DE60029741T2

DE60029741T2 - Gleichstrom-Gleichstromwandlerschaltung, Stromversorgungsauswahlschaltung und Gerät

Info

Publication number: DE60029741T2
Application number: DE60029741T
Authority: DE
Inventors: c/o Fujitsu Limited Kouichi Kawasaki Matsuda; c/o Fujitsu Limited Mitsuo Kawasaki Saeki; Hidekiyo /o Fujitsu Limited Kawasaki Ozawa
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2000-02-22
Filing date: 2000-11-10
Publication date: 2006-12-28
Anticipated expiration: 2020-11-11
Also published as: US6404076B1; JP3696470B2; US20030168916A1; EP1128532B1; DE60029741D1; US20020093317A1; EP1128532A3; US6566766B2; JP2001236131A; US7148587B2; EP1128532A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung zum Umwandeln einer Gleichspannung in eine andere Gleichspannung, eine Leistungsversorgungs-Auswahlschaltung zum Auswählen einer aus einer Vielzahl von Leistungsversorgungen und ein mit einer derartigen Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung versehenes Gerät.
Viele elektronische Geräte der tragbaren Bauart, wie z.B. Notebook-Personalcomputer und dergleichen, sind so angeordnet, dass sie mit elektrischer Leistung betrieben werden können, die von einer allgemeinen Leistungsversorgung (Stromversorgung) sowie auch von einer darin eingebauten Batterie erhalten wird.
Gewöhnlich ist in ein derartiges Gerät eine Schaltung zum Auswählen integriert, ob von einer allgemeinen Leistungsversorgung erhaltene elektrische Leistung oder von einer Batterie erhaltene elektrische Leistung für den Betrieb des Gerätes verwendet werden soll (beispielsweise japanisches Patentoffenlegungsblatt Hei 9-182288 und japanisches Patentoffenlegungsblatt Hei 9-308102). Gemäß einer derartigen Schaltungsart hat dann, wenn von der allgemeinen Leistungsversorgung erhaltene elektrische Leistung dem Gerät zugeführt wird, diese elektrische Leistung Vorrang bei der Benutzung, und wenn erfasst wird, dass die Leistungsversorgung von der allgemeinen Leistungsversorgung unterbrochen ist, wird die Leistungsversorgung auf die Leistungsversorgung von der Batterie umgeschaltet. Als ein weiterer Typ der Leistungsversorgungs-Umschaltschaltung ist auch eine Leistungsversorgungs-Umschaltschaltung bekannt, die so angeordnet ist, dass im Hinblick auf die Tatsache, dass von der allgemeinen Leistungsversorgung erhaltene elektrische Leistung im allgemeinen eine höhere Spannung als die Batterie hat, die Leistungsversorgung aus der Quelle durchgeführt wird, die die höchste Spannung hat.
Allgemein nimmt die Spannung einer Batterie mit fortschreitender Entladung der Batterie allmählich ab. Somit wird ein Gerät mit einer Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung versehen, um die Spannung der in dem Gerät zu verwendenden elektrischen Leistung aufrechtzuerhalten.
7 ist ein Schaltbild, das ein Beispiel eines linearen Reglers zeigt. Der lineare Regler ist eine Art einer Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung und findet allgemein breite Anwendung.
Ein linearer Reglerabschnitt 10 ist auf einem LSI vorgesehen, der einen Eingangsanschluss IN hat, durch den elektrische Leistung mit einer Eingangsspannung Vin angelegt ist. Der lineare Reglerabschnitt wandelt die elektrische Leistung der Eingangsspannung Vin in eine Ausgangsspannung Vout (Vin > Vout) um, die niedriger ist als die Eingangsspannung Vin, und gibt die elektrische Leistung mit der Ausgangsspannung Vout durch einen Ausgangsanschluss OUT ab.
Zwischen dem Eingangsanschluss IN und dem Ausgangsanschluss OUT ist ein NPN-Transistor 11 zur Steuerung der Ausgangsspannung angeordnet, und zwischen dem Eingangsanschluss IN und einer Basis des NPN-Transistors 11 ist eine Konstantstromquelle 12 angeordnet. Ein von der Konstantstromquelle 12 abgegebener Strom wird durch die Basis des NPN-Transistors 11 in Form eines Basisstroms desselben geleitet und wird weiter durch einen Kollektor eines zusätzlichen NPN-Transistors 13 in Form eines Kollektorstroms desselben geleitet. Ein Emitter des NPN-Transistors 13 ist mit einem Erdungsanschluss GND verbunden, der geerdet ist. Die Ausgangsspannung Vout des Ausgangsanschlusses OUT wird durch einen von zwei Widerständen 14 und 15 gebildeten Spannungsteiler einem positiven Eingangsanschluss eines Differentialverstärkers 16 zugeliefert, während eine von einer Referenzspannungsquelle 17 erzeugte Referenzspannung einem negativen Eingangsanschluss des Diffe rentialverstärkers 16 zugeliefert wird. Ein Ausgangsanschluss des Differentialverstärkers 16 ist mit einer Basis des NPN-Transistors 13 verbunden.
In dem Fall, dass die Ausgangsspannung Vout des Ausgangsanschlusses OUT höher ist als eine vorbestimmte Referenz-Ausgangsspannung, wird eine Ausgangsspannung des Differentialverstärkers 16 erhöht, so dass ein Kollektorstrom des NPN-Transistors 13 erhöht wird. Das heißt, von dem von der Konstantstromquelle 12 ausgegebenen Strom wird der als der Kollektorstrom des NPN-Transistors 13 verwendete Strom erhöht, und als Resultat wird der Basisstrom des NPN-Transistors 11 für die Ausgangsspannungssteuerung vermindert und dadurch die Ausgangsspannung Vout des Ausgangsanschlusses OUT abgesenkt.
Andererseits wird in dem Fall, dass die Ausgangsspannung Vout des Ausgangsanschlusses OUT mit einer Spannung vorgespannt ist, die niedriger ist als eine vorbestimmte Referenz-Ausgangsspannung, eine Ausgangsspannung des Differentialverstärkers 16 abgesenkt, so dass der Kollektorstrom des NPN-Transistors 13 verringert wird. Das heißt, dass der Basisstrom des NPN-Transistors 11 erhöht wird und dadurch die Ausgangsspannung Vout des Ausgangsanschlusses OUT erhöht wird.
Auf diese Weise wird elektrische Leistung mit einer konstanten Ausgangsspannung Vout von dem Ausgangsanschluss OUT abgegeben.
8 ist ein Schaltbild, das ein zweites Beispiel eines linearen Reglers zeigt. Dieser unterscheidet sich wie folgt von der Schaltung in 7.
Ein in 8 gezeigter linearer Regler 10' ist an Stelle des NPN-Transistors 11 zur Ausgangsspannungssteuerung in dem in 7 gezeigten linearen Regler mit einem PNP-Transistor 18 zur Ausgangsspannungssteuerung versehen. Als Resultat wird die Ausgangsspannung Vout des Ausgangsanschlusses OUT an den negativen Eingangsanschluss des Differentialverstärkers 16 durch einen von zwei Widerständen 14 und 15 gebildeten Spannungsteiler angelegt, während die von der Referenzspannungsquelle 17 erzeugte Referenzspannung an den positiven Eingangsanschluss des Differentialverstärkers 16 angelegt wird.
In dem Fall, dass der Ausgangsanschluss OUT mit einer Spannung Vout vorgespannt ist, die höher ist als eine vorbestimmte Referenz-Ausgangsspannung, wird die Ausgangsspannung des Differentialverstärkers 16 gesenkt, so dass der Kollektorstrom des NPN-Transistors 13 vermindert wird. Das heißt, dass von dem von der Konstantstromquelle 12 abgegebenen Strom der als der Kollektorstrom des NPN-Transistors 13 verwendete Strom vermindert wird und als Resultat der Basisstrom des PNP-Transistors 18 reduziert wird und dadurch die Ausgangsspannung Vout des Ausgangsanschlusses OUT abgesenkt wird.
Wenn andererseits Vout niedriger wird als die vorbestimmte Referenz-Ausgangsspannung, geht die Ausgangsspannung des Differentialverstärkers 16 nach oben, so dass der Kollektorstrom des NPN-Transistors 13 erhöht wird. Das heißt, dass der Basisstrom des PNP-Transistors 18 erhöht wird und dadurch die Ausgangsspannung Vout des Ausgangsanschlusses OUT erhöht (wiederhergestellt) wird.
Auf diese Weise wird elektrische Leistung mit einer konstanten Ausgangsspannung Vout von dem Ausgangsanschluss OUT abgegeben.
9 ist ein Schaltbild, das ein drittes Beispiel eines linearen Reglers zeigt.
Ein Hauptunterschied gegenüber dem in 8 gezeigten zweiten Beispiel des linearen Reglers ist, dass der PNP-Transistor 18 durch einen P-Kanal-MOSFET-Transistor 19 ersetzt ist.
Der Betriebsablauf der Schaltung ist gleich wie bei derjenigen des in 8 gezeigten zweiten Beispiels, so dass auf eine Erklärung des dritten Beispiels verzichtet wird.
10 ist ein Schaltbild, das ein Beispiel eines Schaltreglers zeigt. Der Schaltregler 20 ist ebenfalls eine Art einer Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung und findet allgemein breite Anwendung.
Elektrische Leistung mit der Spannung Vin wird durch einen Eingangsanschluss IN des Schaltreglers zugeführt und elektrische Leistung mit der Ausgangsspannung Vout (wobei sich hier um einen Abwärtstransformierungstyp handelt und somit Vin > Vout) wird von einem zweiten Ausgangsanschluss OUT2 eines ersten und eines zweiten Ausgangsanschlusses OUT1 und OUT2 abgegeben. Zwischen den ersten und den zweiten Ausgangsanschluss OUT1 und OUT2 ist eine externe Spule 31 geschaltet. Zwischen den zweiten Ausgangsanschluss OUT2 und Erde ist eine externe Kapazität 32 geschaltet.
Die Abschnitte des Schaltreglers 20 mit Ausnahme der externen Spule 31 und der externen Kapazität 32 sind in einem LSI (Large Scale Integrated Circuit) integriert.
Zwischen dem Eingangsanschluss IN und dem Ausgangsanschluss OUT1 ist ein P-Kanal-MOS-Transistor 21 angeordnet. Ein Ausgang eines PWM-Komparators 26 ist mit einem Gate des P-Kanal-MOS-Transistors 21 verbunden. Ein Ausgang eines Differentialverstärkers 24 und ein Ausgang eines Dreieckwellengenerators 27 werden an den PWM-Komparator 26 angelegt. Der PWM-Komparator 26 wird weiter unten beschrieben.
Die Spannung Vout des zweiten Ausgangsanschlusses OUT2 wird an einen negativen Eingangsanschluss des Differentialverstärkers 24 durch einen von zwei Widerständen 22 und 23 gebildeten Spannungsteiler angelegt, während eine von einer Referenzspannungsquelle 25 erzeugte Referenzspannung an einen positiven Eingangsanschluss des Differentialverstärkers 24 angelegt wird. Zwischen den ersten Ausgangsanschluss OUT1 und einen Erdungsanschluss GND, der geerdet ist, ist eine Diode 28 geschaltet. Die Katode der Diode 28 ist mit dem ersten Ausgangsanschluss OUT1 verbunden und die Anode der Diode 28 ist mit dem Erdungsanschluss GND verbunden.
Der PWM-Komparator 26 vergleicht eine Ausgangsspannung des Differentialverstärkers 24 mit einem von dem Dreieckwellengenerator 27 ausgegebenen Dreieckwellensignal. Wenn die Ausgangsspannung des Differentialverstärkers 24 eine niedrigere Spannung hat als das Dreieckwellensignal, erzeugt der PWM-Komparator 26 ein Impulssignal mit dem Pegel "H". Wenn die Ausgangsspannung des Differentialverstärkers 24 eine höhere Spannung hat als das Dreieckwellensignal, erzeugt der PWM-Komparator 26 ein Impulssignal mit dem Pegel "L". Dieses Impulssignal wird an das Gate des MOS-Transistors 21 angelegt, so dass der MOS-Transistor 21 in Übereinstimmung mit einer Veränderung zwischen dem "H"-Pegel und dem "L"-Pegel des Impulssignals ein- und ausschaltet. Das heißt, dass der MOS-Transistor 21 die Eingangsspannung Vin mit der gleichen Wiederholungsfrequenz wie der des Dreieckwellensignals schaltet.
Die Diode 28, die Spule 31 und die Kapazität 32 glätten die Eingangsspannung Vin nach dem Umschalten und erzeugen die Ausgangsspannung Vout.
Wenn die Ausgangsspannung Vout eine voreingestellte Spannung geringfügig übersteigt, geht die Ausgangsspannung des Differentialverstärkers 24 nach unten, so dass eine Impulsbreite (eine Impulsbreite des Pegels "L") des von dem PWM-Komparator 26 erzeugten Impulssignals geringfügig geschmälert wird, wodurch die Ausgangsspannung Vout nach unten geht. Wenn andererseits die Ausgangsspannung Vout nach unten geht, geht die Ausgangsspannung des Differentialverstärkers 24 nach oben, so dass eine Impulsbreite (eine Impulsbreite des Pegels "L") des von dem PWM-Komparator 26 erzeugten Impulssignals erweitert wird, wodurch die Ausgangsspannung Vout nach oben geht. Auf diese Weise regelt der Schaltregler 20 die auszugebende elektrische Leistung auf eine konstante Spannung Vout.
In einem elektronischen Gerät, beispielsweise einem Personalcomputer, ist es häufig der Fall, dass in dem Gerät mehrere Schaltungseinheiten vorhanden sind, die mit jeweils unterschiedlichen Gleichspannungen arbeiten. Ein derartiges Gerät ist mit einer Vielzahl von Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltungen versehen, die jeweils elektrische Leistung mit unterschiedlichen Spannungen abgeben. Die Nachteile von Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltungen sind, dass ein beträchtlicher Anteil elektrischer Leistung für die Umwandlung von Gleichspannungen verbraucht wird. Dadurch wird Leistung vergeudet und der Verbrauch der Batterieleistung wird beschleunigt und die Gerätetemperatur steigt an. Beispielsweise ist im Fall der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung mit der Konfiguration eines linearen Reglers, die in 7 bis 9 gezeigt ist, bei der Umwandlung von der Eingangsspannung von 16V in die Ausgangsspannung von 3,3V der Wirkungsgrad der Umwandlung 20% und die übrigen 80% sind Verlustleistung. Insbesondere in einem Gerät, in dem mehrere jeweils verschiedene Gleichspannungen verwendet werden und mehrere Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltungen erforderlich sind, um die Vielzahl von jeweils verschiedenen Gleichspannungen zu erzeugen, besteht der Bedarf, den Wirkungsgrad der Umwandlung in Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltungen zu verbessern.
Die EP-A-0717333 zeigt eine Leistungsversorgungs-Auswahlschaltung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. In dieser Schaltung werden vorbestimmte Referenzspannungen, die jeweils einem maximalen Potenzialabfall in einem Regler oder Schalter entsprechen, verwendet, um die Größe der Eingangsversorgungsspannungen vor dem Vergleichen derselben mit einer Ausgangsspannung zu vermindern. Somit wählt die Schaltung die Eingangsversorgungsspannung, die das niedrigste Potenzial hat, vorausgesetzt, dass es größer als die um diese maximale Spannung angehobene Ausgangsspannung ist.
Im Hinblick auf die vorstehenden Ausführungen ist es eine zu Grunde liegende Überlegung der vorliegenden Erfindung, eine Leistungsversorgungs-Auswahlschaltung zu schaffen, die in einer vorhandenen Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung verwendet werden kann, um eine hinsichtlich des Wirkungsgrads der Umwandlung verbesserte Spannungsumwandlung durchzuführen, sowie eine Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung, die eine derartige Leistungsversorgungs-Auswahlschaltung enthält.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Leistungsversorgungs-Auswahlschaltung geschaffen, enthaltend:
eine Vielzahl von Eingangsanschlüssen zum Anschluss an eine Vielzahl von Gleichstrom-Leistungsversorgungen;
einen Leistungsversorgungs-Auswahlabschnitt zum Auswählen einer Gleichstrom-Leistungsversorgung mit der niedrigsten Spannung aus der Vielzahl der Gleichstrom-Leistungsversorgungen; und
einen Ausgangsanschluss zum Ausgeben der Spannungen der von dem Leistungsversorgungs-Auswahlabschnitt ausgewählten Gleichstrom-Leistungsversorgung; dadurch gekennzeichnet, dass:
der Leistungsversorgungs-Auswahlabschnitt so angeordnet ist, dass er die Gleichstrom-Leistungsversorgung mit der niedrigsten Spannung unter der Bedingung auswählt, dass die Spannung nicht geringer ist als eine vorbestimmte Spannung.
Wie vorstehend angeführt ist im Fall der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung mit der Konfiguration eines linearen Reglers der Wirkungsgrad der Umwandlung 2% für eine Umwandlung von 16V in 3,3V. Andererseits ist jedoch in dem Fall, in dem eine Leistungsversorgung mit 5V vorliegt, der Wirkungsgrad der Umwandlung für die gleiche Umwandlung 66%. Wenn somit eine Ausgangsspannung von einer Eingangsspannung erhalten wird, die möglichst nahe an der Ausgangsspannung liegt, ist es möglich, den Wirkungsgrad der Umwandlung stark zu verbessern. Dies ist sowohl auf die Konfiguration des Schaltreglers als auch auf die Konfiguration des linearen Reglers anwendbar.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung verwendet eine Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung gemäß vorliegender Erfindung das vorstehend erwähnte Prinzip, indem die vorstehend definierte Leistungsversorgungs-Auswahlschaltung mit einem Reglerabschnitt des Abwärtstransformierungstyps kombiniert wird.
Das heißt, dass der Leistungsversorgungs-Auswahlabschnitt eine Gleichstrom-Leistungsversorgung mit der niedrigsten Spannung aus mehreren Gleichstrom-Leistungsversorgungen auswählt und die ausgewählte Eingangsspannung in den Reglerabschnitt eingibt. Um jedoch zu vermeiden, dass eine Eingangsleistungsversorgung mit 0V ausgewählt wird, beispielsweise wenn eine Leistungsversorgung nicht arbeitet oder nicht angeschlossen ist, ist in diesem Fall eine Bedingung vorgesehen, dass die niedrigste Spannung nicht geringer ist als eine vorbestimmte Spannung. Der Reglerabschnitt wandelt die Spannung der auf diese Weise ausgewählten Gleichstrom-Leistungsversorgung in eine Gleichspannung um, die niedriger ist als die Spannung der ausgewählten Gleichstrom-Leistungsversorgung. Somit ist es möglich, einen hohen Wirkungsgrad der Spannungsumwandlung zu verwirklichen, wobei die optimale Leistungsversorgung in Übereinstimmung mit der Situation der Leistungsversorgungen gewählt wird.
In dem Fall, dass entschieden wird, dass im Vergleich zu der Spannung der durch den ersten Eingangsanschluss eingegebenen ersten Gleichstrom-Leistungsversorgung die Spannung der durch den zweiten Eingangsanschluss eingegebenen zweiten Gleichstrom-Leistungsversorgung niedriger ist, oder dass eine Anordnung vorliegt, dass der zweite Eingangsanschluss mit einer zweiten Gleichstrom-Leistungsversorgung (zweite DC-PSU) verbunden ist, die eine niedrigere Spannung hat, ist es möglich, die Struktur des Leistungsversorgungs-Auswahlabschnitts unter Berücksichtigung der Idee der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung zu vereinfachen.
In der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Reglerabschnitt einen linearen Regler umfassen. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass der Leistungsversorgungs-Auswahlabschnitt und der Reglerabschnitt, der den linearen Regler enthält, in einer integrierten Schaltung angeordnet sind. Oder alternativ ist es bevorzugt, dass die Leistungsversorgungs-Auswahlschaltung und Abschnitte des Reglerabschnitts, die den linearen Regler enthalten, in einer integrierten Schaltung (IC) angeordnet sind, mit der Ausnahme eines Ausgangsspannungs-Regeltransistors, der außerhalb des IC angeordnet ist.
In der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Reglerabschnitt einen Schaltregler enthalten. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass der Leistungsversorgungs-Auswahlabschnitt und Abschnitte des Reglerabschnitts, die den Schaltregler enthalten, in einem IC angeordnet sind, mit der Ausnahme ei nes Spannungsglättungs-Schaltungsabschnitts, der außerhalb des IC angeordnet ist.
Die Anordnung in einer integrierten Schaltung erlaubt einen stabilen Betrieb, geringere Kosten und Raumeinsparung.
Ein Gerät, das die vorliegende Erfindung gemäß den vorstehenden Ausführungen verkörpert, ist mit einem ersten und einem zweiten Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler versehen. Der zweite Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler, der die niedrigere Gleichspannung ausgibt, steht in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Dieses Merkmal macht es möglich, eine effiziente Gleichstrom-Gleichstrom-Umwandlung durchzuführen, den Leistungsverbrauch zu reduzieren und den Temperaturanstieg des Gerätes zu unterdrücken.
Im allgemeinen werden Leistungsversorgungssysteme innerhalb der Geräte im Voraus verdrahtet, und daher ist es üblich, dass die Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform, die nachfolgend beschrieben wird, als der zweite Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler verwendet wird. Es kann jedoch die Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung gemäß einer ersten Ausführungsform, die nachstehend beschrieben wird, als der zweite Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler verwendet werden. In diesem Fall dient der Leistungsversorgungs-Auswahlabschnitt des zweiten Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlers dazu, sowohl den Weg für die Übertragung des Ausgangs des ersten Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlers zu dem Reglerabschnitt als auch den Weg für die Übertragung der Spannung der ersten Gleichstrom-Leistungsversorgung zu dem Reglerabschnitt zu blockieren, wenn die erste Gleichstrom-Leistungsversorgung niedriger als eine vorbestimmte Spannung ist, und zwar in dem Fall, in dem der Ausgang des ersten Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlers niedriger als eine vorbestimmte Spannung ist.
Eine detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erfolgt nachfolgend im Rahmen von Beispielen unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen.
1 ist ein Schaltbild einer ersten Ausführungsform einer Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung gemäß vorliegender Erfindung, einschließlich einer ersten Ausführungsform einer Leistungsversorgungs-Auswahlschaltung gemäß vorliegender Erfindung;
2 ist ein Schaltbild einer zweiten Ausführungsform einer Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung gemäß vorliegender Erfindung, einschließlich einer zweiten Ausführungsform einer Leistungsversorgungs-Auswahlschaltung gemäß vorliegender Erfindung;
3 ist ein Schaltbild einer dritten Ausführungsform einer Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung gemäß vorliegender Erfindung;
4 ist ein Schaltbild einer vierten Ausführungsform einer Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung gemäß vorliegender Erfindung;
5 ist ein Schaltbild einer fünften Ausführungsform einer Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung gemäß vorliegender Erfindung;
6 ist ein Blockschaltbild, das eine Ausführungsform eines Gerätes gemäß vorliegender Erfindung zeigt;
7 ist ein Schaltbild, das ein erstes Beispiel eines linearen Reglers zeigt;
8 ist ein Schaltbild, das ein zweites Beispiel eines linearen Reglers zeigt;
9 ist ein Schaltbild, das ein drittes Beispiel eines linearen Reglers zeigt; und
10 ist ein Schaltbild, das ein Beispiel eines Schaltreglers zeigt.
1 ist ein Schaltbild einer ersten Ausführungsform einer Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung gemäß vorliegender Erfindung, einschließlich einer ersten Ausführungsform einer Leistungsversorgungs-Auswahlschaltung gemäß vorliegender Erfindung.
Die in 1 gezeigte Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung 100 enthält eine Eingangs-Auswahlschaltung 110 und einen linearen Regler 10. Die Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung 100 ist in ihrer Gesamtheit in einen LSI-Chip 190 integriert. Die Eingangs-Auswahlschaltung 110 ist eine Ausführungsform einer Leistungsversorgungs-Auswahlschaltung gemäß vorliegender Erfindung.
Die Eingangs-Auswahlschaltung 110 ist mit zwei Eingangsanschlüssen IN1 und IN2 versehen, an die jeweils Gleichstromversorgungen angeschlossen sind. Eingangsspannungen Vin1 und Vin2 sind durch die Eingangsanschlüsse IN1 bzw. IN2 angelegt.
Die Eingangs-Auswahlschaltung 110 zwischen den Eingangsanschlüssen (IN1 und IN2) und dem Knoten TML kann von dem linearen Reglerabschnitt 10 getrennt sein (beispielsweise durch Integrieren der Eingangs-Auswahlschaltung 110 in einen LSI). In diesem Fall ist der Knoten TML ein Ausgangsanschluss der Eingangs-Auswahlschaltung 110 und überträgt Signale von der Eingangs-Auswahlschaltung 110 zu dem linearen Reglerabschnitt 10, die Anoden der Dioden 111 und 112 sind mit den Eingangsanschlüssen IN1 beziehungsweise IN2 verbunden und die Eingänge von P-Kanal-Transistoren 113 und 114 sind jeweils mit den Katoden der Dioden 111 und 112 verbunden. Die Eingangsseiten der P-Kanal-Transistoren 113 und 114 sind ebenfalls über Widerstände 115 und 116 jeweils mit ihren Gates verbunden. Zwischen den Gates der P-Kanal-MOS-Transistoren 113 und 114 und einem Erdungsanschluss GND sind jeweils N- Kanal-MOS-Transistoren 117 und 118 angeordnet. Der Erdungsanschluss GND ist geerdet.
Die Eingangs-Auswahlschaltung 110 ist ferner mit einem ersten, einem zweiten und einem dritten Komparator 121, 122 und 123 sowie einer Referenzspannungsquelle 124 versehen. Ein positiver Eingangsanschluss des ersten Komparators 121 ist mit einer Katode der Diode 111 verbunden und ein negativer Eingangsanschluss des ersten Komparators 121 ist mit der Referenzspannungsquelle 124 verbunden. Ein positiver Eingangsanschluss des zweiten Komparators 122 ist mit einer Katode der Diode 112 verbunden und ein negativer Eingangsanschluss des zweiten Komparators 122 ist mit der Katode der Diode 111 verbunden. Ein positiver Eingangsanschluss des dritten Komparators 123 ist mit der Referenzspannungsquelle 124 verbunden und ein negativer Eingangsanschluss des dritten Komparators 123 ist mit der Katode der Diode 112 verbunden.
Ausgangssignale der drei Komparatoren 121, 123 und 123 werden über eine erste Logikschaltung 133, die ein AND-Gate 131 und ein OR-Gate 132 enthält, zu dem N-Kanal-MOS-Transistor 117 übertragen und weiter über eine zweite Logikschaltung 136, die ein OR-Gate 134 und ein NAND-Gate 135 enthält, zu einem weiteren N-Kanal-MOS-Transistor 118 übertragen.
Der erste Komparator 121 vergleicht die Spannung Vin1 des ersten Eingangsanschlusses IN1 mit der Spannung der Referenzspannungsquelle 124 und bestimmt, ob die Spannung Vin1 des ersten Eingangsanschlusses IN1 höher ist als die Spannung der Referenzspannungsquelle 124. Mit anderen Worten wird festgestellt, ob die Referenzspannungsquelle 124 mit dem ersten Eingangsanschluss IN1 verbunden ist.
In ähnlicher Weise wie der erste Komparator 121 vergleicht der dritte Komparator 123 die Spannung Vin2 des zwei ten Eingangsanschlusses IN2 mit der Spannung der Referenzspannungsquelle 124 und bestimmt, ob die Spannung Vin2 des zweiten Eingangsanschlusses IN2 höher ist als die Spannung der Referenzspannungsquelle 124. Mit anderen Worten wird festgestellt, ob die Referenzspannungsquelle 124 sicher mit dem zweiten Eingangsanschluss IN2 verbunden ist.
Der zweite Komparator 122 unterscheidet sich von dem ersten Komparator 121 und dem dritten Komparator 123 und vergleicht die Spannung Vin1 des ersten Eingangsanschlusses IN1 mit der Spannung Vin2 des zweiten Eingangsanschlusses IN2.
Wenn die Spannung Vin1 des ersten Eingangsanschlusses IN1 die Referenzspannung übersteigt und Vin1 < Vin2, erzeugt die erste Logikschaltung 133 ein Signal mit dem Pegel "H", so dass der NMOS-Transistor 117 leitet und wodurch das Gate des PMOS-Transistors 113 auf das Potenzial der Erdungsseite herunter geht. Auf diese Weise schaltet der PMOS-Transistor 113 ein, so dass die Spannung Vin1 des ersten Eingangsanschlusses IN1 über den Knoten TML an den linearen Reglerabschnitt 10 übertragen wird. Zu diesem Zeitpunkt gibt der Ausgang (das Gate des NMOS-Transistors 118) der zweiten Logikschaltung 136 ein Signal mit dem Pegel "L" ab, so dass der NMOS-Transistor 118 abschaltet. Somit schaltet der PMOS-Transistor 114 ebenfalls ab, so dass die Spannung Vin2 des zweiten Eingangsanschlusses IN2 nicht an den linearen Reglerabschnitt 10 übertragen wird.
Beispielsweise sei angenommen, dass Vin1 = 5,0V, Vin2 = 16,0V. In dem Fall, dass der lineare Reglerabschnitt 10 eine Spannung von 3,3V abgibt, wählt die Eingangs-Auswahlschaltung 110 Vin1 = 5,0V. Somit ist der Wirkungsgrad des linearen Reglerabschnitts 10 66%.
Andererseits gibt im Fall von Vin2 < Vin1 unter der Bedingung, dass Vin2 die Referenzspannung übersteigt, der Ausgang der ersten Logikschaltung 133 einen Pegel "L" ab und die zweite Logikschaltung 136 erzeugt einen Pegel "H". Somit schalten der NMOS-Transistor 117 und der PMOS-Transistor 113 ab, so dass die Übertragung von Vin1 zu dem linearen Reglerabschnitt unterbunden ist, und der NMOS-Transistor 118 und der PMOS-Transistor 114 schalten ein, so dass Vin2 zu dem linearen Reglerabschnitt 10 übertragen wird. In diesem Fall wählt beispielsweise unter der Annahme, dass Vin1 = 16,0V, Vin2 = 5,0V und der lineare Reglerabschnitt 10 eine Spannung von 3,3V abgibt, die Eingangs-Auswahlschaltung 110 Vin2 = 5,0V aus. Somit ist der Wirkungsgrad des linearen Reglerabschnitts 10 66%.
In dem Fall, dass Vin2 geringer ist als die Referenzspannung (typischerweise ist der Eingangsanschluss IN2 von der Quelle getrennt), während Vin1 nicht geringer als die Referenzspannung ist, geben der erste, der zweite und der dritte Komparator 121, 122 und 123 jeweils Signale mit dem Pegel "H", dem Pegel "L" und dem Pegel "H" ab, so dass die erste Logikschaltung 133 ein Signal mit dem Pegel "H" erzeugt und die zweite Logikschaltung 136 ein Signal mit dem Pegel "L" erzeugt. Somit leitet der NMOS-Transistor 117 und der PMOS-Transistor 113 leitet ebenfalls. Andererseits schaltet der NMOS-Transistor 118 ab und der PMOS-Transistor 114 schaltet ebenfalls ab. Folglich wird in diesem Fall die durch den ersten Eingangsanschluss IN1 eingegebene Spannung zu dem linearen Reglerabschnitt 10 übertragen. In dem Fall, dass der lineare Reglerabschnitt 10 eine Spannung von 3,3V abgibt, ist der Wirkungsgrad des linearen Reglerabschnitts 10 66%, wenn Vin1 = 5,0V, und 20%, wenn Vin1 = 16,0V.
Andererseits geben in dem Fall, dass Vin1 geringer ist als die Referenzspannung (typischerweise ist der Eingangsanschluss IN1 von der Quelle getrennt), während Vin2 nicht niedriger ist als die Referenzspannung, der erste, der zweite und der dritte Komparator 121, 122 und 123 jeweils Signale mit dem Pegel "L", dem Pegel "H" und dem Pegel "L" ab, so dass die erste Logikschaltung 133 ein Signal mit dem Pegel "H" erzeugt. Somit schaltet der NMOS-Transistor 117 ab und der PMOS-Transistor 113 schaltet ebenfalls ab. Andererseits schaltet der NMOS-Transistor 118 ein und der PMOS-Transistor 114 schaltet ebenfalls ein. Folglich wird in diesem Fall die durch den zweiten Eingangsanschluss IN2 eingegebene Spannung Vin2 zu dem linearen Reglerabschnitt 10 übertragen. In dem Fall, dass der lineare Reglerabschnitt 10 eine Spannung von 3,3V abgibt, ist der Wirkungsgrad des linearen Reglerabschnitts 10 66%, wenn Vin2 = 5,0V, und 20%, wenn Vin2 = 16,0V.
Der lineare Reglerabschnitt 10 hat den gleichen Aufbau wie der in 7 gezeigte lineare Regler und erzeugt in Übereinstimmung mit dem unter Bezug auf 7 erläuterten Prinzip die stabilisierte Ausgangsspannung Vout (Vout < Vin1, Vin2), die niedriger ist als die Spannungen Vin1 und Vin2 der Eingangsanschlüsse IN1 und IN2, beispielsweise Vout = 3,3V, und gibt diese durch den Ausgangsanschluss OUT ab.
Auf diese Weise wird im Fall der in 1 gezeigten Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung 100 von zwei Eingangsspannungen Vin1 und Vin2 die kleinere an den linearen Reglerabschnitt 10 übertragen, so dass sie zur Erzeugung der Ausgangsspannung Vout verwendet wird, und zwar unter der Bedingung, dass sie nicht niedriger ist als die Referenzspannung. Somit ist es möglich, die Gleichstrom-Gleichstrom-Umwandlung mit einem hervorragenden Wirkungsgrad der Umwandlung durchzuführen.
2 ist ein Schaltbild einer zweiten Ausführungsform einer Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung gemäß vorliegender Erfindung einschließlich einer zweiten Ausführungsform einer Leistungsversorgungs-Auswahlschaltung gemäß vorliegender Erfindung.
Eine in 2 gezeigte Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung 200 enthält einen Eingangs-Auswahlabschnitt 210, der im Vergleich zu der Eingangs-Auswahlschaltung 110 gemäß der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform einen vereinfachten Aufbau hat, und einen linearen Reglerabschnitt 10, der den gleichen Aufbau wie der lineare Reglerabschnitt 10 gemäß der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform hat. In ähnlicher Weise wie bei der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform ist die Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung 200 in ihrer Gesamtheit in einen LSI-Chip 290 integriert.
Die Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung 200 ist eine Schaltung, die Eingangsspannungen Vin1 und Vin2 durch die Eingangsanschlüsse IN1 bzw. IN2 erhalten soll, wobei sichergestellt ist, dass Vin1 > Vin2. Die Sicherstellung, dass Vin1 > Vin2, kann beispielsweise mittels der Unterscheidung der Steckverbindertypen oder durch feste Verdrahtung der jeweiligen Steckverbinder in einem Gerät im Voraus erfolgen.
Zwischen dem ersten Eingangsanschluss IN1 der beiden Eingangsanschlüsse IN1 und IN2 und einem Knoten TML, der die Verbindung zwischen der Eingangs-Auswahlschaltung 210 und dem linearen Reglerabschnitt 10 herstellt, sind eine Diode 211, deren Anode mit dem Eingangsanschluss IN1 verbunden ist, und ein PMOS-Transistor 213 angeordnet. Hier ist in dem Fall, dass die Eingangs-Auswahlschaltung (ein Beispiel der Leistungsversorgungs-Auswahlschaltung, auf die in der vorliegenden Erfindung Bezug genommen wird) in Form einer von dem linearen Reglerabschnitt 10 getrennten Schaltung angeordnet ist (beispielsweise ist nur die Eingangs-Auswahlschaltung 210 auf einem LSI-Chip vorgesehen), der Knoten TML ein Ausgangsanschluss der Eingangs-Auswahlschaltung 210. Das Gate des PMOS-Transistors 213 ist über einen Widerstand 215 mit der Diode 211 verbunden. Zwischen dem Gate des PMOS-Transistors 213 und dem Erdungsanschluss GND ist ein NMOS-Transistor 217 angeordnet. Der Erdungsanschluss GND ist geerdet.
Zwischen einem weiteren Eingangsanschluss IN2 und dem Knoten TML ist eine Diode 212 angeordnet, deren Anode mit dem Eingangsanschluss IN2 verbunden ist. Eine Katode der Diode 212 ist mit einem negativen Eingangsanschluss eines Komparators 221 verbunden. Eine Referenzspannungsquelle 224 ist mit einem positiven Eingangsanschluss des Komparators 221 verbunden. Ein Ausgang des Komparators 221 ist mit einem Gate des NMOS-Transistors 217 verbunden.
Der Komparator 221 vergleicht die Spannung Vin2 mit einer von der Referenzspannungsquelle 224 erhaltenen Referenzspannungsquelle. Dieser Vergleich dient der Bestimmung, ob die Referenzspannungsquelle 224 sicher mit dem zweiten Eingangsanschluss IN2 verbunden ist.
Wenn die Spannung Vin2 höher ist als die Referenzspannung, gibt der Ausgang des Komparators 221 einen Pegel "L" ab, so dass der NMOS-Transistor 217 abschaltet. Somit schaltet der PMOS-Transistor 213 ebenfalls ab. Als Resultat wird die Spannung Vin1 des ersten Eingangsanschlusses IN1 nicht zu dem linearen Reglerabschnitt 10 übertragen, sondern die Spannung Vin2 des zweiten Eingangsanschlusses IN2 wird zu dem linearen Reglerabschnitt 10 übertragen. Andererseits erzeugt in dem Fall, dass die Spannung Vin2 des zweiten Eingangsanschlusses IN2 eine Spannung (typischerweise 0V) erzeugt, die niedriger ist als die Referenzspannung, wenn beispielsweise die Quelle nicht an dem zweiten Eingangsanschluss IN2 angeschlossen ist oder die mit dem zweiten Eingangsanschluss IN2 verbundene Quelle in einem abgeschalteten Zustand ist, der Ausgang des Komparators 221 einen Pegel "H", so dass der NMOS-Transistor 217 einschaltet. Somit schaltet der PMOS-Transistor 213 ebenfalls ein. Als Resultat wird die Spannung Vin1 des ersten Eingangsanschlusses IN1 zu dem linearen Reglerabschnitt 10 übertragen.
Wie vorstehend beschrieben ist die in 2 gezeigte Eingangs-Auswahlschaltung 210 in dem Fall wirksam, in dem die Bedingung Vin1 > Vin2 erfüllt ist. Wenn die Spannung Vin2 wirksam ist, wird die Spannung Vin2 zu dem linearen Reglerabschnitt 10 übertragen. Wenn die Spannung Vin2 nicht wirksam ist (zum Beispiel 0V), wird die Spannung Vin1 zu dem linearen Reglerabschnitt 10 übertragen.
Der lineare Reglerabschnitt 10 hat den gleichen Aufbau wie der in 1 gezeigte lineare Reglerabschnitt und erzeugt die stabilisierte Ausgangsspannung Vout, die niedriger ist als die Spannungen Vin1 und Vin2 der Eingangsanschlüsse IN1 und IN2 und gibt diese durch den Ausgangsanschluss OUT ab.
Auf diese Weise wird auch im Fall der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung 200 dann, wenn die Spannung Vin2 der Spannungen Vin1 und Vin2 (Spannungen Vin1 > Vin2) wirksam ist, die Spannung Vin2 zu dem linearen Reglerabschnitt 10 zur Verwendung für die Erzeugung der Ausgangsspannung Vout übertragen. Auf diese Weise ist es möglich, eine Gleichstrom-Gleichstrom-Umwandlung durchzuführen, die einen hervorragenden Umwandlungswirkungsgrad hat.
3 ist ein Schaltbild einer dritten Ausführungsform einer Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung gemäß vorliegender Erfindung. von der in 2 gezeigten zweiten Ausführungsform verschiedene Punkte werden beschrieben.
Der Unterschied zwischen der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung 300 (3) und der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung 200 gemäß der in 2 gezeigten zweiten Ausführungsform liegt darin, das ein Abschnitt mit der Ausnahme eines NPN-Transistors 11 des Ausgangsspannungs-Reglerabschnitts, der den linearen Reglerabschnitt 10 bildet, in dem Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 200 in einem LSI-Chip 290 integriert ist und in dem Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 300 der NPN-Transistor 11 außerhalb eines LSI-Chips 390 angeordnet ist.
Somit benötigt der LSI-Chip 390 zwei Ausgangsanschlüsse OUT1 und OUT2 zusätzlich zu einem Ausgangsanschluss OUT3, der dem Ausgangsanschluss OUT in der in 2 gezeigten zweiten Ausführungsform entspricht.
Der Betrieb der Schaltung ist gleich dem der in 2 gezeigten zweiten Ausführungsform und somit wird auf eine Erläuterung verzichtet. Der Grund dafür, dass der Transistor 11 außerhalb des LSI-Chips 390 angeordnet ist, ist folgender. Die Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung 300 hat eine große Stromkapazität, so dass ihr Sekundärende eine sehr große elektrische Leistung verbrauchen kann, so dass als der Transistor 11 ein Transistor verwendet werden muss, der in der Lage ist, einem Verbrauch einer großen elektrischen Leistung standzuhalten. Im Hinblick auf die vorstehend genannte Tatsache wird ein Transistor mit einer großen Kapazität als der Transistor 11 benötigt und ferner besteht der Bedarf, Wärmeabstrahlung durchzuführen, indem beispielsweise ein Kühlkörper oder dergleichen eingebaut wird. Das heißt, dass der Transistor 11 für die Integration in den LSI-Chip nicht geeignet ist.
Somit wird in einer Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung mit einer linearen Reglerkonfiguration ein Transistor für die Ausgangsspannungsregelung außerhalb angeordnet.
4 ist ein Schaltbild einer vierten Ausführungsform einer Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung gemäß vorliegender Erfindung.
Eine in 4 gezeigte Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung 400 enthält eine Eingangs-Auswahlschaltung 110, die der ersten Ausführungsform der Leistungsversorgungs-Auswahlschaltung gemäß vorliegender Erfindung entspricht, die ebenfalls in 1 gezeigt ist, und einen Schaltreglerabschnitt 20, der gleich dem in 10 gezeigten Schaltregler ist. Der Schaltungsbetrieb der Eingangs-Auswahlschaltung 110 und des Schaltreglerabschnitts 20 wurden bereits erläutert, so dass hier auf eine Erläuterung verzichtet wird. Die in 4 gezeigte Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung 400 ist in einem LSI-Chip 490 integriert, mit Ausnahme einer Spule 31 und einer Kapazität 32, die Teil des Schaltreglers 20 sind. Die Spule 31 und die Kapazität 32 sind recht groß und nicht für die Integration in den LSI-Chip geeignet.
Die Eingangs-Auswahlschaltung 110 erhält zwei Eingangsspannungen Vin1 und Vin2 (jede der beiden Eingangsspannungen Vin1 und Vin2 kann die niedrige Spannung sein), die durch die beiden Eingangsanschlüsse IN1 bzw. IN2 angelegt werden. Von den beiden Eingangsspannungen Vin1 und Vin2 wird die niedrigere Spannung unter der Bedingung an dem Schaltreglerabschnitt 20 angelegt, dass die niedrigere Spannung nicht kleiner als die Referenzspannung ist. Der Schaltreglerabschnitt 20 ist ein Regler eines Abwärtstransformierungstyps zur Erzeugung einer Ausgangsspannung Vout, die niedriger ist als die Spannungen Vin1 und Vin2. Somit ist es im Hinblick auf den Umwandlungswirkungsgrad bevorzugt, dass die Ausgangsspannung Vout gemäß der niedrigeren Eingangsspannung erzeugt wird (die selbstverständlich nicht niedriger als die Ausgangsspannung Vout ist). Auf diese Weise wird auch in der in 4 gezeigten Ausführungsform eine Konfiguration eingesetzt, bei welcher von den Eingangsspannungen Vin1 und Vin2 die niedrigere Spannung angelegt wird, um die Ausgangsspannung Vout zu erzeugen, wodurch eine effiziente Gleichstrom-Gleichstrom-Umwandlung erzielt wird.
5 ist ein Schaltbild einer fünften Ausführungsform einer Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Eine in 5 gezeigte Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung 500 enthält die Eingangs-Auswahlschaltung 210 entsprechend der zweiten Ausführungsform der Leistungsversorgungs-Auswahlschaltung gemäß vorliegender Erfindung, die in 2 gezeigt ist, und den Schaltreglerabschnitt 20, der gleich dem in 10 gezeigten Schaltreglerabschnitt ist. Der Schaltungsbetrieb der Eingangs-Auswahlschaltung 210 und des Schaltreglerabschnitts 20 wurden bereits erläutert, so dass auf eine Erklärung hier verzichtet wird. Die in 5 gezeigte Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung 500 ist in einen LSI-Chip 590 integriert, mit Ausnahme einer Spule 31 und einer Kapazität 32, die ähnlich der in 4 gezeigten vierten Ausführungsform Teil des Schaltreglerabschnitts 20 sind.
In der Eingangs-Auswahlschaltung 110 wird dann, wenn die Quelle an beiden Eingangsanschlüssen IN1 und IN2 vorgesehen ist, stets sichergestellt, dass Vin1 > Vin2 erfüllt ist. Solange die Bedingung Vin1 > Vin2 erfüllt ist, wird in dem Fall, dass die Eingangsspannung Vin2 nicht kleiner als eine vorbestimmte Referenzspannung ist, die Eingangsspannung Vin2 an den Schaltreglerabschnitt 20 übertragen. Andererseits wird in dem Fall, dass die Eingangsspannung Vin2 nicht mehr als die vorbestimmte Referenzspannung ist, die Eingangsspannung Vin1 an den Schaltreglerabschnitt 20 übertragen. Daher ist es möglich, in dem Schaltreglerabschnitt 20 eine Gleichstrom-Gleichstrom-Umwandlung mit hohem Wirkungsgrad durchzuführen.
6 ist ein Blockschaltbild, das eine Ausführungsform eines Gerätes gemäß vorliegender Erfindung zeigt.
Ein Gerät 600, beispielsweise ein Personalcomputer, wird mit einer Gleichstromleistung von 16,0V, die aus einer allgemeinen Leistungsversorgung in dem externen Wechselstromadapter (nicht dargestellt) erzeugt wird, und mit einer Gleichstromleistung von 12 bis 9V, die von einer internen Batterie 611 erzeugt wird, durch Dioden 612 beziehungsweise 613 versorgt. Die Gleichspannung (16,0V) von dem externen Wechselstromadapter ist höher als die Spannung (12 bis 9V) der Batterie. Wenn die Gleichstromleistung von dem Wechselstromadapter zugeführt wird, wird durch die Wirkung der Diode 613 die Leistung von der Batterie dem Gerät nicht zugeliefert. Wenn andererseits von dem Wechselstromadapter keine Leistung geliefert wird und das Gerät arbeitet, wird von der Batterie 611 Leistung geliefert. Die Leistung von dem Wechselstromadapter oder der Batterie 611 wird einem Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 614 (ein Beispiel des ersten Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlers, auf den in der vorliegenden Erfindung Bezug genommen wird) und einem Regler 615 (ein Beispiel des zweiten Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlers, auf den in der vorliegenden Erfindung Bezug genommen wird) zugeliefert.
Der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 614 erzeugt 5,0V (Volt) gemäß der Eingangsleistung und führt diese einem ersten Arbeitsstromkreis 616 zu. Der erste Arbeitsstromkreis 616 wird mit den von dem Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 614 erzeugten 5,0V angesteuert. Der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 614 empfängt ein Steuersignal (ein Ein/Aus-Signal) zum Einschalten und Ausschalten des Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlers, so dass der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 614 seinen Betrieb zum Zweck der Leistungseinsparung unterbrechen kann, wenn es nicht erforderlich ist, den ersten Arbeitsstromkreis 616 zu betätigen.
Der Regler 615 erhält die von dem Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 614 erzeugten 5,0V sowie Leistung von dem Wechselstromadapter oder der Batterie 611 und erzeugt 3,3V in Übereinstimmung mit der niedrigeren Leistung der erhaltenen beiden Leistungsarten. Die von dem Regler 615 erzeugten 3,3V werden einem zweiten Arbeitsstromkreis 617 zugeführt. Der zweite Arbeitsstromkreis 617 wird durch die vom Regler 615 zugelieferten 3,3V aktiviert. Der zweite Arbeitsstromkreis 617 enthält Schaltungen und dergleichen, die auf der Grundlage einer unterbrechungsfreien Leistungsversorgung in Betrieb gehalten werden müssen.
Als der Regler 615 wird eine beliebige der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltungen eingesetzt, beispielsweise wird typischerweise die in 2 gezeigte Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung im Hinblick auf die Tatsache eingesetzt, dass sie vorab verdrahtet wird, da sie in das Gerät integriert ist.
Wenn der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 614 in Betrieb ist und die von dem Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 614 erzeugten 5,0V dem Regler 615 zugeliefert werden, erzeugt der Regler 615 in Übereinstimmung mit den 5,0V 3,3V. Wenn der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 614 den Betrieb unterbricht, erzeugt der Regler 615 3,3V in Übereinstimmung mit den 16,V von dem Wechselstromadapter oder den 12 bis 9V von der Batterie 611, wenn der wechselstromadapter nicht angeschlossen ist.
Auf diese Weise ist der Regler 615 so angeordnet, dass dann, wenn der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 614 in Betrieb ist, die 3,3V aus den 5,0V vom Gleichstrom-Gleichstromwandler 614 erzeugt werden. Somit ist es im Vergleich zu einem Fall, in dem unabhängig von der Tatsache, ob der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler in Betrieb ist, die Leistung von dem Wechselstromadapter oder der Batterie verwendet wird, möglich, Leistung einzusparen.
Wenn beispielsweise die in 1 gezeigte Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung als der Regler 615 einge setzt wird, können der Eingang und der Ausgang des Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlers 614 mit einem beliebigen der beiden Eingangsanschlüsse des Reglers 615 verbunden werden. Dieses Merkmal erleichtert die Verdrahtung und kann auch einen Verdrahtungsfehler verhindern, dass die beiden Typen der Verdrahtung fälschlich vertauscht werden.
Wie vorstehend erwähnt ist es gemäß vorliegender Erfindung möglich, eine Gleichstrom-Gleichstrom-Umwandlung mit hohem Wirkungsgrad durchzuführen.
Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte erläuternde Ausführungsformen beschrieben wurde, ist sie nicht durch diese Ausführungsformen, sondern nur durch die beigefügten Patentansprüche eingeschränkt.

Claims

Leistungsversorgungs-Auswahlschaltung (110, 210), enthaltend: eine Vielzahl von Eingangsanschlüssen (IN1, IN2) zum Anschluss an eine Vielzahl von Gleichstrom-Leistungsversorgungen (Vin1, Vin2); einen Leistungsversorgungs-Auswahlabschnitt (121, 122, 123, 133, 136; 221) zum Auswählen einer Gleichstrom-Leistungsversorgung mit der niedrigsten Spannung aus der Vielzahl der Gleichstrom-Leistungsversorgungen; und einen Ausgangsanschluss (TML) zum Ausgeben der Spannungen der von dem Leistungsversorgungs-Auswahlabschnitt ausgewählten Gleichstrom-Leistungsversorgungen; dadurch gekennzeichnet, dass: der Leistungsversorgungs-Auswahlabschnitt so angeordnet ist, dass er die Gleichstrom-Leistungsversorgung mit der niedrigsten Spannung unter der Bedingung auswählt, dass die Spannung nicht geringer ist als eine vorbestimmte Spannung (124, 224).
Leistungsversorgungs-Auswahlschaltung (110) nach Anspruch 1, bei welcher die Eingangsanschlüsse einen ersten Eingangsanschluss (IN1), der mit einer ersten Gleichstrom-Leistungsversorgung (Vin1) verbunden ist, und einen zweiten Eingangsanschluss (IN2) umfassen, der mit einer zweiten Gleichstrom-Leistungsversorgung (Vin2) verbunden ist, und der Leistungsversorgungs-Auswahlabschnitt Komparatoreinrichtun gen (121, 122, 123) enthält, die so angeordnet sind, dass sie die erste Gleichstrom-Leistungsversorgung (Vin1) mit der vorbestimmten Spannung vergleichen, die erste Gleichstrom-Leistungsversorgung (Vin1) mit der mit der zweiten Gleichstrom-Leistungsversorgung (Vin2) vergleichen und die zweite Gleichstrom-Leistungsversorgung (Vin2) mit der vorbestimmten Spannung vergleichen.
Leistungsversorgungs-Auswahlschaltung (210) nach Anspruch 1, bei welcher die Eingangsanschlüsse einen ersten Eingangsanschluss (IN1), der mit einer vorbestimmten ersten Gleichstrom-Leistungsversorgung (Vin1) verbunden ist, und einen zweiten Eingangsanschluss (IN2) umfassen, der mit einer vorbestimmten zweiten Gleichstrom-Leistungsversorgung (Vin2) verbunden ist, die eine Spannung hat, die niedriger ist als eine Spannung der ersten Gleichstrom-Leistungsversorgung (Vin1), und der Leistungsversorgungs-Auswahlabschnitt (221) so angeordnet ist, dass er die mit dem ersten Eingangsanschluss (IN1) verbundene erste Gleichstrom-Leistungsversorgung (Vin1) oder die mit dem zweiten Eingangsanschluss (IN2) verbundene zweite Gleichstrom-Leistungsversorgung (Vin2) gemäß der Tatsache auswählt, ob die Spannung der zweiten Gleichstrom-Leistungsversorgung niedriger als eine vorbestimmte Spannung bzw. nicht niedriger als die vorbestimmte Spannung ist.
Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung, enthaltend den Leistungsversorgungsabschnitt (110, 210) nach Anspruch 1, 2 oder 3 und einen Ausgangsanschluss (OUT; OUT1, OUT2; OUT1, OUT2, OUT3), welche Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung enthält: einen Reglerabschnitt des Abwärtstransformierungstyps (190, 290, 390, 490, 590), um die Spannung der von der Leistungs versorgungs-Auswahlschaltung ausgewählten Gleichstrom-Leistungsversorgung in eine vorbestimmte Spannung umzuwandeln, die niedriger ist als die Spannung der von der Leistungsversorgungs-Auswahlschaltung ausgewählten Gleichstrom-Leistungsversorgung, und um die umgewandelte Spannung durch den Ausgangsanschluss auszugeben.
Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung nach Anspruch 4, bei welcher der Reglerabschnitt einen linearen Regler (190, 290, 390) enthält.
Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung nach Anspruch 5, bei welcher die Leistungsversorgungs-Auswahlschaltung und der Reglerabschnitt, der den linearen Regler enthält, in einer integrierten Schaltung angeordnet sind.
Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung nach Anspruch 5, bei welcher die Leistungsversorgungs-Auswahlschaltung und Abschnitte des Reglerabschnitts, die den linearen Regler enthalten, in einer integrierten Schaltung angeordnet sind, abgesehen von einem Ausgangsspannungs-Regeltransistor, der außerhalb der integrierten Schaltung angeordnet ist.
Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung nach Anspruch 4, bei welcher der Reglerabschnitt einen Schaltregler (490, 590) enthält.
Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung nach Anspruch 8, bei welcher die Leistungsversorgungs-Auswahlschaltung und Abschnitte des Reglerabschnitts, die den Schaltregler (490, 590) enthalten, in einer integrierten Schaltung angeordnet sind, abgesehen von einem Spannungsglättungs-Schaltungsab schnitt (31, 32), der außerhalb der integrierten Schaltung angeordnet ist.