CN100423425C - 多输出型电源装置及使用该电源装置的便携设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多输出型电源装置及使用该装置的便携设备，在把多个调整器集成在一个半导体集成电路中来输出多个调整后的电压的多输出型电源装置中，减少由于其他调整器的工作而造成的各调整器的电压控制特性的劣化。该多输出型电源装置具有：输出调整后的输出电压的多个调整器；与这些调整器对应设置的用于分别向这些调整器提供输入电压的多个电源端子；向外部输出来自各调整器的调整后的输出电压的多个输出端子。
Description
技术领域
本发明涉及一种输出多个调整后的电压的多输出型电源装置及使用该电源装置的便携设备。
背景技术
专利文献1：特开平8-234851号公报
在便携设备等中，向多个功能电路单元分别供给独立控制的电压。以往，在半导体集成电路主体(以下称为IC芯片主体)中设置有用于输出这些多个电压的多个调整器(regulator)，将其作为半导体器件进行封装后用作多输出型电源装置。
图4是表示这种以往的多输出型电源装置400的结构的图。在该图4中，在IC芯片主体300中例如设置有用于输出第1输出电压Vo1的第1调整器301、用于输出第2输出电压Vo2的第2调整器302、直至用于输出第n输出电压Von的第n调整器30n。
提供给电源管脚312的电源电压Vcc被输入到这些调整器301～30n中，此时，所述电源电压Vcc通过接合线313、电源焊盘314、内部布线311共同输入给这些调整器。即，这些调整器301～30n的输入端共同连接着接合线313和内部布线311。
调整器301～30n例如由串联调整器构成，被控制成根据基准电压分别产生规定的输出电压Vo1～Von。这些输出电压Vo1～Von通过各自对应的输出焊盘321～32n、接合线331～33n、输出管脚341～34n供给各自的负载装置。
另外，在图4中，把电源电压Vcc作为供给调整器301～30n的输入电压，但作为供给调整器301～30n的输入电压，有时也供给由升压电路对电源电压Vcc进行升压后得到的电压(参照专利文献1)。
如上所述，在以往的多输出型电源装置400中，电源管脚312、接合线313、电源焊盘314、内部布线311由多个调整器301～30n共用。因此，在调整器301～30n中的一个接通/断开，或其负载装置的状态发生变化时，由于位于其前面的接合线313或内部布线311等的电阻而产生电压下降，该影响致使其他的调整器的输入电压也发生变动。特别是在利用电池电源工作的便携设备中，为了尽量延长电池的可工作时间，根据电力供给的需要，极其细致地接通/断开各调整器301～30n。因此，各调整器301～30n的接通/断开状态影响到其他调整器，致使整体的电压控制特性变差。
并且，由于共同连接内部布线311的制约，还存在以下问题：有的调整器在IC芯片主体300内部的电源线的长度过长，导致布线电阻增大，调整器的输入输出电压差等特性变差。
例如，各调整器301～30n的输出电压Vo1～Von根据各自的负载装置的规格被控制为规定电压，但如前面所述，各调整器301～30n的输入电压是电源电压Vcc，是相同的。因此，被指出存在下述问题：所输入的电源电压Vcc和输出电压Vo1～Von的差电压部分成为各调整器301～30n的内部损耗能量，在输出电压Vo1～Von不同时，输出电压低的调整器的损耗相对变大。
发明内容
因此，本发明的目的在于，在把多个调整器集成在一个半导体集成电路中来输出多个调整后的电压的多输出型电源装置中，减少由于至少一个调整器的工作而引起其他调整器的电压控制特性的劣化。并且，本发明的目的在于，减少由于供给调整器的布线电阻的增大而造成的输入输出电压差的特性劣化。另外，本发明的目的在于，可以供给与各调整器的输出电压相应的输入电压，进而减小调整器内的能量损耗。此外，本发明的目的在于，延长使用多输出型电源装置的便携设备的可工作时间。
本发明之一的多输出型电源装置，把多个调整器集成在一个半导体集成电路中，用于输出多个调整后的输出电压，其特征在于，具有：所述多个调整器，对与输出电压相应的检测电压和基准电压进行比较，根据该比较结果对所输入的输入电压进行控制，输出调整后的输出电压；多个电源端子，把所述多个调整器分组为包括一个以上(包括一个)的调整器的调整器组，该多个电源端子对应于每个组而设置，用于向每个组内包括的多个调整器分别供给相同的输入电压；多个输出端子，用于向外部输出来自所述多个调整器的调整后的输出电压，其中所述分组后的调整器组中的至少一个调整器组包括不会同时被控制为工作状态的两个以上(包括两个)的调整器。
本发明之二是根据本发明之一所述的多输出型电源装置，其特征在于，所述分组后的调整器组的至少一个组仅包括一个调整器。
本发明之三是根据本发明之一所述的多输出型电源装置，其特征在于，具有用于把所述多个调整器分别控制为工作状态或停止状态的控制器。
本发明之四是根据本发明之一所述的多输出型电源装置，其特征在于，具有用于向所述多个调整器供给所述基准电压的基准电压产生电路。
本发明之五是根据本发明之一所述的多输出型电源装置，其特征在于，向所述多个调整器组供给电压值因调整器组不同而不同的输入电压。
本发明之六的便携设备的特征在于，具有本发明之一所述的多输出型电源装置。
根据本发明，电源端子对应于调整器或调整器组而设置，所以不易受到其他调整器或调整器组的工作状态/停止状态或它们的负载装置的状态的影响。因此，可以减少各调整器的电压控制特性的劣化。
并且，可以根据调整器或调整器组的输出电压供给输入输出电压差为规定值的最佳输入电压。因此，可以降低调整器的损耗。
并且，可以减少流过每个电源端子的电流，所以能够减少电源端子及布线。
并且，通过将调整器分组，可使电源端子数少于调整器数，而不会使各调整器的电压控制特性劣化。
并且，在各调整器的附近配置电源端子，由此可以减小半导体芯片上的布线电阻，所以能够降低损耗、改善输入输出电压差等。
并且，在把本发明的半导体器件安装在印刷电路板等上时，可以把电源线分开引到印刷线路板上。因此，能够根据用途将电源线分开。
并且，本发明的便携设备由于降低了多输出型电源装置的损耗，所以能够延长电池电源的可工作时间。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施例的多输出型电源装置的结构的图。
图2是表示本发明使用的调整器的结构示例的图。
图3是表示本发明的第二实施例的多输出型电源装置的结构的图。
图4是表示以往的多输出型电源装置的结构的图。
符号说明
100：半导体芯片；200：多输出型电源装置(半导体器件)；11～1n：调整器；20：基准电压产生电路；30：控制器；41～4n：电源焊盘；51～5n：输出焊盘；61～6n：电源管脚；71～7n：输出管脚；111～11n：接合线；121～12n：内部布线；131～13n：内部布线；141～14n：接合线；Vi1～Vin：输入电压；Vo1～Von：输出电压；G1～Gk：调整器组。
具体实施方式
以下，参照附图，说明本发明的多输出型电源装置的实施方式。图1是表示本发明的第一实施例的多输出型电源装置200的结构的图。
在图1中，在IC芯片主体100中设有：用于输出第1输出电压Vo1的第1调整器11、用于输出第2输出电压Vo2的第2调整器12、用于输出第3输出电压Vo3的第3调整器13、直至用于输出第n输出电压Von的第n调整器1n。
第1调整器11的输入端通过内部布线121连接第1电源焊盘41。另外，该电源焊盘41例如通过接合线111连接对应设置的第1电源端子(电源管脚)61。另一方面，第1调整器11的输出端通过内部布线131连接第1输出焊盘51。并且，该输出焊盘51例如通过接合线141连接对应设置的第1输出端子(输出管脚)71。这些第1电源管脚61和第1输出管脚71是对应于第1调整器11而设置的。
其他的第2～第n调整器12～1n的输入输出端也用相同的电路布线构成。即，它们的输入端通过内部布线122～12n连接第2～第n电源焊盘42～4n，例如通过接合线112～11n连接对应设置的第2～第n电源管脚62～6n。另一方面，它们的输出端通过内部布线132～13n连接第2～第n输出焊盘52～5n，例如通过接合线142～14n连接对应设置的第2～第n输出管脚72～7n。即，这些第2～第n电源管脚62～6n和第2～第n输出管脚72～7n是对应于第2～第n调整器12～1n而设置的。
这样，在该第一实施例中，在多个调整器11～1n的输入端独立地设置有与它们对应的多个电源管脚61～6n，向各个电源管脚61～6n施加用于供给与其对应的调整器11～1n的输入电压Vi1～Vin。
另一方面，从多个输出管脚71～7n输出由各个调整器11～1n调整后的输出电压Vo1～Von，并供给省略图示的负载装置。
此处，各个调整器11～1n由串联型调整器构成。所说的串联型调整器例如如图2所示，具有控制晶体管31、输出电压检测电路34和差分放大电路35。该控制晶体管31连接在输入端和输出端之间；该输出电压检测电路34通过利用电阻32和电阻33将其输出端的输出电压Vo进行电阻分压来获得检测电压Vdet；该差分放大电路35输入并比较该检测电压Vdet和基准电压Vref，根据该比较结果来控制控制晶体管31。根据这种结构，通过控制晶体管31的控制来调整输入电压Vi，使检测电压Vdet等于基准电压Vref，获得规定的输出电压Vo。作为控制晶体管，适合使用P型或N型MOS晶体管、PNP型或NPN型双向晶体管。在图2中，使用P型MOS晶体管。该调整器根据来自图1所示的控制器30的导通/截止控制信号的导通/截止状态而处于工作状态或停止状态。在停止状态下，在使控制晶体管31截止的同时，差分放大电路35的工作电源也断开。因此，此时的消耗电力处于最小限度的状态。并且，作为构成调整器11～1n的各调整器的结构，除串联型调整器以外，也可以使用切换型调整器。
调整器11～1n的输出电压Vo1～Von根据连接输出管脚71～7n的各负载装置的要求电压而被调整。供给调整器11～1n的输入电压以往是单一的电源电压Vcc，但在本发明中由于分别独立地设置有电源管脚61～6n，所以可以分别供给规定的输入电压。例如，在第1～第3输出电压Vo1、Vo2、Vo3为2.5v、2.0v、1.8v时，如果象以往那样把电源电压Vcc设为相同的3v，则在第1～第3调整器11、12、13中，各自的输入输出电压差为0.5v、1.0v、1.2v，产生与各负载电流相应的损耗能量。但是，在本发明中，在该情况下，把输入电压Vi1、Vi2、Vi3设定为比对应的输出电压高出控制工作所需的电压、例如仅高出0.3v的最佳电压，即设定为2.8v、2.3v、2.1v。这样，根据对应的调整器的输出电压预先把各自的控制工作所需的规定输入电压控制为最佳值，由此可以减少在该调整器中产生的能量损耗。
图3所示的基准电压产生电路20产生基准电压Vref，并供给各调整器11～1n。该基准电压产生电路20优选采用带隙型恒压电路来产生温度依赖性小的稳定的恒压。根据该恒压产生一个或多个基准电压。因此，可以把一个恒压共用为多个调整器的基准电压。另外，也可以不设置基准电压产生电路20，而在各调整器内部生成基准电压，并且也可以从外部引入基准电压。
控制器30根据导通/截止控制信号的导通/截止状态把各调整器11～1n分别控制为工作状态或停止状态。该控制是根据由来自多输出型电源装置200外部的串行数据等的指令Din而进行的。例如，在用于移动电话时，根据呼出、通话、呼入、照相机摄影等请求，将所需要的调整器11～1n设定为工作状态或停止状态。另外，指令Din可以是n比特数据(大于等于1比特)，其通过数据管脚60、接合线110、数据焊盘40、内部布线120被供给控制器130。
如上所述，根据该第一实施例，电源管脚61～6n是对应于调整器11～1n而设置的。从外部分别向这些电源管脚61～6n供给输入电压Vi1～Vin。在通过电池电源工作的便携设备中，为了尽量延长电池的可工作时间，根据电力供给的需要，极其细致地把各调整器11～1n切换为工作状态/停止状态。即使在这种情况下，在本发明中，调整器也不易受到其他调整器的工作状态/停止状态或它们的负载装置的状态的影响。因此，减小了各调整器11～1n的电压控制特性的劣化。
并且，使从外部供给电源管脚61～6n的输入电压Vi1～Vin分别与输出电压Vo1～Von对应，供给输入输出电压差为规定值的最佳输入电压。调整器的能量损耗由输入输出电压差和输出电流所决定，所以降低了调整器的损耗。
并且，电源管脚61～6n是针对每个调整器11～1n而设置的。由此，可以减少流过每一个电源管脚的电流，所以能够减小电源管脚的单位面积，可以使与其相连接的布线变细。并且，与此相反，通过在每个调整器11～1n上设置电源管脚61～6n，可以减少流过每一个电源管脚的电流，所以，可以把各调整器的电流容量设定得较大。即，可以实现大电流输出。
并且，在电路布线方面，通过在各调整器11～1n附近设置电源管脚61～6n，可以减小半导体芯片上的布线电阻，同时可以把输出管脚Vo1～Von配置在各调整器11～1n附近。在该情况下，与图1不同，电源管脚61～6n和输出管脚Vo1～Von配置在半导体器件200的相同侧。因此，可以更有效地降低损耗能量和改善输入输出电压等。
并且，在把本发明的半导体器件200安装在印刷电路板(PCB)等上时，可以将电源线分开引到PCB上。因此，能够在PCB上根据用途将电源线分开。
并且，通过把该多输出型电源装置200用于移动电话等便携设备上，由于降低了多输出型电源装置的损耗，所以能够延长电池电源的可工作时间。
图3是表示本发明的第二实施例的多输出型电源装置200的结构的图。在该第二实施例中，把多个调整器11～1n分组为包括单个或几个调整器的组，这些调整器组对于共同的输入电压输出多个输出电压。对应于该分组后的每个调整器组，设置共同的电源管脚，向这些每个调整器组供给各自的输入电压。在该情况下，把来自各调整器的调整后的输出电压分别独立地从输出管脚供给各自的负载。
在图3中，以与图1的不同之处为中心进行说明。对与图1相同的部分赋予相同符号，并省略这些部分的重复说明。
在图3中，调整器11单独形成调整器组G1，调整器12、13形成调整器组G2，调整器14～16形成调整器组G3，……，调整器1n单独形成调整器组Gk。
在这样对调整器11～1n进行了分组的情况下，来自各调整器11～1n的调整后的各个输出电压通过对应的内部布线131～13n、输出焊盘51～5n、接合线141～14n，从分别对应的输出管脚71～7n向各自的负载供给输出电压Vo1～Von。
另一方面，与此相对，针对每个调整器组G1～Gk，向各调整器11～1n供给输入电压。
例如，在图3中，调整器组G1和调整器组Gk在该组中包含的调整器11和调整器1n是一个，所以形成和图1相同的结构。
并且，就调整器组G2而言，属于调整器组G2的调整器12、13的输入端共同连接着，并通过内部布线122连接电源焊盘42，通过接合线112连接电源管脚62。因此，供给调整器12、13的电源被供给电源管脚62。
另外，就调整器组G3而言，属于调整器组G3的调整器14、15、16的输入端共同连接着，并通过内部布线123连接电源焊盘43，通过接合线113连接电源管脚63。因此，供给调整器14、15、16的电源被供给电源管脚63。
如上所述的分组是通过对调整器进行组合来实现的，使得即使电源管脚相同时也不会产生以往的问题。
可是，就属于调整器组G2的调整器12、13的动作而言，它们是不会被同时控制为工作状态的调整器。在图3的示例中设有两个调整器，但如果条件具备也可以设置3个以上(包括3个)。如果列举具体示例，可以列举出便携设备中的耳机放大器用调整器和扬声器放大器用调整器。并且，可以列举出CD等的旋转用主轴电机用调整器和插入/抽出托盘用的装载电机用调整器。这些示例中仅其中一个调整器为工作状态。即，排他地或择一地使用调整器。
并且，就作为调整器组G3所示例的属于该组的调整器14、15、16而言，该结构适用于流过各个调整器的电流小的场合。即，在这些调整器14、15、16的电流小的情况下，即使其中任何一个调整器处于工作状态/恢复状态时，也不会给该组的其他调整器带来大的不良影响。因此，即使把这些输入电流小的调整器14、15、16汇总为一组，各调整器14、15、16的电压控制特性也不会劣化到出现问题的程度。
如上所述，根据该第二实施例，可以获得和第一实施例相同的效果，而且由于将调整器分组，可以使电源管脚数少于调整器数。因此，可以减少整体的管脚数，有助于半导体器件200的小型化。
Claims (6)
1. 一种多输出型电源装置，把多个调整器集成在一个半导体集成电路中，用于输出多个调整后的输出电压，其特征在于，具有：
所述多个调整器，用于对与输出电压相应的检测电压和基准电压进行比较，根据该比较结果对所输入的输入电压进行控制，输出调整后的输出电压；
多个电源端子，把所述多个调整器分组为包括一个以上调整器的调整器组，该多个电源端子对应于每个组而设置，用于向每个组内包括的多个调整器分别供给相同的输入电压；
多个输出端子，用于向外部输出来自所述多个调整器的调整后的输出电压，
其中，所述分组后的调整器组中的至少一个调整器组包括不会同时被控制为工作状态的两个以上的调整器。
2. 根据权利要求1所述的多输出型电源装置，其特征在于，所述分组后的调整器组中的至少一个仅包括一个调整器，所述分组后的调整器组中的其他至少一个包括两个以上的调整器。
3. 根据权利要求1所述的多输出型电源装置，其特征在于，具有用于把所述多个调整器分别控制为工作状态或停止状态的控制器。
4. 根据权利要求1所述的多输出型电源装置，其特征在于，具有用于向所述多个调整器供给所述基准电压的基准电压产生电路。
5. 根据权利要求1所述的多输出型电源装置，其特征在于，向多个所述调整器组供给电压值随调整器组不同而不同的输入电压。
6. 一种便携设备，其特征在于，具有权利要求1所述的多输出型电源装置。
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