JP2004118408A

JP2004118408A - 電源制御回路及び携帯通信端末

Info

Publication number: JP2004118408A
Application number: JP2002278963A
Authority: JP
Inventors: Koichi Mamada; 間々田　浩一
Original assignee: Sony Ericsson Mobile Communications Japan Inc
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-09-25
Filing date: 2002-09-25
Publication date: 2004-04-15

Abstract

【課題】外部からの信号入力を必要としない、ハードウェア要素のみで消費電流に応じて電源を切り換えることが可能な電源制御回路を提供する。
【解決手段】コンパレータＡ２が、ＬＤＯレギュレータ１の出力電流を監視し、ＬＤＯレギュレータ１の出力電流が所定の値以上になるに応じてＤＣ／ＤＣコンバータ２とスイッチ回路５をオン状態にする。また、コンパレータＡ３が、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力レベルを監視し、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力レベルが所定の値以下になるに応じてスイッチ回路５をオフ状態にする。これにより、外部から制御信号を入力することなく、ハードウェア要素のみで消費電流に応じて電源を切り換えることができる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯通信端末等の通信機器に適用して好適な電源制御回路に関し、特に、外部からの信号入力を必要とせず、ハードウェア要素のみで消費電流に応じて電源を切り換えるための技術に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、携帯通信端末等の通信機器では、高効率動作を実現するために、消費電流の大きさに応じて電源を切り換える電源制御回路を設け、例えば、消費電流が小さい時には自己消費電流が少ない電源であるシリーズレギュレータを単独動作し、消費電流が大きい時には電源効率が良い電源であるＤＣ／ＤＣコンバータに切り換えることにより、利用する電源を制御する（例えば、下記特許文献１を参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１７６４９３号公報　（第４−５頁、第５図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来までの電源制御回路は、外部から入力される制御信号に従って電源を切り換える構成となっており、また、この制御信号をソフトウェアプログラムにより生成する場合には、消費電流の大きさを常にモニタリングしなければならないために、複雑な制御ルーチンを構築する必要が生じ、多くの労力を要した。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、外部からの信号入力を必要とせず、ハードウェア要素のみで消費電流に応じて電源を切り換えることが可能な、電源制御回路及び携帯通信端末を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電源制御回路及び携帯通信端末は、コンバータ回路からの電流出力をオン／オフするスイッチ回路と、レギュレータ回路の出力レベルを検出し、出力レベルに応じてスイッチ回路のオンする第１制御回路と、コンバータ回路の出力レベルを検出し、出力レベルに応じて上記スイッチ回路のオフする第２制御回路とを備えることにある。
【０００７】
すなわち、本発明に係る電源制御回路及び携帯通信端末では、第１制御回路が、レギュレータ回路の出力レベルを監視し、レギュレータ回路の出力レベルに応じてコンバータ回路からの電流出力をオンにすることにより、消費電力が大きい時には電源効率の良いコンバータ回路をオンにする。また、第２制御回路が、コンバータ回路の出力レベルを監視し、コンバータ回路の出力レベルに応じてスイッチ回路をオフにすることにより、消費電力が小さい時には自己消費電流の少ないレギュレータ回路をオンにする。これにより、外部から制御信号を入力することなく、ハードウェア要素のみで消費電流に応じて電源を切り換えることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の最良の実施形態について説明する。
【０００９】
［電力制御回路の構成］
本発明の一実施形態となる電源制御回路は、図１に示すように、主な構成要素として、消費電流が小さい時に動作するＬＤＯ（Ｌｏｗ　ＤｒｏｐＯｕｔ）レギュレータ１と、消費電流が大きい時に動作するＤＣ／ＤＣコンバータ２と、ＬＤＯレギュレータ１からＤＣ／ＤＣコンバータ２に電源を切り換える第１切換回路３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２からＬＤＯレギュレータ１に電源を切り換える第２切換回路４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２からの電圧出力のオン／オフを切り換えるスイッチ回路５を備える。
【００１０】
上記ＬＤＯレギュレータ１は、自己消費電流が少ない電源であり、増幅器Ａ１から出力される制御電圧をゲート端子に印加してドレイン端子から電流を出力するｎチャネル型トランジスタＴ１と、ｎチャネル型トランジスタＴ１の出力電圧を分圧する抵抗Ｒ１，Ｒ２と、分圧電圧と基準電圧Ｖ０を比較増幅することにより制御電圧を生成する増幅器Ａ１とを備える。
【００１１】
上記ＤＣ／ＤＣコンバータ２は、電源効率が良い一般的なＤＣ／ＤＣコンバータ回路２と、出力電流に応じてパルス幅変調（ＰＷＭ；Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御又はパルス周波数変調（ＰＦＭ；Ｐｕｌｓｅ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御を行うオシレータＯＳＣを備える。なお、一般に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２からの出力電流は動作開始直後不安定であるために、遅延回路を設けて不感区間を形成することが望ましい。
【００１２】
上記第１切換回路３は、ソース端子に入力電圧Ｖｉｎが印加され、ゲート端子が増幅器Ａ１の出力端子側に接続されたｎチャネル型トランジスタＴ２により構成される１／ｎカレントミラー回路、ｎチャネル型トランジスタＴ２のドレイン端子側に接続された抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ３に生じる電圧と基準電圧Ｖ１の大きさを比較し、比較結果に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ２とスイッチ回路５をオンにするオン信号を出力するコンパレータＡ２を備える。
【００１３】
上記第２切換回路４は、オシレータＯＳＣが出力するＰＷＭ制御信号又はＰＦＭ制御信号の積分値を生成、出力するローパスフィルタＬＰＦと、ＰＷＭ制御信号又はＰＦＭ制御信号の積分値と基準電圧Ｖ３とを比較し、比較結果に応じてスイッチ回路５をオフにするオフ信号をスイッチ５に出力するコンパレータＡ３を備える。なお、ローパスフィルタＬＰＦの前段に位相比較器を挿入し、オシレータＯＳＣの負帰還制御を行うようにしてもよい。
【００１４】
上記スイッチ回路５は、例えば図２に示すように、コンパレータＡ２，Ａ３の出力端子がゲート端子に接続されたｎチャネル型トランジスタＴ３と、ｎチャネル型トランジスタＴ３のドレイン端子がゲート端子に接続されたｐチャネル型トランジスタＴ４とを備える。このような構成により、スイッチ回路５は、コンパレータＡ２，Ａ３からの信号出力に従って、ＤＣ／ＤＣコンパレータ２と電源出力端子Ｏｕｔとの間の接続／非接続を切り換える。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ２がオフ状態の時にＬＤＯレギュレータ１からの出力がＤＣ／ＤＣコンバータ２側に逆流することを防止するために、スイッチ回路５にバイポーラ素子を設けてもよい。
【００１５】
［電源制御回路の動作］
上記構成の電源制御回路は、以下に示すように動作して消費電流量に応じてＬＤＯレギュレータ１とＤＣ／ＤＣコンバータ２との間で電源を切り換える。
【００１６】
ＬＤＯレギュレータ１の出力電流が小さい（＝消費電流量が小さい時）は、ＬＤＯレギュレータ１のみが動作して出力端子Ｏｕｔに電流を出力する。なお、この時、ＤＣ／ＤＣコンバータ２はオフ状態となっている。また、抵抗Ｒ３にはＬＤＯレギュレータ１の出力電流の大きさに応じた電圧が発生し、コンパレータＡ２は、抵抗Ｒ３に発生した電圧と基準電圧Ｖ１の大きさを常時比較する。
【００１７】
ＬＤＯレギュレータ１の出力電流が増加すると（＝消費電流量が大きくなると）、抵抗Ｒ３に発生する電圧が増加し、抵抗Ｒ３に発生する電圧が基準電圧Ｖ１以上になると、コンパレータＡ２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２とスイッチ回路５にオン信号を出力し、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電流を出力端子Ｏｕｔに供給する。このように、この電源制御回路では、コンパレータＡ２が、抵抗Ｒ３端の電圧に基づいてＬＤＯレギュレータ１の出力電流を監視し、ＬＤＯレギュレータ１の出力電流が所定の値以上になるに応じてＤＣ／ＤＣコンバータ２とスイッチ回路５をオン状態にすることにより、消費電力が大きい時には、電源効率の良いＤＣ／ＤＣコンバータ２をオンにし、高効率動作を実現する。
【００１８】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２がオン状態となっている間、コンパレータＡ３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２のＰＷＭ制御信号又はＰＦＭ制御信号の積分出力と基準電圧Ｖ２の値を比較する。そして、積分出力が基準電圧Ｖ２以下になるに応じて、コンパレータＡ３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力レベルが小さくなった（＝消費電流量が小さくなった）と判断してスイッチ回路５をオフ状態にする。また、コンパレータＡ２は、抵抗Ｒ３に発生した電圧値が基準電圧Ｖ１以下になるに応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ２及びスイッチ回路５へのオン信号の出力を中止する。このように、この電源制御回路では、コンパレータＡ３が、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力レベルを監視し、ＤＣ／ＤＣコンバータ２からの出力レベルが所定の値以下になるに応じてスイッチ回路５をオフ状態にすることにより、消費電力が小さい時には、自己消費電流の少ないＬＤＯレギュレータ１の単独動作に電源を切り換え、高効率動作を実現する。
【００１９】
［携帯通信端末の構成］
最後に、上記電源制御回路は、例えば図３に示すように、携帯通信端末に適用することができる。
【００２０】
図３に示す携帯通信端末では、送話口に接続されているマイクロフォン１１は、ユーザの通話音声等をアナログ音声信号に変換する。そして、このアナログ音声信号は、図示しない増幅器により増幅された後、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｉｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）１２に入力される。
【００２１】
ＤＳＰ１２は、アナログ音声信号が入力されると、アナログ音声信号を所定のサンプリングレートでアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換する。そして、ＤＳＰ１２は、Ａ／Ｄ変換により得られたデジタル音声データに対し、トランスポートブロック（ＴＢ）毎にＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ　Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ　Ｃｈｅｃｋ）符号を付加し、チャネル符号化（誤り訂正符合化）及びインターリーブ処理を施す。なお、上記トランスポートブロックとは、物理レイヤが処理を行うデータの基本単位（ＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）レイヤから物理レイヤにデータが転送される単位）を示す。
【００２２】
また、ＤＳＰ１２は、上記インターリーブ処理後のビット系列に対し、チャネル確定のためのパイロットビット等のオーバーヘッドを付加した後にデータ変調処理を行い、データ変調マッピングされた位相平面上の同相（Ｉｎ−Ｐｈａｓｅ）及び直交（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）成分をそれぞれ２階層の拡散符号系列で拡散する。そして、ＤＳＰ１２は、拡散後のチップデータ系列を自乗余弦ルートナイキストフィルタで所定帯域（５ＭＨｚ）に帯域制限した後にデジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換によりアナログ信号に変換し、アナログ信号を送信部１３に入力する。
【００２３】
送信部１３は、ＤＳＰ１２からアナログ信号が入力されると、アナログ信号を直交復調し、直交復調された中間周波数信号を高周波信号（２ＧＨｚ帯のＲＦ信号）に周波数変換する。そして、送信部１３は、この高周波信号を増幅し、増幅後の高周波信号を送信信号としてデュプレクサ１４に出力する。
【００２４】
デュプレクサ１４は、アンテナ共用器である。すなわち、デュプレクサ１４は、送信信号と受信信号とで１本のアンテナ１５を共用し、アンテナ１５からの受信信号を受信部１６に送り、且つ、送信部１３からの送信信号をアンテナ１５へ送出する機能を備えたフィルタ回路により構成される。
【００２５】
受信部１６は、アンテナ１５及びデュプレクサ１４を介して供給された高周波の受信信号を増幅し、増幅した受信信号を中間周波数の信号に周波数変換する。そして、受信部１６は、自動利得制御により中間周波数の信号を線形増幅し、線形増幅した中間周波数の信号をＤＳＰ１２に入力する。
【００２６】
このときＤＳＰ１２は、受信部１６からの信号を直交検波（Ｑｕａｒｄｒａｔｕｒｅ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）し、直交検波による同相及び直交成分のアナログ信号を所定のサンプリングレートでＡ／Ｄ変換する。そして、ＤＳＰ１２は、Ａ／Ｄ変換によりデジタル値に変換された同相及び直交成分を、自乗余弦ルートナイキストフィルタで帯域制限した後に受信信号の拡散符号と同一の拡散符号により逆拡散することにより、伝搬遅延時間が異なる複数のマルチパス成分に時間分離する。
【００２７】
また、ＤＳＰ１２は、時間分離した各パスのデータをコヒーレントレイク合成し、コヒーレントレイク合成後のデータ系列をデインターリーブ及びチャネル復号した後、２値のデータ判定を行って相手先の端末が送信してきたデータ系列を再生する。そして、ＤＳＰ１２は、再生したデータ系列を音声データとその他の通信データに弁別する。
【００２８】
音声データは、ＤＳＰ１２によりＤ／Ａ変換され、さらに図示しない増幅器により増幅された後、受話口に内蔵されているスピーカ１７へ送られる。スピーカ１７は、増幅されたアナログ音声信号により駆動される。これにより、通話相手先の端末からの通話音声がスピーカ１７から放音されることになる。
【００２９】
また、ＤＳＰ１２は、上記通信データがどのようなデータであるのかを解析し、その解析結果に応じた処理を行う。例えば上記通信データがテキストデータである場合、ＤＳＰ１２はテキストデータをＣＰＵ１８に送り、ＣＰＵ１８は表示部１９上にテキストデータを表示制御する。また、例えば通信データが圧縮された画像データである場合、ＤＳＰ１２は圧縮画像データを伸張した後にＣＰＵ１８に送り、ＣＰＵ１８は表示部１９上に画像データを表示制御する。また、例えば通信データが圧縮された音声データである場合、ＤＳＰ１２は、圧縮音声データを伸張し、スピーカ１７又はスピーカ２０に音声データを出力する。
【００３０】
記録部２１は、フラッシュメモリ等の記憶保持動作が不要な書き換え可能なメモリにより構成される。この記録部２１は、携帯通信端末の各種設定データの中でユーザが任意に設定可能な値を含む設定データを格納する。また、記録部２１は、必要に応じて様々なデータを記録することができるように構成されている。
【００３１】
ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）２２は、ＣＰＵ１８が各部を制御するための制御プログラム（図示せず）等の各種コンピュータプログラムと、各種の初期設定データ、フォントデータ等を記憶している。なお、このＲＯＭ２２は、ＥＥＰＲＯＭ（ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙＥｒａｓａｂｌｅ　ａｎｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）のような書き換え可能なＲＯＭであってもよい。
【００３２】
ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）２３は、ＣＰＵ１８が各種処理を行う際のワークエリアとして機能し、随時データを格納する。ＣＰＵ１８は、記憶部２１及びＲＯＭ２２に格納されているコンピュータプログラムに基づいて、各部の動作を制御すると共に、各種の演算処理を行う。
【００３３】
カメラ部２４は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ　Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサ等の撮像素子と、撮像素子上に被写体等の光像を結像させる光学系とを備えたものである。カメラ部２４における撮影の指示は、操作入力部２５上の所定のキーをレリーズボタンとして使用することで実現することができる。また、カメラ部２４により撮影した画像データはＤＳＰ１２に入力される。なお、カメラ部２４から画像データを受け取ったＤＳＰ１２は、その画像データをＣＰＵ１８に送り、ＣＰＵ１８は画像データに基づく画像を表示部２上に表示制御する。また、ＤＳＰ１２は、必要に応じて画像データを圧縮し、圧縮後の画像データを送信データとして送信部１３に送ることもできる。また、圧縮後の画像データは、ＣＰＵ１８を解して記録部２１に記録することもできる。
【００３４】
近距離無線通信部２６とそのアンテナ２５は、いわゆるブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）方式の無線通信を行うためのものである。なお、ブルートゥース方式は、複数の電子機器間でアドホックな無線ネットワーキングを実現するための方式である。このブルートゥース方式は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ　ＳＩＧ（Ｓｐｅｃｉａｌ　Ｉｎｔｅｒｅｓｔ　Ｇｒｏｕｐ）において策定されたものであり、詳細は、”Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（ＴＭ）　Ｓｐｅｃｉａｌ　Ｉｎｔｅｒｅｓｔ　Ｇｒｏｕｐ，　Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ仕様書バージョン１．０”に開示されている。
【００３５】
［実施の形態の効果］
以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態となる電源制御回路では、コンパレータＡ２が、ＬＤＯレギュレータ１の出力電流を監視し、ＬＤＯレギュレータ１の出力電流が所定の値以上になるに応じて、消費電流量が大きくなったとしてＤＣ／ＤＣコンバータ２とスイッチ回路５をオン状態にすることにより、消費電力が大きい時には、電源効率の良いＤＣ／ＤＣコンバータ２に電源を切り換える。また、コンパレータＡ３が、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力レベルを監視し、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力レベルが所定の値以下になるに応じて、消費電流量が小さくなったとしてスイッチ回路５をオフ状態にすることにより、消費電力が小さい時には、自己消費電流の少ないＬＤＯレギュレータ１に電源を切り換える。これにより、外部から制御信号を入力することなく、ハードウェア要素のみで消費電流に応じて電源を切り換えることができる。
【００３６】
［その他の実施形態］
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態の構成及び動作について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。例えば、上記実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の動作中、ＬＤＯレギュレータ１も動作するとしたが、ＬＤＯレギュレータ１の出力段側にスイッチ回路を設け、コンパレータＡ２がオン信号を出力するに応じて、このスイッチ回路を切り換えてＬＤＯレギュレータ１からの出力を停止するようにしてもよい。すなわち、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることを付け加えておく。
【００３７】
【発明の効果】
本発明に係る電源制御回路及び携帯通信端末によれば、外部からの信号入力を必要とせず、ハードウェア要素のみで消費電流に応じて電源を切り換えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態となる電源制御回路の構成を示す回路図である。
【図２】図１に示すスイッチの構成を示す回路図である。
【図３】本発明の一実施形態となる携帯通信端末の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１…ＬＤＯレギュレータ、２…ＤＣ／ＤＣコンバータ、３…第１切換回路、４…第２切換回路、５…スイッチ回路、Ｔ１，Ｔ２…ｎチャネル型トランジスタ、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３…抵抗、Ａ１…増幅器、Ａ２，Ａ３…コンパレータ、ＯＳＣ…オシレータ、ＬＰＦ…ローパスフィルタ

Claims

電源回路としてレギュレータ回路とコンバータ回路を備え、電源を利用する装置の消費電流量に応じてレギュレータ回路とコンバータ回路の動作を制御する電源制御回路であって、
上記コンバータ回路からの電流出力をオン／オフするスイッチ回路と、
上記レギュレータ回路の出力レベルを検出し、当該出力レベルに応じて上記スイッチ回路のオンする第１制御回路と、
上記コンバータ回路の出力レベルを検出し、当該出力レベル応じて上記スイッチ回路のオフする第２制御回路と
を備えることを特徴とする電源制御回路。
請求項１に記載の電源制御回路であって、
上記第１制御回路は、
上記レギュレータ回路の出力レベルを検出するカレントミラー回路と、
検出した出力レベルと所定の第１基準電圧を比較し、当該出力レベルが第１基準電圧より大きい場合、上記スイッチ回路をオンする第１コンパレータと
を備えることを特徴とする電源制御回路。
請求項１に記載の電源制御回路であって、
上記コンバータ回路は、出力レベルに応じて当該コンバータ回路を変調制御するオシレータを備え、
上記第２制御回路は、上記オシレータの変調制御信号を積分出力するローパスフィルタと、上記ローパスフィルタの積分出力と所定の第２基準電圧を比較し、当該積分出力が第２基準電圧より小さい場合、上記スイッチ回路をオフする第２コンパレータとを備えること
を特徴とする電源制御回路。
電源回路としてレギュレータ回路とコンバータ回路を備える携帯通信端末であって、
上記コンバータ回路からの電流出力をオン／オフするスイッチ回路と、
上記レギュレータ回路の出力レベルを検出し、当該出力レベルに応じて上記スイッチ回路のオンする第１制御回路と、
上記コンバータ回路の出力レベルを検出し、当該出力レベル応じて上記スイッチ回路のオフする第２制御回路と
を備えることを特徴とする携帯通信端末。
請求項４に記載の携帯通信端末であって、
上記第１制御回路は、
上記レギュレータ回路の出力レベルを検出するカレントミラー回路と、
検出した出力レベルと所定の第１基準電圧を比較し、当該出力レベルが第１基準電圧より大きい場合、上記スイッチ回路をオンする第１コンパレータと
を備えることを特徴とする携帯通信端末。
請求項４に記載の携帯通信端末であって、
上記コンバータ回路は、出力レベルに応じて当該コンバータ回路を変調制御するオシレータを備え、
上記第２制御回路は、上記オシレータの変調制御信号を積分出力するローパスフィルタと、上記ローパスフィルタの積分出力と所定の第２基準電圧を比較し、当該積分出力が第２基準電圧より小さい場合、上記スイッチ回路をオフする第２コンパレータとを備えること
を特徴とする携帯通信端末。