JP2001236131A - Dc−dc変換回路、電源選択回路、および機器装置 - Google Patents
Dc−dc変換回路、電源選択回路、および機器装置Info
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Abstract
に変換するDC−DC変換回路等に関し、変換効率を高
める。 【解決手段】複数の入力端子IN1,IN2を有し、こ
れら複数の入力端子それぞれから複数のDC電源Vin
1,Vin2それぞれが入力され、これら複数のDC電
源のうちの、電圧が所定電圧以上であることを条件に最
低の電圧のDC電源を、選択する電源選択部110と、
出力端子OUTを有し、電源選択部で選択されたDC電
源の電圧を、その電圧よりも低い所定の電圧Voutに
変換して出力端子から出力する降圧型のレギュレータ部
10とを備える。
Description
C電圧に変換するDC−DC変換回路、複数の電源のう
ちの1つの電源を選択する電源選択回路、およびDC−
DC変換回路を備えた機器装置に関する。
の多くは、商用の電源から得た電力で動作するほか、電
池が搭載され、その電池でも動作するように構成されて
いる。
常、商用電源から得た電力と電池から得た電力との何れ
を機器装置の動作に用いるかを切り換える回路が組み込
まれている(例えば、特開平9−182288号公報、
特開平9−308102号公報参照)。ここに知られて
いる回路は、商用電源から得た電力がその機器装置に供
給されてきているときは、優先的にそちらの電力を使用
し、商用電源からの電力供給が停止したことを検知して
電池からの電力供給に切り替えるタイプのものである。
その他、商用電源から得た電力の方が電池よりも一般的
に電圧が高いことを利用し、複数の電力のうちの電圧が
最も高い電力から電力供給を受けるように構成された電
源切替回路も知られている。
は放電が進むにつれて一般的には徐々に低下していくた
め、機器装置には、その内部で使用される電力の電圧を
一定に保つためDC−DC変換回路が備えられている。
す回路図である。リニアレギュレータは、DC−DC変
換回路の一種であり、一般的に広く使用されているもの
である。
Iに搭載されたものであり、その入力端子INからは電
圧Vinの電力が入力され、このリニアレギュレータ1
0ではその入力電圧Vinよりも低い出力電圧Vout
(Vin>Vout)の電力に変換されて、出力端子O
UTから出力電圧Voutの電力が出力される構成とな
っている。
は、出力電圧調整用のNPNトランジスタ11が配置さ
れており、入力端子INとそのNPNトランジスタ11
のベースとの間には定電流源12が配置されている、こ
の定電流源12から出力された電流はNPNトランジス
タ11のベース電流として流れるほか、さらにもう1つ
のNPNトランジスタ13のコレクタ電流として流れ
る。このNPNトランジスタ13のエミッタは、接地端
子GNDに接続され、その接地端子GNDは接地されて
いる。出力端子OUTの電圧Voutは、2つの抵抗1
4,15で分圧された形で差動増幅器16のプラス入力
端子に入力され、差動増幅器16のマイナス入力端子に
は、基準電圧源17により生成された基準電圧が入力さ
れている。その差動増幅器16の出力端子は、NPNト
ランジスタ13のベースに接続されている。
あらかじめ設定されたある基準の出力電圧よりも高い電
圧に偏倚すると差動増幅器16の出力電圧が高まり、N
PNトランジスタ13に流れるコレクタ電流が増加し、
定電流源12から流出した電流のうちNPNトランジス
タ13のコレクタ電流として使われる分が増え、その結
果出力電圧調整用のNPNトランジスタ11のベース電
流が減り、出力端子OUTの電圧Voutが低下する。
圧Voutがあらかじめ設定されたある基準の出力より
も低い電圧に偏倚すると、差動増幅器16の出力電圧が
低下し、NPNトランジスタ13に流れるコレクタ電流
が減少し、その分トランジスタ11の電流が増え、出力
端子OUTの電圧Voutが高まる。
一定の出力電圧Voutの電力が出力される。
す回路図である。図7に示す第1例との相違点について
説明する。
には、図7に示すリニアレギュレータ10における出力
電圧調整用のNPNトランジスタ11に代えて、出力電
圧調整用としてPNPトランジスタ18が備えられてお
り、それに伴って、2つの抵抗14,15で分圧された
形の、出力端子OUTの電圧Voutが差動増幅器16
のマイナス入力端子に入力され、基準電圧源17は、そ
の差動増幅器16のプラス入力端子に接続されている。
あらかじめ設定されたある基準の出力電圧よりも高い電
圧に偏倚すると差動増幅器16の出力電圧が低下し、N
PNトランジスタに流れるコレクタ電流が減少し、定電
流源から流出する電流は一定であることからコレクタ電
流が減少した分はPNPトランジスタ18のベース電流
が減少し、このPNPトランジスタ21のベース電流の
減少に伴って、出力端子OUTの電圧Voutが低下す
る。
圧Voutがあらかじめ設定されたある基準の出力電圧
よりも低い電圧に偏倚すると差動増幅器16の出力電圧
が上昇し、NPNトランジスタに流れるコレクタ電流が
増加し、定電流源から流出する電流は一定であることか
らコレクタ電流が増加した分はPNPトランジスタ18
のベース電流が増加し、このPNPトランジスタ21の
ベース電流の増加に伴って、出力端子OUTの電圧Vo
utが上昇する。
は、このような制御により、出力端子OUTから、一定
の電圧Voutの電力が出力される。
す回路図である。
す出力電圧調整用のPNPトランジスタ21に代わり、
PチャンネルMOSトランジスタ19が配置されている
点である。回路動作は、図8に示す第二例の場合と同一
であり重複説明は省略する。
例を示す回路図である。スイッチングレギュレータも、
DC−DC変換回路の一種であり、一般的に広く使用さ
れているものである。
INからは電圧Vinの電力が入力され、第1および第
2の出力端子OUT1,OUT2のうちの第2の出力端
子OUT2からは出力電圧Vout(ここでは降圧型を
対象にしており、したがってVin>Vout)の電力
が出力される。2つの出力端子OUT1,OUT2の間
には、外付けのコイル31が接続され、第2の出力端子
OUT2とグランドとの間には外付けのコンデンサ32
が接続されている。
付けされたコイル31およびコンデンサ32を除く部分
は1つのLSIに搭載されている。
の間には、PチャンネルMOSトランジスタ21が配置
されており、そのゲートには、PWM比較器26の出力
が接続されている。このPWM比較器26には、差動増
幅器24の出力と三角波発振器27の出力が入力されて
いる。PWM比較器26の作用については後述する。
2の出力端子OUT2の電圧Voutが2つの抵抗2
2,23で分圧された形で入力され、差動増幅器24の
マイナス入力端子には、基準電圧源25で生成された基
準電圧が入力されている。また、第1の出力端子OUT
1とグランド端子GNDとの間には第1の出力端子OU
T1側がカソード、グランド端子GND側がアノードの
ダイオードが接続されている。グランド端子GNDは接
地されている。
24の出力電圧と、三角波発振器27から出力される三
角波形信号とを比較し、差動増幅器24の出力電圧の方
が三角波形よりも低い電圧にあるときに‘H’レベル、
差動増幅器24の出力電圧の方が三角波形よりも高い電
圧にあるときに‘L’レベルのパルス信号を生成するも
のであり、MOSトランジスタ21のゲートにはそのパ
ルス信号が入力され、そのMOSトランジスタ21はそ
のパルス信号のH’レベル,‘L’レベルの変化に従っ
てそれぞれ、オフ、オンとなる。すなわち、この、MO
Sトランジスタ21は入力電圧Vinを三角波形の繰り
返し周波数と同じ繰り返し周波数でスイッチングする。
デンサ32はスイッチング後の入力電圧Vinを平滑化
してVoutを生成する役割りを担っている。
僅かに上昇すると、差動増幅器24の出力電圧が低くな
り、PWM比較器26で生成されるパルス信号のパルス
幅(‘L’レベルのパルス幅)が僅かに狭まって出力電
圧Voutが低下する。これとは逆に、出力電圧Vou
tが下がると、差動増幅器24の出力電圧が高くなり、
PWM比較器26で生成されるパルス信号のパルス幅
(‘L’レベルのパルス幅)が広がり、出力電圧Vou
tが上昇する。このスイッチングレギュレータ20で
は、このようにして一定電圧Voutの電力が出力され
るように制御される。
内には複数の異なるDC電圧それぞれで動作する回路部
分が存在することが多く、そのような機器装置内には、
それぞれ別々の電圧の電力を出力する複数のDC−DC
変換回路が備えられている。DC−DC変換回路は、D
C電圧の変換の際にかなり無駄に電力を消費し、消費電
力の増大化を招き、電池の消耗を早めたり機器装置の温
度上昇を招くなど弊害がある。例えば図7〜図9に示す
リニアレギュレータ方式のDC−DC変換回路の場合、
16Vの入力電圧から3.3Vの出力電圧に変換するに
は、変換効率は20%となり、残りの80%は全て電力
損失となる。特に、内部で複数の異なるDC電圧が使用
され、それら複数の異なるDC電圧を作るために複数の
DC−DC変換回路を必要とする機器装置においては、
DC−DC変換回路における変換効率をいかに向上させ
るかが問題となる。
いDC−DC変換回路、既存のDC−DC変換回路を使
って変換効率の高い電圧変換を行なわせるための電源選
択回路、およびそのような変換効率の良いDC−DC変
換回路を内蔵した機器装置を提供することを目的とす
る。
明のDC−DC変換回路のうちの第1のDC−DC変換
回路は、複数の入力端子を有し、これら複数の入力端子
それぞれから複数のDC電源それぞれが入力され、これ
ら複数のDC電源のうちの、電圧が所定電圧以上である
ことを条件に最低の電圧のDC電源を選択する電源選択
部と、出力端子を有し、電源選択部で選択されたDC電
源の電圧を、その電圧よりも低い所定の電圧に変換して
出力端子から出力する降圧型のレギュレータ部とを備え
たことを特徴とする。
のDC−DC変換回路の場合、16Vを3.3Vに変換
するには変換効率は20%であるが、5Vの電源が存在
する場合、その5Vの電源を使って3.3Vに変換する
時の変換効率は66%となる。このように、出力電圧に
できるだけ近い入力電圧から出力電圧を得ることによ
り、変換効率を大きく改善することができる。できるだ
け低い入力電圧を使った方が効率が上がるのは、リニア
レギュレータ方式のみでなくスイッチングレギュレータ
方式の場合も同様である。
の原理を利用したものである。
数のDC電源のうち最低の電圧のDC電源を選択してレ
ギュレータ部に渡す。ただし、最低の電圧とは言って
も、電源が接続されていない、あるいはその接続された
電源が機能しておらず0Vにあるのを最低の電圧として
検知するのを防止するため、所定電圧以上であることを
条件とする。レギュレータ部では、このようにして選択
されたDC電源の電圧をその電圧よりも低いDC電圧に
変換して出力する。こうすることにより、そのときの電
源の状況に応じて最適な電源が選択された高効率の電圧
変換が可能となる。
の第2のDC−DC変換回路は、所定の第1のDC電源
が入力される第1の入力端子と、第1のDC電源の電圧
よりも低い電圧の第2のDC電源が入力される第2の入
力端子とを有し、第2の入力端子から入力された第2の
DC電源の電圧が所定電圧以上であるか否かに応じて、
それぞれ、第2の入力端子から入力された第2のDC電
源を、および第1の入力端子から入力された第1のDC
電源を、選択する電源選択部と、出力端子を有し電源選
択部で選択されたDC電源の電圧をその電圧よりも低い
所定の電圧に変換して出力端子から出力する降圧型のレ
ギュレータ部とを備えたことを特徴とする。
電源と比べ第2の入力端子から入力される第2のDC電
源の電圧の方が低いDC電源であることが定まっている
場合、あるいは結線上そのように構成されている場合
は、上記の本発明の第1のDC−DC変換回路の考え方
を踏襲しつつ、電源選択部を上記のように簡略化するこ
とができる。
DC変換回路のいずれにおいても、上記レギュレータ部
は、リニアレギュレータからなるものであってもよい。
この場合に、電源選択部、およびリニアレギュレータで
構成されるレギュレータ部が、1チップの集積回路内に
構成されてなることが好ましい。あるいは、出力電圧調
整用のトランジスタを外付けする場合は、電源選択部、
およびリニアレギュレータで構成されるレギュレータ部
のうちの外付けされる出力電圧調整用トランジスタを除
く部分が、1チップの集積回路内に構成されてなること
が好ましい。
C変換回路のいずれにおいても、上記レギュレータ部
は、スイッチングレギュレータからなるものであっても
よい。この場合、電源選択部、およびスイッチングレギ
ュレータで構成されるレギュレータ部のうちの外付けさ
れる電圧平滑化回路部分を除く部分が、1チップの集積
回路内に構成されてなることが好ましい。
一層の安定動作、コストダウン、省スペースを実現する
ことができる。
択回路のうちの第1の電源選択回路は、複数のDC電源
それぞれが入力される複数の入力端子と、それら複数の
入力端子に接続された複数のDC電源の中から、電圧が
所定電圧以上であることを条件に最低の電圧のDC電源
を選択する電源選択部と、電源選択部で選択されたDC
電源を出力する出力端子とを備えたことを特徴とする。
の電源選択回路は、所定の第1のDC電源およびその第
1のDC電源の電圧よりも低い第2の電圧の第2のDC
電源がそれぞれ入力される第1および第2の入力端子
と、第2の入力端子から入力された第2の電源の電圧が
所定電圧以上であるか否かに応じて、それぞれ、第2の
入力端子から入力された第2のDC電源を、および第1
の入力端子から入力された第1のDC電源を選択する電
源選択部と、電源選択部で選択されたDC電源を出力す
る出力端子とを備えたことを特徴とする。
は、それぞれ、本発明の第1および第2のDC−DC変
換回路の各電源選択部に相当するものであり、これら第
1および第2の電源選択回路の後段に、本発明の第1お
よび第2のDC−DC変換回路のレギュレータ部に相当
するDC−DC変換回路を接続して、そのDC−DC変
換回路に高効率のDC−DC変換を行なわせることがで
きる。
置は、電力の供給を受けて動作する機器装置において、
所定の第1のDC電源の第1のDC電圧を、その第1の
電圧よりも低い所定の第2のDC電圧に変換して出力す
る降圧型の第1のDC−DCコンバータ、第1のDC−
DCコンバータで得られた第2のDC電圧の電力の供給
を受けて動作する第1の動作回路、DC電圧の供給を受
けそのDC電圧よりも低い所定の第3のDC電圧に変換
して出力する降圧型のレギュレータ部と、上記第1のD
C電源と上記第1のDC−DCコンバータの出力との双
方が入力され、第1のDC−DCコンバータの出力が所
定電圧以上であるか否かに応じて、それぞれ、第1のD
C−DCコンバータの出力を、および第1のDC電源
を、上記レギュレータ部に伝達する電源選択部とを有す
る第2のDC−DCコンバータ、および第2のDC−D
Cコンバータで得られた第2のDC電圧の電力の供給を
受けて動作する第2の動作回路を備えたことを特徴とす
る。
DCコンバータと第2のDC−DCコンバータとの2つ
のDC−DCコンバータを備え、より低いDC電圧を出
力する第2のDC−DCコンバータを本発明の第1ある
いは第2のDC−DC変換回路の構成としたことによ
り、全体として効率のよいDC−DC変換が行なわれ、
消費電力の低減化、機器装置の温度上昇の抑制が実現で
きる。
らかじめ配線されているのが一般的であり、したがって
上記第2のDC−DCコンバータとして本発明の第2の
DC−DC変換回路の構成を用いることができるのが一
般的であるが、本発明の第1のDC−DC変換回路を採
用してもよい。そのときには、上記の第2のDC−DC
コンバータの電源選択部は、第1のDC−DCコンバー
タの出力が所定電圧未満である場合において、第1のD
C電源も所定電圧未満であったときは、第1のDC−D
Cコンバータの出力をレギュレータ部に伝達する経路
と、第1のDC電源をレギュレータ部に伝達する経路と
の双方を遮断するものとなる。
説明する。
形態を含む、本発明のDC−DC変換回路の第1実施形
態の回路図である。
入力選択回路110とリニアレギュレータ部10とから
構成される。ここでは、このDC−DC変換回路100
は、その全体が1つのLSIチップ190内に搭載され
ている。入力選択回路110は、本発明の電源選択回路
の一実施形態でもある。
それぞれ接続される2つの入力端子IN1,IN2が備
えられており、ここでは、各入力端子IN1,IN2か
ら、入力電圧Vin1,Vin2が入力されるものとす
る。
路110からリニアレギュレータ部10への信号受け渡
しのためのノードTML(入力選択回路110をリニア
レギュレータ部10とは切り離された回路として構成す
る(例えば入力選択回路110のみを1つのLSIに搭
載する)場合は、そのノードTMLは入力選択回路11
0の出力端子となる)との間に、入力端子IN1,IN
2側がアノードの各ダイオード111,112と、各P
チャンネルMOSトランジスタ113,114が配置さ
れている。また各PチャンネルMOSトランジスタ11
3,114の各入力側と各ゲートは各抵抗115,11
6を介して接続されている。また、各PチャンネルMO
Sトランジスタ113,114のゲートとグランド端子
GNDとの間には各NチャンネルMOSトランジスタ1
17,118が配置されている。グランド端子GNDは
接地されている。
および第3のコンパレータ121,122,123と1
つの基準電圧源124が備えられており、第1のコンパ
レータ121には、そのプラス入力端子にダイオード1
11のカソード、そのマイナス入力端子に基準電圧源1
24が接続され、第2のコンパレータ122には、プラ
ス入力端子5にダイオード112のカソード、マイナス
入力端子にダイオード111のカソードが接続され、第
3のコンパレータ123には、そのプラス入力端子に基
準電圧源124、マイナス入力端子にダイオード112
のカソードが接続されている。
2,123の出力は、ANDゲート131とORゲート
132とからなる第1の論理回路133を経てNチャン
ネルMOSトランジスタ117に伝達され、また、OR
ゲート134とNANDゲート135とからなる第2の
論理回路136を経由してもう1つのNチャンネルMO
Sトランジスタ118のゲートに伝達される。
1の入力端子IN1の電圧Vin1と基準電圧源124
の電圧を比較し、第1の入力端子IN1の電圧Vin1
の方が基準電圧源124の電圧よりも高い電圧であるか
否かが判定される。換言すると、第1の入力端子IN1
に電源がきちんと接続されているか否かが判定される。
は、第2の入力端子IN2の電圧Vin2と基準電圧源
124の電圧を比較し、第2の入力端子IN2の電圧V
in2の方が基準電圧源124の電圧よりも高い電圧で
あるか否かが判定される。これも、第2の入力端子IN
2に電源がきちんと接続されているか否かの判定であ
る。
パレータ121および第3のコンパレータ123とは異
なり、2つの入力端子IN1,IN2のそれぞれの電圧
Vin1,Vin2の相互を比較している。
以上の電圧であって、かつVin1<Vin2のとき
は、第1の論理回路133から、‘H’レベルの信号が
出力されてNMOSトランジスタ117が導通状態とな
り、PMOSトランジスタ113のゲートがグランド側
の電位に引き下げられてそのPMOSトランジスタ11
3が導通状態となり、第1の入力端子IN1の電圧Vi
n1がノードTMLを経てリニアレギュレータ部10に
伝達される。このとき、第2の論理回路136の出力
(NMOSトランジスタ118のゲート)は‘L’レベ
ルとなってNMOSトランジスタ118は遮断状態とな
り、PMOSトランジスタ114も遮断状態となり、第
2の入力端子IN2の電圧Vin2の、リニアレギュレ
ータ部10への伝達は行なわれない。
V、Vin2=16.0Vとすると、リニアレギュレー
タ部10が3.3Vの電圧を出力するものである場合、
入力選択回路110では、Vin1=5.0Vが選択さ
れるため、リニアレギュレータ部10の効率は66%と
なる。
のときは、Vin2が基準電圧以上の電圧であることを
条件として、第1の論理回路133の出力が‘L’レベ
ル、第2の論理回路136の出力が‘H’レベルとな
る。これにより、NMOSトランジスタ117およびP
MOSトランジスタ113が遮断状態となって、リニア
レギュレータ部10へのVin1の伝達が阻止されると
ともに、NMOSトランジスタ118およびPMOSト
ランジスタ114が導通状態となってVin2がリニア
レギュレータ部10に伝達される。この場合、一例とし
て、Vin1=16.0V、Vin2=5.0Vとし、
リニアレギュレータ部10が3.3Vの電圧を出力する
ものであるとすると、入力選択回路110ではVin2
=5.0Vが選択されるため、リニアレギュレータ部の
効率は66%となる。
Vin2が基準電圧未満である(典型的には入力端子I
N2が電源から外れている)ときは、第1のコンバータ
121は‘H’レベルの信号、第2のコンバータ122
は‘L’レベルの信号、第3のコンバータ123は
‘H’レベルの信号を出力し、その結果、第1の論理回
路133からは‘H’レベルの信号、第2の論理回路1
36からは‘L’レベルの信号が出力され、NMOSト
ランジスタ117が導通状態となってPMOSトランジ
スタ113も導通状態となり、一方、NMOSトランジ
スタ118は遮断状態となってPMOSトランジスタ1
14も遮断状態となる。したがって、この場合、リニア
レギュレータ部10へは、第1の入力端子IN1から入
力された電圧Vin1が伝達される。リニアレギュレー
タ部10が3.3Vの電圧を出力するものである場合、
そのリニアレギュレータ部10の効率は、Vin1=
5.0Vの場合は66%、Vin1=16.0Vの場合
は20%となる。
未満であって(典型的には入力端子IN1が電源から外
れている)、Vin2が基準電圧以上であるときは、第
1のコンパレータ121からは‘L’レベルの信号、第
2のコンパレータ122からは‘H’レベルの信号、第
3のコンパレータ123からは‘L’レベルの信号がそ
れぞれ出力され、その結果、第1の論理回路133から
は‘L’レベルの信号、第2の論理回路136からは
‘H’レベルの信号が出力される。したがって、NMO
Sトランジスタ117は遮断状態となってPMOSトラ
ンジスタ113も遮断状態となり、一方、NMOSトラ
ンジスタ118は導通状態となってPMOSトランジス
タ114も導通状態となる。したがって、リニアレギュ
レータ部10へは、第2の入力端子IN2から入力され
た電圧Vin2が伝達される。リニアレギュレータ部1
0が3.3Vの電圧を出力するものである場合におい
て、Vin2=5.0Vの場合、リニアレギュレータ部
10の効率は66%、Vin2=16.0Vの場合、リ
ニアレギュレータ部10の効率は20%となる。
リニアレギュレータと同一の構成であり、図7を参照し
て説明した原理により、2つの入力端子IN1,IN2
の各電圧Vin1,Vin2のいずれよりも低い、安定
した出力電圧Vout(Vout<Vin1,Vin
2)、例えばVout=3.3Vを生成して出力端子O
UTから出力する。
C変換回路100の場合、2つの入力各電圧Vin1,
Vin2のうち、基準電圧以上であることを条件とし
て、電圧の小さい方がリニアレギュレータ部10に伝達
されて出力電圧Voutの生成に使用されるため、変換
効率の良いDC−DC変換が行なわれる。
形態を含む、本発明のDC−DC変換回路の第2実施形
態の回路図である。
図1に示す第1実施形態の入力選択回路110よりも簡
易化された入力選択回路210と、図1に示す第1実施
形態のリニアレギュレータ部10と同一構成のリニアレ
ギュレータ部10を備えている。ここでは、図1に示す
第1実施形態の場合と同様、このDC−DC変換回路2
00は、その全体が1つのLSIチップ290内に搭載
されている。
は、各入力端子IN1,IN2からVin1>Vin2
であることが保証された状態にある各入力電圧Vin
1,Vin2が入力されることを予定した回路である。
このVin1>Vin2であることの保証は、例えば接
続コネクタの型式を異なるものとしたり、機器装置内部
等ではあらかじめ固定的に配線されていること等により
実現される。
1の入力端子IN1と、入力選択回路210とリニアレ
ギュレータ部10との間を結ぶノードTML(入力選択
回路(本発明にいう電源選択回路の一例)をリニアレギ
ュレータ部10とは切り離された回路として構成する
(例えば入力選択回路210のみを1つのLSIチップ
に搭載する)場合は、そのノードTMLは入力選択回路
210の出力端子となる)との間に、入力端子IN1側
がアノードのダイオード211と、PMOSトランジス
タ213が配置されている。そのPMOSトランジスタ
213の、ダイオード211側とそのゲートは、抵抗2
15を介して接続されている。またそのPMOSトラン
ジスタ213のゲートとグランド端子GNDとの間には
NMOSトランジスタ217が配置されている。グラン
ド端子GNDは接地されている。
ドTMLとの間には、入力端子2側がアノードのダイオ
ード212が配置されており、そのダイオード212の
カソードはコンパレータ221のマイナス入力端子にも
接続されている。さらにここには基準電圧源224が備
えられておりその基準電圧源224はコンパレータ22
1のプラス入力端子に接続されている。そのコンパレー
タ221の出力は、NMOSトランジスタ217のゲー
トに接続されている。
入力端子IN2の電圧Vin2と基準電圧源224で得
られた基準電圧とが比較される。これは、第2の入力端
子IN2に電源がきちんと接続されているか否かの判定
である。
ンパレータ221の出力は‘L’レベルとなってNMO
Sトランジスタ217が遮断状態となり、これによりP
MOSトランジスタ213も遮断状態となって、第1の
入力端子IN1の電圧Vin1がリニアレギュレータ部
10に伝達されるのが阻止され、リニアレギュレータ部
10には、第2の入力端子IN2の電圧Vin2が伝達
される。一方、第2の入力端子IN2の電圧が、例えば
第2の入力端子に電源が接続されていない、あるいは第
2の入力端子に接続された電源がオフ状態にあるなど、
基準電圧よりも低い電圧(典型的には0V)のときは、
コンパレータ221の出力が‘H’レベルとなってNM
OSトランジスタ217が導通状態となり、したがって
PMOSトランジスタ213も導通状態となり、第1の
入力端子IN1の電圧Vin1がリニアレギュレータ部
10に伝達される。
0は、Vin1>Vin2の条件が保証されている場合
に有効な回路であって、Vin2が有効なときはVin
2がリニアレギュレータ部10に伝達され、Vin2が
無効(0V等)のときはVin1がリニアレギュレータ
部10に伝達される。
リニアレギュレータ部と同一の構成であり、各電圧Vi
n1,Vin2のいずれよりも低い安定した出力電圧V
outを生成して出力端子OUTから出力する。
C変換回路200の場合も、2つの入力電圧Vin1,
Vin2(Vin1>Vin2)のうち、Vin2が有
効のときはVin2がリニアレギュレータ部10に伝達
されて出力電圧Voutの生成に使用され、効率変換の
良いDC−DC変換が行なわれる。
3の実施形態の回路図である。図2に示す第2実施形態
との相違点について説明する。
の、図2に示す第2実施形態との相違点は、リニアレギ
ュレータ部10を構成する出力電圧調整部のNPNトラ
ンジスタ11を除く部分が1つのLSIチップ390に
搭載されており、NPNトランジスタ11が外付けされ
ている点である。このため、LSIチップ390は、図
2の第2実施形態の出力端子OUTに相当する出力端子
OUT3のほか2つの出力端子OUT1,OUT2を必
要としている。
であるため重複説明は省略するが、トランジスタ11が
外付けされている理由は、このDC−DC変換回路30
0が二次側(出力端子の先)でかなりの大電力を消費す
ることができるよう、大電流容量の仕様のものであっ
て、トランジスタ11としてそれに耐えることができる
レベルのものを使用する必要があることから、そのトラ
ンジスタ11が大型のトランジスタとなり、また例えば
放熱フィン等を取り付けて放熱する必要があるなど、L
SIチップに内蔵するには不向きなトランジスタだから
である。
C−DC変換回路において、出力電圧調整用のトランジ
スタは外付けされる場合もある。
4の実施形態の回路図である。
は、図1にも示した本発明の電源選択回路の第1実施形
態である入力選択回路110と、図10に示したスイッ
チングレギュレータと同一のスイッチングレギュレータ
部20とからなる。これらの入力選択回路110とスイ
ッチングレギュレータ部20の回路動作はいずれも説明
済であるため、ここでの説明は省略する。この図4に示
すDC−DC変換回路は、スイッチングレギュレータ部
20を構成するコイル31とコンデンサ32を除いて1
つのLSIチップ490に搭載されている。コイル31
およびコンデンサ32はかなり大型のものであり、LS
Iチップ内に搭載するのはなじまないからである。
IN1,IN2から2つの入力電圧Vin1,Vin2
(Vin1とVin2はいずれが低い電圧であってもよ
い)が入力され、それら2つの入力電圧Vin1,Vi
n2のうち、基準電圧以上であることを条件として低い
方の電圧がスイッチングレギュレータ部20に入力され
る。スイッチングレギュレータ部20はVin1,Vi
n2のいずれよりも低い出力電圧Voutを生成して出
力する降圧型のものであるため、より低い入力電圧(た
だし当然ながら出力電圧Vout以上)を基にして出力
電圧Voutを生成した方が変換効率がよい。このよう
に、この図4に示す実施形態においても、Vin1,V
in2のうちの低い方の電圧を入力して出力電圧Vou
tを生成する方式が採用されており、効率のよいDC−
DC変換を実現している。
5実施形態の回路図である。
図2に示した、本発明の電源選択回路の第2実施形態で
ある入力選択回路210と、図4に示したスイッチング
レギュレータ部20と同一のスイッチングレギュレータ
部20とからなる。これらの入力選択回路210および
スイッチングレギュレータ部20の回路動作はいずれも
説明済であるため、ここでの説明は省略する。この図5
に示すDC−DC変換回路は、図4の第4実施形態と同
様、スイッチングレギュレータ部20を構成するコイル
31とコンデンサ32を除いて、1つのLSIチップ5
90に搭載されている。
IN1,IN2双方に電源が接続される場合は必ずVi
n1>Vin2を満足することが保証されたものであ
り、これを満足する限りにおいて、Vin2が所定の基
準電圧以上の電圧である場合にVin2がスイッチング
レギュレータ部20に伝達され、Vin2が基準電圧以
下の電圧である場合にVin1がスイッチングレギュレ
ータ部20に伝達される。したがってスイッチングレギ
ュレータ部20では、全体として高効率のDC−DC変
換が行なわれる。
示したブロック図である。
コン等であり、外部のACアダプタ(図示せず)におい
て商用電源から生成された16.0VのDC電力と、内
蔵電池611からの12〜9VのDC電力が、それぞれ
各ダイオード612,613を経由して入力される。A
CアダプタからのDC電力の方が16.0Vであって電
池の電圧(12〜9V)よりも高いので、ACアダプタ
からDC電力が入力されているときはダイオード613
の作用により電池から電力は流出しない。ACアダプタ
からの電力入力が無くなり、かつこの機器装置が動作し
ているときは、電池611から電力が供給される。AC
アダプタからの電力あるいは電池611からの電力は、
DC−DCコンパレータ614(本発明にいう第1のD
C−DCコンバータの一例)とレギュレータ615(本
発明の第2のDC−DCコンバータの一例)に入力され
る。
た電力を基に5.0Vの電力を生成して第1の動作回路
616に供給するものであり、この第1の動作回路61
6は、DC−DCコンバータ614で生成された5.0
Vの電力により駆動されて動作する。このDC−DCコ
ンバータ614には、そのDC−DCコンバータの動作
をオン/オフするための制御信号(オン/オフ信号)が
入力され、第1の動作回路616を動作させる必要がな
いときは省電力化のためにDC−DCコンバータ614
自体の動作も停止している。
るいは電池611からの電力のほか、DC−DCコンバ
ータ614で生成された5.0Vの電力が入力され、こ
のレギュレータ615ではそれら入力された2つの電力
のうちの電圧の低い方の電力を基に、3.3Vの電力が
生成される。レギュレータ615で生成された3.3V
の電力は、第2の動作回路617に供給され、第2の動
作回路617は、そのレギュレータ615から供給され
3.3Vの電力で動作する。この第2の動作回路617
は、無停電で動作させつづけておく必要のある回路等か
ら構成されている。
のDC−DC変換回路の各種実施形態のうちのいずれれ
を採用してもよいが、機器装置内に組み込まれるもので
あるためあらかじめ配線されることから、例えば典型的
には、図2に示すDC−DC変換回路画採用される。
て、レギュレータ615に、DC−DCコンバータ61
4からの5.0Vの電力が入力されているときは、レギ
ュレータ615では、その5.0Vの電力を基にして
3.3Vの電力が生成され、DC−DCコンバータ61
4の動作が停止すると、レギュレータ615は、ACア
ダプタからの16.0Vの電力、あるいはACアダプタ
が接続されていないときは電池611からの12〜9V
の電力を基に3.3Vの電力を生成する。
−DCコンバータ614が動作してるときはそこで生成
された5.0Vの電力から3.3Vの電力を生成するよ
うに構成されているため、レギュレータ615で、DC
−DCコンバータが動作しているか否かにかかわらずA
Cアダプタあるいは電池からの電力を使うようにした場
合と比べ省電力化が実現する。
1に示すDC−DC変換回路を採用してもよい。この場
合、配線にあたってDC−DCコンバータ614の入力
と出力を2つの入力端子のいずれに接続してもよく、配
線作業が容易となり、かつそれら2本の配線を取り違え
るという配線ミスが本質的に防止されることになる。
効率のDC−DC変換を行なうことができる。
本発明のDC−DC変換回路の第1実施形態の回路図で
ある。
本発明のDC−DC変換回路の第2実施形態の回路図で
ある。
の回路図である。
の回路図である。
回路図である。
る。
る。
る。
図である。
C変換回路 110 入力選択回路 111,112 ダイオード 113,114 PチャンネルMOSトランジスタ 115,116 抵抗 117,118 NチャンネルMOSトランジスタ 121,122,123 コンパレータ 124 基準電圧源 131 ANDゲート 132 ORゲート 133 第1の論理回路 134 ORゲート 135 NANDゲート 136 第2の論理回路 190,290,390,490,590 LSIチ
ップ 210 入力選択回路 211,212 ダイオード 213 PMOSトランジスタ 215 抵抗 217 NMOSトランジスタ 221 コンパレータ 224 基準電圧源 600 機器装置 611 内蔵電池 612,613 ダイオード 614 DC−DCコンパレータ 615 レギュレータ 616 第1の動作回路 617 第2の動作回路 IN1,IN2 入力端子 OUT,OUT1,OUT2,OUT3 出力端子
Claims (10)
- 【請求項1】 複数の入力端子それぞれから複数のDC
電源それぞれが入力され、電圧が所定電圧以上であるこ
とを条件に最低の電圧のDC電源を選択する電源選択部
と、前記電源選択部で選択されたDC電源の電圧を、該
電圧よりも低い所定の電圧に変換して出力端子から出力
する降圧型のレギュレータ部とを備えたことを特徴とす
るDC−DC変換回路。 - 【請求項2】 所定の第1のDC電源が入力される第1
の入力端子と、該第1のDC電源の電圧よりも低い電圧
の第2のDC電源が入力される第2の入力端子とを有
し、該第2の入力端子から入力された第2のDC電源の
電圧が所定電圧以上であるか否かに応じて、それぞれ、
前記第2の入力端子から入力された第2のDC電源を、
および第1の入力端子から入力された第1のDC電源
を、選択する電源選択部と、前記電源選択部で選択され
たDC電源の電圧を該電圧よりも低い所定の電圧に変換
して出力端子から出力する降圧型のレギュレータ部とを
備えたことを特徴とするDC−DC変換回路。 - 【請求項3】 前記レギュレータ部が、リニアレギュレ
ータからなることを特徴とする請求項1又は2記載のD
C−DC変換回路。 - 【請求項4】 前記電源選択部、およびリニアレギュレ
ータで構成される前記レギュレータ部が、1チップの集
積回路内に構成されてなることを特徴とする請求項3記
載のDC−DC変換回路。 - 【請求項5】 前記電源選択部、およびリニアレギュレ
ータで構成される前記レギュレータ部のうちの外付けさ
れる出力電圧調整用トランジスタを除く部分が、1チッ
プの集積回路内に構成されてなることを特徴とする請求
項3記載のDC−DC変換回路。 - 【請求項6】 前記レギュレータ部が、スイッチングレ
ギュレータからなることを特徴とする請求項1又は2記
載のDC−DC変換回路。 - 【請求項7】 前記電源選択部、およびスイッチングレ
ギュレータで構成される前記レギュレータ部のうちの外
付けされる電圧平滑化回路部分を除く部分が、1チップ
の集積回路内に構成されてなることを特徴とする請求項
6記載のDC−DC変換回路。 - 【請求項8】 複数のDC電源それぞれが入力される複
数の入力端子と、前記複数の入力端子に接続された複数
のDC電源の中から、電圧が所定電圧以上であることを
条件に最低の電圧のDC電源を選択する電源選択部と、
前記電源選択部で選択されたDC電源を出力する出力端
子とを備えたことを特徴とする電源選択回路。 - 【請求項9】 所定の第1のDC電源および該第1のD
C電源の電圧よりも低い第2の電圧の第2のDC電源が
それぞれ入力される第1および第2の入力端子と、前記
第2の入力端子から入力された第2の電源の電圧が所定
電圧以上であるか否かに応じて、それぞれ、前記第2の
入力端子から入力された第2のDC電源を、および前記
第1の入力端子から入力された第1のDC電源を選択す
る電源選択部と、前記電源選択部で選択されたDC電源
を出力する出力端子とを備えたことを特徴とする電源選
択回路。 - 【請求項10】 電力の供給を受けて動作する機器装置
において、 所定の第1のDC電源の第1のDC電圧を、該第1の電
圧よりも低い所定の第2のDC電圧に変換して出力する
降圧型の第1のDC−DCコンバータ、 前記第1のDC−DCコンバータで得られた前記第2の
DC電圧の電力の供給を受けて動作する第1の動作回
路、 DC電圧の供給を受けて該DC電圧よりも低い所定の第
3のDC電圧に変換して出力する降圧型のレギュレータ
部と、前記第1のDC電源と前記第1のDC−DCコン
バータの出力との双方が入力され、該第1のDC−DC
コンバータの出力が所定電圧以上であるか否かに応じ
て、それぞれ、前記第1のDC−DCコンバータの出力
を、および前記第1のDC電源を、前記レギュレータ部
に伝達する電源選択部とを有する第2のDC−DCコン
バータ、および前記第2のDC−DCコンバータで得ら
れた前記第2のDC電圧の電力の供給を受けて動作する
第2の動作回路を備えたことを特徴とする機器装置。
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