JP2003216254A - Semiconductor integrating device - Google Patents

Semiconductor integrating device

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JP2003216254A
JP2003216254A JP2002018097A JP2002018097A JP2003216254A JP 2003216254 A JP2003216254 A JP 2003216254A JP 2002018097 A JP2002018097 A JP 2002018097A JP 2002018097 A JP2002018097 A JP 2002018097A JP 2003216254 A JP2003216254 A JP 2003216254A
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JP
Japan
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switching regulator
switching
semiconductor integrated
integrated device
regulator circuit
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Application number
JP2002018097A
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Japanese (ja)
Inventor
Haruhiko Nishio
春彦 西尾
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor integrating device capable of realizing high power efficiency with a simple configuration when used as a direct current power supply of a portable device in which fluctuation width and fluctuation time width of a load current are large. <P>SOLUTION: This semiconductor integrating device is provided with an inverter 30 for signal inversion being a switching means for exclusively turning on/off a switching regulator 10 and a series regulator 20 and a CPU 40 being a predicting means for predicting the state of a load connected to an output terminal OUT in addition to the switching regulator 10 and the series regulator 20. The switching regulator 10 and the series regulator 20 and exclusively turned on/off by monitoring the operation of a DSP (digital signal processor) such as a portable telephone set as a load from its incoming call up to a series of operation completion with the CPU 40. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、直流入力端子と
直流出力端子との間で電源制御用回路を構成する半導体
集積装置に関し、特に、スイッチングトランジスタを含
むスイッチングレギュレータ回路及びシリーズレギュレ
ータ回路が並列接続されてなる半導体集積装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated device forming a power supply control circuit between a DC input terminal and a DC output terminal, and more particularly, a switching regulator circuit including a switching transistor and a series regulator circuit are connected in parallel. The present invention relates to a semiconductor integrated device.

【0002】[0002]

【従来の技術】図3は、一般的なパルス幅変調制御(P
WM:Pulse Width Modulation)型のスイッチングレギ
ュレータの構成を示す回路図である。
2. Description of the Related Art FIG. 3 shows a general pulse width modulation control (P
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a WM: Pulse Width Modulation) type switching regulator.

【0003】図3に示すPWM制御型のスイッチングレ
ギュレータ10は、三角波発振器11、エラーアンプ1
2、PWMコンパレータ13、ドライバ14、及びスイ
ッチングMOSFETQ1,Q2から構成されている。
スイッチングレギュレータ10の入力端子INに供給さ
れる直流電圧Vinは、出力端子OUT1に接続された
インダクタンスL1、キャパシタンスC1からなる平滑
回路によって所定の直流電圧Voutに変換され、出力端子
OUTから負荷に供給するように構成されている。
A PWM control type switching regulator 10 shown in FIG. 3 includes a triangular wave oscillator 11 and an error amplifier 1.
2, a PWM comparator 13, a driver 14, and switching MOSFETs Q1 and Q2.
The DC voltage Vin supplied to the input terminal IN of the switching regulator 10 is converted into a predetermined DC voltage Vout by a smoothing circuit composed of an inductance L1 and a capacitance C1 connected to the output terminal OUT1 and supplied to the load from the output terminal OUT. Is configured.

【0004】出力端子OUTから出力される直流電圧V
outは、電圧検出用の抵抗R1,R2によって検出さ
れ、エラーアンプ12の反転入力端子(−)に入力され
る。エラーアンプ12の非反転入力端子(+)には、基
準電源E1の参照電圧Vrefが供給され、その誤差出力
はPWMコンパレータ13の正側の入力信号となる。R
3は出力抵抗、スイッチングレギュレータ10内の抵抗
R4とキャパシタンスC2は、エラーアンプ12の負帰
還回路を構成するものである。
DC voltage V output from the output terminal OUT
Out is detected by the resistors R1 and R2 for voltage detection, and is input to the inverting input terminal (−) of the error amplifier 12. The reference voltage Vref of the standard power supply E1 is supplied to the non-inverting input terminal (+) of the error amplifier 12, and the error output thereof becomes the input signal on the positive side of the PWM comparator 13. R
Reference numeral 3 denotes an output resistance, and the resistance R4 and the capacitance C2 in the switching regulator 10 constitute a negative feedback circuit of the error amplifier 12.

【0005】このようなスイッチングレギュレータ10
は、例えばコンピュータ機器等の電源回路に使用される
DC−DCコンバータとして、急激な負荷変動に対処す
るうえで好適である。ところが、携帯電話機のように電
池をエネルギー源としているものでは、スイッチングレ
ギュレータ10によって直流電源電圧を一定の直流電圧
に変換する場合に、電池寿命やその軽量化とともに、ス
イッチングレギュレータでの電力変換効率が問題にな
る。
Such a switching regulator 10
Is suitable as a DC-DC converter used in a power supply circuit of a computer device or the like in order to cope with a sudden load change. However, in a device such as a mobile phone that uses a battery as an energy source, when the DC power supply voltage is converted to a constant DC voltage by the switching regulator 10, the battery life and the weight thereof are reduced, and the power conversion efficiency of the switching regulator is increased. It becomes a problem.

【0006】図4は、図3に示すスイッチングレギュレ
ータの電圧変換効率の一例を示す特性図である。図4に
おいて、横軸には出力端子OUTからの出力電流値(I
out)が対数表示され、縦軸にはスイッチングレギュレ
ータの変換効率(η=Pout/Pin)が示されている。
ここに示されているように、スイッチングレギュレータ
は重負荷時には高効率で動作するけれども、負荷電流の
減少にともなって急激に電圧変換効率が悪化している。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing an example of voltage conversion efficiency of the switching regulator shown in FIG. In FIG. 4, the horizontal axis represents the output current value (I
out) is logarithmically displayed and the vertical axis shows the conversion efficiency (η = Pout / Pin) of the switching regulator.
As shown here, the switching regulator operates with high efficiency under heavy load, but the voltage conversion efficiency deteriorates rapidly as the load current decreases.

【0007】特開平11−3126公報には、直流入力
端子と直流出力端子との間にPWM型スイッチングレギ
ュレータ回路、及びシリーズレギュレータ回路の並列回
路を設け、この直流出力端子の電圧が所定電圧より高い
ときには、このPWM型スイッチングレギュレータ回路
を動作させるようにするとともに、この直流出力端子の
電圧が所定電圧以下のときは、PWM型スイッチングレ
ギュレータ回路及びシリーズレギュレータ回路を同時に
動作させるようにした先行技術が記載されている。
In Japanese Patent Laid-Open No. 11-3126, a parallel circuit of a PWM switching regulator circuit and a series regulator circuit is provided between a DC input terminal and a DC output terminal, and the voltage at this DC output terminal is higher than a predetermined voltage. Sometimes, the PWM type switching regulator circuit is operated, and when the voltage of the DC output terminal is equal to or lower than a predetermined voltage, the PWM type switching regulator circuit and the series regulator circuit are operated simultaneously. Has been done.

【0008】この従来技術によれば、負荷電流が減少し
た場合でも、電圧変換効率をそれ程までに落とすことな
しに、レスポンスを改善することができる。また、図3
に示す半導体集積装置の出力端子OUT側に外付けされ
るキャパシタンスC1の容量値を小さくできる利点があ
った。
According to this prior art, even if the load current is reduced, the response can be improved without significantly lowering the voltage conversion efficiency. Also, FIG.
There is an advantage that the capacitance value of the capacitance C1 externally attached to the output terminal OUT side of the semiconductor integrated device shown in FIG.

【0009】また、電圧変換効率を改善する方法とし
て、PWM型スイッチングレギュレータを軽負荷時には
パルス周波数変調(PFM;Pulse Frequency Modulati
on)型の回路に切り替えるようにした半導体集積装置も
考えられている。
As a method for improving the voltage conversion efficiency, a PWM switching regulator is used under light load to perform pulse frequency modulation (PFM).
A semiconductor integrated device is also considered in which the circuit is switched to an on) type circuit.

【0010】図5は、PWM方式とPFM方式とを切り
替えた場合の、スイッチングレギュレータの電圧変換効
率の一例を示す特性図である。図4の特性図と比較すれ
ば明らかなように、負荷状態を検出することにより、出
力電流Ioutが10mA乃至100mAの範囲でPWM
とPFMとを切り替えて、電圧変換効率をさらに改善す
ることが可能である。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing an example of the voltage conversion efficiency of the switching regulator when switching between the PWM system and the PFM system. As is clear from comparison with the characteristic diagram of FIG. 4, by detecting the load state, the output current Iout is PWM in the range of 10 mA to 100 mA.
And PFM can be switched to further improve the voltage conversion efficiency.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】ところで、携帯電話機
のように動作モードを切り替えて使用するものでは、受
信状態では多くの演算を必要とするために消費電流が大
きくなり、待ち受け状態では殆ど動作しないので、消費
電流が少ない。
By the way, in the case where the operation mode is switched and used like a mobile phone, a large amount of calculation is required in the receiving state and the current consumption is large, and the operation is hardly performed in the standby state. Therefore, current consumption is low.

【0012】図6は、携帯電話機などに流れる負荷電流
の時間変化の一例を示す図である。一般の携帯機器の動
作モードでは、図6に示すように短時間(t1)で重負
荷、残りの長時間(t2)は軽負荷となるように設定さ
れていることが多い。これは、携帯電話機に限らず、携
帯機器の軽量化を図り、かつ電池寿命を長くするためで
ある。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a change over time of a load current flowing through a mobile phone or the like. In an operation mode of a general mobile device, as shown in FIG. 6, a heavy load is often set for a short time (t1) and a light load is set for the remaining long time (t2). This is because the weight of not only the mobile phone but also the mobile device is reduced and the battery life is extended.

【0013】特に、携帯電話機においては、t1/t2
の比率は1:10以上となる場合が多く、そのときの消
費電流の比率(i1/i2)に至っては、1:100以
上の差があった。したがって、スイッチングレギュレー
タにPFMへの切り替え機能を付加したとしても、PW
M制御時におけるトータル時間Tでの効率が極めて低く
なるという問題があった。
Particularly, in a mobile phone, t1 / t2
The ratio of 1 is often 1:10 or more, and there is a difference of 1: 100 or more in the current consumption ratio (i1 / i2) at that time. Therefore, even if the switching regulator has a function for switching to the PFM, the PW
There was a problem that the efficiency during the total time T during M control was extremely low.

【0014】また、軽負荷時にパルス周波数変調型(P
FM)方式に切り替えるためには、PWM回路とPFM
回路の両方を備える必要があって、回路構成が複雑にな
るという問題もあった。
Further, when the load is light, a pulse frequency modulation type (P
In order to switch to the FM system, the PWM circuit and PFM
There is also a problem that the circuit configuration becomes complicated because it is necessary to include both circuits.

【0015】この発明の目的は、負荷電流の変動幅や変
動時間幅の大きな携帯機器の直流電源として使用した場
合に、簡単な構成で高い電力効率が実現可能な半導体集
積装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated device capable of realizing high power efficiency with a simple structure when used as a DC power source of a portable device having a large fluctuation range of load current and a large fluctuation time range. is there.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、スイッチングトランジスタを含むスイッチングレギ
ュレータ回路及びシリーズレギュレータ回路が並列接続
され、直流入力端子と直流出力端子との間で電源制御用
回路を構成する半導体集積装置が提供される。この半導
体集積装置は、前記直流出力端子に接続された負荷の状
態を予測する予測手段と、前記予測手段での予測結果に
応じて前記スイッチングレギュレータ回路と前記シリー
ズレギュレータ回路とを排他的にオンオフさせる切替え
手段とから構成される。
To achieve the above object, a switching regulator circuit including a switching transistor and a series regulator circuit are connected in parallel to form a power supply control circuit between a DC input terminal and a DC output terminal. Provided is a semiconductor integrated device. This semiconductor integrated device exclusively turns on / off a predicting unit that predicts a state of a load connected to the DC output terminal, and the switching regulator circuit and the series regulator circuit according to a prediction result of the predicting unit. And switching means.

【0017】また、前記直流出力端子に接続された負荷
への出力電流をモニタする監視手段と、前記監視手段に
よりモニタされた電流値を所定の基準電流値と比較する
比較手段と、前記比較手段での比較結果に応じて前記ス
イッチングレギュレータ回路と前記シリーズレギュレー
タ回路とを排他的にオンオフさせる切替え手段とから構
成される半導体集積装置であってもよい。
Also, monitoring means for monitoring the output current to the load connected to the DC output terminal, comparing means for comparing the current value monitored by the monitoring means with a predetermined reference current value, and the comparing means. The semiconductor integrated device may include a switching unit that exclusively turns on and off the switching regulator circuit and the series regulator circuit in accordance with the comparison result in 1.

【0018】この発明では、重負荷時に変換効率の良い
スイッチングレギュレータを用い、軽負荷時には低消費
電流型のシリーズレギュレータを用いることで、電源制
御用回路を構成する半導体集積装置のトータルとしての
電力効率を高めることができる。
According to the present invention, the switching regulator having a high conversion efficiency is used at the time of heavy load, and the series regulator of the low current consumption type is used at the time of light load, so that the total power efficiency of the semiconductor integrated device forming the power supply control circuit is improved. Can be increased.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、図面を参照して説明する。 (第一の実施の形態)図1は、この発明の実施形態1で
ある半導体集積装置の構成を示す回路図である。図1に
おいて、INは直流電源から直流電圧、例えばVdd=+
4Vが供給される電源入力端子を示しており、OUTは
一定の直流電圧、例えばVout=3.3Vが出力可能な出
力端子を示している。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 1 is a circuit diagram showing a structure of a semiconductor integrated device according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, IN is a DC voltage from the DC power supply, for example, Vdd = +
4 shows a power supply input terminal to which 4V is supplied, and OUT shows an output terminal capable of outputting a constant DC voltage, for example, Vout = 3.3V.

【0020】実施形態1において、直流入力端子INと
出力端子OUTとの間には、スイッチングレギュレータ
10及びシリーズレギュレータ20の並列回路が設けら
れている。これらスイッチングレギュレータ10とシリ
ーズレギュレータ20は、3入力2出力1チップ構成の
電源制御用回路であり、以下に説明するように、それぞ
れ電源入力端子IN、及び出力端子OUTを共通とした
半導体集積装置を構成する。
In the first embodiment, a parallel circuit of the switching regulator 10 and the series regulator 20 is provided between the DC input terminal IN and the output terminal OUT. The switching regulator 10 and the series regulator 20 are power supply control circuits having a 3-input 2-output 1-chip configuration, and as will be described below, a semiconductor integrated device having a power supply input terminal IN and an output terminal OUT in common is used. Constitute.

【0021】上記スイッチングレギュレータ10の構成
は、一般的なPWM制御タイプのものとして、すでに図
3において説明した従来装置と同様に、三角波発振器1
1、エラーアンプ12、PWMコンパレータ13、ドラ
イバ14、スイッチングMOSFETQ1,Q2などか
ら構成されている。このスイッチングレギュレータ10
は出力端子OUT1を備えるとともに、この出力端子O
UT1にインダクタンスL1、キャパシタンスC1から
なる平滑回路が接続され、出力端子OUTを構成する。
The switching regulator 10 is of a general PWM control type, and the triangular wave oscillator 1 is used in the same manner as the conventional device described in FIG.
1, an error amplifier 12, a PWM comparator 13, a driver 14, switching MOSFETs Q1, Q2, etc. This switching regulator 10
Has an output terminal OUT1 and the output terminal O
A smoothing circuit including an inductance L1 and a capacitance C1 is connected to UT1 to form an output terminal OUT.

【0022】また、スイッチングレギュレータ10はイ
ネーブル(ENABLE)端子ET1を備えるととも
に、このイネーブル端子ET1にイネーブル信号が供給
された場合、スイッチングレギュレータ10の出力端子
OUT1からの出力を禁止するように構成されている。
Further, the switching regulator 10 has an enable (ENABLE) terminal ET1 and is configured to prohibit an output from the output terminal OUT1 of the switching regulator 10 when an enable signal is supplied to the enable terminal ET1. There is.

【0023】一方、シリーズレギュレータ20は、エラ
ーアンプ21、制御用MOSFETQ3などから構成さ
れるとともに、出力端子OUT1とは別に、第2の出力
端子OUT2を備えている。このシリーズレギュレータ
20では、制御用MOSFETQ3のソース電極が入力
端子INに接続され、制御用MOSFETQ3のドレイ
ン電極が出力端子OUT2を介して出力端子OUTに接
続されている。また、出力端子OUT2と出力端子OU
Tとの接続点は、抵抗R1及びR2の直列回路を介して
接地され、これらの抵抗R1,R2の接続点がエラーア
ンプ21の反転入力端子(−)に接続されるとともに、
このエラーアンプ21の非反転入力端子(+)は参照電
圧Vrefを有する基準電源E2を介して接地されてい
る。
On the other hand, the series regulator 20 is composed of an error amplifier 21, a control MOSFET Q3 and the like, and has a second output terminal OUT2 in addition to the output terminal OUT1. In this series regulator 20, the source electrode of the control MOSFET Q3 is connected to the input terminal IN, and the drain electrode of the control MOSFET Q3 is connected to the output terminal OUT via the output terminal OUT2. Also, the output terminal OUT2 and the output terminal OU
The connection point with T is grounded through a series circuit of resistors R1 and R2, and the connection point of these resistors R1 and R2 is connected to the inverting input terminal (−) of the error amplifier 21, and
The non-inverting input terminal (+) of the error amplifier 21 is grounded via the standard power source E2 having the reference voltage Vref.

【0024】さらに、シリーズレギュレータ20はイネ
ーブル(ENABLE)端子ET2を備えるとともに、
このイネーブル端子ET2に供給されるイネーブル信号
に応じて第2の出力端子OUT2からの出力を禁止する
ように構成されている。
Further, the series regulator 20 has an enable (ENABLE) terminal ET2, and
The output from the second output terminal OUT2 is prohibited according to the enable signal supplied to the enable terminal ET2.

【0025】ここでは、シリーズレギュレータ20の電
圧検出用の抵抗R1,R2は、スイッチングレギュレー
タ10との間で共用となっており、また、図1では別構
成として示されている基準電源E2についても、同様の
参照電圧Vrefを供給している基準電源E1と共用可能
である。
Here, the resistors R1 and R2 for voltage detection of the series regulator 20 are shared with the switching regulator 10, and also for the reference power source E2 which is shown as a separate structure in FIG. , Can be shared with the reference power supply E1 that supplies the same reference voltage Vref.

【0026】図1には、上記スイッチングレギュレータ
10、シリーズレギュレータ20とともに、これらを排
他的にオンオフさせる切替え手段である信号反転用のイ
ンバータ30と、出力端子OUTに接続された負荷の状
態を予測する予測手段であるCPU40とが示されてい
る。
FIG. 1 predicts the switching regulator 10 and the series regulator 20 as well as the state of a load connected to the output terminal OUT and an inverter 30 for signal inversion which is a switching means for exclusively turning them on and off. The CPU 40, which is a prediction means, is shown.

【0027】スイッチングレギュレータ10のイネーブ
ル端子ET1はCPU40と接続され、このCPU40
から負荷状態の予測に基づいたイネーブル信号が直接に
入力される。また、シリーズレギュレータ20のイネー
ブル端子ET2には、インバータ30を介してCPU4
0と接続され、CPU40からのイネーブル信号がイン
バータ30により反転されて入力されるように構成され
ている。
The enable terminal ET1 of the switching regulator 10 is connected to the CPU 40.
The enable signal based on the prediction of the load state is directly input from the. Further, the enable terminal ET2 of the series regulator 20 is connected to the CPU 4 via the inverter 30.
It is connected to 0, and the enable signal from the CPU 40 is inverted and input by the inverter 30.

【0028】つぎに、上記構成の半導体集積装置の動作
を説明する。スイッチングレギュレータ10は、PWM
コンパレータ13の出力側に得られるパルス幅変調され
た所定周期の制御信号が、ドライバ14を介してスイッ
チングMOSFETQ1,Q2の各ゲート電極に供給さ
れ、所定のタイミングで交互にオンオフする。この結
果、スイッチングレギュレータ10の出力端子OUT1
に得られる電圧は、インダクタンスL1、キャパシタン
スC1からなる平滑回路によって所定の直流電圧Voutに
変換され、出力端子OUTに所定電圧、例えば3.3V
の直流電圧を得ることができる。
Next, the operation of the semiconductor integrated device having the above configuration will be described. The switching regulator 10 is a PWM
A pulse-width-modulated control signal having a predetermined cycle, which is obtained at the output side of the comparator 13, is supplied to each gate electrode of the switching MOSFETs Q1 and Q2 via the driver 14, and alternately turns on and off at a predetermined timing. As a result, the output terminal OUT1 of the switching regulator 10
Is converted into a predetermined DC voltage Vout by a smoothing circuit composed of an inductance L1 and a capacitance C1, and a predetermined voltage, for example 3.3V, is output to the output terminal OUT.
It is possible to obtain a DC voltage of.

【0029】シリーズレギュレータ20では、通常は制
御用MOSFETQ3がオフ状態になっている。しか
し、出力端子OUTの電圧が所定電圧以下になったとき
制御用MOSFETQ3が導通して、出力端子OUT2
からバイアス電流が流れ、出力端子OUTに接続された
負荷に所定電圧が印加される。
In the series regulator 20, the control MOSFET Q3 is normally off. However, when the voltage of the output terminal OUT becomes equal to or lower than the predetermined voltage, the control MOSFET Q3 becomes conductive and the output terminal OUT2
A bias current flows from the output terminal, and a predetermined voltage is applied to the load connected to the output terminal OUT.

【0030】CPU40では、出力端子OUTに接続さ
れた負荷の状態を予測し、この負荷状態に応じてイネー
ブル端子ET1,ET2のいずれかに対してイネーブル
信号を入力し、スイッチングレギュレータ10とシリー
ズレギュレータ20のどちらかを選択的に動作させてい
る。
The CPU 40 predicts the state of the load connected to the output terminal OUT, inputs an enable signal to either of the enable terminals ET1 and ET2 according to the load state, and switches the switching regulator 10 and the series regulator 20. Either of them is operated selectively.

【0031】上記半導体集積装置を、例えば携帯電話機
の直流電源として使用した場合に、負荷としてDSPを
接続することが考えられる。DSPは、受信状態では多
くの演算を実行することになるから消費電流が多くな
り、待ち受け状態では殆ど動作しないから、消費電流が
少なくなることが知られている。したがって、上述した
実施形態1の半導体集積装置では、負荷となるDSPの
動作を着信から一連の動作完了に至るまでCPU40に
よって監視することで、スイッチングレギュレータ10
とシリーズレギュレータ20とを排他的にオンオフさせ
るのである。
When the above semiconductor integrated device is used as a DC power source of a mobile phone, for example, it is possible to connect a DSP as a load. It is known that the DSP consumes a large amount of current in the receiving state because it executes many calculations, and it hardly operates in the standby state, and thus consumes a small amount of current. Therefore, in the above-described semiconductor integrated device of the first embodiment, the operation of the DSP as the load is monitored by the CPU 40 from the arrival of the call to the completion of the series of operations, whereby the switching regulator 10
And the series regulator 20 are exclusively turned on and off.

【0032】つぎに、上記構成の半導体集積装置の変換
効率について説明する。いま、半導体集積装置のスイッ
チングレギュレータ10における電圧変換効率が図5に
示すような特性を有していて、シリーズレギュレータ2
0における消費電力が0.05mWであったとする。
Next, the conversion efficiency of the semiconductor integrated device having the above configuration will be described. Now, the voltage conversion efficiency of the switching regulator 10 of the semiconductor integrated device has a characteristic as shown in FIG.
It is assumed that the power consumption at 0 is 0.05 mW.

【0033】図5の場合に示すように、半導体集積装置
の入力電圧Vinが4.0Vのときで比較すると、出力
電流Ioutが10mAのときの効率は70%である。そ
こで、出力電圧Voutとして3.3Vを得るためには、
入力電力は47mW(=3.3V×10mA÷0.7)
となる。したがって、スイッチングレギュレータ10に
おける電力損失は14mW(=47−33)となる。
As shown in the case of FIG. 5, when the input voltage Vin of the semiconductor integrated device is 4.0 V, the efficiency is 70% when the output current Iout is 10 mA. Therefore, in order to obtain 3.3V as the output voltage Vout,
Input power is 47mW (= 3.3V × 10mA ÷ 0.7)
Becomes Therefore, the power loss in the switching regulator 10 is 14 mW (= 47-33).

【0034】一方、シリーズレギュレータ20を動作さ
せたときの効率については、以下のようになる。すなわ
ち、シリーズレギュレータ20のエラーアンプ21での
消費電流が0.05mAであるとした場合、同じ入力電
圧Vin=4.0Vをシリーズレギュレータ20に入力
して、出力電圧Vout=3.3Vを得るためには、そこ
での電力損失は(4V−3.3V)×10mA+4V×
0.05mAと計算できることから、7.2mWとな
る。
On the other hand, the efficiency when the series regulator 20 is operated is as follows. That is, assuming that the current consumption in the error amplifier 21 of the series regulator 20 is 0.05 mA, the same input voltage Vin = 4.0V is input to the series regulator 20 to obtain the output voltage Vout = 3.3V. The power loss there is (4V-3.3V) × 10mA + 4V ×
Since it can be calculated as 0.05 mA, it becomes 7.2 mW.

【0035】そこで、半導体集積装置のスイッチングレ
ギュレータ10とシリーズレギュレータ20とを、負荷
電流の時間変化に応じて排他的にオンオフさせることが
できれば、軽負荷の場合にシリーズレギュレータ20を
動作させて、重負荷ではスイッチングレギュレータ10
を動作させることによって、14mWと7.2mWとの
差(=6.8mW)に相当する分だけ電力消費を少なく
することができる。したがって、図6のような動作状態
の携帯電話機に利用する半導体集積装置であれば、待ち
受け時間であるt2時間にわたって6.8mWの電力消
費が節約されるのであり、軽負荷時に低消費電流型のシ
リーズレギュレータ20を用いる効果は、極めて大き
い。 (第二の実施の形態)以下に説明する実施形態2では、
負荷のアプリケーションによってはCPUによる負荷電
流の変動が予測できない場合を想定している。
Therefore, if the switching regulator 10 and the series regulator 20 of the semiconductor integrated device can be turned on and off exclusively according to the time change of the load current, the series regulator 20 is operated in the case of a light load, and a heavy load is caused. Switching regulator 10 at load
Is operated, power consumption can be reduced by an amount corresponding to the difference between 14 mW and 7.2 mW (= 6.8 mW). Therefore, in the case of the semiconductor integrated device used for the mobile phone in the operating state as shown in FIG. 6, the power consumption of 6.8 mW is saved over the standby time t2 hours, which is a low current consumption type when the load is light. The effect of using the series regulator 20 is extremely large. (Second Embodiment) In a second embodiment described below,
It is assumed that the load current variation due to the CPU cannot be predicted depending on the load application.

【0036】図2は、実施形態2の半導体集積装置を示
す回路図である。図2において、電流検出/コンパレー
タ31は直流出力端子に流れる出力電流をモニタし、モ
ニタされた電流値を基準値と比較する手段であり、イン
バータ32はスイッチングレギュレータ10とシリーズ
レギュレータ20とを排他的にオンオフさせる切替え手
段である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing the semiconductor integrated device of the second embodiment. In FIG. 2, a current detection / comparator 31 is means for monitoring the output current flowing through the DC output terminal and comparing the monitored current value with a reference value. The inverter 32 excludes the switching regulator 10 and the series regulator 20. It is a switching means for turning on and off.

【0037】この実施形態2では、出力端子OUTの直
前に負荷状態を検出するための抵抗R3を直列に配置し
て、そこを流れる電流を検出している。電流検出/コン
パレータ31では基準電流値と比較して、イネーブル信
号を出力するようにしている。実施形態2のその他の構
成は実施形態1のものと同じであり、詳細な説明は省略
する。
In the second embodiment, the resistor R3 for detecting the load state is arranged in series immediately before the output terminal OUT, and the current flowing therethrough is detected. The current detection / comparator 31 compares the reference current value and outputs an enable signal. The other configurations of the second embodiment are the same as those of the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted.

【0038】実施形態2の半導体集積装置によれば、実
施形態1のようにCPU40によって負荷の状態を予測
することができない場合であっても、スイッチングレギ
ュレータ10とシリーズレギュレータ20とを負荷電流
に応じて排他的に切り替えて動作させようとするもので
ある。したがって、軽負荷時に低消費電流型のシリーズ
レギュレータを用いることが可能であって、高い電力効
率が実現可能な半導体集積装置となる。
According to the semiconductor integrated device of the second embodiment, even when the CPU 40 cannot predict the load state as in the first embodiment, the switching regulator 10 and the series regulator 20 are controlled according to the load current. It is intended to switch and operate exclusively. Therefore, a low current consumption series regulator can be used when the load is light, and the semiconductor integrated device can achieve high power efficiency.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば、直流入力端子と直流出力端子との間で、スイッチン
グトランジスタを含むスイッチングレギュレータ回路及
びシリーズレギュレータ回路が並列接続された電源制御
用回路として、高い電力効率が実現可能な半導体集積装
置を提供できる。
As described above, according to the present invention, a power supply control circuit in which a switching regulator circuit including a switching transistor and a series regulator circuit are connected in parallel between a DC input terminal and a DC output terminal. As a result, a semiconductor integrated device capable of realizing high power efficiency can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の実施形態1である半導体集積装置の
構成を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a semiconductor integrated device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】実施形態2の半導体集積装置を示す回路図であ
る。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a semiconductor integrated device of a second embodiment.

【図3】一般的なパルス幅変調型スイッチングレギュレ
ータの構成を示す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a general pulse width modulation type switching regulator.

【図4】図3に示すスイッチングレギュレータの電圧変
換効率の一例を示す特性図である。
4 is a characteristic diagram showing an example of voltage conversion efficiency of the switching regulator shown in FIG.

【図5】PWM方式とPFM方式とを切り替えた場合
の、電圧変換効率の一例を示す特性図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing an example of voltage conversion efficiency when the PWM method and the PFM method are switched.

【図6】携帯電話機における負荷電流の時間変化の一例
を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a change over time of a load current in a mobile phone.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…スイッチングレギュレータ 11…三角波発振器 12…エラーアンプ 13…PWMコンパレータ 14…ドライバ 20…シリーズレギュレータ 21…エラーアンプ 30…インバータ 31…電流検出/コンパレータ 32…インバータ 40…CPU Q1,Q2…スイッチングMOSFET L1…インダクタンス C1…キャパシタンス ET1,ET2…イネーブル端子 10 ... Switching regulator 11 ... Triangle wave oscillator 12 ... Error amplifier 13 ... PWM comparator 14 ... driver 20 ... Series regulator 21 ... Error amplifier 30 ... Inverter 31 ... Current detection / comparator 32 ... Inverter 40 ... CPU Q1, Q2 ... Switching MOSFET L1 ... Inductance C1 ... Capacitance ET1, ET2 ... Enable terminals

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 スイッチングトランジスタを含むスイッ
チングレギュレータ回路及びシリーズレギュレータ回路
が並列接続され、直流入力端子と直流出力端子との間で
電源制御用回路を構成する半導体集積装置において、 前記直流出力端子に接続された負荷の状態を予測する予
測手段と、 前記予測手段での予測結果に応じて前記スイッチングレ
ギュレータ回路と前記シリーズレギュレータ回路とを排
他的にオンオフさせる切替え手段と、 を備えることを特徴とする半導体集積装置。
1. A semiconductor integrated device in which a switching regulator circuit including a switching transistor and a series regulator circuit are connected in parallel, and a power supply control circuit is formed between a DC input terminal and a DC output terminal, wherein the semiconductor integrated device is connected to the DC output terminal. And a switching unit that exclusively turns on and off the switching regulator circuit and the series regulator circuit in accordance with a prediction result of the prediction unit. Accumulation device.
【請求項2】 前記スイッチングレギュレータ回路は、
パルス幅変調型スイッチングレギュレータ回路であるこ
とを特徴とする請求項1記載の半導体集積装置。
2. The switching regulator circuit comprises:
The semiconductor integrated device according to claim 1, wherein the semiconductor integrated device is a pulse width modulation type switching regulator circuit.
【請求項3】 スイッチングトランジスタを含むスイッ
チングレギュレータ回路及びシリーズレギュレータ回路
が並列接続され、直流入力端子と直流出力端子との間で
電源制御用回路を構成する半導体集積装置において、 前記直流出力端子に接続された負荷への出力電流をモニ
タする監視手段と、前記監視手段によりモニタされた電
流値を所定の基準電流値と比較する比較手段と、前記比
較手段での比較結果に応じて前記スイッチングレギュレ
ータ回路と前記シリーズレギュレータ回路とを排他的に
オンオフさせる切替え手段と、 を備えることを特徴とする半導体集積装置。
3. A semiconductor integrated device in which a switching regulator circuit including a switching transistor and a series regulator circuit are connected in parallel, and a power supply control circuit is formed between a DC input terminal and a DC output terminal, wherein the semiconductor integrated device is connected to the DC output terminal. Means for monitoring the output current to the selected load, comparing means for comparing the current value monitored by the monitoring means with a predetermined reference current value, and the switching regulator circuit according to the comparison result by the comparing means. And a switching means for exclusively turning on and off the series regulator circuit.
【請求項4】 前記スイッチングレギュレータ回路は、
パルス幅変調型スイッチングレギュレータ回路であるこ
とを特徴とする請求項3記載の半導体集積装置。
4. The switching regulator circuit comprises:
4. The semiconductor integrated device according to claim 3, wherein the semiconductor integrated device is a pulse width modulation type switching regulator circuit.
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