JP2002305248A - Semiconductor integrated circuit - Google Patents

Semiconductor integrated circuit

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JP2002305248A JP2002006791A JP2002006791A JP2002305248A JP 2002305248 A JP2002305248 A JP 2002305248A JP 2002006791 A JP2002006791 A JP 2002006791A JP 2002006791 A JP2002006791 A JP 2002006791A JP 2002305248 A JP2002305248 A JP 2002305248A
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circuit
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Keiichi Kusumoto
馨一 楠本
Akira Matsuzawa
昭 松澤
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a DC/DC converter wherein conversion efficiency does not decrease in the case of conversion to at most one-half of a battery voltage, efficiency of a voltage conversion part is at least 90%, and on-chip constitution is easily realized. SOLUTION: A power source unit 200 is equipped with an energy supply circuit 210 for supplying energy at a prescribed timing and an energy storage circuit 220 for receiving the energy supplied the supply circuit 210 and storing the energy. The storing circuit 220 includes an inductor 221, a capacitor 223 which is connected at a connection point 222, with one end of the inductor 221 and a capacitor 225 which is connected, at a connection point 224 with the other end of the inductor 221. The energy is supplied to a load via at least one from among the connection point 222 and the connection point 224.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】(技術分野)本発明は、低電力LSIに適
した電源装置および電圧変換器に関する。
[0001] The present invention relates to a power supply device and a voltage converter suitable for a low-power LSI.

【0002】(背景技術)直流の入力電圧値を異なる直
流の出力電圧値に昇圧、降圧及び反転させる回路には、
DC/DC変換器がある。DC/DC変換器は変換効率
と発熱量の観点からレギュレータよりも変換効率に優れ
発熱量が小さい。トランスとの比較では装置の体積が小
さくなる。こうした特徴から変換効率、発熱量及び装置
の体積の要求が強いワーク・ステーション、パーソナル
・コンピュータに多く使用されている。
2. Description of the Related Art A circuit for increasing, decreasing, and inverting a DC input voltage value to a different DC output voltage value includes:
There is a DC / DC converter. The DC / DC converter has a higher conversion efficiency and a smaller heat generation amount than the regulator from the viewpoint of the conversion efficiency and the heat generation amount. The volume of the device is smaller than that of a transformer. Because of these characteristics, they are widely used in work stations and personal computers, which have strong requirements for conversion efficiency, heat generation and device volume.

【0003】図51Aおよび図51Bは、従来のDC/
DC変換器61の構成を示す。入力電圧を降圧して出力
する部分を図51Aに示している。電圧入力端子には電
源の電圧が与えられる。信号入力端子Aと信号入力端子
Bに与えられたパルス信号に従ってNMOSトランジス
タ50、51が開状態と閉状態に変化させる。NMOS
トランジスタ50が閉状態になり、NMOSトランジス
タ51が開状態になるとLC部に電流が供給される。こ
の供給された電流の時間変化はインダクタンスLによっ
て電圧に変換されて端子Aは出力端子よりも速く電圧が
上昇する。つぎに、NMOSトランジスタ50が開状態
になり、NMOSトランジスタ51が閉状態になるとL
C部から電流が放出される。これらの供給された電流と
放出された電流との比率で出力電圧が決定される。NM
OSトランジスタ50が閉状態の時間がNMOSトラン
ジスタ51が閉状態の時間に比べて長い場合には出力電
圧は上昇し、NMOSトランジスタ50が閉状態の時間
がNMOSトランジスタ51が閉状態の時間に比べて短
い場合には出力電圧は降下する。例えば、NMOSトラ
ンジスタ50が閉状態の時間がNMOSトランジスタ5
1が閉状態の時間と等しいときに出力電圧が1.5Vで
あったとする。NMOSトランジスタ50が閉状態の時
間がNMOSトランジスタ51が閉状態の時間に比べて
長い場合には出力電圧は1.5Vよりも高い電圧とな
り、NMOSトランジスタ50が閉状態の時間がNMO
Sトランジスタ51が閉状態の時間に比べて短い場合に
は出力電圧は1.5Vよりも低い電圧となる。
FIGS. 51A and 51B show a conventional DC / DC converter.
3 shows a configuration of a DC converter 61. FIG. 51A shows a portion that steps down the input voltage and outputs it. The voltage of the power supply is applied to the voltage input terminal. The NMOS transistors 50 and 51 are changed between an open state and a closed state according to the pulse signals supplied to the signal input terminal A and the signal input terminal B. NMOS
When the transistor 50 is closed and the NMOS transistor 51 is open, current is supplied to the LC unit. The time change of the supplied current is converted into a voltage by the inductance L, and the voltage of the terminal A increases faster than that of the output terminal. Next, when the NMOS transistor 50 is opened and the NMOS transistor 51 is closed,
Current is emitted from the part C. The output voltage is determined by the ratio between the supplied current and the released current. NM
When the time when the OS transistor 50 is closed is longer than the time when the NMOS transistor 51 is closed, the output voltage increases, and the time when the NMOS transistor 50 is closed is longer than the time when the NMOS transistor 51 is closed. If it is short, the output voltage drops. For example, the time when the NMOS transistor 50 is in the closed state is the time when the NMOS transistor 5 is closed.
Assume that the output voltage is 1.5 V when 1 is equal to the closed state time. If the time when the NMOS transistor 50 is closed is longer than the time when the NMOS transistor 51 is closed, the output voltage becomes a voltage higher than 1.5 V, and the time when the NMOS transistor 50 is closed is NMO.
If the S transistor 51 is shorter than the time in the closed state, the output voltage will be lower than 1.5V.

【0004】図51Bに示されているように、NMOS
トランジスタ50、51の開閉状態を指示する信号が、
信号入力端子A、Bから入力され、信号入力端子A、B
に入力されるパルス信号はパルス生成部55によって生
成されている。パルス生成部55の出力パルスの周期と
パルス幅は制御部57によって制御されている。制御部
57は基準電圧生成部56から出力される電圧と電圧変
換部54のモニタ端子の電圧を比較して、パルス生成部
から出力されるパルス信号の周期とパルス幅をモニタ端
子の電圧が目標の電圧となるように制御する。
[0004] As shown in FIG.
A signal indicating the open / close state of the transistors 50 and 51 is
Input from signal input terminals A and B, signal input terminals A and B
Are generated by the pulse generator 55. The cycle and the pulse width of the output pulse of the pulse generator 55 are controlled by the controller 57. The control unit 57 compares the voltage output from the reference voltage generation unit 56 with the voltage at the monitor terminal of the voltage conversion unit 54, and sets the period and pulse width of the pulse signal output from the pulse generation unit to the target voltage of the monitor terminal. Is controlled so that the voltage becomes

【0005】最近はDC/DC変換器を、携帯電話やP
HSなどの携帯機器にも使用することで、リチウム・イ
オン電池の寿命をのばすことが考えられるようになっ
た。3Vの出力電圧を持つリチウム・イオン電池の出力
電圧を、DC/DC変換器によって1V近傍に降圧し携
帯電話に使用されているLSIを前記1V近傍で動作さ
せることによりLSIの消費電力を削減できる可能性が
あるからである。
[0005] Recently, DC / DC converters have been used in mobile phones and P
It has been proposed to extend the life of lithium-ion batteries by using them in portable devices such as HS. By reducing the output voltage of a lithium ion battery having an output voltage of 3V to around 1V by a DC / DC converter and operating the LSI used in the mobile phone at around 1V, the power consumption of the LSI can be reduced. This is because there is a possibility.

【0006】しかしながら、こうした電池の寿命を延ば
すことを実現するためには、DC/DC変換器は以下に
示す(1)および(2)の課題を同時に解決する必要が
ある。 (1)電池の電圧を半分以下の電圧に変換する場合で
も、変換効率を低下させないこと。
However, in order to extend the life of such a battery, the DC / DC converter needs to simultaneously solve the following problems (1) and (2). (1) Even if the voltage of the battery is converted to half or less, the conversion efficiency should not be reduced.

【0007】携帯電話に使用されているリチウム・イオ
ン電池の出力電圧は3Vである。LSIの消費電力を削
減するためにはリチウム・イオン電池の出力電圧を効率
よく1Vに降圧する必要がある。しかしながら、従来の
DC/DC変換器61(図51B)を用いてこのような
降圧をすると、変換効率が低下してしまう。従来のDC
/DC変換器61は、制御系回路58の消費電力が大き
いからである。例えば、電源電圧が1Vの場合には、L
SIの消費電力が10mW程度であるのに対し、パルス
生成部55、制御部57および基準電圧生成部56を含
む制御系回路58の消費電力は100mW程度となって
しまう。このように、電源電圧が低い場合には、LSI
の消費電力よりもDC/DC変換器61の制御系回路5
8の消費電力の方が大きくなってしまうことが、変換効
率を低下させる原因である。 (2)電圧変換部の効率が90%以上であること。
[0007] The output voltage of a lithium ion battery used in a mobile phone is 3V. In order to reduce the power consumption of the LSI, it is necessary to efficiently reduce the output voltage of the lithium ion battery to 1V. However, if such a step-down is performed using the conventional DC / DC converter 61 (FIG. 51B), the conversion efficiency is reduced. Conventional DC
This is because the power consumption of the control system circuit 58 in the / DC converter 61 is large. For example, when the power supply voltage is 1 V, L
While the power consumption of the SI is about 10 mW, the power consumption of the control system circuit 58 including the pulse generation unit 55, the control unit 57, and the reference voltage generation unit 56 is about 100 mW. As described above, when the power supply voltage is low, the LSI
Control system circuit 5 of DC / DC converter 61
The fact that the power consumption of No. 8 becomes larger is a cause of lowering the conversion efficiency. (2) The efficiency of the voltage converter is 90% or more.

【0008】従来のDC/DC変換器61において、電
圧変換部54の効率低下は、NMOSトランジスタ5
0、51に流れる電流によって発生する。電圧変換部5
4では、1サイクルで2回分の効率低下を生じさせるこ
とになる。電圧変換部54では、NMOSトランジスタ
50、51は1サイクルで開状態となるからである。
[0008] In the conventional DC / DC converter 61, the efficiency of the voltage converter 54 is reduced by the NMOS transistor 5.
It is generated by the current flowing through 0 and 51. Voltage converter 5
In No. 4, the efficiency is reduced twice for one cycle. This is because in the voltage conversion unit 54, the NMOS transistors 50 and 51 are opened in one cycle.

【0009】さらに、オンチップに関する課題として以
下に示す(3)が挙げられる。 (3)オンチップ化が容易であること。
[0009] Further, the following (3) is given as a problem relating to the on-chip. (3) Easy on-chip implementation.

【0010】従来のDC/DC変換器61においては、
インダクタ52の値は100μH程度である。しかし、
そのような大きい値を有するインダクタをシリコン基板
上に形成することは困難である。シリコン基板上に形成
できるのは、せいぜい200nH程度のインダクタだか
らである。また、100μH程度のインダクタを使用す
ると、輻射電磁波ノイズによって他のLSIの誤動作を
誘発するおそれがある。
In the conventional DC / DC converter 61,
The value of the inductor 52 is about 100 μH. But,
It is difficult to form an inductor having such a large value on a silicon substrate. This is because an inductor of at most about 200 nH can be formed on a silicon substrate. If an inductor of about 100 μH is used, radiated electromagnetic noise may cause malfunction of another LSI.

【0011】さらに、従来のDC/DC変換器61にお
いて、80%以上の変換効率を実現するためには、スイ
ッチ50、51の閉状態での抵抗値(オン抵抗)が0.
1mΩ程度である必要がある。しかし、そのような小さ
いオン抵抗を有するスイッチをシリコン基板上に形成す
ることは困難である。シリコン基板上に形成できるの
は、オン抵抗がせいぜい500mΩ程度のスイッチだか
らである。500mΩ程度のオン抵抗を有するスイッチ
を使用した場合には、変換効率が60%以下にまで低下
してしまう。
Further, in the conventional DC / DC converter 61, in order to realize a conversion efficiency of 80% or more, the resistance value (ON resistance) in the closed state of the switches 50 and 51 is set to 0.1.
It is necessary to be about 1 mΩ. However, it is difficult to form a switch having such a small on-resistance on a silicon substrate. A switch can be formed on a silicon substrate because the switch has an on-resistance of at most about 500 mΩ. When a switch having an on-resistance of about 500 mΩ is used, the conversion efficiency is reduced to 60% or less.

【0012】このように、従来のDC/DC変換器61
では、上記(1)〜(3)の課題のいずれも解決するこ
とができない。
As described above, the conventional DC / DC converter 61
Then, none of the above-mentioned problems (1) to (3) can be solved.

【0013】本発明の目的の1つは、上記(1)〜
(3)の課題を同時に解決し、かつ、小さい出力電流出
力時においても高効率の電圧変換を実現する電圧変換器
を提供することにある。
One of the objects of the present invention is the above (1) to (4).
An object of the present invention is to provide a voltage converter that solves the problem (3) at the same time and realizes high-efficiency voltage conversion even when a small output current is output.

【0014】さらに、本発明は、低電力LSIに適した
電源装置の基本発明である。本発明は、(1)エネルギ
ー損失がほとんどなく、(2)様々なタイプの電圧波形
を生成することができ、(3)LSI用の電源として適
している、という特徴を有する電源装置を提供すること
を目的とする。
Further, the present invention is a basic invention of a power supply device suitable for a low power LSI. The present invention provides a power supply device characterized by (1) little energy loss, (2) generation of various types of voltage waveforms, and (3) suitable as a power supply for LSI. The purpose is to:

【0015】さらに、本発明は、LC共振回路を含む電
源装置とその電源装置から電源電圧が供給される少なく
とも1つの回路ブロックとを含む半導体集積回路におい
て、LC共振回路の動作によって発生するノイズを低減
することができる半導体集積回路を提供することを目的
とする。
Further, according to the present invention, in a semiconductor integrated circuit including a power supply device including an LC resonance circuit and at least one circuit block to which a power supply voltage is supplied from the power supply device, noise generated by the operation of the LC resonance circuit is reduced. It is an object to provide a semiconductor integrated circuit that can be reduced.

【0016】(発明の開示)請求項1に係る本発明の電
源装置は、所定のタイミングでエネルギーを供給するエ
ネルギー供給手段と、前記エネルギー供給手段から供給
される前記エネルギーを受け取り、前記エネルギーを保
存するエネルギー保存手段とを備えている。前記エネル
ギー保存手段は、インダクタと、第1の接続点において
前記インダクタの一端に接続される第1の容量と、第2
の接続点において前記インダクタの他端に接続される第
2の容量とを含み、前記エネルギーは、前記第1の接続
点と前記第2の接続点のうち少なくとも一方を介して負
荷に供給される。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a power supply unit for supplying energy at a predetermined timing, receiving the energy supplied from the energy supply unit, and storing the energy. Energy storage means. The energy storage means includes: an inductor; a first capacitor connected to one end of the inductor at a first connection point;
And a second capacitor connected to the other end of the inductor at a connection point of, and the energy is supplied to a load via at least one of the first connection point and the second connection point. .

【0017】請求項1に係る本発明によれば、エネルギ
ー保存手段に含まれるインダクタと第1の容量と第2の
容量とによってエネルギー保存手段の外部にエネルギー
を実質的に漏らさない閉じた系が形成される。エネルギ
ー保存手段の外部にエネルギーが実質的に漏れないた
め、電源装置におけるエネルギーの損失がほとんどな
い。これにより、低消費電力型の電源装置を提供するこ
とができる。
According to the first aspect of the present invention, a closed system that does not substantially leak energy to the outside of the energy storage means by the inductor, the first capacitance, and the second capacitance included in the energy storage means. It is formed. Since energy does not substantially leak outside the energy storage means, there is almost no energy loss in the power supply device. Thus, a low power consumption type power supply device can be provided.

【0018】また、請求項1に係る本発明によれば、第
1の容量と第2の容量とをそれぞれ所定値に設定するこ
とにより、第1の接続点および第2の接続点のそれぞれ
から様々なタイプの電圧波形を負荷に供給することがで
きる。例えば、第1の接続点と第2の接続点のうちの一
方から直流電圧波形を負荷に供給することができる。あ
るいは、第1の接続点と第2の接続点のうちの一方から
交流電圧波形を負荷に供給することができる。あるい
は、第1の接続点と第2の接続点のうちの一方から直流
電圧波形を負荷に供給し、第1の接続点と第2の接続点
のうちの他方から交流電圧波形を負荷に供給することが
できる。あるいは、第1の接続点と第2の接続点の両方
から交流電圧波形を負荷に供給することができる。
Further, according to the first aspect of the present invention, the first capacitance and the second capacitance are set to predetermined values, respectively, so that each of the first connection point and the second connection point can be changed. Various types of voltage waveforms can be provided to the load. For example, a DC voltage waveform can be supplied to the load from one of the first connection point and the second connection point. Alternatively, an AC voltage waveform can be supplied to the load from one of the first connection point and the second connection point. Alternatively, a DC voltage waveform is supplied to the load from one of the first connection point and the second connection point, and an AC voltage waveform is supplied to the load from the other of the first connection point and the second connection point. can do. Alternatively, the AC voltage waveform can be supplied to the load from both the first connection point and the second connection point.

【0019】ある実施形態では、前記負荷は、整流作用
を提供する構造を有する半導体回路である。請求項1に
係る本発明の電源装置は、このような負荷に電源を供給
するのに適している。請求項1に係る本発明の電源装置
は、負荷に集中的に電流が流れることが起こり得ない構
造を有しているからである。
In one embodiment, the load is a semiconductor circuit having a structure providing a rectifying action. The power supply device of the present invention according to claim 1 is suitable for supplying power to such a load. This is because the power supply device of the present invention according to claim 1 has a structure in which current does not intensively flow in the load.

【0020】他の実施形態では、前記負荷には、前記第
1の接続点と前記第2の接続点のうち一方から直流電圧
波形が供給される。
In another embodiment, the load is supplied with a DC voltage waveform from one of the first connection point and the second connection point.

【0021】他の実施形態では、前記負荷には、前記第
1の接続点と前記第2の接続点のうち一方から交流電圧
波形が供給される。
In another embodiment, the load is supplied with an AC voltage waveform from one of the first connection point and the second connection point.

【0022】他の実施形態では、前記負荷には、前記第
1の接続点と前記第2の接続点のうち一方から直流電圧
波形が供給され、前記第1の接続点と前記第2の接続点
のうち他方から交流電圧波形が供給される。
In another embodiment, a DC voltage waveform is supplied to the load from one of the first connection point and the second connection point, and the first connection point is connected to the second connection point. An AC voltage waveform is supplied from the other of the points.

【0023】他の実施形態では、前記負荷には、前記第
1の接続点と前記第2の接続点のうち一方から交流電圧
波形が供給され、前記第1の接続点と前記第2の接続点
のうち他方から交流電圧波形が供給される。
In another embodiment, an AC voltage waveform is supplied to the load from one of the first connection point and the second connection point, and the first connection point is connected to the second connection point. An AC voltage waveform is supplied from the other of the points.

【0024】他の実施形態では、前記電源装置と前記負
荷とは、単一の半導体チップ上に形成される。
In another embodiment, the power supply and the load are formed on a single semiconductor chip.

【0025】他の実施形態では、前記電源装置から前記
負荷に供給された前記エネルギーのうち少なくとも一部
は、再利用を目的として前記電源装置に戻される。
In another embodiment, at least a portion of the energy provided to the load from the power supply is returned to the power supply for reuse.

【0026】他の実施形態では、前記電源装置から前記
負荷に供給された前記エネルギーのうち少なくとも一部
は、前記第1の接続点と前記第2の接続点のうち前記エ
ネルギーを前記負荷に供給する際に使用された接続点と
同一の接続点を介して前記電源装置に戻される。
In another embodiment, at least a part of the energy supplied to the load from the power supply device supplies the energy to the load among the first connection point and the second connection point. Then, it is returned to the power supply device through the same connection point as that used at the time of connection.

【0027】他の実施形態では、前記電源装置から前記
負荷に供給された前記エネルギーのうち少なくとも一部
は、前記第1の接続点と前記第2の接続点のうち前記エ
ネルギーを前記負荷に供給する際に使用された接続点と
異なる接続点を介して前記電源装置に戻される。
[0027] In another embodiment, at least a part of the energy supplied to the load from the power supply device supplies the energy to the load among the first connection point and the second connection point. Is returned to the power supply device via a connection point different from the connection point used at the time of connection.

【0028】本発明の電圧変換器は、電源から供給され
る第1の電圧を第2の電圧に変換して、前記第2の電圧
を被電圧供給回路に供給する電圧変換部と、前記被電圧
供給回路によって消費された電力に実質的に等しい電力
を前記電源から前記電圧変換部に供給するように、前記
電圧変換部を制御する制御部とを備えており、これによ
り上記目的が達成される。
A voltage converter according to the present invention converts a first voltage supplied from a power supply to a second voltage, and supplies the second voltage to a voltage supply circuit; A control unit that controls the voltage conversion unit so as to supply power substantially equal to the power consumed by the voltage supply circuit from the power supply to the voltage conversion unit, thereby achieving the above object. You.

【0029】ある実施形態では、前記制御部は、前記電
圧変換部から出力される前記第2の電圧が所望の電圧よ
り下がったことを検出する第1の検出器を備えており、
前記制御部は、前記第1の検出器によって前記電圧変換
部から出力される前記第2の電圧が前記所望の電圧より
下がったことが検出された場合に前記電圧変換部を制御
する。
In one embodiment, the control section includes a first detector for detecting that the second voltage output from the voltage conversion section has dropped below a desired voltage,
The control unit controls the voltage conversion unit when the first detector detects that the second voltage output from the voltage conversion unit has dropped below the desired voltage.

【0030】本発明の他の電圧変換器は、電源から供給
される第1の電圧を第2の電圧に変換して、前記第2の
電圧を被電圧供給回路に供給する電圧変換部と、前記電
圧変換部を制御する制御部とを備えた電圧変換器であっ
て、前記電圧変換部は、インダクタと、第1の接続点に
おいて前記インダクタの一端に接続される第1の容量
と、第2の接続点において前記インダクタの他端に接続
される第2の容量とを含む共振回路と、第1の端子と第
2の端子とを有するスイッチであって、前記第1の端子
は前記電源に接続され、前記第2の端子は前記共振回路
の前記第1の接続点に接続されるスイッチとを含んでお
り、前記制御部は、前記スイッチの開閉を制御する。こ
れにより上記目的が達成される。
Another voltage converter of the present invention converts a first voltage supplied from a power supply into a second voltage, and supplies the second voltage to a voltage supply circuit; A voltage converter comprising: a controller configured to control the voltage converter, wherein the voltage converter includes: an inductor; a first capacitor connected to one end of the inductor at a first connection point; A switch having a resonance circuit including a second capacitor connected to the other end of the inductor at a connection point of the first and second terminals, and a first terminal and a second terminal; And the second terminal includes a switch connected to the first connection point of the resonance circuit, and the control unit controls opening and closing of the switch. This achieves the above object.

【0031】ある実施形態では、前記制御部は、前記電
圧変換部から出力される前記第2の電圧が所望の電圧よ
り下がったことを検出する第1の検出器を備えており、
前記制御部は、前記第1の検出器によって前記電圧変換
部から出力される前記第2の電圧が前記所望の電圧より
下がったことが検出された場合において、前記スイッチ
の開閉を制御する。
In one embodiment, the control unit includes a first detector for detecting that the second voltage output from the voltage conversion unit has dropped below a desired voltage,
The control unit controls opening and closing of the switch when the first detector detects that the second voltage output from the voltage conversion unit has dropped below the desired voltage.

【0032】他の実施形態では、前記制御部は、前記第
1の接続点の電圧が前記電源から供給される前記第1の
電圧より小さく前記所望の電圧より大きい期間におい
て、前記スイッチの開閉を制御する。
In another embodiment, the control unit opens and closes the switch during a period in which the voltage at the first connection point is lower than the first voltage supplied from the power supply and higher than the desired voltage. Control.

【0033】他の実施形態では、前記制御部は、前記第
1の接続点の電圧が所定の第1の基準電圧に到達したこ
とを検出する第2の検出器と、前記第1の接続点の電圧
が前記所定の第1の基準電圧より大きい所定の第2の基
準電圧に到達したことを検出する第3の検出器とをさら
に備えており、前記第2の検出器によって前記第1の接
続点の電圧が前記所定の第1の基準電圧に到達したこと
が検出された場合には、前記制御部は、前記スイッチの
状態が開状態から閉状態に変化するように前記スイッチ
を制御し、前記第3の検出器によって前記第1の接続点
の電圧が前記所定の第2の基準電圧に到達したことが検
出された場合には、前記制御部は、前記スイッチの状態
が閉状態から開状態に変化するように前記スイッチを制
御する。
[0033] In another embodiment, the control section includes a second detector for detecting that the voltage of the first connection point has reached a predetermined first reference voltage, and the first connection point. And a third detector that detects that the voltage of the first reference voltage has reached a predetermined second reference voltage that is higher than the predetermined first reference voltage. When it is detected that the voltage at the connection point has reached the predetermined first reference voltage, the control unit controls the switch so that the state of the switch changes from an open state to a closed state. When the third detector detects that the voltage of the first connection point has reached the predetermined second reference voltage, the control unit changes the state of the switch from the closed state to the closed state. The switch is controlled to change to an open state.

【0034】他の実施形態では、前記第1の検出器は、
前記被電圧供給回路が動作するタイミングと同期して動
作を開始する。
In another embodiment, the first detector comprises:
The operation starts in synchronization with the operation timing of the voltage supply circuit.

【0035】他の実施形態では、前記制御部は、前記電
圧変換部から出力される前記第2の電圧が所定の基準電
圧に到達したことを検出する第4の検出器を備えてお
り、リセット信号に応答して、前記制御部は、前記スイ
ッチの状態が開状態から閉状態に変化するように前記ス
イッチを制御し、前記第4の検出器によって前記電圧変
換部から出力される前記第2の電圧が前記所定の基準電
圧に到達したことが検出された場合には、前記制御部
は、前記スイッチの状態が閉状態から開状態に変化する
ように前記スイッチを制御する。
In another embodiment, the control section includes a fourth detector for detecting that the second voltage output from the voltage conversion section has reached a predetermined reference voltage, and a reset section. In response to the signal, the control unit controls the switch so that a state of the switch changes from an open state to a closed state, and the second detector output from the voltage conversion unit by the fourth detector. When it is detected that the voltage has reached the predetermined reference voltage, the control unit controls the switch so that the state of the switch changes from the closed state to the open state.

【0036】他の実施形態では、前記制御部は、前記第
1の接続点の電圧変化に応じて、クロック信号を生成す
るクロック信号生成器と、前記クロック信号の周期が所
定の周期と異なることを検出した場合に、前記リセット
信号を出力する回路をさらに備えている。
In another embodiment, the control unit includes a clock signal generator that generates a clock signal in response to a voltage change at the first connection point, wherein the clock signal has a cycle different from a predetermined cycle. And a circuit for outputting the reset signal when detecting the reset signal.

【0037】他の実施形態では、前記制御部は、前記第
1の接続点の電圧変化の最大値が所定の基準電圧より小
さいことを検出した場合に、前記リセット信号を出力す
る回路をさらに備えている。
In another embodiment, the control unit further includes a circuit that outputs the reset signal when detecting that the maximum value of the voltage change at the first connection point is smaller than a predetermined reference voltage. ing.

【0038】他の実施形態では、前記制御部は、前記所
望の電圧を生成する第1の基準電圧生成器をさらに備え
ており、前記第1の基準電圧生成器は、前記第1の検出
器が動作する期間内でのみ動作する。
[0038] In another embodiment, the control section further includes a first reference voltage generator for generating the desired voltage, wherein the first reference voltage generator includes the first detector. It operates only during the period during which it operates.

【0039】他の実施形態では、前記制御部は、前記所
望の電圧を生成する第1の基準電圧生成器をさらに備え
ており、前記第1の基準電圧生成器は、前記被電圧供給
回路から送られた信号に応じて、前記所望の電圧を変動
させる。
In another embodiment, the control unit further includes a first reference voltage generator for generating the desired voltage, wherein the first reference voltage generator is provided from the voltage supply circuit. The desired voltage is varied according to the transmitted signal.

【0040】他の実施形態では、前記制御部は、前記第
1の接続点の電圧が所定の第1基準電圧に到達したこと
を検出する第2の検出器をさらに備えており、前記第2
の検出器によって前記第1の接続点の電圧が前記所定の
第1の基準電圧に到達したことが検出された場合には、
前記制御部は、前記スイッチの状態が開状態から閉状態
に変化するように前記スイッチを制御し、前記制御部
は、前記スイッチの状態が開状態から閉状態に変化して
から所定の時間が経過した後に前記スイッチの状態が閉
状態から開状態に変化するように前記スイッチを制御す
る。
In another embodiment, the control unit further includes a second detector for detecting that the voltage at the first connection point has reached a predetermined first reference voltage, and
When it is detected by the detector that the voltage at the first connection point has reached the predetermined first reference voltage,
The control unit controls the switch so that a state of the switch changes from an open state to a closed state, and the control unit performs a predetermined time after the state of the switch changes from an open state to a closed state. The switch is controlled so that the state of the switch changes from the closed state to the open state after a lapse of time.

【0041】他の実施形態では、前記制御部は、前記第
1の接続点の電圧が上昇している期間において、前記ス
イッチの開閉を制御する。
In another embodiment, the control unit controls opening and closing of the switch during a period when the voltage of the first connection point is rising.

【0042】他の実施形態では、前記制御部は、前記第
1の接続点の電圧が下降している期間において、前記ス
イッチの開閉を制御する。
In another embodiment, the control unit controls opening and closing of the switch during a period when the voltage of the first connection point is falling.

【0043】他の実施形態では、前記電圧変換部は、前
記スイッチを通って前記インダクタから前記電源に向か
って流れる戻り電流を一時的に蓄積する蓄積手段をさら
に備えている。
[0043] In another embodiment, the voltage conversion unit further includes storage means for temporarily storing a return current flowing from the inductor to the power supply through the switch.

【0044】本発明の他の電圧変換器は、電源から供給
される電圧を所望の電圧に変換して、前記所望の電圧を
被電圧供給回路に供給する電圧変換器であって、前記電
圧変換器は、第1の変換効率を有する第1の電圧変換器
と、所定の電流より小さい電流が前記電圧変換器から前
記被電圧供給回路に流れる場合において前記第1の変換
効率より大きい第2の変換効率を有する第2の電圧変換
器と、前記電圧変換器から前記被電圧供給回路に流れる
電流を検出する電流検出器とを含んでおり、前記電流検
出器によって検出される電流が前記所定の電流より大き
い場合には、前記第1の電圧変換器が動作し、前記電流
検出器によって検出される電流が前記所定の電流より小
さい場合には、前記第2の電圧変換器が動作する。これ
により上記目的が達成される。
Another voltage converter of the present invention is a voltage converter for converting a voltage supplied from a power supply into a desired voltage and supplying the desired voltage to a voltage supply circuit. A voltage converter having a first conversion efficiency; and a second voltage converter having a first conversion efficiency larger than the first conversion efficiency when a current smaller than a predetermined current flows from the voltage converter to the voltage supply circuit. A second voltage converter having a conversion efficiency; and a current detector for detecting a current flowing from the voltage converter to the voltage-supplied circuit, wherein the current detected by the current detector is the predetermined voltage. When the current is larger than the current, the first voltage converter operates, and when the current detected by the current detector is smaller than the predetermined current, the second voltage converter operates. This achieves the above object.

【0045】本発明の他の電圧変換器は、電源から供給
される第1の電圧を第2の電圧に変換して、前記第2の
電圧を被電圧供給回路に供給する電圧変換部と、前記電
圧変換部を制御する制御部とを備えた電圧変換器であっ
て、前記電圧変換部は、第1のインダクタと、第1の接
続点において前記第1のインダクタの一端に接続される
第1の容量と、第2の接続点において前記第1のインダ
クタの他端に接続される第2の容量とを含む第1の共振
回路と、第1の端子と第2の端子とを有する第1のスイ
ッチであって、前記第1の端子は前記電源に接続され、
前記第2の端子は前記第1の共振回路の前記第1の接続
点に接続される第1のスイッチと、第2のインダクタ
と、第3の接続点において前記第2のインダクタの一端
に接続される第3の容量と、第4の接続点において前記
第2のインダクタの他端に接続される第4の容量とを含
む第2の共振回路と、第3の端子と第4の端子とを有す
る第2のスイッチであって、前記第3の端子は前記第1
の共振回路の前記第2の接続点に接続され、前記第4の
端子は前記第2の共振回路の前記第3の接続点に接続さ
れる第2のスイッチとを含んでおり、前記制御部は、前
記第1のスイッチおよび第2のスイッチの開閉を制御す
る。これにより、上記目的を達成することができる。
Another voltage converter of the present invention converts a first voltage supplied from a power supply to a second voltage, and supplies the second voltage to a voltage supply circuit; A voltage converter including a controller configured to control the voltage converter, wherein the voltage converter is connected to a first inductor and a first connection point connected to one end of the first inductor at a first connection point. A first resonance circuit including a first capacitor, a second capacitor connected to the other end of the first inductor at a second connection point, and a first terminal having a first terminal and a second terminal. A switch, wherein the first terminal is connected to the power supply;
The second terminal is connected to a first switch connected to the first connection point of the first resonance circuit, a second inductor, and one end of the second inductor at a third connection point. A second resonance circuit including a third capacitor to be connected, a fourth capacitor connected to the other end of the second inductor at a fourth connection point, and a third terminal and a fourth terminal. Wherein the third terminal is connected to the first switch.
A second switch connected to the second connection point of the resonance circuit, and the fourth terminal includes a second switch connected to the third connection point of the second resonance circuit; Controls opening and closing of the first switch and the second switch. Thereby, the above object can be achieved.

【0046】本発明の他の電圧変換器は、電源から供給
される第1の電圧を第2の電圧に変換して、前記第2の
電圧を被電圧供給回路に供給する電圧変換部と、前記電
圧変換部を制御する制御部とを備えた電圧変換器であっ
て、前記電圧変換部は、第1のインダクタと、第1の接
続点において前記第1のインダクタの一端に接続される
第1の容量と、第2の接続点において前記第1のインダ
クタの他端に接続される第2の容量とを含む共振回路
と、第1の端子と第2の端子とを有する第1のスイッチ
であって、前記第1の端子は前記電源に接続され、前記
第2の端子は前記共振回路の前記第1の接続点に接続さ
れる第1のスイッチと、第2のインダクタと、第3の容
量と、第3の端子と第4の端子とを有する第2のスイッ
チとを含む変調共振回路であって、前記第2のインダク
タの一端は第3の接続点において前記第2の容量に接続
され、前記第2のインダクタの他端は前記第2の接続点
に接続され、前記第2のスイッチの前記第3の端子は前
記電源に接続され、前記第2のスイッチの前記第4の端
子は前記第3の接続点に接続される、変調共振回路とを
含んでおり、前記制御部は、前記第1のスイッチおよび
第2のスイッチの開閉を制御する。これにより、上記目
的を達成することができる。
Another voltage converter of the present invention converts a first voltage supplied from a power supply to a second voltage and supplies the second voltage to a voltage supply circuit. A voltage converter including a controller configured to control the voltage converter, wherein the voltage converter is connected to a first inductor and a first connection point connected to one end of the first inductor at a first connection point. A first switch having a resonance circuit including a first capacitor, a second capacitor connected to the other end of the first inductor at a second connection point, and a first terminal and a second terminal Wherein the first terminal is connected to the power supply, and the second terminal is a first switch connected to the first connection point of the resonance circuit; a second inductor; And a second switch having a third terminal and a fourth terminal. One end of the second inductor is connected to the second capacitor at a third connection point, and the other end of the second inductor is connected to the second connection point; A modulation resonance circuit, wherein the third terminal of the switch is connected to the power supply, and the fourth terminal of the second switch is connected to the third connection point; Controls opening and closing of the first switch and the second switch. Thereby, the above object can be achieved.

【0047】本発明の他の電圧変換器は、電源から供給
される第1の電圧を第2の電圧に変換して、前記第2の
電圧を被電圧供給回路に供給する電圧変換部と、前記電
圧変換部を制御する制御部とを備えた電圧変換器であっ
て、前記電圧変換部は、第1のインダクタと、第1の接
続点において前記第1のインダクタの一端に接続される
第1の容量と、第2の接続点において前記第1のインダ
クタの他端に接続される第2の容量とを含む共振回路
と、第1の端子と第2の端子とを有する第1のスイッチ
であって、前記第1の端子は前記電源に接続され、前記
第2の端子は前記共振回路の前記第1の接続点に接続さ
れる第1のスイッチと、第2のインダクタと、第3の容
量と、第3の端子と第4の端子とを有する第2のスイッ
チとを含む変調共振回路であって、前記第2のインダク
タの一端は前記第1の接続点に接続され、前記第2のイ
ンダクタの他端は第3の接続点において前記第3の容量
に接続され、前記第2のスイッチの前記第3の端子は前
記電源に接続され、前記第2のスイッチの前記第4の端
子は前記第3の接続点に接続される、変調共振回路とを
含んでおり、前記制御部は、前記第1のスイッチおよび
第2のスイッチの開閉を制御する。これにより、上記目
的を達成することができる。
Another voltage converter of the present invention converts a first voltage supplied from a power supply to a second voltage, and supplies the second voltage to a voltage supply circuit; A voltage converter including a controller configured to control the voltage converter, wherein the voltage converter is connected to a first inductor and a first connection point connected to one end of the first inductor at a first connection point. A first switch having a resonance circuit including a first capacitor, a second capacitor connected to the other end of the first inductor at a second connection point, and a first terminal and a second terminal Wherein the first terminal is connected to the power supply, and the second terminal is a first switch connected to the first connection point of the resonance circuit; a second inductor; And a second switch having a third terminal and a fourth terminal. One end of the second inductor is connected to the first connection point, and the other end of the second inductor is connected to the third capacitance at a third connection point; A modulation resonance circuit, wherein the third terminal of the switch is connected to the power supply, and the fourth terminal of the second switch is connected to the third connection point; Controls opening and closing of the first switch and the second switch. Thereby, the above object can be achieved.

【0048】本発明の半導体集積回路は、LC共振回路
を含む電源装置と、前記電源装置から電源電圧を供給さ
れる少なくとも1つの回路ブロックとを備えた半導体集
積回路であって、前記LC共振回路の共振周波数は、前
記少なくとも1つの回路ブロックによって使用される周
波数帯域において、前記共振周波数に基づいて決定され
るノイズの強さが所定の値以下となるように設定されて
いる。これにより、上記目的が達成される。
A semiconductor integrated circuit according to the present invention is a semiconductor integrated circuit comprising a power supply device including an LC resonance circuit, and at least one circuit block supplied with a power supply voltage from the power supply device, wherein the LC resonance circuit Is set such that in a frequency band used by the at least one circuit block, the intensity of noise determined based on the resonance frequency is equal to or lower than a predetermined value. Thereby, the above object is achieved.

【0049】前記電源装置と前記少なくとも1つの回路
ブロックとは、単一の半導体チップ上に形成されていて
もよい。
[0049] The power supply device and the at least one circuit block may be formed on a single semiconductor chip.

【0050】前記電源装置と前記少なくとも1つの回路
ブロックとは、異なる半導体チップ上に形成されていて
もよい。
[0050] The power supply device and the at least one circuit block may be formed on different semiconductor chips.

【0051】前記電源装置は、直流電圧を前記少なくと
も1つの回路ブロックに供給してもよい。
[0051] The power supply may supply a DC voltage to the at least one circuit block.

【0052】(発明を実施するための最良の形態)1.本発明による電源装置の基本原理 図1は、本発明による電源装置200の構成を示す。電
源装置200は、エネルギー供給回路210と、エネル
ギー保存回路220とを含んでいる。
[0052] (BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION) 1. The basic principle view 1 of a power supply device according to the invention, showing a configuration of a power supply device 200 according to the present invention. The power supply device 200 includes an energy supply circuit 210 and an energy storage circuit 220.

【0053】エネルギー供給回路210は、所定のタイ
ミングでエネルギーをエネルギー保存回路220に供給
する。エネルギー供給回路210から供給されるエネル
ギーは、任意の種類のエネルギーであり得る。例えば、
エネルギー供給回路210から供給されるエネルギー
は、電気エネルギー(電力)、光エネルギー、磁気エネ
ルギー、放射線エネルギーである。
The energy supply circuit 210 supplies energy to the energy storage circuit 220 at a predetermined timing. The energy supplied from the energy supply circuit 210 can be any type of energy. For example,
The energy supplied from the energy supply circuit 210 is electric energy (electric power), light energy, magnetic energy, and radiation energy.

【0054】エネルギー保存回路220は、エネルギー
供給回路210から供給されるエネルギーを受け取り、
そのエネルギーを保存する。エネルギー保存回路220
は、インダクタ221と、接続点222においてインダ
クタ221の一端に接続される容量223と、接続点2
24においてインダクタ221の他端に接続される容量
225とを含んでいる。ここで、Lはインダクタ221
のインダクタンスを示し、C1は容量225の容量値を
示し、C2は容量223の容量値を示す。
The energy storage circuit 220 receives the energy supplied from the energy supply circuit 210,
Conserve that energy. Energy storage circuit 220
Is a capacitor 223 connected to one end of the inductor 221 at the connection point 222,
24 includes a capacitor 225 connected to the other end of the inductor 221. Here, L is the inductor 221
, C 1 indicates the capacitance value of the capacitance 225, and C 2 indicates the capacitance value of the capacitance 223.

【0055】エネルギー保存回路220に保存されるエ
ネルギーは、接続点222と接続点224のうち少なく
とも一方を介して負荷(図1には示されていない)に供
給される。
The energy stored in the energy storage circuit 220 is supplied to a load (not shown in FIG. 1) via at least one of the connection points 222 and 224.

【0056】電源装置200と負荷とは、単一の半導体
チップ上に形成されてもよい。後述するように、電源装
置200に使用されるインダクタの値は、比較的小さい
値で足りる。例えば、そのようなインダクタの値は10
0nH程度である。従って、電源装置200をシリコン
基板上に形成することは容易である。
The power supply device 200 and the load may be formed on a single semiconductor chip. As will be described later, a relatively small value is sufficient for the inductor used in the power supply device 200. For example, the value of such an inductor is 10
It is about 0 nH. Therefore, it is easy to form the power supply device 200 on the silicon substrate.

【0057】電源装置200は、以下の(1)〜(3)
に示す特徴を有する。 (1)電源装置200におけるエネルギー損失がほとん
どない。 (2)電源装置200は、様々なタイプの電圧波形を生
成することができる。 (3)電源装置200は、LSI用の電源として適して
いる。特徴1:エネルギー損失がほとんどない 図1に示されるように、容量223は、極板223−1
と極板223−2とを有している。極板223−1と極
板223−2とは互いに電気的に絶縁されている。極板
223−1は接続点222に接続され、極板223−2
はグランドに接続されている。同様に、容量225は、
極板225−1と極板225−2とを有している。極板
225−1と極板225−2とは互いに電気的に絶縁さ
れている。極板225−1は接続点224に接続され、
極板225−2はグランドに接続されている。
The power supply device 200 has the following (1) to (3)
It has the following characteristics. (1) There is almost no energy loss in the power supply device 200. (2) The power supply device 200 can generate various types of voltage waveforms. (3) The power supply device 200 is suitable as a power supply for an LSI. Feature 1: As shown in FIG. 1 with almost no energy loss , the capacitor 223 is provided with an electrode plate 223-1.
And an electrode plate 223-2. The pole plate 223-1 and the pole plate 223-2 are electrically insulated from each other. The electrode plate 223-1 is connected to the connection point 222, and the electrode plate 222-2
Is connected to the ground. Similarly, the capacity 225 is
It has an electrode plate 225-1 and an electrode plate 225-2. Electrode 225-1 and electrode 225-2 are electrically insulated from each other. The electrode plate 225-1 is connected to the connection point 224,
The electrode plate 225-2 is connected to the ground.

【0058】エネルギー供給回路210から供給される
エネルギーは、容量223の極板223−1からインダ
クタ221を介して容量225の極板225−1に至る
閉じた系に電荷を発生させる。このようにして発生した
電荷は、その閉じた系の外部に移動することができな
い。極板223−1と極板223−2とは互いに電気的
に絶縁されているため、極板223−1から極板223
−2に電荷が移動する経路がなく、極板225−1と極
板225−2とは互いに電気的に絶縁されているため、
極板225−1から極板225−2に電荷が移動する経
路がないからである。
The energy supplied from the energy supply circuit 210 generates charges in a closed system from the electrode 223-1 of the capacitor 223 to the electrode 225-1 of the capacitor 225 via the inductor 221. The charges generated in this way cannot move out of the closed system. The electrode plate 223-1 and the electrode plate 223-2 are electrically insulated from each other.
-2 has no path for the charge to move, and the electrode plate 225-1 and the electrode plate 225-2 are electrically insulated from each other.
This is because there is no path for the charge to move from the electrode plate 225-1 to the electrode plate 225-2.

【0059】このように、閉じた系における電荷の量は
一定に保たれる。このことは、エネルギー保存回路22
0において静的エネルギーの量が一定に保たれることを
意味する。静的エネルギーは、その閉じた系における電
荷の量によって表されるからである。エネルギー保存回
路220に保存される静的エネルギーの量は、1/2・
(q1+q22/(C1+C2)によって表される。ここ
で、q1は容量225に蓄積された電荷量を表し、q2
容量223に蓄積された電荷量を表す。いいかえれば、
静的エネルギーとは、閉じた系に含まれる端子の電圧変
化がなくなり一定となったとき、いわば静止したときに
閉じた系が持っているエネルギーということもできる。
Thus, the amount of charge in a closed system is kept constant. This means that the energy storage circuit 22
At 0 means that the amount of static energy is kept constant. Static energy is represented by the amount of charge in the closed system. The amount of static energy stored in the energy storage circuit 220 is ・ ·
It is represented by (q 1 + q 2 ) 2 / (C 1 + C 2 ). Here, q 1 represents the amount of charge stored in the capacitor 225, and q 2 represents the amount of charge stored in the capacitor 223. In other words,
The static energy can be said to be the energy of the closed system when the terminal included in the closed system does not change in voltage and becomes constant.

【0060】図2A〜図2Eは、エネルギー保存回路2
20において動的エネルギーが容量223と容量225
との間をインダクタ221を介して循環しながら一定に
保たれることを模式的に示したものである。エネルギー
保存回路220における動的エネルギーの状態は、図2
Aに示す状態から図2Eに示す状態に遷移し、その後、
図2Eに示す状態から図2Aに示す状態に遷移する。以
降、このような状態変化が繰り返される。
FIGS. 2A to 2E show the energy storage circuit 2.
At 20 the dynamic energy is reduced to capacity 223 and capacity 225.
And is kept constant while circulating through the inductor 221. The state of the dynamic energy in the energy storage circuit 220 is shown in FIG.
The state shown in FIG. 2A changes to the state shown in FIG.
The state shown in FIG. 2E transitions to the state shown in FIG. 2A. Thereafter, such a state change is repeated.

【0061】動的エネルギーは、インダクタ221に蓄
積されるエネルギーと、容量223と容量225との間
の電荷量の差(電位差)に基づくエネルギーとに分類さ
れる。図2A〜図2Eにおいて、EM1はインダクタ22
1に蓄積されるエネルギーを示し、EM2は容量223と
容量225との間の電荷量の差(電位差)に基づくエネ
ルギーを示す。(EM1+EM2)は、一定に保たれる。E
M1=1/2・Li1 2である。ここで、i1はインダクタ
221を流れる電流を表す。EM2=|1/2・q1 2/C
1−1/2・q2 2/C2|である。ここで、q1は容量2
25に蓄積された電荷量を表し、q2は容量223に蓄
積された電荷量を表す。いいかえれば、動的エネルギー
とは、閉じた系に含まれる端子の電圧を振動させる、い
わば動かすことができるエネルギーということができ
る。
The dynamic energy is classified into energy stored in the inductor 221 and energy based on a difference in electric charge (potential difference) between the capacitors 223 and 225. 2A to 2E, E M1 is an inductor 22
1 indicates energy stored therein, and E M2 indicates energy based on a difference in electric charge (potential difference) between the capacitors 223 and 225. (E M1 + E M2 ) is kept constant. E
M1 is a = 1/2 · Li 1 2 . Here, i 1 represents a current flowing through the inductor 221. E M2 = | 1/2 · q 1 2 / C
1 -1/2 · q 2 2 / C 2 | is. Here, q 1 is capacity 2
25 represents the amount of charge stored in the storage device 25, and q 2 represents the amount of charge stored in the capacitor 223. In other words, the dynamic energy is energy that can vibrate, or move, the voltage of the terminals included in a closed system.

【0062】インダクタ221に蓄積されたエネルギー
M1は、容量223から容量225に向かって(また
は、容量225から容量223に向かって)電荷を移動
させるように作用する。従って、インダクタ221に蓄
積されたエネルギーEM1がゼロになるまで、容量223
から容量225に向かって(または、容量225から容
量223に向かって)電荷の移動が継続する。
The energy E M1 stored in the inductor 221 acts to move charges from the capacitor 223 to the capacitor 225 (or from the capacitor 225 to the capacitor 223). Therefore, the capacitance 223 is maintained until the energy E M1 stored in the inductor 221 becomes zero.
From the capacitor 225 (or from the capacitor 225 to the capacitor 223).

【0063】インダクタ221に蓄積されたエネルギー
M1がゼロである場合には、容量223と容量225と
の間の電荷量の差(電位差)に基づくエネルギーEM2
最大となる。従って、容量223と容量225との間の
電荷量の差(電位差)をなくす方向に電荷の移動が開始
される。電荷がインダクタ221を通過することによ
り、インダクタ221にエネルギーEM1が蓄積される。
以下、このようなプロセスが繰り返される。
When the energy E M1 stored in the inductor 221 is zero, the energy E M2 based on the difference (potential difference) in the amount of charge between the capacitors 223 and 225 becomes maximum. Therefore, the movement of the charge is started in a direction to eliminate the difference (potential difference) in the charge amount between the capacitor 223 and the capacitor 225. As the electric charges pass through the inductor 221, energy E M1 is stored in the inductor 221.
Hereinafter, such a process is repeated.

【0064】このように、エネルギー保存回路220
は、静的エネルギーおよび動的エネルギーを実質的に一
定に保つ。言い換えれば、エネルギー保存回路220の
外部に静的エネルギーおよび動的エネルギーが実質的に
漏れることがない。ここで、「実質的に」とは、容量2
23および225の極板間を流れるリーク電流による静
的エネルギーの漏れや、インダクタ221の抵抗に基づ
く減衰による動的エネルギーの漏れのような意図しない
エネルギー漏れを除いて、エネルギー漏れがないという
意味である。このことは、電源装置200におけるエネ
ルギーの損失がほとんどないことを意味する。これによ
り、低消費電力型の電源装置を提供することが可能とな
る。特徴2:様々なタイプの電圧波形を生成することができ
1>>C2という関係を満たすように容量223の容量
値と容量225の容量値とを設定することにより、接続
点222において交流電圧波形、接続点224において
直流電圧波形を生成することができる。このような電圧
波形は、エネルギー保存回路220における共振に基づ
いて得られる。電圧波形に関する数学的根拠は、(式
1)〜(式17)を参照して後述される。
As described above, the energy storage circuit 220
Keeps static and kinetic energy substantially constant. In other words, static energy and dynamic energy do not substantially leak out of the energy storage circuit 220. Here, “substantially” means the capacity 2
In the sense that there is no energy leakage, except for unintended energy leakage such as leakage of static energy due to leakage current flowing between the plates 23 and 225 and dynamic energy leakage due to attenuation based on the resistance of the inductor 221. is there. This means that there is almost no energy loss in the power supply device 200. This makes it possible to provide a low power consumption type power supply device. Feature 2: Various types of voltage waveforms can be generated
C 1 by setting the capacitance values of the capacitance 225 of the capacitance 223 so as to satisfy the relationship >> C 2 that, to produce a DC voltage waveform at the node 222 alternating-current voltage waveform at the connection point 224 Can be. Such a voltage waveform is obtained based on resonance in the energy storage circuit 220. The mathematical basis for the voltage waveform will be described later with reference to (Equation 1) to (Equation 17).

【0065】また、C1≒C2という関係を満たすように
容量223の容量値と容量225の容量値とを設定する
ことにより、接続点222および接続点224のいずれ
においても、交流電圧波形を生成することができる。
By setting the capacitance value of the capacitor 223 and the capacitance value of the capacitor 225 so as to satisfy the relationship of C 1 ≒ C 2 , the AC voltage waveform can be changed at any of the connection points 222 and 224. Can be generated.

【0066】さらに、エネルギー供給回路210から供
給されるエネルギーのうち静的エネルギーとしてエネル
ギー保存回路220に保存されるエネルギーと、動的エ
ネルギーとしてエネルギー保存回路220に保存される
エネルギーとの割合を調整することによって、交流電圧
波形の振幅中心と交流電圧波形の振幅とを任意に設定す
ることができる。静的エネルギーが交流電圧波形の振動
中心を決定し、動的エネルギーが交流電圧波形の振幅を
決定するからである。
Further, of the energy supplied from the energy supply circuit 210, the ratio between the energy stored in the energy storage circuit 220 as static energy and the energy stored in the energy storage circuit 220 as dynamic energy is adjusted. This makes it possible to arbitrarily set the amplitude center of the AC voltage waveform and the amplitude of the AC voltage waveform. This is because the static energy determines the oscillation center of the AC voltage waveform, and the dynamic energy determines the amplitude of the AC voltage waveform.

【0067】図3は、C1>>C2の場合における、接続
点222の交流電圧波形の一例を示す。このように、静
的エネルギーESと動的エネルギーEMとを適切に与える
ことにより、振動中心が電圧VPであり、かつ、振幅が
1/2VDDである交流電圧波形を得ることができる。接
続点222の電圧は、グランド電圧より常に高いか等し
いことに留意されたい。
FIG. 3 shows an example of the AC voltage waveform at the node 222 in the case of C 1 >> C 2 . Thus, by providing the dynamic energy E M static energy E S appropriately, the oscillation center is voltage V P, and can be amplitude obtaining an AC voltage waveform is 1 / 2V DD . Note that the voltage at node 222 is always higher or equal to the ground voltage.

【0068】C1>>C2である場合には、接続点222
の電圧波形は、周期T0=2π(√LC2で振動する正弦
波に近似され得る。従って、インダクタ221のインダ
クタンスLと容量223の容量値C2との積(LC2)を
可変にすることによって接続点222の電圧波形の周期
0を任意の値に調整することができる。LC2は、電源
装置200の動作前に予め所定の値に調整され、電源装
置200の動作中にはその所定の値に固定されていても
よい。あるいは、LC2は、電源装置200の動作中に
制御回路によって動的に制御され得る。例えば、その制
御回路は、エネルギー供給回路210からエネルギー保
存回路220に供給されるエネルギーが小さくなるにつ
れて周期T0が長くなるようにLC2を制御し、エネルギ
ー供給回路210からエネルギー保存回路220に供給
されるエネルギーが大きくなるにつれて周期T0が短く
なるようにLC2を制御する。このように周期T0を制御
することにより、エネルギー供給回路210からエネル
ギー保存回路220に供給されるエネルギーが大きくな
るにつれて、単位時間あたりに、接続点222の電圧が
電源電圧VDDに近接する回数を増加させることができ
る。従って、接続点222の電圧が電源電圧VDDに近接
した期間(図3の期間TA)においてエネルギー供給回
路210からエネルギー保存回路220にエネルギーが
供給されるようにエネルギー供給のタイミングを制御す
ることにより、エネルギー供給回路210からエネルギ
ー保存回路220にエネルギーが供給される際に発生す
るエネルギー損失を最小化することができる。接続点2
22の電圧が電源電圧VDDに近接した期間(図3の期間
A)において、エネルギー供給回路210からエネル
ギー保存回路220にエネルギーを供給することが最も
高効率のエネルギー供給だからである。
If C 1 >> C 2 , the connection point 222
Can be approximated to a sine wave that oscillates at a period T 0 = 2π (√LC 2) . Therefore, the product (LC 2 ) of the inductance L of the inductor 221 and the capacitance value C 2 of the capacitor 223 is made variable. Thus, the period T 0 of the voltage waveform at the connection point 222 can be adjusted to an arbitrary value.LC 2 is adjusted to a predetermined value before the operation of the power supply device 200, and during the operation of the power supply device 200, Alternatively, the LC 2 may be dynamically controlled by a control circuit during the operation of the power supply 200. For example, the control circuit may switch from the energy supply circuit 210 to the energy storage circuit. The LC 2 is controlled such that the period T 0 becomes longer as the energy supplied to the energy supply 220 decreases, and the energy supplied from the energy supply circuit 210 to the energy storage circuit 220 is controlled. The LC 2 is controlled so that the period T 0 becomes shorter as the energy becomes larger.By controlling the period T 0 in this manner, as the energy supplied from the energy supply circuit 210 to the energy storage circuit 220 increases, It is possible to increase the number of times that the voltage at the node 222 approaches the power supply voltage V DD per unit time, so that the period when the voltage at the node 222 approaches the power supply voltage V DD (period T A in FIG. 3). By controlling the timing of the energy supply so that the energy is supplied from the energy supply circuit 210 to the energy storage circuit 220, the energy loss generated when the energy is supplied from the energy supply circuit 210 to the energy storage circuit 220 is reduced. Connection point 2 can be minimized
This is because supplying energy from the energy supply circuit 210 to the energy storage circuit 220 is the most efficient energy supply during a period when the voltage of the power supply 22 is close to the power supply voltage V DD (period T A in FIG. 3).

【0069】さらに、LC2を一定に保つという条件の
下にLとC2とを可変にすることにより、周期T0を変化
させることなく、エネルギー供給回路210から供給さ
れるエネルギーに含まれる静的エネルギーESと動的エ
ネルギーEMとの比率を調整することが可能となる。容
量223の容量値C2を増加させてインダクタ221の
インダクタンスLを減少させることにより、容量223
および容量225に蓄積されるエネルギー(静的エネル
ギー)を増加させ、インダクタ221に蓄積されるエネ
ルギー(動的エネルギー)を減少させることができる。
逆に、容量223の容量値C2を減少させてインダクタ
221のインダクタンスLを増加させることにより、容
量223および容量225に蓄積されるエネルギー(静
的エネルギー)を減少させ、インダクタ221に蓄積さ
れるエネルギー(動的エネルギー)を増加させることが
できる。
Further, by making L and C 2 variable under the condition that LC 2 is kept constant, the static energy included in the energy supplied from the energy supply circuit 210 can be maintained without changing the period T 0. The ratio between the dynamic energy E S and the dynamic energy E M can be adjusted. By increasing the capacitance C 2 of the capacitor 223 and decreasing the inductance L of the inductor 221,
In addition, the energy (static energy) stored in the capacitor 225 can be increased, and the energy (dynamic energy) stored in the inductor 221 can be reduced.
Conversely, by decreasing the capacitance value C 2 of the capacitance 223 and increasing the inductance L of the inductor 221, the energy (static energy) stored in the capacitance 223 and the capacitance 225 is reduced, and is stored in the inductor 221. Energy (dynamic energy) can be increased.

【0070】以上、容量値C2とインダクタンスLとを
調整する例を説明した。さらに、容量値C1と容量値C2
とインダクタンスLとを調整することにより、静的エネ
ルギーESと動的エネルギーEMとの比率をさらに詳細に
調整することができる。
The example of adjusting the capacitance value C 2 and the inductance L has been described above. Further, the capacitance value C 1 and the capacitance value C 2
And by adjusting the inductance L, it can be further adjusted in detail the ratio between the static energy E S and the dynamic energy E M.

【0071】例えば、エネルギー供給回路210によ
り、接続点222から電流i0が流れ出すと仮定する。
電流i0のうち容量223に流れ込む電流を電流i1
し、電流i0のうち容量225に流れ込む電流を電流i2
とする。電流i1と電流i2との比率は、容量値C1、容
量値C2およびインダクタンスLを調整することにより
任意の値に設定することができる。容量223および容
量225に蓄積されるエネルギー(静的エネルギー)
は、1/2・(q1+q22/(C1+C2)によって表
され、インダクタ221に蓄積されるエネルギー(動的
エネルギー)は、1/2・Li1 2によって表される。こ
こで、q1は容量225に蓄積された電荷量を表し、q2
は容量223に蓄積された電荷量を表す。従って、電流
1と電流i2との比率を調整することにより、容量22
3および容量225に蓄積されるエネルギー(静的エネ
ルギー)とインダクタ221に蓄積されるエネルギー
(動的エネルギー)とを調整することが可能となる。
For example, it is assumed that the current i 0 flows from the connection point 222 by the energy supply circuit 210.
The current flowing into the capacitor 223 of the current i 0 is defined as a current i 1 , and the current flowing into the capacitor 225 of the current i 0 is defined as a current i 2
And The ratio between the current i 1 and the current i 2 can be set to an arbitrary value by adjusting the capacitance value C 1 , the capacitance value C 2 and the inductance L. Energy stored in the capacitors 223 and 225 (static energy)
Is represented by 1/2 · (q 1 + q 2) 2 / (C 1 + C 2), the energy stored in the inductor 221 (dynamic energy) is represented by 1/2 · Li 1 2. Here, q 1 represents the amount of charge stored in the capacitor 225, and q 2
Represents the amount of charge stored in the capacitor 223. Therefore, by adjusting the ratio between the current i 1 and the current i 2 , the capacitance 22
3 and the energy (static energy) stored in the capacitor 225 and the energy (dynamic energy) stored in the inductor 221 can be adjusted.

【0072】このように、交流電圧波形の振動中心や振
幅を自在に制御できることは、「断熱充電の原理」を利
用して容量性の負荷を充電することに適している。「断
熱充電の原理」とは、交流電圧波形を用いて容量性の負
荷を充電することに関する原理である。「断熱充電の原
理」によれば、より長い時間をかけてその容量性の負荷
を充電する方が、その充電に伴うエネルギー損失をより
小さくすることができることが知られている。
As described above, the ability to freely control the oscillation center and amplitude of the AC voltage waveform is suitable for charging a capacitive load utilizing the "adiabatic charging principle". "Principle of adiabatic charging" is a principle relating to charging a capacitive load using an AC voltage waveform. According to the principle of adiabatic charging, it is known that charging the capacitive load over a longer period of time can reduce the energy loss associated with the charging.

【0073】図4Aは、周期T0で電源電圧VDDとグラ
ンド電圧GNDとの間を振動する交流電圧波形(A)
と、周期T0で電源電圧VDDと電圧−VDDとの間を振動
する交流電圧波形(B)とを対比して示す。電源電圧V
DDからグランド電圧GNDに至るまで断熱充電を行う場
合には、交流電圧波形(A)の断熱充電期間TAの長さ
は、交流電圧波形(B)の断熱充電期間TBの長さの2
倍である。従って、交流電圧波形(A)を用いて断熱充
電を行う方がエネルギー損失が小さい点で有利であるこ
とが分かる。このことは、グランド電圧GNDから電源
電圧VDDに至るまで断熱充電を行う場合にも同様であ
る。
FIG. 4A shows an AC voltage waveform (A) oscillating between the power supply voltage V DD and the ground voltage GND in the period T 0 .
And an AC voltage waveform (B) that oscillates between the power supply voltage V DD and the voltage −V DD in the cycle T 0 . Power supply voltage V
When performing adiabatic charging from DD up to the ground voltage GND, the length of the adiabatic charging period T A of the AC voltage waveform (A) is adiabatic charging period T 2 the length of B of the alternating-current voltage waveform (B)
It is twice. Therefore, it is understood that performing adiabatic charging using the AC voltage waveform (A) is advantageous in that energy loss is small. The same applies to the case where adiabatic charging is performed from the ground voltage GND to the power supply voltage VDD .

【0074】図4Bは、周期T0で電源電圧VDDと電圧
1/2VDDとの間を振動する交流電圧波形(A)と、周
期T0で電源電圧VDDと電圧−VDDとの間を振動する交
流電圧波形(B)とを対比して示す。電源電圧VDDから
電圧1/2VDDに至るまで断熱充電を行う場合には、交
流電圧波形(A)の断熱充電期間TAの長さは、交流電
圧波形(B)の断熱充電期間TEの長さの約4倍であ
る。従って、交流電圧波形(A)を用いて断熱充電を行
う方がエネルギー損失が小さい点で有利であることが分
かる。このことは、電圧1/2VDDから電源電圧VDD
至るまで断熱充電を行う場合にも同様である。
[0074] Figure 4B is an AC voltage waveform which oscillates between the power supply voltage V DD and the voltage 1 / 2V DD in the cycle T 0 (A), in the period T 0 of the power supply voltage V DD and the voltage -V DD The AC voltage waveform (B) that oscillates between them is shown in comparison. When the power supply voltage V DD performing adiabatic charging up to the voltage 1 / 2V DD, the length of the adiabatic charging period T A of the AC voltage waveform (A) is adiabatic charging period T E of the AC voltage waveform (B) About four times the length of Therefore, it is understood that performing adiabatic charging using the AC voltage waveform (A) is advantageous in that energy loss is small. The same applies to the case where adiabatic charging is performed from the voltage 電源VDD to the power supply voltage VDD .

【0075】さらに、図4Aと図4Bとを対比すると、
交流電圧波形の振幅が小さい方が断熱充電を行う上でよ
り効果的であることが分かる。特徴3:LSI用の電源として適している 電源装置200の接続点222に負荷としてLSIが接
続された場合を考える。LSIは、必ず寄生ダイオード
を含んでいる。本明細書では、寄生ダイオードとは、整
流作用を提供する構造を有する半導体回路をいうと定義
する。例えば、LSIの外部で生じる突入電流からLS
Iの内部を保護するために設けられている保護ダイオー
ドは、寄生ダイオードである。LSIがバイポーラトラ
ンジスタを使用する場合には、例えば、ベース・エミッ
タ間、ベース・コレクタ間に寄生ダイオードが形成され
る。LSIがMOSトランジスタを使用する場合には、
例えば、ソース・ウェル間、ドレイン・ウェル間に寄生
ダイオードが形成される。
Further, comparing FIG. 4A and FIG. 4B,
It can be seen that a smaller amplitude of the AC voltage waveform is more effective in performing adiabatic charging. Feature 3: Consider a case where an LSI is connected as a load to a connection point 222 of a power supply device 200 suitable as a power supply for the LSI . LSI always includes a parasitic diode. In this specification, a parasitic diode is defined as a semiconductor circuit having a structure that provides a rectifying action. For example, the inrush current generated outside the LSI
The protection diode provided to protect the inside of I is a parasitic diode. When the LSI uses a bipolar transistor, for example, a parasitic diode is formed between the base and the emitter and between the base and the collector. When the LSI uses MOS transistors,
For example, a parasitic diode is formed between the source and the well and between the drain and the well.

【0076】図5は、寄生ダイオード250を含むLS
Iを電源装置200の接続点222に接続した場合の等
価回路を示す。接続点222の電圧がグランド電圧GN
Dより低くなると、寄生ダイオード250に順方向電流
が流れる。これにより、寄生ダイオード250において
電力が消費される。その結果、エネルギー損失が発生す
る。また、寄生ダイオード250に順方向電流が流れる
ことは、寄生ダイオード250を破壊するおそれがあ
る。インダクタ221に蓄積されるエネルギーが寄生ダ
イオード250によって集中的に消費される可能性があ
るからである。
FIG. 5 shows an LS including a parasitic diode 250.
4 shows an equivalent circuit when I is connected to the connection point 222 of the power supply device 200. The voltage at the connection point 222 is the ground voltage GN
When it becomes lower than D, a forward current flows through the parasitic diode 250. Thereby, power is consumed in parasitic diode 250. As a result, energy loss occurs. Further, when a forward current flows through the parasitic diode 250, the parasitic diode 250 may be destroyed. This is because the energy stored in the inductor 221 may be intensively consumed by the parasitic diode 250.

【0077】これに対し、本発明による電源装置200
によれば、特徴2で述べたように、接続点222の電圧
がグランド電圧GNDより常に高いか等しくなるように
交流電圧波形を制御することができる。このような制御
の下では、寄生ダイオード250に順方向電流が流れる
ことはない。従って、LSIに含まれる寄生ダイオード
250に起因してエネルギー損失が発生することはな
い。
On the other hand, the power supply device 200 according to the present invention
According to the above, as described in the feature 2, the AC voltage waveform can be controlled such that the voltage at the connection point 222 is always higher or equal to the ground voltage GND. Under such control, no forward current flows through the parasitic diode 250. Therefore, no energy loss occurs due to the parasitic diode 250 included in the LSI.

【0078】さらに、仮に、寄生ダイオード250に順
方向電流が流れた場合であっても、寄生ダイオード25
0の破壊に至ることはない。インダクタ221に蓄えら
れていた動的エネルギーは静的エネルギーに変換されて
エネルギー保存回路220において保存されるからであ
る。
Further, even if a forward current flows through the parasitic diode 250, the parasitic diode 25
No destruction of zero. This is because the dynamic energy stored in the inductor 221 is converted into static energy and stored in the energy storage circuit 220.

【0079】従来では、デジタル回路やSRAM(スタ
ティック・ランダム・アクセス・メモリ)やROM(リ
ード・オンリー・メモリ)を集積することによりLSI
を形成するのが通常であった。近年では、フラッシュ・
メモリやDRAM(ダイナミック・ランダム・アクセス
・メモリ)や高周波から低周波に至る範囲のアナログ回
路を集積することによりLSIを形成する傾向にある。
このような傾向は、今後ますます強くなり、10年後に
は新しい集積回路の時代に入ると予想されている。この
ような集積回路の各回路ブロックがより高い制御領域に
おいて動作するためには、各回路ブロックが必要とする
様々な電圧を高効率で生成する電源が必要となる。様々
な種類の回路ブロックの消費電力を削減することによっ
て集積回路のより高いシステム動作を実現可能となるか
らである。また、所定の周波数領域において低いノイズ
特性がもとめられる。
Conventionally, LSIs are integrated by integrating digital circuits, SRAMs (static random access memories) and ROMs (read only memories).
Was usually formed. In recent years, flash
There is a tendency to form an LSI by integrating a memory, a DRAM (Dynamic Random Access Memory), and analog circuits ranging from high frequency to low frequency.
It is expected that such trends will become even stronger in the future, and that in ten years it will enter the era of new integrated circuits. In order for each circuit block of such an integrated circuit to operate in a higher control region, a power supply that generates various voltages required by each circuit block with high efficiency is required. This is because a higher system operation of the integrated circuit can be realized by reducing the power consumption of various types of circuit blocks. In addition, low noise characteristics can be obtained in a predetermined frequency range.

【0080】本発明の電源装置は、単電源として、動的
エネルギーを静的エネルギーに高効率で変換すること
や、交流電源および直流電源を負荷に高効率で供給する
ことを実現する。そのような単電源の電源装置を複数個
組み合わせることにより、多電源の電源装置が得られ
る。多電源の電源装置は、複数の電源電圧を発生させ
る。多電源の電源装置は、同一の種類の複数の電源装置
を組み合わせたものであってもよいし、異なる種類の複
数の電源装置を組み合わせたものであってもよい。
The power supply device of the present invention realizes, as a single power supply, conversion of dynamic energy to static energy with high efficiency, and supply of AC power and DC power to a load with high efficiency. By combining a plurality of such single power supply power supplies, a multi-power supply power supply can be obtained. A multiple power supply generates a plurality of power supply voltages. The multiple power supply may be a combination of a plurality of power supplies of the same type, or may be a combination of a plurality of power supplies of different types.

【0081】図6Aは、エネルギー供給回路210の構
成を示す。エネルギー供給回路210は、エネルギー保
存回路220の接続点222に電気エネルギー(電力)
を供給する。エネルギー供給回路210は、接続点22
2においてエネルギー保存回路220に接続されてい
る。
FIG. 6A shows the configuration of the energy supply circuit 210. The energy supply circuit 210 supplies electric energy (electric power) to a connection point 222 of the energy storage circuit 220.
Supply. The energy supply circuit 210 is connected to the connection point 22.
2 is connected to the energy storage circuit 220.

【0082】図6Aに示すエネルギー供給回路210
は、直流電源211と、直流電源211と接続点222
との間に設けられたスイッチ212とを含んでいる。
Energy supply circuit 210 shown in FIG. 6A
Are a DC power supply 211 and a connection point 222 with the DC power supply 211.
And a switch 212 provided between them.

【0083】スイッチ212がオンされると、直流電源
211からの電荷がスイッチ212を介してエネルギー
保存回路220に供給される。スイッチ212をオンす
るタイミングを制御することにより、所定のタイミング
で直流電源211からの電荷をエネルギー保存回路22
0に供給することができる。
When the switch 212 is turned on, the electric charge from the DC power supply 211 is supplied to the energy storage circuit 220 via the switch 212. By controlling the timing at which the switch 212 is turned on, the charge from the DC power supply 211 is stored at a predetermined timing.
0 can be supplied.

【0084】直流電源211に代えて交流電源を使用し
てもよい。交流電源からの電力を所定のタイミングでス
イッチングすることにより、交流電源を直流電源とみな
すことができるからである。
An AC power supply may be used in place of the DC power supply 211. By switching the power from the AC power supply at a predetermined timing, the AC power supply can be regarded as a DC power supply.

【0085】また、直流電源211に代えてパルス状の
波形を有する電圧を供給する電源を使用してもよい。そ
のような電源から供給される電力の大きさは、例えば、
パルス幅変調によって制御され得る。このような電源を
使用すれば、スイッチ212は不要になる。
Further, a power supply for supplying a voltage having a pulse-like waveform may be used instead of the DC power supply 211. The magnitude of the power supplied from such a power source is, for example,
It can be controlled by pulse width modulation. If such a power supply is used, the switch 212 becomes unnecessary.

【0086】図6Bは、エネルギー供給回路210の他
の構成を示す。エネルギー供給回路210は、エネルギ
ー保存回路220のインダクタ221に磁気エネルギー
を供給する。エネルギー供給回路210とエネルギー保
存回路220とは、非接触である。
FIG. 6B shows another configuration of the energy supply circuit 210. The energy supply circuit 210 supplies magnetic energy to the inductor 221 of the energy storage circuit 220. The energy supply circuit 210 and the energy storage circuit 220 are non-contact.

【0087】図6Bに示すエネルギー供給回路210
は、インダクタ214と、交流電源215とを含んでい
る。エネルギー供給回路210のインダクタ214に電
流が流れることによって磁界が発生し、その磁界によっ
てエネルギー保存回路220のインダクタ221に電流
が流れる。インダクタ221に電流が流れることによっ
て動的エネルギーがインダクタ221に蓄積される。こ
のように、エネルギー供給回路210から供給される磁
気エネルギーは、エネルギー保存回路220のインダク
タ221によって受け取られ、動的エネルギーとしてエ
ネルギー保存回路220に保存される。
The energy supply circuit 210 shown in FIG. 6B
Includes an inductor 214 and an AC power supply 215. When a current flows through the inductor 214 of the energy supply circuit 210, a magnetic field is generated, and the magnetic field causes a current to flow through the inductor 221 of the energy storage circuit 220. The dynamic energy is accumulated in the inductor 221 by the current flowing through the inductor 221. As described above, the magnetic energy supplied from the energy supply circuit 210 is received by the inductor 221 of the energy storage circuit 220 and stored in the energy storage circuit 220 as dynamic energy.

【0088】図6Cは、エネルギー供給回路210の他
の構成を示す。エネルギー供給回路210は、エネルギ
ー保存回路220の容量223と容量225のうち少な
くとも一方に光エネルギーを供給する。エネルギー供給
回路210とエネルギー保存回路220とは、非接触で
ある。
FIG. 6C shows another configuration of the energy supply circuit 210. The energy supply circuit 210 supplies light energy to at least one of the capacitors 223 and 225 of the energy storage circuit 220. The energy supply circuit 210 and the energy storage circuit 220 are non-contact.

【0089】図6Cに示すエネルギー供給回路210
は、光を放射する発光回路216を含んでいる。容量2
23と容量225のうち少なくとも一方は、受け取った
光を電気に変換する機能を有している。このように、エ
ネルギー供給回路210から供給される光エネルギー
は、エネルギー保存回路220の容量223(または容
量225)によって受け取られ、静的エネルギーとして
エネルギー保存回路220に保存される。例えば、容量
223(または容量225)は、フォトダイオードや太
陽電池であり得る。
The energy supply circuit 210 shown in FIG. 6C
Includes a light emitting circuit 216 that emits light. Capacity 2
At least one of the capacitor 23 and the capacitor 225 has a function of converting received light into electricity. As described above, the light energy supplied from the energy supply circuit 210 is received by the capacitor 223 (or the capacitor 225) of the energy storage circuit 220 and stored in the energy storage circuit 220 as static energy. For example, the capacitor 223 (or the capacitor 225) may be a photodiode or a solar cell.

【0090】図6Dは、エネルギー供給回路210の他
の構成を示す。
FIG. 6D shows another configuration of the energy supply circuit 210.

【0091】図6Dに示すエネルギー供給回路210
は、電源211と、スイッチ212と、スイッチ212
aと、インバータ212bと、容量212cとを含んで
いる。
Energy supply circuit 210 shown in FIG. 6D
Is a power supply 211, a switch 212, and a switch 212.
a, an inverter 212b, and a capacitor 212c.

【0092】エネルギー保存回路220において、一般
に、接続点222の電圧が上昇する場合には、インダク
タ221を通って容量225から容量223に向かって
電流が流れている。このような電流が流れている場合に
おいてスイッチ212をオンすると、スイッチ212を
通ってインダクタ221から電源211に向かって電流
が一時的に流れる。ここでは、この電流を「戻り電流」
と呼ぶことにする。戻り電流は、電源211に蓄積され
る。しかし、電源211がエネルギー蓄積型ではない電
源(例えば、一般に出力段が電流を吸い込んでグランド
にすててしまうタイプの電源など)や電池などに代表さ
れるように寄生的な内部抵抗が大きい電源(例えば、リ
チウム・イオン・電池など)である場合には、エネルギ
ーの損失が大きくなる。エネルギー蓄積型ではない電源
では、戻り電流が電源211を通ってグランドに捨てら
れてしまうし、電池では、寄生的な内部抵抗によってエ
ネルギーが損失されてしまうからである。
In the energy storage circuit 220, generally, when the voltage at the node 222 rises, a current flows from the capacitor 225 to the capacitor 223 through the inductor 221. When the switch 212 is turned on while such a current is flowing, a current flows temporarily from the inductor 221 to the power supply 211 through the switch 212. Here, this current is called "return current"
I will call it. The return current is stored in the power supply 211. However, the power supply 211 is not an energy storage type power supply (for example, a power supply in which an output stage generally absorbs current and passes it to ground) or a power supply having a large parasitic internal resistance as represented by a battery or the like. (For example, lithium ion battery), the energy loss is large. This is because in a power supply that is not an energy storage type, the return current is discarded to the ground through the power supply 211, and in a battery, energy is lost due to parasitic internal resistance.

【0093】スイッチ212aと容量212cとは、戻
り電流が電源211に流れ込むのを防ぐために設けられ
ている。スイッチ212aは、電源211とスイッチ2
12との間に設けられている。容量212cは、スイッ
チ212aとスイッチ212との間にある接続点212
dに接続されている。容量212cは、容量値C0を有
している。
The switch 212a and the capacitor 212c are provided to prevent a return current from flowing into the power supply 211. The switch 212a includes a power supply 211 and a switch 2
12 is provided. The capacitor 212c is connected to a connection point 212 between the switch 212a and the switch 212.
d. Capacity 212c has a capacitance value C 0.

【0094】スイッチ212がオン状態である場合に
は、スイッチ212aはオフ状態とされる。この場合、
戻り電流は、容量212cに蓄積される。このようにし
て、エネルギーが容量212cに蓄積される。容量21
2cに蓄積されたエネルギーは、エネルギー保存回路2
20に供給され得る。
When the switch 212 is on, the switch 212a is off. in this case,
The return current is stored in the capacitor 212c. In this way, energy is stored in the capacitor 212c. Capacity 21
2c is stored in the energy storage circuit 2
20.

【0095】スイッチ212がオフ状態である場合に
は、スイッチ212aはオン状態とされる。その結果、
電源211から容量212cに電流が流れ、容量212
cの電圧が電源電圧VDDに等しくなる。
When the switch 212 is off, the switch 212a is turned on. as a result,
A current flows from the power supply 211 to the capacitor 212c,
The voltage of c becomes equal to the power supply voltage V DD .

【0096】インバータ212bは、スイッチ212と
スイッチ212aとを交互にオンオフするために使用さ
れる。スイッチ212とスイッチ212aとを交互にオ
ンオフすることにより、上述した動作が繰り返される。
The inverter 212b is used to turn on and off the switch 212 and the switch 212a alternately. By turning on and off the switch 212 and the switch 212a alternately, the above-described operation is repeated.

【0097】図58Aは、エネルギー供給回路210の
他の構成を示す。
FIG. 58A shows another configuration of the energy supply circuit 210.

【0098】図58Aに示すエネルギー供給回路210
は、電源211と、スイッチ212と、スイッチ212
aと、容量212cとを含んでいる。容量212cは、
戻り電流を一時的に蓄積する。
Energy supply circuit 210 shown in FIG. 58A
Is a power supply 211, a switch 212, and a switch 212.
a and a capacitor 212c. The capacity 212c is
The return current is temporarily stored.

【0099】図58Bは、接続点222の電圧変化(波
形(A))と接続点224の電圧変化(波形(B))と
を示す。
FIG. 58B shows a voltage change (waveform (A)) at node 222 and a voltage change (waveform (B)) at node 224.

【0100】時刻t1において、コンパレータ272a
は、接続点222の電圧が電源電圧VDDに到達したこと
を検出し、検出信号を制御回路271aに出力する。制
御回路271aは、検出信号に応答して、スイッチ21
2aをオフ状態からオン状態に変化させる。
At time t 1 , the comparator 272a
Detects that the voltage at the node 222 has reached the power supply voltage V DD , and outputs a detection signal to the control circuit 271a. The control circuit 271a responds to the detection signal by
2a is changed from the off state to the on state.

【0101】戻り電流が存在する場合には、時刻t1
らt2の期間において、接続点222の電圧が電源電圧
DDよりも高い電圧に向かって上昇する。こうした電圧
の変化は、接続点222から容量212cに向かって戻
り電流が流れ、その戻り電流が容量212cに一時的に
蓄積されていることを表している。
When a return current exists, the voltage at the node 222 increases toward a voltage higher than the power supply voltage V DD during the period from time t 1 to time t 2 . Such a change in voltage indicates that a return current flows from the connection point 222 to the capacitor 212c, and the return current is temporarily stored in the capacitor 212c.

【0102】時刻t2において、接続点222の電圧は
最高点に達し、その後、接続点222の電圧は降下し始
める。
At time t 2 , the voltage at the node 222 reaches the highest point, and thereafter, the voltage at the node 222 starts to drop.

【0103】時刻t2からt3の期間において、容量21
2cからエネルギー保存回路220に電流が流れ始め
る。
In the period from time t 2 to time t 3 , the capacitance 21
From 2c, current starts to flow to the energy storage circuit 220.

【0104】時刻t3において、コンパレータ272a
は、接続点222の電圧が電源電圧VDDに再び到達した
ことを検出し、検出信号を制御回路271aに出力す
る。制御回路271aは、検出信号に応答して、スイッ
チ212aをオン状態からオフ状態に変化させる。
At time t 3 , comparator 272a
Detects that the voltage at the node 222 has reached the power supply voltage V DD again, and outputs a detection signal to the control circuit 271a. The control circuit 271a changes the switch 212a from the on state to the off state in response to the detection signal.

【0105】さらに、時刻t3において、制御回路27
1は、スイッチ212をオフ状態からオン状態に変化さ
せる。その後、スイッチ212は、時刻t4に至るまで
オン状態を維持される。スイッチ212がオン状態であ
る期間中、電源211からスイッチ212を介してエネ
ルギー保存回路220にエネルギーが供給される。
At time t 3 , control circuit 27
1 changes the switch 212 from the off state to the on state. Thereafter, the switch 212 is kept on until time t 4. Energy is supplied from the power supply 211 to the energy storage circuit 220 via the switch 212 while the switch 212 is on.

【0106】このように、戻り電流は、電源211に戻
ることなく、容量212cに一時的に蓄積される。2.動的エネルギーと静的エネルギーの比率の調整 エネルギー供給回路210が図6Aに示す構成を有して
いる場合には、スイッチ212をオンするタイミングを
制御することにより、エネルギー保存回路220に供給
される動的エネルギーと静的エネルギーの比率を調整す
ることができる。
As described above, the return current is temporarily stored in the capacitor 212c without returning to the power supply 211. 2. Adjusting the Ratio of Dynamic Energy to Static Energy When the energy supply circuit 210 has the configuration shown in FIG. 6A, it is supplied to the energy storage circuit 220 by controlling the timing at which the switch 212 is turned on. The ratio of dynamic energy to static energy can be adjusted.

【0107】スイッチ212をオンする期間は、接続点
222の電圧vの大きさとインダクタ221を流れる電
流i1の向きとを考慮して、以下に示す4つの期間に分
類される。ここで、接続点224から接続点222に向
かう方向に電流i1が流れる場合に電流i1は正の値を有
し、接続点222から接続点224に向かう方向に電流
1が流れる場合に電流i1は負の値を有するとする。
The period during which the switch 212 is turned on is classified into the following four periods in consideration of the magnitude of the voltage v at the connection point 222 and the direction of the current i 1 flowing through the inductor 221. Here, the current i 1 in the case where the connection point 224 current i 1 flows in a direction towards the connection point 222 has a positive value, when the current i 1 flows in a direction towards the connection point 224 from the node 222 It is assumed that the current i 1 has a negative value.

【0108】期間I:電源電圧VDDと電圧vとの差が所
定の電圧VTHより小さく、かつ、電流i1が正の値を有
する期間。
Period I: A period in which the difference between the power supply voltage V DD and the voltage v is smaller than a predetermined voltage V TH and the current i 1 has a positive value.

【0109】期間II:電源電圧VDDと電圧vとの差が
所定の電圧VTHより小さく、かつ、電流i1が負の値を
有する期間。
Period II: A period in which the difference between the power supply voltage V DD and the voltage v is smaller than a predetermined voltage V TH and the current i 1 has a negative value.

【0110】期間III:電源電圧VDDと電圧vとの差
が所定の電圧VTHより大きく、かつ、電流i1が正の値
を有する期間。
Period III: A period in which the difference between the power supply voltage V DD and the voltage v is larger than the predetermined voltage V TH and the current i 1 has a positive value.

【0111】期間IV:電源電圧VDDと電圧vとの差が
所定の電圧VTHより大きく、かつ、電流i1が負の値を
有する期間。
Period IV: A period in which the difference between the power supply voltage V DD and the voltage v is larger than a predetermined voltage V TH and the current i 1 has a negative value.

【0112】図7Aは、期間I〜IVと電圧vの波形と
電流i1の波形との関係を示す。電圧vの波形は、所定
の電圧VTHを中心に振動する正弦波形である。電流i1
の波形は、ゼロを中心に振動する正弦波形である。
FIG. 7A shows a relationship between the periods I to IV, the waveform of the voltage v, and the waveform of the current i 1 . The waveform of the voltage v is a sine waveform that oscillates around a predetermined voltage VTH . Current i 1
Is a sine waveform that oscillates around zero.

【0113】エネルギー供給回路210からエネルギー
保存回路220にエネルギーを供給する際に発生するエ
ネルギー損失を最小化するためには、スイッチ212の
端子間電圧ができるだけ小さいときにスイッチ212を
オンすることが必要とされる。これは、容量に電荷を充
電する際には電源と容量との間に存在する抵抗にかかる
電圧を最小化することによってその抵抗によるエネルギ
ー損失を最小化することができるという「断熱充電の原
理」に基づく。従って、エネルギー損失を最小化するた
めには、電源電圧VDDと電圧vとの差が小さい期間Iま
たは期間IIにおいて、スイッチ212がオンされるこ
とが好ましい。
In order to minimize the energy loss that occurs when supplying energy from the energy supply circuit 210 to the energy storage circuit 220, it is necessary to turn on the switch 212 when the voltage between the terminals of the switch 212 is as small as possible. It is said. This is the principle of adiabatic charging, which minimizes the voltage applied to the resistor between the power supply and the capacitor when charging the capacitor, thereby minimizing the energy loss due to the resistance. based on. Therefore, in order to minimize energy loss, it is preferable that the switch 212 be turned on in the period I or the period II in which the difference between the power supply voltage V DD and the voltage v is small.

【0114】以下、期間Iおよび期間IIにおいてエネ
ルギー保存回路220に供給される動的エネルギーと静
的エネルギーの比率を説明する。
The ratio between the dynamic energy and the static energy supplied to the energy storage circuit 220 in the period I and the period II will be described below.

【0115】図7Bは、期間Iにおいてインダクタ22
1を流れる電流i1とスイッチ212を流れる電流i2
を示し、図7Cは、期間Iにおいてスイッチ212をオ
ンするタイミングを示す。
FIG. 7B shows that the inductor 22
1 shows the current i 2 flowing through the current i 1 and a switch 212 flows, Figure 7C shows the timing for turning on the switch 212 in the period I.

【0116】図7Bに示されるように、期間Iにおい
て、電流i1は、電流i2の方向とは逆方向に流れる。そ
の結果、電流i2はインダクタ221よりも容量223
に向かって多く流れる。このことは、期間Iにおいて、
エネルギー保存回路220に動的エネルギーよりも静的
エネルギーが多く供給されることを意味する。動的エネ
ルギーは、インダクタ221を流れる電流によって主と
して発生するからである。
As shown in FIG. 7B, in period I, current i 1 flows in the direction opposite to the direction of current i 2 . As a result, the current i 2 is larger than the inductor 221 by the capacitance 223.
A lot flows toward. This means that during period I,
This means that more static energy is supplied to the energy storage circuit 220 than dynamic energy. This is because kinetic energy is mainly generated by the current flowing through the inductor 221.

【0117】図7Dは、期間IIにおいてインダクタ2
21を流れる電流i1とスイッチ212を流れる電流i2
とを示し、図7Eは、期間IIにおいてスイッチ212
をオンするタイミングを示す。
FIG. 7D shows the state of inductor 2 in period II.
Current i 2 flowing through the current i 1 and the switch 212 through the 21
FIG. 7E shows the switch 212 in the period II.
Shows the timing at which is turned on.

【0118】図7Dに示されるように、期間IIにおい
て、電流i1は、電流i2の方向と同一の方向に流れる。
その結果、電流i2は容量223よりもインダクタ22
1に向かって多く流れる。このことは、期間IIにおい
て、エネルギー保存回路220に静的エネルギーよりも
動的エネルギーが多く供給されることを意味する。動的
エネルギーは、インダクタ221を流れる電流によって
主として発生するからである。
As shown in FIG. 7D, in period II, current i 1 flows in the same direction as current i 2 .
As a result, the current i 2 is more than the capacity 223 of the inductor 22.
It flows a lot toward 1. This means that the energy storage circuit 220 is supplied with more dynamic energy than static energy in the period II. This is because kinetic energy is mainly generated by the current flowing through the inductor 221.

【0119】このように、スイッチ212をオンするタ
イミングとして期間Iおよび期間IIのうちの一方を選
択することにより、エネルギー供給回路210からエネ
ルギー保存回路220に供給される動的エネルギーと静
的エネルギーの比率を調整することが可能となる。3.動的エネルギーと静的エネルギーの検出 エネルギー保存回路220は、動的エネルギーと静的エ
ネルギーとを保存する。エネルギー保存回路220に接
続される負荷の性質(すなわち、容量的な性質が強いか
抵抗的な性質が強いか)に応じて、負荷によって消費さ
れる動的エネルギーの量と負荷によって消費される静的
エネルギーの量は変動する。
As described above, by selecting one of the periods I and II as the timing for turning on the switch 212, the dynamic energy and the static energy supplied from the energy supply circuit 210 to the energy storage circuit 220 are selected. The ratio can be adjusted. 3. The detected energy storage circuit 220 for the dynamic energy and the static energy stores the dynamic energy and the static energy. Depending on the nature of the load connected to the energy storage circuit 220 (ie, strong capacitive or strong resistive), the amount of dynamic energy consumed by the load and the static energy consumed by the load The amount of strategic energy fluctuates.

【0120】エネルギー保存回路220における動的エ
ネルギーと静的エネルギーの保存量を一定に保つために
は、動的エネルギーの減少量と静的エネルギーの減少量
とを分離して検出して、動的エネルギーの減少量に応じ
てエネルギー供給回路210からエネルギー保存回路2
20にエネルギーを供給し、静的エネルギーの減少量に
応じてエネルギー供給回路210からエネルギー保存回
路220にエネルギーを供給する必要がある。
In order to keep the amount of dynamic energy and static energy stored in the energy storage circuit 220 constant, the amount of decrease in dynamic energy and the amount of decrease in static energy are detected separately, From the energy supply circuit 210 to the energy storage circuit 2 according to the amount of energy reduction
It is necessary to supply energy to the energy storage circuit 20 and supply energy from the energy supply circuit 210 to the energy storage circuit 220 in accordance with the amount of decrease in static energy.

【0121】以下、動的エネルギーおよび静的エネルギ
ーの検出およびその検出に基づく動的エネルギーおよび
静的エネルギーの供給を説明する。なお、ここでは、エ
ネルギー供給回路210は、図6Aに示す構成を有する
ものと仮定する。しかし、以下に説明する動的エネルギ
ーおよび静的エネルギーの検出方法および供給方法は、
エネルギー供給回路210が他の構成(例えば、図6B
または図6Cに示す構成)を有している場合にも適用可
能である。
Hereinafter, detection of dynamic energy and static energy and supply of dynamic energy and static energy based on the detection will be described. Here, it is assumed that the energy supply circuit 210 has a configuration shown in FIG. 6A. However, the method of detecting and supplying dynamic energy and static energy described below
The energy supply circuit 210 has another configuration (for example, FIG. 6B
Or the configuration shown in FIG. 6C).

【0122】図8は、動的エネルギーおよび静的エネル
ギーを検出する機能を有する電源装置1301の構成を
示す。負荷370は、接続点224において電源装置1
301に接続されている。負荷370は、容量成分と抵
抗成分のうち少なくとも一方を含む。
FIG. 8 shows a configuration of a power supply device 1301 having a function of detecting dynamic energy and static energy. The load 370 is connected to the power supply 1
301. Load 370 includes at least one of a capacitance component and a resistance component.

【0123】電源装置1301は、基本的な構成である
エネルギー供給回路210とエネルギー保存回路220
に加えて、制御回路271と、参照電圧生成回路371
〜374と、コンパレータ375〜379と、クロック
信号生成回路380とをさらに含んでいる。
The power supply device 1301 comprises an energy supply circuit 210 and an energy storage circuit 220 which are basic components.
In addition, the control circuit 271 and the reference voltage generation circuit 371
To 374, comparators 375 to 379, and a clock signal generation circuit 380.

【0124】容量値C1と容量値C2とは、C1>>C2
いう関係を満たすように設定される。これにより、接続
点222において交流電圧波形が得られ、接続点224
において直流電圧波形が得られる。
The capacitance value C 1 and the capacitance value C 2 are set so as to satisfy the relationship of C 1 >> C 2 . As a result, an AC voltage waveform is obtained at the connection point 222 and the connection point 224 is obtained.
A DC voltage waveform is obtained.

【0125】図9Aは、交流電圧波形(A)と対比し
て、交流電圧波形(A’)を示す。ここで、交流電圧波
形(A)は、エネルギー保存回路220に保存されてい
る動的エネルギーが一定に保たれている場合における接
続点222の電圧の時間に対する変化を表し、交流電圧
波形(A’)は、エネルギー保存回路220に保存され
ている動的エネルギーが減少した場合における接続点2
22の電圧の時間に対する変化を表す。図9Aに示され
るように、エネルギー保存回路220に保存されている
動的エネルギーが減少した場合には、接続点222にお
ける交流電圧波形の振動中心は変化せず、振動振幅が減
少する。
FIG. 9A shows an AC voltage waveform (A ′) in comparison with the AC voltage waveform (A). Here, the AC voltage waveform (A) represents a change with respect to time of the voltage of the connection point 222 when the dynamic energy stored in the energy storage circuit 220 is kept constant, and the AC voltage waveform (A ′). ) Indicates the connection point 2 when the dynamic energy stored in the energy storage circuit 220 decreases.
22 shows the change of the voltage 22 with respect to time. As shown in FIG. 9A, when the dynamic energy stored in the energy storage circuit 220 decreases, the vibration center of the AC voltage waveform at the connection point 222 does not change, and the vibration amplitude decreases.

【0126】図9Bは、交流電圧波形(A)と対比し
て、交流電圧波形(A’)を示す。ここで、交流電圧波
形(A)は、エネルギー保存回路220に保存されてい
る静的エネルギーが一定に保たれている場合における接
続点222の電圧の時間に対する変化を表し、交流電圧
波形(A’)は、エネルギー保存回路220に保存され
ている静的エネルギーが減少した場合における接続点2
22の電圧の時間に対する変化を表す。図9Bに示され
るように、エネルギー保存回路220に保存されている
静的エネルギーが減少した場合には、接続点222にお
ける交流電圧波形の振動中心がシフトする。
FIG. 9B shows an AC voltage waveform (A ′) in comparison with the AC voltage waveform (A). Here, the AC voltage waveform (A) represents a change with time of the voltage of the node 222 when the static energy stored in the energy storage circuit 220 is kept constant, and the AC voltage waveform (A ′). ) Indicates the connection point 2 when the static energy stored in the energy storage circuit 220 decreases.
22 shows the change of the voltage 22 with respect to time. As shown in FIG. 9B, when the static energy stored in the energy storage circuit 220 decreases, the oscillation center of the AC voltage waveform at the connection point 222 shifts.

【0127】図10Aは、動的エネルギーを検出する処
理の手順を示す。この処理は、制御回路271(図8参
照)によって所定の時間毎に実行される。ここで、VA
は接続点222における電圧を表し、VP、Vr1、Vr2
およびVr3は参照電圧生成回路371〜374からそれ
ぞれ出力される参照電圧を表し、VDDは電源電圧を表
す。これらの電圧は、VP<Vr3<Vr2<Vr1<VDD
いう関係を満たす。また、交流電圧波形(A)および
(A’)と同一の周期を有するクロック信号がクロック
信号生成回路380(図8参照)によって生成される。
クロック信号の波形は、図9Aに示されている。
FIG. 10A shows a procedure of processing for detecting dynamic energy. This process is executed by the control circuit 271 (see FIG. 8) at predetermined time intervals. Where V A
Represents the voltage at the connection point 222, V P , V r1 , V r2
And V r3 represent reference voltages output from the reference voltage generation circuits 371 to 374, respectively, and V DD represents a power supply voltage. These voltages satisfy the relationship of V P <V r3 <V r2 <V r1 <V DD . Further, a clock signal having the same cycle as the AC voltage waveforms (A) and (A ′) is generated by the clock signal generation circuit 380 (see FIG. 8).
The waveform of the clock signal is shown in FIG. 9A.

【0128】ステップS11では、電圧VAが上昇中に
電圧VAが電圧Vr3を越えたか否かが判定される。電圧
Aが上昇中に電圧VAが電圧Vr3を越えたことは、コン
パレータ379の出力信号がLレベルからHレベルに変
化することによって検出される。電圧VAが上昇中に電
圧VAが電圧Vr3を越えた場合には、処理はステップS
12に進む。
In step S11, it is determined whether or not the voltage VA has exceeded the voltage Vr3 while the voltage VA is increasing. That the voltage V A is the voltage V A has exceeded the voltage V r3 while rising, the output signal of the comparator 379 is detected by changes from L level to H level. If the voltage V A voltage V A during the ascent exceeds the voltage V r3, the processing step S
Proceed to 12.

【0129】ステップS12では、電圧VAが上昇中に
電圧VAが電圧Vr1を越えたか否かが判定される。電圧
Aが上昇中に電圧VAが電圧Vr1を越えたことは、コン
パレータ376の出力信号がLレベルからHレベルに変
化することによって検出される。電圧VAが上昇中に電
圧VAが電圧Vr1を越えた場合には、エネルギー供給回
路210からエネルギー保存回路220に動的エネルギ
ーを供給することなく処理は終了する。動的エネルギー
を供給しなければなれないほどエネルギー保存回路22
0に保存されている動的エネルギーが減少していないと
判断されるからである。
In step S12, it is determined whether or not the voltage VA has exceeded the voltage Vr1 while the voltage VA is increasing. That the voltage V A is the voltage V A has exceeded the voltage V r1 while rising, the output signal of the comparator 376 is detected by changes from L level to H level. If the voltage V A is the voltage V A during the ascent exceeds the voltage V r1, the process terminates without supplying dynamic energy from the energy supplying circuit 210 to the energy preserving circuit 220. Energy storage circuit 22 so that dynamic energy must be supplied
This is because it is determined that the dynamic energy stored at 0 has not decreased.

【0130】一方、電圧VAが上昇中に電圧VAが電圧V
r1を越えることなく、クロック信号の立ち下がりエッジ
が検出された場合(ステップS13)には、エネルギー
供給回路210からエネルギー保存回路220に動的エ
ネルギーを供給する必要があると判断される。交流電圧
波形(A’)の次の周期まで電圧VAが電圧Vr1に到達
することはあり得ないからである。従って、この場合に
は、処理はステップS14に進む。
On the other hand, while the voltage VA is increasing, the voltage VA is
If the falling edge of the clock signal is detected without exceeding r1 (step S13), it is determined that dynamic energy needs to be supplied from the energy supply circuit 210 to the energy storage circuit 220. This is because the voltage VA cannot reach the voltage Vr1 until the next cycle of the AC voltage waveform (A ′). Therefore, in this case, the process proceeds to step S14.

【0131】ステップS14では、電圧VAが下降中に
電圧VAが電圧Vr2を下回ったか否かが判定される。電
圧VAが下降中に電圧VAが電圧Vr2を下回ったことは、
コンパレータ378の出力信号がHレベルからLレベル
に変化することによって検出される。電圧VAが下降中
に電圧VAが電圧Vr2を下回った場合には、制御回路2
71は、スイッチ212をオンにする(ステップS1
5)。
In step S14, it is determined whether or not the voltage VA has dropped below the voltage Vr2 while the voltage VA has fallen. The fact that the voltage VA has dropped below the voltage Vr2 while the voltage VA has fallen means that:
It is detected when the output signal of the comparator 378 changes from H level to L level. If the voltage V A is the voltage V A falls below the voltage V r2 while descending, the control circuit 2
71 turns on the switch 212 (step S1)
5).

【0132】ステップS16では、電圧VAが下降中に
電圧VAが電圧Vr3を下回ったか否かが判定される。電
圧VAが下降中に電圧VAが電圧Vr3を下回ったことは、
コンパレータ379の出力信号がHレベルからLレベル
に変化することによって検出される。電圧VAが下降中
に電圧VAが電圧Vr3を下回った場合には、制御回路2
71は、スイッチ212をオフにする(ステップS1
7)。
In step S16, it is determined whether or not the voltage VA has dropped below the voltage Vr3 while the voltage VA has fallen. The fact that the voltage VA has dropped below the voltage Vr3 while the voltage VA has fallen means that:
It is detected when the output signal of the comparator 379 changes from H level to L level. If the voltage V A is the voltage V A falls below the voltage V r3 while descending, the control circuit 2
71 turns off the switch 212 (step S1).
7).

【0133】このように、エネルギー保存回路220に
保存されている動的エネルギーが減少した場合には、電
源電圧VDDの近傍であり、かつ、電圧VAが下降中の期
間T1において、スイッチ212がオンにされる。これ
により、エネルギー供給回路210からエネルギー保存
回路220に動的エネルギーを供給することができる。
As described above, when the dynamic energy stored in the energy storage circuit 220 decreases, the switch is turned on during the period T 1 near the power supply voltage V DD and the voltage VA is falling. 212 is turned on. Thus, dynamic energy can be supplied from the energy supply circuit 210 to the energy storage circuit 220.

【0134】図10Bは、静的エネルギーを検出する処
理の手順を示す。この処理は、制御回路271(図8参
照)によって所定の時間毎に実行される。ここで、VA
は接続点222における電圧を表し、VP、Vr1、Vr2
およびVr3は参照電圧生成回路371〜374からそれ
ぞれ出力される参照電圧を表し、VDDは電源電圧を表
す。これらの電圧は、VP<Vr3<Vr2<Vr1<VDD
いう関係を満たす。
FIG. 10B shows a procedure of processing for detecting static energy. This process is executed by the control circuit 271 (see FIG. 8) at predetermined time intervals. Where V A
Represents the voltage at the connection point 222, V P , V r1 , V r2
And V r3 represent reference voltages output from the reference voltage generation circuits 371 to 374, respectively, and V DD represents a power supply voltage. These voltages satisfy the relationship of V P <V r3 <V r2 <V r1 <V DD .

【0135】ステップS21では、期間T1より期間T2
が小さいか否かが判定される。ここで、期間T1は、交
流電圧波形(A)に沿って電圧VAが電圧VPを越えた時
刻から次に電圧VPを下回るまでに要する時間として定
義される。期間T2は、交流電圧波形(A’)に沿って
電圧VAが電圧VPを越えた時刻から次に電圧VPを下回
るまでに要する時間として定義される。期間T1および
期間T2は、コンパレータ375の出力信号がLレベル
からHレベルに変化した時刻からHレベルからLレベル
に変化した時刻までの時間を測定することにより、制御
回路271によって求められる。
[0135] In the step S21, the period than the period T 1 T 2
Is determined to be small. Here, the period T 1 is defined as the time required from the time when the voltage V A along the AC voltage waveform (A) exceeds the voltage V P to the next below voltage V P. Period T 2 are defined as the time required from the time when the voltage V A along the AC voltage waveform (A ') exceeds the voltage V P to the next below voltage V P. The period T 1 and the period T 2 are obtained by the control circuit 271 by measuring the time from the time when the output signal of the comparator 375 changes from the L level to the H level to the time when the output signal changes from the H level to the L level.

【0136】期間T1より期間T2が小さいと判定された
場合には、エネルギー供給回路210からエネルギー保
存回路220に静的エネルギーを供給する必要があると
判断される。従って、この場合には、処理はステップS
22に進む。
[0136] If it is determined that the period T 2 from the time T 1 is small, it is determined that it is necessary to supply the static energy to the energy preserving circuit 220 from the energy supplying circuit 210. Therefore, in this case, the processing is performed in step S
Proceed to 22.

【0137】ステップS22では、電圧VAが上昇中に
電圧VAが電圧Vr3を越えたか否かが判定される。電圧
Aが上昇中に電圧VAが電圧Vr3を越えたことは、コン
パレータ379の出力信号がLレベルからHレベルに変
化することによって検出される。電圧VAが上昇中に電
圧VAが電圧Vr3を越えた場合には、制御回路271
は、スイッチ212をオンにする(ステップS23)。
In step S22, it is determined whether or not the voltage VA has exceeded the voltage Vr3 while the voltage VA is increasing. That the voltage V A is the voltage V A has exceeded the voltage V r3 while rising, the output signal of the comparator 379 is detected by changes from L level to H level. If the voltage V A is the voltage V A has exceeded the voltage V r3 while rising, the control circuit 271
Turns on the switch 212 (step S23).

【0138】ステップS24では、電圧VAが上昇中に
電圧VAが電圧Vr2を越えたか否かが判定される。電圧
Aが上昇中に電圧VAが電圧Vr2を越えたことは、コン
パレータ378の出力信号がLレベルからHレベルに変
化することによって検出される。電圧VAが上昇中に電
圧VAが電圧Vr2を越えた場合には、制御回路271
は、スイッチ212をオフにする(ステップS25)。
In step S24, it is determined whether or not the voltage VA has exceeded the voltage Vr2 while the voltage VA is increasing. That the voltage V A is the voltage V A has exceeded the voltage V r2 to the rise, the output signal of the comparator 378 is detected by changes from L level to H level. If the voltage V A is the voltage V A has exceeded the voltage V r2 while rising, the control circuit 271
Turns off the switch 212 (step S25).

【0139】このように、エネルギー保存回路220に
保存されている静的エネルギーが減少した場合には、電
源電圧VDDの近傍であり、かつ、電圧VAが上昇中の期
間T3において、スイッチ212がオンにされる。これ
により、エネルギー供給回路210からエネルギー保存
回路220に静的エネルギーを供給することができる。 4.動的エネルギーの調整 図11Aは、エネルギー保存回路220に保存される動
的エネルギーの量を調整する機能を有する電源装置13
02の構成を示す。負荷390は、接続点224におい
て電源装置1302に接続されている。負荷390は、
容量成分と抵抗成分のうち少なくとも一方を含む。
As described above, the energy storage circuit 220
If the stored static energy decreases,
Source voltage VDDAnd the voltage VAIs rising
Interval TThreeIn, the switch 212 is turned on. this
Saves energy from the energy supply circuit 210
Circuit 220 can be supplied with static energy. 4. Adjustment of dynamic energy FIG. 11A shows the operation stored in the energy storage circuit 220.
Power supply 13 having a function of adjusting the amount of static energy
02 shows the configuration of the second embodiment. The load 390 is located at the connection point 224.
Connected to the power supply 1302. The load 390 is
At least one of a capacitance component and a resistance component is included.

【0140】電源装置1302は、基本的な構成である
エネルギー供給回路210とエネルギー保存回路220
に加えて、制御回路271と、コンパレータ272と、
参照電圧生成回路273とをさらに含んでいる。
The power supply device 1302 includes an energy supply circuit 210 and an energy storage circuit 220 which are basic components.
, A control circuit 271, a comparator 272,
Reference voltage generation circuit 273 is further included.

【0141】エネルギー保存回路220に動的エネルギ
ーが過剰に供給されると、接続点222における交流電
圧波形の振動振幅が増大する。電源装置1302は、接
続点222の電圧がグランド電圧GND以下となった場
合において、接続点222における交流電圧波形の振動
振幅を減少させることを目的とする。
When the dynamic energy is excessively supplied to the energy storage circuit 220, the oscillation amplitude of the AC voltage waveform at the connection point 222 increases. The power supply device 1302 aims to reduce the oscillation amplitude of the AC voltage waveform at the connection point 222 when the voltage at the connection point 222 becomes equal to or lower than the ground voltage GND.

【0142】エネルギー保存回路220には、素子39
1が設けられている。素子391は、接続点222に接
続されている。素子391は、例えば、カソードを端子
aとし、アノードを端子bとするダイオードである(図
11B参照)。そのダイオードは、ショットキ・バリヤ
・ダイオードであってもよい。あるいは、素子391
は、ドレインを端子aとし、ソースを端子bとし、ウエ
ルを電源VDDとしてゲートとソースとを接続したPMO
Sトランジスタであってもよい(図11C参照)。その
ようなPMOSトランジスタのしきい値VTは、高くて
も低くても構わない。
The energy storage circuit 220 includes the element 39
1 is provided. The element 391 is connected to the connection point 222. The element 391 is, for example, a diode having a cathode as a terminal a and an anode as a terminal b (see FIG. 11B). The diode may be a Schottky barrier diode. Alternatively, element 391
Is a PMO in which a gate is connected to a source with a drain as a terminal a, a source as a terminal b, a well as a power supply V DD ,
It may be an S transistor (see FIG. 11C). Threshold V T of such a PMOS transistor, may be lower or higher.

【0143】図11Dは、接続点222における交流電
圧波形(A)を示す。
FIG. 11D shows an AC voltage waveform (A) at the connection point 222.

【0144】素子391として図11Bに示されるダイ
オードを使用する場合には、接続点222の電圧がグラ
ンド電圧GND以下になると、ダイオードが順方向にバ
イアスされる。その結果、グランド電圧GNDからダイ
オードの順方向電圧VTだけ下がった電圧に接続点22
2の電圧が固定される(例えば、図11Dの期間t3
4を参照)。ダイオードは順方向にバイアスされるた
め、順方向電流が流れる。ダイオードの順方向電流は、
インダクタに蓄積された動的エネルギーによって生じ
る。従って、インダクタに蓄積された動的エネルギーが
ダイオードによって消費される。その結果、接続点22
2における交流電圧波形の振動振幅が減少する。一方、
ダイオードの順方向電流によって電荷がエネルギー保存
回路220に供給される。これにより、静的エネルギー
が増大する。
In the case where the diode shown in FIG. 11B is used as the element 391, when the voltage at the node 222 becomes lower than the ground voltage GND, the diode is forward biased. As a result, the ground voltage GND by the forward voltage V T of the diode lowered voltage to the connection point 22
2 voltage is fixed (e.g., the period of FIG. 11D t 3 ~
see t 4). Since the diode is forward biased, a forward current flows. The forward current of the diode is
It is caused by the dynamic energy stored in the inductor. Therefore, the dynamic energy stored in the inductor is consumed by the diode. As a result, the connection point 22
The oscillation amplitude of the AC voltage waveform at 2 decreases. on the other hand,
Charge is supplied to the energy storage circuit 220 by the forward current of the diode. This increases the static energy.

【0145】素子391として図11Cに示されるPM
OSトランジスタを使用する場合には、ドレインの電圧
がグランド電圧GNDからしきい値電圧VTだけ下がっ
た電圧になると、PMOSトランジスタが導通状態にな
る。その結果、PMOSトランジスタの端子b(ソー
ス)から端子a(ドレイン)に向かってドレイン電流が
流れる。このドレイン電流は、インダクタに蓄積された
動的エネルギーによって生じる。従って、インダクタに
蓄積された動的エネルギーがPMOSトランジスタによ
って消費される。その結果、接続点222における交流
電圧波形の振動振幅が減少する。一方、ドレイン電流に
よって電荷がエネルギー保存回路220に供給される。
これにより、静的エネルギーが増大する。
The element 391 shown in FIG.
When using an OS transistor when the voltage of the drain is made from the ground voltage GND only lowered voltage threshold voltage V T, PMOS transistor is turned on. As a result, a drain current flows from the terminal b (source) of the PMOS transistor to the terminal a (drain). This drain current is caused by the dynamic energy stored in the inductor. Therefore, the dynamic energy stored in the inductor is consumed by the PMOS transistor. As a result, the oscillation amplitude of the AC voltage waveform at the connection point 222 decreases. On the other hand, electric charges are supplied to the energy storage circuit 220 by the drain current.
This increases the static energy.

【0146】図12は、エネルギー保存回路220に保
存される動的エネルギーの量を調整する機能を有する電
源装置1303の構成を示す。電源装置1303は、磁
気結合を利用して、エネルギー供給回路210からエネ
ルギー保存回路にエネルギーを供給する。
FIG. 12 shows the configuration of a power supply device 1303 having a function of adjusting the amount of dynamic energy stored in the energy storage circuit 220. The power supply device 1303 supplies energy from the energy supply circuit 210 to the energy storage circuit using magnetic coupling.

【0147】エネルギー保存回路220には、素子39
1が設けられている。素子391は、接続点222に接
続されている。素子391の構成は、上述したとおりで
ある。
The energy storage circuit 220 includes the element 39
1 is provided. The element 391 is connected to the connection point 222. The configuration of the element 391 is as described above.

【0148】エネルギー保存回路220に動的エネルギ
ーが過剰に供給された場合には、素子391によってイ
ンダクタに蓄積された動的エネルギーが消費される。そ
の結果、接続点222における交流電圧波形の振動振幅
が減少する。一方、素子391によって電荷がエネルギ
ー保存回路220に供給される。これにより、静的エネ
ルギーが増大する。
When the dynamic energy is excessively supplied to the energy storage circuit 220, the dynamic energy stored in the inductor is consumed by the element 391. As a result, the oscillation amplitude of the AC voltage waveform at the connection point 222 decreases. On the other hand, charge is supplied to the energy storage circuit 220 by the element 391. This increases the static energy.

【0149】このように、過剰な動的エネルギーが素子
391によって消費されることにより、接続点222に
おける交流電圧波形の振動振幅が減衰する。これによ
り、エネルギー保存回路220に保存される動的エネル
ギーの量が一定に保たれる。
As described above, the excessive amplitude of the dynamic energy is consumed by the element 391, so that the oscillation amplitude of the AC voltage waveform at the connection point 222 is attenuated. As a result, the amount of dynamic energy stored in the energy storage circuit 220 is kept constant.

【0150】図13Aは、エネルギー保存回路220に
保存される動的エネルギーの量を調整する機能を有する
電源装置1304の構成を示す。負荷400は、接続点
224において電源装置1304に接続されている。負
荷400は、容量成分と抵抗成分のうち少なくとも一方
を含む。
FIG. 13A shows a configuration of a power supply device 1304 having a function of adjusting the amount of dynamic energy stored in the energy storage circuit 220. The load 400 is connected to the power supply 1304 at a connection point 224. The load 400 includes at least one of a capacitance component and a resistance component.

【0151】電源装置1304は、基本的な構成である
エネルギー供給回路210とエネルギー保存回路220
に加えて、制御回路271と、コンパレータ272と、
参照電圧生成回路273と、制御回路402と、コンパ
レータ403〜404と、参照電圧生成回路405〜4
06とをさらに含んでいる。
The power supply device 1304 includes an energy supply circuit 210 and an energy storage circuit 220 which are basic components.
, A control circuit 271, a comparator 272,
Reference voltage generation circuit 273, control circuit 402, comparators 403 to 404, and reference voltage generation circuits 405 to 4
06 is further included.

【0152】エネルギー保存回路220に動的エネルギ
ーが過剰に供給されると、接続点222における交流電
圧波形の振動振幅が増大する。電源装置1304は、接
続点222の電圧がグランド電圧GND以下となった場
合において、接続点222における交流電圧波形の振動
振幅を減少させることを目的とする。
When the dynamic energy is excessively supplied to the energy storage circuit 220, the oscillation amplitude of the AC voltage waveform at the connection point 222 increases. The power supply device 1304 has an object to reduce the oscillation amplitude of the AC voltage waveform at the connection point 222 when the voltage at the connection point 222 becomes equal to or lower than the ground voltage GND.

【0153】エネルギー保存回路220には、スイッチ
401が設けられている。スイッチ401は、接続点2
22に接続されている。スイッチ401は、例えば、N
MOSトランジスタであり得る。スイッチ401の開閉
タイミングは、制御回路402によって制御される。
A switch 401 is provided in the energy storage circuit 220. Switch 401 is connected to connection point 2
22. The switch 401 is, for example, N
It can be a MOS transistor. The opening / closing timing of the switch 401 is controlled by the control circuit 402.

【0154】容量値C1と容量値C2とは、C1>>C2
いう関係を満たすように設定される。これにより、接続
点222において交流電圧波形が得られ、接続点224
において直流電圧波形が得られる。
The capacitance value C 1 and the capacitance value C 2 are set so as to satisfy the relationship of C 1 >> C 2 . As a result, an AC voltage waveform is obtained at the connection point 222 and the connection point 224 is obtained.
A DC voltage waveform is obtained.

【0155】図13Bは、接続点222における交流電
圧波形(A)と接続点224における直流電圧波形
(B)とを示す。
FIG. 13B shows an AC voltage waveform (A) at node 222 and a DC voltage waveform (B) at node 224.

【0156】接続点224の電圧が目標電圧VPを下回
った場合には、制御回路271はスイッチ212をオン
にする。例えば、制御回路271は、時刻t3〜t4の期
間においてスイッチ212をオンにする。あるいは、ス
イッチ212をオンにする期間は、時刻t1〜t2の期間
であってもよいし、時刻t1〜t4の期間であってもよ
い。これにより、エネルギー供給回路210からエネル
ギー保存回路220にエネルギーが供給される。その結
果、接続点222における交流電圧波形の振動振幅が増
大する。
[0156] When the voltage at the node 224 falls below the target voltage V P, the control circuit 271 turns on the switch 212. For example, the control circuit 271 turns on the switch 212 in the period of time t 3 ~t 4. Alternatively, the period to turn on the switch 212 may be a period of time t 1 ~t 2, may be a period of time t 1 ~t 4. As a result, energy is supplied from the energy supply circuit 210 to the energy storage circuit 220. As a result, the oscillation amplitude of the AC voltage waveform at the connection point 222 increases.

【0157】エネルギー保存回路220に動的エネルギ
ーが過剰に供給された場合には、接続点222の電圧が
グランド電圧GND以下となる。エネルギー保存回路2
20に保存されている静的エネルギーが減少して接続点
222における交流電圧波形の振動中心が1/2VDD
り小さくなった場合も同様である。
When dynamic energy is excessively supplied to the energy storage circuit 220, the voltage at the node 222 becomes equal to or lower than the ground voltage GND. Energy conservation circuit 2
The same applies to the case where the static energy stored at 20 decreases and the oscillation center of the AC voltage waveform at the connection point 222 becomes smaller than 1/2 VDD .

【0158】接続点222の電圧がグランド電圧GND
以下となる期間において、制御回路402はスイッチ4
01をオンにする。例えば、制御回路402は、時刻t
5〜t6の期間においてスイッチ401をオンにする。あ
るいは、スイッチ401をオンにする期間は、時刻t7
〜t8の期間であってもよいし、時刻t5〜t8の期間で
あってもよい。その結果、グランド電圧GNDから接続
点222に向かって電流が流れる。この電流は、インダ
クタに蓄積された動的エネルギーによって生じる。従っ
て、インダクタに蓄積された動的エネルギーがスイッチ
401によって消費される。その結果、接続点222に
おける交流電圧波形の振動振幅が減少する。一方、スイ
ッチ401を介して電荷がエネルギー保存回路220に
供給される。これにより、静的エネルギーが増大する。
The voltage at the node 222 is equal to the ground voltage GND.
In the following period, the control circuit 402
Turn on 01. For example, the control circuit 402
To turn on the switch 401 in the fifth period of ~t 6. Alternatively, the period during which the switch 401 is turned on is at time t 7
May be a period of ~t 8, it may be a period of time t 5 ~t 8. As a result, a current flows from the ground voltage GND toward the connection point 222. This current is caused by the dynamic energy stored in the inductor. Therefore, the dynamic energy stored in the inductor is consumed by the switch 401. As a result, the oscillation amplitude of the AC voltage waveform at the connection point 222 decreases. On the other hand, electric charge is supplied to the energy storage circuit 220 via the switch 401. This increases the static energy.

【0159】このように、接続点222の電圧がグラン
ド電圧GNDよりも低い場合においてスイッチ401を
オンにすることにより、エネルギー保存回路220に保
存されている動的エネルギーの一部はスイッチ401の
寄生抵抗によって熱エネルギーに変換されて消費され、
他の動的エネルギーの一部は静的エネルギーに変換され
てエネルギー保存回路220に蓄積される。
As described above, when the switch 401 is turned on when the voltage at the node 222 is lower than the ground voltage GND, a part of the dynamic energy stored in the energy storage It is converted into heat energy by resistance and consumed,
Some of the other kinetic energy is converted to static energy and stored in energy storage circuit 220.

【0160】一方、接続点222の電圧がグランド電圧
GNDより高い場合においてスイッチ401をオンにす
ると、エネルギー保存回路220に保存されている静的
エネルギーはグランド電圧GNDに向かって放出され
る。エネルギー保存回路220から放出された静的エネ
ルギーの一部はスイッチ401の寄生抵抗によって熱エ
ネルギーに変換されて消費され、他の静的エネルギーの
一部は電荷がインダクタ221を通過することによって
動的エネルギーに変換される。
On the other hand, when the switch 401 is turned on when the voltage at the node 222 is higher than the ground voltage GND, the static energy stored in the energy storage circuit 220 is released toward the ground voltage GND. A part of the static energy released from the energy storage circuit 220 is converted into heat energy by the parasitic resistance of the switch 401 and consumed, and another part of the static energy is dynamic by the electric charge passing through the inductor 221. Converted to energy.

【0161】すなわち、グランド電圧GNDより低い電
圧でスイッチ401をオンにすることにより、エネルギ
ー保存回路220に保存されている動的エネルギーを減
少させ、静的エネルギーを増大させることができる。グ
ランド電圧GNDより高い電圧でスイッチ401をオン
にすることにより、エネルギー保存回路220に保存さ
れている動的エネルギーを増大させ、静的エネルギーを
減少させることができる。
That is, by turning on the switch 401 at a voltage lower than the ground voltage GND, the dynamic energy stored in the energy storage circuit 220 can be reduced, and the static energy can be increased. By turning on the switch 401 at a voltage higher than the ground voltage GND, the dynamic energy stored in the energy storage circuit 220 can be increased and the static energy can be reduced.

【0162】このように、スイッチ401をオンにする
タイミングを調整することにより、エネルギー保存回路
220に保存される動的エネルギーと静的エネルギーと
を調整することができる。スイッチ401をオンにする
タイミングは、参照電圧生成回路406から出力される
参照電圧Vr3、Vr4を調整することにより、任意に調整
することができる。
As described above, the dynamic energy and the static energy stored in the energy storage circuit 220 can be adjusted by adjusting the timing at which the switch 401 is turned on. The timing at which the switch 401 is turned on can be arbitrarily adjusted by adjusting the reference voltages V r3 and V r4 output from the reference voltage generation circuit 406.

【0163】図14は、動的エネルギーを調整する処理
の手順を示す。この処理は、制御回路271(図13A
参照)によって所定の時間毎に実行される。ここで、V
Aは接続点222における電圧を表し、VBは接続点22
4における電圧を表し、VPは参照電圧生成回路273
から出力される参照電圧を表し、Vr1およびVr2は参照
電圧生成回路405から選択的に出力される参照電圧を
表し、Vr3およびVr4は参照電圧生成回路406から選
択的に出力される参照電圧を表し、VDDは電源電圧を表
し、GNDはグランド電圧を表す。これらの電圧は、V
r4<Vr3<GND<VP< Vr2<Vr1<VDDという関係
を満たす。
FIG. 14 shows a procedure of processing for adjusting dynamic energy. This processing is performed by the control circuit 271 (FIG. 13A).
) Is executed at predetermined time intervals. Where V
A represents the voltage at node 222, and V B represents the voltage at node 22.
4, and V P is a reference voltage generation circuit 273.
, V r1 and V r2 represent reference voltages selectively output from the reference voltage generation circuit 405, and V r3 and V r4 are selectively output from the reference voltage generation circuit 406. Represents a reference voltage, V DD represents a power supply voltage, and GND represents a ground voltage. These voltages are V
r4 satisfy the relationship of <V r3 <GND <V P <V r2 <V r1 <V DD.

【0164】ステップS31では、電圧VBが電圧VP
下回ったか否かが判定される。電圧VBが電圧VPを下回
ったことは、コンパレータ272の出力信号がHレベル
からLレベルに変化することによって検出される。電圧
Bが電圧VPを下回った場合には、処理はステップS3
2に進む。
[0164] At step S31, the voltage V B is whether below the voltage V P is determined. That the voltage V B falls below the voltage V P, the output signal of the comparator 272 is detected by changes from H level to L level. If the voltage V B falls below the voltage V P, the process step S3
Proceed to 2.

【0165】ステップS32では、電圧VAが下降中に
電圧VAが電圧Vr1を下回ったか否かが判定される。電
圧VAが下降中に電圧VAが電圧Vr1を下回ったことは、
コンパレータ403の出力信号がLレベルからHレベル
に変化することによって検出される。電圧VAが下降中
に電圧VAが電圧Vr1を下回った場合には、制御回路2
71は、スイッチ212をオンにする(ステップS3
3)。
[0165] At step S32, the voltage V A is the voltage V A is whether below the voltage V r1 is determined in the descending. The fact that the voltage VA has dropped below the voltage Vr1 while the voltage VA has fallen means that
It is detected when the output signal of the comparator 403 changes from L level to H level. If the voltage V A is the voltage V A falls below the voltage V r1 while descending, the control circuit 2
71 turns on the switch 212 (step S3
3).

【0166】ステップS34では、電圧VAが下降中に
電圧VAが電圧Vr2を下回ったか否かが判定される。電
圧VAが下降中に電圧VAが電圧Vr2を下回ったことは、
コンパレータ403の出力信号がLレベルからHレベル
に変化することによって検出される。電圧VAが下降中
に電圧VAが電圧Vr2を下回った場合には、制御回路2
71は、スイッチ212をオフにする(ステップS3
5)。
[0166] At step S34, the voltage V A is the voltage V A is whether below the voltage V r2 is determined during descent. The fact that the voltage VA has dropped below the voltage Vr2 while the voltage VA has fallen means that:
It is detected when the output signal of the comparator 403 changes from L level to H level. If the voltage V A is the voltage V A falls below the voltage V r2 while descending, the control circuit 2
71 turns off the switch 212 (step S3).
5).

【0167】ステップS36では、電圧VAが下降中に
電圧VAが電圧Vr3を下回ったか否かが判定される。電
圧VAが下降中に電圧VAが電圧Vr3を下回ったことは、
コンパレータ404の出力信号がLレベルからHレベル
に変化することによって検出される。電圧VAが下降中
に電圧VAが電圧Vr3を下回った場合には、制御回路4
02は、スイッチ401をオンにする(ステップS3
7)。
[0167] At step S36, the voltage V A is the voltage V A is whether below the voltage V r3 is determined during descent. The fact that the voltage VA has dropped below the voltage Vr3 while the voltage VA has fallen means that:
It is detected when the output signal of the comparator 404 changes from L level to H level. If the voltage V A is the voltage V A falls below the voltage V r3 while descending, the control circuit 4
02 turns on the switch 401 (step S3
7).

【0168】ステップS38では、電圧VAが下降中に
電圧VAが電圧Vr4を下回ったか否かが判定される。電
圧VAが下降中に電圧VAが電圧Vr4を下回ったことは、
コンパレータ404の出力信号がLレベルからHレベル
に変化することによって検出される。電圧VAが下降中
に電圧VAが電圧Vr4を下回った場合には、制御回路4
02は、スイッチ401をオフにする(ステップS3
9)。
In step S38, it is determined whether or not the voltage VA has dropped below the voltage Vr4 while the voltage VA has fallen. The fact that the voltage VA has dropped below the voltage Vr4 while the voltage VA has fallen means that
It is detected when the output signal of the comparator 404 changes from L level to H level. If the voltage V A is the voltage V A falls below the voltage V r4 while descending, the control circuit 4
02 turns off the switch 401 (step S3
9).

【0169】このように、接続点222の電圧がグラン
ド電圧GND以下となる期間において、スイッチ401
はオンにされる。過剰な動的エネルギーがスイッチ40
1によって消費されることにより、接続点222におけ
る交流電圧波形の振動振幅が減衰する。これにより、エ
ネルギー保存回路220に保存される動的エネルギーの
量が一定に保たれる。5.ノイズについて 図6Aに示されるように、スイッチ212を介してエネ
ルギー供給回路210からエネルギー保存回路220に
エネルギーが供給される場合には、スイッチ212がオ
ン状態である期間の長さに応じて、動的エネルギーと静
的エネルギーの総供給量(あるいは、動的エネルギーと
静的エネルギーの変換量)が決定される。エネルギー保
存回路220から負荷に供給される動的エネルギーと静
的エネルギーが多くなると、スイッチ212がオン状態
である期間が長くなるように制御される。エネルギー保
存回路220から負荷に供給される動的エネルギーと静
的エネルギーが少なくなると、スイッチ212がオン状
態である期間が短くなるように制御される。
As described above, during the period when the voltage at the connection point 222 is equal to or lower than the ground voltage GND, the switch 401
Is turned on. Excess kinetic energy can cause switch 40
By being consumed by 1, the amplitude of the vibration of the AC voltage waveform at the connection point 222 is attenuated. As a result, the amount of dynamic energy stored in the energy storage circuit 220 is kept constant. 5. As shown in FIG. 6A, when energy is supplied from the energy supply circuit 210 to the energy storage circuit 220 via the switch 212, the noise is activated according to the length of time during which the switch 212 is on. The total supply of dynamic energy and static energy (or the conversion of dynamic energy to static energy) is determined. When the dynamic energy and the static energy supplied from the energy storage circuit 220 to the load increase, the control is performed such that the period during which the switch 212 is in the ON state is lengthened. When the dynamic energy and the static energy supplied from the energy storage circuit 220 to the load decrease, the control is performed such that the period during which the switch 212 is in the ON state is shortened.

【0170】このように、スイッチ212がオン状態で
ある期間の長さが変化すると、接続点222における正
弦波振動の歪みも変化する。その結果、歪みの周波数ス
ペクトルが変化する。
As described above, when the length of the period during which the switch 212 is in the on state changes, the distortion of the sine wave vibration at the connection point 222 also changes. As a result, the frequency spectrum of the distortion changes.

【0171】接続点222における正弦波振動は、イン
ダクタ221に電流を流す。インダクタ221を流れる
電流は電磁波を発生させる。その電磁波の周波数は、正
弦波振動の周波数と一意的に関連する。インダクタ22
1を電流が流れることによって発生した電磁波は、他の
インダクタに結合して他のインダクタが接続されている
回路に影響を与える。これがいわゆるノイズである。
The sinusoidal oscillation at the connection point 222 causes a current to flow through the inductor 221. The current flowing through the inductor 221 generates an electromagnetic wave. The frequency of the electromagnetic wave is uniquely associated with the frequency of the sinusoidal vibration. Inductor 22
The electromagnetic wave generated by the flow of current through 1 is coupled to another inductor and affects a circuit to which the other inductor is connected. This is so-called noise.

【0172】ノイズはフィルタによって除去され得る。
フィルタによるノイズの除去を容易にするためには、ノ
イズの周波数スペクトルがほぼ一定で変化しないことが
好ましい。スイッチ212がオン状態である期間の長さ
を一定とすることにより、ノイズの周波数スペクトルを
一定とすることができる。スイッチ212がオン状態で
ある期間の長さを一定とする場合には、スイッチ212
の寄生抵抗を変化させることによりエネルギーの供給量
および変換量を調整すればよい。
[0172] Noise can be removed by a filter.
In order to facilitate the removal of noise by the filter, it is preferable that the frequency spectrum of the noise is substantially constant and does not change. By keeping the length of the period during which the switch 212 is in the ON state constant, the frequency spectrum of noise can be kept constant. When the length of time during which the switch 212 is in the on state is constant, the switch 212
The amount of energy supply and the amount of conversion may be adjusted by changing the parasitic resistance of the power supply.

【0173】スイッチ212の寄生抵抗を変化させるこ
とは、例えば、電源211と接続点222との間に互い
に並列に接続された複数のスイッチを設け、その複数の
スイッチのうち同時にオン状態にするスイッチの個数を
変化させることによって達成される。
To change the parasitic resistance of the switch 212, for example, a plurality of switches connected in parallel to each other between the power supply 211 and the connection point 222 are provided, and a switch that is turned on simultaneously among the plurality of switches is provided. Is achieved by changing the number of.

【0174】図15は、スイッチ部212eの構成例を
示す。スイッチ部212eは、互いに並列に接続された
4個のスイッチ212−1〜212−4を含んでいる。
ある期間では、スイッチ212−1のみがオン状態とさ
れる。別のある期間では、スイッチ212−1および2
12−2がオン状態とされる。さらに別のある期間で
は、スイッチ212−1〜212−3がオン状態とされ
る。さらに別のある期間では、スイッチ212−1〜2
12−4がオン状態とされる。同時にオン状態にされる
スイッチの数が増大するにつれて、エネルギーの供給量
および変換量が増大する。
FIG. 15 shows a configuration example of the switch section 212e. The switch unit 212e includes four switches 212-1 to 212-4 connected in parallel with each other.
In a certain period, only the switch 212-1 is turned on. In another period, switches 212-1 and 22-1
12-2 is turned on. In another certain period, the switches 212-1 to 212-3 are turned on. In still another certain period, the switches 212-1 to 212-2
12-4 is turned on. As the number of switches turned on at the same time increases, the amount of energy supplied and converted increases.

【0175】このように、スイッチ212がオン状態で
ある期間の長さを一定とし、かつ、スイッチ212の寄
生抵抗を変化させてエネルギーの供給量および変換量を
調整することにより、ノイズの周波数スペクトルを一定
とすることができる。これにより、ノイズをフィルタに
よって除去することが容易になる。6.共振動作について エネルギー保存回路220の接続点222における正弦
波振動の周波数fは、C1>>C2という条件が成立する
場合には、f=1/{2π・√(LC2)}によって表
される。ここで、Lはインダクタ221のインダクタン
スであり、C1は容量225の容量値であり、C2は容量
223の容量値である。
As described above, the length of the period in which the switch 212 is on is constant, and the amount of energy supply and the amount of conversion are adjusted by changing the parasitic resistance of the switch 212. Can be constant. This makes it easier to remove noise by the filter. 6. Regarding the resonance operation, the frequency f of the sine wave vibration at the connection point 222 of the energy storage circuit 220 is expressed by f = 1 / {2π · {(LC 2 )} when the condition of C 1 >> C 2 is satisfied. Is done. Here, L is the inductance of the inductor 221, C 1 is the capacitance value of the capacitance 225, and C 2 is the capacitance value of the capacitance 223.

【0176】容量値C2を大きくすると、周波数fは低
くなる。また、インダクタンスLを大きくすると、周波
数fは低くなる。
When the capacitance value C 2 is increased, the frequency f decreases. When the inductance L is increased, the frequency f is decreased.

【0177】周波数fが低いことは、様々なタイプの電
源回路において使用される比較器に入力される信号の変
化の速度が小さいことを意味する。これにより、比較器
が誤差なく電圧を検出することができる。比較器は、検
出対象の信号が遅くなればそれだけ正確に電圧を検出す
ることができるという特性を有しているからである。さ
らに、比較器が十分に正確に電圧を検出する能力を有し
ている場合には、比較器の検出精度を下げることにより
比較器の消費電力を削減することができる。その上、ス
イッチ212の両端子にかかる電圧差が小さくなってい
るときを見はからってエネルギー供給回路210からエ
ネルギー保存回路220にエネルギーを供給することが
できるので、スイッチ212の両端子に大きな電圧差が
生じることによって発生するとつ入電流によるノイズの
発生を回避できる。
A low frequency f means that the speed of change of a signal input to a comparator used in various types of power supply circuits is low. Thus, the comparator can detect the voltage without error. This is because the comparator has such a characteristic that the slower the signal to be detected, the more accurately the voltage can be detected. Further, when the comparator has a capability of detecting a voltage sufficiently accurately, the power consumption of the comparator can be reduced by lowering the detection accuracy of the comparator. In addition, energy can be supplied from the energy supply circuit 210 to the energy storage circuit 220 by watching when the voltage difference between the two terminals of the switch 212 is small. When a voltage difference is generated, noise caused by the incoming current can be avoided.

【0178】このように、エネルギー保存回路220
は、容量値および/またはインダクタンスを変更するこ
とにより接続点222における正弦波振動の周波数fを
高くしたり低くしたりすることができるという特徴を有
している。それゆえ、共振動作におけるノイズの周波数
を高くしたり低くしたりすることができる。
As described above, the energy storage circuit 220
Has a feature that the frequency f of the sine wave vibration at the connection point 222 can be increased or decreased by changing the capacitance value and / or the inductance. Therefore, the frequency of the noise in the resonance operation can be raised or lowered.

【0179】接続点222における正弦波振動の振幅を
一定に保つという条件下で、容量値C2を大きくする
と、容量223に充電されるべき電荷量が増大する。そ
の結果、容量223に流れ込む電流が増大する。
If the capacitance value C 2 is increased under the condition that the amplitude of the sine wave vibration at the connection point 222 is kept constant, the amount of charge to be charged in the capacitance 223 increases. As a result, the current flowing into the capacitor 223 increases.

【0180】正弦波振動を用いて負荷に電荷を供給する
場合、または、負荷から電荷を回収する場合には、その
電荷量は負荷に依存して変動する。従って、周波数fと
負荷に供給する電荷量(および/または負荷から回収す
る電荷量)とを考慮して、エネルギー保存回路220の
回路設計がなされなければならない。7.LC共振動作に基づくノイズの低減について LSIの高集積化が進むに従って、DRAMなどに代表
されるメモリ回路、デジタル回路、アナログ回路が単一
のチップに形成されるようになることが予想されてい
る。これらの様々な回路が単一のチップに混載された場
合には、中間周波のアナログ回路の動作周波数帯域にノ
イズが混入することによってアナログ回路の特性に及ぼ
す影響が、今後は次第に、問題になると考えられる。
In the case where electric charges are supplied to the load using the sinusoidal vibration or the electric charges are collected from the load, the amount of the electric charges varies depending on the load. Therefore, the circuit design of the energy storage circuit 220 must be designed in consideration of the frequency f and the amount of charge supplied to the load (and / or the amount of charge recovered from the load). 7. It is expected that memory circuits, digital circuits, and analog circuits typified by DRAMs and the like will be formed on a single chip as LSIs become more highly integrated with respect to noise reduction based on LC resonance operation . . If these various circuits are mixed on a single chip, the effect on the characteristics of the analog circuit due to noise entering the operating frequency band of the intermediate frequency analog circuit will gradually become a problem in the future. Conceivable.

【0181】図75は、システムLSIの1つの実施形
態を示す。システムLSI1801は、例えば、携帯電
話のように、送られてきた高周波数の電波を受信し、復
調する機能を有している。
FIG. 75 shows an embodiment of a system LSI. The system LSI 1801, for example, has a function of receiving and demodulating a transmitted high-frequency radio wave like a mobile phone.

【0182】システムLSI1801は、高周波信号を
受信し中間周波数に復調する機能を有する中間周波およ
び高周波アナログ回路ブロック1802と、復調に必要
なプログラムが記憶されているDRAMブロック180
3と、復調動作を制御し復調信号をデジタル信号に変換
するA/D変換器を含む低周波アナログ回路ブロック1
804と、デジタル復調信号のノイズ除去などの信号処
理を行うデジタル回路ブロック1805と、LC共振回
路を含む電源装置1806とを含んでいる。回路ブロッ
ク1802〜1805および電源装置1806は、単一
のシリコン・チップ上に形成されている。電源装置18
06は、回路ブロック1802〜1805の少なくとも
1つに電源電圧を供給する。
The system LSI 1801 has an intermediate frequency and high frequency analog circuit block 1802 having a function of receiving a high frequency signal and demodulating it to an intermediate frequency, and a DRAM block 180 storing a program required for demodulation.
And a low-frequency analog circuit block 1 including an A / D converter for controlling a demodulation operation and converting a demodulated signal into a digital signal
804, a digital circuit block 1805 that performs signal processing such as noise removal of the digital demodulated signal, and a power supply device 1806 including an LC resonance circuit. The circuit blocks 1802 to 1805 and the power supply 1806 are formed on a single silicon chip. Power supply 18
06 supplies a power supply voltage to at least one of the circuit blocks 1802 to 1805.

【0183】図75に示されるように、中間周波および
高周波アナログ回路ブロック1802と電源装置180
6とは近接して配置されているため、LC共振回路のイ
ンダクタによって発生するノイズが中間周波および高周
波アナログ回路ブロック1802に混入する。一方、中
間周波および高周波アナログ回路ブロック1802はノ
イズによる特性の低下が顕著であることから、信号伝達
などの適用の形態ごとに、許容されるノイズの強さが規
格によって定められている。例えば、ある規格は、10
〜20MHzの周波数帯域に−60dBm以上のノイズ
が混入することを禁止している。
As shown in FIG. 75, the intermediate frequency and high frequency analog circuit block 1802 and the power supply 180
6, the noise generated by the inductor of the LC resonance circuit is mixed into the intermediate frequency and high frequency analog circuit block 1802. On the other hand, since the characteristics of the intermediate frequency and high frequency analog circuit block 1802 are remarkably deteriorated due to noise, the allowable noise strength is determined by a standard for each application mode such as signal transmission. For example, one standard is 10
It is prohibited to mix noise of -60 dBm or more into the frequency band of 2020 MHz.

【0184】ノイズの混入を防ぐためには、インダクタ
を含まない電源装置、例えばオペアンプによる電源装置
を使用する方法がある。しかし、インダクタを含まない
電源装置は、エネルギー損失が大きいためLSIの低電
力化、低発熱化に対して不利である。インダクタを含む
電源装置を使用する場合には、インダクタに流れる電流
によって放射ノイズが発生する。従って、中間周波およ
び高周波アナログ回路ブロックの特性に影響する周波数
帯域に許容された強さ以上のノイズが混入しないように
する必要がある。
In order to prevent noise from being mixed, there is a method of using a power supply device that does not include an inductor, for example, a power supply device using an operational amplifier. However, a power supply device that does not include an inductor is disadvantageous in reducing the power consumption and heat generation of an LSI due to large energy loss. When a power supply device including an inductor is used, radiation noise is generated by a current flowing through the inductor. Therefore, it is necessary to prevent noise higher than the allowable strength from being mixed into the frequency band that affects the characteristics of the intermediate frequency and high frequency analog circuit blocks.

【0185】図51Aに示される電圧変換部54を有す
る従来のDC/DC変換器61では、スイッチ50から
の電流の供給が終了すると、スイッチ50が開状態から
閉状態に変化する。スイッチ50が開状態から閉状態に
変化するときにインダクタ52に流れる電流が急激に変
化するため、インダクタ52の特性に従って信号入力端
子Aの電圧は瞬時にグランド電圧に到達する。その結
果、インダクタ52から発生するノイズは、信号入力端
子Aの電圧の急激な変化に応じた高い周波数に至るノイ
ズ分布を有することになる。このことは、中間周波およ
び高周波アナログ回路ブロックの特性に影響する周波数
帯域に許容された強さ以上のノイズが混入する原因とな
る。
In the conventional DC / DC converter 61 having the voltage converter 54 shown in FIG. 51A, when the supply of the current from the switch 50 ends, the switch 50 changes from the open state to the closed state. Since the current flowing through the inductor 52 changes abruptly when the switch 50 changes from the open state to the closed state, the voltage of the signal input terminal A instantaneously reaches the ground voltage according to the characteristics of the inductor 52. As a result, the noise generated from the inductor 52 has a noise distribution that reaches a high frequency in accordance with a sudden change in the voltage of the signal input terminal A. This causes noise higher than the allowable strength to be mixed in a frequency band that affects the characteristics of the intermediate frequency and high frequency analog circuit blocks.

【0186】一方、LC共振回路を含む電源装置180
6では、LC共振回路の共振周波数を適切に設定するこ
とによりインダクタを流れる電流変化を制限することが
可能である。これにより、ノイズの周波数を低減するこ
とができる。
On the other hand, power supply device 180 including an LC resonance circuit
In 6, the change in current flowing through the inductor can be limited by appropriately setting the resonance frequency of the LC resonance circuit. Thereby, the frequency of the noise can be reduced.

【0187】図77は、LC共振回路の共振周波数に対
するノイズの強さの分布を示す。図77において、曲線
a、b、cは、それぞれ、LC共振回路の共振周波数f
La、fLb、fLcに対応する。ここで、fLa<fLb<fLc
という関係がある。LC共振回路の共振周波数fLa、f
Lb、fLcのそれぞれは、容量C(例えば、図1のC2
とインダクタL(例えば、図1のL)とを設計時に適切
に設定することによって設定される。これにより、設計
時にLとCとを適切に選んで作り込むことができる。共
振周波数fは、f=1/2π√LCによって表される。
ノイズが分布する周波数帯域は、LC共振回路の共振周
波数を低くするにつれて狭くなることがわかる。なお、
曲線dは、上述した従来のDC/DC変換器61による
ノイズ分布を示す。
FIG. 77 shows the distribution of noise intensity with respect to the resonance frequency of the LC resonance circuit. In FIG. 77, curves a, b, and c respectively represent the resonance frequency f of the LC resonance circuit.
La , f Lb , and f Lc . Here, f La <f Lb <f Lc
There is a relationship. The resonance frequencies f La and f of the LC resonance circuit
Each of Lb and f Lc is a capacitance C (for example, C 2 in FIG. 1).
And inductor L (for example, L in FIG. 1) are appropriately set at the time of design. Thereby, L and C can be appropriately selected and designed at the time of design. The resonance frequency f is represented by f = 1 / 2π√LC.
It can be seen that the frequency band in which the noise is distributed becomes narrower as the resonance frequency of the LC resonance circuit decreases. In addition,
A curve d indicates a noise distribution by the above-described conventional DC / DC converter 61.

【0188】中間周波および高周波アナログ回路ブロッ
ク1802に対して、特定の周波数帯域(周波数f1
上周波数f2以下の帯域)におけるノイズの強さを所定
の値P 2以下にしなければならないと仮定する。この場
合には、LC共振回路の共振周波数をfLaまたはfLb
設定することによって、その特定の周波数帯域における
ノイズの強さを所定の値P2以下にすることができる。
これにより、ノイズによって中間周波および高周波アナ
ログ回路ブロック1802の特性が低下することを防止
することができる。周波数f1は、例えば、10MHz
であり、周波数f2は、例えば、20MHzである。所
定の値P2は、例えば、−60dBmである。
Intermediate frequency and high frequency analog circuit block
1802, a specific frequency band (frequency f1Less than
Upper frequency fTwoPredetermined noise intensity in the following bands)
Value of P TwoSuppose you have to: This place
In this case, the resonance frequency of the LC resonance circuit is fLaOr fLbTo
By setting, in that particular frequency band
The noise intensity is set to a predetermined value PTwoIt can be:
This allows the intermediate frequency and high frequency
Prevents the characteristics of the log circuit block 1802 from deteriorating
can do. Frequency f1Is, for example, 10 MHz
And the frequency fTwoIs, for example, 20 MHz. Place
Constant value PTwoIs, for example, −60 dBm.

【0189】単一のシリコン・チップ上に様々な回路ブ
ロックを混載する場合に限らず、マルチ・チップ・モジ
ュールや基板上の高密度実装のようにLSIの実装密度
が高くなった場合においても、中間周波および高周波ア
ナログ回路ブロックの特性に影響する周波数帯域に許容
された強さ以上のノイズが混入しないようにする必要が
ある。
[0189] Not only when various circuit blocks are mixedly mounted on a single silicon chip, but also when the mounting density of an LSI becomes high, such as in a multi-chip module or a high-density mounting on a substrate, It is necessary to prevent noise higher than the allowable strength from being mixed into the frequency band that affects the characteristics of the intermediate frequency and high frequency analog circuit blocks.

【0190】図76は、LC共振回路を含む電源装置1
806と中間周波および高周波アナログ回路ブロック1
802とが異なるチップ上に形成されている例を示す。
システムLSI1807は、デジタル回路ブロック18
05と電源装置1806とを含んでいる。システムLS
I1807と中間周波および高周波アナログ回路ブロッ
ク1802とは、異なるシリコン・チップ上に形成され
ている。電源装置1806は、回路ブロック1802、
1805の少なくとも1つに電源電圧を供給する。
FIG. 76 shows a power supply device 1 including an LC resonance circuit.
806 and intermediate frequency and high frequency analog circuit block 1
802 is formed on a different chip.
The system LSI 1807 includes a digital circuit block 18
05 and a power supply 1806. System LS
The I1807 and the intermediate frequency and high frequency analog circuit block 1802 are formed on different silicon chips. The power supply device 1806 includes a circuit block 1802,
A power supply voltage is supplied to at least one of the power supply circuits 1805.

【0191】図78は、システムLSI1807と中間
周波および高周波アナログ回路ブロック1802との距
離Dに対するノイズの強さの分布を示す。図78におい
て、曲線e、f、gは、それぞれ、システムLSI18
07と中間周波および高周波アナログ回路ブロック18
02との距離De、Df、Dgに対応する。ここで、De
f>Dgという関係がある。ノイズが分布する周波数帯
域は、システムLSI1807と中間周波および高周波
アナログ回路ブロック1802との距離Dが小さくなる
につれて広くなることがわかる。
FIG. 78 shows the distribution of noise intensity with respect to the distance D between the system LSI 1807 and the intermediate frequency and high frequency analog circuit block 1802. In FIG. 78, curves e, f, and g respectively represent the system LSI 18
07 and intermediate frequency and high frequency analog circuit block 18
Distance D e between 02, D f, corresponding to the D g. Where De >
Relationship that D f> D g. It can be seen that the frequency band in which the noise is distributed increases as the distance D between the system LSI 1807 and the intermediate frequency and high frequency analog circuit block 1802 decreases.

【0192】上述したように、LC共振回路の共振周波
数を十分に小さく設定することにより、特定の周波数帯
域におけるノイズの強さを所定の値以下にすることがで
きる。これにより、ノイズによって中間周波および高周
波アナログ回路ブロック1802の特性が低下すること
を防止することができる。
As described above, by setting the resonance frequency of the LC resonance circuit to be sufficiently small, the noise intensity in a specific frequency band can be reduced to a predetermined value or less. Thus, it is possible to prevent the characteristics of the intermediate frequency and high frequency analog circuit block 1802 from deteriorating due to noise.

【0193】LC共振回路を含む電源装置1806とし
ては、本明細書の第8章および第9章で説明されるあら
ゆるタイプの電源装置を使用することができる。ただ
し、LC共振回路は、インダクタの一端に第1容量が接
続され、かつ、インダクタの他端に第2容量が接続され
た構成(以下、C−L−C構成という)を含むことを必
須としない。電源装置1806のLC共振回路は、イン
ダクタの一端のみに容量が接続された構成(以下、L−
C構成という)を含んでいてもよい。
As the power supply 1806 including the LC resonance circuit, any type of power supply described in Chapters 8 and 9 of this specification can be used. However, it is essential that the LC resonance circuit includes a configuration in which a first capacitance is connected to one end of the inductor and a second capacitance is connected to the other end of the inductor (hereinafter, referred to as a CLC configuration). do not do. The LC resonance circuit of the power supply device 1806 has a configuration in which a capacitance is connected to only one end of an inductor (hereinafter, L-type).
C configuration).

【0194】図79は、L−C構成のLC共振回路を含
む電源装置1806の構成を示す。電源装置1806
は、複数の回路ブロックのうちの少なくとも1つに直流
の電源電圧を供給する。電源装置1806と複数の回路
ブロックとは単一の半導体チップ上に形成されていても
よいし、異なる半導体チップ上に形成されていてもよ
い。
FIG. 79 shows a configuration of a power supply device 1806 including an LC resonance circuit having an LC configuration. Power supply 1806
Supplies a DC power supply voltage to at least one of the plurality of circuit blocks. The power supply device 1806 and the plurality of circuit blocks may be formed on a single semiconductor chip, or may be formed on different semiconductor chips.

【0195】インダクタ1820と容量1821とによ
ってLC共振回路が構成されている。LC共振回路には
電流調整回路1811が接続されている。電流調整回路
1811が接続されているインダクタ1820の端子の
電圧はVDD/2に設定されている。ここで、電源電圧を
DDとする。
An LC resonance circuit is constituted by the inductor 1820 and the capacitor 1821. The current adjustment circuit 1811 is connected to the LC resonance circuit. The voltage of the terminal of the inductor 1820 to which the current adjustment circuit 1811 is connected is set to V DD / 2. Here, the power supply voltage is assumed to be V DD .

【0196】インダクタ1820に流れる電流が電流調
整回路1811から容量1821に向かって流れる場合
には、接続点1818の電圧が上昇する。インダクタ1
820に流れる電流が容量1821から電流調整回路1
811に向かって流れる場合には、接続点1818の電
圧が下降する。
When the current flowing through inductor 1820 flows from current adjustment circuit 1811 toward capacitor 1821, the voltage at node 1818 increases. Inductor 1
The current flowing through the capacitor 820 is transferred from the capacitor 1821 to the current adjusting circuit 1.
When flowing toward 811, the voltage at node 1818 falls.

【0197】接続点1818の電圧が所定の電圧振幅の
LC共振をするように、電流調整回路1811は、接続
点1818の電圧をモニタしながら電流の入出力を調整
する。接続点1818の共振電圧を直流電圧に変換する
ために、コンパレータ1813、1819と参照電圧生
成回路1814と制御回路1812とが設けられてい
る。制御回路1812によってスイッチ1815を開閉
することにより、負荷1817の接続点1816の電圧
を直流電圧に変換する。このような変換方法は、図17
Aを参照して後述される電源装置における変換方法と同
様である。図79に示される制御回路1812、コンパ
レータ1819、1813、スイッチ1815、負荷1
817および参照電圧生成回路1814は、図17Aに
示される制御回路283、コンパレータ284、28
5、スイッチ282、負荷280および参照電圧生成回
路286に対応する。8.電源装置200のタイプ 電源装置200は、以下の(1)〜(4)に示す4タイ
プに大別される。 (1)DCタイプ:エネルギー保存回路220の接続点
222と接続点224のうち一方から供給される直流電
圧波形を使用するタイプである。 (2)ACタイプ:エネルギー保存回路220の接続点
222と接続点224のうち一方から供給される交流電
圧波形を使用するタイプである。 (3)DC−ACタイプ:エネルギー保存回路220の
接続点222と接続点224のうち一方から供給される
直流電圧波形を使用し、かつ、他方から供給される交流
電圧波形を使用するタイプである。 (4)AC−ACタイプ:エネルギー保存回路220の
接続点222と接続点224のうち一方から供給される
交流電圧波形を使用し、かつ、他方から供給される交流
電圧波形を使用するタイプである。8.1 DCタイプの電源装置 図16Aは、接続点224に接続された負荷270に直
流電圧波形を供給するDCタイプの電源装置201の構
成を示す。負荷270は、容量成分と抵抗成分のうち少
なくとも一方を含む。
The current adjustment circuit 1811 adjusts the input / output of the current while monitoring the voltage at the connection point 1818 so that the voltage at the connection point 1818 performs LC resonance with a predetermined voltage amplitude. In order to convert the resonance voltage at the connection point 1818 into a DC voltage, comparators 1813 and 1819, a reference voltage generation circuit 1814, and a control circuit 1812 are provided. By opening and closing the switch 1815 by the control circuit 1812, the voltage at the connection point 1816 of the load 1817 is converted to a DC voltage. Such a conversion method is shown in FIG.
This is the same as the conversion method in the power supply device described later with reference to FIG. The control circuit 1812, comparators 1819 and 1813, switch 1815, and load 1 shown in FIG.
817 and the reference voltage generation circuit 1814 correspond to the control circuit 283 and the comparators 284 and 28 shown in FIG. 17A.
5, switch 282, load 280, and reference voltage generation circuit 286. 8. Types of Power Supply Device 200 The power supply device 200 is roughly classified into the following four types (1) to (4). (1) DC type: This type uses a DC voltage waveform supplied from one of the connection points 222 and 224 of the energy storage circuit 220. (2) AC type: This type uses an AC voltage waveform supplied from one of the connection points 222 and 224 of the energy storage circuit 220. (3) DC-AC type: A type using a DC voltage waveform supplied from one of the connection points 222 and 224 of the energy storage circuit 220 and using an AC voltage waveform supplied from the other. . (4) AC-AC type: This type uses an AC voltage waveform supplied from one of the connection points 222 and 224 of the energy storage circuit 220 and uses an AC voltage waveform supplied from the other. . 8.1 DC-Type Power Supply Device FIG. 16A shows a configuration of a DC-type power supply device 201 that supplies a DC voltage waveform to a load 270 connected to a connection point 224. Load 270 includes at least one of a capacitance component and a resistance component.

【0198】電源装置201は、基本的な構成であるエ
ネルギー供給回路210とエネルギー保存回路220に
加えて、制御回路271と、コンパレータ272と、参
照電圧生成回路273とをさらに含んでいる。なお、図
16Aに示す例では、エネルギー供給回路210は、図
6Aに示す構成を採用している。しかし、エネルギー供
給回路210の構成としては、図6A〜図6Dおよび図
58Aに示すいずれの構成を採用してもよい。動的エネ
ルギーを調整する手段として図11A、図11B、図1
3Aに示す構成を採用してもよい。
The power supply device 201 further includes a control circuit 271, a comparator 272, and a reference voltage generation circuit 273 in addition to the basic configuration of the energy supply circuit 210 and the energy storage circuit 220. In the example illustrated in FIG. 16A, the energy supply circuit 210 employs the configuration illustrated in FIG. 6A. However, as the configuration of the energy supply circuit 210, any of the configurations shown in FIGS. 6A to 6D and FIG. 58A may be adopted. 11A, 11B, and 1 as means for adjusting dynamic energy.
The configuration shown in FIG. 3A may be adopted.

【0199】容量値C1と容量値C2とは、C1>>C2
いう関係を満たすように設定される。これにより、接続
点222において交流電圧波形が得られ、接続点224
において直流電圧波形が得られる。
The capacitance value C 1 and the capacitance value C 2 are set so as to satisfy the relationship of C 1 >> C 2 . As a result, an AC voltage waveform is obtained at the connection point 222 and the connection point 224 is obtained.
A DC voltage waveform is obtained.

【0200】図16Bは、接続点222における交流電
圧波形(A)(破線で示される)と接続点224におけ
る直流電圧波形(B)(実線で示される)とを示す。厳
密にいうと、接続点224における電圧波形も交流電圧
波形である。しかし、接続点224における電圧波形は
直流電圧波形とみなすことができる。接続点224にお
ける電圧振動は、接続点222における電圧振動に比較
して十分に小さいからである。
FIG. 16B shows an AC voltage waveform (A) at connection point 222 (shown by a broken line) and a DC voltage waveform (B) at connection point 224 (shown by a solid line). Strictly speaking, the voltage waveform at the connection point 224 is also an AC voltage waveform. However, the voltage waveform at the connection point 224 can be regarded as a DC voltage waveform. This is because the voltage oscillation at the connection point 224 is sufficiently smaller than the voltage oscillation at the connection point 222.

【0201】上述したように、エネルギー供給回路21
0から供給される静的エネルギーと動的エネルギーの割
合を適切に調整することにより、振動中心が電圧VP
あり、かつ、振幅が1/2VDDである交流電圧波形
(A)を得ることができる。また、直流電圧波形(B)
は、交流電圧波形(A)の振動中心にほぼ等しい。
As described above, the energy supply circuit 21
By appropriately adjusting the proportions of static energy and kinetic energy supplied from 0, the vibration center is voltage V P, and the amplitude is obtained an AC voltage waveform (A) is 1 / 2V DD Can be. Also, the DC voltage waveform (B)
Is substantially equal to the vibration center of the AC voltage waveform (A).

【0202】以下、電源装置201の動作を説明する。Hereinafter, the operation of the power supply device 201 will be described.

【0203】コンパレータ272は、接続点224の電
圧と参照電圧生成回路273から出力される電圧VP
を比較することにより、接続点224の電圧が電圧VP
を下回ったことを検出する。接続点224の電圧が電圧
P以上である場合には、コンパレータ272の出力信
号はHレベルであり、接続点224の電圧が電圧VP
り低い場合には、コンパレータ272の出力信号はLレ
ベルである。
The comparator 272 compares the voltage at the connection point 224 with the voltage V P output from the reference voltage generation circuit 273, and thereby the voltage at the connection point 224 becomes the voltage V P.
Is detected. If the voltage at the node 224 is greater than or equal to voltage V P, the output signal of the comparator 272 is at H level, when the voltage at the node 224 is lower than the voltage V P, the output signal of the comparator 272 is L level It is.

【0204】時刻t1において、接続点224の電圧が
電圧VPを下回ると、コンパレータ272の出力信号
は、HレベルからLレベルに変化する。制御回路271
は、コンパレータ272の出力信号の変化に応答して、
スイッチ212をオン状態にする。これにより、エネル
ギー保存回路220へのエネルギーの供給が開始され
る。その結果、接続点224の電圧は上昇する。
[0204] At time t 1, the voltage at the node 224 falls below the voltage V P, the output signal of the comparator 272 changes from H level to L level. Control circuit 271
Responds to a change in the output signal of the comparator 272,
The switch 212 is turned on. Thus, the supply of energy to the energy storage circuit 220 is started. As a result, the voltage at the node 224 increases.

【0205】時刻t2において、接続点224の電圧が
電圧VP以上となると、コンパレータ272の出力信号
は、LレベルからHレベルに変化する。制御回路271
は、コンパレータ272の出力信号の変化に応答して、
スイッチ212をオフ状態にする。これにより、エネル
ギー保存回路220へのエネルギーの供給が終了する。
[0205] In time t 2, the voltage at the node 224 becomes equal to or higher than the voltage V P, the output signal of the comparator 272 changes from L level to H level. Control circuit 271
Responds to a change in the output signal of the comparator 272,
The switch 212 is turned off. Thus, the supply of energy to the energy storage circuit 220 ends.

【0206】同様にして、時刻t3においてエネルギー
保存回路220へのエネルギーの供給が開始され、時刻
4においてエネルギー保存回路220へのエネルギー
の供給が終了する。
[0206] In the same manner, at time t 3 is started the supply of energy to the energy preserving circuit 220, the supply of energy to the energy preserving circuit 220 is terminated at time t 4.

【0207】このように、負荷270によって消費され
たエネルギーは、エネルギー保存回路220に保存され
ていたエネルギーが減少することによって検知される。
減少したエネルギーが回復するように、エネルギーがエ
ネルギー保存回路220に供給される。
As described above, the energy consumed by the load 270 is detected when the energy stored in the energy storage circuit 220 decreases.
Energy is provided to the energy storage circuit 220 so that the reduced energy is restored.

【0208】このようにして、DCタイプの電源装置2
01は、電源電圧VDDより低い電圧を負荷270に提供
することができる。8.2 ACタイプの電源装置 図17Aは、交流電圧波形を用いて、接続点222に接
続された負荷280における接続点281の電圧を所望
の電圧に充電するACタイプの電源装置202の構成を
示す。負荷280は、容量成分と抵抗成分のうち少なく
とも一方とスイッチ282とを含む。
Thus, the DC type power supply 2
01 can provide a voltage lower than the power supply voltage V DD to the load 270. 8.2 AC-Type Power Supply Device FIG. 17A shows a configuration of an AC-type power supply device 202 that charges a voltage at a connection point 281 in a load 280 connected to the connection point 222 to a desired voltage using an AC voltage waveform. Show. The load 280 includes at least one of a capacitance component and a resistance component, and a switch 282.

【0209】電源装置202は、図16Aに示す電源装
置201の構成に加えて、制御回路283と、コンパレ
ータ284と、コンパレータ285と、参照電圧生成回
路286とをさらに含んでいる。動的エネルギーを調整
する手段として図11A、図11B、図13Aに示す構
成を採用してもよい。
The power supply device 202 further includes a control circuit 283, a comparator 284, a comparator 285, and a reference voltage generation circuit 286 in addition to the structure of the power supply device 201 shown in FIG. 16A. The configuration shown in FIGS. 11A, 11B and 13A may be adopted as a means for adjusting the dynamic energy.

【0210】容量値C1と容量値C2とは、C1>>C2
いう関係を満たすように設定される。これにより、接続
点222において交流電圧波形が得られ、接続点224
において直流電圧波形が得られる。
The capacitance value C 1 and the capacitance value C 2 are set so as to satisfy the relationship of C 1 >> C 2 . As a result, an AC voltage waveform is obtained at the connection point 222 and the connection point 224 is obtained.
A DC voltage waveform is obtained.

【0211】図17Bは、接続点222における交流電
圧波形(A)と接続点224における直流電圧波形
(B)と接続点281における電圧波形(C)を示す。
FIG. 17B shows an AC voltage waveform (A) at node 222, a DC voltage waveform (B) at node 224, and a voltage waveform (C) at node 281.

【0212】上述したように、エネルギー供給回路21
0から供給される静的エネルギーと動的エネルギーの割
合を適切に調整することにより、振動中心が電圧VP
あり、かつ、振幅が1/2VDDである交流電圧波形
(A)を得ることができる。また、直流電圧波形(B)
は、交流電圧波形(A)の振動中心にほぼ等しい。
As described above, the energy supply circuit 21
By properly adjusting the proportion of the static energy and dynamic energy supplied from 0, the vibration center is voltage V P, and the amplitude is obtained an AC voltage waveform (A) is 1 / 2V DD Can be. Also, the DC voltage waveform (B)
Is substantially equal to the vibration center of the AC voltage waveform (A).

【0213】以下、接続点281の電圧を電圧V1から
電圧V1より低い電圧Vr1に設定する場合における電源
装置202の動作を説明する。時刻t=0において、接
続点281は、電圧V1に充電されていると仮定する。
[0213] Hereinafter, an operation of the power supply device 202 in the case of setting the voltage at the node 281 from the voltages V 1 to a voltage V r1 than voltages V 1. At time t = 0, the connection point 281 is assumed to have been charged to the voltage V 1.

【0214】コンパレータ284は、接続点222の電
圧と接続点281の電圧とを比較することにより、交流
電圧波形(A)が下降中の状態において接続点222の
電圧が電圧V1に到達したのか交流電圧波形(A)が上
昇中の状態において接続点222の電圧が電圧V1に到
達したのかを検出する。交流電圧波形(A)が下降中の
状態において接続点222の電圧が電圧V1に到達した
場合には、コンパレータ284の出力信号はLレベルか
らHレベルに変化する。交流電圧波形(A)が上昇中の
状態において接続点222の電圧が電圧V1に到達した
場合には、コンパレータ284の出力信号はHレベルか
らLレベルに変化する。
The comparator 284 compares the voltage at the node 222 with the voltage at the node 281 to determine whether the voltage at the node 222 has reached the voltage V 1 while the AC voltage waveform (A) is falling. the voltage at the node 222 detects whether reached the voltages V 1 in alternating-current voltage waveform (a) is a state of rising. When the voltage at the node 222 reaches the voltage V 1 while the AC voltage waveform (A) is falling, the output signal of the comparator 284 changes from the L level to the H level. When the voltage at the node 222 reaches the voltage V 1 while the AC voltage waveform (A) is rising, the output signal of the comparator 284 changes from the H level to the L level.

【0215】時刻t1において、交流電圧波形(A)が
下降中の状態において接続点222の電圧が電圧V1
到達すると、コンパレータ284の出力信号はLレベル
からHレベルに変化する。制御回路283は、コンパレ
ータ284の出力信号の変化に応答して、スイッチ28
2をオン状態にする。これにより、交流電圧波形(A)
に沿って接続点281の電圧が変化する。
At time t 1 , when the voltage at the node 222 reaches the voltage V 1 while the AC voltage waveform (A) is falling, the output signal of the comparator 284 changes from the L level to the H level. The control circuit 283 responds to a change in the output signal of the comparator 284 by
2 is turned on. Thereby, the AC voltage waveform (A)
Along, the voltage at the connection point 281 changes.

【0216】コンパレータ285は、接続点281の電
圧と参照電圧生成回路286から出力される電圧Vr1
を比較することにより、接続点281の電圧が電圧Vr1
に到達したか否かを検出する。
The comparator 285 compares the voltage at the connection point 281 with the voltage V r1 output from the reference voltage generation circuit 286, so that the voltage at the connection point 281 becomes the voltage V r1.
Is detected.

【0217】時刻t2において、接続点281の電圧が
電圧Vr1に到達すると、コンパレータ285の出力信号
はLレベルからHレベルに変化する。制御回路283
は、コンパレータ285の出力信号の変化に応答して、
スイッチ282をオフ状態にする。これにより、接続点
281の電圧は電圧Vr1に保たれる。
At time t 2 , when the voltage at node 281 reaches voltage V r1 , the output signal of comparator 285 changes from L level to H level. Control circuit 283
Responds to a change in the output signal of the comparator 285,
The switch 282 is turned off. As a result, the voltage at the connection point 281 is maintained at the voltage Vr1 .

【0218】次に、接続点281の電圧を電圧Vr1から
電圧Vr1より高い電圧Vr2に設定する場合には、交流電
圧波形(A)の上昇変化を利用する。
[0218] Next, to set the voltage at the node 281 from the voltage V r1 to the voltage higher V r2 than the voltage V r1 utilizes rising transition of the AC voltage waveform (A).

【0219】時刻t3において、交流電圧波形(A)が
上昇中の状態において接続点222の電圧が電圧Vr1
到達すると、コンパレータ284の出力信号はHレベル
からLレベルに変化する。制御回路283は、コンパレ
ータ284の出力信号の変化に応答して、スイッチ28
2をオン状態にする。これにより、交流電圧波形(A)
に沿って接続点281の電圧が変化する。
At time t 3 , when the voltage at the node 222 reaches the voltage V r1 while the AC voltage waveform (A) is rising, the output signal of the comparator 284 changes from the H level to the L level. The control circuit 283 responds to a change in the output signal of the comparator 284 by
2 is turned on. Thereby, the AC voltage waveform (A)
Along, the voltage at the connection point 281 changes.

【0220】コンパレータ285は、接続点281の電
圧と参照電圧生成回路286から出力される電圧Vr2
を比較することにより、接続点281の電圧が電圧Vr2
に到達したか否かを検出する。このように、参照電圧生
成回路286は、電圧Vr1と電圧Vr2とを所定のタイミ
ングで切り換えて出力する。
The comparator 285 compares the voltage at the connection point 281 with the voltage V r2 output from the reference voltage generation circuit 286, so that the voltage at the connection point 281 becomes the voltage V r2.
Is detected. As described above, the reference voltage generation circuit 286 switches between the voltage V r1 and the voltage V r2 at a predetermined timing and outputs the switched voltage.

【0221】時刻t4において、接続点281の電圧が
電圧Vr2に到達すると、コンパレータ285の出力信号
はHレベルからLレベルに変化する。制御回路283
は、コンパレータ285の出力信号の変化に応答して、
スイッチ282をオフ状態にする。これにより、接続点
281の電圧は電圧Vr2に保たれる。
At time t 4 , when the voltage at node 281 reaches voltage V r2 , the output signal of comparator 285 changes from H level to L level. Control circuit 283
Responds to a change in the output signal of the comparator 285,
The switch 282 is turned off. As a result, the voltage at the connection point 281 is maintained at the voltage Vr2 .

【0222】負荷280の接続点281の電圧は、参照
電圧生成回路286から出力される電圧を調整すること
によって任意の電圧に充電され得る。
The voltage at the node 281 of the load 280 can be charged to an arbitrary voltage by adjusting the voltage output from the reference voltage generation circuit 286.

【0223】また、DCタイプの電源装置201と同様
にして、負荷280によって消費されたエネルギーは、
エネルギー保存回路220に保存されていたエネルギー
が減少することによって検知される。減少したエネルギ
ーが回復するように、エネルギーがエネルギー保存回路
220に供給される。
Further, similarly to the DC type power supply 201, the energy consumed by the load 280 is
It is detected when the energy stored in the energy storage circuit 220 decreases. Energy is provided to the energy storage circuit 220 so that the reduced energy is restored.

【0224】このようにして、ACタイプの電源装置2
02は、交流電圧波形を用いて、接続点222に接続さ
れた負荷280における接続点281の電圧を所望の電
圧に充電することができる。交流電圧波形を用いて容量
成分を含む負荷280を充電することは、上述した「断
熱充電の原理」に基づいている。従って、負荷280を
充電する際に負荷280によって消費されるエネルギー
はきわめて小さい。8.3 DC−ACタイプの電源装置 図18Aは、DC−ACタイプの電源装置203の構成
を示す。電源装置203の構成は、接続点224に負荷
270が接続されている点を除いて、図17Aに示す電
源装置202の構成と同一である。
Thus, the AC type power supply 2
No. 02 can charge the voltage of the connection point 281 in the load 280 connected to the connection point 222 to a desired voltage using the AC voltage waveform. Charging the load 280 including the capacitance component using the AC voltage waveform is based on the above-described “adiabatic charging principle”. Therefore, the energy consumed by the load 280 when charging the load 280 is extremely small. 8.3 DC-AC Type Power Supply Device FIG. 18A shows a configuration of a DC-AC type power supply device 203. The configuration of the power supply device 203 is the same as the configuration of the power supply device 202 shown in FIG. 17A except that the load 270 is connected to the connection point 224.

【0225】接続点224に負荷270を接続すること
により、負荷270に直流電圧波形を供給することがで
きる。また、接続点222に負荷280を接続すること
により、交流電圧波形を用いて負荷280における接続
点281の電圧を所望の電圧に充電することができる。
By connecting the load 270 to the connection point 224, a DC voltage waveform can be supplied to the load 270. Further, by connecting the load 280 to the connection point 222, the voltage at the connection point 281 in the load 280 can be charged to a desired voltage using an AC voltage waveform.

【0226】図18Bは、接続点222における交流電
圧波形(A)と接続点224における直流電圧波形
(B)と接続点281における電圧波形(C)を示す。8.4 AC−ACタイプの電源装置(その1) 図19Aは、AC−ACタイプの電源装置204の構成
を示す。電源装置204は、第1の交流電圧波形を用い
て接続点222に接続された負荷280における接続点
281の電圧を所望の電圧に充電し、かつ、第1の交流
電圧波形とは180度だけ位相の異なる第2の交流電圧
波形を用いて接続点224に接続される負荷290にお
ける接続点291の電圧を所望の電圧に充電する。負荷
290は、容量成分と抵抗成分のうち少なくとも一方と
スイッチ292とを含む。
FIG. 18B shows an AC voltage waveform (A) at node 222, a DC voltage waveform (B) at node 224, and a voltage waveform (C) at node 281. 8.4 AC-AC Type Power Supply (Part 1) FIG. 19A shows a configuration of an AC-AC type power supply 204. The power supply device 204 uses the first AC voltage waveform to charge the voltage at the node 281 at the load 280 connected to the node 222 to a desired voltage, and is only 180 degrees from the first AC voltage waveform. The voltage at the node 291 in the load 290 connected to the node 224 is charged to a desired voltage using the second AC voltage waveforms having different phases. The load 290 includes at least one of a capacitance component and a resistance component and a switch 292.

【0227】電源装置204は、図17Aに示す電源装
置202の構成に加えて、制御回路293と、コンパレ
ータ294と、コンパレータ295とをさらに含んでい
る。制御回路293の機能は、制御回路283の機能と
同一である。コンパレータ294の機能は、コンパレー
タ284の機能と同一である。コンパレータ295の機
能は、コンパレータ285の機能と同一である。動的エ
ネルギーを調整する手段として図11A、図11B、図
13Aに示す構成を採用してもよい。
Power supply device 204 further includes a control circuit 293, a comparator 294, and a comparator 295 in addition to the configuration of power supply device 202 shown in FIG. 17A. The function of control circuit 293 is the same as the function of control circuit 283. The function of the comparator 294 is the same as the function of the comparator 284. The function of the comparator 295 is the same as the function of the comparator 285. The configuration shown in FIGS. 11A, 11B and 13A may be adopted as a means for adjusting the dynamic energy.

【0228】参照電圧生成回路286は、電圧Vr1と電
圧Vr2とを所定のタイミングで切り換えて出力する。参
照電圧生成回路286は、コンパレータ285に電圧V
r1を出力する一方、コンパレータ295に電圧Vr2を出
力する。また、参照電圧生成回路286は、コンパレー
タ285に電圧Vr2を出力する一方、コンパレータ29
5に電圧Vr1を出力する。
The reference voltage generation circuit 286 switches between the voltage V r1 and the voltage V r2 at a predetermined timing and outputs the same. The reference voltage generation circuit 286 supplies the comparator 285 with the voltage V
While outputting r1 , it outputs the voltage Vr2 to the comparator 295. The reference voltage generation circuit 286 outputs the voltage V r2 to the comparator 285, while
5 to output the voltage V r1 .

【0229】容量値C1と容量値C2とは、C1≒C2とい
う関係を満たすように設定される。これにより、接続点
222において交流電圧波形が得られ、接続点224に
おいて交流電圧波形が得られる。
The capacitance value C 1 and the capacitance value C 2 are set so as to satisfy the relationship of C 1 ≒ C 2 . As a result, an AC voltage waveform is obtained at the connection point 222, and an AC voltage waveform is obtained at the connection point 224.

【0230】図19Bは、接続点222における交流電
圧波形(A)と接続点224における交流電圧波形
(B)と接続点281における電圧波形(C)と接続点
291における電圧波形(D)とを示す。交流電圧波形
(A)と交流電圧波形(B)とは、振動中心と振幅はほ
ぼ同じであるが、位相が180度だけ異なっている。
FIG. 19B shows an AC voltage waveform (A) at node 222, an AC voltage waveform (B) at node 224, a voltage waveform (C) at node 281 and a voltage waveform (D) at node 291. Show. The AC voltage waveform (A) and the AC voltage waveform (B) have substantially the same amplitude as the vibration center, but differ in phase by 180 degrees.

【0231】交流電圧波形(A)と交流電圧波形(B)
の両方を使用することにより、下降中の交流電圧波形
(A)を用いて接続点281の電圧を電圧V1から電圧
1より低い電圧Vr1に設定することと並行して、上昇
中の交流電圧波形(B)を用いて接続点291の電圧を
電圧V2から電圧V2より高い電圧Vr2に設定することが
できる。同様にして、上昇中の交流電圧波形(A)を用
いて接続点281の電圧を電圧Vr1から電圧Vr1より高
い電圧Vr2に設定することと並行して、下降中の交流電
圧波形(B)を用いて接続点291の電圧を電圧Vr2
ら電圧Vr2より低い電圧Vr1に設定することができる。
なお、容量値C1と容量値C2との関係は、C 1>C2であ
ってもよく、C1<C2であってもよい。8.5 AC−ACタイプの電源装置(その2) 図20Aは、AC−ACタイプの電源装置205の構成
を示す。電源装置205は、第1の交流電圧波形と第1
の交流電圧波形とは180度だけ位相の異なる第2の交
流電圧波形とを選択的に利用して、接続点222および
接続点224に接続される負荷300における接続点3
01の電圧を所望の電圧に充電する。負荷300は、容
量成分と抵抗成分のうち少なくとも一方とスイッチ30
2とスイッチ303とを含む。
AC voltage waveform (A) and AC voltage waveform (B)
By using both, the falling AC voltage waveform
The voltage at the node 281 is changed to the voltage V1From the voltage
V1Lower voltage Vr1In parallel with setting to
Using the alternating voltage waveform (B) in the
Voltage VTwoFrom the voltage VTwoHigher voltage Vr2Can be set to
it can. Similarly, the rising AC voltage waveform (A) is used.
And the voltage at the node 281 isr1From the voltage Vr1Higher
Voltage Vr2In parallel with the setting,
The voltage at the node 291 is changed to the voltage V using the voltage waveform (B).r2Or
Voltage Vr2Lower voltage Vr1Can be set to
Note that the capacitance value C1And capacitance value CTwoIs related to C 1> CTwoIn
May be, C1<CTwoIt may be.8.5 AC-AC Type Power Supply (Part 2) FIG. 20A shows a configuration of an AC-AC type power supply device 205.
Is shown. The power supply 205 includes a first AC voltage waveform and a first AC voltage waveform.
Of the second AC voltage having a phase difference of 180 degrees from the AC voltage waveform of the second AC voltage waveform.
The connection point 222 and the
Connection point 3 in load 300 connected to connection point 224
01 is charged to a desired voltage. The load 300 is
At least one of the quantity component and the resistance component and the switch 30
2 and a switch 303.

【0232】電源装置205は、図16Aに示す電源装
置201の構成に加えて、制御回路304と、コンパレ
ータ305と、コンパレータ306と、コンパレータ3
07と、参照電圧生成回路308とをさらに含んでい
る。動的エネルギーを調整する手段として図11A、図
11B、図13Aに示す構成を採用してもよい。
The power supply device 205 includes a control circuit 304, a comparator 305, a comparator 306, and a comparator 3 in addition to the configuration of the power supply device 201 shown in FIG. 16A.
07 and a reference voltage generation circuit 308. The configuration shown in FIGS. 11A, 11B and 13A may be adopted as a means for adjusting the dynamic energy.

【0233】容量値C1と容量値C2とは、C1≒C2とい
う関係を満たすように設定される。これにより、接続点
222において交流電圧波形が得られ、接続点224に
おいて交流電圧波形が得られる。
The capacitance value C 1 and the capacitance value C 2 are set so as to satisfy the relationship of C 1 ≒ C 2 . As a result, an AC voltage waveform is obtained at the connection point 222, and an AC voltage waveform is obtained at the connection point 224.

【0234】図20Bは、接続点222における交流電
圧波形(A)と接続点224における交流電圧波形
(B)と接続点301における電圧波形(C)および
(C’)とを示す。交流電圧波形(A)と交流電圧波形
(B)とは、振動中心と振幅はほぼ同じであるが、位相
が180度だけ異なっている。
FIG. 20B shows an AC voltage waveform (A) at node 222, an AC voltage waveform (B) at node 224, and voltage waveforms (C) and (C ') at node 301. The AC voltage waveform (A) and the AC voltage waveform (B) have substantially the same amplitude as the vibration center, but differ in phase by 180 degrees.

【0235】以下、接続点301の電圧を電圧V1から
電圧V1より高い電圧Vr2に設定する場合における電源
装置205の動作を説明する。時刻t=0において、接
続点301は、電圧V1に充電されていると仮定する。
[0235] Hereinafter, an operation of the power supply device 205 in case of setting the voltage at the node 301 from the voltages V 1 to a high voltage V r2 than voltages V 1. At time t = 0, it is assumed that the connection point 301 is charged to the voltage V 1.

【0236】コンパレータ305は、接続点222の電
圧と接続点301の電圧とを比較することにより、交流
電圧波形(A)が下降中の状態において接続点222の
電圧が電圧V1に到達したのか交流電圧波形(A)が上
昇中の状態において接続点222の電圧が電圧V1に到
達したのかを検出する。交流電圧波形(A)が下降中の
状態において接続点222の電圧が電圧V1に到達した
場合には、コンパレータ305の出力信号はLレベルか
らHレベルに変化する。交流電圧波形(A)が上昇中の
状態において接続点222の電圧が電圧V1に到達した
場合には、コンパレータ305の出力信号はHレベルか
らLレベルに変化する。
The comparator 305 compares the voltage at the node 222 with the voltage at the node 301 to determine whether the voltage at the node 222 has reached the voltage V 1 while the AC voltage waveform (A) is falling. the voltage at the node 222 detects whether reached the voltages V 1 in alternating-current voltage waveform (a) is a state of rising. When the voltage at the node 222 reaches the voltage V 1 while the AC voltage waveform (A) is falling, the output signal of the comparator 305 changes from the L level to the H level. When the alternating-current voltage waveform (A) is the voltage at the node 222 in a state of rising reaches the voltages V 1, the output signal of the comparator 305 changes from H level to L level.

【0237】コンパレータ307は、接続点224の電
圧と接続点301の電圧とを比較することにより、交流
電圧波形(B)が下降中の状態において接続点224の
電圧が電圧V1に到達したのか交流電圧波形(B)が上
昇中の状態において接続点224の電圧が電圧V1に到
達したのかを検出する。交流電圧波形(B)が下降中の
状態において接続点224の電圧が電圧V1に到達した
場合には、コンパレータ307の出力信号はLレベルか
らHレベルに変化する。交流電圧波形(B)が上昇中の
状態において接続点224の電圧が電圧V1に到達した
場合には、コンパレータ307の出力信号はHレベルか
らLレベルに変化する。
The comparator 307 compares the voltage at the node 224 with the voltage at the node 301 to determine whether the voltage at the node 224 has reached the voltage V 1 while the AC voltage waveform (B) is falling. It is detected whether or not the voltage at the node 224 has reached the voltage V 1 while the AC voltage waveform (B) is rising. When the voltage at the node 224 reaches the voltage V 1 while the AC voltage waveform (B) is falling, the output signal of the comparator 307 changes from the L level to the H level. When the voltage at the node 224 reaches the voltage V 1 while the AC voltage waveform (B) is rising, the output signal of the comparator 307 changes from the H level to the L level.

【0238】時刻t2において、交流電圧波形(B)が
上昇中の状態において接続点224の電圧が電圧V1
到達すると、コンパレータ307の出力信号はHレベル
からLレベルに変化する。制御回路304は、コンパレ
ータ307の出力信号の変化に応答して、スイッチ30
3をオン状態にする。これにより、交流電圧波形(B)
に沿って接続点301の電圧が変化する。
At time t 2 , when the voltage at node 224 reaches voltage V 1 while AC voltage waveform (B) is rising, the output signal of comparator 307 changes from H level to L level. The control circuit 304 responds to a change in the output signal of the comparator 307 and
3 is turned on. Thereby, the AC voltage waveform (B)
Along, the voltage at the connection point 301 changes.

【0239】コンパレータ306は、接続点301の電
圧と参照電圧生成回路308から出力される電圧Vr2
を比較することにより、接続点301の電圧が電圧Vr2
に到達したか否かを検出する。
The comparator 306 compares the voltage at the connection point 301 with the voltage V r2 output from the reference voltage generation circuit 308, so that the voltage at the connection point 301 becomes the voltage V r2.
Is detected.

【0240】時刻t3において、接続点301の電圧が
電圧Vr2に到達すると、コンパレータ306の出力信号
はLレベルからHレベルに変化する。制御回路304
は、コンパレータ306の出力信号の変化に応答して、
スイッチ303をオフ状態にする。これにより、接続点
301の電圧は電圧Vr2に保たれる。
At time t 3 , when the voltage at node 301 reaches voltage V r2 , the output signal of comparator 306 changes from L level to H level. Control circuit 304
Responds to a change in the output signal of the comparator 306,
The switch 303 is turned off. Thus, the voltage at the connection point 301 is maintained at the voltage Vr2 .

【0241】次に、接続点301の電圧を電圧V1から
電圧V1より低い電圧Vr1に設定する場合における電源
装置205の動作を説明する。時刻t=0において、接
続点301は、電圧V1に充電されていると仮定する。
[0241] Next, the operation of the power supply device 205 in case of setting the voltage at the node 301 from the voltages V 1 to a voltage V r1 than voltages V 1. At time t = 0, it is assumed that the connection point 301 is charged to the voltage V 1.

【0242】時刻t1において、交流電圧波形(A)が
下降中の状態において接続点222の電圧が電圧V1
到達すると、コンパレータ305の出力信号はLレベル
からHレベルに変化する。制御回路304は、コンパレ
ータ305の出力信号の変化に応答して、スイッチ30
2をオン状態にする。これにより、交流電圧波形(A)
に沿って接続点301の電圧が変化する。
At time t 1 , when the voltage at node 222 reaches voltage V 1 while AC voltage waveform (A) is falling, the output signal of comparator 305 changes from L level to H level. The control circuit 304 responds to a change in the output signal of the comparator 305 by
2 is turned on. Thereby, the AC voltage waveform (A)
Along, the voltage at the connection point 301 changes.

【0243】コンパレータ306は、接続点301の電
圧と参照電圧生成回路308から出力される電圧Vr1
を比較することにより、接続点301の電圧が電圧Vr1
に到達したか否かを検出する。このように、参照電圧生
成回路308は、電圧Vr1と電圧Vr2とを所定のタイミ
ングで切り換えて出力する。
The comparator 306 compares the voltage at the connection point 301 with the voltage V r1 output from the reference voltage generation circuit 308, so that the voltage at the connection point 301 becomes the voltage V r1.
Is detected. As described above, the reference voltage generation circuit 308 switches and outputs the voltage V r1 and the voltage V r2 at a predetermined timing.

【0244】時刻t3において、接続点301の電圧が
電圧Vr1に到達したことが検出されると、コンパレータ
306の出力信号はLレベルからHレベルに変化する。
制御回路304は、コンパレータ306の出力信号の変
化に応答して、スイッチ302をオフ状態にする。これ
により、接続点301の電圧は電圧Vr1に保たれる。
At time t 3 , when it is detected that the voltage at node 301 has reached voltage V r1 , the output signal of comparator 306 changes from L level to H level.
The control circuit 304 turns off the switch 302 in response to a change in the output signal of the comparator 306. Thus, the voltage at the connection point 301 is maintained at the voltage Vr1 .

【0245】負荷300の接続点301の電圧は、参照
電圧生成回路308から出力される電圧を調整すること
によって任意の電圧に充電され得る。
The voltage at the connection point 301 of the load 300 can be charged to an arbitrary voltage by adjusting the voltage output from the reference voltage generation circuit 308.

【0246】また、DCタイプの電源装置201と同様
にして、負荷300によって消費されたエネルギーは、
エネルギー保存回路220に保存されていたエネルギー
が減少することによって検知される。減少したエネルギ
ーが回復するように、エネルギーがエネルギー保存回路
220に供給される。
Further, similarly to the DC type power supply 201, the energy consumed by the load 300 is
It is detected when the energy stored in the energy storage circuit 220 decreases. Energy is provided to the energy storage circuit 220 so that the reduced energy is restored.

【0247】このようにして、交流電圧波形(A)と交
流電圧波形(B)のうち所望の電圧に早くたどりつく電
圧波形を選択的に使用することにより、負荷300を所
望の電圧に充電するのに要する時間を短縮することがで
きる。なお、容量値C1と容量値C2との関係は、C1
2であってもよく、C1<C2であってもよい。8.6 AC−ACタイプの電源装置(その3) 図21は、AC−ACタイプの電源装置206の構成を
示す。負荷410は、接続点1222と接続点1224
と接続点1226とにおいて電源装置206に接続され
ている。負荷410は、容量成分と抵抗成分のうち少な
くとも一方とスイッチ412〜414とを含む。
As described above, the load 300 is charged to a desired voltage by selectively using a voltage waveform that quickly reaches a desired voltage from the AC voltage waveform (A) and the AC voltage waveform (B). Can be shortened. Note that the relationship between the capacitance value C 1 and the capacitance value C 2 is C 1 >
C 2 may be satisfied, or C 1 <C 2 may be satisfied. 8.6 AC-AC Type Power Supply Unit (Part 3) FIG. 21 shows a configuration of an AC-AC type power supply unit 206. The load 410 includes a connection point 1222 and a connection point 1224.
And a connection point 1226 are connected to the power supply 206. The load 410 includes at least one of a capacitance component and a resistance component and switches 412 to 414.

【0248】電源装置206は、エネルギー供給回路2
10とエネルギー保存回路1220とを含む。動的エネ
ルギーを調整する手段として図11A、図11B、図1
3Aに示す構成を採用してもよい。
The power supply device 206 includes the energy supply circuit 2
10 and an energy storage circuit 1220. 11A, 11B, and 1 as means for adjusting dynamic energy.
The configuration shown in FIG. 3A may be adopted.

【0249】エネルギー保存回路1220は、LCの共
振回路を縦続接続した構成を有している。より詳しく言
うと、エネルギー保存回路1220は、インダクタ12
21と、インダクタ1228と、容量1223と、容量
1225と、容量1227とを含んでいる。インダクタ
1221とインダクタ1228とは接続点1224を介
して直列に接続されている。容量1223は、接続点1
222においてインダクタ1221に接続されている。
容量1225は、接続点1224においてインダクタ1
221および1228に接続されている。容量1227
は、接続点1226においてインダクタ1228に接続
されている。ここで、L1、L2はインダクタ1221、
1228のインダクタンスをそれぞれ示し、C1〜C3
容量1223、1225、1227の容量値をそれぞれ
示す。
The energy storage circuit 1220 has a configuration in which LC resonance circuits are cascaded. More specifically, the energy storage circuit 1220 includes the inductor 12
21, an inductor 1228, a capacitor 1223, a capacitor 1225, and a capacitor 1227. The inductor 1221 and the inductor 1228 are connected in series via a connection point 1224. The capacitor 1223 is connected to the connection point 1
At 222, it is connected to the inductor 1221.
The capacitor 1225 is connected to the inductor 1
221 and 1228. Capacity 1227
Is connected to an inductor 1228 at a connection point 1226. Here, L 1 and L 2 are inductors 1221,
1228 represents the inductance, and C 1 to C 3 represent the capacitance values of the capacitors 1223, 1225, and 1227, respectively.

【0250】電源装置206は、制御回路271と、コ
ンパレータ272と、参照電圧生成回路273と、制御
回路415と、コンパレータ416〜419と、参照電
圧生成回路420とをさらに含んでいる。
The power supply 206 further includes a control circuit 271, a comparator 272, a reference voltage generation circuit 273, a control circuit 415, comparators 416 to 419, and a reference voltage generation circuit 420.

【0251】容量値C1と容量値C2と容量値C3とは、
1≒C2≒C3という関係を満たすように設定される。
これにより、接続点1222において交流電圧波形が得
られ、接続点1224において交流電圧波形が得られ、
接続点1226において交流電圧波形が得られる。
[0251] The capacitance value C 1 and the capacitance value C 2 and the capacitance value C 3,
It is set so as to satisfy the relationship of C 1 ≒ C 2 ≒ C 3 .
Thereby, an AC voltage waveform is obtained at the connection point 1222, and an AC voltage waveform is obtained at the connection point 1224.
At connection point 1226, an AC voltage waveform is obtained.

【0252】図22は、接続点1222における交流電
圧波形(A)と接続点1224における交流電圧波形
(B)と接続点1226における交流電圧波形(C)と
負荷410の接続点411における電圧波形(D)とを
示す。交流電圧波形(A)〜(C)は、ほぼ同一の振動
中心と振幅とを有している。交流電圧波形(A)と交流
電圧波形(C)とは、位相が180度だけ異なってい
る。
FIG. 22 shows the AC voltage waveform (A) at the connection point 1222, the AC voltage waveform (B) at the connection point 1224, the AC voltage waveform (C) at the connection point 1226, and the voltage waveform at the connection point 411 of the load 410 ( D). The AC voltage waveforms (A) to (C) have substantially the same vibration center and amplitude. The AC voltage waveform (A) and the AC voltage waveform (C) differ in phase by 180 degrees.

【0253】図23A〜図23Dは、図22に示される
期間T1〜T4のそれぞれにおける電荷の移動を示す。こ
こで、VAは接続点1222の電圧を表し、VBは接続点
1224の電圧を表し、VCは接続点1226の電圧を
表すと定義する。
FIGS. 23A to 23D show the movement of charges in each of the periods T 1 to T 4 shown in FIG. Here, V A represents the voltage at the connection point 1222, V B denotes the voltage at the connection point 1224, V C is defined to identify the voltage at node 1226.

【0254】期間T1において、容量1223に蓄積さ
れた電荷が容量1225と容量1227とに移動する
(図23A)。これにより、電圧VAは下降し、電圧VB
と電圧VCとは上昇する。
[0254] In the period T 1, the charge accumulated in the capacitor 1223 is moved to the capacitor 1225 and the capacitance 1227 (Figure 23A). Thus, the voltage V A lowered voltage V B
And the voltage V C increases.

【0255】期間T2において、容量1223に蓄積さ
れた電荷と容量1225に蓄積された電荷とが容量12
27に移動する(図23B)。これにより、電圧VA
電圧VBとは下降し、電圧VCは上昇する。
In the period T 2 , the charge stored in the capacitor 1223 and the charge stored in the
27 (FIG. 23B). Thus, it lowered the voltage V A and the voltage V B, the voltage V C increases.

【0256】期間T3において、容量1225に蓄積さ
れた電荷と容量1227に蓄積された電荷とが容量12
23に移動する(図23C)。これにより、電圧VA
上昇し、電圧VBと電圧VCとは下降する。
In the period T 3 , the charge stored in the capacitor 1225 and the charge stored in the
23 (FIG. 23C). Thus, the voltage V A increases, the voltage V B and the voltage V C decreases.

【0257】期間T4において、容量1227に蓄積さ
れた電荷が容量1223と容量1225とに移動する
(図23D)。これにより、電圧VAと電圧VBとは上昇
し、電圧VCは下降する。
In the period T 4 , the charges accumulated in the capacitor 1227 move to the capacitors 1223 and 1225 (FIG. 23D). Thus, it increases the voltage V A and the voltage V B, the voltage V C drops.

【0258】以下、接続点411の電圧を電圧V1から
電圧V1より低い電圧Vr1に設定する場合における電源
装置206の動作を説明する。時刻t=0において、接
続点411は、電圧V1に充電されていると仮定する。
[0258] Hereinafter, an operation of the power supply device 206 in the case of setting the voltage at the node 411 from the voltages V 1 to a voltage V r1 than voltages V 1. At time t = 0, the connection point 411 is assumed to be charged to the voltage V 1.

【0259】時刻t1において、電圧VCが下降中に電圧
Cが接続点411の電圧(すなわち、電圧V1)に到達
すると、制御回路415はスイッチ414をオンにす
る。その結果、接続点411の電圧は、交流電圧波形
(C)に沿って下降する。
[0259] At time t 1, the voltage V C voltage of the voltage V C is the connection point 411 in descending (i.e., the voltage V 1) is reached, the control circuit 415 turns on the switch 414. As a result, the voltage at the connection point 411 falls along the AC voltage waveform (C).

【0260】時刻t2において、電圧VCが下降中に電圧
Cが参照電圧生成回路420から出力される参照電圧
r2に到達すると、制御回路415はスイッチ414を
オフにする。その結果、接続点411の電圧は、電圧V
r2に保たれる。
[0260] In time t 2, the when the voltage V C is the voltage V C reaches the reference voltage V r2 output from the reference voltage generating circuit 420 in descending, the control circuit 415 turns off the switch 414. As a result, the voltage at the connection point 411 becomes the voltage V
It is kept at r2 .

【0261】次に、接続点411の電圧を電圧Vr2から
電圧Vr2より高い電圧Vr1に設定する場合における電源
装置206の動作を説明する。
[0261] Next, the operation of the power supply device 206 in the case of setting the voltage at the node 411 from the voltage V r2 to the voltage higher V r1 than the voltage V r2.

【0262】時刻t3において、電圧VCが上昇中に電圧
Cが参照電圧生成回路420から出力される参照電圧
r2に到達すると、制御回路415はスイッチ414を
オンにする。その結果、接続点411の電圧は、交流電
圧波形(C)に沿って上昇する。
[0262] At time t 3, when the voltage V C is the voltage V C reaches the reference voltage V r2 output from the reference voltage generation circuit 420 during the ascent, the control circuit 415 turns on the switch 414. As a result, the voltage at the connection point 411 rises along the AC voltage waveform (C).

【0263】時刻t4において、電圧VCが上昇中に電圧
Cが参照電圧生成回路420から出力される参照電圧
r1に到達すると、制御回路415はスイッチ414を
オフにする。このようにして、負荷410における容量
成分が断熱充電される。ここまでの動作は、上述したA
C−ACタイプの電源装置204および205の動作と
同様である。
[0263] At time t 4, when the voltage V C is the voltage V C reaches the reference voltage V r1 output from the reference voltage generation circuit 420 during the ascent, the control circuit 415 turns off the switch 414. In this way, the capacitance component in the load 410 is charged adiabatically. The operation up to this point is the same as that of A
The operation is the same as that of the power supplies 204 and 205 of the C-AC type.

【0264】時刻t4において、接続点411の電圧を
電圧Vr1から電圧Vr2に設定する場合には、交流電圧波
形(C)の代わりに交流電圧波形(B)を使用すること
が効率的である。交流電圧波形(C)に沿って接続点4
11の電圧を下降させるためにはスイッチ414をオン
するのを時刻t5まで待つ必要がある。これに対し、交
流電圧波形(B)を使用すれば、時刻t5より早い時刻
4においてスイッチ413をオンすることができるか
らである。このように、交流電圧波形(B)を使用する
ことにより、動作周波数を高くすることが可能となる。
At time t 4 , when setting the voltage at node 411 from voltage V r1 to voltage V r2 , it is efficient to use AC voltage waveform (B) instead of AC voltage waveform (C). It is. Connection point 4 along the AC voltage waveform (C)
In order to lower the 11 voltage must wait to turn on the switch 414 to the time t 5. In contrast, the use of AC voltage waveform (B), at an early time t 4 to time t 5 is because it is possible to turn on the switch 413. As described above, the use of the AC voltage waveform (B) makes it possible to increase the operating frequency.

【0265】一般に、別々の回路によってそれぞれ生成
される複数の交流電圧波形を使用する場合には、それら
の交流電圧波形間の位相を調整する必要がある。これに
対し、電源装置206によれば、交流電圧波形(A)〜
(C)の間で位相を調整する必要がない。LCの共振回
路の縦続接続の性質により、交流電圧波形(B)の位相
は、交流電圧波形(A)と交流電圧波形(C)との間に
設定されるからである。
Generally, when a plurality of AC voltage waveforms respectively generated by different circuits are used, it is necessary to adjust the phase between the AC voltage waveforms. On the other hand, according to the power supply device 206, the AC voltage waveforms (A) to
There is no need to adjust the phase between (C). This is because the phase of the AC voltage waveform (B) is set between the AC voltage waveform (A) and the AC voltage waveform (C) due to the nature of the cascade connection of the LC resonance circuit.

【0266】図24Aは、C1,C2<<C3という関係
を満たすように容量値C1〜C3を設定した場合に、各接
続点において得られる電圧波形を示す。接続点1222
において交流電圧波形(A)が得られ、接続点1224
において交流電圧波形(B)が得られ、接続点1226
において直流電圧波形(C)が得られる。
FIG. 24A shows voltage waveforms obtained at each connection point when capacitance values C 1 to C 3 are set so as to satisfy the relationship of C 1 , C 2 << C 3 . Connection point 1222
, An AC voltage waveform (A) is obtained.
, An AC voltage waveform (B) is obtained at connection point 1226
A DC voltage waveform (C) is obtained.

【0267】図24Bは、C1,C3<<C2という関係
を満たすように容量値C1〜C3を設定した場合に、各接
続点において得られる電圧波形を示す。接続点1222
において交流電圧波形(A)が得られ、接続点1224
において直流電圧波形(B)が得られ、接続点1226
において交流電圧波形(C)が得られる。
FIG. 24B shows voltage waveforms obtained at each connection point when capacitance values C 1 to C 3 are set so as to satisfy the relationship of C 1 , C 3 << C 2 . Connection point 1222
, An AC voltage waveform (A) is obtained.
A DC voltage waveform (B) is obtained at connection point 1226
, An AC voltage waveform (C) is obtained.

【0268】このように、容量値C1〜C3を適切に組み
合わせることにより、様々なタイプの電圧波形を生成す
ることができる。
As described above, by appropriately combining the capacitance values C 1 to C 3 , various types of voltage waveforms can be generated.

【0269】表1は、接続点1222、1224および
1226のそれぞれにおいて得られる電圧波形の組み合
わせをまとめたものである。
Table 1 summarizes combinations of voltage waveforms obtained at connection points 1222, 1224, and 1226, respectively.

【0270】表1 Table 1

【0271】[0271]

【表1】 9.電源装置200のエネルギー再利用タイプ 電源装置200は、エネルギー再利用の観点から、以下
の(1)〜(5)に示す5タイプに大別される。 (1)エネルギー再利用ACタイプ:エネルギー保存回
路220の接続点222と接続点224のうち一方から
供給される交流電圧のエネルギーのうち少なくとも一部
を同一の接続点を介してエネルギー保存回路220に戻
すことにより、エネルギーを再利用するタイプである。 (2)エネルギー再利用DCタイプ:エネルギー保存回
路220の接続点222と接続点224のうち一方から
供給される直流電圧のエネルギーのうち少なくとも一部
を同一の接続点を介してエネルギー保存回路220に戻
すことにより、エネルギーを再利用するタイプである。 (3)エネルギー再利用AC−ACタイプ:エネルギー
保存回路220の接続点222と接続点224のうち一
方から供給される交流電圧のエネルギーのうち少なくと
も一部を他方の接続点を介してエネルギー保存回路22
0に交流電圧のエネルギーとして戻すことにより、エネ
ルギーを再利用するタイプである。 (4)エネルギー再利用AC−DCタイプ:エネルギー
保存回路220の接続点222と接続点224のうち一
方から供給される交流電圧のエネルギーのうち少なくと
も一部を他方の接続点を介してエネルギー保存回路22
0に直流電圧のエネルギーとして戻すことにより、エネ
ルギーを再利用するタイプである。 (5)エネルギー再利用DC−ACタイプ:エネルギー
保存回路220の接続点222と接続点224のうち一
方から供給される直流電圧のエネルギーのうち少なくと
も一部を他方の接続点を介してエネルギー保存回路22
0に交流電圧のエネルギーとして戻すことにより、エネ
ルギーを再利用するタイプである。9.1 エネルギー再利用ACタイプの電源装置 図19Aに示されるAC−ACタイプの電源装置204
は、エネルギー再利用ACタイプの電源装置1201に
相当する。エネルギー保存回路220の接続点222か
ら供給される交流電圧波形(A)(図19B参照)が上
昇中である状態にはエネルギー保存回路220から負荷
280にエネルギーが供給され、交流電圧波形(A)が
下降中である場合には接続点222を介して負荷280
からエネルギー保存回路220にエネルギーが戻される
からである。エネルギー保存回路220の接続点224
から供給される交流電圧波形(B)についても同様であ
る。
[Table 1] 9. The energy reuse type power supply device 200 of the power supply device 200 is roughly classified into the following five types (1) to (5) from the viewpoint of energy reuse. (1) Energy recycling AC type: At least a part of the energy of the AC voltage supplied from one of the connection points 222 and 224 of the energy storage circuit 220 is supplied to the energy storage circuit 220 via the same connection point. It is a type that reuses energy by returning it. (2) Energy recycling DC type: At least a part of the energy of the DC voltage supplied from one of the connection points 222 and 224 of the energy storage circuit 220 is supplied to the energy storage circuit 220 via the same connection point. It is a type that reuses energy by returning it. (3) Energy reuse AC-AC type: At least a part of the energy of the AC voltage supplied from one of the connection point 222 and the connection point 224 of the energy storage circuit 220 is transferred to the energy storage circuit via the other connection point. 22
This is a type in which energy is reused by returning the energy of the AC voltage to 0. (4) Energy reuse AC-DC type: At least a part of the energy of the AC voltage supplied from one of the connection point 222 and the connection point 224 of the energy storage circuit 220 is transferred to the energy storage circuit via the other connection point. 22
This is a type in which energy is reused by returning the energy of the DC voltage to zero. (5) Energy reuse DC-AC type: At least a part of the energy of the DC voltage supplied from one of the connection point 222 and the connection point 224 of the energy storage circuit 220 is transferred to the energy storage circuit via the other connection point. 22
This is a type in which energy is reused by returning the energy of the AC voltage to 0. 9.1 Energy Recycling AC Type Power Supply Power supply 204 of the AC-AC type shown in FIG. 19A
Corresponds to an energy-reuse AC type power supply device 1201. When the AC voltage waveform (A) (see FIG. 19B) supplied from the connection point 222 of the energy storage circuit 220 is rising, energy is supplied from the energy storage circuit 220 to the load 280, and the AC voltage waveform (A) If the load 280 is descending,
This is because energy is returned to the energy storage circuit 220 from. Connection point 224 of energy storage circuit 220
The same applies to the AC voltage waveform (B) supplied from the power supply.

【0272】このように、負荷280および負荷290
の容量成分に蓄積された電荷がエネルギー保存回路22
0に戻されることにより、エネルギーが再利用される。
これにより、わずかなエネルギー損失で負荷280およ
び負荷290を充放電することが可能となる。9.2 エネルギー再利用DCタイプの電源装置 図25Aは、エネルギー再利用DCタイプの電源装置1
202の構成を示す。負荷310は、接続点224とに
おいて電源装置1202に接続されている。負荷310
は、容量成分C3とスイッチ312とスイッチ313と
を含む。
As described above, the loads 280 and 290
Charge stored in the capacitance component of the energy storage circuit 22
By returning to zero, energy is reused.
This makes it possible to charge and discharge the load 280 and the load 290 with a small energy loss. 9.2 Energy Reuse DC Type Power Supply FIG. 25A shows an energy reuse DC type power supply 1
2 shows a configuration of the embodiment 202. The load 310 is connected to the power supply device 1202 at a connection point 224. Load 310
Includes a capacitance component C 3 and switch 312 and the switch 313.

【0273】電源装置1202は、接続点224を介し
て直流電圧波形を負荷310に供給する。電源装置12
02から接続点224を介して供給されるエネルギー
は、負荷310の容量成分C3に蓄積される。負荷31
0の容量成分C3に蓄積されたエネルギーのうち少なく
とも一部は、接続点224を介して電源装置1202に
戻される。これにより、エネルギーが再利用される。
The power supply 1202 supplies a DC voltage waveform to the load 310 via the connection point 224. Power supply 12
The energy supplied from 02 through the connection point 224 is stored in the capacitive component C 3 of the load 310. Load 31
At least a part of the energy stored in the zero capacitance component C 3 is returned to the power supply device 1202 via the connection point 224. Thereby, energy is reused.

【0274】電源装置1202は、基本的な構成である
エネルギー供給回路210とエネルギー保存回路220
に加えて、制御回路271と、コンパレータ272と、
参照電圧生成回路273と、制御回路314とをさらに
含んでいる。なお、図25Aに示す例では、エネルギー
供給回路210は、図6Aに示す構成を採用している。
しかし、エネルギー供給回路210の構成としては、図
6A〜図6Dおよび図58Aに示すいずれの構成を採用
してもよい。動的エネルギーを調整する手段として図1
1A、図11B、図13Aに示す構成を採用してもよ
い。
The power supply device 1202 comprises an energy supply circuit 210 and an energy storage circuit 220 which are basic components.
, A control circuit 271, a comparator 272,
It further includes a reference voltage generation circuit 273 and a control circuit 314. In the example shown in FIG. 25A, the energy supply circuit 210 employs the configuration shown in FIG. 6A.
However, as the configuration of the energy supply circuit 210, any of the configurations shown in FIGS. 6A to 6D and FIG. 58A may be adopted. Figure 1 as a means to adjust dynamic energy
The configuration shown in FIGS. 1A, 11B, and 13A may be adopted.

【0275】容量値C1と容量値C2とは、C1>>C2
いう関係を満たすように設定される。これにより、接続
点222において交流電圧波形が得られ、接続点224
において直流電圧波形が得られる。
The capacitance value C 1 and the capacitance value C 2 are set so as to satisfy the relationship of C 1 >> C 2 . As a result, an AC voltage waveform is obtained at the connection point 222 and the connection point 224 is obtained.
A DC voltage waveform is obtained.

【0276】図25Bは、接続点222における交流電
圧波形(A)と接続点224における直流電圧波形
(B)と接続点311における電圧波形(C)とを示
す。
FIG. 25B shows an AC voltage waveform (A) at node 222, a DC voltage waveform (B) at node 224, and a voltage waveform (C) at node 311.

【0277】以下、電源装置1202の動作を説明す
る。
Hereinafter, the operation of power supply device 1202 will be described.

【0278】コンパレータ272は、接続点224の電
圧と参照電圧生成回路273から出力される電圧VP
を比較することにより、接続点224の電圧が電圧VP
を下回ったことを検出する。接続点224の電圧が電圧
P以上である場合には、コンパレータ272の出力信
号はHレベルであり、接続点224の電圧が電圧VP
り低い場合には、コンパレータ272の出力信号はLレ
ベルである。
The comparator 272 compares the voltage at the connection point 224 with the voltage V P output from the reference voltage generation circuit 273, so that the voltage at the connection point 224 becomes the voltage V P.
Is detected. If the voltage at the node 224 is greater than or equal to voltage V P, the output signal of the comparator 272 is at H level, when the voltage at the node 224 is lower than the voltage V P, the output signal of the comparator 272 is L level It is.

【0279】時刻t=0において、スイッチ312はオ
フ状態であり、かつ、スイッチ313はオン状態であ
る。従って、負荷310の接続点311の電圧はグラン
ド電圧GNDに設定される。
At time t = 0, switch 312 is off and switch 313 is on. Therefore, the voltage at the connection point 311 of the load 310 is set to the ground voltage GND.

【0280】時刻t1において、制御回路314は、ス
イッチ312をオン状態にし、かつ、スイッチ313を
オフ状態とする。その結果、接続点311の電圧は電源
電圧VDDに向かって充電される。時刻t1から時刻t2
期間において、接続点311の電圧は上昇するので、負
荷310の容量成分C3に蓄積されていた電荷は接続点
224を介してエネルギー保存回路220に戻される。
At time t 1 , control circuit 314 turns on switch 312 and turns off switch 313. As a result, the voltage at the node 311 is charged toward the power supply voltage V DD . In the period from time t 1 to time t 2 , the voltage at the connection point 311 increases, and the charge stored in the capacitance component C 3 of the load 310 is returned to the energy storage circuit 220 via the connection point 224.

【0281】時刻t3において、制御回路314は、ス
イッチ312をオフ状態にし、かつ、スイッチ313を
オン状態とする。その結果、接続点311の電圧はグラ
ンド電圧GNDに向かって充電される。時刻t3から時
刻t4の期間において、接続点311の電圧は下降する
ので、エネルギー保存回路220から接続点224を介
して供給される電荷が負荷310の容量成分C3に蓄積
される。
At time t 3 , control circuit 314 turns off switch 312 and turns on switch 313. As a result, the voltage at the connection point 311 is charged toward the ground voltage GND. In the period from time t 3 to time t 4 , the voltage at the node 311 falls, so that the charge supplied from the energy storage circuit 220 via the node 224 is accumulated in the capacitance component C 3 of the load 310.

【0282】負荷310にエネルギーを供給することに
より、エネルギー保存回路220の接続点224の電圧
が低下する。
By supplying energy to the load 310, the voltage at the node 224 of the energy storage circuit 220 decreases.

【0283】時刻t4において、接続点224の電圧が
電圧VPを下回ると、コンパレータ272の出力信号
は、HレベルからLレベルに変化する。制御回路271
は、コンパレータ272の出力信号の変化に応答して、
スイッチ212をオン状態にする。これにより、エネル
ギー保存回路220へのエネルギーの供給が開始され
る。その結果、接続点224の電圧は上昇する。
[0283] At time t 4, the voltage at the node 224 falls below the voltage V P, the output signal of the comparator 272 changes from H level to L level. Control circuit 271
Responds to a change in the output signal of the comparator 272,
The switch 212 is turned on. Thus, the supply of energy to the energy storage circuit 220 is started. As a result, the voltage at the node 224 increases.

【0284】時刻t5において、接続点224の電圧が
電圧VP以上となると、コンパレータ272の出力信号
は、LレベルからHレベルに変化する。制御回路271
は、コンパレータ272の出力信号の変化に応答して、
スイッチ212をオフ状態にする。これにより、エネル
ギー保存回路220へのエネルギーの供給が終了する。
[0284] At time t 5, the voltage at the node 224 becomes equal to or higher than the voltage V P, the output signal of the comparator 272 changes from L level to H level. Control circuit 271
Responds to a change in the output signal of the comparator 272,
The switch 212 is turned off. Thus, the supply of energy to the energy storage circuit 220 ends.

【0285】負荷310の接続点311の電圧は、グラ
ンド電圧GNDから電源電圧VDDに上昇するように、ま
たは、電源電圧VDDからグランド電圧GNDに下降する
ように制御される。負荷310の接続点311の電圧が
上昇すると、負荷310の容量成分C3に蓄積された電
荷は接続点224を介してエネルギー保存回路220に
戻される。負荷310の接続点311の電圧が下降する
と、エネルギー保存回路220から接続点224を介し
て供給される電荷が負荷310の容量成分C3に蓄積さ
れる。
The voltage at the connection point 311 of the load 310 is controlled so as to increase from the ground voltage GND to the power supply voltage V DD or to decrease from the power supply voltage V DD to the ground voltage GND. When the voltage at the node 311 of the load 310 increases, the electric charge stored in the capacitance component C 3 of the load 310 is returned to the energy storage circuit 220 via the node 224. When the voltage at the node 311 of the load 310 decreases, the electric charge supplied from the energy storage circuit 220 via the node 224 is accumulated in the capacitance component C 3 of the load 310.

【0286】このように、負荷310の容量成分C3
蓄積された電荷がエネルギー保存回路220に戻される
ことにより、エネルギーが再利用される。これにより、
わずかなエネルギー損失で負荷310を充放電すること
が可能となる。9.3 エネルギー再利用AC−ACタイプの電源装置 図26Aは、エネルギー再利用AC−ACタイプの電源
装置1203の構成を示す。電源装置1203の構成
は、図20Aに示されるAC−ACタイプの電源装置2
05の構成と同一である。負荷300は、接続点222
と接続点224とにおいて電源装置1203に接続され
ている。負荷300は、容量成分C3とスイッチ302
とスイッチ303とを含む。動的エネルギーを調整する
手段として図11A、図11B、図13Aに示す構成を
採用してもよい。
As described above, the charge stored in the capacitance component C 3 of the load 310 is returned to the energy storage circuit 220, so that the energy is reused. This allows
The load 310 can be charged and discharged with a small energy loss. 9.3 Energy Recycling AC-AC Type Power Supply FIG. 26A shows a configuration of an energy recycling AC-AC type power supply 1203. The configuration of the power supply 1203 is the same as that of the AC-AC type power supply 2 shown in FIG. 20A.
05 is the same as that of FIG. The load 300 is connected to the connection point 222.
And a connection point 224 are connected to the power supply device 1203. The load 300 is composed of the capacitance component C 3 and the switch 302.
And a switch 303. The configuration shown in FIGS. 11A, 11B and 13A may be adopted as a means for adjusting the dynamic energy.

【0287】電源装置1203は、接続点222を介し
て交流電圧波形を負荷300に供給し、接続点224を
介して交流電圧波形を負荷300に供給する。電源装置
1203から接続点224を介して供給されるエネルギ
ーは、負荷300の容量成分C3に蓄積される。負荷3
00の容量成分C3に蓄積されたエネルギーのうち少な
くとも一部は、接続点222を介して電源装置1203
に戻される。これにより、エネルギーが再利用される。
The power supply device 1203 supplies an AC voltage waveform to the load 300 via the connection point 222, and supplies an AC voltage waveform to the load 300 via the connection point 224. Energy from the power supply device 1203 is supplied through the connection point 224 is stored in the capacitance component C 3 of the load 300. Load 3
At least a part of the energy stored in the capacity component C 3 of the power supply device
Is returned to. Thereby, energy is reused.

【0288】図26Bは、接続点222における交流電
圧波形(A)と接続点224における交流電圧波形
(B)と接続点301における電圧波形(C)とを示
す。交流電圧波形(A)と交流電圧波形(B)とは、振
動中心と振幅はほぼ同じであるが、位相が180度だけ
異なっている。
FIG. 26B shows an AC voltage waveform (A) at node 222, an AC voltage waveform (B) at node 224, and a voltage waveform (C) at node 301. The AC voltage waveform (A) and the AC voltage waveform (B) have substantially the same amplitude as the vibration center, but differ in phase by 180 degrees.

【0289】以下、電源装置1203の動作を説明す
る。
Hereinafter, the operation of power supply device 1203 will be described.

【0290】時刻t=0において、負荷300の接続点
301は、電圧V1に充電されていると仮定する。スイ
ッチ302はオフ状態であり、かつ、スイッチ303は
オフ状態である。
[0290] At time t = 0, the connection point 301 of the load 300 is assumed to be charged to the voltage V 1. The switch 302 is off and the switch 303 is off.

【0291】時刻t1において、交流電圧波形(B)が
上昇中の状態において接続点224の電圧が接続点30
1の電圧(すなわち、電圧V1)に到達すると、コンパ
レータ307の出力信号はHレベルからLレベルに変化
する。制御回路304は、コンパレータ307の出力信
号の変化に応答して、スイッチ303をオン状態にす
る。これにより、交流電圧波形(B)に沿って接続点3
01の電圧が変化する。
At time t 1 , while the AC voltage waveform (B) is rising, the voltage at node 224 is
When the voltage reaches 1 (that is, the voltage V 1 ), the output signal of the comparator 307 changes from H level to L level. The control circuit 304 turns on the switch 303 in response to a change in the output signal of the comparator 307. Thereby, the connection point 3 along the AC voltage waveform (B)
01 voltage changes.

【0292】コンパレータ306は、接続点301の電
圧と参照電圧生成回路308から出力される電圧Vr2
を比較することにより、接続点301の電圧が電圧Vr2
に到達したか否かを検出する。
The comparator 306 compares the voltage at the connection point 301 with the voltage V r2 output from the reference voltage generation circuit 308, so that the voltage at the connection point 301 becomes the voltage V r2.
Is detected.

【0293】時刻t2において、接続点301の電圧が
電圧Vr2に到達すると、コンパレータ306の出力信号
はLレベルからHレベルに変化する。制御回路304
は、コンパレータ306の出力信号の変化に応答して、
スイッチ303をオフ状態にする。これにより、接続点
301の電圧は電圧Vr2に保たれる。
At time t 2 , when the voltage at node 301 reaches voltage V r2 , the output signal of comparator 306 changes from L level to H level. Control circuit 304
Responds to a change in the output signal of the comparator 306,
The switch 303 is turned off. Thus, the voltage at the connection point 301 is maintained at the voltage Vr2 .

【0294】時刻t3において、交流電圧波形(A)が
下降中の状態において接続点222の電圧が接続点30
1の電圧(すなわち、Vr2)に到達すると、コンパレー
タ305の出力信号はLレベルからHレベルに変化す
る。制御回路304は、コンパレータ305の出力信号
の変化に応答して、スイッチ302をオン状態にする。
これにより、交流電圧波形(A)に沿って接続点301
の電圧が変化する。
At time t 3 , while the AC voltage waveform (A) is falling, the voltage at node 222 is
When the voltage reaches 1 (that is, V r2 ), the output signal of the comparator 305 changes from L level to H level. The control circuit 304 turns on the switch 302 in response to a change in the output signal of the comparator 305.
Thus, the connection point 301 along the AC voltage waveform (A)
Voltage changes.

【0295】コンパレータ306は、接続点301の電
圧と参照電圧生成回路308から出力される電圧Vr1
を比較することにより、接続点301の電圧が電圧Vr1
に到達したか否かを検出する。このように、参照電圧生
成回路308は、電圧Vr1と電圧Vr2とを所定のタイミ
ングで切り換えて出力する。
The comparator 306 compares the voltage at the connection point 301 with the voltage V r1 output from the reference voltage generation circuit 308 to make the voltage at the connection point 301 equal to the voltage V r1.
Is detected. As described above, the reference voltage generation circuit 308 switches and outputs the voltage V r1 and the voltage V r2 at a predetermined timing.

【0296】時刻t4において、接続点301の電圧が
電圧Vr1に到達したことが検出されると、コンパレータ
306の出力信号はHレベルからLレベルに変化する。
制御回路304は、コンパレータ306の出力信号の変
化に応答して、スイッチ302をオフ状態にする。これ
により、接続点301の電圧は電圧Vr1に保たれる。
At time t 4 , when it is detected that the voltage at node 301 has reached voltage V r1 , the output signal of comparator 306 changes from H level to L level.
The control circuit 304 turns off the switch 302 in response to a change in the output signal of the comparator 306. Thus, the voltage at the connection point 301 is maintained at the voltage Vr1 .

【0297】時刻t=0から時刻t1の期間では、エネ
ルギー保存回路220と負荷300との間でエネルギー
の移動はない。この期間中、スイッチ302およびスイ
ッチ303はいずれもオフ状態であり、エネルギー保存
回路220と負荷300とが電気的に分離されているか
らである。
In the period from time t = 0 to time t 1 , there is no energy transfer between energy storage circuit 220 and load 300. During this period, the switch 302 and the switch 303 are both in the off state, and the energy storage circuit 220 and the load 300 are electrically separated.

【0298】時刻t1から時刻t2の期間では、エネルギ
ー保存回路220から接続点224を介して負荷300
にエネルギーが供給される。この期間中、スイッチ30
2がオフ状態であり、かつ、スイッチ303がオン状態
であるからである。その結果、負荷300の接続点30
1の電圧が上昇する。
In the period from time t 1 to time t 2 , load 300 is connected from energy storage circuit 220 through connection point 224.
Is supplied with energy. During this period, switch 30
2 is in the OFF state and the switch 303 is in the ON state. As a result, the connection point 30 of the load 300
1 rises.

【0299】時刻t2から時刻t3の期間では、エネルギ
ー保存回路220と負荷300との間でエネルギーの移
動はない。この期間中、スイッチ302およびスイッチ
303はいずれもオフ状態であり、エネルギー保存回路
220と負荷300とが電気的に分離されているからで
ある。
In the period from time t 2 to time t 3 , there is no energy transfer between energy storage circuit 220 and load 300. During this period, the switch 302 and the switch 303 are both in the off state, and the energy storage circuit 220 and the load 300 are electrically separated.

【0300】時刻t3から時刻t4の期間では、負荷30
0から接続点222を介してエネルギー保存回路220
にエネルギーが戻される。この期間中、スイッチ302
がオン状態であり、かつ、スイッチ303がオフ状態で
あるからである。その結果、負荷300の接続点301
の電圧が下降する。
In the period from time t 3 to time t 4 , load 30
0 to the energy storage circuit 220 via the connection point 222
Energy is returned to During this period, switch 302
Is in the ON state, and the switch 303 is in the OFF state. As a result, the connection point 301 of the load 300
Voltage drops.

【0301】このようにして、エネルギー保存回路22
0から接続点224を介して負荷300に供給されたエ
ネルギーのうち少なくとも一部が負荷300から接続点
222を介してエネルギー保存回路220に戻されるこ
とにより、エネルギーが再利用される。これにより、わ
ずかなエネルギー損失で負荷300を充放電することが
可能となる。なお、容量値C1と容量値C2との関係は、
1>C2であってもよく、C1<C2であってもよい。9.4 エネルギー再利用AC−DCタイプの電源装置 図27Aは、エネルギー再利用AC−DCタイプの電源
装置1204の構成を示す。負荷320は、接続点22
2と接続点224とにおいて電源装置1204に接続さ
れている。負荷320は、容量成分C3とスイッチ32
3〜326とを含む。動的エネルギーを調整する手段と
して図11A、図11B、図13Aに示す構成を採用し
てもよい。
Thus, the energy storage circuit 22
At least a part of the energy supplied from 0 to the load 300 via the connection point 224 is returned from the load 300 to the energy storage circuit 220 via the connection point 222, whereby the energy is reused. This makes it possible to charge and discharge the load 300 with a small energy loss. Note that the relationship between the capacitance value C 1 and the capacitance value C 2 is as follows:
C 1 > C 2 may be satisfied, and C 1 <C 2 may be satisfied. 9.4 Energy Reuse AC-DC Type Power Supply FIG. 27A shows the configuration of an energy reuse AC-DC type power supply 1204. The load 320 is connected to the connection point 22
2 and a connection point 224 are connected to the power supply device 1204. The load 320 is composed of the capacitance component C 3 and the switch 32.
3-326. The configuration shown in FIGS. 11A, 11B and 13A may be adopted as a means for adjusting the dynamic energy.

【0302】電源装置1204は、接続点222を介し
て交流電圧波形を負荷320に供給し、接続点224を
介して直流電圧波形を負荷320に供給する。電源装置
1204から接続点222を介して供給されるエネルギ
ーは、負荷320の容量成分C3に蓄積される。負荷3
20の容量成分C3に蓄積されたエネルギーのうち少な
くとも一部は、接続点224を介して電源装置1204
に戻される。これにより、エネルギーが再利用される。
The power supply device 1204 supplies an AC voltage waveform to the load 320 via the connection point 222, and supplies a DC voltage waveform to the load 320 via the connection point 224. Energy supplied from the power supply 1204 via the node 222 is stored in the capacitance component C 3 of the load 320. Load 3
At least a part of the energy stored in the capacitance component C 3 of the power supply device 1204 via the connection point 224
Is returned to. Thereby, energy is reused.

【0303】電源装置1204は、基本的な構成である
エネルギー供給回路210とエネルギー保存回路220
に加えて、制御回路271と、コンパレータ272と、
参照電圧生成回路273と、制御回路327と、コンパ
レータ328と、コンパレータ329と、参照電圧生成
回路330とをさらに含んでいる。なお、図27Aに示
す例では、エネルギー供給回路210は、図6Aに示す
構成を採用している。しかし、エネルギー供給回路21
0の構成としては、図6A〜図6Cに示すいずれの構成
を採用してもよい。
The power supply device 1204 includes an energy supply circuit 210 and an energy storage circuit 220 which are basic components.
, A control circuit 271, a comparator 272,
It further includes a reference voltage generation circuit 273, a control circuit 327, a comparator 328, a comparator 329, and a reference voltage generation circuit 330. In the example illustrated in FIG. 27A, the energy supply circuit 210 employs the configuration illustrated in FIG. 6A. However, the energy supply circuit 21
As the configuration of 0, any configuration shown in FIGS. 6A to 6C may be adopted.

【0304】容量値C1と容量値C2とは、C1>>C2
いう関係を満たすように設定される。これにより、接続
点222において交流電圧波形が得られ、接続点224
において直流電圧波形が得られる。
The capacitance value C 1 and the capacitance value C 2 are set so as to satisfy the relationship of C 1 >> C 2 . As a result, an AC voltage waveform is obtained at the connection point 222 and the connection point 224 is obtained.
A DC voltage waveform is obtained.

【0305】図27Bは、接続点222における交流電
圧波形(A)と接続点224における直流電圧波形
(B)と接続点321における電圧波形(C)と接続点
322における電圧波形(D)とを示す。
FIG. 27B shows the AC voltage waveform (A) at node 222, the DC voltage waveform (B) at node 224, the voltage waveform (C) at node 321 and the voltage waveform (D) at node 322. Show.

【0306】以下、電源装置1204の動作を説明す
る。
Hereinafter, the operation of power supply device 1204 will be described.

【0307】時刻t=0において、負荷320の接続点
321は、電圧V1に充電されていると仮定する。スイ
ッチ323〜325はオフ状態であり、かつ、スイッチ
326はオン状態である。
[0307] At time t = 0, the connection point 321 of the load 320 is assumed to be charged to the voltage V 1. Switches 323 to 325 are off, and switch 326 is on.

【0308】時刻t1において、交流電圧波形(A)が
上昇中の状態において接続点222の電圧が接続点32
1の電圧(すなわち、電圧V1)に到達すると、コンパ
レータ328の出力信号はHレベルからLレベルに変化
する。制御回路327は、コンパレータ328の出力信
号の変化に応答して、スイッチ323をオン状態にす
る。これにより、交流電圧波形(A)に沿って接続点3
21の電圧が変化する。
At time t 1 , while the AC voltage waveform (A) is rising, the voltage at the node 222
When the voltage reaches 1 (that is, the voltage V 1 ), the output signal of the comparator 328 changes from H level to L level. The control circuit 327 turns on the switch 323 in response to a change in the output signal of the comparator 328. Thereby, the connection point 3 along the AC voltage waveform (A)
The voltage at 21 changes.

【0309】コンパレータ329は、接続点321の電
圧と参照電圧生成回路330から出力される電源電圧V
DDとを比較することにより、接続点321の電圧が電源
電圧VDDに到達したか否かを検出する。
The comparator 329 calculates the voltage of the connection point 321 and the power supply voltage V output from the reference voltage generation circuit 330.
By comparing the DD, the voltage at the node 321 detects whether the host vehicle has reached the power supply voltage V DD.

【0310】時刻t2において、接続点321の電圧が
電源電圧VDDに到達すると、コンパレータ329の出力
信号はLレベルからHレベルに変化する。制御回路32
7は、コンパレータ329の出力信号の変化に応答し
て、スイッチ323をオフ状態にし、かつ、スイッチ3
24をオン状態にする。これにより、接続点321の電
圧は接続点224の電圧(すなわち、電圧VP)に向か
って変化する。
At time t 2 , when the voltage at node 321 reaches power supply voltage V DD , the output signal of comparator 329 changes from L level to H level. Control circuit 32
7 turns off the switch 323 in response to a change in the output signal of the comparator 329, and
24 is turned on. As a result, the voltage at the node 321 changes toward the voltage at the node 224 (that is, the voltage VP ).

【0311】時刻t3において、接続点321の電圧が
電圧VPに到達する。
[0311] At time t 3, the voltage at the node 321 reaches the voltage V P.

【0312】時刻t1から時刻t2の期間では、エネルギ
ー保存回路220から接続点222を介して負荷320
にエネルギーが供給される。エネルギー保存回路220
から供給されたエネルギーは、負荷320の容量成分C
3に蓄積される。時刻t2から時刻t3の期間では、負荷
320から接続点224を介してエネルギー保存回路2
20にエネルギーが戻される。
During the period from time t 1 to time t 2 , the load 320
Is supplied with energy. Energy storage circuit 220
Supplied from the load 320 is the capacitance component C of the load 320.
Stored in 3 . During the period of time t 3 from the time t 2, the energy storage circuit 2 from the load 320 via the node 224
Energy is returned to 20.

【0313】このように、エネルギー保存回路220か
ら接続点222を介して負荷320に供給されたエネル
ギーのうち少なくとも一部が負荷320から接続点22
4を介してエネルギー保存回路220に戻されることに
より、エネルギーが再利用される。これにより、わずか
なエネルギー損失で負荷320を充放電することが可能
となる。
As described above, at least a part of the energy supplied from the energy storage circuit 220 to the load 320 via the connection point 222 is transferred from the load 320 to the connection point 22.
The energy is reused by returning to the energy storage circuit 220 via 4. This makes it possible to charge and discharge the load 320 with a small energy loss.

【0314】時刻t4において、交流電圧波形(A)が
下降中の状態において接続点222の電圧が接続点32
1の電圧(すなわち、電圧VP)に到達すると、コンパ
レータ328の出力信号はLレベルからHレベルに変化
する。制御回路327は、コンパレータ328の出力信
号の変化に応答して、スイッチ323をオン状態にし、
かつ、スイッチ324をオフ状態にする。これにより、
交流電圧波形(A)に沿って接続点321の電圧が変化
する。
At time t 4 , while the AC voltage waveform (A) is falling, the voltage at node 222 changes to node 32
When the voltage reaches 1 (that is, the voltage VP ), the output signal of the comparator 328 changes from the L level to the H level. The control circuit 327 turns on the switch 323 in response to a change in the output signal of the comparator 328,
At the same time, the switch 324 is turned off. This allows
The voltage at the connection point 321 changes along the AC voltage waveform (A).

【0315】時刻t5において、接続点321の電圧が
電圧Vr1に到達したことが検出されると、コンパレータ
329の出力信号はHレベルからLレベルに変化する。
制御回路327は、コンパレータ329の出力信号の変
化に応答して、スイッチ323をオフ状態にし、かつ、
スイッチ324をオン状態にする。また、制御回路32
7は、コンパレータ329の出力信号の変化に応答し
て、スイッチ325をオン状態にし、かつ、スイッチ3
26をオフ状態にする。これにより、接続点321の電
圧は接続点224の電圧(すなわち、電圧VP)に向か
って変化する。
[0315] At time t 5, the voltage at the node 321 when it has reached the voltage V r1 is detected, the output signal of the comparator 329 changes from H level to L level.
The control circuit 327 turns off the switch 323 in response to a change in the output signal of the comparator 329, and
The switch 324 is turned on. The control circuit 32
7 turns on the switch 325 in response to a change in the output signal of the comparator 329, and
26 is turned off. As a result, the voltage at the node 321 changes toward the voltage at the node 224 (that is, the voltage VP ).

【0316】時刻t6において、接続点321の電圧が
電圧VPに到達する。
[0316] At time t 6, the voltage at the node 321 reaches the voltage V P.

【0317】時刻t4から時刻t5の期間では、負荷32
0から接続点222を介してエネルギー保存回路220
にエネルギーが戻される。時刻t5から時刻t6の期間で
は、エネルギー保存回路220から接続点224を介し
て負荷320にエネルギーが供給される。エネルギー保
存回路220から供給されたエネルギーは、負荷320
の容量成分C3に蓄えられる。
In the period from time t 4 to time t 5 , load 32
0 to the energy storage circuit 220 via the connection point 222
Energy is returned to During the period of time t 6 from the time t 5, the energy is supplied to the load 320 from the energy preserving circuit 220 via the node 224. The energy supplied from the energy storage circuit 220
It is stored in the capacitance component C 3.

【0318】このように、エネルギー保存回路220か
ら接続点224を介して負荷320に供給されたエネル
ギーのうち少なくとも一部が負荷320から接続点22
2を介してエネルギー保存回路220に戻されることに
より、エネルギーが再利用される。これにより、わずか
なエネルギー損失で負荷320を充放電することが可能
となる。
As described above, at least part of the energy supplied from the energy storage circuit 220 to the load 320 via the connection point 224 is transferred from the load 320 to the connection point 22.
The energy is reused by being returned to the energy storage circuit 220 via 2. This makes it possible to charge and discharge the load 320 with a small energy loss.

【0319】なお、負荷320にエネルギーを供給する
ことにより、エネルギー保存回路220の接続点224
の電圧が低下する。図27Bに示す例では、時刻t2
おいて接続点224の電圧が電圧VPを下回っている。
接続点224の電圧が電圧VPを下回ると、コンパレー
タ272の出力信号は、HレベルからLレベルに変化す
る。制御回路271は、コンパレータ272の出力信号
の変化に応答して、スイッチ212を所定の期間中オン
状態にする。その結果、接続点224の電圧が上昇す
る。9.5 エネルギー再利用DC−ACタイプの電源装置 図28Aは、エネルギー再利用DC−ACタイプの電源
装置1205の構成を示す。負荷350は、電源装置1
205の接続点224と接続点351との間に設けられ
ている。負荷360は、接続点351とグランドとの間
に設けられている。接続点351には、容量成分C3
接続されている。
By supplying energy to the load 320, the connection point 224 of the energy storage circuit 220 is supplied.
Voltage decreases. In the example shown in FIG. 27B, the voltage at the node 224 is below the voltage V P at time t 2.
When the voltage at the node 224 falls below the voltage V P, the output signal of the comparator 272 changes from H level to L level. The control circuit 271 turns on the switch 212 for a predetermined period in response to a change in the output signal of the comparator 272. As a result, the voltage at the connection point 224 increases. 9.5 Energy Reuse DC-AC Type Power Supply FIG. 28A shows a configuration of an energy reuse DC-AC type power supply 1205. The load 350 is connected to the power supply 1
205 is provided between the connection point 224 and the connection point 351. The load 360 is provided between the connection point 351 and the ground. The connection point 351, the capacitance component C 3 is connected.

【0320】電源装置1205は、接続点224を介し
て直流電圧波形を負荷350に供給する。電源装置12
05から接続点224を介して供給されるエネルギー
は、容量成分C3に蓄積される。容量成分C3に蓄積され
たエネルギーのうち少なくとも一部は、接続点222を
介して電源装置1205に戻される。これにより、エネ
ルギーが再利用される。
The power supply 1205 supplies a DC voltage waveform to the load 350 via the connection point 224. Power supply 12
Energy supplied via the node 224 from the 05 is accumulated in the capacitance component C 3. At least some of the energy stored in the capacitance component C 3 is returned to the power supply 1205 via the node 222. Thereby, energy is reused.

【0321】電源装置1205は、基本的な構成である
エネルギー供給回路210とエネルギー保存回路220
に加えて、制御回路271と、コンパレータ272と、
参照電圧生成回路273と、スイッチ352と、制御回
路353と、コンパレータ354と、コンパレータ35
5と、参照電圧生成回路356とをさらに含んでいる。
なお、図28Aに示す例では、エネルギー供給回路21
0は、図6Aに示す構成を採用している。しかし、エネ
ルギー供給回路210の構成としては、図6A〜図6D
および図58Aに示すいずれの構成を採用してもよい。
動的エネルギーを調整する手段として図11A、図11
B、図13Aに示す構成を採用してもよい。
The power supply device 1205 comprises an energy supply circuit 210 and an energy storage circuit 220 which are basic components.
, A control circuit 271, a comparator 272,
Reference voltage generation circuit 273, switch 352, control circuit 353, comparator 354, comparator 35
5 and a reference voltage generation circuit 356.
In the example shown in FIG. 28A, the energy supply circuit 21
0 adopts the configuration shown in FIG. 6A. However, as a configuration of the energy supply circuit 210, FIGS.
58A may be adopted.
11A and 11 as means for adjusting dynamic energy.
B, the configuration shown in FIG. 13A may be adopted.

【0322】容量値C1と容量値C2とは、C1>>C2
いう関係を満たすように設定される。これにより、接続
点222において交流電圧波形が得られ、接続点224
において直流電圧波形が得られる。
The capacitance value C 1 and the capacitance value C 2 are set so as to satisfy the relationship of C 1 >> C 2 . As a result, an AC voltage waveform is obtained at the connection point 222 and the connection point 224 is obtained.
A DC voltage waveform is obtained.

【0323】図28Bは、接続点222における交流電
圧波形(A)と接続点224における直流電圧波形
(B)と接続点351における電圧波形(C)とを示
す。
FIG. 28B shows an AC voltage waveform (A) at node 222, a DC voltage waveform (B) at node 224, and a voltage waveform (C) at node 351.

【0324】以下、電源装置1205の動作を説明す
る。
The operation of power supply device 1205 will be described below.

【0325】時刻t=0から時刻t1の期間では、エネ
ルギー保存回路220から接続点224を介して負荷3
50に電荷が供給される。その結果、接続点224の電
圧はしだいに低下する。負荷350を通過した電荷のう
ち一部は負荷360を通ってグランドに到達する。残り
の電荷は、容量成分C3に蓄積される。その結果、接続
点351の電圧はしだいに上昇する。
In the period from time t = 0 to time t 1 , the load 3 is supplied from the energy storage circuit 220 via the connection point 224.
Charge is supplied to 50. As a result, the voltage at the node 224 gradually decreases. Some of the charge that has passed through the load 350 reaches the ground through the load 360. The remaining charge is accumulated in the capacitance component C 3. As a result, the voltage of the connection point 351 gradually increases.

【0326】時刻t1において、接続点224の電圧が
電圧VPを下回ると、コンパレータ272の出力信号
は、HレベルからLレベルに変化する。制御回路271
は、コンパレータ272の出力信号の変化に応答して、
時刻t1から時刻t2の期間中、スイッチ212をオン状
態にする。これにより、エネルギー供給回路210から
エネルギー保存回路220にエネルギーが供給される。
その結果、接続点224の電圧が上昇する。
[0326] At time t 1, the voltage at the node 224 falls below the voltage V P, the output signal of the comparator 272 changes from H level to L level. Control circuit 271
Responds to a change in the output signal of the comparator 272,
During from time t 1 of time t 2, the the switch 212 to the ON state. As a result, energy is supplied from the energy supply circuit 210 to the energy storage circuit 220.
As a result, the voltage at the connection point 224 increases.

【0327】時刻t2から時刻t3の期間では、エネルギ
ー供給回路210からエネルギー保存回路220にエネ
ルギーは供給されない。その結果、接続点224の電圧
はしだいに下降する。
In the period from time t 2 to time t 3 , no energy is supplied from energy supply circuit 210 to energy storage circuit 220. As a result, the voltage at the node 224 gradually decreases.

【0328】時刻t3において、交流電圧波形(A)が
下降中の状態において接続点222の電圧が接続点35
1の電圧に到達すると、コンパレータ354の出力信号
はLレベルからHレベルに変化する。制御回路353
は、コンパレータ354の出力信号の変化に応答して、
スイッチ352をオン状態にする。これにより、交流電
圧波形(A)に沿って接続点351の電圧が変化する。
At time t 3 , while the AC voltage waveform (A) is falling, the voltage at the node 222 is
When the voltage reaches 1, the output signal of the comparator 354 changes from L level to H level. Control circuit 353
Responds to a change in the output signal of the comparator 354,
The switch 352 is turned on. Thereby, the voltage at the connection point 351 changes along the AC voltage waveform (A).

【0329】時刻t3から時刻t4の期間では、容量成分
3に蓄積された電荷がスイッチ352および接続点2
22を介してエネルギー保存回路220に戻される。
In the period from time t 3 to time t 4 , the electric charge accumulated in the capacitance component C 3 is transferred to the switch 352 and the node 2
It is returned to the energy storage circuit 220 via 22.

【0330】時刻t4において、接続点351の電圧が
電圧Vrに到達すると、コンパレータ355の出力信号
はHレベルからLレベルに変化する。ここで、参照電圧
生成回路は電圧Vrを参照電圧としてコンパレータ35
5に出力している。制御回路353は、コンパレータ3
55の出力信号の変化に応答して、スイッチ352をオ
フ状態にする。
[0330] At time t 4, the voltage at the node 351 reaches a voltage V r, the output signal of the comparator 355 changes from H level to L level. Here, the reference voltage generation circuit uses the voltage Vr as a reference voltage to set the comparator 35
5 is output. The control circuit 353 includes the comparator 3
The switch 352 is turned off in response to the change of the output signal at 55.

【0331】時刻t4から時刻t5の期間では、エネルギ
ー供給回路210からエネルギー保存回路220にエネ
ルギーが供給されないため接続点224の電圧はしだい
に下降し、容量成分C3に蓄積された電荷がエネルギー
保存回路220に戻されないため接続点351の電圧は
しだいに上昇する。接続点224の電圧の下降は、エネ
ルギー供給回路210からエネルギー保存回路220に
エネルギーが供給されることによって上昇に転じる。接
続点351の電圧の上昇は、容量成分C3に蓄積された
電荷がエネルギー保存回路220に戻されることによっ
て下降に転じる。このようにして、接続点224の電圧
と接続点351の電圧とはいずれも所望の電圧の近傍に
維持される。
In the period from time t 4 to time t 5 , energy is not supplied from the energy supply circuit 210 to the energy storage circuit 220, so that the voltage at the connection point 224 gradually decreases, and the electric charge accumulated in the capacitance component C 3 is reduced. Since the voltage is not returned to the energy storage circuit 220, the voltage at the node 351 gradually increases. The decrease in the voltage at the connection point 224 starts to increase when energy is supplied from the energy supply circuit 210 to the energy storage circuit 220. The rise of the voltage at the connection point 351 starts to fall when the electric charge accumulated in the capacitance component C 3 is returned to the energy storage circuit 220. In this manner, both the voltage at node 224 and the voltage at node 351 are maintained near the desired voltage.

【0332】なお、図28Aに示す例では、接続点22
4と接続点351との間に負荷350が設けられ、接続
点351とグランドとの間に負荷360が設けられてい
る。負荷350および負荷360に加えて、接続点22
4とグランドとの間にさらに別の負荷を設けてもよい。
あるいは、接続点224と接続点351との間に負荷3
50を設け、かつ、接続点224とグランドとの間に負
荷360を設けてもよい。あるいは、負荷360を設け
ずに、負荷350のみを設けてもよい。10.本発明の電圧変換器への適用 以下、本発明を電圧変換器(DC/DCコンバータ)に
適用する場合について説明する。 (実施の形態1)図29は、本発明による電圧変換器2
0の構成を示す。電圧変換器20は、電源1から供給さ
れる電圧を他の電圧に変換して、その他の電圧を被電圧
供給回路(負荷)2に供給する電圧変換部3と、負荷2
によって消費された電力に実質的に等しい電力を電源1
から電圧変換部3に供給するように、電圧変換部3を制
御する制御部130とを含んでいる。電源1は、端子2
1において電圧変換器20に接続されている。負荷2
は、端子22において電圧変換器20に接続されてい
る。
In the example shown in FIG. 28A, the connection point 22
A load 350 is provided between the connection point 4 and the connection point 351, and a load 360 is provided between the connection point 351 and the ground. In addition to the load 350 and the load 360, the connection point 22
Another load may be provided between the ground 4 and the ground.
Alternatively, the load 3 is connected between the connection point 224 and the connection point 351.
50, and a load 360 may be provided between the connection point 224 and the ground. Alternatively, only the load 350 may be provided without providing the load 360. 10. Application of the present invention to a voltage converter Hereinafter, a case where the present invention is applied to a voltage converter (DC / DC converter) will be described. (Embodiment 1) FIG. 29 shows a voltage converter 2 according to the present invention.
0 is shown. The voltage converter 20 converts a voltage supplied from the power supply 1 into another voltage, and supplies the other voltage to the voltage supply circuit (load) 2, and a load 2.
Power 1 substantially equal to the power consumed by
And a control unit 130 for controlling the voltage conversion unit 3 so as to supply the voltage to the voltage conversion unit 3. Power supply 1 is connected to terminal 2
1 is connected to the voltage converter 20. Load 2
Are connected to the voltage converter 20 at a terminal 22.

【0333】制御部130は、電圧変換部3に含まれる
スイッチ26(図29には示されていない。図30参
照)を開閉動作する駆動回路4と、検出器8、15およ
び18から出力される信号に基づいてスイッチ26の開
閉状態を決定する同期回路5とを含んでいる。
The control unit 130 outputs the signals from the drive circuit 4 for opening and closing the switch 26 (not shown in FIG. 29; see FIG. 30) included in the voltage conversion unit 3 and the detectors 8, 15 and 18. And a synchronous circuit 5 that determines the open / closed state of the switch 26 based on the signal.

【0334】制御部130は、電圧変換部3の動作周期
を規定するクロック・パルスを生成するクロック生成器
6と、クロック生成器6から出力されたクロック・パル
スを検出するクロック検出器7とをさらに含んでいる。
The control unit 130 includes a clock generator 6 for generating a clock pulse defining an operation cycle of the voltage conversion unit 3 and a clock detector 7 for detecting a clock pulse output from the clock generator 6. In addition.

【0335】制御部130は、電圧変換部3の端子3e
から出力される電圧と目的の電圧とを比較する検出器8
と、目的の電圧を生成する基準電圧生成器9と、制御ク
ロック・パルスとクロック生成器6から出力されるクロ
ック・パルスとに基づいて検出器8と基準電圧生成器9
の動作タイミングを制御する同期回路10とをさらに含
んでいる。制御クロック・パルスは、端子23を介して
同期回路10に供給される。また、目的の電圧を指示す
る信号が端子25を介して基準電圧生成器9に供給され
る。
The control unit 130 is connected to the terminal 3e of the voltage conversion unit 3.
Detector 8 for comparing the voltage output from the device with the target voltage
A reference voltage generator 9 for generating a target voltage; a detector 8 and a reference voltage generator 9 based on a control clock pulse and a clock pulse output from the clock generator 6.
And a synchronizing circuit 10 for controlling the operation timing. The control clock pulse is supplied to the synchronization circuit 10 via the terminal 23. Further, a signal indicating the target voltage is supplied to the reference voltage generator 9 via the terminal 25.

【0336】制御部130は、電圧変換部3の端子3e
から出力される電圧と初期電圧とを比較する検出器11
と、初期電圧を生成する基準電圧生成器12と、スター
ト信号と制御クロック・パルスと同期回路5から出力さ
れる信号とクロック検出器7から出力される信号とに基
づいて検出器11と基準電圧生成器12の動作タイミン
グを制御する同期回路13とをさらに含んでいる。スタ
ート信号は、端子24を介して同期回路13に供給され
る。制御クロック・パルスは、端子23を介して同期回
路13に供給される。
The control unit 130 is connected to the terminal 3e of the voltage conversion unit 3.
11 for comparing the voltage output from the sensor with the initial voltage
A reference voltage generator 12 for generating an initial voltage; a detector 11 and a reference voltage based on a start signal, a control clock pulse, a signal output from the synchronization circuit 5, and a signal output from the clock detector 7. And a synchronization circuit for controlling the operation timing of the generator. The start signal is supplied to the synchronization circuit 13 via the terminal 24. The control clock pulse is supplied to the synchronization circuit 13 via the terminal 23.

【0337】制御部130は、電圧変換部3に含まれる
スイッチ26(図29には示されていない。図30参
照)の状態が開状態から閉状態に変化するタイミングを
規定する電圧を生成する基準電圧生成器14と、基準電
圧生成器14から出力される電圧と電圧変換部3の端子
3cから出力される電圧とを比較する検出器15と、制
御クロック・パルスとクロック生成器6から出力される
クロック・パルスとに基づいて基準電圧生成器14と検
出器15の動作タイミングを制御する同期回路16とを
さらに含んでいる。制御クロック・パルスは、端子23
を介して同期回路16に供給される。
The control unit 130 generates a voltage defining the timing at which the state of the switch 26 (not shown in FIG. 29; see FIG. 30) included in the voltage conversion unit 3 changes from the open state to the closed state. A reference voltage generator 14, a detector 15 for comparing a voltage output from the reference voltage generator 14 with a voltage output from a terminal 3c of the voltage converter 3, a control clock pulse and an output from the clock generator 6, It further includes a synchronization circuit 16 for controlling the operation timing of the reference voltage generator 14 and the detector 15 based on the clock pulse to be generated. The control clock pulse is applied to terminal 23
Is supplied to the synchronizing circuit 16.

【0338】制御部130は、電圧変換部3に含まれる
スイッチ26(図29には示されていない。図30参
照)の状態が閉状態から開状態に変化するタイミングを
規定する電圧を生成する基準電圧生成器17と、基準電
圧生成器17から出力される電圧と電圧変換部3の端子
3cから出力される電圧とを比較する検出器18と、制
御クロック・パルスとクロック生成器6から出力される
クロック・パルスとに基づいて基準電圧生成器17と検
出器18の動作タイミングを制御する同期回路19とを
さらに含んでいる。制御クロック・パルスは、端子23
を介して同期回路19に供給される。
The control unit 130 generates a voltage that defines the timing at which the state of the switch 26 (not shown in FIG. 29; see FIG. 30) included in the voltage conversion unit 3 changes from the closed state to the open state. A reference voltage generator 17, a detector 18 for comparing a voltage output from the reference voltage generator 17 with a voltage output from a terminal 3c of the voltage converter 3, a control clock pulse and an output from the clock generator 6, It further includes a synchronization circuit 19 for controlling the operation timing of the reference voltage generator 17 and the detector 18 based on the clock pulse to be generated. The control clock pulse is applied to terminal 23
Is supplied to the synchronizing circuit 19.

【0339】図30は、電圧変換部3の構成を示す。電
圧変換部3は、端子3a〜3eを有している。端子3a
は、端子21を介して電源1に接続される。端子3b
は、駆動回路4に接続される。端子3cは、検出器15
と検出器18とクロック生成器6とに接続される。端子
3dは、端子22を介して負荷2に接続される。端子3
eは、検出器8と検出器11とに接続される。
FIG. 30 shows the structure of the voltage converter 3. The voltage converter 3 has terminals 3a to 3e. Terminal 3a
Is connected to the power supply 1 via the terminal 21. Terminal 3b
Are connected to the drive circuit 4. The terminal 3c is connected to the detector 15
, Detector 18 and clock generator 6. The terminal 3d is connected to the load 2 via the terminal 22. Terminal 3
e is connected to the detector 8 and the detector 11.

【0340】電圧変換部3は、共振回路140と、電源
1と共振回路140とを電気的に接続するスイッチ26
とを含んでいる。
The voltage conversion section 3 includes a resonance circuit 140 and a switch 26 for electrically connecting the power supply 1 and the resonance circuit 140.
And

【0341】スイッチ26は、例えば、PMOSトラン
ジスタであり得る。
The switch 26 can be, for example, a PMOS transistor.

【0342】共振回路140は、インダクタ28と容量
27、29とを含んでいる。
The resonance circuit 140 includes an inductor 28 and capacitors 27 and 29.

【0343】インダクタ28の一端と容量27とは接続
点3fにおいて接続される。接続点3fは端子3cに接
続される。以下の説明では、接続点3fと端子3cとを
同一のものとして扱う。スイッチ26は、共振回路14
0の接続点3fに接続される。
One end of the inductor 28 and the capacitor 27 are connected at a connection point 3f. The connection point 3f is connected to the terminal 3c. In the following description, the connection point 3f and the terminal 3c are treated as the same. The switch 26 is connected to the resonance circuit 14
0 is connected to the connection point 3f.

【0344】インダクタ28の他端と容量29とは接続
点3gにおいて接続される。接続点3gは端子3dと端
子3eに接続される。以下の説明では、接続点3gと端
子3dと端子3eとを同一のものとして扱う。
The other end of the inductor 28 and the capacitor 29 are connected at a connection point 3g. The connection point 3g is connected to the terminals 3d and 3e. In the following description, the connection point 3g, the terminal 3d, and the terminal 3e are treated as the same.

【0345】端子3bには、スイッチ26の開閉状態を
制御する信号が入力される。
A signal for controlling the open / close state of the switch 26 is input to the terminal 3b.

【0346】以下、電圧変換部3の動作を説明する。こ
こで、容量29、27の容量値をC 1、C2と表し、イン
ダクタ28のインダクタンス値をLと表すこととする。
Hereinafter, the operation of the voltage conversion unit 3 will be described. This
Here, the capacitance values of the capacitors 29 and 27 are represented by C 1, CTwoAnd in
The inductance value of the ductor 28 is represented by L.

【0347】共振回路140において、容量29に蓄積
された電荷の一部はインダクタ28を介して容量27に
伝搬される。さらに、容量27に伝搬された電荷はイン
ダクタ28を介して容量29に伝搬されなおす。このよ
うに電荷が容量27と容量29との間でインダクタ28
を介してやりとりされる。
In the resonance circuit 140, part of the electric charge stored in the capacitor 29 is transmitted to the capacitor 27 via the inductor. Further, the electric charge transmitted to the capacitance 27 is transmitted again to the capacitance 29 via the inductor 28. As described above, the electric charge is transferred between the capacitance 27 and the capacitance 29 by the inductor 28.
Is exchanged via

【0348】図31は、スイッチ26が開状態であり、
かつ、負荷2が端子3dに接続されていない場合におけ
る、共振回路140の等価回路を示す。スイッチ26が
開状態であり、かつ、負荷2が端子3dに接続されてい
ない場合には、容量27と容量29とを流れる電流は反
対方向であり大きさは等しい。このことから(式1)が
成り立つ。
FIG. 31 shows a state in which the switch 26 is open.
5 shows an equivalent circuit of the resonance circuit 140 when the load 2 is not connected to the terminal 3d. When the switch 26 is open and the load 2 is not connected to the terminal 3d, the currents flowing through the capacitors 27 and 29 are in opposite directions and have the same magnitude. From this, (Equation 1) holds.

【0349】 C1・(dvg(t))/(dt)+C2・(dvf(t))/(dt)=0 ・・・(式1) ここで、 vf(t)、vg(t)は、時刻tにおける端
子3f、3gの電圧をそれぞれ表す。
C 1 · (dv g (t)) / (dt) + C 2 · (dv f (t)) / (dt) = 0 (Equation 1) where v f (t), v g (t) represents the voltages of the terminals 3f and 3g at time t, respectively.

【0350】インダクタ28の端子電圧は(式2)によ
って表される。
The terminal voltage of the inductor 28 is represented by (Equation 2).

【0351】 vg(t)−vf(t)=L・(di)/(dt) ・・・(式2) ここで、iはインダクタ28を流れる電流を表し、端子
3gから端子3fに流れる電流を正符号とした。さら
に、インダクタ28を流れる電流iは容量27を流れる
電流と等しい。このことから(式3)が成り立つ。
V g (t) −v f (t) = L · (di) / (dt) (Expression 2) Here, i represents a current flowing through the inductor 28, and the current flows from the terminal 3g to the terminal 3f. The flowing current was defined as a positive sign. Further, the current i flowing through the inductor 28 is equal to the current flowing through the capacitor 27. From this, (Equation 3) holds.

【0352】 i=C2・(dvf(t))/(dt) ・・・(式3) (式1)〜(式3)を演算して、電圧vf(t)、v
g(t)について整理すると(式4)、(式5)が得ら
れる。
I = C 2 · (dv f (t)) / (dt) (Equation 3) By calculating (Equations 1) to (Equation 3), the voltages v f (t) and v
By rearranging g (t), (Equation 4) and (Equation 5) are obtained.

【0353】[0353]

【数1】 (式4)、(式5)を理解しやすくするために、実際の
設計値を考慮して、(式6)〜(式8)の条件を導入す
る。
(Equation 1) In order to make (Equation 4) and (Equation 5) easy to understand, conditions of (Equation 6) to (Equation 8) are introduced in consideration of actual design values.

【0354】 C1>>C2 ・・・(式6) C2/C1・vf(0)≒0 ・・・(式7) C2/C1・(vg(0)−vf(0))≒0 ・・・(式8) (式6)〜(式8)の条件を(式4)、(式5)に適用
すると、(式4)、(式5)は(式9)、(式10)に
示すように簡単化される。
[0354] C 1 >> C 2 ··· (Equation 6) C 2 / C 1 · v f (0) ≒ 0 ··· ( Equation 7) C 2 / C 1 · (v g (0) -v f (0)) ≒ 0 (Equation 8) When the conditions of (Equation 6) to (Equation 8) are applied to (Equation 4) and (Equation 5), (Equation 4) and (Equation 5) become Equations 9) and 10 are simplified.

【0355】[0355]

【数2】 ここで、vf(0)、vg(0)は時刻t=0における端
子3f、3gの電圧を表す。i(0)は時刻t=0にお
けるインダクタンス電流iを表す。さらに、αは(式1
1)によって表される。
(Equation 2) Here, v f (0) and v g (0) represent voltages at terminals 3f and 3g at time t = 0. i (0) represents the inductance current i at time t = 0. Further, α is (Equation 1
1).

【0356】[0356]

【数3】 (式6)〜(式8)の条件を(式11)に適用すると、
(式11)は(式12)に示すように簡単化される。
(Equation 3) When the conditions of (Equation 6) to (Equation 8) are applied to (Equation 11),
(Equation 11) is simplified as shown in (Equation 12).

【0357】[0357]

【数4】 (式9)から、端子3fの電圧vf(t)は余弦関数で
表された第1項の交流成分と第2項の直流成分とによっ
て表されることが理解される。交流成分の周波数fR
余弦関数の時刻tの係数(角速度)から求められる。す
なわち、交流成分の周波数fRは(式13)によって表
される。
(Equation 4) It is understood from (Equation 9) that the voltage v f (t) at the terminal 3f is represented by an AC component of the first term and a DC component of the second term represented by a cosine function. The frequency f R of the AC component is obtained from the coefficient (angular velocity) of the cosine function at time t. That is, the frequency f R of the AC component is represented by (Equation 13).

【0358】 fR=1/(2π・√(LC2)) ・・・(式13) 交流成分の振幅Afは余弦関数の係数である。すなわ
ち、交流成分の振幅Afは(式14)によって表され
る。
F R = 1 / (2π√ (LC 2 )) (Expression 13) The amplitude A f of the AC component is a coefficient of a cosine function. That is, the amplitude A f of the AC component is represented by (Equation 14).

【0359】 Af=vf(0)−vg(0)+i(0)/C2 ・・・(式14) (式10)から、端子3gの電圧vg(t)は余弦関数
で表された第1項の交流成分と第2項の直流成分とによ
って表されることが理解される。端子3gの電圧v
g(t)の交流成分の周波数は端子3fの電圧vf(t)
の交流成分の周波数と等しい。
[0359] From A f = v f (0) -v g (0) + i (0) / C 2 ··· ( Equation 14) (Equation 10), at a voltage v g (t) is a cosine function of the terminal 3g It is understood that the AC power is represented by the AC component of the first term and the DC component of the second term. Voltage v at terminal 3g
The frequency of the AC component of g (t) is the voltage v f (t) of terminal 3f.
Equal to the frequency of the AC component.

【0360】交流成分の振幅Agは余弦関数の係数であ
る。すなわち、交流成分の振幅Agは(式15)によっ
て表される。
The amplitude A g of the AC component is a coefficient of the cosine function. That is, the amplitude A g of the alternating-current component is represented by (Equation 15).

【0361】 Ag=(i(0)/C1)・√(LC2) ・・・(式15) 実際の設計では、(式16)の条件を適用することがで
きる。
A g = (i (0) / C 1 ) √ (LC 2 ) (Equation 15) In an actual design, the condition of (Equation 16) can be applied.

【0362】 vf(0)−vg(0),i(0)/C2>>i(0)/C1 ・・・(式1 6) (式16)から、端子3f、3gの電圧の交流成分の振
幅には次の関係があることがわかる。
[0362] v from f (0) -v g (0 ), i (0) / C 2 >> i (0) / C 1 ··· ( Equation 1 6) (Equation 16), the terminal 3f, 3g of It can be seen that the following relationship exists between the amplitudes of the AC components of the voltage.

【0363】Af>>Ag ・・・(式17) 実際の設計では、端子3gの振幅は端子3fの振幅の1
/50〜1/100程度である。
A f >> A g (Equation 17) In an actual design, the amplitude of the terminal 3g is one of the amplitude of the terminal 3f.
/ 50 to 1/100.

【0364】例えば、被変換電源から供給される電圧を
3V、電圧変換器20から出力される電圧を1.5Vと
仮定する。C1=50[μF]、C2=5[μF]、L=
100[nH]のときのシミュレーション結果による
と、端子3fの電圧の振幅は1.5V、端子3gの電圧
の振幅は20mVである。周波数は500[kHz]で
あった。したがって、端子3gの電圧の振幅は端子3f
の電圧の振幅の1/75である。
For example, assume that the voltage supplied from the power supply to be converted is 3 V, and the voltage output from voltage converter 20 is 1.5 V. C 1 = 50 [μF], C 2 = 5 [μF], L =
According to the simulation result at 100 [nH], the voltage amplitude at the terminal 3f is 1.5 V, and the voltage amplitude at the terminal 3g is 20 mV. The frequency was 500 [kHz]. Therefore, the amplitude of the voltage at terminal 3g is
1/75 of the amplitude of the voltage.

【0365】このように、端子3fの電圧vf(t)の
交流成分は大きな振幅を有する。一方、端子3gの電圧
g(t)の交流成分は、端子3fの電圧vf(t)と比
較するとほとんど無視できるほど小さい振幅を有するこ
とがわかる。
Thus, the AC component of the voltage v f (t) at the terminal 3f has a large amplitude. On the other hand, the AC component of the voltage v g (t) of the terminal 3g is found to have a small amplitude enough to be almost negligible when compared with the terminal 3f of the voltage v f (t).

【0366】端子3fの電圧vf(t)の直流成分は端
子3gの電圧vg(t)の直流成分と近似的に等しい。
一例として、電圧変換器20から出力される電圧(端子
gの電圧vg(t))を1.5Vとすれば、端子3fの
電圧vf(t)の直流成分は1.5Vである。したがっ
て、端子3fの電圧vf(t)は1.5Vを中心に3V
から0Vまで振動することがわかる。
The DC component of the voltage v f (t) at the terminal 3f is approximately equal to the DC component of the voltage v g (t) at the terminal 3g.
As an example, if the voltage (voltage of the terminal g v g (t)) and 1.5V output from the voltage converter 20, the DC component of the voltage v f (t) of the terminal 3f is 1.5V. Therefore, the voltage v f (t) of the terminal 3f is 3V around 1.5V.
It turns out that it vibrates from 0 to 0V.

【0367】図34において、曲線aは、端子3fの電
圧の変化を示す。曲線aは、時刻tss以降で余弦波振
動をしている。ここで、余弦波が時間とともに減衰して
いるのは電圧変換器20の出力端子22に負荷2が接続
されているためである。
In FIG. 34, a curve a indicates a change in the voltage of the terminal 3f. The curve a has a cosine wave oscillation after the time tss. Here, the cosine wave is attenuated with time because the load 2 is connected to the output terminal 22 of the voltage converter 20.

【0368】図31を参照して既に行った議論では、電
圧変換器20の出力端子22に負荷2が接続されていな
い場合を仮定していたため、(式4)、(式5)には減
衰項が表れなかった。実際には、電圧変換器20の出力
端子22に負荷2が接続されているため、(式4)、
(式5)に減衰項が発生する。電圧変換器20から負荷
2を通じて電流が流れだすためである。
In the discussion already made with reference to FIG. 31, since it is assumed that the load 2 is not connected to the output terminal 22 of the voltage converter 20, (Equation 4) and (Equation 5) No terms appeared. Actually, since the load 2 is connected to the output terminal 22 of the voltage converter 20, (Equation 4)
An attenuation term occurs in (Equation 5). This is because a current starts flowing from the voltage converter 20 through the load 2.

【0369】図34に示されるように、余弦波は減衰す
る。図34において、VDDは被変換電源1の電圧を表
し、VPは目的の出力電圧を表す。
As shown in FIG. 34, the cosine wave is attenuated. In Figure 34, V DD denotes the voltage of the conversion source 1, V P represents the output voltage of interest.

【0370】次に、図29〜図34を参照しながら、電
圧変換部3のスイッチ(PMOSトランジスタ)26の
開閉動作の制御を詳細に説明する。
Next, the control of the opening / closing operation of the switch (PMOS transistor) 26 of the voltage converter 3 will be described in detail with reference to FIGS.

【0371】まず、図32を参照しながら、電圧変換器
20の動作を説明する。
First, the operation of the voltage converter 20 will be described with reference to FIG.

【0372】スタート信号は、端子24を介して電圧変
換器20に入力される。スタート信号が電圧変換器20
に入力される前は、基準電圧生成器12および検出器1
1は電流を消費しない。このように、基準電圧生成器1
2および検出器11が電流を消費しない動作をスリープ
という。
The start signal is input to the voltage converter 20 via the terminal 24. The start signal is the voltage converter 20
Before input to the reference voltage generator 12 and the detector 1
1 does not consume current. Thus, the reference voltage generator 1
2 and the operation in which the detector 11 does not consume current is called sleep.

【0373】スタート信号に応答して、基準電圧生成器
12の動作は、スリープから基準電圧出力に移行する。
基準電圧出力期間では、基準電圧生成器12は動作を開
始し、基準電圧VS(図34における電圧VS)を検出器
11に出力する。
In response to the start signal, the operation of reference voltage generator 12 shifts from sleep to reference voltage output.
The reference voltage output period, the reference voltage generator 12 starts operating and outputs the reference voltage V S (the voltage V S in FIG. 34) to the detector 11.

【0374】スタート信号に応答して、検出器11の動
作は、スリープからセットに移行する。セット期間で
は、検出器11は、基準電圧生成器12から出力される
基準電圧VSを標本化し保持する。
In response to the start signal, the operation of the detector 11 shifts from sleep to set. The set period, the detector 11, the reference voltage V S output from the reference voltage generator 12 and the sampling hold.

【0375】スタート信号に応答して、スイッチ26の
状態は開状態(OFF)から閉状態(ON)に変化す
る。
In response to the start signal, the state of the switch 26 changes from the open state (OFF) to the closed state (ON).

【0376】基準電圧VSを検出器11に出力した後、
基準電圧生成器12の動作は、基準電圧出力からスリー
プに戻る。
After outputting the reference voltage V S to the detector 11,
The operation of the reference voltage generator 12 returns to sleep from the reference voltage output.

【0377】基準電圧VSを標本化し保持した後、検出
器11の動作は、セットから検出に移行する。検出期間
では、検出器11は、電圧変換部3の端子3e(端子
d、gと同じ)の電圧と基準電圧VSとを比較すること
により、端子3eの電圧が基準電圧VSより高いか否か
を検出する。
After sampling and holding the reference voltage V S , the operation of the detector 11 shifts from set to detection. In the detection period, the detector 11 by comparing the voltage with the reference voltage V S of the terminal 3e of the voltage conversion section 3 (the terminal d, the same as g), or the voltage at the terminal 3e is higher than the reference voltage V S Detect whether or not.

【0378】端子3eの電圧が基準電圧VSより高いこ
とが検出器11によって検出されると、検出器11はパ
ルス信号(図32の出力信号)を出力する。出力信号を
出力した後、検出器11の動作は、検出からスリープに
戻る。
When the detector 11 detects that the voltage at the terminal 3e is higher than the reference voltage V S , the detector 11 outputs a pulse signal (the output signal in FIG. 32). After outputting the output signal, the operation of the detector 11 returns from detection to sleep.

【0379】出力信号に応答して、スイッチ26の状態
は閉状態(ON)から開状態(OFF)に変化する。
In response to the output signal, the state of the switch 26 changes from the closed state (ON) to the open state (OFF).

【0380】次に、図34を参照して、電圧変換器20
の動作を説明する。図34において、波形aは、電圧変
換部3の端子3cの電圧変化を示し、波形bは、電圧変
換部3の端子3eの電圧変化を示す。
Next, referring to FIG. 34, voltage converter 20
Will be described. In FIG. 34, a waveform a indicates a voltage change at the terminal 3c of the voltage conversion unit 3, and a waveform b indicates a voltage change at the terminal 3e of the voltage conversion unit 3.

【0381】スタート信号が電圧変換器20に入力され
る。これにより、電圧変換器20の動作が開始される。
時刻tsにおいて、スイッチ26の状態が開状態(OF
F)から閉状態(ON)に変化する。
A start signal is input to voltage converter 20. Thereby, the operation of the voltage converter 20 is started.
At time t s, the state is in the open state of the switch 26 (OF
The state changes from F) to the closed state (ON).

【0382】時刻tsから時刻teまでの期間中、電圧変
換部3の端子3cおよび3eの電圧が基準電圧VS(電
圧変換器20の初期電圧)に上昇する。この期間をセッ
ト・アップ期間という。セット・アップ期間では、(式
6)の条件に従って端子3cの電圧(図34において波
形aで示される)と端子3eの電圧(図34において波
形bで示される)とが上昇する。端子3cの電圧は、端
子3eの電圧に比較して急速に上昇する。
During the period from time t s to time t e , the voltages at terminals 3c and 3e of voltage converter 3 rise to reference voltage V S (initial voltage of voltage converter 20). This period is called a setup period. In the set-up period, the voltage of the terminal 3c (shown by a waveform a in FIG. 34) and the voltage of the terminal 3e (shown by a waveform b in FIG. 34) increase according to the condition of (Equation 6). The voltage at the terminal 3c rises more rapidly than the voltage at the terminal 3e.

【0383】時刻teから時刻tSLまでの期間中、電圧
変換部3の端子3dには負荷2が接続されていないと仮
定する。この期間をホールド期間という。このような仮
定をおくことができるのは、電圧変換器20の出力端子
22(電圧変換部3の端子3d)に接続されるLSIは
電圧変換器20のセット・アップ期間が終了してもすぐ
には動作せず、電圧変換器20のセット・アップ期間の
終了後、一定時間が経過した後に動作を開始することが
一般的だからである。
It is assumed that the load 2 is not connected to the terminal 3d of the voltage converter 3 during the period from time t e to time t SL . This period is called a hold period. This assumption can be made because the LSI connected to the output terminal 22 of the voltage converter 20 (the terminal 3d of the voltage conversion unit 3) is set immediately after the setup period of the voltage converter 20 ends. This is because it is common to start the operation after a certain period of time has elapsed after the end of the set-up period of the voltage converter 20.

【0384】図29では、負荷2を抵抗の記号を用いて
表している。電圧変換器20の動作速度に比べて出力端
子22に接続されるLSIの動作速度は十分に早いの
で、LSIによる負荷を抵抗による負荷に近似的に置き
換えることができるからである。電圧変換器20の動作
は500kHz程度であるのに対して、LSIの動作は
一般的に20MHz以上である。
In FIG. 29, the load 2 is represented by using a symbol of a resistor. This is because the operating speed of the LSI connected to the output terminal 22 is sufficiently faster than the operating speed of the voltage converter 20, so that the load of the LSI can be approximately replaced by the load of the resistor. The operation of the voltage converter 20 is about 500 kHz, while the operation of the LSI is generally 20 MHz or more.

【0385】ホールド期間では、電圧変換部3の端子3
dの電圧は保持される。電圧変換部3の出力端子22に
負荷2は接続されないからである。ホールド期間におい
て端子3dの電圧が保持されることは、図34に示され
る波形bがホールド期間では横軸に平行であることによ
って表されている。
In the hold period, the terminal 3 of the voltage converter 3
The voltage of d is maintained. This is because the load 2 is not connected to the output terminal 22 of the voltage converter 3. The holding of the voltage of the terminal 3d during the hold period is indicated by the waveform b shown in FIG. 34 being parallel to the horizontal axis during the hold period.

【0386】(式4)および(式5)に従って、端子3
cの電圧(波形a)と端子3eの電圧(波形b)とはと
もに正弦波振動を開始する。ここで、端子3eの電圧
(波形b)も正弦波振動をしているが図34には端子3
eの電圧(波形b)が正弦波振動している様子は示され
ていない。(式17)からわかるように、端子3eの電
圧(波形b)の振幅は端子3cの電圧(波形a)の振幅
に比べて十分に小さいからである。
According to (Equation 4) and (Equation 5), the terminal 3
Both the voltage at c (waveform a) and the voltage at terminal 3e (waveform b) start sinusoidal oscillation. Here, the voltage (waveform b) of the terminal 3e also has a sine wave oscillation, but FIG.
The state in which the voltage of e (waveform b) oscillates in a sine wave is not shown. As can be seen from (Equation 17), the amplitude of the voltage (waveform b) at the terminal 3e is sufficiently smaller than the amplitude of the voltage (waveform a) at the terminal 3c.

【0387】ホールド期間における電圧変換部3の端子
3cの電圧の振幅は、他の期間に比べて大きくなってし
まう。これは、セット・アップ期間における電圧変化に
よって時刻teにおける端子3cの電圧が電源電圧VDD
よりも降下するからである。これにより、PMOSスイ
ッチ26の端子3f側のドレイン領域とウエル領域とに
より形成されているダイオードは順方向にバイアスされ
る。その結果、正弦波aはクランプされる。
The amplitude of the voltage at the terminal 3c of the voltage conversion unit 3 during the hold period is larger than in other periods. This voltage is the power supply voltage terminal 3c at time t e the voltage change in the set-up period V DD
Because it descends more than As a result, the diode formed by the drain region and the well region on the terminal 3f side of the PMOS switch 26 is biased in the forward direction. As a result, the sine wave a is clamped.

【0388】時刻tSS以後は、電圧変換部3の端子3f
の電圧はクランプされない。これは、移行期間(時刻t
SLから時刻tSSまでの期間)において端子3fの電圧
(波形a)が一度クランプされると、それによって振動
エネルギーが減衰して端子3fの電圧(波形a)の振幅
が小さくなるためである。
After time t SS , terminal 3f of voltage converter 3
Is not clamped. This corresponds to the transition period (time t
When the voltage at the terminal 3f in the period) from SL to time t SS (waveform a) is once clamped, because the amplitude of the voltage (waveform a) of the terminal 3f becomes small thereby to attenuate the vibration energy.

【0389】時刻tSS以後の期間を定常動作期間とい
う。定常動作期間では、電圧変換部3の端子3f、3g
の電圧は正弦波振動をする。ただし、定常動作期間では
出力端子22に接続されるLSIは動作を開始するので
(負荷2が接続されているので)減衰型の正弦波振動と
なる。このように正弦波振動は実際には減衰している
が、正弦波振動の1周期程度の期間であれば端子3f、
3gの電圧は(式4)、(式5)に従って振動している
とみなすことができる。減衰量は十分に小さいからであ
る。
The period after time t SS is called the steady operation period. In the steady operation period, the terminals 3f, 3g of the voltage conversion unit 3
Has a sinusoidal oscillation. However, in the steady operation period, the LSI connected to the output terminal 22 starts operating (because the load 2 is connected), so that the LSI becomes a damped sine wave vibration. As described above, the sine wave vibration is actually attenuated, but if the period is about one cycle of the sine wave vibration, the terminal 3f,
The voltage of 3 g can be regarded as oscillating according to (Equation 4) and (Equation 5). This is because the amount of attenuation is sufficiently small.

【0390】図35は、図34に示される時刻t1以後
の波形aおよび波形bを示す。定常動作期間における正
弦波振動の1周期以上の期間にわたって波形aおよび波
形bを観察すると、波形a、bの正弦波の振幅と直流成
分は減衰していくことになる。負荷2に電流が流れるか
らである。
[0390] Figure 35 shows a time t 1 after the waveform a and the waveform b shown in FIG. 34. When the waveforms a and b are observed over one or more periods of the sine wave oscillation in the steady operation period, the amplitudes and the DC components of the sine waves of the waveforms a and b are attenuated. This is because a current flows through the load 2.

【0391】図33は、定常動作期間における電圧変換
器20の動作を示す。
FIG. 33 shows the operation of voltage converter 20 during the normal operation period.

【0392】図33には、共振クロックの波形が示され
ている。共振クロックは、クロック生成器6によって電
圧変換部3の端子3fの正弦波振動をクロック・パルス
に整形することによって得られる。
FIG. 33 shows the waveform of the resonance clock. The resonance clock is obtained by shaping the sinusoidal oscillation of the terminal 3f of the voltage converter 3 into a clock pulse by the clock generator 6.

【0393】共振クロックのレベルがHレベルからLレ
ベルに変化することに応答して、検出器8の動作は、ス
リープから標本に移行する。標本期間では、検出器8
は、電圧変換部3の端子3gの電圧を追従して保持する
といういわゆる標本化動作を行う。あるいは、検出器8
の動作は、被電圧供給回路(負荷)2が動作するタイミ
ングに同期して開始されてもよい。
In response to the change in the level of the resonance clock from the H level to the L level, the operation of the detector 8 shifts from sleep to sample. In the sampling period, the detector 8
Performs a so-called sampling operation of following and holding the voltage of the terminal 3g of the voltage conversion unit 3. Alternatively, the detector 8
May be started in synchronization with the timing at which the voltage supply circuit (load) 2 operates.

【0394】標本期間の終了後、検出器8の動作は、標
本から比較に移行する。比較期間では、検出器8は、基
準電圧生成器9から出力される所望の電圧VPと標本化
された電圧とを比較する。その結果、所望の電圧VP
標本化された電圧よりも大きい(すなわち、標本化され
た電圧が所望の電圧VPより小さい)場合には、検出器
8から出力される信号のレベルがLレベルからHレベル
に変化する。比較期間の終了後、検出器8の動作はスリ
ープに戻る。
After the end of the sample period, the operation of the detector 8 shifts from the sample to the comparison. In comparison period, the detector 8 compares the desired voltage V P and the sampled voltage output from the reference voltage generator 9. As a result, when the desired voltage V P is greater than the voltage that is sampled (i.e., voltage that is sampled is less than the desired voltage V P), the level of the signal output from the detector 8 L The level changes from the level to the H level. After the end of the comparison period, the operation of the detector 8 returns to sleep.

【0395】検出器8の動作が標本から比較に移行する
のに同期して、基準電圧生成器9の動作がスリープから
電圧出力に移行する。電圧出力期間では、基準電圧生成
器9は、所望の電圧VPを検出器8に出力する。電力出
力期間の終了後、基準電圧生成器9の動作はスリープに
戻る。
In synchronization with the operation of the detector 8 shifting from the sample to the comparison, the operation of the reference voltage generator 9 shifts from sleep to voltage output. In the voltage output period, the reference voltage generator 9 outputs a desired voltage VP to the detector 8. After the end of the power output period, the operation of the reference voltage generator 9 returns to sleep.

【0396】検出器8から出力される信号のレベルがH
レベルである場合には、共振クロックのレベルがLレベ
ルからHレベルに変化することに応答して、基準電圧生
成器14の動作は、スリープから電圧出力に移行する。
電圧出力期間では、基準電圧生成器14は、基準電圧V
Sを検出器15に出力する。基準電圧VSは、スイッチ2
6を閉状態にするタイミングを決定するために使用され
る。電圧出力期間の終了後、基準電圧生成器14の動作
はスリープに戻る。
When the level of the signal output from detector 8 is H
If so, the operation of the reference voltage generator 14 shifts from sleep to voltage output in response to the change of the level of the resonance clock from L level to H level.
During the voltage output period, the reference voltage generator 14 outputs the reference voltage V
S is output to the detector 15. The reference voltage V S is equal to the value of the switch 2
6 is used to determine when to close. After the end of the voltage output period, the operation of the reference voltage generator returns to sleep.

【0397】基準電圧生成器14の動作がスリープから
電圧出力に移行するのに同期して、検出器15の動作
は、スリープからセットに移行する。セット期間では、
検出器15は、基準電圧生成器14から出力される基準
電圧VSを標本化し保持する。その後、検出器15の動
作は、セットから検出に移行する。検出期間では、検出
器15は、電圧変換部3の端子3fの電圧(図35の波
形a)と基準電圧VSとを比較することにより、端子3
fの電圧(図35の波形a)が基準電圧VSに到達した
か否かを検出する。端子3fの電圧(図35の波形a)
が基準電圧VSに到達した場合には(図35の点1)、
検出器15から出力される信号のレベルがLレベルから
Hレベルに変化する。検出器15から出力される信号の
レベルが変化したことは、同期回路5に伝達される。同
期回路5は、この信号のレベル変化に応答して、スイッ
チ26の状態を開状態から閉状態に変化させる。検出期
間の終了後、検出器15の動作はスリープに戻る。
[0397] In synchronization with the operation of the reference voltage generator 14 shifting from sleep to voltage output, the operation of the detector 15 shifts from sleep to set. During the set period,
Detector 15, the reference voltage V S output from the reference voltage generator 14 and the sampling hold. Thereafter, the operation of the detector 15 shifts from setting to detection. In the detection period, the detector 15 by comparing the voltage at the terminal 3f of the voltage conversion section 3 (waveform of Fig. 35 a) and a reference voltage V S, the terminal 3
It is detected whether or not the voltage f (waveform a in FIG. 35) has reached the reference voltage V S. Voltage at terminal 3f (waveform a in FIG. 35)
Reaches the reference voltage V S (point 1 in FIG. 35),
The level of the signal output from the detector 15 changes from L level to H level. The change in the level of the signal output from the detector 15 is transmitted to the synchronization circuit 5. The synchronous circuit 5 changes the state of the switch 26 from the open state to the closed state in response to the level change of this signal. After the end of the detection period, the operation of the detector 15 returns to sleep.

【0398】検出器8から出力される信号のレベルがH
レベルである場合には、共振クロックのレベルがLレベ
ルからHレベルに変化することに応答して、基準電圧生
成器17の動作は、スリープから電圧出力に移行する。
電圧出力期間では、基準電圧生成器17は、基準電圧V
Cを検出器15に出力する。基準電圧VCは、スイッチ2
6を開状態にするタイミングを決定するために使用され
る。電圧出力期間の終了後、基準電圧生成器17の動作
はスリープに戻る。
The level of the signal output from detector 8 is H
If the level is the level, the operation of the reference voltage generator 17 shifts from sleep to voltage output in response to the level of the resonance clock changing from L level to H level.
In the voltage output period, the reference voltage generator 17 outputs the reference voltage V
C is output to the detector 15. Reference voltage V C, the switch 2
6 is used to determine when to open. After the end of the voltage output period, the operation of the reference voltage generator 17 returns to sleep.

【0399】基準電圧生成器17の動作がスリープから
電圧出力に移行するのに同期して、検出器18の動作
は、スリープからセットに移行する。セット期間では、
検出器18は、基準電圧生成器17から出力される基準
電圧VCを標本化し保持する。その後、検出器18の動
作は、セットから検出に移行する。検出期間では、検出
器18は、電圧変換部3の端子3fの電圧(図35の波
形a)と基準電圧VCとを比較することにより、端子3
fの電圧(図35の波形a)が基準電圧VCに到達した
か否かを検出する。端子3fの電圧(図35の波形a)
が基準電圧VCに到達した場合には(図35の点2)、
検出器18から出力される信号のレベルがLレベルから
Hレベルに変化する。検出器18から出力される信号の
レベルが変化したことは、同期回路5に伝達される。同
期回路5は、この信号のレベル変化に応答して、スイッ
チ26の状態を閉状態から開状態に変化させる。検出期
間の終了後、検出器18の動作はスリープに戻る。
In synchronization with the operation of the reference voltage generator 17 shifting from sleep to the voltage output, the operation of the detector 18 shifts from sleep to set. During the set period,
The detector 18 samples and holds the reference voltage V C output from the reference voltage generator 17. Thereafter, the operation of the detector 18 shifts from set to detection. In the detection period, the detector 18 compares the voltage at the terminal 3f of the voltage conversion unit 3 (waveform a in FIG. 35) with the reference voltage V C to detect the voltage at the terminal 3f.
It is detected whether or not the voltage f (waveform a in FIG. 35) has reached the reference voltage V C. Voltage at terminal 3f (waveform a in FIG. 35)
Reaches the reference voltage V C (point 2 in FIG. 35),
The level of the signal output from the detector 18 changes from L level to H level. The change in the level of the signal output from the detector 18 is transmitted to the synchronization circuit 5. The synchronization circuit 5 changes the state of the switch 26 from the closed state to the open state in response to the level change of this signal. After the end of the detection period, the operation of the detector 18 returns to sleep.

【0400】スイッチ26は、検出器15から出力され
る信号がLレベルからHレベルに変化してから検出器1
8から出力される信号がLレベルからHレベルに変化す
るまでの期間において閉状態(ON)となり、その他の
期間において開状態(OFF)となる。このように、ス
イッチ26は、端子3fの電圧が電源1から供給される
電圧VDDより小さく、目的の電圧VPより大きい期間に
おいて、開閉される。
[0400] The switch 26 switches the signal level of the detector 1 after the signal output from the detector 15 changes from L level to H level.
8 is closed (ON) until the signal output from L changes from L level to H level, and is open (OFF) in other periods. Thus, the switch 26 is smaller than the voltage V DD to the voltage at the terminal 3f is supplied from the power source 1, the voltage V P is greater than the period of interest, it is opened and closed.

【0401】上述した定常動作期間における電圧変換器
3の動作を要約すると以下のようになる。
The operation of the voltage converter 3 during the above-mentioned steady operation period is summarized as follows.

【0402】電圧変換部3の端子3gの電圧が所望の電
圧VPを下回っていることが検出部8によって検出され
ると、動作開始信号が同期回路5を経由して検出部8か
ら検出器15および検出器18に送られる。動作開始信
号に応答して、電源1から電圧変換部3に電荷を注入す
る動作が開始される。
[0402] When the voltage at the terminal 3g of the voltage conversion section 3 is below a desired voltage V P is detected by the detecting unit 8, the detector from the detector 8 operation start signal via the synchronization circuit 5 15 and the detector 18. In response to the operation start signal, the operation of injecting charges from the power supply 1 into the voltage conversion unit 3 is started.

【0403】検出部15と検出部18とは、検出部8か
らの動作開始信号に応答して、それぞれの動作を開始す
る。端子3fの電圧が基準電圧VSに到達したことが検
出部15によって検出されると、スイッチ26は開状態
から閉状態に変化するように制御される。その後、端子
3fの電圧が基準電圧VC(>基準電圧VS)に到達した
ことが検出部18によって検出されると、スイッチ26
は閉状態から開状態に変化するように制御される。
The detecting section 15 and the detecting section 18 start their respective operations in response to the operation start signal from the detecting section 8. When the detection unit 15 detects that the voltage at the terminal 3f has reached the reference voltage V S , the switch 26 is controlled to change from the open state to the closed state. Thereafter, when the detection unit 18 detects that the voltage of the terminal 3f has reached the reference voltage V C (> reference voltage V S ), the switch 26
Is controlled to change from the closed state to the open state.

【0404】あるいは、スイッチ26が開状態から閉状
態に変化するように制御された後、所定の期間が経過し
た後にスイッチ26が閉状態から開状態に変化するよう
に制御されてもよい。あるいは、スイッチ26が開状態
から閉状態に変化するように制御された後、端子3fの
電圧が基準電圧VC(>基準電圧VS)に到達したことが
検出部18によって検出されてから所定の期間が経過し
た後にスイッチ26が閉状態から開状態に変化するよう
に制御されてもよい。
Alternatively, after the switch 26 is controlled to change from the open state to the closed state, the switch 26 may be controlled to change from the closed state to the open state after a predetermined period has elapsed. Alternatively, after the switch 26 is controlled to change from the open state to the closed state, the detection unit 18 detects that the voltage at the terminal 3f has reached the reference voltage V C (> the reference voltage V S ), May be controlled so that the switch 26 changes from the closed state to the open state after the elapse of the period.

【0405】スイッチ26が閉状態である期間中、被変
換電源1と電圧変換部3とが接続される。その結果、被
変換電源1から電圧変換部3に電荷が注入され、電力が
供給される。
While the switch 26 is closed, the power supply 1 to be converted and the voltage conversion unit 3 are connected. As a result, electric charges are injected from the power supply to be converted 1 into the voltage conversion unit 3, and power is supplied.

【0406】本発明による電圧変換器20は、消費電力
がきわめて小さいという利点を有している。その理由を
以下に述べる。
The voltage converter 20 according to the present invention has an advantage that power consumption is extremely small. The reason is described below.

【0407】スイッチ26が閉状態である期間中、被変
換電源1から電圧変換部3に電流が流れる。被変換電源
1から電圧変換部3に流れ込む電流はPMOSスイッチ
26のソース端子(被変換電源1に接続されている側の
端子)からドレイン端子(端子3fに接続されている側
の端子)に流れる。PMOSスイッチ26のソース端子
からドレイン端子間には抵抗が存在する。従って、PM
OSスイッチ26の端子間(ソース端子とドレイン端子
との間)で電圧が発生し、端子間を流れる電流によって
電力が消費される。このような電力の消費が電圧変換の
ときに発生する変換エネルギー損失である。変換エネル
ギー損失率ηcは(式18)によって定義される。
During the period when the switch 26 is in the closed state, a current flows from the power supply 1 to be converted to the voltage conversion unit 3. The current flowing from the converted power supply 1 to the voltage converter 3 flows from the source terminal (the terminal connected to the converted power supply 1) of the PMOS switch 26 to the drain terminal (the terminal connected to the terminal 3f). . A resistor exists between the source terminal and the drain terminal of the PMOS switch 26. Therefore, PM
A voltage is generated between the terminals of the OS switch 26 (between the source terminal and the drain terminal), and power is consumed by a current flowing between the terminals. Such power consumption is conversion energy loss that occurs during voltage conversion. The conversion energy loss rate η c is defined by (Equation 18).

【0408】 ηc=(PMOSスイッチ26のソース端子とドレイン端子間で消費される 電力)/(負荷2で消費される電力) ・・・(式18) 変換効率が悪い電圧変換器とは、変換エネルギー損失率
ηcが大きい電圧変換器をいう。逆に、変換効率が良い
電圧変換器とは、変換エネルギー損失率ηcが小さい電
圧変換器をいう。(式18)の分母は負荷2の抵抗値と
変換後の電圧とが一定の場合にはオームの法則によって
一定である。そこで、変換エネルギー損失率ηcを小さ
くするためには分子を小さくする必要がある。PMOS
スイッチ26のソース端子とドレイン端子間で発生した
電圧をVds、その端子間を流れる電流をId(ソース端
子からドレイン端子に流れる電流の向きを正とする。)
とすると消費電力Ptは次式で表される。
Η c = (power consumed between source terminal and drain terminal of PMOS switch 26) / (power consumed by load 2) (Equation 18) A voltage converter with poor conversion efficiency A voltage converter having a large conversion energy loss rate η c . Conversely, a voltage converter with good conversion efficiency refers to a voltage converter with a small conversion energy loss rate η c . The denominator of (Equation 18) is constant according to Ohm's law when the resistance value of the load 2 and the converted voltage are constant. Therefore, in order to reduce the conversion energy loss rate η c , it is necessary to reduce the numerator. PMOS
The voltage generated between the source terminal and the drain terminal of the switch 26 is V ds , and the current flowing between the terminals is I d (the direction of the current flowing from the source terminal to the drain terminal is positive).
Then, the power consumption Pt is expressed by the following equation.

【0409】Pt=Vds・Id ・・・(式19) 負荷2の抵抗値と変換後の電圧とが一定の場合には、供
給しなければならない電流Id(供給しなければならな
い総電荷量)は一定である。従って、消費電力Ptを小
さくすることは、端子間電圧Vdsを小さくすることによ
って達成できる。
[0409] When the converted voltage between P t = V ds · I d ··· ( 19) the resistance of the load 2 is constant, must current I d (supply must be supplied (Total charge) is constant. Thus, reducing the power consumption P t can be achieved by reducing the inter-terminal voltage V ds.

【0410】電圧変換器20は、図35に示されている
ように電圧変換部3の端子3fの電圧を振動させて、P
MOSスイッチ26のソース端子に接続されている被電
源電圧1の電圧VDDと端子3fの電圧(波形a)とを近
接させてPMOSスイッチ26を閉じる。被電源電圧1
の電圧VDDと端子3fの電圧とを近接させてPMOSス
イッチ26を閉じることにより、消費電力Ptを小さく
することが可能になる。そのようなタイミングでPMO
Sスイッチ26を閉じることにより、ソース端子とドレ
イン端子間を流れる電流Idが同一という仮定の下で、
ソース端子とドレイン端子間に発生した電圧Vdsを小さ
くできるからである。
[0410] The voltage converter 20 oscillates the voltage at the terminal 3f of the voltage converter 3 as shown in FIG.
The PMOS switch 26 is closed by bringing the voltage VDD of the power supply voltage 1 connected to the source terminal of the MOS switch 26 close to the voltage (waveform a) of the terminal 3f. Power supply voltage 1
Is close to the voltage of the voltage V DD and the terminal 3f of by closing the PMOS switch 26, it is possible to reduce the power consumption P t. At such timing PMO
By closing the S switch 26, under the assumption current I d flowing between the source terminal and the drain terminal of the same,
This is because the voltage V ds generated between the source terminal and the drain terminal can be reduced.

【0411】さらに、電圧変換部3における抵抗成分
は、PMOSスイッチ26のソース端子とドレイン端子
間の抵抗であるから、この部分での消費電力が小さいこ
とは上述のとうりである。この点から電圧変換部3での
発熱がほとんどない。
Furthermore, since the resistance component in the voltage conversion unit 3 is the resistance between the source terminal and the drain terminal of the PMOS switch 26, the power consumption in this part is small as described above. From this point, there is almost no heat generation in the voltage conversion unit 3.

【0412】さらに、検出器8が基準電圧生成器9から
出力される基準電圧VP(所望の電圧)と電圧変換部3
の端子3dの電圧とを比較した結果において、基準電圧
P(所望の電圧)が端子3dの電圧よりも低い場合に
は、検出器15、基準電圧生成器14、同期回路16、
検出器18、基準電圧生成器17および同期回路19は
動作しない。例えば、図33に示される2周期目の動作
がこれに相当する。このように、制御部130が条件的
な動作を行うことにより、消費電力を削減している。さ
らに、消費電力をさげるためには、電圧変換器20から
出力される出力電流が小さいときに検出器8、基準電圧
生成器9の動作周期を長くすればよい。
Further, the detector 8 detects the reference voltage V P (desired voltage) output from the reference voltage generator 9 and the voltage converter 3
When the reference voltage VP (desired voltage) is lower than the voltage of the terminal 3d as a result of comparison with the voltage of the terminal 3d, the detector 15, the reference voltage generator 14, the synchronization circuit 16,
The detector 18, the reference voltage generator 17, and the synchronization circuit 19 do not operate. For example, the operation in the second cycle shown in FIG. 33 corresponds to this. As described above, the control unit 130 performs a conditional operation, thereby reducing power consumption. Furthermore, in order to reduce power consumption, the operation cycle of the detector 8 and the reference voltage generator 9 may be lengthened when the output current output from the voltage converter 20 is small.

【0413】さらに、本発明による電圧変換器20は次
のような利点を有している。検出器8、基準電圧生成器
9、検出器11、基準電圧生成器12、検出器15、基
準電圧生成器14、検出器18および基準電圧生成器1
7によって消費される電力は、制御部130全体によっ
て消費される電力の大部分を占めている。一般に、制御
回路系における電力消費の主な要因は、高精度および/
または高速な動作が要求される点にある。例えば、基準
電圧生成器においては高精度な電圧出力が要求されるほ
ど消費電力が増大する。また、検出器においては高精度
かつ高速な検出が要求されるほど消費電力が増大する。
従って、低消費電力化のためには制御回路系は低精度な
電圧出力、低精度と低速の検出を行うことが好ましい。
本発明による電圧変換器20における電圧変換部3の共
振周波数は上述のように1MHz〜500kHz程度で
あるから、電圧変換部3の端子3fの電圧は非常にゆっ
くり変化する。従って、電圧変換部3を制御する制御部
130は、高精度かつ高速な動作を必要としない。例え
ば、図35における点1、2の検出は低速で十分である
し、低精度な検出で十分である(高速動作では、高精
度、高速の検出が必要である)。
[0413] Further, the voltage converter 20 according to the present invention has the following advantages. Detector 8, reference voltage generator 9, detector 11, reference voltage generator 12, detector 15, reference voltage generator 14, detector 18, and reference voltage generator 1
7 occupies most of the power consumed by the control unit 130 as a whole. In general, the main factors of power consumption in the control circuit system are high precision and / or
Alternatively, high-speed operation is required. For example, in a reference voltage generator, power consumption increases as a more accurate voltage output is required. In the detector, the power consumption increases as the accuracy and speed of the detection are required.
Therefore, in order to reduce power consumption, it is preferable that the control circuit system performs low-accuracy voltage output and low-accuracy and low-speed detection.
Since the resonance frequency of the voltage converter 3 in the voltage converter 20 according to the present invention is about 1 MHz to 500 kHz as described above, the voltage at the terminal 3f of the voltage converter 3 changes very slowly. Therefore, the control unit 130 that controls the voltage conversion unit 3 does not require a high-accuracy and high-speed operation. For example, in the detection of points 1 and 2 in FIG. 35, low speed is sufficient and low-precision detection is sufficient (high-speed operation requires high-precision and high-speed detection).

【0414】このようにして、制御部130の消費電力
を極めて小さくすることが可能となる。実際の設計で
は、制御部130の消費電力を1mW以下に抑えること
ができることが確認された。このことは、負荷2の消費
電力が10mW以下となった場合であっても、制御部1
30の消費電力が負荷2の消費電力の約10%にしかす
ぎないことを意味する。共振周波数を低く設定できるの
で、共振動作によるノイズ周波数を低くすることができ
る。
[0414] In this manner, the power consumption of the control unit 130 can be extremely reduced. In an actual design, it was confirmed that the power consumption of the control unit 130 can be suppressed to 1 mW or less. This means that even if the power consumption of the load 2 becomes 10 mW or less, the control unit 1
This means that the power consumption of the load 30 is only about 10% of the power consumption of the load 2. Since the resonance frequency can be set low, the noise frequency due to the resonance operation can be reduced.

【0415】図53Aは、従来のDC/DC変換器にお
ける負荷の消費電力PLと変換損失Ptとの関係を示す。
図53Bは、本発明による電圧変換器20における負荷
の消費電力PLと変換損失Ptとの関係を示す。ここで、
変換損失Ptは、制御系回路の消費電力PCと電圧変換部
の消費電力PSを加算することよって得られる。すなわ
ち、Pt= PC+PSである。
[0415] Figure 53A shows the relationship between the power consumption P L and the conversion loss P t of the load in the conventional DC / DC converter.
Figure 53B shows the relationship between the power consumption P L and the conversion loss P t of the load in the voltage converter 20 according to the present invention. here,
The conversion loss Pt is obtained by adding the power consumption P C of the control system circuit and the power consumption P S of the voltage converter. That is, P t = P C + P S .

【0416】図54Aは、従来のDC/DC変換器にお
ける負荷の消費電力PLと総合損失率ηCtとの関係を示
す。図54Bは、本発明による電圧変換器20における
負荷の消費電力PLと総合損失率ηCtとの関係を示す。
ここで、総合損失率ηCtは、変換損失Ptを負荷の消費
電力PLで割り算することによって得られる。すなわ
ち、ηCt=Pt/PL=(PC+PS)/PLである。
[0416] Figure 54A shows the relationship between the power consumption P L of the load in the conventional DC / DC converter and the total loss rate eta Ct. Figure 54B shows the relationship between the power consumption P L of the load in the voltage converter 20 according to the present invention the total loss rate eta Ct.
Here, the overall loss rate eta Ct is obtained by dividing the conversion loss P t in the power consumption P L of the load. That is, η Ct = P t / P L = (P C + P S ) / P L.

【0417】表2に、従来のDC/DC変換器61およ
び本発明による電圧変換器20の特性をまとめた。
[0417] Table 2 summarizes the characteristics of the conventional DC / DC converter 61 and the voltage converter 20 according to the present invention.

【0418】表2 Table 2

【0419】[0419]

【表2】 さらに、本発明による電圧変換器20は、オンチップ化
が容易であるという利点を有している。その理由を以下
に説明する。
[Table 2] Further, the voltage converter 20 according to the present invention has an advantage that on-chip conversion is easy. The reason will be described below.

【0420】共振回路140のインダクタ28の値は1
00nH程度で足りる。このように、インダクタ28の
値が十分に小さいので、電圧変換器20をシリコン基板
上に形成することは容易である。また、インダクタ28
の値が十分に小さいので、輻射電磁波ノイズもほとんど
発生しない。その上、スイッチ26の両端子には大きな
電圧差が生じないので、スイッチ26の両端子に大きな
電圧差が生じたときに生じるとつ入電流によるノイズも
発生しない。
The value of the inductor 28 of the resonance circuit 140 is 1
About 00nH is sufficient. As described above, since the value of the inductor 28 is sufficiently small, it is easy to form the voltage converter 20 on a silicon substrate. The inductor 28
Is sufficiently small, so that radiated electromagnetic wave noise hardly occurs. In addition, since a large voltage difference does not occur between the two terminals of the switch 26, if a large voltage difference occurs between the two terminals of the switch 26, noise due to the incoming current does not occur.

【0421】また、スイッチ26としてPMOSスイッ
チを使用した場合には、スイッチ26のオン抵抗を50
0mΩ程度にすることができる。このように、スイッチ
26のオン抵抗が十分に大きいので、電圧変換器20を
シリコン基板上に形成することは容易である。500m
Ω程度のオン抵抗を有するスイッチを使用した場合で
も、90%以上の変換効率を確保することが可能であ
る。
When a PMOS switch is used as the switch 26, the on-resistance of the switch 26 is reduced by 50%.
It can be about 0 mΩ. As described above, since the ON resistance of the switch 26 is sufficiently large, it is easy to form the voltage converter 20 on a silicon substrate. 500m
Even when a switch having an ON resistance of about Ω is used, a conversion efficiency of 90% or more can be secured.

【0422】以下、電圧変換器20の非定常動作を説明
する。電圧変換部3の端子3fの正弦波の振動電圧はク
ロック生成器6によって方形波のクロック・パルスに変
換されている。クロック生成器6から出力されるクロッ
ク・パルスは同期回路10、16および19に供給され
る。従って、このクロック・パルスが正しく出力されな
いことは、電圧変換器20の誤動作を引き起こす。検出
器8、15および18と基準電圧生成器9、14および
17とは、同期回路10、16および19から供給され
るクロック・パルスに同期して動作しているからであ
る。
[0422] Hereinafter, the unsteady operation of the voltage converter 20 will be described. The oscillating voltage of the sine wave at the terminal 3f of the voltage converter 3 is converted into a square wave clock pulse by the clock generator 6. The clock pulse output from the clock generator 6 is supplied to the synchronization circuits 10, 16 and 19. Therefore, the incorrect output of the clock pulse causes the voltage converter 20 to malfunction. This is because the detectors 8, 15 and 18 and the reference voltage generators 9, 14 and 17 operate in synchronization with the clock pulses supplied from the synchronization circuits 10, 16 and 19.

【0423】クロック検出器7は、クロック生成器6か
らクロック・パルスが正しく出力されない場合に、電圧
変換器20の動作を正常な動作に戻すために設けられて
いる。クロック・パルスが正しく出力されないことは、
例えば、電圧変換部3の端子3fの電圧変動に異常が発
生した場合に起こり得る。クロック検出部7は、クロッ
ク生成器6からクロック・パルスが正しく出力されてい
ないことを検出すると、リセット信号を同期回路13に
出力する。
The clock detector 7 is provided to return the operation of the voltage converter 20 to a normal operation when a clock pulse is not correctly output from the clock generator 6. If the clock pulse is not output correctly,
For example, this may occur when an abnormality occurs in the voltage fluctuation of the terminal 3f of the voltage conversion unit 3. When detecting that the clock pulse is not correctly output from the clock generator 6, the clock detector 7 outputs a reset signal to the synchronization circuit 13.

【0424】同期回路13は、リセット信号に応答し
て、電圧変換器20の動作を再開始する。同期回路13
がリセット信号を受け取った後の電圧変換器20の動作
は、同期回路13が端子24を介してスタート信号を受
け取った後の電圧変換器20の動作と同様である。この
ようにして、電圧変換部3における共振動作が再生さ
れ、クロック生成器6から出力されるクロック・パルス
が再生される。その結果、電圧変換器20の動作は、定
常動作に戻る。
Synchronous circuit 13 restarts the operation of voltage converter 20 in response to the reset signal. Synchronous circuit 13
The operation of the voltage converter 20 after receiving the reset signal is the same as the operation of the voltage converter 20 after the synchronization circuit 13 receives the start signal via the terminal 24. Thus, the resonance operation in the voltage conversion unit 3 is reproduced, and the clock pulse output from the clock generator 6 is reproduced. As a result, the operation of the voltage converter 20 returns to the normal operation.

【0425】以下、電圧変換器20の他の非定常動作を
説明する。
Hereinafter, another unsteady operation of voltage converter 20 will be described.

【0426】端子3fの振動振幅が小さくなると、端子
3fの電圧が基準電圧VSには到達するが、基準電圧VC
には到達しないということが起こり得る。この場合、P
MOSスイッチ26の状態は、開状態から閉状態に変化
した後、閉状態のままとなり、閉状態から開状態に変化
できないことになる。
When the vibration amplitude of the terminal 3f decreases, the voltage of the terminal 3f reaches the reference voltage V S , but the reference voltage V C
May not be reached. In this case, P
The state of the MOS switch 26 changes from the open state to the closed state, and then remains in the closed state, and cannot be changed from the closed state to the open state.

【0427】このような非定常動作は、同期回路5によ
って検出される。同期回路5は、電圧変換部3の容量2
7、29とインダクタ28によって決定される所定の期
間(共振回路の振動周期)内に、以下に示す3つの信号
のうちいずれか1つが生成されなかったことを検出した
場合には、リセット信号を同期回路13に出力する。
[0427] Such an unsteady operation is detected by the synchronization circuit 5. The synchronization circuit 5 includes a capacitor 2 of the voltage conversion unit 3.
When it is detected that any one of the following three signals is not generated within a predetermined period (oscillation cycle of the resonance circuit) determined by the inductors 7 and 29 and the inductor 28, the reset signal is output. Output to the synchronization circuit 13.

【0428】・検出器8から同期回路5を経由して検出
器15および検出器18に出力される動作開始信号 ・検出器15から同期回路5に出力される信号であっ
て、PMOSスイッチ26の状態を開状態から閉状態に
変化させるタイミングを規定する信号 ・検出器18から同期回路5に出力される信号であっ
て、PMOSスイッチ26の状態を閉状態から開状態に
変化させるタイミングを規定する信号 同期回路13は、リセット信号に応答して、電圧変換器
20の動作を再開始する。同期回路13がリセット信号
を受け取った後の電圧変換器20の動作は、同期回路1
3が端子24を介してスタート信号を受け取った後の電
圧変換器20の動作と同様である。このようにして、電
圧変換部3における共振動作が再生される。その結果、
電圧変換器20の動作は、定常動作に戻る。
An operation start signal output from the detector 8 to the detectors 15 and 18 via the synchronization circuit 5; a signal output from the detector 15 to the synchronization circuit 5; A signal defining a timing for changing the state from the open state to the closed state. A signal output from the detector 18 to the synchronization circuit 5, which defines a timing for changing the state of the PMOS switch 26 from the closed state to the open state. The signal synchronization circuit 13 restarts the operation of the voltage converter 20 in response to the reset signal. The operation of the voltage converter 20 after the synchronization circuit 13 receives the reset signal
3 is the same as the operation of the voltage converter 20 after receiving the start signal via the terminal 24. Thus, the resonance operation in the voltage conversion unit 3 is reproduced. as a result,
The operation of the voltage converter 20 returns to the normal operation.

【0429】さらに、電圧変換器20の定常動作とは異
なる動作を説明する。
Further, an operation different from the normal operation of the voltage converter 20 will be described.

【0430】電圧変換器20から出力される電圧(端子
22の電圧)は、電圧変換器20の端子3eの電圧が基
準電圧生成器9から出力される基準電圧VP(所望の電
圧)に一致するように変動される。所望の電圧VPは、
端子25を介して基準電圧生成器9に入力される信号に
よって指定される。基準電圧生成器9に入力される信号
によって所望の電圧VPの変更が指示されると、電圧変
換器20から出力される電圧(端子22の電圧)は変更
後の所望の電圧VPに向かって変化していく。
The voltage output from voltage converter 20 (the voltage at terminal 22) matches the voltage at terminal 3e of voltage converter 20 with reference voltage V P (desired voltage) output from reference voltage generator 9. To be varied. The desired voltage VP is
It is specified by a signal input to the reference voltage generator 9 via the terminal 25. When a change of the desired voltage V P is indicated by a signal input to the reference voltage generator 9, (the voltage at the terminal 22) a voltage output from the voltage converter 20 toward a desired voltage V P of the changed Change.

【0431】電圧変換器20から出力される電圧が低下
する場合には、電圧変換部3の端子3fの振動振幅が減
衰していくので、前回の所望の電圧から次の所望の電圧
までの電圧差が大きいと端子3fの振動振幅の減衰も大
きくなる。端子3fの振動振幅を保持するために、前回
の所望の電圧と次の所望の電圧と間に中間の電圧を設
け、電圧変換器20から出力される電圧がその中間の電
圧を下回ったときに、検出器15、18を動作させて、
PMOSスイッチ26の開閉動作を行うようにすればよ
い。このように、電圧変換部3の共振回路に電荷(共振
エネルギー)を供給することにより、端子3fの振動振
幅を回復することが可能となる。
[0431] When the voltage output from the voltage converter 20 decreases, the oscillation amplitude of the terminal 3f of the voltage converter 3 decreases, so that the voltage from the previous desired voltage to the next desired voltage is reduced. If the difference is large, the attenuation of the vibration amplitude of the terminal 3f also increases. In order to maintain the oscillation amplitude of the terminal 3f, an intermediate voltage is provided between the previous desired voltage and the next desired voltage, and when the voltage output from the voltage converter 20 falls below the intermediate voltage. , Operate the detectors 15 and 18,
The opening and closing operation of the PMOS switch 26 may be performed. As described above, by supplying electric charges (resonance energy) to the resonance circuit of the voltage conversion unit 3, it becomes possible to recover the vibration amplitude of the terminal 3f.

【0432】次に、電圧変換部3に電荷を供給する他の
方法を説明する。図35を参照して上述した方法によれ
ば、端子3fの電圧が上昇する期間において、点1にお
いてPMOSスイッチ26の状態が開状態から閉状態に
変化し、点2においてPMOSスイッチ26の状態が閉
状態から開状態に変化するように、電圧変換部3に電荷
を供給するタイミングが制御される。
Next, another method for supplying electric charges to the voltage converter 3 will be described. According to the method described above with reference to FIG. 35, during the period in which the voltage of the terminal 3f rises, the state of the PMOS switch 26 changes from the open state to the closed state at the point 1, and the state of the PMOS switch 26 changes at the point 2 The timing of supplying electric charges to the voltage conversion unit 3 is controlled so that the state changes from the closed state to the open state.

【0433】端子3fの電圧が上昇する期間の代わり
に、端子3fの電圧が下降する期間において、電圧変換
部3に電荷を供給するようにしてもよい。
[0433] Instead of the period during which the voltage at the terminal 3f rises, the charge may be supplied to the voltage converter 3 during the period when the voltage at the terminal 3f falls.

【0434】図36は、定常動作状態における端子3f
の電圧変化(波形a)と端子3eの電圧変化(波形b)
とを示す。図36に示されるように、端子3fの電圧が
基準電圧VSに到達した時点(点3)でPMOSスイッ
チ26の状態が開状態から閉状態に変化し、端子3fの
電圧が基準電圧VCに到達した時点(点4)でPMOS
スイッチ26の状態が閉状態から開状態に変化するよう
に、電圧変換部3に電荷を供給するタイミングを制御す
るようにしてもよい。
FIG. 36 shows the state of the terminal 3f in the normal operation state.
Voltage change (waveform a) and the voltage change at terminal 3e (waveform b)
And As shown in FIG. 36, when the voltage at the terminal 3f reaches the reference voltage V S (point 3), the state of the PMOS switch 26 changes from the open state to the closed state, and the voltage at the terminal 3f becomes the reference voltage V C. At the point (point 4)
The timing at which electric charges are supplied to the voltage conversion unit 3 may be controlled so that the state of the switch 26 changes from the closed state to the open state.

【0435】もちろん、端子3fの電圧が上昇する期間
において電圧変換部3に電荷を供給する動作(図35)
と、端子3fの電圧が下降する期間において電圧変換部
3に電荷を供給する動作(図36)とを組み合わせるこ
とも可能である。このような2つの動作を組み合わせれ
ば1つの動作による電圧変換動作よりも高効率の電圧変
換動作を実現することができる。このように、2つの動
作を組み合わせることは、変換効率の点で好ましく、P
MOSスイッチ26の制御が複雑になる点で好ましくな
い。しかし、回路規模の増大は無視できる程に小さいの
で優れた電圧変換動作であると考えることができる。た
だし、PMOSスイッチ26の動作を制御する制御回路
の消費電力が大きくなるので、電圧変換器20からの出
力電流値が大きいときは2つの制御を組み合わせるのが
望ましく、電圧変換器20からの出力電流値が小さいと
きには1つの制御による動作が適している。
Of course, the operation of supplying charges to the voltage converter 3 during the period when the voltage of the terminal 3f rises (FIG. 35)
It is also possible to combine the operation (FIG. 36) with the operation of supplying electric charges to the voltage conversion unit 3 during the period in which the voltage of the terminal 3f is falling. By combining such two operations, it is possible to realize a voltage conversion operation with higher efficiency than a voltage conversion operation by one operation. Thus, combining the two operations is preferable in terms of the conversion efficiency.
It is not preferable because control of the MOS switch 26 becomes complicated. However, since the increase in the circuit scale is so small that it can be ignored, it can be considered that this is an excellent voltage conversion operation. However, since the power consumption of the control circuit for controlling the operation of the PMOS switch 26 increases, it is desirable to combine the two controls when the output current value from the voltage converter 20 is large. When the value is small, the operation by one control is suitable.

【0436】図37Aおよび図37Bは、検出器8の構
成と動作を示す。図37Aにおいて、入力端子I1は電
圧変換部3の端子3e(端子3g)に接続されている。
入力端子I2には基準電圧生成器9から出力される電圧
が入力される。検出器8は、トランジスタ30〜35、
37、38と容量36とを含むチョッパ比較器と、論理
ゲート39、40とを含んでいる。
FIG. 37A and FIG. 37B show the configuration and operation of the detector 8. In Figure 37A, the input terminal I 1 is connected to the terminal 3e of the voltage conversion section 3 (pin 3 g).
Voltage output from the reference voltage generator 9 is input to the input terminal I 2. The detector 8 includes transistors 30 to 35,
It includes a chopper comparator including 37, 38 and a capacitor 36, and logic gates 39, 40.

【0437】チョッパ比較器は、図37Bに示される動
作に従って電圧変換部3の端子3g(端子3e、3d、
出力端子22)の電圧と基準電圧生成器9から出力され
る電圧とを比較する。クロック・パルスφ1(φ1Bはφ1
の反転クロック・パルス)がLレベルからHレベルに変
化した期間(図37Bにおける標本期間)では電圧変換
部3の端子3g(端子3e、3d、出力端子22)の電
圧を追従して保持する。クロック・パルスφ1がHレベ
ルからLレベルに変化した期間(図37Bにおける比較
期間)では、端子I2に基準電圧生成器9から出力され
る電圧が入力される。端子3gの電圧が基準電圧生成器
9から出力される電圧よりも小さいときは、インバータ
(トランジスタ37、38)の出力端子ではLレベルの
信号が出力される。
The chopper comparator operates according to the operation shown in FIG. 37B by connecting the terminals 3g (terminals 3e, 3d,
The voltage at the output terminal 22) is compared with the voltage output from the reference voltage generator 9. Clock pulse φ 11B is φ 1
During the period (the sampling period in FIG. 37B) in which the inverted clock pulse of FIG. 3 changes from the L level to the H level, the voltage of the terminal 3g (the terminals 3e, 3d, the output terminal 22) of the voltage conversion unit 3 is tracked and held. During a period in which the clock pulse φ 1 changes from H level to L level (comparison period in FIG. 37B), the voltage output from the reference voltage generator 9 is input to the terminal I 2 . When the voltage at the terminal 3g is lower than the voltage output from the reference voltage generator 9, an L-level signal is output from the output terminals of the inverters (transistors 37 and 38).

【0438】クロック・パルスφ4(φ4Bはφ4の反転ク
ロック・パルス)がLレベルからHレベルに変化する
と、端子3gの電圧と基準電圧生成器9から出力される
電圧の比較結果が検出器8から出力することが可能とな
り、出力端子OはLレベルからHレベル(端子3gの電
圧が基準電圧生成器9から出力される電圧よりも小さい
とき)に変化する。クロック・パルスφ4がLレベルか
らHレベルに変化する時刻はチョッパ比較器が比較期間
に入って(クロック・パルスφ2がHレベルに変化す
る)から遅延している。これは、チョッパ比較器の出力
値が比較期間の初期では不安定であり、不安定な信号を
検出器8から出力されないようにするためである。検出
器8は、電圧変換部3から出力される電圧(端子3eの
電圧)を保持した後(標本化した後)に、標本化された
電圧と基準電圧生成器9から出力される電圧と比較す
る。このように端子3eの電圧を標本化する理由は、負
荷2がデジタルLSIであった場合におけるノイズの影
響を軽減するためである。端子3eの電圧を標本化する
ことにより、端子22に重畳されたノイズを加算した電
圧を検出器8が検出することを回避することができる。
When the clock pulse φ 44B is an inverted clock pulse of φ 4 ) changes from the L level to the H level, the comparison result between the voltage at the terminal 3g and the voltage output from the reference voltage generator 9 is detected. The output terminal O changes from the L level to the H level (when the voltage of the terminal 3g is smaller than the voltage output from the reference voltage generator 9). The time when the clock pulse φ 4 changes from the L level to the H level is delayed after the chopper comparator enters the comparison period (when the clock pulse φ 2 changes to the H level). This is because the output value of the chopper comparator is unstable at the beginning of the comparison period, and an unstable signal is not output from the detector 8. After holding (after sampling) the voltage output from the voltage converter 3 (the voltage at the terminal 3 e), the detector 8 compares the sampled voltage with the voltage output from the reference voltage generator 9. I do. The reason for sampling the voltage of the terminal 3e in this way is to reduce the influence of noise when the load 2 is a digital LSI. By sampling the voltage of the terminal 3e, it is possible to prevent the detector 8 from detecting the voltage obtained by adding the noise superimposed on the terminal 22.

【0439】図38は、負荷2がデジタルLSIである
場合に、ノイズの影響を低減する方法を示す。端子23
を介して同期回路10に入力されるクロック・パルスを
端子22に接続されたデジタルLSIのクロック・パル
スとする(同期クロック・パルスとする)ことによっ
て、デジタルLSIから発生しているノイズのタイミン
グを計り、回避することができる。図38において、シ
ステム・クロックはデジタルLSI(負荷2)に入力さ
れている動作クロック・パルスである。図38では、シ
ステム・クロックが変化する点でデジタルLSIがノイ
ズを発生させている様子が、電圧変換器20から出力さ
れる電圧VPにノイズが重畳されていることによって表
されている。重畳されたノイズはシステム・クロックの
変化点から一定の時間tdが経過すると減衰するので、
時刻tdが経過したのちに検出器8が電圧変換部3の端
子3eの電圧を保持することにより、ノイズを回避する
ことができる。端子23に入力されるクロック・パルス
は、端子22に接続されたデジタルLSIに入力されて
いるクロック・パルスと同じ周期でなくてもよいが、同
期がかかっていることが必要である。
FIG. 38 shows a method for reducing the influence of noise when the load 2 is a digital LSI. Terminal 23
Is used as a clock pulse of the digital LSI connected to the terminal 22 (a synchronous clock pulse), so that the timing of noise generated from the digital LSI can be adjusted. It can be measured and avoided. In FIG. 38, the system clock is an operation clock pulse input to the digital LSI (load 2). In Figure 38, how the digital LSI at the point where the system clock changes is generating noise is represented by the noise is superimposed on the voltage V P output from the voltage converter 20. Since the superimposed noise attenuates after a lapse of a certain time t d from the change point of the system clock,
By detector 8 after time t d has elapsed to hold the voltage at the terminal 3e of the voltage conversion section 3, it is possible to avoid noise. The clock pulse input to the terminal 23 does not have to have the same cycle as the clock pulse input to the digital LSI connected to the terminal 22, but must be synchronized.

【0440】図52を参照して、LSIのノイズの発生
機構を説明する。LSIは、パッケージの中にシリコン
・チップを組み込んでいる。パッケージのピンとシリコ
ン・チップとの間はボンディング・ワイヤによって接続
されている。このボンディング・ワイヤはインダクタン
スLpを有している。システム・クロックが変化するこ
とにより、シリコン・チップには電流i(t)が流れ
る。電流i(t)が変化すると、インダクタンスLp
よって電圧が発生する。この電圧がノイズとなるわけで
ある。
With reference to FIG. 52, a description will be given of a noise generation mechanism of the LSI. The LSI incorporates a silicon chip in a package. The pins of the package and the silicon chip are connected by bonding wires. The bonding wire has an inductance L p. A change in the system clock causes a current i (t) to flow through the silicon chip. When the current i (t) is changed, the voltage generated by the inductance L p. This voltage becomes noise.

【0441】図39Aは、検出器15の構成を示す。検
出器18の構成は検出器15の構成と同一であるから、
検出器15について詳細な説明をし、検出器18の説明
は省略する。
FIG. 39A shows the structure of the detector 15. Since the configuration of the detector 18 is the same as the configuration of the detector 15,
The detector 15 will be described in detail, and the description of the detector 18 will be omitted.

【0442】図37Aと異なるのは端子I1、I2に接続
されたスイッチがPMOSスイッチ41、42である点
である。スイッチとしてPMOSスイッチ41、42を
使用するのは、以下の理由による。電圧変換器20から
出力される電圧が被変換電源1の電圧の1/2よりも小
さい場合には、端子I2(電圧変換部3の端子3fの電
圧が入力される端子)の電圧が0V以下に振動する。ス
イッチとしてNMOSトランジスタを使用するか、並列
接続されたPMOSトランジスタを使用する構成では、
NMOSトランジスタのドレイン(ソース)とウエルで
構成されたダイオードは順方向にバイアスされてしま
い、電圧変換部3からダイオードを通して電荷が損失さ
れてしまう。この電荷の損失は共振回路に供給された電
荷の損失であり、電圧変換効率を低下させる。
The difference from FIG. 37A is that the switches connected to the terminals I 1 and I 2 are PMOS switches 41 and 42. The reason why the PMOS switches 41 and 42 are used as the switches is as follows. When the voltage output from the voltage converter 20 is smaller than 1 / of the voltage of the power supply 1 to be converted, the voltage of the terminal I 2 (the terminal to which the voltage of the terminal 3f of the voltage converter 3 is input) is 0 V Vibrates below. In a configuration using an NMOS transistor as a switch or using a PMOS transistor connected in parallel,
The diode formed by the drain (source) and the well of the NMOS transistor is biased in the forward direction, and the charge is lost from the voltage converter 3 through the diode. This charge loss is a loss of the charge supplied to the resonance circuit, and lowers the voltage conversion efficiency.

【0443】このような電荷の損失を避けるために、P
MOSスイッチ41、42を使用しているのである。
To avoid such charge loss, P
MOS switches 41 and 42 are used.

【0444】出力端子にANDゲートを使用しているの
は、基準電圧生成器14から出力される電圧が電圧変換
部3から出力される電圧を越えたときに検出器15から
出力される信号がLレベルからHレベルに変化するよう
にするためである。クロック・パルスφ4がLレベルか
らHレベルに変化する時刻はチョッパ比較器が比較期間
に入って(クロック・パルスφ2BがLレベルに変化す
る)から遅れている。これは、チョッパ比較器の出力値
が比較期間の初期では不安定であり、不安定な信号を検
出器15から出力しないようにするためである。
The output terminal uses an AND gate because the signal output from the detector 15 when the voltage output from the reference voltage generator 14 exceeds the voltage output from the voltage converter 3 is used. This is for changing from the L level to the H level. The time when the clock pulse φ 4 changes from the L level to the H level is delayed since the chopper comparator enters the comparison period (the clock pulse φ 2B changes to the L level). This is because the output value of the chopper comparator is unstable in the early part of the comparison period, and an unstable signal is not output from the detector 15.

【0445】図39Bは、検出器15の動作を示す。標
本期間(基準電圧生成器14の電圧を標本化)ではクロ
ック・パルスφ1BがLレベルになり、比較期間ではクロ
ック・パルスφ2BがLレベルに変化する。
FIG. 39B shows the operation of the detector 15. During the sampling period (the voltage of the reference voltage generator 14 is sampled), the clock pulse φ 1B becomes L level, and during the comparison period, the clock pulse φ 2B changes to L level.

【0446】なお、クロック生成器6によって変換され
たクロック・パルスは端子3fの正弦波の振動電圧の周
期としているが逓倍の周期であってもよく、端子3fの
正弦波の振動周期の2倍のクロック・パルスとすると、
検出器8は図33に示された動作周期の2倍の周期で電
圧変換部3の出力電圧(端子3gの電圧)を標本化する
ことになる。検出器8の動作周期は低い方が電圧変換器
20の全体で消費される電力が小さくなる。しかしなが
ら、電圧変換器20の出力電圧を大きくすると、PMO
Sスイッチ26で消費される電力が大きくなる傾向があ
るので負荷2の大きさによって適切な設計にする必要が
ある。 (実施の形態2)図40は、電圧変換器20の他の構成
を示す。図40に示される電圧変換器の構成は、モニタ
661を除いて図29に示される電圧変換器20の構成
と同一である。
The clock pulse converted by the clock generator 6 has the cycle of the oscillating voltage of the sine wave at the terminal 3f, but may be a multiple cycle, which is twice the oscillation cycle of the sine wave at the terminal 3f. Clock pulse
The detector 8 samples the output voltage (the voltage at the terminal 3g) of the voltage conversion unit 3 at a cycle twice as long as the operation cycle shown in FIG. The lower the operation cycle of the detector 8, the smaller the power consumed by the entire voltage converter 20. However, when the output voltage of the voltage converter 20 is increased, the PMO
Since the power consumed by the S switch 26 tends to increase, it is necessary to design the circuit appropriately according to the size of the load 2. (Embodiment 2) FIG. 40 shows another configuration of the voltage converter 20. The configuration of the voltage converter shown in FIG. 40 is the same as the configuration of voltage converter 20 shown in FIG. 29 except for monitor 661.

【0447】モニタ661は2つの入力端子と3つの出
力端子とを有している。モニタ661の一方の入力端子
は、電圧変換部3の端子3dに接続されている。モニタ
661の他方の入力端子は、同期回路10に接続されて
いる。モニタ661の3つの出力端子は、同期回路5と
基準電圧生成器14、17にそれぞれ接続されている。
モニタ661は、電圧変換部3の出力端子3dの電流
(時間あたりに低下する電圧)を検出する。この電流
(時間あたりに低下する電圧)から負荷2に流れ込む電
流(時間あたりに低下する電圧)を求めることができる
からである。モニタ661は、負荷2によって消費され
る電力に実質的に等しい電力を電源1から電圧変換部3
に供給する。例えば、モニタ661は負荷2によって消
費される電流が増大することを検出すると、電圧変換部
3に含まれるPMOSスイッチ26が閉状態である期間
を増やすことによって、電圧変換部3に供給する電荷量
を増やす。
The monitor 661 has two input terminals and three output terminals. One input terminal of the monitor 661 is connected to a terminal 3 d of the voltage conversion unit 3. The other input terminal of the monitor 661 is connected to the synchronization circuit 10. The three output terminals of the monitor 661 are connected to the synchronization circuit 5 and the reference voltage generators 14 and 17, respectively.
The monitor 661 detects a current (a voltage that decreases per time) of the output terminal 3d of the voltage conversion unit 3. This is because the current (voltage falling per hour) flowing into the load 2 can be obtained from this current (voltage falling per hour). The monitor 661 outputs the power substantially equal to the power consumed by the load 2 from the power supply 1 to the voltage conversion unit 3.
To supply. For example, when the monitor 661 detects that the current consumed by the load 2 increases, the amount of charge supplied to the voltage conversion unit 3 is increased by increasing the period in which the PMOS switch 26 included in the voltage conversion unit 3 is in the closed state. Increase.

【0448】PMOSスイッチ26が閉状態である期間
を増加させるには、例えば、基準電圧生成器14から出
力される電圧(この電圧によってスイッチ26が開状態
から閉状態に変化するタイミングが決定される)を低下
させ、基準電圧生成器17から出力される電圧(この電
圧によってスイッチ26が閉状態から開状態に変化する
タイミングが決定される)を上昇させればよい。
In order to increase the period during which the PMOS switch 26 is closed, for example, a voltage output from the reference voltage generator 14 (the timing at which the switch 26 changes from the open state to the closed state is determined by this voltage. ) May be decreased, and the voltage output from the reference voltage generator 17 (which determines the timing at which the switch 26 changes from the closed state to the open state) may be increased.

【0449】ところで、電圧変換効率に関しては次のよ
うなことが考えられる。PMOSスイッチ26が閉状態
となる期間は短く、電圧変換部3の端子3fの振動電圧
が被変換電源1の電圧に近い所で、スイッチ26が閉状
態となる期間が設定されることが電圧変換効率を良くす
る上で好ましい。より優れた変換効率を実現するために
基準電圧生成器14、17から出力される電圧を調整す
ることが望ましい。
Incidentally, the following can be considered regarding the voltage conversion efficiency. The period during which the PMOS switch 26 is closed is short, and the period during which the switch 26 is closed is set where the oscillating voltage at the terminal 3f of the voltage converter 3 is close to the voltage of the power supply 1 to be converted. It is preferable for improving the efficiency. It is desirable to adjust the voltages output from the reference voltage generators 14 and 17 in order to realize better conversion efficiency.

【0450】PMOSスイッチ26が閉状態となる期間
を増加させるために、基準電圧生成器14、17から出
力される電圧を検出器8の動作状態に応じて調整するよ
うにしてもよい。例えば、電圧変換部3の端子3eの電
圧と基準電圧生成器9から出力される電圧の比較結果が
2回つづけて、端子3eの電圧が基準電圧生成器9から
出力される電圧を下回る場合には、負荷2で消費される
電荷量がPMOSスイッチ26を閉状態とすることによ
り被変換電源1から供給される電荷量より大きいことを
意味する。このような場合には、PMOSスイッチ26
が閉状態となる期間を増大させないと、電圧変換器20
の出力端子22の電圧は所望の電圧を維持することがで
きない。そこで、検出器8は、2回つづけて端子3eの
電圧が基準電圧生成器9から出力される電圧を下回って
いることを示す信号をモニタ661に送る。モニタ66
1は、検出器8からの信号に応答して、基準電圧生成器
14、17から出力される電圧を調整して、PMOSス
イッチ26が閉状態となる期間を増大させる。
In order to increase the period during which the PMOS switch 26 is closed, the voltages output from the reference voltage generators 14 and 17 may be adjusted according to the operation state of the detector 8. For example, when the comparison result of the voltage of the terminal 3e of the voltage conversion unit 3 and the voltage output from the reference voltage generator 9 continues twice, and the voltage of the terminal 3e falls below the voltage output from the reference voltage generator 9, Means that the amount of charge consumed by the load 2 is larger than the amount of charge supplied from the converted power supply 1 by closing the PMOS switch 26. In such a case, the PMOS switch 26
If the period during which the switch is closed is not increased, the voltage converter 20
Of the output terminal 22 cannot maintain a desired voltage. Therefore, the detector 8 sends a signal to the monitor 661 indicating that the voltage of the terminal 3e is lower than the voltage output from the reference voltage generator 9 continuously twice. Monitor 66
1 adjusts the voltage output from the reference voltage generators 14 and 17 in response to the signal from the detector 8 to increase the period during which the PMOS switch 26 is closed.

【0451】このように、モニタ661が電圧変換部3
の出力電流を検出することに代えて、検出器8が電圧変
換部3の端子3eの電圧と基準電圧生成器9から出力さ
れる電圧の比較結果における端子3eの電圧が基準電圧
生成器9から出力される電圧を下回る頻度を検出するこ
とにより、PMOSスイッチ26が閉状態となる期間を
増大させることができる。
As described above, the monitor 661 is connected to the voltage converter 3
, The voltage at the terminal 3 e in the result of comparison between the voltage at the terminal 3 e of the voltage converter 3 and the voltage output from the reference voltage generator 9 is By detecting the frequency at which the voltage falls below the output voltage, the period during which the PMOS switch 26 is in the closed state can be increased.

【0452】さらに、電圧変換部3に含まれるPMOS
スイッチ26の状態が閉状態から開状態に変化するタイ
ミングは、基準電圧生成器17から出力される電圧を上
昇させることによって遅延させることができるだけでは
なく、モニタ661からの信号によって同期回路5から
のPMOSスイッチ26の閉状態から開状態への動作信
号を遅延させることによっても実現することができる。
同期回路5からのPMOSスイッチ26の閉状態から開
状態への動作信号を遅延させるほうが、回路規模を増大
させずに微細な調整ができる。従って、基準電圧生成器
17によって粗調整し、同期回路5からのPMOSスイ
ッチ26の閉状態から開状態への動作信号を遅延させる
ことによって微調整を行うのが、優れた調整方法である
といえる。
Further, the PMOS included in the voltage conversion unit 3
The timing at which the state of the switch 26 changes from the closed state to the open state can be delayed not only by increasing the voltage output from the reference voltage generator 17, but also by the signal from the monitor 661. This can also be realized by delaying the operation signal of the PMOS switch 26 from the closed state to the open state.
By delaying the operation signal from the closed state to the open state of the PMOS switch 26 from the synchronization circuit 5, fine adjustment can be performed without increasing the circuit scale. Therefore, it can be said that the fine adjustment by coarsely adjusting the reference voltage generator 17 and delaying the operation signal from the closed state to the open state of the PMOS switch 26 from the synchronization circuit 5 is fine adjustment. .

【0453】図41は、モニタ661の処理の手順を示
す制御フローである。
FIG. 41 is a control flow chart showing the procedure of processing of the monitor 661.

【0454】制御ブロックC1では、電圧変換部3の端
子3dの電圧Vdと目的の電圧(すなわち、基準電圧生
成器9から出力される電圧)Vpとが比較される。電圧
dが電圧Vpより小さい場合には、処理は制御ブロック
C2に進む。電圧Vdが電圧V pより大きい場合には、制
御ブロックC3の処理が繰り返される。制御ブロックC
1において電圧Vdと電圧Vpとを比較した結果は、制御
ブロックC2において記憶される。制御ブロックC2で
は、制御ブロックC1における比較結果が5回連続して
d<Vpである場合が検出される。Vd<Vpが5回連続
すると、制御ブロックC3において電圧VsがΔVだけ
下げられる。ここで、電圧Vsは、基準電圧生成器14
から出力される電圧であり、電圧ΔVは、電圧Vsを変
動させるときの最小電圧幅である。制御ブロックC3の
処理が終了した後、処理は制御ブロックC1に戻る。
In the control block C1, the end of the voltage converter 3
Voltage V of child 3ddAnd the desired voltage (ie, the reference voltage generator)
Voltage output from the generator 9) VpIs compared with Voltage
VdIs the voltage VpIf it is less, the process goes to the control block
Proceed to C2. Voltage VdIs the voltage V pIf greater than,
The processing of the control block C3 is repeated. Control block C
The voltage V at 1dAnd voltage VpThe result of comparing with
Stored in block C2. In control block C2
Means that the comparison result in the control block C1 is five times in a row
Vd<VpIs detected. Vd<VpIs 5 times in a row
Then, in the control block C3, the voltage VsIs only ΔV
Can be lowered. Here, the voltage VsIs a reference voltage generator 14
And the voltage ΔV is the voltage VsChange
This is the minimum voltage width when operating. Of control block C3
After the processing ends, the processing returns to the control block C1.

【0455】制御ブロックC2においてVd<Vpが5回
連続したことが検出されることは、電源1から電圧変換
部3に供給される電力が負荷2で消費される電力より小
さいことを意味する。ところで、Vd<Vpが5回連続す
るまで待つのはマージンをとるためである。電圧Vd
電圧Vpより小さい場合には電源1から電圧変換部3に
電力が供給され、この供給された電力が負荷2で消費さ
れる電力よりも小さい場合には、制御ブロックC1にお
ける次の比較においても電圧Vdは電圧Vpより小さくな
る。従って、Vd<Vpが2回連続することは、電源1か
ら電圧変換部3に供給される電力が不足していることを
意味する。しかしながら、電圧Vdと電圧Vpとの比較は
ノイズの影響を受けやすい。特に、電圧Vdが電圧Vp
近ければそれだけノイズの影響を受けやすくなる。ノイ
ズの影響を受けにくくするためには、Vd<Vpが2回連
続した場合に電源1から電圧変換部3に供給される電力
が不足していると判定するよりも、Vd<Vpが5回連続
した場合に電源1から電圧変換部3に供給される電力が
不足していると判定する方が好ましい。3回分のマージ
ンを取ることによりノイズによる比較ミスが除外される
ので、判定がより確実となるからである。制御ブロック
C3において電圧VsをΔVだけ下げることは、電源1
から電圧変換部3に供給される電力を増やすことを意味
する。電圧V sを下げると、スイッチ26が閉状態とな
る期間が長くなるからである。
In the control block C2, Vd<VpIs 5 times
The detection of continuity means that the power supply 1
The power supplied to the unit 3 is smaller than the power consumed by the load 2.
Means. By the way, Vd<VpIs repeated 5 times
The reason for waiting is to take a margin. Voltage VdBut
Voltage VpIf smaller, the power supply 1 switches to the voltage converter 3
Power is supplied, and this supplied power is consumed by load 2.
If the power is smaller than the power
Voltage V in the next comparisondIs the voltage VpSmaller
You. Therefore, Vd<VpIs repeated twice when the power supply 1
That the power supplied to the voltage converter 3 is insufficient
means. However, the voltage VdAnd voltage VpComparison with
Susceptible to noise. In particular, the voltage VdIs the voltage VpTo
The closer, the more susceptible to noise. Neu
In order to reduce the effect ofd<VpIs twice
Power supplied from the power supply 1 to the voltage conversion unit 3
Than V is determined to be insufficientd<VpIs 5 times in a row
The power supplied from the power supply 1 to the voltage converter 3
It is preferable to determine that there is a shortage. 3 merges
Eliminates comparison errors due to noise
This is because the determination is more reliable. Control block
The voltage V at C3sIs reduced by ΔV, the power supply 1
Means to increase the power supplied to the voltage converter 3 from
I do. Voltage V sLowers the switch 26 to the closed state.
This is because a longer period of time is required.

【0456】制御ブロックC4〜C6においても制御ブ
ロックC1〜C3と同様の処理が行われる。すなわち、
制御ブロックC4では、電圧Vdと電圧Vpとが比較され
る。制御ブロックC5においてVd>Vpが5回連続した
ことが検出された場合には、制御ブロックC6において
電圧VsがΔVだけ上げられる。制御ブロックC5にお
いてVd>Vpが5回連続したことが検出されることは、
電源1から電圧変換部3に供給される電力が負荷2で消
費される電力より大きいことを意味する。制御ブロック
C6において電圧VsをΔVだけ上げることは、電源1
から電圧変換部3に供給される電力を減らすことを意味
する。電圧Vsを上げると、スイッチ26が閉状態とな
る期間が短くなるからである。
[0456] In the control blocks C4 to C6, the same processing as in the control blocks C1 to C3 is performed. That is,
In the control block C4, and the voltage V d and the voltage V p is compared. When it is detected in the control block C5 that V d > V p has been repeated five times, the voltage V s is increased by ΔV in the control block C6. The fact that V d > V p is detected five consecutive times in the control block C5 means that
This means that the power supplied from the power supply 1 to the voltage converter 3 is larger than the power consumed by the load 2. Increasing in the control block C6 the voltage V s by ΔV, the power supply 1
Means to reduce the power supplied to the voltage converter 3 from. Increasing the voltage V s, it is because the period in which the switch 26 is closed is shortened.

【0457】図42は、図41の制御フローを実現する
ための回路構成例を示す。基準電圧生成器141は、電
圧Vpを生成する。検出器142は、電圧Vdと電圧Vp
とを比較する。検出器142は、Vd<Vpの場合には”
0”をシフトレジスタ143に出力し、Vd>Vpの場合
には”1”をシフトレジスタ143に出力する。シフト
レジスタ143は、検出器142からの”0””1”の
出力信号を5回にわたって保持する。エンコーダ144
は、シフトレジスタ143に保持された5回分のデータ
がすべて”0”である場合(すなわち、”0”が5回連
続した場合)には、基準電圧生成器14から出力される
電圧VsをΔVだけ下げ、シフトレジスタ143に保持
された5回分のデータがすべて”1”である場合(すな
わち、”1”が5回連続した場合)には、基準電圧生成
器14から出力される電圧VsをΔVだけ上げる。この
ようにして、図41に示す制御が実現される。
FIG. 42 shows an example of a circuit configuration for realizing the control flow of FIG. The reference voltage generator 141 generates a voltage V p. The detector 142 detects the voltage Vd and the voltage Vp
Compare with If V d <V p , detector 142
"0" is output to the shift register 143, and when Vd > Vp , "1" is output to the shift register 143. The shift register 143 outputs the output signal of "0""1" from the detector 142. Hold for 5 times Encoder 144
The case 5 times the data held in the shift register 143 are all "0" (i.e., "0" if the consecutive 5 times), the voltage V s output from the reference voltage generator 14 When the data for five times held in the shift register 143 is “1” (that is, when “1” continues five times), the voltage V output from the reference voltage generator 14 is reduced by ΔV. Increase s by ΔV. In this way, the control shown in FIG. 41 is realized.

【0458】図43は、基準電圧生成器14から出力さ
れる電圧Vsが変化する様子を示す。一度の電圧変化で
十分でない場合には、電源1から電圧変換部3に供給さ
れる電力が負荷2で消費される電力に等しくなるまでさ
らに電圧変化が繰り返される。
[0458] Figure 43 illustrates how the voltage V s output from the reference voltage generator 14 changes. If one voltage change is not enough, the voltage change is repeated until the power supplied from the power supply 1 to the voltage converter 3 becomes equal to the power consumed by the load 2.

【0459】図44は、電圧Vcを決定する処理の手順
を示す制御フローである。
[0459] Figure 44 is a control flow illustrating a procedure of a process for determining the voltage V c.

【0460】制御ブロックC7では、電圧変換部3の端
子3dの電圧Vdと目的の電圧(すなわち、基準電圧生
成器9から出力される電圧)Vpとが比較される。電圧
dが電圧Vpより小さい場合には、処理は制御ブロック
C8に進み、そうでない場合には、制御ブロックC7の
処理が繰り返される。制御ブロックC8では、Vd<Vp
が5回連続したか否かが判定される。Vd<Vpが5回連
続した場合には、処理は制御ブロックC7に戻る。そう
でない場合には、処理は制御ブロックC9に進む。制御
ブロックC9では、電圧VcがΔVだけ上げる。その
後、処理は制御ブロックC10に進む。制御ブロックC
10では、電圧Vdと電圧Vpとが比較される。電圧Vd
が電圧Vpより大きい場合には、処理は制御ブロックC
11に進み、そうでない場合には、制御ブロックC10
の処理が繰り返される。制御ブロックC11では、Vd
>Vpが5回連続したか否かが判定される。Vd>Vp
5回連続した場合には、処理は制御ブロックC7、C1
4に戻る。そうでない場合には、処理は制御ブロックC
12、C13に進み、電圧Vcが2ΔVだけ下がる。そ
の後、処理は制御ブロックC7、C14に戻る。制御ブ
ロックC14では、電圧Vd電圧Vpとが比較される。電
圧Vdが電圧Vpより大きい場合には、処理は制御ブロッ
クC15に進み、そうでない場合には、制御ブロックC
14の処理が繰り返される。制御ブロックC15では、
d>Vpが5回連続したか否かが判定される。Vd>Vp
が5回連続した場合には、処理は制御ブロックC14に
戻る。そうでない場合には、処理は制御ブロックC9に
進む。
[0460] In the control block C7, the voltage V d and the object of the voltage at the terminal 3d of the voltage conversion section 3 (i.e., the voltage output from the reference voltage generator 9) and V p are compared. When the voltage V d is smaller than the voltage V p, the process proceeds to the control block C8, otherwise, the process control block C7 is repeated. In the control block C8, V d <V p
Is determined five times in a row. If Vd <Vp is repeated five times, the process returns to the control block C7. Otherwise, processing proceeds to control block C9. In the control block C9, the voltage V c increasing by [Delta] V. Thereafter, the process proceeds to the control block C10. Control block C
In 10, and the voltage V d and the voltage V p is compared. Voltage V d
Is greater than the voltage V p , the process proceeds to the control block C
11. If not, control block C10
Is repeated. In the control block C11, V d
It is determined whether or not> Vp has continued five times. If V d > V p is repeated five times, the processing proceeds to control blocks C7 and C1.
Return to 4. If not, the process proceeds to control block C
Proceed to 12, C13, the voltage V c falls only 2ΔV. Thereafter, the process returns to the control blocks C7 and C14. In the control block C14, and the voltage V d voltage V p is compared. When the voltage V d is greater than the voltage V p, the process proceeds to the control block C15, otherwise, the control block C
Step 14 is repeated. In control block C15,
It is determined whether V d > V p has been repeated 5 times. V d > V p
Are repeated five times, the process returns to the control block C14. Otherwise, processing proceeds to control block C9.

【0461】制御ブロックC7〜C15の意味を以下に
述べる。制御ブロックC7、C8のフローは、電圧Vd
が電圧Vpより小さい期間が5回連続していることか
ら、図41に示した制御フローでも述べたように、
「幅」(電圧 Vsと電圧Vcの電位差)を決定している
最中であることを意味する。制御ブロックC14、C1
5のフローについても同様である。制御ブロックC8、
C15の出力が「No」であるならば、その幅は決定さ
れていることを意味する。その幅が決定された時点で、
「高さ」(電圧Vc)が決定される。制御ブロックC9
では、電圧VcがΔVだけ上げられる。この動作は、図
41に示される制御後の適切な幅から意図的に電圧Vc
を変動させることを意味している。適切な幅を意図的に
広げれば(電圧VcをΔVだけ上げれば)、電源1から
電圧変換部3に供給される電力は増大するから、制御ブ
ロックC10における電圧Vdと電圧Vpとの比較は、V
d>Vpが5回連続すると予想される。Vd>Vpが5回連
続すれば、図44の制御フローは完了する。しかしなが
ら、Vd>Vpが5回連続しない場合には電圧Vcを上げ
すぎていることを意味する。なぜなら、電圧Vcを上げ
ることにより、本来は幅が増大することによって電源1
から電圧変換部3に供給される電力が増加するはずであ
るのに実際にはその電力の増加が少ない(Vd>Vpが5
回連続しない)のは、電圧変換部3の端子3fの電圧が
電源1の電圧よりも高い期間でスイッチ26を閉状態と
しているために、電圧変換部3に供給した電力が電源1
に逆流するからである。この場合には、より低い電圧V
cでスイッチ26を閉状態から開状態に移行しなければ
ならない。従って、この場合には制御ブロックC9にお
いて電圧VcをいったんΔVだけ上げていることを考慮
して制御ブロックC12、C13において電圧Vcを2
ΔVだけ下げるわけである。以上が、電圧Vcの高さの
調整手順の一例である。
The meaning of the control blocks C7 to C15 will be described below. The flow of the control blocks C7 and C8 corresponds to the voltage V d
There since the voltage V p of less than periods for five consecutive times, as described in the control flow shown in FIG. 41,
Means that in the process which determines the "width" (the potential difference between the voltage V s and the voltage V c). Control blocks C14, C1
The same applies to the flow of No. 5. Control block C8,
If the output of C15 is "No", it means that the width has been determined. Once the width is determined,
The “height” (voltage V c ) is determined. Control block C9
In, the voltage V c is raised by ΔV. This operation is performed by intentionally setting the voltage V c from the appropriate width after control shown in FIG.
Means to fluctuate. Should widen the appropriate width is intentionally (Increasing the voltage V c by [Delta] V), since the power supplied from the power supply 1 to the voltage conversion unit 3 increases, the voltage V d and the voltage V p in the control block C10 The comparison is V
d > Vp is expected to be 5 consecutive times. If V d > V p continues five times, the control flow in FIG. 44 is completed. However, if V d > V p does not continue five times, it means that the voltage V c is too high. This is because the power supply 1 by raising the voltage V c, by originally width increases
, The power supplied to the voltage converter 3 should increase, but the increase in the power is small (V d > V p is 5
The reason for this is that the switch 26 is closed during a period in which the voltage at the terminal 3f of the voltage conversion unit 3 is higher than the voltage of the power supply 1, so that the power supplied to the voltage conversion unit 3 is
Because it flows backward. In this case, the lower voltage V
The switch 26 must be shifted from the closed state to the open state at c . Therefore, the voltage V c at the control block C12, C13 considering that raised only once ΔV the voltage V c at the control block C9 in this case 2
That is, it is decreased by ΔV. The above is an example of a procedure of adjusting the height of the voltage V c.

【0462】表3に幅の決定、高さの決定、間欠動作に
ついてまとめた。
Table 3 summarizes the determination of the width, the determination of the height, and the intermittent operation.

【0463】表3 Table 3

【0464】[0464]

【表3】 (実施の形態3)図45は、本発明による電圧変換器の
他の構成を示す。61は従来のDC/DC変換器であ
る。62は被変換電源であり、63は電圧変換器20の
端子23に接続されるクロック・パルス生成器であり、
64は端子24に接続されているスタート信号生成器で
ある。65は変換後の電圧が供給されている負荷となる
LSIである。LSI65からは最適な供給電圧値を電
圧変換器20の端子25に送る。電圧変換器20はLS
I65に供給する電流が小さいときには高効率の電圧変
換をおこなうが、その一方では供給電流が大きくなると
変換効率は低下して従来のDC/DC変換器61の電圧
変換効率よりも低くなる。
[Table 3] (Embodiment 3) FIG. 45 shows another configuration of the voltage converter according to the present invention. 61 is a conventional DC / DC converter. 62 is a power supply to be converted, 63 is a clock pulse generator connected to the terminal 23 of the voltage converter 20,
Reference numeral 64 denotes a start signal generator connected to the terminal 24. Reference numeral 65 denotes an LSI serving as a load to which the converted voltage is supplied. The optimum supply voltage value is sent from the LSI 65 to the terminal 25 of the voltage converter 20. The voltage converter 20 is LS
When the current supplied to I65 is small, high-efficiency voltage conversion is performed. On the other hand, when the supply current increases, the conversion efficiency decreases and becomes lower than the voltage conversion efficiency of the conventional DC / DC converter 61.

【0465】図45に示される電圧変換器20の構成
は、図40に示される電圧変換器20の構成と同様であ
る。電圧変換器20は、端子22からLSI65に流れ
る電流を検出する電流検出器を含んでいる。あるいは、
この電流検出器は、電圧変換器20の外部に設けられて
いてもよい。
The configuration of voltage converter 20 shown in FIG. 45 is the same as the configuration of voltage converter 20 shown in FIG. The voltage converter 20 includes a current detector that detects a current flowing from the terminal 22 to the LSI 65. Or,
This current detector may be provided outside the voltage converter 20.

【0466】その電流検出器によって検出される電流が
所定の電流より小さい場合には、電圧変換器20が動作
する。その電流検出器によって検出される電流が所定の
電流より大きい場合には、DC/DC変換器61が動作
する。
When the current detected by the current detector is smaller than the predetermined current, voltage converter 20 operates. When the current detected by the current detector is larger than the predetermined current, the DC / DC converter 61 operates.

【0467】あるいは、端子22からLSI65に出力
される電圧が所定の電圧の時間積分値より大きい場合に
は、電圧変換器20が動作し、端子22からLSI65
に出力される電圧が所定の電圧の時間積分値より小さい
場合には、DC/DC変換器61が動作するようにして
もよい。
Alternatively, if the voltage output from the terminal 22 to the LSI 65 is larger than the predetermined time integral of the voltage, the voltage converter 20 operates and the terminal
When the voltage output to the DC / DC converter is smaller than the time integral value of the predetermined voltage, the DC / DC converter 61 may operate.

【0468】このように、DC/DC変換器61の電圧
変換効率が電圧変換器20よりも高い場合には、電圧変
換器20からの供給を停止して、DC/DC変換器61
から電流を供給する。
As described above, when the voltage conversion efficiency of the DC / DC converter 61 is higher than that of the voltage converter 20, the supply from the voltage converter 20 is stopped, and the DC / DC converter 61
To supply current.

【0469】さらに、LSI65の消費電流の変化に対
する対応だけでなく、所望の電圧が大きく変化するとき
に所望の電圧までの移行をDC/DC変換器61によっ
て実行する。所望の電圧に到達したのちは電圧変換器2
0によって電流供給を開始する。これで、所望の電圧へ
の移行(セトリング)が高速になる。所望の電圧間の移
行期間でのDC/DC変換器61の切り替えだけではな
く、電圧変換器20のスタートアップ、リセットをDC
/DC変換器61によって実行することもできる。
Further, the DC / DC converter 61 executes not only the change in the current consumption of the LSI 65 but also the change to the desired voltage when the desired voltage largely changes. After reaching the desired voltage, the voltage converter 2
0 starts current supply. This speeds up the transition to the desired voltage (settling). Not only the switching of the DC / DC converter 61 during the transition period between the desired voltages, but also the startup and reset of the voltage
It can also be executed by the / DC converter 61.

【0470】図46は、電圧変換器20と従来のDC/
DC変換器61とを組み合わせることにより、電圧変化
の速度を大きくする様子を示す。
FIG. 46 shows a voltage converter 20 and a conventional DC / DC converter.
A state in which the speed of the voltage change is increased by combining with the DC converter 61 is shown.

【0471】図46において、期間I、IIIでは電圧
変換器20のみが動作する。従って、これらの期間では
高変換効率で電力が負荷2に供給される。期間IIでは
電圧変換器20とDC/DC変換器61とが同時に動作
するによって、電圧変換器20のみが動作する場合に比
較して、出力電圧を1Vから2Vに急速に立ち上げる。
ただし、この期間では変換効率は低下する。
In FIG. 46, in periods I and III, only voltage converter 20 operates. Therefore, during these periods, power is supplied to the load 2 with high conversion efficiency. In the period II, the voltage converter 20 and the DC / DC converter 61 operate at the same time, so that the output voltage rapidly rises from 1V to 2V as compared with the case where only the voltage converter 20 operates.
However, the conversion efficiency decreases during this period.

【0472】図47は、DC/DC変換器61の電圧変
換部54と電圧変換器20の電圧変換部3との間に共用
することができる回路部分があることを示す。DC/D
C変換器61と電圧変換器20の回路規模に最も影響を
与えるのはスイッチ26、66と容量27、29とイン
ダクタ28である。従って、これらの回路部分を共有す
ることで回路規模を大きくすることなくDC/DC変換
器61を電圧変換器20に取り込むことができる。すな
わち、図47に示されているように電圧変換部3の端子
3fにNMOSスイッチ66を接続することにより、D
C/DC変換器61の電圧変換部54を構成することが
できる。電圧変換部54と電圧変換部3との間で回路部
分を共用することができることから、図47の構成をと
れば回路規模をほとんど増大させずにDC/DC変換器
61と電圧変換器20とを実現できる。 (実施の形態4)図48Aおよび図48Bは、電圧変換
部3の他の構成を示す。
FIG. 47 shows that there is a circuit portion that can be shared between the voltage converter 54 of the DC / DC converter 61 and the voltage converter 3 of the voltage converter 20. DC / D
The switches 26 and 66, the capacitors 27 and 29, and the inductor 28 most influence the circuit scale of the C converter 61 and the voltage converter 20. Therefore, by sharing these circuit portions, the DC / DC converter 61 can be taken into the voltage converter 20 without increasing the circuit scale. That is, by connecting the NMOS switch 66 to the terminal 3f of the voltage conversion unit 3 as shown in FIG.
The voltage converter 54 of the C / DC converter 61 can be configured. Since the circuit portion can be shared between the voltage conversion unit 54 and the voltage conversion unit 3, if the configuration of FIG. 47 is adopted, the DC / DC converter 61 and the voltage converter 20 can be connected with almost no increase in circuit scale. Can be realized. (Embodiment 4) FIGS. 48A and 48B show another configuration of the voltage converter 3. FIG.

【0473】図48Aに示される電圧変換部3の構成
は、ダイオード67と容量66とがスイッチ26に接続
されている点で、図30に示される電圧変換部3の構成
と異なっている。ダイオード67は、例えば、ショット
キバリア・ダイオードであり得る。
The configuration of the voltage conversion unit 3 shown in FIG. 48A is different from the configuration of the voltage conversion unit 3 shown in FIG. 30 in that a diode 67 and a capacitor 66 are connected to the switch 26. The diode 67 can be, for example, a Schottky barrier diode.

【0474】図48Bに示される電圧変換部3の構成
は、ツェナー・ダイオード68がスイッチ26に接続さ
れている点で、図30に示される電圧変換部3の構成と
異なる。
The configuration of the voltage converter 3 shown in FIG. 48B is different from the configuration of the voltage converter 3 shown in FIG. 30 in that a Zener diode 68 is connected to the switch 26.

【0475】図48Aおよび図48Bに示される端子3
a〜3eは、図29に示される端子3a〜3eと同一で
ある。図33に示されているように、セット・アップ期
間の電圧変換部3の動作特性から移行期間で端子3fの
電圧(波形aの電圧)が被変換電圧VDDよりも高くなり
PMOSトランジスタ26の端子3fに接続されたドレ
インとウエル間で形成されている(寄生している)ダイ
オードが順方向にバイアスされたときにドレインからウ
エルに向かって電流がながれる。この電流は容量27、
29とインダクタ28の値によっては大きい電流値を持
つことになり、ドレインとウエル間のダイオードの順方
向耐電流値を越えてPMOSトランジスタを破壊する。
そこで、端子3fと端子3a間にダイオード67を接続
し、端子3aとグランド間に容量66を接続する。端子
3fの電圧が被変換電源1の電圧(端子3aの電圧)よ
りも高くなって、ダイオード67が順方向にバイアスさ
れると電流は端子3fから端子3aに向かってながれ、
端子3aに流れ込んだ電流は容量66に流れ込む。ここ
で、ダイオード67はPMOSトランジスタ26のドレ
インとウエル間で構成されたダイオードが順方向に電流
が流れ始める電圧値よりも小さい電圧で順方向電流が流
れ始める。PMOSトランジスタ26には大電流が流れ
ないので破壊は起こらない。ただし、ダイオード67は
耐電流値が大きいものが必要になるので半導体集積回路
上に形成するよりも外付け部品とすることが一般的であ
る。容量66はダイオード67の順方向電流を被変換電
源1に逆流量を低減する。
Terminal 3 shown in FIGS. 48A and 48B
a to 3e are the same as the terminals 3a to 3e shown in FIG. As shown in FIG. 33, the voltage at the terminal 3f (the voltage of the waveform a) becomes higher than the converted voltage V DD during the transition period due to the operation characteristics of the voltage conversion unit 3 during the set-up period, and the PMOS transistor 26 When a diode (parasitic) formed between the drain and the well connected to the terminal 3f is biased in the forward direction, a current flows from the drain toward the well. This current has a capacity of 27,
Depending on the value of the inductor 29 and the value of the inductor 28, it has a large current value, exceeding the forward withstand current value of the diode between the drain and the well, and destroying the PMOS transistor.
Therefore, a diode 67 is connected between the terminal 3f and the terminal 3a, and a capacitor 66 is connected between the terminal 3a and the ground. When the voltage at the terminal 3f becomes higher than the voltage of the power supply 1 to be converted (the voltage at the terminal 3a) and the diode 67 is biased in the forward direction, the current flows from the terminal 3f toward the terminal 3a,
The current flowing into the terminal 3a flows into the capacitor 66. Here, in the diode 67, the forward current starts to flow at a voltage smaller than the voltage value at which the current starts flowing in the forward direction in the diode formed between the drain of the PMOS transistor 26 and the well. Since no large current flows through the PMOS transistor 26, no destruction occurs. However, since the diode 67 needs to have a large withstand current value, it is generally used as an external component rather than formed on a semiconductor integrated circuit. The capacitor 66 reduces the reverse flow of the forward current of the diode 67 to the power supply 1 to be converted.

【0476】図48Bは、ツェナー・ダイオード68に
よって端子3fからグランド端子に電流を流して、PM
OSトランジスタ26には大電流を流さないようにする
構成を示す。ここで、ツェナー・ダイオード68はPM
OSトランジスタ26のドレインとウエル間に電流が流
れ始める電圧よりも低い電圧であり、被変換電源1の電
圧よりも高い電圧となっている。 (実施の形態5)図49Aおよび図49Bは、電圧変換
部3の他の構成を示す。
FIG. 48B shows that a current flows from the terminal 3f to the ground terminal by the Zener diode 68 and the PM
A configuration for preventing a large current from flowing to the OS transistor 26 is shown. Here, the Zener diode 68 is PM
The voltage is lower than the voltage at which a current starts to flow between the drain and the well of the OS transistor 26 and higher than the voltage of the power supply 1 to be converted. (Embodiment 5) FIGS. 49A and 49B show another configuration of the voltage converter 3. FIG.

【0477】図49Aに示される電圧変換部3の構成
は、端子3fとグランド端子との間にダイオード69が
接続されている点で、図30に示される電圧変換部3と
異なる。ダイオード69は、例えば、ショットキバリア
・ダイオードであり得る。
The configuration of voltage converter 3 shown in FIG. 49A is different from voltage converter 3 shown in FIG. 30 in that diode 69 is connected between terminal 3f and the ground terminal. Diode 69 may be, for example, a Schottky barrier diode.

【0478】図49Bに示される電圧変換部3の構成
は、端子3fとグランド端子との間にツェナー・ダイオ
ード70が接続されている点で、図30に示される電圧
変換部3と異なる。
The configuration of voltage converter 3 shown in FIG. 49B differs from voltage converter 3 shown in FIG. 30 in that Zener diode 70 is connected between terminal 3f and the ground terminal.

【0479】図49Aの構成では、端子3fの電圧がグ
ランド電圧GNDよりも低い電圧になり、ダイオード6
9が順方向にバイアスされるとグランド端子から端子3
fに向かって電流が流れる。ダイオード69に順方向電
流が流れ始める電圧はPMOSトランジスタ26の端子
3fに接続されたドレインとウエル間で構成されたダイ
オードの逆方向耐電圧よりも小さい電圧とすることで、
PMOSトランジスタ26の破壊を防ぐことができる。
In the configuration shown in FIG. 49A, the voltage at the terminal 3f becomes lower than the ground voltage GND,
9 is biased in the forward direction and the terminal 3
A current flows toward f. The voltage at which the forward current starts flowing through the diode 69 is set to a voltage smaller than the reverse breakdown voltage of the diode formed between the drain connected to the terminal 3f of the PMOS transistor 26 and the well.
The destruction of the PMOS transistor 26 can be prevented.

【0480】図49Bの構成は、図49Aのダイオード
69をツェナー・ダイオード70に置き換えたものであ
る。ツェナー・ダイオード70に電流が流れ始める電圧
はPMOSトランジスタ26の端子3fに接続されたド
レインとウエル間で構成されたダイオードの逆方向耐電
圧よりも小さい電圧とすることで、PMOSトランジス
タ26の破壊を防ぐことができる。ダイオード69とツ
ェナー・ダイオード70は半導体集積回路上に形成する
よりも外付け部品とすることが一般的である。 (実施の形態6)図50は、電圧変換器20の他の動作
手順を示す。図50に示される電圧変換器20の動作手
順は、検出器15、18の検出期間、検出器15、18
の出力信号およびPMOSスイッチ26の開閉動作の点
で、図33に示される電圧変換器20の動作手順と異な
る。
The structure of FIG. 49B is obtained by replacing the diode 69 of FIG. 49A with a Zener diode 70. The voltage at which the current starts to flow through the Zener diode 70 is smaller than the reverse breakdown voltage of the diode formed between the drain connected to the terminal 3f of the PMOS transistor 26 and the well, so that the destruction of the PMOS transistor 26 can be prevented. Can be prevented. Generally, the diode 69 and the Zener diode 70 are external components rather than formed on a semiconductor integrated circuit. (Embodiment 6) FIG. 50 shows another operation procedure of the voltage converter 20. The operation procedure of the voltage converter 20 shown in FIG. 50 is based on the detection periods of the detectors 15 and 18, the detectors 15 and 18,
33 and the operation procedure of the voltage converter 20 shown in FIG.

【0481】検出器15が検出期間にはいると、検出器
15は、電圧変換部3の端子3fの電圧と基準電圧生成
器14から出力される電圧VSとを比較し、端子3fの
電圧が電圧VSを越えたときに出力信号としてHパルス
を出力する。その後、端子3fの電圧が頂点をこえて下
がりはじめると、端子3fの電圧は電圧VSに再び近づ
く。検出器15は、端子3fの電圧が電圧VSを下回っ
たときに出力信号としてHパルスを再び出力する。
[0481] When the detector 15 enters the detection period, the detector 15 compares the voltage V S output from the voltage and the reference voltage generator 14 of the terminal 3f of the voltage conversion section 3, the voltage at the terminal 3f There outputs the H pulse as an output signal when it exceeds the voltage V S. Thereafter, when the voltage at the terminal 3f starts to decrease beyond the peak, the voltage at the terminal 3f approaches the voltage V S again. Detector 15 again outputs the H pulse as an output signal when the voltage at the terminal 3f fell below the voltage V S.

【0482】検出器18が検出期間にはいると、検出器
18は、電圧変換部3の端子3fの電圧と基準電圧生成
器17から出力される電圧VCとを比較し、端子3fの
電圧が電圧VCを越えたときに出力信号としてHパルス
を出力する。端子3fの電圧が電圧VSまで降下した
後、再び上昇しはじめると、端子3fの電圧は電圧VC
に再び近づく。検出器18は、電圧VCを上回ったとき
に出力信号としてHパルスを出力する。
[0482] When the detector 18 enters the detection period, the detector 18 compares the voltage V C output from the voltage and the reference voltage generator 17 of the terminal 3f of the voltage conversion section 3, the voltage at the terminal 3f There outputs the H pulse as an output signal when it exceeds the voltage V C. When the voltage at the terminal 3f starts to rise after dropping to the voltage V S , the voltage at the terminal 3f becomes the voltage V C
Approach again. Detector 18 outputs the H pulse as an output signal when it exceeds the voltage V C.

【0483】検出器15の初めのHパルス(端子3fの
電圧が電圧VSを越えたときの信号)に応答してスイッ
チ26は開状態から閉状態に移行する。その後、検出器
17の初めのHパルス(端子3fの電圧が電圧VCを越
えたときの信号)に応答してスイッチ26は閉状態から
開状態に移行する。
[0483] Switch 26 in response to the beginning of the H pulse (signal when the voltage at the terminal 3f exceeds the voltage V S) of the detector 15 transitions from the open state to the closed state. Thereafter, the switch 26 in response to the beginning of the H pulse (signal when the voltage at the terminal 3f exceeds the voltage V C) of the detector 17 transitions from the closed state to the open state.

【0484】さらに、検出器15の次のHパルス(端子
3fの電圧が電圧VSを下回ったときの信号)に応答し
てスイッチ26は開状態から閉状態に移行する。最後
に、検出器17の次のHパルス(端子3fの電圧が電圧
Cを上回ったときの信号)に応答してスイッチ26は
閉状態から開状態に移行する。
Further, the switch 26 shifts from the open state to the closed state in response to the next H pulse of the detector 15 (a signal when the voltage of the terminal 3f falls below the voltage V S ). Finally, the switch 26 in response to the next H pulse of the detector 17 (signal when the voltage at the terminal 3f exceeds the voltage V C) transitions from the closed state to the open state.

【0485】このようにして、図35に示された点1と
点2の間でPMOSスイッチ26は閉状態となり、図3
6に示された点3と点4の間でPMOSスイッチ26は
再び閉状態となる。
In this way, the PMOS switch 26 is closed between the points 1 and 2 shown in FIG.
The PMOS switch 26 is closed again between the point 3 and the point 4 shown in FIG.

【0486】このように、1周期の動作において、2度
PMOSスイッチ26を閉状態とすることにより、電圧
変換部3に電荷を供給する点1、点3の位置を規定する
電圧VSを被変換電源1の電圧に近づけることができ
る。このことにより、電圧変換効率が向上する。
As described above, in the operation of one cycle, the PMOS switch 26 is closed twice so that the voltage V S defining the positions of the points 1 and 3 for supplying the electric charge to the voltage converter 3 is received. It is possible to approach the voltage of the conversion power supply 1. Thereby, the voltage conversion efficiency is improved.

【0487】なお、上述した実施の形態では、PMOS
スイッチ26が開状態から閉状態に移行するタイミング
と、PMOSスイッチ26が閉状態から開状態に移行す
るタイミングとをそれぞれ独立に制御していた。あるい
は、PMOSスイッチ26が閉状態から開状態に移行す
るタイミングをPMOSスイッチ26が開状態から閉状
態に移行するタイミングに従属させて制御するようにし
てもよい。例えば、PMOSスイッチ26が閉状態から
開状態に移行するタイミングは、PMOSスイッチ26
が開状態から閉状態に移行するタイミングを遅延させる
ことにより作成され得る。 (実施の形態7)図59は、電圧変換器1500の構成
を示す。電圧変換器1500は、電源1516から供給
される電源電圧を所望の電圧に変換する電圧変換部15
01と、電圧変換部1501を制御する制御部1518
とを備えている。
In the above-described embodiment, the PMOS
The timing when the switch 26 shifts from the open state to the closed state and the timing when the PMOS switch 26 shifts from the closed state to the open state are independently controlled. Alternatively, the timing at which the PMOS switch 26 shifts from the closed state to the open state may be controlled depending on the timing at which the PMOS switch 26 shifts from the open state to the closed state. For example, the timing at which the PMOS switch 26 shifts from the closed state to the open state is determined by the PMOS switch 26.
Can be created by delaying the timing of transition from the open state to the closed state. (Embodiment 7) FIG. 59 shows a configuration of a voltage converter 1500. The voltage converter 1500 converts the power supply voltage supplied from the power supply 1516 into a desired voltage.
01 and a controller 1518 for controlling the voltage converter 1501
And

【0488】電圧変換部1501は、端子1501a〜
1501fを有している。端子1501aは、電源15
16に接続されている。端子1501fは、負荷151
7に接続されている。負荷1517は、抵抗成分と容量
成分の少なくとも一方を含んでいる。電圧変換部150
1から出力される所望の電圧は、端子1501fを介し
て負荷1517に供給される。
The voltage conversion section 1501 has terminals 1501a to 1501a to
1501f. Terminal 1501a is connected to power supply 15
16 are connected. The terminal 1501f is connected to the load 151
7 is connected. The load 1517 includes at least one of a resistance component and a capacitance component. Voltage converter 150
The desired voltage output from 1 is supplied to the load 1517 via the terminal 1501f.

【0489】制御部1518は、検出部1510、15
12、1513および1515と、同期部1511およ
び1514とを含んでいる。
The control unit 1518 includes detection units 1510 and 1510
12, 1513 and 1515, and synchronizers 1511 and 1514.

【0490】図60Aは、電圧変換部1501の構成を
示す。電圧変換部1501は、スイッチ1502と、共
振回路LC1と、スイッチ1506と、共振回路LC2
とを含んでいる。
FIG. 60A shows the configuration of voltage conversion section 1501. The voltage converter 1501 includes a switch 1502, a resonance circuit LC1, a switch 1506, and a resonance circuit LC2.
And

【0491】共振回路LC1は、インダクタ1504
と、接続点1504−1においてインダクタ1504の
一端に接続される容量1503と、接続点1504−2
においてインダクタ1504の他端に接続される容量1
505とを含んでいる。
The resonance circuit LC1 includes an inductor 1504
A capacitor 1503 connected to one end of the inductor 1504 at a connection point 1504-1;
, The capacitance 1 connected to the other end of the inductor 1504
505.

【0492】スイッチ1502は、端子S1と端子S2
を有している。スイッチ1502は、制御信号に応じ
て、端子S1と端子S2とを電気的に接続し、または、端
子S1と端子S2とを電気的に分離する。その制御信号
は、端子1501bを介して同期部1511から供給さ
れる。スイッチ1502の端子S1は、端子1501a
を介して電源1516に接続されている。スイッチ15
02の端子S2は、共振回路LC1の接続点1504−
1に接続されている。
[0492] switch 1502, and a terminal S 1 and the terminal S 2. The switch 1502 electrically connects the terminal S 1 to the terminal S 2 or electrically separates the terminal S 1 from the terminal S 2 according to a control signal. The control signal is supplied from the synchronization unit 1511 via the terminal 1501b. Terminal S 1 of the switch 1502, the terminal 1501a
Is connected to the power supply 1516 via the. Switch 15
Terminal S 2 of 02, the connection point of the resonance circuit LC1 1504-
1 connected.

【0493】共振回路LC2は、インダクタ1508
と、接続点1508−1においてインダクタ1508の
一端に接続される容量1507と、接続点1508−2
においてインダクタ1508の他端に接続される容量1
509とを含んでいる。
The resonance circuit LC2 includes an inductor 1508
A capacitor 1507 connected to one end of the inductor 1508 at a connection point 1508-1, and a connection point 1508-2.
, The capacitance 1 connected to the other end of the inductor 1508
509.

【0494】スイッチ1506は、端子S1と端子S2
を有している。スイッチ1506は、制御信号に応じ
て、端子S1と端子S2とを電気的に接続し、または、端
子S1と端子S2とを電気的に分離する。その制御信号
は、端子1501eを介して同期部1514から供給さ
れる。スイッチ1506の端子S1は、共振回路LC1
の接続点1504−2に接続されている。スイッチ15
06の端子S2は、共振回路LC2の接続点1508−
1に接続されている。
The switch 1506 has a terminal S 1 and a terminal S 2 . The switch 1506 electrically connects the terminal S 1 to the terminal S 2 or electrically separates the terminal S 1 from the terminal S 2 according to a control signal. The control signal is supplied from the synchronization unit 1514 via the terminal 1501e. The terminal S 1 of the switch 1506 is connected to the resonance circuit LC 1
Is connected to the connection point 1504-2 of the. Switch 15
Terminal S 2 06, the connection point of the resonance circuit LC2 1508-
1 connected.

【0495】ここで、スイッチとそれに接続された共振
回路とを「基本共振回路」と呼ぶことにすると、電圧変
換部1501は、基本共振回路を2個直列に接続した構
成を有している。もちろん、基本共振回路の数は2個に
限定されない。電圧変換部1501は、N個の基本共振
回路を含み得る。ここで、Nは2以上の任意の整数であ
る。
Here, when the switch and the resonance circuit connected to the switch are referred to as a “basic resonance circuit”, the voltage conversion section 1501 has a configuration in which two basic resonance circuits are connected in series. Of course, the number of basic resonance circuits is not limited to two. Voltage conversion section 1501 may include N basic resonance circuits. Here, N is an arbitrary integer of 2 or more.

【0496】このように基本共振回路を直列に接続した
構成を有する電圧変換部1501は、電源1516から
供給される電源電圧VDDを効率的に降圧することに適し
ている。その理由は、1段目の基本共振回路から出力さ
れる電圧VP(VP<VDD)2段目の基本共振回路の電源
電圧として利用することができるからである。
The voltage converter 1501 having the configuration in which the basic resonance circuits are connected in series is suitable for efficiently lowering the power supply voltage V DD supplied from the power supply 1516. The reason is that the voltage VP ( VP < VDD ) output from the first-stage basic resonance circuit can be used as the power supply voltage of the second-stage basic resonance circuit.

【0497】1個の基本共振回路のみを用いて電源電圧
DDを降圧する方法としては、交流波形の振動中心を下
方にシフトする方法と、交流波形の振幅を小さくする方
法とが考えられる。
As a method of lowering the power supply voltage V DD using only one basic resonance circuit, a method of shifting the oscillation center of the AC waveform downward and a method of reducing the amplitude of the AC waveform can be considered.

【0498】図61Aは、1個の基本共振回路のみを用
いて交流波形(A)の振動中心を下方にシフトすること
により電源電圧VDDを降圧する様子を示す。波形
(A’)は交流波形(A)の振動中心を下方にシフトす
ることによって得られる波形である。このようにして得
られた波形(A’)の一部はグランドGNDを下回って
しまう。このことは、LSIの保護上好ましくない。
FIG. 61A shows how the power supply voltage V DD is reduced by shifting the oscillation center of the AC waveform (A) downward by using only one basic resonance circuit. The waveform (A ′) is a waveform obtained by shifting the vibration center of the AC waveform (A) downward. A part of the waveform (A ′) obtained in this way falls below the ground GND. This is not preferable for protection of the LSI.

【0499】図61Bは、1個の基本共振回路のみを用
いて交流波形(A)の振幅を減少させることにより電源
電圧VDDを降圧する様子を示す。波形(A’)は交流波
形(A)の振幅を減少させることによって得られる波形
である。電圧VPと波形(A’)との間の電位差ΔVは
最小で(VDD−VP)である。従って、スイッチをオン
することによるエネルギー損失が大きい。
FIG. 61B shows how the power supply voltage V DD is reduced by reducing the amplitude of the AC waveform (A) using only one basic resonance circuit. The waveform (A ′) is a waveform obtained by reducing the amplitude of the AC waveform (A). The potential difference ΔV between the voltage V P and the waveform (A ') is at a minimum (V DD -V P). Therefore, energy loss due to turning on the switch is large.

【0500】図61Cは、2個の基本共振回路が直列に
接続された電圧変換部1501によって電源電圧VDD
降圧される様子を示す。基本共振回路を直列に接続する
構成は、1個の基本共振回路のみを用いて電源電圧VDD
を降圧する際に発生する上述した問題点を解決する。
FIG. 61C shows how the power supply voltage V DD is stepped down by the voltage converter 1501 in which two basic resonance circuits are connected in series. The configuration in which the basic resonance circuits are connected in series uses the power supply voltage V DD using only one basic resonance circuit.
The above-mentioned problem that occurs when stepping down the voltage is solved.

【0501】図61Cにおいて、波形(A)は共振回路
LC1の接続点1504−1の電圧の変化を示す。波形
(A)は電圧VPを中心として電源電圧VDDとグランド
GNDとの間を振動する交流波形である。波形(B)は
共振回路LC1の接続点1504−2の電圧の変化を示
す。波形(B)は電圧VPの直流波形である。波形
(C)は共振回路LC2の接続点1508−1の電圧の
変化を示す。波形(C)は電圧VPPを中心として電圧V
PとグランドGNDとの間を振動する交流波形である。
波形(D)は共振回路LC2の接続点1508−2の電
圧の変化を示す。波形(D)は電圧VPPの直流波形であ
る。ここで、VDD>VP>VPP>GNDある。
In FIG. 61C, a waveform (A) shows a change in the voltage at the connection point 1504-1 of the resonance circuit LC1. Waveform (A) is an AC waveform which oscillates between the power supply voltage V DD and the ground GND around the voltage V P. The waveform (B) shows a change in the voltage at the connection point 1504-2 of the resonance circuit LC1. Waveform (B) is a DC waveform of the voltage V P. A waveform (C) shows a change in the voltage at the connection point 1508-1 of the resonance circuit LC2. The waveform (C) shows the voltage V around the voltage V PP.
This is an AC waveform that oscillates between P and ground GND.
The waveform (D) shows a change in the voltage at the connection point 1508-2 of the resonance circuit LC2. Waveform (D) is a DC waveform of voltage V PP . Here, V DD > V P > V PP > GND.

【0502】共振回路LC2は、共振回路LC1から出
力される電圧VPを電源電圧として利用することができ
る。従って、電圧VPと波形(C)との間の電位差ΔV
が小さい期間にスイッチ1502をオンすることができ
る。このようにスイッチ1502のオン期間を制御する
ことにより、スイッチ1502をオンすることによるエ
ネルギー損失を最小化することができる。また、図61
CにおいてT1<T2である。このことは、波形(A)に
比べて波形(C)が断熱充電に適していることを示して
いる。
[0502] resonance circuit LC2 can utilize the voltage V P output from the resonance circuit LC1 as a power supply voltage. Therefore, the potential difference between the voltage V P and the waveform (C) [Delta] V
The switch 1502 can be turned on during a period when the value is small. By controlling the ON period of the switch 1502 in this manner, energy loss due to turning on the switch 1502 can be minimized. FIG. 61
In C, T 1 <T 2 . This indicates that the waveform (C) is more suitable for adiabatic charging than the waveform (A).

【0503】図60Bは、電圧変換部1501の構成を
「エネルギー供給回路210」と「エネルギー保存回路
220」という観点から見直したものである。図60B
に示されるように、スイッチ1502と共振回路LC1
とスイッチ1506とを「エネルギー供給回路210」
として把握し、共振回路LC2を「エネルギー保存回路
220」として把握することができる。この場合、共振
回路LC1は、スイッチ1506を通って共振回路LC
2から電源1516に向かって流れる戻り電流を一時的
に蓄えるキャパシタとしての機能を有している。この意
味で、電圧変換部1501は、図6Dに示される構成と
類似の構成を有している。電圧変換部1501は、電源
1516からの電流を共振回路LC1に蓄える際には、
図6Dに示される構成に比較して低電力であるという利
点を有している。スイッチ1502の両端点間の電位差
が小さい期間にスイッチ1502をオンすることができ
るからである。
FIG. 60B shows the configuration of voltage conversion section 1501 revised from the viewpoint of “energy supply circuit 210” and “energy storage circuit 220”. FIG. 60B
As shown in the figure, the switch 1502 and the resonance circuit LC1
And the switch 1506 are connected to the “energy supply circuit 210”.
And the resonance circuit LC2 can be understood as the “energy storage circuit 220”. In this case, the resonance circuit LC1 is connected to the resonance circuit LC1 through the switch 1506.
2 has a function as a capacitor for temporarily storing a return current flowing from the power supply 2 to the power supply 1516. In this sense, the voltage converter 1501 has a configuration similar to the configuration shown in FIG. 6D. When storing the current from the power supply 1516 in the resonance circuit LC1, the voltage conversion unit 1501
It has the advantage of lower power compared to the configuration shown in FIG. 6D. This is because the switch 1502 can be turned on during a period in which the potential difference between both ends of the switch 1502 is small.

【0504】図62Aは、制御部1518が電圧変換部
1501のスイッチ1502をオンオフするタイミング
を示す制御フロー図である。
FIG. 62A is a control flowchart showing the timing at which control unit 1518 turns on / off switch 1502 of voltage conversion unit 1501.

【0505】ステップS51:検出部1510は、端子
1501dの電圧Vdと目的電圧Vp 1とを比較する。電
圧Vdが目的電圧Vp1より小さい場合には、処理はステ
ップS52に進む。この場合、検出部1510は、電圧
dが目的電圧Vp1より小さいことを示す検出信号を検
出部1512に出力する。
[0505] Step S51: detection unit 1510 compares the voltage V d of the terminal 1501d and the target voltage V p 1. When the voltage V d is smaller than the target voltage V p1, the process proceeds to step S52. In this case, the detection unit 1510 outputs a detection signal indicating that the voltage V d is smaller than the target voltage V p1 in the detection unit 1512.

【0506】ステップS52:検出部1512は、端子
1501cの電圧Vcが上昇中に電圧Vcが所定の電圧V
s1以上となったか否かを判定する。所定の電圧Vs1は、
スイッチ1502をオフからオンにするタイミングを決
定するために使用される。電圧Vcが上昇中に電圧Vc
所定の電圧Vs1以上となった場合には、処理はステップ
S53に進む。この場合、検出部1512は、電圧Vc
が上昇中に電圧Vcが所定の電圧Vs1以上となったこと
を示す検出信号を同期部1511に出力する。
[0506] Step S52: detection unit 1512, a voltage is voltage V c is voltage V c of a predetermined in elevation of the terminal 1501c V
It is determined whether or not s1 has been reached. The predetermined voltage V s1 is
It is used to determine the timing of turning on the switch 1502 from off. If the voltage V c is voltage V c reaches a predetermined voltage V s1 or during the ascent, the process proceeds to step S53. In this case, the detection unit 1512 outputs the voltage V c
There outputs a detection signal indicating that the voltage V c reaches a predetermined voltage V s1 or more on increasing the synchronization section 1511.

【0507】ステップS53:同期部1511は、スイ
ッチ1502をオンにする。
Step S53: The synchronization section 1511 turns on the switch 1502.

【0508】ステップS54:検出部1512は、端子
1501cの電圧Vcが上昇中に電圧Vcが所定の電圧V
sp1以上となったか否かを判定する。所定の電圧V
sp1は、スイッチ1502をオンからオフにするタイミ
ングを決定するために使用される。電圧Vcが上昇中に
電圧Vcが所定の電圧Vsp1以上となった場合には、処理
はステップS55に進む。この場合、検出部1512
は、電圧Vcが上昇中に電圧Vcが所定の電圧Vsp1以上
となったことを示す検出信号を同期部1511に出力す
る。
[0508] Step S54: detection unit 1512, a voltage is voltage V c is voltage V c of a predetermined in elevation of the terminal 1501c V
It is determined whether or not sp1 or more has been reached. Predetermined voltage V
sp1 is used to determine the timing of turning the switch 1502 from on to off. If the voltage V c is voltage V c reaches a predetermined voltage V sp1 or more on increasing, the process proceeds to step S55. In this case, the detection unit 1512
Outputs a detection signal indicating that the voltage V c is voltage V c reaches a predetermined voltage V sp1 or more on increasing the synchronization section 1511.

【0509】ステップS55:同期部1511は、スイ
ッチ1502をオフにする。
[0509] Step S55: The synchronization section 1511 turns off the switch 1502.

【0510】ここで、所定の電圧Vsp1は所定の電圧V
s1よりも大きい。所定の電圧Vsp1と所定の電圧Vs1
の間の電位差が大きいほど、スイッチ1502がオンと
なる期間が長くなる。
Here, the predetermined voltage V sp1 is equal to the predetermined voltage V sp
Greater than s1 . The larger the potential difference between the predetermined voltage Vsp1 and the predetermined voltage Vs1 , the longer the period during which the switch 1502 is turned on.

【0511】図62Bは、制御部1518が電圧変換部
1501のスイッチ1506をオンオフするタイミング
を示す制御フロー図である。図62Bに示される制御フ
ロー図は、目標電圧として電圧Vp2が使用され、スイッ
チ1506のオン期間を決定する電圧として電圧Vs2
電圧Vsp2とが使用される点を除いて、図62Aに示さ
れる制御フロー図と同様である。
FIG. 62B is a control flowchart showing the timing at which control unit 1518 turns on / off switch 1506 of voltage conversion unit 1501. The control flow diagram shown in FIG. 62B is similar to that of FIG. 62A except that the voltage V p2 is used as the target voltage and the voltages V s2 and V sp2 are used as the voltages that determine the ON period of the switch 1506. It is similar to the control flow diagram shown.

【0512】このように、スイッチ1506のオンオフ
は、スイッチ1502のオンオフとは独立に制御し得
る。
[0512] As described above, the on / off of the switch 1506 can be controlled independently of the on / off of the switch 1502.

【0513】端子1501dの電圧Vdが直流である場
合には、共振回路LC1における正弦波振動と共振回路
LC2における正弦波振動とが互いに独立に動作しても
電圧の変換効率に影響を与えない。共振回路LC2は、
電圧Vdを電源電圧として動作するからである。
[0513] When the voltage V d of the terminal 1501d is a direct current does not affect the conversion efficiency of the voltage operating the sinusoidal oscillation and independently of one another in the sinusoidal oscillation and the resonance circuit LC2 in the resonance circuit LC1 . The resonance circuit LC2 is
This is because the operation is performed using the voltage Vd as the power supply voltage.

【0514】一方、端子1501の電圧Vdが交流であ
る場合には、端子1501dの電圧Vdと端子1501
fの電圧Vfが同期しているか否かが電圧の変換効率に
影響を与える。共振回路LC1から共振回路LC2にエ
ネルギーを転送する際のエネルギー損失を小さくするた
めには、スイッチ1506の両端子間の電位差(すなわ
ち、電圧Vdと電圧Vfとの間の電位差)が小さい期間に
スイッチ1506がオンとなるように電圧Vfの振幅と
位相とを制御する必要がある。このような制御は、例え
ば、スイッチ1506のオン期間を決定する電圧Vs2
電圧Vsp2とを可変に制御することによって達成され得
る。
[0514] On the other hand, if the voltage V d of the terminal 1501 is an AC, the voltage at terminal 1501d V d and the terminal 1501
Whether or not the voltage Vf of f is synchronized affects the voltage conversion efficiency. In order to reduce energy loss when transferring energy from the resonance circuit LC1 to the resonance circuit LC2, a period during which the potential difference between both terminals of the switch 1506 (that is, the potential difference between the voltage Vd and the voltage Vf ) is small. It is necessary to control the amplitude and phase of the voltage Vf so that the switch 1506 is turned on. Such control may be achieved, for example, by variably controlling the voltage V s2 and the voltage V sp2 to determine the on period of the switch 1506.

【0515】図63Aは、電圧Vdと電圧Vfとが同期し
ている場合のスイッチ1506のオンオフのタイミング
を示す。図63Bは、電圧Vdと電圧Vfの同期が十分で
ない場合のスイッチ1506のオンオフのタイミングを
示す。
[0515] Figure 63A shows the timing of the on-off switch 1506 in the case where the voltage V d and the voltage V f are synchronized. Figure 63B shows the on-off timing of the switch 1506 when the synchronization of the voltage V d and the voltage V f is not sufficient.

【0516】図63Aおよび図63Bにおいて、波形
(A)は電圧Vdの変化を示し、波形(B)は電圧Vf
変化を示す。図63Bの場合に比べて図63Aの場合の
方がスイッチ1506のオン期間におけるスイッチ15
06の両端子間の電位差(すなわち、電圧Vdと電圧Vf
との間の電位差)が小さい。従って、図63Bの場合に
比べて図63Aの場合の方がスイッチ1506によるエ
ネルギー損失が少ない。 (実施の形態8)図64は、電圧変換器1600の構成
を示す。電圧変換器1600は、電源1616から供給
される電源電圧を所望の電圧に変換する電圧変換部16
01と、電圧変換部1601を制御する制御部1632
とを備えている。
[0516] In FIG 63A and FIG 63B, the waveform (A) shows the change in the voltage V d, waveform (B) shows a change in voltage V f. The switch 15 during the ON period of the switch 1506 is greater in the case of FIG. 63A than in the case of FIG. 63B.
06 (that is, the voltage Vd and the voltage Vf
Is small). Therefore, the energy loss due to the switch 1506 is smaller in the case of FIG. 63A than in the case of FIG. 63B. (Eighth Embodiment) FIG. 64 shows a configuration of a voltage converter 1600. The voltage converter 1600 includes a voltage converter 16 that converts a power supply voltage supplied from a power supply 1616 into a desired voltage.
01 and a control unit 1632 that controls the voltage conversion unit 1601
And

【0517】電圧変換部1601は、端子1601a〜
1601gを有している。端子1601aと端子160
1bとは、電源1616に接続されている。端子160
1gは、負荷1617に接続されている。負荷1617
は、抵抗成分と容量成分の少なくとも一方を含んでい
る。電圧変換部1601から出力される所望の電圧は、
端子1601gを介して負荷1617に供給される。
The voltage conversion section 1601 has terminals 1601a to 1601a to
1601 g. Terminal 1601a and terminal 160
1b is connected to the power supply 1616. Terminal 160
1 g is connected to the load 1617. Load 1617
Contains at least one of a resistance component and a capacitance component. The desired voltage output from voltage conversion section 1601 is
The power is supplied to the load 1617 via the terminal 1601g.

【0518】制御部1632は、検出部1627、16
29および1631と、同期部1628および1630
とを含んでいる。
[0518] The control unit 1632 includes the detection units 1627 and 1627.
29 and 1631 and synchronizers 1628 and 1630
And

【0519】図65は、電圧変換部1601の構成を示
す。電圧変換部1601は、スイッチ1619と、共振
回路LCと、変調共振回路MLCとを含んでいる。
FIG. 65 shows the structure of the voltage conversion section 1601. Voltage conversion section 1601 includes a switch 1619, a resonance circuit LC, and a modulation resonance circuit MLC.

【0520】共振回路LCは、インダクタ1623と、
接続点1623−1においてインダクタ1623の一端
に接続される容量1621と、接続点1623−2にお
いてインダクタ1623の他端に接続される容量162
5とを含んでいる。
[0520] The resonance circuit LC includes an inductor 1623,
A capacitor 1621 connected to one end of the inductor 1623 at a connection point 1623-1, and a capacitor 162 connected to the other end of the inductor 1623 at a connection point 1623-2.
5 is included.

【0521】スイッチ1619は、端子S1と端子S2
を有している。スイッチ1619は、制御信号に応じ
て、端子S1と端子S2とを電気的に接続し、または、端
子S1と端子S2とを電気的に分離する。その制御信号
は、端子1601cを介して同期部1628から供給さ
れる。スイッチ1619の端子S1は、端子1601a
を介して電源1616に接続されている。スイッチ16
19の端子S2は、共振回路LCの接続点1623−1
に接続されている。
[0521] switch 1619, and a terminal S 1 and the terminal S 2. The switch 1619 electrically connects the terminals S 1 and S 2 or electrically separates the terminals S 1 and S 2 according to a control signal. The control signal is supplied from the synchronization section 1628 via the terminal 1601c. Terminal S 1 of the switch 1619, the terminal 1601a
Is connected to the power supply 1616 via the. Switch 16
The 19 terminal S 2 is connected to the connection point 1623-1 of the resonance circuit LC.
It is connected to the.

【0522】変調共振回路MLCは、インダクタ162
4と、容量1622と、スイッチ1620とを含んでい
る。インダクタ1624の一端は、接続点1624−1
において容量1622に接続される。インダクタ162
4の他端は、共振回路LCの接続点1623−2に接続
される。
The modulation resonance circuit MLC includes an inductor 162
4, a capacitor 1622, and a switch 1620. One end of the inductor 1624 is connected to a connection point 1624-1.
Is connected to the capacitor 1622 at Inductor 162
The other end of 4 is connected to a connection point 1623-2 of the resonance circuit LC.

【0523】スイッチ1620は、端子S1と端子S2
を有している。スイッチ1620は、制御信号に応じ
て、端子S1と端子S2とを電気的に接続し、または、端
子S1と端子S2とを電気的に分離する。その制御信号
は、端子1601dを介して同期部1630から供給さ
れる。スイッチ1620の端子S1は、端子1601b
を介して電源1616に接続されている。スイッチ16
20の端子S2は、接続点1624−1に接続されてい
る。
The switch 1620 has a terminal S 1 and a terminal S 2 . The switch 1620 electrically connects the terminals S 1 and S 2 or electrically separates the terminals S 1 and S 2 according to a control signal. The control signal is supplied from the synchronization unit 1630 via the terminal 1601d. Terminal S 1 of the switch 1620, the terminal 1601b
Is connected to the power supply 1616 via the. Switch 16
Terminal S 2 of the 20 is connected to the connection point 1624-1.

【0524】電圧変換部1601は、スイッチ1619
とインダクタ1623と容量1621、1625とを含
む第1の基本共振回路と、スイッチ1620とインダク
タ1624と容量1622、1625とを含む第2の基
本共振回路とによって構成されていると考えることもで
きる。すなわち、容量1625は、第1の基本共振回路
と第2の基本共振回路とに共通の容量として作用する。
電圧変換部1601は、端子1601gからリップルの
ない直流電圧を出力するという利点を提供する。
[0524] The voltage conversion unit 1601 is provided with a switch 1619.
, An inductor 1623 and capacitances 1621 and 1625, and a second basic resonance circuit including a switch 1620, an inductor 1624, and capacitances 1622 and 1625. That is, the capacitor 1625 acts as a common capacitor for the first basic resonance circuit and the second basic resonance circuit.
The voltage converter 1601 provides an advantage of outputting a ripple-free DC voltage from the terminal 1601g.

【0525】端子1601gの電圧は、第1の基本共振
回路から出力される電圧と、第2の基本共振回路から出
力される電圧とを重ね合わせることによって得られる電
圧に等しい。従って、第1の基本共振回路から出力され
る電圧と第2の基本共振回路から出力される電圧とが同
一の振幅を有し、かつ、互いに180度だけシフトした
逆位相を有するように、電圧変換部1601を制御する
ことにより、端子1601gにおいてリップルが消去さ
れた直流電圧を得ることができる。
[0525] The voltage at the terminal 1601g is equal to the voltage obtained by superimposing the voltage output from the first basic resonance circuit and the voltage output from the second basic resonance circuit. Therefore, the voltage output from the first basic resonance circuit and the voltage output from the second basic resonance circuit have the same amplitude and have opposite phases shifted by 180 degrees from each other. By controlling the converter 1601, a DC voltage from which ripple has been eliminated at the terminal 1601g can be obtained.

【0526】図66は、定常状態における電圧変換部1
601の各点の電圧変化を示したものである。曲線Eは
端子1601eの電圧変化を示す。曲線Fは端子160
1fの電圧変化を示す。曲線G’は第2の基本共振回路
から出力される電圧変化を示す。曲線G”は第1の基本
共振回路から出力される電圧変化を示す。曲線Gは端子
1601gの電圧変化を示す。曲線Gは、重ね合わせの
原理に基づいて曲線G’と曲線G”とを重ね合わせるこ
とによって得られる。
FIG. 66 shows the voltage converter 1 in the steady state.
601 shows a voltage change at each point. A curve E indicates a voltage change at the terminal 1601e. Curve F is terminal 160
1f shows a voltage change. A curve G ′ indicates a change in the voltage output from the second basic resonance circuit. A curve G "indicates a voltage change output from the first basic resonance circuit. A curve G indicates a voltage change at the terminal 1601g. The curve G is obtained by combining the curve G 'and the curve G" based on the principle of superposition. Obtained by overlapping.

【0527】制御部1632は、端子1601eの電圧
(曲線E)と端子1601fの電圧(曲線F)とが同一
の振幅を有し、かつ、互いに180度だけシフトした逆
位相を有するように、スイッチ1620の開閉タイミン
グを制御する。このような制御により、第1の基本共振
回路から出力される電圧(曲線G”)と第2の基本共振
回路から出力される電圧(曲線G’)とが同一の振幅を
有し、かつ、互いに180度だけシフトした逆位相を有
する結果となる。その結果、曲線G’の振動と曲線G”
の振動とが互いに打ち消されて振動のない直流電圧(曲
線G)が得られる。このようにして、端子1601gか
ら出力される直流電圧からリップルを消去することがで
きる。
[0527] The control unit 1632 controls the switch so that the voltage at the terminal 1601e (curve E) and the voltage at the terminal 1601f (curve F) have the same amplitude and opposite phases shifted by 180 degrees from each other. The opening / closing timing of 1620 is controlled. By such control, the voltage output from the first basic resonance circuit (curve G ″) and the voltage output from the second basic resonance circuit (curve G ′) have the same amplitude, and This results in having opposite phases shifted by 180 degrees from each other. As a result, the oscillation of the curve G ′ and the curve G ″
Are canceled each other, and a DC voltage (curve G) without vibration is obtained. Thus, ripples can be eliminated from the DC voltage output from the terminal 1601g.

【0528】端子1601eの電圧と端子1601fの
電圧とが逆位相でない場合には、制御部1632は、端
子1601eの電圧と端子1601fの電圧とが逆位相
となるようにスイッチ1620をオンオフするタイミン
グを制御する。具体的には、制御部1632は、端子1
601eの電圧の位相を基準として、端子1601fの
電圧の位相を進めたり遅らせたりすることにより、端子
1601eの電圧の位相と端子1601fの電圧の位相
との間の関係を調整する。
If the voltage of the terminal 1601e and the voltage of the terminal 1601f are not in opposite phases, the control unit 1632 determines the timing of turning on and off the switch 1620 so that the voltage of the terminal 1601e and the voltage of the terminal 1601f are in opposite phases. Control. Specifically, the control unit 1632 determines that the terminal 1
The relationship between the phase of the voltage at the terminal 1601e and the phase of the voltage at the terminal 1601f is adjusted by advancing or delaying the phase of the voltage at the terminal 1601f based on the phase of the voltage at the terminal 601e.

【0529】図67は、端子1601eの電圧の位相と
端子1601fの電圧の位相との間の関係を調整する様
子を示す。図67において、曲線Eは端子1601eの
電圧変化を示し、曲線Fは端子1601fの電圧変化を
示す。
FIG. 67 shows how the relationship between the phase of the voltage at the terminal 1601e and the phase of the voltage at the terminal 1601f is adjusted. In FIG. 67, a curve E indicates a voltage change at the terminal 1601e, and a curve F indicates a voltage change at the terminal 1601f.

【0530】端子1601fの電圧が上昇中の期間Δt
oaにおいてスイッチ1620をオンすることにより、端
子1601fの電圧が引き上げられる。これにより、曲
線Fが曲線F’に移行する。このことは、曲線Fの位相
を進ませることを意味する。また、スイッチ1620を
オンする期間Δtoaの長さを調整することにより、曲線
Fの位相の進みの程度を調整することができる。
Period Δt during which the voltage of terminal 1601f is rising
By turning on the switch 1620 in oa , the voltage of the terminal 1601f is increased. Thereby, the curve F shifts to the curve F ′. This means that the phase of the curve F is advanced. Further, by adjusting the length of the period Δtoa during which the switch 1620 is turned on, it is possible to adjust the degree of advance of the phase of the curve F.

【0531】端子1601fの電圧が下降中の期間Δt
obにおいてスイッチ1620をオンすることにより、端
子1601fの電圧が引き上げられる。これにより、曲
線Fが曲線F”に移行する。このことは、曲線Fの位相
を遅らせることを意味する。また、スイッチ1620を
オンする期間Δtobの長さを調整することにより、曲線
Fの位相の遅れの程度を調整することができる。
During the period when the voltage of the terminal 1601f is falling Δt
By turning on the switch 1620 in ob , the voltage of the terminal 1601f is increased. As a result, the curve F shifts to the curve F ″. This means that the phase of the curve F is delayed. Further, by adjusting the length of the period Δt ob during which the switch 1620 is turned on, the curve F is changed. The degree of phase delay can be adjusted.

【0532】このようにして、端子1601fの電圧
(曲線F)の位相を進めたり遅らせたりすることができ
る。
[0532] In this way, the phase of the voltage (curve F) at the terminal 1601f can be advanced or delayed.

【0533】図68Aは、端子1601fの電圧(曲線
F)の位相を進めることにより、端子1601eの電圧
(曲線E)と端子1601fの電圧(曲線F)とが逆位
相となる様子を示す。図68Aでは、端子1601fの
電圧の上昇中にスイッチ1620をオンすることによ
り、時刻t5において端子1601eの電圧と端子16
01fの電圧とが逆位相となっている。
FIG. 68A shows a state in which the voltage of the terminal 1601f (curve E) and the voltage of the terminal 1601f (curve F) have opposite phases by advancing the phase of the voltage of the terminal 1601f (curve F). In Figure 68A, by turning on the switch 1620 while the voltage increase of the terminal 1601F, the voltage at the terminal 1601e at time t 5 and the terminal 16
The voltage of 01f is out of phase.

【0534】図68Bは、端子1601fの電圧(曲線
F)の位相を遅らせることにより、端子1601eの電
圧(曲線E)と端子1601fの電圧(曲線F)とが逆
位相となる様子を示す。図68Bでは、端子1601f
の電圧の下降中にスイッチ1620をオンすることによ
り、時刻t5において端子1601eの電圧と端子16
01fの電圧とが逆位相となっている。
FIG. 68B shows a state in which the voltage of the terminal 1601f (curve E) and the voltage of the terminal 1601f (curve F) have opposite phases by delaying the phase of the voltage of the terminal 1601f (curve F). In FIG. 68B, the terminal 1601f
By turning on the switch 1620 during the descent of the voltage, the voltage at the terminal 1601e at time t 5 and the terminal 16
The voltage of 01f is out of phase.

【0535】以下、制御部1632の動作を説明する。[0535] The operation of control unit 1632 will be described below.

【0536】図69は、制御部1632が電圧変換部1
601のスイッチ1619をオンオフするタイミングを
示す制御フロー図である。
FIG. 69 shows that the control unit 1632
FIG. 10 is a control flowchart showing timing for turning on and off a switch 1619 of the control unit 601.

【0537】ステップS71:検出部1627は、端子
1601gの電圧Vgと目的電圧Vpとを比較する。電圧
gが目的電圧Vpより小さい場合には、処理はステップ
S72に進む。この場合、検出部1627は、電圧Vg
が目的電圧Vpより小さいことを示す検出信号を検出部
1629に出力する。
[0537] Step S71: detection unit 1627 compares the voltage V g and the target voltage V p terminal 1601 g. The voltage V g when the target voltage V p smaller, the process proceeds to step S72. In this case, the detection unit 1627 outputs the voltage V g
There outputs a detection signal indicating that less than the target voltage V p to the detector 1629.

【0538】ステップS72:検出部1629は、端子
1601eの電圧Veが上昇中に電圧Veが所定の電圧V
s1以上となったか否かを判定する。所定の電圧Vs1は、
スイッチ1619をオフからオンにするタイミングを決
定するために使用される。電圧Veが上昇中に電圧Ve
所定の電圧Vs1以上となった場合には、処理はステップ
S73に進む。この場合、検出部1629は、電圧Ve
が上昇中に電圧Veが所定の電圧Vs1以上となったこと
を示す検出信号を同期部1628に出力する。
[0538] Step S72: detection unit 1629, a voltage is the voltage V e of pin 1601e in increased V e is the predetermined voltage V
It is determined whether or not s1 has been reached. The predetermined voltage V s1 is
It is used to determine the timing of turning on the switch 1619 from off. When the voltage V e is a voltage V e becomes a predetermined voltage V s1 or during the ascent, the process proceeds to step S73. In this case, the detecting unit 1629 outputs the voltage V e
There outputs a detection signal indicating that the voltage V e becomes a predetermined voltage V s1 or more on increasing the synchronization section 1628.

【0539】ステップS73:同期部1628は、スイ
ッチ1619をオンにする。
Step S73: The synchronization section 1628 turns on the switch 1619.

【0540】ステップS74:検出部1629は、端子
1601eの電圧Veが上昇中に電圧Veが所定の電圧V
sp1以上となったか否かを判定する。所定の電圧V
sp1は、スイッチ1619をオンからオフにするタイミ
ングを決定するために使用される。電圧Veが上昇中に
電圧Veが所定の電圧Vsp1以上となった場合には、処理
はステップS75に進む。この場合、検出部1629
は、電圧Veが上昇中に電圧Veが所定の電圧Vsp1以上
となったことを示す検出信号を同期部1628に出力す
る。
[0540] Step S74: The detecting unit 1629 determines that the voltage V e is equal to or lower than the predetermined voltage V e while the voltage V e of the terminal 1601e is rising.
It is determined whether or not sp1 or more has been reached. Predetermined voltage V
sp1 is used to determine the timing at which the switch 1619 is turned off from on. When the voltage V e is a voltage V e becomes a predetermined voltage V sp1 or more on increasing, the process proceeds to step S75. In this case, the detecting unit 1629
Outputs a detection signal indicating that the voltage V e is a voltage V e becomes a predetermined voltage V sp1 or more on increasing the synchronization section 1628.

【0541】ステップS75:同期部1628は、スイ
ッチ1619をオフにする。
Step S75: The synchronization section 1628 turns off the switch 1619.

【0542】ここで、所定の電圧Vsp1は所定の電圧V
s1よりも大きい。所定の電圧Vsp1と所定の電圧Vs1
の間の電位差が大きいほど、スイッチ1619がオンと
なる期間が長くなる。
Here, the predetermined voltage V sp1 is equal to the predetermined voltage V sp
Greater than s1 . The larger the potential difference between the predetermined voltage Vsp1 and the predetermined voltage Vs1 , the longer the period during which the switch 1619 is turned on.

【0543】図70は、制御部1632が電圧変換部1
601のスイッチ1620をオンオフするタイミングを
示す制御フロー図である。
FIG. 70 shows that the control unit 1632
FIG. 10 is a control flowchart showing the timing of turning on and off the switch 1620 of the control 601.

【0544】ステップS81:検出部1629は、端子
1601eの電圧Veが下降中に電圧Veが目標電圧Vp
に一致する時刻t1を検出する。検出された時刻t1は、
同期部1630に報知される。
[0544] Step S81: The detecting unit 1629 determines that the voltage V e is lower than the target voltage V p while the voltage V e of the terminal 1601e is falling.
To detect the time t 1 that match. The detected time t 1 is
The synchronization unit 1630 is notified.

【0545】ステップS82:検出部1631は、端子
1601fの電圧Vfが上昇中に電圧Vfが目標電圧Vp
に一致する時刻t2を検出する。検出された時刻t2は、
同期部1630に報知される。
[0545] Step S82: detecting unit 1631, the voltage V f satisfies voltage V f satisfies the target voltage V p while increasing the terminal 1601f
To detect the time t 2 that match. The detected time t 2 is
The synchronization unit 1630 is notified.

【0546】ステップS83:同期部1630は、時刻
1と時刻t2とを比較する。t1<t2である場合には、
処理はステップS84に進む。t1≧t2である場合に
は、処理はステップS88に進む。
Step S83: The synchronization section 1630 compares the time t 1 with the time t 2 . If t 1 <t 2 ,
The process proceeds to step S84. If t 1 ≧ t 2 , the process proceeds to step S88.

【0547】ステップS84:検出部1631は、電圧
fが上昇中に電圧Vfが所定の電圧Vsf以上となったか
否かを判定する。所定の電圧Vsfは、スイッチ1620
をオフからオンにするタイミングを決定するために使用
される。電圧Vfが上昇中に電圧Vfが所定の電圧Vsf
上となった場合には、処理はステップS85に進む。こ
の場合、検出部1631は、電圧Vfが上昇中に電圧Vf
が所定の電圧Vsf以上となったことを示す検出信号を同
期部1630に出力する。
Step S84: The detecting unit 1631 determines whether or not the voltage Vf has become equal to or higher than the predetermined voltage Vsf while the voltage Vf is increasing. The predetermined voltage V sf is determined by the switch 1620
Is used to determine when to turn on from off. When the voltage V f satisfies the voltage V f becomes equal to or higher than the predetermined voltage V sf while rising, processing proceeds to step S85. In this case, the detection unit 1631, the voltage V f satisfies voltage V f during the ascent
Is output to the synchronization section 1630 indicating that the voltage has become equal to or higher than the predetermined voltage Vsf .

【0548】ステップS85:同期部1630は、スイ
ッチ1620をオンにする。
Step S85: The synchronization section 1630 turns on the switch 1620.

【0549】ステップS86:検出部1631は、電圧
fが上昇中に電圧Vfが所定の電圧Vspf以上となった
か否かを判定する。所定の電圧Vspfは、スイッチ16
20をオンからオフにするタイミングを決定するために
使用される。電圧Vfが上昇中に電圧Vfが所定の電圧V
spf以上となった場合には、処理はステップS87に進
む。この場合、検出部1631は、電圧Vfが上昇中に
電圧Vfが所定の電圧Vsp f以上となったことを示す検出
信号を同期部1630に出力する。
Step S86: The detecting unit 1631 determines whether or not the voltage Vf has become equal to or higher than the predetermined voltage Vspf while the voltage Vf is increasing. The predetermined voltage V spf is supplied to the switch 16
It is used to determine when to turn 20 off. While the voltage Vf is rising, the voltage Vf becomes the predetermined voltage V
If it is equal to or greater than spf , the process proceeds to step S87. In this case, the detection unit 1631 outputs a detection signal indicating that the voltage V f satisfies the voltage V f becomes equal to or higher than the predetermined voltage V sp f during the ascent to the synchronization section 1630.

【0550】ステップS87:同期部1630は、スイ
ッチ1620をオフにする。
Step S87: The synchronization section 1630 turns off the switch 1620.

【0551】ここで、所定の電圧Vspfは所定の電圧V
sfよりも大きい。所定の電圧Vspfと所定の電圧Vsf
の間の電位差が大きいほど、スイッチ1620がオンと
なる期間が長くなる。
Here, the predetermined voltage V spf is equal to the predetermined voltage V spf.
Greater than sf . The larger the potential difference between the predetermined voltage V spf and the predetermined voltage V sf , the longer the period during which the switch 1620 is turned on.

【0552】ステップS88:検出部1631は、電圧
fが下降中に電圧Vfが所定の電圧Vsd以下となったか
否かを判定する。所定の電圧Vsdは、スイッチ1620
をオフからオンにするタイミングを決定するために使用
される。電圧Vfが下降中に電圧Vfが所定の電圧Vsd
下となった場合には、処理はステップS89に進む。こ
の場合、検出部1631は、電圧Vfが下降中に電圧Vf
が所定の電圧Vsd以下となったことを示す検出信号を同
期部1630に出力する。
Step S88: The detecting section 1631 determines whether or not the voltage Vf has become equal to or lower than the predetermined voltage Vsd while the voltage Vf is falling. The predetermined voltage V sd is determined by the switch 1620
Is used to determine when to turn on from off. When the voltage V f satisfies the voltage V f has become less than the predetermined voltage V sd while descending, the process proceeds to step S89. In this case, the detection unit 1631, the voltage V f satisfies voltage V f during descent
Is output to the synchronization unit 1630 indicating that the voltage has become equal to or lower than the predetermined voltage V sd .

【0553】ステップS89:同期部1630は、スイ
ッチ1620をオンにする。
Step S89: The synchronization section 1630 turns on the switch 1620.

【0554】ステップS90:検出部1631は、電圧
fが下降中に電圧Vfが所定の電圧Vspd以下となった
か否かを判定する。所定の電圧Vspdは、スイッチ16
20をオンからオフにするタイミングを決定するために
使用される。電圧Vfが下降中に電圧Vfが所定の電圧V
spd以下となった場合には、処理はステップS91に進
む。この場合、検出部1631は、電圧Vfが下降中に
電圧Vfが所定の電圧Vsp d以下となったことを示す検出
信号を同期部1630に出力する。
Step S90: The detecting unit 1631 determines whether or not the voltage Vf has become equal to or lower than the predetermined voltage Vspd while the voltage Vf is falling. The predetermined voltage V spd is
It is used to determine when to turn 20 off. While the voltage Vf is falling, the voltage Vf becomes the predetermined voltage V
If the value is equal to or smaller than spd , the process proceeds to step S91. In this case, the detection unit 1631 outputs a detection signal indicating that the voltage V f satisfies the voltage V f becomes equal to or lower than a predetermined voltage V sp d in descending to the synchronization section 1630.

【0555】ステップS91:同期部1630は、スイ
ッチ1620をオフにする。
[0555] Step S91: The synchronization section 1630 turns off the switch 1620.

【0556】ここで、所定の電圧Vspdは所定の電圧V
sdよりも小さい。所定の電圧Vspdと所定の電圧Vsd
の間の電位差が大きいほど、スイッチ1620がオンと
なる期間が長くなる。 (実施の形態9)図71は、電圧変換器1700の構成
を示す。電圧変換器1700は、電源1716から供給
される電源電圧を所望の電圧に変換する電圧変換部17
01と、電圧変換部1701を制御する制御部1758
とを備えている。
Here, the predetermined voltage V spd is equal to the predetermined voltage V spd.
smaller than sd . The larger the potential difference between the predetermined voltage V spd and the predetermined voltage V sd , the longer the period during which the switch 1620 is turned on. (Embodiment 9) FIG. 71 shows a configuration of a voltage converter 1700. The voltage converter 1700 includes a voltage converter 17 that converts a power supply voltage supplied from a power supply 1716 into a desired voltage.
01 and a control unit 1758 that controls the voltage conversion unit 1701
And

【0557】電圧変換部1701は、端子1701a〜
1701gを有している。端子1701aと端子170
1eとは、電源1716に接続されている。端子170
1cは、負荷1717に接続されている。負荷1717
は、抵抗成分と容量成分の少なくとも一方を含んでい
る。電圧変換部1701から出力される所望の電圧は、
端子1701cを介して負荷1717に供給される。
The voltage conversion section 1701 has terminals 1701a to
1701 g. Terminal 1701a and terminal 170
1e is connected to the power supply 1716. Terminal 170
1c is connected to the load 1717. Load 1717
Contains at least one of a resistance component and a capacitance component. The desired voltage output from the voltage converter 1701 is
It is supplied to the load 1717 via the terminal 1701c.

【0558】制御部1758は、検出部1753〜17
55と、同期部1756および1757とを含んでい
る。
The control unit 1758 includes detection units 1753 to 1753
55 and synchronizers 1756 and 1557.

【0559】図72は、電圧変換部1701の構成を示
す。電圧変換部1701は、スイッチ1747と、共振
回路LCと、変調共振回路MLCとを含んでいる。
FIG. 72 shows the structure of the voltage conversion section 1701. The voltage conversion section 1701 includes a switch 1747, a resonance circuit LC, and a modulation resonance circuit MLC.

【0560】共振回路LCは、インダクタ1748と、
接続点1748−1においてインダクタ1748の一端
に接続される容量1746と、接続点1748−2にお
いてインダクタ1748の他端に接続される容量174
9とを含んでいる。
The resonance circuit LC includes an inductor 1748,
A capacitance 1746 connected to one end of the inductor 1748 at the connection point 1748-1 and a capacitance 174 connected to the other end of the inductor 1748 at the connection point 1748-2.
9 is included.

【0561】スイッチ1747は、端子S1と端子S2
を有している。スイッチ1747は、制御信号に応じ
て、端子S1と端子S2とを電気的に接続し、または、端
子S1と端子S2とを電気的に分離する。その制御信号
は、端子1701bを介して同期部1756から供給さ
れる。スイッチ1747の端子S1は、端子1701a
を介して電源1716に接続されている。スイッチ17
47の端子S2は、共振回路LCの接続点1748−1
に接続されている。
The switch 1747 has a terminal S 1 and a terminal S 2 . The switch 1747 electrically connects the terminal S 1 to the terminal S 2 or electrically separates the terminal S 1 from the terminal S 2 according to a control signal. The control signal is supplied from the synchronization unit 1756 via the terminal 1701b. Terminal S 1 of the switch 1747, the terminal 1701a
Is connected to the power supply 1716 via the. Switch 17
Terminal S 2 of 47, the connection point of the resonance circuit LC 1748-1
It is connected to the.

【0562】変調共振回路MLCは、インダクタ175
0と、容量1751と、スイッチ1752とを含んでい
る。インダクタ1750の一端は、接続点1750−1
において容量1751に接続される。インダクタ175
0の他端は、共振回路LCの接続点1748−1に接続
される。
The modulation resonance circuit MLC includes an inductor 175
0, a capacitor 1751, and a switch 1752. One end of the inductor 1750 is connected to a connection point 1750-1.
Are connected to the capacitor 1751 at Inductor 175
0 is connected to the connection point 1748-1 of the resonance circuit LC.

【0563】スイッチ1752は、端子S1と端子S2
を有している。スイッチ1752は、制御信号に応じ
て、端子S1と端子S2とを電気的に接続し、または、端
子S1と端子S2とを電気的に分離する。その制御信号
は、端子1701dを介して同期部1757から供給さ
れる。スイッチ1752の端子S1は、端子1701e
を介して電源1716に接続されている。スイッチ17
52の端子S2は、接続点1750−1に接続されてい
る。
The switch 1752 has a terminal S 1 and a terminal S 2 . The switch 1752 electrically connects the terminal S 1 and the terminal S 2 or electrically separates the terminal S 1 and the terminal S 2 according to a control signal. The control signal is supplied from the synchronization section 1775 via the terminal 1701d. Terminal S 1 of the switch 1752, the terminal 1701e
Is connected to the power supply 1716 via the. Switch 17
Terminal S 2 of the 52 is connected to the connection point 1750-1.

【0564】電圧変換部1701は、スイッチ1747
とインダクタ1748と容量1746、1749とを含
む第1の基本共振回路(図73A参照)と、スイッチ1
752とインダクタ1750と容量1746、1751
とを含む第2の基本共振回路(図73B参照)とによっ
て構成されていると考えることもできる。すなわち、容
量1746は、第1の基本共振回路と第2の基本共振回
路とに共通の容量として作用する。電圧変換部1701
は、端子1701gの電圧と電源電圧VDDとの電位差が
小さい期間が長いという利点を提供する。
[0564] The voltage conversion section 1701 includes a switch 1747.
A first basic resonance circuit (see FIG. 73A) including a capacitor, an inductor 1748, and capacitors 1746 and 1749;
752, inductor 1750, capacitance 1746, 1751
And a second basic resonance circuit (see FIG. 73B) including the following. That is, the capacitor 1746 acts as a common capacitor for the first basic resonance circuit and the second basic resonance circuit. Voltage converter 1701
Provides an advantage that the period during which the potential difference between the voltage of the terminal 1701g and the power supply voltage V DD is small is long.

【0565】端子1701gの電圧は、第1の基本共振
回路における接続点1748−1の電圧と、第2の基本
共振回路における接続点1748−1の電圧とを重ね合
わせることによって得られる電圧に等しい。
The voltage at the terminal 1701g is equal to the voltage obtained by superimposing the voltage at the connection point 1748-1 in the first basic resonance circuit and the voltage at the connection point 1748-1 in the second basic resonance circuit. .

【0566】図74は、定常状態における電圧電圧変換
部1701の各点の電圧変化を示したものである。曲線
Gは端子1701gの電圧変化を示す。曲線G’は第1
の基本共振回路における接続点1748−1の電圧変化
を示す。曲線G”は第2の基本共振回路における接続点
1748−1の電圧変化を示す。曲線Gは、重ね合わせ
の原理に基づいて曲線G’と曲線G”とを重ね合わせる
ことによって得られる。
FIG. 74 shows a voltage change at each point of the voltage-to-voltage converter 1701 in a steady state. A curve G indicates a voltage change of the terminal 1701g. Curve G 'is the first
5 shows a voltage change at a connection point 1748-1 in the basic resonance circuit of FIG. The curve G "indicates the voltage change at the connection point 1748-1 in the second basic resonance circuit. The curve G is obtained by superimposing the curve G 'and the curve G" based on the principle of superposition.

【0567】なお、曲線G’の位相と曲線G”の位相と
は実施の形態8で述べた方法と同様の方法により調整さ
れ得る。
Note that the phase of the curve G ′ and the phase of the curve G ″ can be adjusted by a method similar to the method described in the eighth embodiment.

【0568】図74に示されるように、曲線Gの電位と
電源電圧VDDの電位との間の電位差が小さい期間Δtc1
は、通常の正弦波曲線Aと電源電圧VDDの電位との間の
電位差が小さい期間Δtc2よりも長い。従って、期間Δ
c1においてスイッチ1747をオンすることによっ
て、スイッチ1747によるエネルギー損失を低減する
ことができる。このように、変調共振回路MLCを設け
ることによって、通常の正弦波振動を用いるよりも高効
率かつ大きな出力電流を許容できる電圧変換器を得るこ
とができる。11.LSIのシステム電源として 本発明の電源装置は、LSIのシステム電源として、複
数の負荷のそれぞれに異なる電源電圧を供給する能力を
有している。
As shown in FIG. 74, a period Δt c1 during which the potential difference between the potential of curve G and the potential of power supply voltage V DD is small.
Is longer than the period Δt c2 in which the potential difference between the normal sinusoidal curve A and the potential of the power supply voltage V DD is small. Therefore, the period Δ
By turning on the switch 1747 at t c1 , energy loss due to the switch 1747 can be reduced. As described above, by providing the modulation resonance circuit MLC, it is possible to obtain a voltage converter that is more efficient and can tolerate a larger output current than using ordinary sinusoidal oscillation. 11. The power supply device of the present invention as an LSI system power supply has a capability of supplying different power supply voltages to each of a plurality of loads as an LSI system power supply.

【0569】図55は、複数の負荷280−1〜280
−4がエネルギー保存回路220の接続点222に接続
されている電源装置の構成を示す。負荷280−1〜2
80−4をそれぞれに含む被エネルギー供給部287−
1〜287−4の構成は、図17Aに示されるそれの構
成と同様である。ただし、被エネルギー供給部287−
1〜287−4は、参照電圧生成回路286−1が参照
電圧Vr1を出力し、参照電圧生成回路286−2が参照
電圧Vr2を出力し、参照電圧生成回路286−3が参照
電圧Vr3を出力し、参照電圧生成回路286−4が参照
電圧Vr4を出力する点で異なっている。
FIG. 55 shows a plurality of loads 280-1 to 280.
-4 indicates the configuration of the power supply device connected to the connection point 222 of the energy storage circuit 220. Load 280-1 ~ 2
80-4, each of which includes an energy supply unit 287-
The configuration of 1-287-4 is the same as that shown in FIG. 17A. However, the energy supply unit 287-
1~287-4, the reference voltage generation circuit 286-1 outputs a reference voltage V r1, the reference voltage generation circuit 286-2 outputs a reference voltage V r2, the reference voltage generating circuit 286-3 has a reference voltage V outputs r3, the reference voltage generating circuit 286-4 is different in that outputs the reference voltage V r4.

【0570】図56は、接続点222における交流電圧
波形(A)と、接続点224における直流電圧波形
(B)と、負荷280−1の接続点281−1における
電圧波形(C)と、負荷280−2の接続点281−2
における電圧波形(D)と、負荷280−3の接続点2
81−3における電圧波形(E)と、負荷280−4の
接続点281−4における電圧波形(F)とを示す。こ
こで、電圧は、Vr4<V4<GND<V3<Vr3<VP
2<Vr2<VDD<V1<Vr1という関係を満たす。エネ
ルギー保存回路220に保存される動的エネルギーを増
大させることによって、図56に示されるように、交流
電圧波形(A)を電源電圧VDDより高い電圧とグランド
電圧GNDより低い電圧との間で振動させることができ
る。なお、交流電圧波形(A)の振動中心は電圧V
P(=1/2VDD)とした。交流電圧波形(A)の振動
中心は任意の電圧に設定可能である。
FIG. 56 shows the AC voltage waveform (A) at the connection point 222, the DC voltage waveform (B) at the connection point 224, the voltage waveform (C) at the connection point 281-1 of the load 280-1, and the load. 280-2 connection point 281-2
And the connection point 2 of the load 280-3
A voltage waveform (E) at 81-3 and a voltage waveform (F) at a connection point 281-4 of the load 280-4 are shown. Here, the voltage is V r4 <V 4 <GND <V 3 <V r3 <V P <
The relationship of V 2 <V r2 <V DD <V 1 <V r1 is satisfied. By increasing the dynamic energy stored in the energy storage circuit 220, the AC voltage waveform (A) is changed between a voltage higher than the power supply voltage VDD and a voltage lower than the ground voltage GND, as shown in FIG. Can be vibrated. The oscillation center of the AC voltage waveform (A) is the voltage V
P (= 1 / 2V DD ). The oscillation center of the AC voltage waveform (A) can be set to an arbitrary voltage.

【0571】時刻t1において、接続点222の電圧が
上昇中に接続点222の電圧が負荷280−1の接続点
281−1の電圧に到達すると、制御回路283−1
は、コンパレータ284−1の出力値の変化に応答し
て、スイッチ282−1をオフ状態からオン状態に変化
させる。その結果、接続点281−1の電圧は交流電圧
波形(A)に沿って上昇する。
At time t 1 , when the voltage at the node 222 reaches the voltage at the node 281-1 of the load 280-1 while the voltage at the node 222 rises, the control circuit 283-1
Changes the switch 282-1 from the off state to the on state in response to a change in the output value of the comparator 284-1. As a result, the voltage at the connection point 281-1 rises along the AC voltage waveform (A).

【0572】時刻t2において、接続点222の電圧が
参照電圧Vr1に到達すると、制御回路283−1は、コ
ンパレータ285−1の出力値の変化に応答して、スイ
ッチ282−1をオン状態からオフ状態に変化させる。
その結果、接続点281−1の電圧は電圧Vr1に設定さ
れる。その後、接続点281の電圧は電圧V1に向かっ
てしだいに下降する。負荷280−1によってエネルギ
ーが消費されるからである。
[0572] In time t 2, the when the voltage at the node 222 reaches the reference voltage V r1, the control circuit 283-1 in response to the change in the output value of the comparator 285-1, turning on the switch 282-1 From OFF to OFF.
As a result, the voltage at the node 281-1 is set to the voltage V r1. Thereafter, the voltage at the node 281 gradually descends toward the voltage V 1. This is because energy is consumed by the load 280-1.

【0573】再び、接続点222の電圧が上昇中に接続
点222の電圧が負荷280−1の接続点281−1の
電圧に到達すると、制御回路283−1は、コンパレー
タ284−1の出力値の変化に応答して、スイッチ28
2−1をオフ状態からオン状態に変化させる。その結
果、接続点281−1の電圧は交流電圧波形(A)に沿
って上昇する。
When the voltage at the node 222 reaches the voltage at the node 281-1 of the load 280-1 again while the voltage at the node 222 rises, the control circuit 283-1 outputs the output value of the comparator 284-1. Switch 28 in response to the
2-1 is changed from the off state to the on state. As a result, the voltage at the connection point 281-1 rises along the AC voltage waveform (A).

【0574】このように、接続点281−1の電圧は、
電圧V1と電圧Vr1との間で上昇と下降とを繰り返す。
電圧V1と電圧Vr1との差を十分に小さくすることによ
って直流とみなすことのできる電圧を負荷280−1に
供給することが可能となる。なお、電圧Vr1は、任意の
値に設定することができる。
As described above, the voltage at the connection point 281-1 is
Repeating the raising and lowering between the voltage V 1 and the voltage V r1.
It is possible to supply a voltage which can be regarded as DC by sufficiently reduce the difference between the voltages V 1 and the voltage V r1 to the load 280-1. Note that the voltage V r1 can be set to an arbitrary value.

【0575】同様にして、接続点281−2の電圧は、
電圧V2と電圧Vr2との間で上昇と下降とを繰り返す。
電圧V2と電圧Vr2との差を十分に小さくすることによ
って直流とみなすことのできる電圧を負荷280−2に
供給することが可能となる。接続点281−3の電圧
は、電圧V3と電圧Vr3との間で上昇と下降とを繰り返
す。電圧V3と電圧Vr3との差を十分に小さくすること
によって直流とみなすことのできる電圧を負荷280−
3に供給することが可能となる。
Similarly, the voltage at the connection point 281-2 is
Repeating the raising and lowering between the voltage V 2 and the voltage V r2.
It is possible to supply a voltage which can be regarded as DC by sufficiently reduce the difference between the voltage V 2 and the voltage V r2 to the load 280-2. The voltage at the node 281-3 repeats the raising and lowering between the voltage V 3 and the voltage V r3. Load voltage which can be regarded as DC by sufficiently reduce the difference between the voltage V 3 and the voltage V r3 280-
3 can be supplied.

【0576】電圧V4と電圧Vr4とはグランド電圧GN
Dより低い。接続点222の電圧が下降中にスイッチ2
82−4をオフ状態からオン状態に変化させることによ
り、接続点281−4の電圧は交流電圧波形(A)に沿
って下降する。その結果、電荷がエネルギー保存回路2
20に回収される。
The voltage V 4 and the voltage V r4 are equal to the ground voltage GN.
Lower than D. While the voltage at the node 222 is falling, the switch 2
By changing 82-4 from the off state to the on state, the voltage at the connection point 281-4 falls along the AC voltage waveform (A). As a result, the electric charge is stored in the energy storage circuit 2
Collected at 20.

【0577】接続点281−4の電圧は、電圧V4と電
圧Vr4との間で上昇と下降とを繰り返す。電圧V4と電
圧Vr4との差を十分に小さくすることによって直流とみ
なすことのできる電圧を負荷280−4に供給すること
が可能となる。
[0577] Voltage at the connection point 281 - 4 repeats the raising and lowering between the voltage V 4 and the voltage V r4. It is possible to supply a voltage which can be regarded as DC by sufficiently reduce the difference between the voltage V 4 and the voltage V r4 to the load 280-4.

【0578】負荷280−1〜280−4に供給される
電圧は互いに異なる。このようにして、複数の負荷に対
して異なる電源電圧を供給することができる。
The voltages supplied to the loads 280-1 to 280-4 are different from each other. In this way, different power supply voltages can be supplied to a plurality of loads.

【0579】図55に示す例では、接続点222に並列
に接続される被エネルギー供給部287−1〜287−
4は同一のタイプの構成を有する。しかし、被エネルギ
ー供給部287−1〜287−4は異なるタイプの構成
を有してもよい。例えば、被エネルギー供給部287−
1〜287−4のそれぞれは、第8章で言及した任意の
タイプの電源装置において接続点222または接続点2
24に接続される被エネルギー供給部に相当する構成に
置換され得る。また、被エネルギー供給部287−1〜
287−4のそれぞれは、第9章で言及した任意のエネ
ルギー再利用タイプの電源装置において接続点222ま
たは接続点224に接続される被エネルギー供給部に相
当する構成に置換され得る。複数の被エネルギー供給部
を接続点224に並列に接続する場合についても同様で
ある。
In the example shown in FIG. 55, the energy supply units 287-1 to 287-
4 have the same type of configuration. However, the energy supply units 287-1 to 287-4 may have different types of configurations. For example, the energy supply unit 287-
Each of the power supply units 1-287-4 is connected to the connection point 222 or the connection point 2 in any of the power supply units referred to in Chapter 8.
24 may be replaced with a configuration corresponding to the energy supply unit. In addition, the energy supply units 287-1 to 287-1
Each of the 287-4 may be replaced with a configuration corresponding to an energy supply unit connected to the connection point 222 or the connection point 224 in any of the energy reuse type power supply devices mentioned in Chapter 9. The same applies to the case where a plurality of energy supply units are connected to the connection point 224 in parallel.

【0580】エネルギー保存回路220にエネルギーを
注入して保存する基本原理と、動的エネルギーと静的エ
ネルギーとをエネルギー保存回路220に高効率で注入
する方法と、動的エネルギーと静的エネルギーの比率を
制御する方法と、エネルギー保存回路220に蓄積され
た動的エネルギーを静的エネルギーに変換する方法(ま
たは、エネルギー保存回路220に蓄積された静的エネ
ルギーを動的エネルギーに変換する方法)と、スイッチ
のサイズを変調することによってノイズの周波数を一定
にする方法とを適切に組み合わせることにより、本発明
の電源装置を様々なタイプの回路の電源として応用する
ことができる。これは、本発明の電源装置を第10章で
言及した電圧変換器(DC/DC変換器)に適用する場
合においても同様である。
[0580] The basic principle of injecting and storing energy in the energy storage circuit 220, a method of injecting dynamic energy and static energy into the energy storage circuit 220 with high efficiency, and the ratio of dynamic energy to static energy And a method of converting dynamic energy stored in the energy storage circuit 220 into static energy (or a method of converting static energy stored in the energy storage circuit 220 into dynamic energy). By properly combining the method of modulating the size of the switch and the method of keeping the frequency of the noise constant, the power supply device of the present invention can be applied as a power supply for various types of circuits. This is the same when the power supply device of the present invention is applied to the voltage converter (DC / DC converter) mentioned in Chapter 10.

【0581】以下、エネルギー保存回路220の役割を
エネルギーの流れに着目して再考察する。
Hereinafter, the role of the energy storage circuit 220 will be reconsidered by focusing on the flow of energy.

【0582】図57は、エネルギー保存回路220を中
心とした動的エネルギーおよび静的エネルギーの流れを
示す。エネルギー保存回路220は、回路内の抵抗成分
によるエネルギー損失を最小化した状態で、エネルギー
供給回路210とエネルギー保存回路220との間で双
方向に動的エネルギーおよび静的エネルギーをやりとり
することを実現する。また、エネルギー保存回路220
は、回路内の抵抗成分によるエネルギー損失を最小化し
た状態で、エネルギー保存回路220と負荷との間で双
方向に動的エネルギーおよび静的エネルギーをやりとり
することを実現する。
FIG. 57 shows flows of dynamic energy and static energy centered on the energy storage circuit 220. The energy storage circuit 220 realizes bidirectional exchange of dynamic energy and static energy between the energy supply circuit 210 and the energy storage circuit 220 while minimizing energy loss due to a resistance component in the circuit. I do. In addition, the energy storage circuit 220
Realizes bidirectional exchange of dynamic energy and static energy between the energy storage circuit 220 and the load while minimizing energy loss due to a resistance component in the circuit.

【0583】このように、エネルギー供給回路210や
負荷などの電子回路および部品に対して、エネルギー保
存回路220を中心とした動的エネルギーおよび静的エ
ネルギーの低損失の流れが生じていることがわかる。
As described above, it can be seen that a low-loss flow of dynamic energy and static energy centering on the energy storage circuit 220 occurs in the electronic circuits and components such as the energy supply circuit 210 and the load. .

【0584】エネルギー保存回路220に蓄積されてい
る動的エネルギーおよび静的エネルギーは、エネルギー
供給回路210、エネルギー保存回路220、負荷のそ
れぞれと制御回路との間で制御信号をやりとりすること
によって、エネルギー供給回路210と負荷が要求する
動的エネルギーおよび静的エネルギーの総和および比率
とに応じて適切に制御され得る。あるいは、エネルギー
保存回路220に蓄積される動的エネルギーおよび静的
エネルギーに対して、エネルギー供給回路210および
負荷によって消費されるエネルギーの量が適切に設計さ
れることが必要とされるかもしれない。
[0584] The dynamic energy and the static energy stored in the energy storage circuit 220 are converted into energy by exchanging control signals between the energy supply circuit 210, the energy storage circuit 220, and the load and the control circuit. It can be appropriately controlled according to the supply circuit 210 and the sum and ratio of the dynamic energy and the static energy required by the load. Alternatively, the amount of energy consumed by the energy supply circuit 210 and the load may need to be properly designed for the dynamic and static energy stored in the energy storage circuit 220.

【0585】上述した実施形態では、動的エネルギーお
よび静的エネルギーは回路内の抵抗成分によって熱エネ
ルギーに変換され、その熱エネルギーは電子回路系のエ
ネルギー体系の外部に散逸する。熱エネルギーを動的エ
ネルギーおよび静的エネルギーに変換する変換回路を設
け、その変換回路から得られる動的エネルギーおよび静
的エネルギーをエネルギー供給回路210および/また
はエネルギー保存回路220に高効率で返還することに
より、電子回路系のエネルギー体系の外部に散逸するエ
ネルギー量を低減することができる。
In the embodiment described above, the dynamic energy and the static energy are converted into heat energy by the resistance component in the circuit, and the heat energy is dissipated outside the energy system of the electronic circuit system. A conversion circuit for converting heat energy into dynamic energy and static energy is provided, and the dynamic energy and the static energy obtained from the conversion circuit are efficiently returned to the energy supply circuit 210 and / or the energy storage circuit 220. Accordingly, the amount of energy dissipated outside the energy system of the electronic circuit system can be reduced.

【0586】なお、本願明細書には、以下のことが開示
されている。
The following is disclosed in the specification of the present application.

【0587】本発明の電圧変換器は、電源から供給され
る第1の電圧を第2の電圧に変換して、前記第2の電圧
を被電圧供給回路に供給する電圧変換部と、前記電圧変
換部を制御する制御部とを備えている。前記電圧変換部
は、インダクタと、第1の接続点において前記インダク
タの一端に接続される第1の容量と、第2の接続点にお
いて前記インダクタの他端に接続される第2の容量とを
含む共振回路と、第1の端子と第2の端子とを有するス
イッチであって、前記第1の端子は前記電源に接続さ
れ、前記第2の端子は前記共振回路の前記第1の接続点
に接続されるスイッチとを含んでおり、前記制御部は、
前記スイッチの開閉を制御する。
The voltage converter of the present invention converts a first voltage supplied from a power supply into a second voltage, and supplies the second voltage to a voltage supply circuit. And a control unit for controlling the conversion unit. The voltage converter includes an inductor, a first capacitor connected to one end of the inductor at a first connection point, and a second capacitor connected to the other end of the inductor at a second connection point. And a switch having a first terminal and a second terminal, wherein the first terminal is connected to the power supply, and the second terminal is the first connection point of the resonance circuit. And a switch connected to the control unit, wherein the control unit includes:
Opening and closing the switch is controlled.

【0588】前記制御部は、前記電圧変換部から出力さ
れる前記第2の電圧が所望の電圧より下がったことを検
出する第1の検出器を備えており、前記制御部は、前記
第1の検出器によって前記電圧変換部から出力される前
記第2の電圧が前記所望の電圧より下がったことが検出
された場合において、前記スイッチの開閉を制御する。
[0588] The control unit has a first detector for detecting that the second voltage output from the voltage conversion unit has dropped below a desired voltage, and the control unit includes a first detector. When the detector detects that the second voltage output from the voltage conversion unit has fallen below the desired voltage, it controls opening and closing of the switch.

【0589】前記制御部は、前記第1の接続点の電圧が
所定の第1の基準電圧に到達したことを検出する第2の
検出器と、前記第1の接続点の電圧が前記所定の第1の
基準電圧より大きい所定の第2の基準電圧に到達したこ
とを検出する第3の検出器とをさらに備えており、前記
第2の検出器によって前記第1の接続点の電圧が前記所
定の第1の基準電圧に到達したことが検出された場合に
は、前記制御部は、前記スイッチの状態が開状態から閉
状態に変化するように前記スイッチを制御し、前記第3
の検出器によって前記第1の接続点の電圧が前記所定の
第2の基準電圧に到達したことが検出された場合には、
前記制御部は、前記スイッチの状態が閉状態から開状態
に変化するように前記スイッチを制御する。
[0589] The control section includes a second detector for detecting that the voltage at the first connection point has reached a predetermined first reference voltage, and a control circuit for controlling whether the voltage at the first connection point is the predetermined voltage. A third detector that detects that a predetermined second reference voltage that is higher than the first reference voltage has been reached, and the second detector causes the voltage at the first connection point to be higher than the first reference voltage. When detecting that the predetermined first reference voltage has been reached, the control unit controls the switch so that the state of the switch changes from the open state to the closed state, and controls the third switch.
When it is detected by the detector that the voltage at the first connection point has reached the predetermined second reference voltage,
The control unit controls the switch so that a state of the switch changes from a closed state to an open state.

【0590】前記制御部は、前記第1の接続点の電圧変
化に応じて、クロック信号を生成するクロック信号生成
器を備えており、前記クロック信号の1周期のうち第1
の半周期において前記第1の検出器によって前記電圧変
換部から出力される前記第2の電圧が前記所望の電圧よ
り下がったことが検出された場合には、前記クロック信
号の1周期のうち前記第1の半周期に続く第2の半周期
において前記第2の検出器および前記第3の検出器が動
作する。
[0590] The control unit includes a clock signal generator for generating a clock signal in accordance with a voltage change at the first connection point.
If the first detector detects that the second voltage output from the voltage conversion unit has fallen below the desired voltage in a half cycle of the clock signal, The second detector and the third detector operate in a second half cycle following the first half cycle.

【0591】前記制御部は、前記第1の基準電圧を生成
する第2の基準電圧生成器をさらに備えており、前記第
2の基準電圧生成器は、前記第2の検出器が動作する期
間内でのみ動作する。
[0590] The control unit further includes a second reference voltage generator for generating the first reference voltage, and the second reference voltage generator operates during a period during which the second detector operates. Only works within.

【0592】前記制御部は、前記第2の基準電圧を生成
する第3の基準電圧生成器をさらに備えており、前記第
3の基準電圧生成器は、前記第3の検出器が動作する期
間内でのみ動作する。
[0593] The control unit further includes a third reference voltage generator for generating the second reference voltage, and the third reference voltage generator operates during a period during which the third detector operates. Only works within.

【0593】前記制御部は、前記第1の基準電圧を生成
する第2の基準電圧生成器と、前記電圧変換部から出力
される前記第2の電圧の時間変化をモニタするモニタ回
路とをさらに備えており、前記第2の基準電圧生成器
は、前記モニタ回路の出力に応じて、前記第1の基準電
圧を変動させる。
[0593] The control unit further includes a second reference voltage generator for generating the first reference voltage, and a monitor circuit for monitoring a time change of the second voltage output from the voltage conversion unit. And the second reference voltage generator varies the first reference voltage according to the output of the monitor circuit.

【0594】前記制御部は、前記第2の基準電圧を生成
する第3の基準電圧生成器と、前記電圧変換部から出力
される前記第2の電圧の時間変化をモニタするモニタ回
路とをさらに備えており、前記第3の基準電圧生成器
は、前記モニタ回路の出力に応じて、前記第2の基準電
圧を変動させる。
The control section further includes a third reference voltage generator for generating the second reference voltage, and a monitor circuit for monitoring a time change of the second voltage output from the voltage conversion section. And the third reference voltage generator varies the second reference voltage according to the output of the monitor circuit.

【0595】前記電圧変換部から出力される前記第2の
電圧が前記所望の電圧に到達しないことを前記モニタ回
路が検出した場合には、前記第2の基準電圧生成器は、
前記第1の基準電圧を低下させる。
When the monitor circuit detects that the second voltage output from the voltage converter does not reach the desired voltage, the second reference voltage generator
The first reference voltage is reduced.

【0596】前記電圧変換部から出力される前記第2の
電圧が前記所望の電圧に到達しないことを前記モニタ回
路が検出した場合には、前記第3の基準電圧生成器は、
前記第2の基準電圧を上昇させる。
If the monitor circuit detects that the second voltage output from the voltage converter does not reach the desired voltage, the third reference voltage generator sets
The second reference voltage is increased.

【0597】前記電圧変換部から出力される前記第2の
電圧が前記所望の電圧に到達していることを前記モニタ
回路が検出した場合には、前記第2の基準電圧生成器
は、前記第1の基準電圧を上昇させる。
When the monitor circuit detects that the second voltage output from the voltage converter has reached the desired voltage, the second reference voltage generator outputs the second reference voltage. 1 is increased.

【0598】前記電圧変換部から出力される前記第2の
電圧が前記所望の電圧に到達していることを前記モニタ
回路が検出した場合には、前記第3の基準電圧生成器
は、前記第2の基準電圧を低下させる。
When the monitor circuit detects that the second voltage output from the voltage conversion section has reached the desired voltage, the third reference voltage generator outputs the second reference voltage to the second reference voltage generator. 2 is lowered.

【0599】前記制御部は、前記電圧変換部から出力さ
れる前記第2の電圧の時間変化をモニタするモニタ回路
をさらに備えており、前記電圧変換部から出力される前
記第2の電圧が前記所望の電圧に到達しないことを前記
モニタ回路が検出した場合には、前記制御部は、前記第
3の検出器によって前記第1の接続点の電圧が前記所定
の第2の電圧に到達したことが検出されてから所定の時
間が経過した後に前記スイッチの状態が閉状態から開状
態に変化するように前記スイッチを制御する。
[0599] The control unit further includes a monitor circuit for monitoring a time change of the second voltage output from the voltage conversion unit, and the second voltage output from the voltage conversion unit is controlled by the control unit. When the monitor circuit detects that the voltage does not reach the desired voltage, the control unit determines that the voltage at the first connection point has reached the predetermined second voltage by the third detector. The switch is controlled such that the state of the switch changes from the closed state to the open state after a predetermined time has elapsed since the detection of the switch.

【0600】前記制御部は、前記第3の検出器によって
前記第1の接続点の電圧が前記所定の第2の電圧に到達
したことが検出されてから所定の時間が経過した後に前
記スイッチの状態が閉状態から開状態に変化するように
前記スイッチを制御する。
[0600] The control section operates the switch of the switch after a lapse of a predetermined time after the third detector detects that the voltage at the first connection point has reached the predetermined second voltage. The switch is controlled so that the state changes from the closed state to the open state.

【0601】(産業上の利用可能性)本発明の電源装置
によれば、エネルギー保存手段に含まれるインダクタと
第1の容量と第2の容量とによってエネルギー保存手段
の外部にエネルギーを実質的に漏らさない閉じた系が形
成される。エネルギー保存手段の外部にエネルギーが実
質的に漏れないため、電源装置におけるエネルギーの損
失がほとんどない。これにより、低消費電力型の電源装
置を提供することができる。
(Industrial Applicability) According to the power supply device of the present invention, energy is substantially supplied to the outside of the energy storage means by the inductor, the first capacitance, and the second capacitance included in the energy storage means. A closed system is formed that does not leak. Since energy does not substantially leak outside the energy storage means, there is almost no energy loss in the power supply device. Thus, a low power consumption type power supply device can be provided.

【0602】また、第1の容量と第2の容量とをそれぞ
れ所定値に設定することにより、第1の接続点および第
2の接続点のそれぞれから様々なタイプの電圧波形を負
荷に供給することができる。また、本発明の電源装置は
LSI用の電源として適している。
[0602] By setting the first capacitance and the second capacitance to predetermined values, various types of voltage waveforms are supplied to the load from the first connection point and the second connection point, respectively. be able to. Further, the power supply device of the present invention is suitable as a power supply for LSI.

【0603】本発明の電圧変換器によれば、被電圧供給
回路によって消費された電力に実質的に等しい電力を電
源から電圧変換部に供給するように、電圧変換部が制御
される。これにより、電圧変換におけるエネルギー損失
の少ない高効率(90%以上)の電圧変換器を実現する
ことが可能となる。
According to the voltage converter of the present invention, the voltage converter is controlled such that power substantially equal to the power consumed by the voltage supply circuit is supplied from the power supply to the voltage converter. This makes it possible to realize a high-efficiency (90% or more) voltage converter with little energy loss in voltage conversion.

【0604】また、本発明の他の電圧変換器によれば、
電源と共振回路とがスイッチを介して接続され、そのス
イッチの開閉動作は、制御部によって制御される。共振
回路は、インダクタと、第1の接続点においてそのイン
ダクタの一端に接続された第1の容量と、第2の接続点
においてそのインダクタの他端に接続された第2の容量
とを含んでいる。そのスイッチの開閉動作を所定のタイ
ミングで行うことにより、電圧変換におけるエネルギー
損失の少ない電圧変換器を実現することが可能となる。
According to another voltage converter of the present invention,
The power supply and the resonance circuit are connected via a switch, and the opening and closing operation of the switch is controlled by the control unit. The resonance circuit includes an inductor, a first capacitor connected to one end of the inductor at a first connection point, and a second capacitor connected to the other end of the inductor at a second connection point. I have. By performing the opening and closing operation of the switch at a predetermined timing, it is possible to realize a voltage converter with small energy loss in voltage conversion.

【0605】スイッチの開閉動作の制御は、共振回路に
おける第1の接続点の電圧が電源電圧に近づいたときに
スイッチを閉状態として電源から共振回路に電流を流し
込むことにより、スイッチの両端子間の電圧差を小さく
して電流を共振回路に流し込むことができる。さらに、
スイッチの状態を開状態から閉状態に移行した後に、共
振回路における第1の接続点の電圧が電源電圧よりも高
くなる前に閉状態から開状態に移行することにより、共
振回路から電源に電流が逆流することを防いでいる。そ
して、電源から共振回路に流れ込む電流が一定のとき
(負荷で消費される電力が一定ならば、電源から共振回
路に流れ込む電流は一定になる。)スイッチの両端子間
の電圧差が小さいほどスイッチで消費される電力が小さ
くなり電圧変換効率は向上する。さらに、共振回路から
電源に電流が逆流することを防止することによって電力
消費が低減する。
The switching operation of the switch is controlled by closing the switch when the voltage at the first connection point in the resonance circuit approaches the power supply voltage and allowing current to flow from the power supply to the resonance circuit, thereby connecting the two terminals of the switch. Can be made smaller to allow the current to flow into the resonance circuit. further,
By changing the state of the switch from the open state to the closed state and then changing the state of the switch from the closed state to the open state before the voltage at the first connection point in the resonance circuit becomes higher than the power supply voltage, the current flows from the resonance circuit to the power supply. To prevent backflow. When the current flowing from the power supply into the resonance circuit is constant (the current flowing from the power supply into the resonance circuit is constant if the power consumed by the load is constant), the smaller the voltage difference between the two terminals of the switch, the smaller the switch And the power consumption is reduced, and the voltage conversion efficiency is improved. Further, power consumption is reduced by preventing current from flowing back from the resonance circuit to the power supply.

【0606】本発明の他の電圧変換器によれば、変換効
率の異なる2つの電圧変換器を組み合わせることによ
り、変換効率の良い電圧変換器を実現することができ
る。
According to another voltage converter of the present invention, a voltage converter having high conversion efficiency can be realized by combining two voltage converters having different conversion efficiencies.

【0607】本発明の半導体集積回路によれば、電源装
置はLC共振回路を含んでおり、LC共振回路の共振周
波数は、電源電圧から電源電圧が供給される回路ブロッ
クによって使用される周波数帯域において、共振周波数
に基づいて決定されるノイズの強さが所定の値以下とな
るように設定されている。これにより、LC共振回路に
よって発生するノイズによって回路ブロックの特性が低
下することを防止することができる。
According to the semiconductor integrated circuit of the present invention, the power supply device includes the LC resonance circuit, and the resonance frequency of the LC resonance circuit is within a frequency band used by the circuit block to which the power supply voltage is supplied from the power supply voltage. , The intensity of the noise determined based on the resonance frequency is set to a predetermined value or less. As a result, it is possible to prevent the characteristics of the circuit block from deteriorating due to noise generated by the LC resonance circuit.

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

【図1】本発明による電源装置200の構成を示す図で
ある。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a power supply device 200 according to the present invention.

【図2A】エネルギー保存回路220において動的エネ
ルギーが容量223と容量225との間をインダクタ2
21を介して循環しながら一定に保たれることを模式的
に示す図である。
FIG. 2A is a diagram illustrating dynamic energy stored in an energy storage circuit 220 between a capacitor 223 and a capacitor 225;
It is a figure which shows typically being kept constant while circulating through 21.

【図2B】エネルギー保存回路220において動的エネ
ルギーが容量223と容量225との間をインダクタ2
21を介して循環しながら一定に保たれることを模式的
に示す図である。
FIG. 2B is a diagram illustrating dynamic energy stored in an energy storage circuit 220 between a capacitor 223 and a capacitor 225;
It is a figure which shows typically being kept constant while circulating through 21.

【図2C】エネルギー保存回路220において動的エネ
ルギーが容量223と容量225との間をインダクタ2
21を介して循環しながら一定に保たれることを模式的
に示す図である。
FIG. 2C is a diagram illustrating dynamic energy stored in an energy storage circuit 220 between a capacitor 223 and a capacitor 225;
It is a figure which shows typically being kept constant while circulating through 21.

【図2D】エネルギー保存回路220において動的エネ
ルギーが容量223と容量225との間をインダクタ2
21を介して循環しながら一定に保たれることを模式的
に示す図である。
FIG. 2D is a diagram illustrating dynamic energy stored in the energy storage circuit 220 between the capacitor 223 and the capacitor 225;
It is a figure which shows typically being kept constant while circulating through 21.

【図2E】エネルギー保存回路220において動的エネ
ルギーが容量223と容量225との間をインダクタ2
21を介して循環しながら一定に保たれることを模式的
に示す図である。
FIG. 2E is a diagram illustrating dynamic energy stored in an energy storage circuit 220 between a capacitor 223 and a capacitor 225;
It is a figure which shows typically being kept constant while circulating through 21.

【図3】C1>>C2の場合における、接続点222の交
流電圧波形の一例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of an AC voltage waveform at a connection point 222 in the case of C 1 >> C 2 .

【図4A】交流電圧波形の例を示す図である。FIG. 4A is a diagram showing an example of an AC voltage waveform.

【図4B】交流電圧波形の例を示す図である。FIG. 4B is a diagram showing an example of an AC voltage waveform.

【図5】寄生ダイオード250を含むLSIを電源装置
200の接続点222に接続した場合の等価回路を示す
図である。
FIG. 5 is a diagram showing an equivalent circuit when an LSI including a parasitic diode 250 is connected to a connection point 222 of the power supply device 200.

【図6A】エネルギー供給回路210の構成を示す図で
ある。
FIG. 6A is a diagram showing a configuration of an energy supply circuit 210.

【図6B】エネルギー供給回路210の構成を示す図で
ある。
FIG. 6B is a diagram showing a configuration of an energy supply circuit 210.

【図6C】エネルギー供給回路210の構成を示す図で
ある。
FIG. 6C is a diagram showing a configuration of the energy supply circuit 210.

【図6D】エネルギー供給回路210の構成を示す図で
ある。
FIG. 6D is a diagram showing a configuration of the energy supply circuit 210.

【図7A】電圧vの波形と電流i1の波形とを示す図で
ある。
FIG. 7A is a diagram showing a waveform of a voltage v and a waveform of a current i 1 .

【図7B】電圧vの波形と電流i1の波形とを示す図で
ある。
FIG. 7B is a diagram showing a waveform of a voltage v and a waveform of a current i 1 .

【図7C】電圧vの波形と電流i1の波形とを示す図で
ある。
FIG. 7C is a diagram showing a waveform of a voltage v and a waveform of a current i 1 .

【図7D】電圧vの波形と電流i1の波形とを示す図で
ある。
FIG. 7D is a diagram showing a waveform of a voltage v and a waveform of a current i 1 .

【図7E】電圧vの波形と電流i1の波形とを示す図で
ある。
FIG. 7E is a diagram showing a waveform of a voltage v and a waveform of a current i 1 .

【図8】電源装置1301の構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a power supply device 1301.

【図9A】接続点における電圧波形を示す図である。FIG. 9A is a diagram showing a voltage waveform at a connection point.

【図9B】接続点における電圧波形を示す図である。FIG. 9B is a diagram showing a voltage waveform at a connection point.

【図10A】動的エネルギーを検出する処理の手順を示
すフローチャートである。
FIG. 10A is a flowchart illustrating a procedure of a process of detecting dynamic energy.

【図10B】静的エネルギーを検出する処理の手順を示
すフローチャートである。
FIG. 10B is a flowchart illustrating a procedure of a process of detecting static energy.

【図11A】電源装置1302の構成を示す図である。11A is a diagram showing a configuration of a power supply device 1302. FIG.

【図11B】素子391の構成を示す図である。FIG. 11B is a diagram showing a configuration of an element 391.

【図11C】素子391の構成を示す図である。FIG. 11C is a diagram showing a configuration of an element 391.

【図11D】接続点における電圧波形を示す図である。FIG. 11D is a diagram showing a voltage waveform at a connection point.

【図12】電源装置1303の構成を示す図である。FIG. 12 illustrates a configuration of a power supply device 1303.

【図13A】電源装置1304の構成を示す図である。13A is a diagram illustrating a configuration of a power supply device 1304. FIG.

【図13B】接続点における電圧波形を示す図である。FIG. 13B is a diagram showing a voltage waveform at a connection point.

【図14】動的エネルギーを調整する処理の手順を示す
フローチャートである。
FIG. 14 is a flowchart illustrating a procedure of a process of adjusting dynamic energy.

【図15】スイッチ部212eの構成例を示す図であ
る。
FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration example of a switch unit 212e.

【図16A】DCタイプの電源装置201の構成を示す
図である。
16A is a diagram showing a configuration of a DC type power supply device 201. FIG.

【図16B】接続点における電圧波形を示す図である。FIG. 16B is a diagram showing a voltage waveform at a connection point.

【図17A】ACタイプの電源装置202の構成を示す
図である。
17A is a diagram showing a configuration of an AC type power supply device 202. FIG.

【図17B】接続点における電圧波形を示す図である。FIG. 17B is a diagram showing a voltage waveform at a connection point.

【図18A】DC−ACタイプの電源装置203の構成
を示す図である。
18A is a diagram showing a configuration of a DC-AC type power supply device 203. FIG.

【図18B】接続点における電圧波形を示す図である。FIG. 18B is a diagram showing a voltage waveform at a connection point.

【図19A】AC−ACタイプの電源装置204の構成
を示す図である。
19A is a diagram showing a configuration of an AC-AC type power supply device 204. FIG.

【図19B】接続点における電圧波形を示す図である。FIG. 19B is a diagram showing a voltage waveform at a connection point.

【図20A】AC−ACタイプの電源装置205の構成
を示す図である。
20A is a diagram showing a configuration of an AC-AC type power supply device 205. FIG.

【図20B】接続点における電圧波形を示す図である。FIG. 20B is a diagram showing a voltage waveform at a connection point.

【図21】AC−ACタイプの電源装置206の構成を
示す図である。
21 is a diagram showing a configuration of an AC-AC type power supply device 206. FIG.

【図22】接続点おける電圧波形を示す図である。FIG. 22 is a diagram showing a voltage waveform at a connection point.

【図23A】期間T1〜T4のそれぞれにおける電荷の移
動を示す図である。
FIG. 23A is a diagram showing movement of charges in each of periods T 1 to T 4 .

【図23B】期間T1〜T4のそれぞれにおける電荷の移
動を示す図である。
FIG. 23B is a diagram showing movement of charges in each of periods T 1 to T 4 .

【図23C】期間T1〜T4のそれぞれにおける電荷の移
動を示す図である。
FIG. 23C is a diagram showing movement of electric charges in each of periods T 1 to T 4 .

【図23D】期間T1〜T4のそれぞれにおける電荷の移
動を示す図である。
FIG. 23D is a diagram showing movement of electric charges in each of periods T 1 to T 4 .

【図24A】接続点における電圧波形を示す図である。FIG. 24A is a diagram showing a voltage waveform at a connection point.

【図24B】接続点における電圧波形を示す図である。FIG. 24B is a diagram showing a voltage waveform at a connection point.

【図25A】エネルギー再利用DCタイプの電源装置1
202の構成を示す図である。
FIG. 25A is a power supply device 1 of the energy reuse DC type.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a second embodiment.

【図25B】接続点における電圧波形を示す図である。FIG. 25B is a diagram showing a voltage waveform at a connection point.

【図26A】エネルギー再利用AC−ACタイプの電源
装置1203の構成を示す図である。
26A is a diagram showing a configuration of an energy recycling AC-AC type power supply device 1203. FIG.

【図26B】接続点における電圧波形を示す図である。FIG. 26B is a diagram showing a voltage waveform at a connection point.

【図27A】エネルギー再利用AC−DCタイプの電源
装置1204の構成を示す図である。
27A is a diagram showing a configuration of an energy-reuse AC-DC type power supply device 1204. FIG.

【図27B】接続点における電圧波形を示す図である。FIG. 27B is a diagram showing a voltage waveform at a connection point.

【図28A】エネルギー再利用DC−ACタイプの電源
装置1205の構成を示す図である。
FIG. 28A is a diagram showing a configuration of an energy recycling DC-AC type power supply device 1205.

【図28B】接続点における電圧波形を示す図である。FIG. 28B is a diagram showing a voltage waveform at a connection point.

【図29】本発明による電圧変換器20の構成を示す図
である。
FIG. 29 is a diagram showing a configuration of a voltage converter 20 according to the present invention.

【図30】電圧変換部3の構成を示す図である。FIG. 30 is a diagram showing a configuration of a voltage conversion unit 3.

【図31】共振回路140の等価回路を示す図である。FIG. 31 is a diagram showing an equivalent circuit of the resonance circuit 140.

【図32】電圧変換器20の動作を示す図である。FIG. 32 is a diagram showing the operation of the voltage converter 20.

【図33】定常動作期間における電圧変換器20の動作
を示す図である。
FIG. 33 is a diagram showing an operation of the voltage converter 20 during a steady operation period.

【図34】電圧変換部3の端子3cの電圧変化(波形
a)と、電圧変換部3の端子3eの電圧変化(波形b)
とを示す図である。
FIG. 34 shows a voltage change at terminal 3c of voltage converter 3 (waveform a) and a voltage change at terminal 3e of voltage converter 3 (waveform b).
FIG.

【図35】定常動作状態における波形aと波形bとを示
す図である。
FIG. 35 is a diagram showing a waveform a and a waveform b in a steady operation state.

【図36】定常動作状態における波形aと波形bとを示
す図である。
FIG. 36 is a diagram showing a waveform a and a waveform b in a steady operation state.

【図37A】検出器8の構成を示す図である。FIG. 37A is a diagram showing a configuration of a detector 8;

【図37B】検出器8の動作を示す図である。FIG. 37B is a diagram showing the operation of the detector 8;

【図38】負荷2がデジタルLSIである場合に、ノイ
ズの影響を低減する方法を示す図である。
FIG. 38 is a diagram illustrating a method of reducing the influence of noise when the load 2 is a digital LSI.

【図39A】検出器15の構成を示す図である。FIG. 39A is a diagram showing a configuration of a detector 15;

【図39B】検出器15の動作を示す図である。FIG. 39B is a diagram showing the operation of the detector 15;

【図40】電圧変換器20の他の構成を示す図である。FIG. 40 is a diagram showing another configuration of the voltage converter 20.

【図41】モニタ661の処理の手順を示す制御フロー
である。
FIG. 41 is a control flow showing the procedure of processing of a monitor 661.

【図42】図41の制御フローを実現するための回路構
成例を示す図である。
FIG. 42 is a diagram showing an example of a circuit configuration for realizing the control flow of FIG. 41.

【図43】基準電圧生成器14から出力される電圧Vs
が変化する様子を示す図である。
FIG. 43 shows a voltage V s output from a reference voltage generator 14.
FIG. 7 is a diagram showing a state in which changes.

【図44】電圧Vcを決定する処理の手順を示す制御フ
ローである。
FIG. 44 is a control flow illustrating a procedure of a process for determining the voltage V c.

【図45】本発明による電圧変換器の他の構成を示す図
である。
FIG. 45 is a diagram showing another configuration of the voltage converter according to the present invention.

【図46】電圧変換器20と従来のDC/DC変換器6
1とを組み合わせることにより、電圧変化の速度を大き
くする様子を示す図である。
FIG. 46 shows a voltage converter 20 and a conventional DC / DC converter 6
FIG. 4 is a diagram showing a state in which the speed of voltage change is increased by combining the first and second methods.

【図47】DC/DC変換器61の電圧変換部54と電
圧変換器20の電圧変換部3との間に共用することがで
きる回路部分があることを示す図である。
FIG. 47 is a diagram showing that there is a circuit portion that can be shared between the voltage converter 54 of the DC / DC converter 61 and the voltage converter 3 of the voltage converter 20.

【図48A】電圧変換部3の他の構成を示す図である。FIG. 48A is a diagram showing another configuration of the voltage conversion unit 3;

【図48B】電圧変換部3の他の構成を示す図である。FIG. 48B is a diagram showing another configuration of the voltage conversion unit 3.

【図49A】電圧変換部3の他の構成を示す図である。FIG. 49A is a diagram showing another configuration of the voltage conversion unit 3;

【図49B】電圧変換部3の他の構成を示す図である。FIG. 49B is a diagram showing another configuration of the voltage conversion unit 3;

【図50】電圧変換器20の他の動作手順を示す図であ
る。
FIG. 50 is a diagram showing another operation procedure of the voltage converter 20.

【図51A】従来のDC/DC変換器61の構成を示す
図である。
FIG. 51A is a diagram showing a configuration of a conventional DC / DC converter 61.

【図51B】従来のDC/DC変換器61の構成を示す
図である。
FIG. 51B is a diagram showing a configuration of a conventional DC / DC converter 61.

【図52】LSIのノイズの発生機構を説明する図であ
る。
FIG. 52 is a diagram illustrating a noise generation mechanism of an LSI.

【図53A】従来のDC/DC変換器61における負荷
の消費電力PLと変換損失Ptとの関係を示す図である。
Figure 53A is a diagram showing a relationship between power consumption of the load in the conventional DC / DC converter 61 P L and the conversion loss P t.

【図53B】本発明による電圧変換器20における負荷
の消費電力PLと変換損失Ptとの関係を示す図である。
FIG. 53B is a diagram showing the relationship between the power consumption P L of the load and the conversion loss P t in the voltage converter 20 according to the present invention.

【図54A】従来のDC/DC変換器61における負荷
の消費電力PLと総合損失率ηCtとの関係を示す図であ
る。
Figure 54A is a graph showing the relationship between the power consumption P L of the load in the conventional DC / DC converter 61 and the total loss rate eta Ct.

【図54B】本発明による電圧変換器20における負荷
の消費電力PLと総合損失率ηCtとの関係を示す図であ
る。
Is a diagram showing the relationship between the power consumption P L and total loss rate eta Ct load in the voltage converter 20 according to FIG. 54B] present invention.

【図55】複数の負荷に異なる電源電圧を供給する電源
装置の構成を示す図である。
FIG. 55 is a diagram showing a configuration of a power supply device that supplies different power supply voltages to a plurality of loads.

【図56】接続点における電圧波形を示す図である。FIG. 56 is a diagram showing a voltage waveform at a connection point.

【図57】エネルギー保存回路220を中心とした動的
エネルギーおよび静的エネルギーの流れを示す図であ
る。
FIG. 57 is a diagram showing flows of dynamic energy and static energy centering on the energy storage circuit 220.

【図58A】エネルギー供給回路210の他の構成を示
す図である。
FIG. 58A is a diagram showing another configuration of the energy supply circuit 210.

【図58B】接続点222の電圧変化(波形(A))と
接続点224の電圧変化(波形(B))とを示す図であ
る。
FIG. 58B is a diagram showing a voltage change at the connection point 222 (waveform (A)) and a voltage change at the connection point 224 (waveform (B)).

【図59】電圧変換器1500の構成を示す図である。FIG. 59 is a diagram showing a configuration of a voltage converter 1500.

【図60A】電圧変換部1501の構成を示す図であ
る。
FIG. 60A is a diagram showing a configuration of a voltage conversion unit 1501.

【図60B】電圧変換部1501の構成を示す図であ
る。
FIG. 60B is a diagram showing a configuration of a voltage conversion unit 1501.

【図61A】電源電圧VDDを降圧する様子を示す図であ
る。
FIG. 61A is a diagram showing a state in which a power supply voltage V DD is stepped down.

【図61B】電源電圧VDDを降圧する様子を示す図であ
る。
FIG. 61B is a diagram showing how the power supply voltage V DD is stepped down.

【図61C】電源電圧VDDを降圧する様子を示す図であ
る。
FIG. 61C is a diagram showing how the power supply voltage V DD is stepped down.

【図62A】制御部1518が電圧変換部1501のス
イッチ1502をオンオフするタイミングを示す制御フ
ロー図である。
FIG. 62A is a control flowchart showing the timing at which control unit 1518 turns on / off switch 1502 of voltage conversion unit 1501.

【図62B】制御部1518が電圧変換部1501のス
イッチ1506をオンオフするタイミングを示す制御フ
ロー図である。
FIG. 62B is a control flowchart showing the timing at which control unit 1518 turns on / off switch 1506 of voltage conversion unit 1501.

【図63A】スイッチ1506のオンオフのタイミング
を示す図である。
FIG. 63A is a diagram showing on / off timing of a switch 1506.

【図63B】スイッチ1506のオンオフのタイミング
を示す図である。
FIG. 63B is a diagram showing the on / off timing of the switch 1506.

【図64】電圧変換器1600の構成を示す図である。FIG. 64 is a diagram showing a configuration of a voltage converter 1600.

【図65】電圧変換部1601の構成を示す図である。FIG. 65 is a diagram showing a configuration of a voltage conversion unit 1601.

【図66】定常状態における電圧変換部1601の各点
の電圧変化を示す図である。
FIG. 66 is a diagram illustrating a voltage change at each point of the voltage conversion unit 1601 in a steady state.

【図67】端子1601eの電圧の位相と端子1601
fの電圧の位相との間の関係を調整する様子を示す図で
ある。
FIG. 67 illustrates a phase of a voltage at a terminal 1601e and a terminal 1601.
FIG. 9 is a diagram showing how to adjust the relationship between the voltage f and the phase of the voltage f.

【図68A】端子1601eの電圧(曲線E)と端子1
601fの電圧(曲線F)とが逆位相となる様子を示す
図である。
FIG. 68A shows the voltage at terminal 1601e (curve E) and terminal 1;
FIG. 13 is a diagram showing a state in which the voltage of 601f (curve F) has an opposite phase.

【図68B】端子1601eの電圧(曲線E)と端子1
601fの電圧(曲線F)とが逆位相となる様子を示す
図である。
FIG. 68B shows the voltage at terminal 1601e (curve E) and terminal 1
FIG. 13 is a diagram showing a state in which the voltage of 601f (curve F) has an opposite phase.

【図69】制御部1632が電圧変換部1601のスイ
ッチ1619をオンオフするタイミングを示す制御フロ
ー図である。
FIG. 69 is a control flowchart showing the timing at which the control unit 1632 turns on and off the switch 1619 of the voltage conversion unit 1601.

【図70】制御部1632が電圧変換部1601のスイ
ッチ1620をオンオフするタイミングを示す制御フロ
ー図である。
FIG. 70 is a control flowchart showing the timing at which the control unit 1632 turns on and off the switch 1620 of the voltage conversion unit 1601.

【図71】電圧変換器1700の構成を示す図である。FIG. 71 is a diagram showing a configuration of a voltage converter 1700.

【図72】電圧変換部1701の構成を示す図である。72 is a diagram illustrating a configuration of a voltage conversion unit 1701. FIG.

【図73A】第1の基本共振回路の構成を示す図であ
る。
FIG. 73A is a diagram showing a configuration of a first basic resonance circuit.

【図73B】第2の基本共振回路の構成を示す図であ
る。
FIG. 73B is a diagram showing a configuration of a second basic resonance circuit.

【図74】定常状態における電圧電圧変換部1701の
各点の電圧変化を示す図である。
FIG. 74 is a diagram showing a voltage change at each point of the voltage-voltage converter 1701 in a steady state.

【図75】システムLSIの1つの実施形態を示す図で
ある。
FIG. 75 is a diagram showing one embodiment of a system LSI.

【図76】LC共振回路の共振周波数に対するノイズの
強さの分布を示す図である。
FIG. 76 is a diagram showing a distribution of noise intensity with respect to a resonance frequency of the LC resonance circuit.

【図77】LC共振回路を含む電源装置1806と中間
周波および高周波アナログ回路ブロック1802とが異
なるチップ上に形成されている例を示す図である。
FIG. 77 is a diagram showing an example in which a power supply device 1806 including an LC resonance circuit and an intermediate frequency and high frequency analog circuit block 1802 are formed on different chips.

【図78】システムLSI1807と中間周波および高
周波アナログ回路ブロック1802との距離Dに対する
ノイズの強さの分布を示す図である。
FIG. 78 is a diagram showing a distribution of noise intensity with respect to a distance D between a system LSI 1807 and an intermediate frequency and high frequency analog circuit block 1802.

【図79】L−C構成のLC共振回路を含む電源装置1
806の構成を示す図である。
FIG. 79 is a power supply device 1 including an LC resonance circuit having an LC configuration.
FIG. 806 is a diagram illustrating a configuration of an 806.

フロントページの続き Fターム(参考) 5F038 AZ04 AZ10 BB04 BB08 BH03 BH04 BH05 BH15 BH19 DF01 EZ20 5H730 AA02 BB13 BB14 DD04 DD26 5J055 AX25 AX47 AX54 BX16 CX19 DX14 DX22 EX07 EY05 EY10 EY21 EZ10 EZ52 FX05 FX12 FX17 GX01 GX05 Continued on front page F-term (reference)

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 LC共振回路を含む電源装置と、 前記電源装置から電源電圧を供給される少なくとも1つ
の回路ブロックとを備えた半導体集積回路であって、 前記LC共振回路の共振周波数は、前記少なくとも1つ
の回路ブロックによって使用される周波数帯域におい
て、前記共振周波数に基づいて決定されるノイズの強さ
が所定の値以下となるように設定されている、半導体集
積回路。
1. A semiconductor integrated circuit comprising: a power supply device including an LC resonance circuit; and at least one circuit block supplied with a power supply voltage from the power supply device, wherein the resonance frequency of the LC resonance circuit is A semiconductor integrated circuit, wherein a noise intensity determined based on the resonance frequency is set to be equal to or less than a predetermined value in a frequency band used by at least one circuit block.
【請求項2】 前記電源装置と前記少なくとも1つの回
路ブロックとは、単一の半導体チップ上に形成されてい
る、請求項1に記載の半導体集積回路。
2. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein said power supply device and said at least one circuit block are formed on a single semiconductor chip.
【請求項3】 前記電源装置と前記少なくとも1つの回
路ブロックとは、異なる半導体チップ上に形成されてい
る、請求項1に記載の半導体集積回路。
3. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein said power supply device and said at least one circuit block are formed on different semiconductor chips.
【請求項4】 前記電源装置は、直流電圧を前記少なく
とも1つの回路ブロックに供給する、請求項1に記載の
半導体集積回路。
4. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein said power supply device supplies a DC voltage to said at least one circuit block.
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