ化することができ、ＰＭＩＣ１０２の周囲温度を増加させる可能性がある。これは、ＰＭＩＣ１０２の損傷のリスクを増大させる。一実施形態において、システム１００の不安定な動作条件下で、ＰＭＩＣ１０２を連続的に過剰にアクティブ化および非アクティブ化することを防止するために、コントローラ１２４は、外部パワーモジュール１０６を非アクティブ化する前、および電力段１３２をアクティブ化する前に、所定のタイマーが経過するのを待つことができる。所定のタイマーが経過するのを待つことで、低電力モードに遷移する前に、システム１００を安定させることができる。

【0036】

一実施形態において、システム１００の低電力モードは、２つ以上の電力状態に分類され得る。本開示において、電力状態ＰＳ２は、重いスロットリングを意味する場合がある。ここで、電圧レベルＶｏｕｔは、電力段１３２によって生成され得る最大電圧よりも低く（例えば、低電力モードの最大電圧出力よりも低く）、システム１００の非動作時急速回復モードの電圧出力よりも高い。システム１００の非動作時急速回復モードは、高電力モードから低電力モードへの即時遷移であり得る。電力状態ＰＳ３は、システム１００の非動作時急速回復モードでの動作を意味する場合がある。ここで、電圧レベルＶｏｕｔは、電力状態ＰＳ２の電圧出力よりも低いが、ゼロよりも大きい。また、一実施形態において、システム１００は、システム１００の非動作時低速回復モードでの動作を意味する電力状態ＰＳ４にあり得る。システム１００の非動作時低速回復モードは、非動作時急速回復モードよりも遅い遷移であるより低い電力モードへの自動遷移であり得る。非動作時低速回復モードでは、システム１００をシャットダウンすることができるように、電力段１３２および外部パワーモジュール１０６の両方を非アクティブ化することができる。なお、システム１００の低電力モード下では、外部パワーモジュール１０６は、負荷１５６に供給される電力が負荷要求に依存するので、依然として比較的高い電圧レベルでＶｏｕｔを供給することができることに留意されたい。例えば、１－ＰＨモードに遷移するための上述した低速パスにより、外部パワーモジュール１０６は、アクティブな状態を維持し、低電力モードに寄与することができる。

【0037】

別の実施形態において、コントローラは、低電力モードに遷移するための自動エントリ機構を実行することができる。例えば、負荷１５６によって引き出される電流がリップル電流の半分未満である場合、コントローラは、ハイサイド（例えば、Ｑ１）、ローサイド（例えば、Ｑ２）、トライステートのパターンで電力段１３２をスイッチングすることができる不連続伝導モード（ＤＣＭ）に遷移することができ、スイッチング周波数は、連続伝導モード（ＣＣＭ）周波数と、負荷１５６の電流とリップル電流の半分との比（例えば、ＣＣＭ周波数×（負荷電流／リップル電流の半分））との積の等価になる。したがって、コントローラが、ＣＣＭ周波数（アプリケーションのニーズに応じてレジスタ設定として格納される場合がある）、Ｖｉｎ１、スイッチノードＳＷからのＶｏｕｔ、インダクタ１４０のインダクタンスＬ１、およびＤＣＭ周波数（オンチップクロックを使用して測定される場合がある）にアクセスできる場合、コントローラは、負荷電流（例えば、負荷１５６によって引き出される電流）を決定し、負荷電流が低電力モードでサポート可能な最大電流未満であると推定されるときにＤＣＭに入ることができる。

【0038】

図４は、一実施形態におけるクロスパワーマネジメント集積回路を実現するプロセス４００を示すフロー図である。該プロセスは、図４に示す１つまたは複数のブロックによって示される１つまたは複数の操作、動作、または機能を含むことができる。個別のブロックとして図に示されているが、所望の用途に応じて、様々なブロックを追加のブロックに分割したり、より少ない数のブロックに組み合わせたり、省略したり、異なる順序で実行したり、並行して実行したりすることができる。

【0039】

プロセス４００は、本明細書に記載のシステム１００のコントローラ１２４など、電力変換システム内のコントローラによって実行され得る。一実施形態において、プロセス４００は、低電力モードに入るための高速エントリ機構のための動作を含むことができる。ここで、高速エントリ機構は、図３に関して上述した自動エントリ機構の代替であり得る。図４の説明は、図１～図３に示す構成要素を参照することができる。プロセス４００は、ブロック４０２で開始することができる。ブロック４０２では、コントローラ（例えば、コントローラ１２４）は、電力変換システム（例えば、システム１００）を高電力（ＨＰ）モードで動作させて、システム１００の出力（例えば、出力１４４）に接続された負荷（例えば、負荷１５６）に比較的大きな電圧量を供給することができる。ブロック４０２では、電力変換システムが高電力モードで動作しているときに、コントローラ１２４は、様々な機能を実行して、高電力モードから低電力（ＬＰ）モードに遷移するためのイベント発生を検出することができる。図４に示す実施例において、コントローラは、ブロック４０６、４１０、４１４でチェックを実行することができる。

【0040】

ブロック４０６では、コントローラは、電力変換システムを電力状態ＰＳ２、ＰＳ３で動作させることをコントローラに要求するコマンド（例えば、コマンド３０２）を受信することができる（図３参照）。ブロック４０６では、コマンドを受信したことに応答して、コントローラは、ＰＭＩＣの周囲温度が所定の閾値よりも大きいかどうかを判定するなど、低電力モード用のＰＭＩＣ（例えば、ＰＭＩＣ１０２）がホットであるかどうかをチェックすることができる。コントローラが電力状態ＰＳ２またはＰＳ３を要求するコマンドを受信し、ＰＭＩＣがホットであることを検出した場合（４０６：ＦＡＬＳＥ）、プロセス４００は、ブロック４０２に戻ることができる。コントローラが電力状態ＰＳ２またはＰＳ３を要求するコマンドを受信し、ＰＭＩＣがホットでないことを検出した場合（４０６：ＴＲＵＥ）、プロセス４００は、ブロック４１８に進むことができる。

【0041】

ブロック４１８では、負荷による電力の要求の増加に応答して、コントローラは、相を追加することを優先しながら、外部パワーモジュール１０６内の相を１つずつ低下または非アクティブ化するために、段階的な相低下を実行することができる。例えば、ブロック４０２で相１、相２、相３がアクティブ化されている場合、ブロック４１８では、コントローラは、相３を第１のサイクルで低下させることができる。第１のサイクルの後、第２のサイクルの開始時に、負荷による電力の要求が同じままであるか低減している場合、コントローラは、電力変換システムが１－ＰＨモードで動作するように、相２を低下させることができる。その一方で、第１のサイクルの後、第２のサイクルの開始時に、負荷による電力の要求が増加している場合、コントローラは、電力変換システムが相１、相２、相３を使用して電力の要求の増加に対応するように、相３を追加またはアクティブ化することができる。コントローラは、電力の要求サイクルをサイクルごとに監視し、電力変換システムを１－ＰＨモードで動作させるために１つの相だけがアクティブ化されたままになるまで、相を追加するか低下させることができる。

【0042】

プロセス４００は、ブロック４１８からブロック４２２に進むことができる。ブロック４２２では、コントローラは、出力電圧Ｖｏｕｔを（例えば、電圧感知回路１４２を介して）監視して、電力変換システムが電力状態ＰＳ２またはＰＳ３で動作しているかどうかを判定することができる。電力変換システムが電力段ＰＳ２またはＰＳ３で動作していない場合、これは、ブロック４１８において１－ＰＨモードが発生するのを待っている間に、高電力モードに分類される電力状態ＰＳ０またはＰＳ１に電力変換システムを戻すイベントが発生した可能性があることを示している場合がある。したがって、ブロック４２２で電力変換システムが電力状態ＰＳ２またはＰＳ３で動作していない場合（４２２：ＦＡＬＳＥ）、プロセス４００は、ブロック４０２に戻ることができる。ブロック４２２で電力変換システムが電力状態ＰＳ２またはＰＳ３で動作している場合（４２２：ＴＲＵＥ）、プロセス４００は、ブロック４２６に進むことができる。

【0043】

ブロック４２６では、コントローラは、所定のタイマーの間、電力変換システムが１－ＰＨモードで動作しているかどうかを判定することができる。所定のタイマーの持続時間は、５マイクロ秒（μｓ）など、任意のものであり得る。電力変換システムが１－ＰＨモードで所定の時間の持続時間未満（例えば、５μｓ未満）動作し、コントローラによって少なくとも１つの相が追加された場合、コントローラは、電力変換システムが不安定であると判定することができる。電力変換システムが不安定であると判定した（４２６：ＦＡＬＳＥ）ことに応答して、プロセス４００は、ブロック４１８に戻ることができる。電力変換システムが１－ＰＨモードで所定の時間の持続時間（例えば、５μｓ）動作する場合、コントローラは、１－ＰＨモードに入った後、電力変換システムが安定していると判定することができる。電力変換システムが安定していると判定した（４２６：ＴＲＵＥ）ことに応答して、プロセス４００は、ブロック４３４に進むことができる。

【0044】

ブロック４３４では、コントローラは、高電力モードから低電力モードに遷移するために、外部パワーモジュール１０６内のすべての相を非アクティブ化し、ＰＭＩＣ１０２内の電力段１３２をアクティブ化する。

【0045】

ブロック４１０では、コントローラは、電力変換システムをディケイモードで動作させることをコントローラに要求するコマンド（例えば、コマンド３０２）を受信することができる。ブロック４０６では、コマンドを受信したことに応答して、コントローラは、ＰＭＩＣ（例えば、ＰＭＩＣ１０２）がホットであるかどうかをチェックすることができる。コントローラがディケイモードを要求するコマンドを受信し、ＰＭＩＣがホットである場合（４１０：ＦＡＬＳＥ）、プロセス４００は、ブロック４１８に進むことができる。ここで、コントローラは、電力の要求の増加に対応するために相を追加することを優先しながら、相を１つずつ低下させることができる。コントローラがディケイモードを要求するコマンドを受信し、ＰＭＩＣがホットでない場合（４１０：ＴＲＵＥ）、プロセス４００は、ブロック４３０に進むことができる。

【0046】

ブロック４３０では、コントローラは、電力変換システムをディケイモードで動作させることができる。ディケイモードにおいて、コントローラは、１－ＰＨモードに入る１つの相を除いて、外部パワーモジュール１０６内のすべての相を（同時に）低下させることができる。一実施形態において、ブロック４１８における相の段階的な低下は、相を低下させる低速パスであり得、ブロック４３０における相の瞬間的な低下は、電力変換システムが不連続伝導モード（ＤＣＭ）に瞬時に入ることを可能にする高速パスであり得る。一態様において、ディケイモードは、出力インダクタと負荷との間に接続された出力キャパシタを比較的遅い速度で減衰させる負荷のためのものである。ブロック４１８における低速パスが低速減衰を達成できない場合がある一方で、ブロック４３０における高速パスは、コントローラがディケイモードの要求を満たすことを可能にする。１つの相を除くすべての相を低下させた後、電力変換システムは、１－ＰＨモードに入ることができ、プロセス４００は、ブロック４３０からブロック４３４に進むことができる。ここで、コントローラは、電力変換システムを低電力モードで動作させることができる。

【0047】

ブロック４１４では、コントローラは、電力変換システムを１－ＰＨモードで動作させることをコントローラに要求するコマンド（例えば、コマンド３０２）を受信することができる。一実施形態において、１－ＰＨモードの要求は、外部パワーモジュール１０６のスイッチング周波数（例えば、ブロック４０２における高電力モード）が特定のシステムクロック数を下回る状況下で、コントローラに行うことができる。ブロック４０６では、コマンドを受信したことに応答して、コントローラは、ＰＭＩＣ（例えば、ＰＭＩＣ１０２）がホットであるかどうかをチェックすることができる。コントローラが１－ＰＨモードを要求するコマンドを受信し、ＰＭＩＣがホットである場合（４１４：ＦＡＬＳＥ）、プロセス４００は、ブロック４０２に戻ることができる。コントローラが１－ＰＨモードを要求するコマンドを受信し、ＰＭＩＣがホットでない場合（４１４：ＴＲＵＥ）、プロセス４００は、ブロック４３４に進むことができる。ここで、コントローラは、電力変換システムを低電力モードで動作させることができる。

【0048】

ブロック４３４では、コントローラは、ＰＭＩＣ１０２内の電力段１３２をアクティブ化し、電力段１３２内のスイッチＱ１、Ｑ２をスイッチングして、電力変換システムを低電力モードで動作させることができる。一実施形態において、低電力モードでの電力変換システムの効率を改善するために、コントローラは、特定の制御方式でスイッチＱ１、Ｑ２を動作させることができる。ここでは、スイッチＱ１、Ｑ２のオン時間が各スイッチングサイクルの正電流制限によって制限されてもよく、ローサイド側（例えば、Ｑ２）のオン時間が所望のデューティサイクルを維持するために延長され得る。特定の制御方式は、電力変換システムの動作をＤＣＭまたはより遅いスイッチング周波数に向けて調整することができる。これにより、支配的な損失がゲート電流と出力容量である場合に、さらなる効率向上をもたらすことができる。さらに、特定の制御方式は、低電力モードがＤＣＭに入ったときにトリガーされ得、低電力モード中にいつでもトリガーされ得る。

【0049】

コントローラが電力変換システムを低電力モードで動作させる場合、コントローラは、電力変換システムの様々な側面を監視し続けて、動作を高電力モードに戻す必要があるかどうかを判定することができる。一実施形態において、コントローラは、電流感知回路１４６からのフラグを監視することができる。一実施形態において、電流感知回路１４６は、インダクタ巻線の寄生抵抗がインダクタ１４０のインダクタ電流を測定するために使用されるインダクタＤＣ抵抗（ＤＣＲ）電流感知を実現することができる。ＤＣＲ電流は、高電力モードでは比較的小さくなり得るが、低電力モードでは比較的大きくなり得る。電流感知回路１４６は、異なるモード（例えば、高電力モードおよび低電力モード）に適した電流情報を生成するために、ＤＣＲ電流をスケーリングするアナログ減衰器を含むことができる。一方、減衰されていないＤＣＲ電流は、電流を制限する用途のためにコントローラによって依然として使用され得る。また、電流感知回路１４６は、ＰＭＩＣ１０２内のコントローラ１２４および電力段１３２に集積されているので、負荷線または電流制限の精度を向上させる集積された電流感知機構を実現することができる。

【0050】

別の実施形態において、低電力モードにおいて、プロセス４００は、ブロック４３８に進むことができる。ブロック４３８では、コントローラは、高電力モード（例えば、電力状態ＰＳ０、ＰＳ１）、システムシャットダウン（例えば、電力状態ＰＳ４）、および／またはＰＭＩＣがホットであることに起因する高電力モードへの遷移を要求するコマンドを（例えば、ホストコンピュータ１０４から）受信することができる。コントローラが高電力モードに遷移するためのコマンドまたは要求、あるいは電力変換システムをシャットダウンするためのコマンドまたは要求を受信しない場合（４３８：ＦＡＬＳＥ）、プロセス４００は、ブロック４３４に戻り、低電力モード動作を継続することができる。コントローラが高電力モードに遷移するためのコマンドまたは要求、あるいは電力変換システムをシャットダウンするためのコマンドまたは要求を受信した場合（４３８：ＴＲＵＥ）、プロセス４００は、ブロック４４２に進むことができる。

【0051】

ブロック４４２では、コントローラは、外部パワーモジュール１０６の強制連続導通モード（ＦＣＣＭ）を中間レベル（例えば、トライステート）に設定して、外部パワーモジュール１０６のウェイクアッププロセスを開始することができる。さらに、ブロック４４２では、コントローラは、（例えば、電圧感知回路１４２を介して）電力段１３２によって出力されるＶｏｕｔが電力状態ＰＳ２またはＰＳ３に対応するかどうかを判定する。例えば、ブロック４４２では、電力状態ＰＳ２に対応する電力段１３２によって出力されているＶｏｕｔは、外部パワーモジュール１０６が、完全にウェイクアップするためにその出力電圧をランプアップするのを待つ必要がない可能性があることを示すことができる。電力状態ＰＳ３に対応する電力段１３２によって出力されているＶｏｕｔは、外部パワーモジュール１０６が、完全にウェイクアップするために所定のウェイクアップ時間が経過するのを待つ必要がある可能性があることを示すことができる。電力段１３２によって出力されているＶｏｕｔが電力状態ＰＳ２に対応する場合（４４２：ＦＡＬＳＥ）、プロセス４００は、コントローラが外部パワーモジュール１０６をＦＣＣＭに設定した後、ブロック４５４に進むことができる。電力段１３２によって出力されているＶｏｕｔが電力状態ＰＳ３に対応する場合（４４２：ＴＲＵＥ）、プロセス４００は、コントローラが外部パワーモジュール１０６をＦＣＣＭに設定した後、ブロック４４６に進むことができる。電力段１３２を非アクティブ化する前に（低電力モードを終了する前に）、所定のウェイクアップ時間が経過するのを待つことで、負荷への電力供給の中断を防止することができる。所定のウェイクアップ時間は、任意のものであり得る。一実施形態において、所定のウェイクアップ時間は、５μｓであり得る。

【0052】

外部パワーモジュール１０６がブロック４４２で設定されたＦＣＣＭの下にある場合（４４２：ＴＲＵＥ）、プロセス４００は、ブロック４４６に進むことができる。ブロック４４６では、コントローラは、所定のウェイクアップ時間が経過するのを待つためにタイマーを開始することができる。プロセス４００は、ブロック４４６からブロック４５０に進むことができる。ブロック４５０では、タイマーが終了していない場合（４５０：ＦＡＬＳＥ）、プロセス４００は、ブロック４４６に戻ることができる。ブロック４５０でタイマーが終了した場合（４５０：ＴＲＵＥ）、プロセス４００は、ブロック４５４に進むことができる。

【0053】

ブロック４５４では、コントローラは、ゼロ復帰タイマーを開始することができる。一態様において、インダクタのエネルギーがローサイドＦＥＴボディダイオードで捨てられる可能性があるので、（インダクタ１４０上に）正のインダクタ電流があるときに電力段１３２をオフにするのは非効率的である。インダクタ電流がゼロ（例えば、ゼロアンペア）になるまでローサイドＦＥＴ（例えば、Ｑ２）をオンに維持しながら、インダクタ電流を出力に転送する方がより効率的であり得る。さらに、電力段１３２によって駆動されるインダクタにまだ電流が流れている間に、電力段１３２がトライステート（例えば、オフ）されると、電力段１３２が損傷する可能性がある。低電力モードを終了するには、電力段１３２は、最終的にトライステートされて電力供給を停止する。したがって、ブロック４５８では、コントローラは、ゼロ復帰タイマーを開始して、電力段１３２をトライステートする前にインダクタ電流がゼロになるようにすることができる。ゼロ復帰タイマーの持続時間は、任意のものであり得、プログラム可能である。ゼロ復帰タイマーにより、コントローラは、電力段１３２をトライステートさせる前にインダクタ電流がゼロに駆動されるのに十分な時間を提供する、所定の持続時間待つことができる。ゼロ復帰タイマーが経過するのを待つことで、高電力モードに戻るときに負荷に供給される電力供給の中断を防止することができ、電力段１３２の損傷を防止することができる。ＰＭＩＣ１０２は、外部パワーモジュール１０６のウェイクアッププロセス中に電力を低電力モードで負荷に供給し続けることができる。

【0054】

プロセス４００は、ブロック４５４からブロック４５８に進むことができる。ブロック４５８では、コントローラは、低電力モードを終了することができ、プロセス４００は、ブロック４０２に戻ることができる。ここで、コントローラは、覚醒された外部パワーモジュール１０６を動作させて、電力変換システムを高電力モードで動作させることができる。さらに、低電力モードおよび高電力モードのためのインダクタの選択は異なり得るので（例えば、インダクタ１４０は、インダクタ１７０、１８０とは異なるサイズおよび／またはインダクタンスを有することができる）、コントローラは、低電力モードに遷移するときにＰＭＩＣ１０２に特定の補償を実行するように構成され得る。異なる電力モードに対して異なるハードウェアに特定の補償を実行することで、出力１４４の妨害を防止することができる。

【0055】

本開示に示すように、プロセス４００は、ＰＭＩＣ１０２内の電力段１３２も外部パワーモジュール１０６も電力を供給していない時間を最小限に抑えることができる。また、プロセス４００は、ＰＭＩＣ１０２内の電力段１３２および外部パワーモジュール１０６の両方の重複動作を防止することができる。重複動作は、例えば、両方のハイサイドＦＥＴ（例えば、Ｍ１、Ｑ１）または両方のローサイドＦＥＴ（例えば、Ｑ２、Ｍ２）がオンであるときであり得、これは、大きな出力リップルを生じさせ、また、ハイサイドＦＥＴ（例えば、Ｑ１またはＭ１）のうちの１つおよび他のローサイドＦＥＴ（例えば、Ｍ２、またはＱ２）がオンであるときであり得、これは、一部の電力が出力に供給されないので効率を低下させる。

【0056】

図５は、一実施形態におけるクロスパワーマネジメント集積回路を実現するプロセス５００を示すフロー図である。該プロセスは、図５に示す１つまたは複数のブロックによって示される１つまたは複数の操作、動作、または機能を含むことができる。個別のブロックとして図に示されているが、所望の用途に応じて、様々なブロックを追加のブロックに分割したり、より少ない数のブロックに組み合わせたり、省略したり、異なる順序で実行したり、並行して実行したりすることができる。

【0057】

プロセス５００は、本明細書に記載のコントローラ１２４など、電力変換システム内のコントローラによって実行され得る。プロセス５００は、ブロック５０２で開始することができる。ブロック５０２では、コントローラは、入力電圧を出力電圧に変換してＰＭＩＣ（パワーマネジメント集積回路）から負荷に第１の負荷電流で出力電圧を供給するために、パワーコンバータを低電力モードで動作させることができる。

【0058】

プロセス５００は、ブロック５０４からブロック５０２に進むことができる。ブロック５０４では、コントローラは、外部パワーモジュール内の複数の相のうちの少なくとも１つの相をアクティブ化する前に、ＰＭＩＣのトライステートモードをアクティブ化すること（この場合、外部パワーモジュールおよびＰＭＩＣは別個のチップ上にあることができる）、およびＰＭＩＣと外部パワーモジュールの少なくとも１つの相を同時に動作させることの少なくとも１つを実行することで、パワーコンバータを低電力モードから高電力モードに遷移させることができる。

【0059】

プロセス５００は、ブロック５０４からブロック５０６に進むことができる。ブロック５０６では、コントローラは、入力電圧を出力電圧に変換して外部パワーモジュールから負荷に第２の負荷電流で出力電圧を供給するために、パワーコンバータを高電力モードで動作させることができる。ここで、第２の負荷電流を第１の負荷電流よりも小さくすることができる。

【0060】

プロセス５００は、ブロック５０６からブロック５０８に進むことができる。ブロック５０８では、コントローラは、負荷に出力電圧を供給するために、ＰＭＩＣ内の電力段をアクティブ化する前に、外部パワーモジュール内の複数の相のうちの一部の相を選択的に非アクティブ化することで、パワーコンバータを高電力モードから低電力モードに遷移させることができる。

【0061】

一実施形態において、コントローラは、ＰＭＩＣの周囲温度が所定の温度閾値よりも大きいと判定することができる。ＰＭＩＣの周囲温度が所定の温度閾値よりも大きいと判定したことに応答して、コントローラは、パワーコンバータを高電力モードで動作させることができる。

【0062】

一実施形態において、コントローラは、外部パワーモジュールが１相モードで動作するまで相を１つずつ非アクティブ化することで、外部パワーモジュール内の複数の相のうちの一部の相を選択的に非アクティブ化することができる。１相モードは、複数の相のうちの１つのアクティブな相を含むことができる。

【0063】

一実施形態において、コントローラは、複数の相内のアクティブな相のうちの１つのアクティブな相を除くすべての相を非アクティブ化することで、外部パワーモジュール内の複数の相のうちの一部の相を選択的に非アクティブ化することができる。

【0064】

一実施形態において、コントローラは、高電力モードから低電力モードに遷移するために、外部パワーモジュール内の複数の相のうちの一部の相を選択的に非アクティブ化して外部パワーモジュールを１相モードで動作させることができる。１相モードは、複数の相のうちの１つのアクティブな相を含むことができる。コントローラは、外部パワーモジュールが１相モードで動作したままである持続時間が所定のタイマーを上回ると判定することができる。外部パワーモジュールが１相モードで動作したままである持続時間が所定のタイマーを上回ると判定したことに応答して、コントローラは、ＰＭＩＣ内の電力段をアクティブ化し、外部パワーモジュールの１相モードにおける１つのアクティブな相を非アクティブ化にすることができる。

【0065】

一実施形態において、外部パワーモジュールのトライステートモードをアクティブ化し、電力段に接続された出力インダクタのインダクタ電流がゼロに駆動されたと判定し、ＰＭＩＣ内の電力段に接続された出力インダクタのインダクタ電流がゼロに駆動されたと判定したことに応答して、コントローラは、ＰＭＩＣ内の電力段を非アクティブ化することで、低電力モードから高電力モードに遷移することができる。

【0066】

図におけるフローチャートおよびブロック図は、本発明の様々な実施形態によるシステム、方法、およびコンピュータプログラム製品の可能な実装のアーキテクチャ、機能性、および動作を示している。これに関して、フローチャートまたはブロック図における各ブロックは、指定された論理機能を実現するための１つまたは複数の実行可能命令を含む命令のモジュール、セグメント、またはその一部を表すことができる。いくつかの代替的な実装例において、ブロックに示された機能は、図に示す順序からはずれて発生してもよい。例えば、連続して示されている２つのブロックは、実際には、実質的に同時に実現されてもよく、関係する機能に応じて、場合によっては逆の順序で実現されてもよい。また、ブロック図および／またはフローチャートの各ブロック、ならびにそれらのブロックの組み合わせは、指定された機能または動作を実行する、または特別な目的のハードウェアおよびコンピュータ命令の組み合わせを実行する、特別な目的のハードウェアベースのシステムよって実現され得ることに留意されたい。

【0067】

本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を説明するためにのみ使用されており、本発明を限定することを意図していない。本明細書で使用される単数を表す用語は、特に明示されない限り、その複数を含むことも意図している。また、本明細書で使用される「含む」や「備える」という用語は、記載されている特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を画定するが、１つまたは複数の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらの群の存在または追加を排除しないことに留意されたい。

【0068】

添付の特許請求の範囲に記載のすべての手段またはステップと機能要素の対応する構造、材料、操作、およびそれらの等価物は、具体的に記載されている他の要素と組み合わせて機能を実現するための任意の構造、材料、または操作を包含することを意図している。本発明の開示されている実施形態の説明は、例示および説明のために提供されているが、網羅的であること、あるいは開示された形態に限定されることを意図していない。当業者には、本発明の範囲および精神から逸脱することなく、多くの修正および変形を適用することができることが明らかであろう。上述した実施形態は、本発明の原理および実用化を最適に説明するために、また、検討される特定の用途に適するように種々の修正を伴う様々な実施形態について本発明を当業者が理解できるように、選択および説明されたものである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【外国語明細書】