JP2004129350A

JP2004129350A - Power supply device

Info

Publication number: JP2004129350A
Application number: JP2002288187A
Authority: JP
Inventors: Katsuya Koyama; 小山　克也; Shoji Sasaki; 佐々木　昭二
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-10-01
Filing date: 2002-10-01
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2022-10-01
Also published as: JP3755507B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power supply device in which heating is reduced while a device size is decreased. <P>SOLUTION: The power supply device comprises a battery, and both a function for stepping down a prescribed voltage from a battery voltage and a function for stepping up the prescribed voltage from the battery voltage. It has a function for detecting an overcurrent of the output current of the power supply device and a function for limiting the current when overcurrent. The overcurrent detection value has a set value when step down which is different from that when step up. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源装置に関する。特に、昇降圧機能を有する電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開２０００−１６６２２３号公報には、省エネルギ化の要求を満足するために、ＰＷＭ制御方式とＰＦＭ制御方式のいずれの制御方式によろうとも、動作状態がどのようであっても電源効率を、より改善できるようにすることが記載されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１６６２２３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
電源装置のシュリンク化においては、昇圧時の電流値が課題となる。昇圧時の電流値は、降圧時と比較して大きくなることが知られている。このため、昇圧時電流をターゲットにして設計するとデバイスサイズが大きくなる。特に、過電流発生時の検出値が課題となり、昇圧時の検出値で統一すると降圧時の過電流制限動作時の発熱が大きくなリ、デバイスサイズも大きくなる。
【０００５】
また、バッテリがへたってきた際に電源投入すると、常時昇圧動作となり発熱が大きくなる。昇降圧機能を有する電源装置おいて、昇圧時の過電流検出値で統一すると降圧時の過電流制限動作時の発熱が大きくなるという課題がある。
【０００６】
本発明の目的は、発熱をより低減し、且つ、デバイスサイズをより小型化できる電源装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成すべく、本発明の電源装置では、バッテリと、バッテリ電圧から所定電圧を降圧生成する機能と、バッテリ電圧から所定電圧を昇圧生成する機能と、を有する電源装置において、電源装置出力電流の過電流を検出する機能と、過電流時、電流制限動作を行う機能と、前記過電流検出値は、降圧時と昇圧時では異なる設定値であることを特徴としている。
【０００８】
また、電源投入時は昇圧動作を禁止する手段を有することを特徴としている。
【０００９】
また、バッテリ電圧を検出する手段と、昇圧動作有効バッテリ電圧に下限値を有し、バッテリ電圧が前記下限値以下であることを検出したとき、昇圧機能を停止する手段を有することを特徴としている。
【００１０】
また、電源装置の過熱を検出する手段を有し、過熱検出時は電源装置の動作を停止する手段を有することを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
発明者らは関係する技術を種々検討した。電圧５Ｖを出力するためには、バッテリ電圧は最低でも６Ｖ必要であり、動作保証バッテリ電圧範囲は６Ｖ以上であることが一般的である。従来の電源装置は昇圧機能を有していない。しかし、近年のアイドルストップ機構などによりバッテリへの負荷は大きくなってきている。また、動作保証バッテリ最低電圧は低電圧化が要求される。例えば、最低動作保証バッテリ電圧は４．５Ｖ　を要求されてきている。
【００１２】
このために、従来の降圧機能のみの電源装置では前記要求仕様を満足できないので昇降圧機能を必要とする。
【００１３】
以下、一実施例を説明する。図１は、電源装置の一例を示した図である。１は、バッテリである。バッテリ電圧１ａは、電源装置８内に設定されるレギュレータ２に供給される。
【００１４】
レギュレータ２では、バッテリ電圧１ａを後段のレギュレータ３、および、レギュレータ４の損失が小となり、且つ、レギュレータ３、および、レギュレータ４が目標電圧を出力できる低電圧を生成する。例えば、レギュレータ２の出力電圧２ａは、６．５Ｖ　とする。
【００１５】
レギュレータ３では、レギュレータ出力電圧２ａから、例えばマイコンのＩ／Ｏ電源に最適な５Ｖを生成する。
【００１６】
また、レギュレータ４では、レギュレータ出力電圧２ａから、例えばマイコンのＣＰＵコア電源に最適な３．３Ｖを生成する。
【００１７】
６は、電源装置８の過温度を検出する過熱検出器である。電源装置８内の過温度を過熱検出器６で検出すると、その検出信号６ａにより、レギュレータ２を停止し、それによりレギュレータ２の後段のレギュレータ３、および、４を停止し、電源装置８を完全停止する。
【００１８】
また、７はマイクロコンピュータであり、近年のマイクロコンピュータのシュリンク化，高速化により、マイクロコンピュータの電源は複数有することが一般的である。
【００１９】
電圧３ａは、主にＩ／Ｏ入出力用電源であり、先に延べた５Ｖ電圧が一般的である。
【００２０】
また、電圧４ａはマイクロコンピュータのＣＰＵコア電源に適用され、損失を低減するために低電圧化する傾向がある。近年は、電圧４ａは３．３Ｖ　が一般的であるが、将来的には２．６Ｖ，１．８Ｖと更に低電圧化する傾向にある。
【００２１】
５はバッテリ電圧１ａの電圧値を検出する電圧検出器であり、レギュレータ２では、検出値５ａに従いレギュレータ２の昇圧／降圧動作を切換える。
【００２２】
図２は、レギュレータ２の内部回路構成を示す図である。本図では、１コイル方式の昇降圧スイッチングレギュレータを例に説明する。
【００２３】
スイッチングレギュレータ２は、昇圧動作と降圧動作の２機能をバッテリ電圧１ａの電圧を元に切換えることは前述の通りである。
【００２４】
バッテリ電圧１ａは、電圧検出器５で検出し、検出信号５ａに基づき昇圧／降圧動作をコントローラ１５で切換える。
【００２５】
また、トランジスタ１１から出力する電流２２は、トランジスタ１２で分流した電流２３を電流電圧変換素子１３の両端の電圧を検出することにより測定できる。本方式では、電流２２と電流２３の比は、トランジスタ１１とトランジスタ１２の比で決定され、通常トランジスタ１２に流す電流２３は、電流２２の１／１００程度に設定する。
【００２６】
よって、トランジスタ１１から出力する電流２２は、電流電圧変換素子１３の両端の電圧を過電流検出部１４で測定し、過電流か否かを判定し、過電流検出信号１４ａをコントローラ１５に入力する。
【００２７】
コントローラ１５では、過電流発生時は過電流検出信号１４ａにより、電流２２の電流制限制御を行い、レギュレータ２を保護する。
【００２８】
ここで、降圧動作時のレギュレータ２の回路動作について説明する。
【００２９】
コントローラ１５は、出力電圧２ａに基づき、トランジスタ１１をＰＷＭ動作させ、生成した矩形波形をトランジスタ１１後段のインダクタンス１８，コンデンサ２１，ダイオード１７で平滑化して一定電圧を２ａに出力する。
【００３０】
なお、降圧動作時は、トランジスタ１６はオフ固定である。
【００３１】
次に、昇圧動作時の回路動作について説明する。
【００３２】
昇圧動作時は、コントローラ１５は、トランジスタ１６をＰＷＭ動作させる。このとき、トランジスタ１１はオン固定、または、トランジスタ１６に同期させて動作させるかの２通りが考えられるが、このような昇圧／降圧動作を切換えるようなレギュレータでは、切換えをスムーズに行うために、トランジスタ１１は、トランジスタ１６に同期させて動作させる方が望ましい。
【００３３】
コントローラ１５により、トランジスタ１６がオンすると、インダクタンス１８にエネルギーが蓄えられる。そして、トランジスタ１６がオフすると、インダクタンス１８に蓄えられたエネルギーが解放され、コンデンサ２１に前記エネルギーがコピーされ、昇圧動作を行う。ダイオード１９は、コンデンサ２１に蓄えられたエネルギーが逆流するのを防止するために設定した素子である。
【００３４】
昇圧時と降圧動作時では、電流２４が同一でも電流２２は異なる値となる。
【００３５】
消費電流２４をＩｒ、バッテリ電圧１ａをＶｂａｔ、生成電圧２ａをＶＣＣ、インダクタンス１８をＬ、スイッチングレギュレータの駆動周波数をｆｒｅｑ、電流２２をＩＬとすると、昇圧／降圧動作時の電流２２は下記となる。
【００３６】

【００３７】
上記式１、および、式２より、電流２２ＩＬは、昇圧時の方が降圧時より大きくなることが明らかである。
【００３８】
よって、昇圧時の電流２２に合わせて、全ての動作時の過電流判定値を決定すると、降圧時の過電流制限動作時の損失が大きくなり望ましくない。そのために、昇圧動作と降圧動作時の過電流判定値は分ける必要がある。
【００３９】
図２において、電圧検出器５の検出信号５ａにより、コントローラ１５で昇圧／降圧動作を切換えると同時に、過電流検出部１４で過電流判定値を切換える。
【００４０】
図３は、昇圧／降圧切換え時の各部の波形を示した図である。
【００４１】
タイミング３４までの、バッテリ電圧１ａが、電圧３２以上の時は、レギュレータ２の生成電圧２ａは、降圧動作により生成される。降圧動作時は、コントローラ１５は、トランジスタ１６を信号１５ｂによりオフ固定とし、検出信号１５ａが“０”によりトランジスタ１１をＰＷＭ動作する。ここで、検出信号１５ａは、“０”が降圧動作時、“１”が昇圧動作時を示すこととする。
【００４２】
降圧動作時の電流２２の過電流判定レベル３１は３６ａとし、また電流２２は図３に示すようにレベル３６ａより小さい値となる。
【００４３】
タイミング３４から３５は、昇圧動作時となり、バッテリ電圧１ａが、電圧３２以下になったことを電圧検出器５で検出すると、検出信号５ａが“１”になりレギュレータ２は昇圧動作を開始する。
【００４４】
昇圧動作時は、コントローラ１５では、トランジスタ１１の制御信号１５ａとトランジスタ１６の制御信号１５ｂを出力し、２つのトランジスタをＰＷＭ制御する。
【００４５】
電流２２は、バッテリ電圧１ａの低下により、大きくなっていくのは、式２より明らかである。また、過電流判定レベルは、検出信号５ａにより昇圧動作時のレベル３６ｂに切換える。レベル３６ｂは、降圧動作時の過電流判定レベル３６ａより大きな値である。図のように昇圧動作時の電流２２は、降圧動作時の過電流判定レベル３６ａより大きくなる。
【００４６】
タイミング３５以降は、バッテリ電圧１ａの電圧値が上昇し、昇圧動作を停止し、降圧動作に切り換わることを示した図である。
【００４７】
昇圧動作から降圧動作に切換えるタイミングは、バッテリ電圧１ａが、電圧３２に対しヒステリシス電圧を有する電圧３３以上のタイミングである。バッテリ電圧１ａが電圧３３以上になったことを電圧検出器５で検出し、検出信号５ａが“０”になり、コントローラ１５は昇圧動作から降圧動作に切換わる。なお、降圧動作時の各部の動作は区間３４までの時と同じである。
【００４８】
過電流判定レベル３１を３６ａと３６ｂの２段階に設定することは、過電流発生時のレギュレータ２の保護に有効である。
【００４９】
通常バッテリ電圧１ａは、１２Ｖ程度であり電圧３３より大きいので、レギュレータ２は降圧動作である。即ち、通常動作時、レギュレータ２は降圧動作時の頻度が高い。よって、もし、過電流状態が発生しても、降圧動作用の低い過電流制限値３６ａでレギュレータ出力電流２２を制限すれば、レギュレータ２の発熱を低く防ぐことができる。
【００５０】
また、昇圧動作時、電流２２は大きくなるので、過電流誤検出防止のために、過電流判定レベル３１は高いレベル３６ｂにする必要がある、もし、過電流が発生しても、過電流制限値３６ｂで電流２２を制限し発熱を防止する。
【００５１】
更に発熱がレギュレータ２で発生した場合は、過熱検出器６で検出し、レギュレータ２を停止し、デバイス破壊を防止できる。
【００５２】
図４は、電源投入時の各部の波形を示した図である。
【００５３】
タイミング４１で電源が投入されると、バッテリ電圧１ａは上昇していき、その上昇に従いレギュレータ出力電圧２ａも上昇していく。このとき、トランジスタ１１の制御信号１５ａはオン固定となり、トランジスタ１１もオン固定となる。よって、レギュレータ出力電圧２ａは、バッテリ電圧１ａに追従する。制御信号１５ａがオン固定となるのは、バッテリ電圧１ａが低いためにレギュレータ２の目標電圧に満たないためである。
【００５４】
本実施例では、昇圧動作に許可条件を設けている。バッテリ電圧１ａが、電圧３３を１回以上大きくなったことを電圧検出器５で検出した後、バッテリ電圧１ａが電圧３２以下になった場合に昇圧動作を開始する。
【００５５】
そのため、バッテリ電圧１ａが、電圧３２以下であるが、電圧検出器５の電圧検出信号５ａは、“０”となり降圧動作時を示す。即ち、電源投入時は、昇圧動作は開始せずに、過電流判定レベル３１は３６ａ、トランジスタ１６の制御信号１５ｂはオフとなる。
【００５６】
タイミング４２で、バッテリ電圧１ａが電圧３３以上となった時、電圧検出器５内部において、電圧検出信号５ｂが“１”となる。
【００５７】
電圧検出信号５ｂが“１”になると、電圧検出信号５ａは許可状態になり、昇圧機能の動作が許可される。以降、図４に示した通り、バッテリ電圧１ａに従い昇圧／降圧動作を切換え可能とする。
【００５８】
図５は、電源遮断時の各部の波形を示した図である。
【００５９】
電源であるバッテリ電圧１ａが低下する。
【００６０】
タイミング５１で、バッテリ電圧１ａが電圧３２以下であることを電圧検出器５で検出し、電圧検出信号５ａが“１”に変化し、昇圧動作を開始する。即ち、過電流判定レベルは、昇圧動作時の３６ｂとなり、トランジスタ１６を制御する信号１５ｂがコントローラ１５から出力する。
【００６１】
しかし、デバイスには、動作可能電圧が存在する。また、式２により、バッテリ電圧１ａであるＶｂａｔが低下するに従い、電流２２ＩＬが増大する。このため、本実施例では昇圧動作電圧に下限値を設定する。前記下限値はバッテリ電圧１ａにより決定し、下式を満たす値に設定する。
【００６２】
電圧５４＞デバイス動作可能電圧　　　　　　　　　　　　　　　　…式３
よって、タイミング５２で、バッテリ電圧１ａが判定レベル５４以下であることを電圧検出器５で検出すると、検出信号５ａは“０”となり、本信号に基づき昇圧動作を停止し、降圧動作に切り換わる。即ち、コントローラ１５はトランジスタ１６の制御信号１５ｂを停止し、また、電流２２の過電流判定レベルは３６ａになる。また、トランジスタ１１の制御信号１５ａはオン固定となり、レギュレータ２の出力電圧２ａはバッテリ電圧１ａに追従して低下する。制御信号１５ａがオン固定となるのは、バッテリ電圧１ａが低いためにレギュレータ２の目標電圧に満たないためである。
【００６３】
タイミング５３では、バッテリ電圧１ａが０Ｖとなり、レギュレータ２の出力電圧２ａは０Ｖとなる。
【００６４】
以上、一実施形態について記述したが、これは前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求項の範囲に記載された発明の精神を逸脱しない範囲で設計において種種の変更ができるものである。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、発熱をより低減し、且つ、デバイスサイズをより小型化できる電源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電源装置の一例を示した図。
【図２】レギュレータ２の内部回路構成を示す図。
【図３】昇圧／降圧切換え時の各部の波形を示した図。
【図４】電源投入時の各部の波形を示した図。
【図５】電源遮断時の各部の波形を示した図。
【符号の説明】
１…バッテリ、２…レギュレータ、５…電圧検出器、６…過熱検出器、１１…（降圧用）トランジスタ、１４…過電流検出部、１５…コントローラ、１６…
（昇圧用）トランジスタ、１７…ダイオード、１８…インダクタンス、１９…ダイオード、２１…コンデンサ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power supply device. In particular, the present invention relates to a power supply device having a step-up / step-down function.
[0002]
[Prior art]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-166223 discloses that in order to satisfy the demand for energy saving, the power efficiency is controlled regardless of the operation state of any of the PWM control method and the PFM control method. To be able to be further improved.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-166223
[Problems to be solved by the invention]
In the shrinking of the power supply device, a current value at the time of boosting becomes an issue. It is known that the current value at the time of boosting is larger than that at the time of stepping down. For this reason, if the device is designed with the boost current as a target, the device size increases. In particular, the detection value at the time of occurrence of overcurrent becomes a problem, and if the detection value at the time of boosting is unified, the heat generation at the time of the overcurrent limiting operation at the time of voltage drop becomes large, and the device size also becomes large.
[0005]
In addition, when the power is turned on when the battery is running low, the battery is always boosted and the heat generation is increased. In a power supply device having a step-up / step-down function, there is a problem that if the overcurrent detection value at the time of boosting is unified, heat generation at the time of the overcurrent limiting operation at the time of stepping down increases.
[0006]
An object of the present invention is to provide a power supply device capable of further reducing heat generation and further reducing the device size.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a power supply according to the present invention has a battery, a function of stepping down and generating a predetermined voltage from a battery voltage, and a function of stepping up and generating a predetermined voltage from a battery voltage. A function of detecting a current overcurrent, a function of performing a current limiting operation at the time of an overcurrent, and a feature that the overcurrent detection value is a different set value at the time of step-down and at the time of step-up.
[0008]
Further, it is characterized by having a means for inhibiting the boosting operation when the power is turned on.
[0009]
Further, it is characterized by having a means for detecting the battery voltage, and a means for having a lower limit value for the boosting operation effective battery voltage, and for stopping the boosting function when detecting that the battery voltage is equal to or lower than the lower limit value. .
[0010]
In addition, the power supply device has means for detecting overheating, and has a means for stopping operation of the power supply device when overheating is detected.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The inventors have studied various related technologies. In order to output a voltage of 5 V, a battery voltage of at least 6 V is required, and an operation-guaranteed battery voltage range is generally 6 V or more. Conventional power supply devices do not have a boost function. However, the load on the battery has increased due to the idle stop mechanism and the like in recent years. In addition, it is required that the operation-guaranteed battery minimum voltage be reduced. For example, the minimum operation guarantee battery voltage is required to be 4.5V.
[0012]
For this reason, a conventional power supply device having only a step-down function cannot satisfy the above-mentioned required specifications, so that a step-up / step-down function is required.
[0013]
Hereinafter, one embodiment will be described. FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a power supply device. 1 is a battery. The battery voltage 1 a is supplied to the regulator 2 set in the power supply device 8.
[0014]
The regulator 2 generates a low voltage at which the loss of the regulator 3 and the regulator 4 at the subsequent stage of the battery voltage 1a becomes small and the regulator 3 and the regulator 4 can output the target voltage. For example, the output voltage 2a of the regulator 2 is set to 6.5V.
[0015]
The regulator 3 generates, for example, 5 V optimum for the I / O power supply of the microcomputer from the regulator output voltage 2a.
[0016]
Further, the regulator 4 generates, for example, 3.3 V optimal for the CPU core power supply of the microcomputer from the regulator output voltage 2a.
[0017]
Reference numeral 6 denotes an overheat detector that detects an overtemperature of the power supply device 8. When the overheat detector 6 detects an overtemperature in the power supply device 8, the regulator 2 is stopped by the detection signal 6a, thereby stopping the

regulators

3 and 4 at the subsequent stage of the regulator 2 to completely stop the power supply device 8. Stop.
[0018]
A microcomputer 7 generally has a plurality of power supplies due to the recent shrinking and speeding up of microcomputers.
[0019]
The voltage 3a is mainly a power supply for I / O input / output, and the above-mentioned 5V voltage is generally used.
[0020]
Further, the voltage 4a is applied to a CPU core power supply of a microcomputer, and tends to lower the voltage in order to reduce the loss. In recent years, the voltage 4a is generally 3.3 V, but in the future, the voltage tends to be further reduced to 2.6 V and 1.8 V.
[0021]
Reference numeral 5 denotes a voltage detector for detecting the voltage value of the battery voltage 1a. The regulator 2 switches between the step-up / step-down operation of the regulator 2 according to the detected value 5a.
[0022]
FIG. 2 is a diagram showing an internal circuit configuration of the regulator 2. In this drawing, a single-coil step-up / step-down switching regulator will be described as an example.
[0023]
As described above, the switching regulator 2 switches the two functions of the step-up operation and the step-down operation based on the battery voltage 1a.
[0024]
The battery voltage 1a is detected by the voltage detector 5, and the controller 15 switches the step-up / step-down operation based on the detection signal 5a.
[0025]
The current 22 output from the transistor 11 can be measured by detecting the voltage across the current-voltage conversion element 13 from the current 23 divided by the transistor 12. In this method, the ratio between the current 22 and the current 23 is determined by the ratio between the transistor 11 and the transistor 12, and the current 23 flowing through the transistor 12 is usually set to about 1/100 of the current 22.
[0026]
Therefore, the current 22 output from the transistor 11 is obtained by measuring the voltage at both ends of the current-voltage conversion element 13 with the overcurrent detection unit 14 to determine whether or not the current is overcurrent, and inputting the overcurrent detection signal 14 a to the controller 15. .
[0027]
When an overcurrent occurs, the controller 15 controls the current limit of the current 22 in accordance with the overcurrent detection signal 14a to protect the regulator 2.
[0028]
Here, the circuit operation of the regulator 2 during the step-down operation will be described.
[0029]
The controller 15 performs a PWM operation on the transistor 11 based on the output voltage 2a, smoothes the generated rectangular waveform with the inductance 18, the capacitor 21, and the diode 17 at the subsequent stage of the transistor 11, and outputs a constant voltage to 2a.
[0030]
At the time of the step-down operation, the transistor 16 is fixed to off.
[0031]
Next, the circuit operation during the boosting operation will be described.
[0032]
During the step-up operation, the controller 15 causes the transistor 16 to perform a PWM operation. At this time, the transistor 11 can be fixed to ON or operated in synchronization with the transistor 16. There are two types of regulators. In such a regulator that switches between step-up and step-down operations, in order to perform switching smoothly, It is preferable that the transistor 11 be operated in synchronization with the transistor 16.
[0033]
When the transistor 16 is turned on by the controller 15, energy is stored in the inductance 18. When the transistor 16 is turned off, the energy stored in the inductance 18 is released, the energy is copied to the capacitor 21, and a boost operation is performed. The diode 19 is an element set to prevent the energy stored in the capacitor 21 from flowing backward.
[0034]
In the step-up operation and the step-down operation, the current 22 has a different value even if the current 24 is the same.
[0035]
Assuming that the consumed current 24 is Ir, the battery voltage 1a is Vbat, the generated voltage 2a is VCC, the inductance 18 is L, the driving frequency of the switching regulator is freq, and the current 22 is IL, the current 22 during the step-up / step-down operation is as follows. .
[0036]

[0037]
From the

above equations

1 and 2, it is clear that the current 22IL is larger at the time of boosting than at the time of stepping down.
[0038]
Therefore, if the overcurrent determination values in all the operations are determined according to the current 22 at the time of boosting, the loss at the time of the overcurrent limiting operation at the time of stepping down becomes undesirably large. Therefore, it is necessary to separate the overcurrent determination values at the time of the step-up operation and the step-down operation.
[0039]
2, the controller 15 switches the step-up / step-down operation according to the detection signal 5a of the voltage detector 5, and the overcurrent detector 14 switches the overcurrent determination value.
[0040]
FIG. 3 is a diagram showing waveforms of the respective units at the time of boost / step-down switching.
[0041]
Until the timing 34, when the battery voltage 1a is equal to or higher than the voltage 32, the generated voltage 2a of the regulator 2 is generated by the step-down operation. At the time of the step-down operation, the controller 15 fixes the transistor 16 to the OFF state by the signal 15b, and performs the PWM operation of the transistor 11 when the detection signal 15a is "0". Here, in the detection signal 15a, “0” indicates a step-down operation, and “1” indicates a step-up operation.
[0042]
The overcurrent determination level 31 of the current 22 during the step-down operation is 36a, and the current 22 has a value smaller than the level 36a as shown in FIG.
[0043]
From the timings 34 to 35, the boost operation is performed. When the voltage detector 5 detects that the battery voltage 1a has become equal to or lower than the voltage 32, the detection signal 5a becomes "1" and the regulator 2 starts the boost operation.
[0044]
During the step-up operation, the controller 15 outputs a control signal 15a for the transistor 11 and a control signal 15b for the transistor 16, and performs PWM control on the two transistors.
[0045]
It is apparent from Equation 2 that the current 22 increases as the battery voltage 1a decreases. Further, the overcurrent determination level is switched to the level 36b at the time of the boosting operation by the detection signal 5a. The level 36b is a value larger than the overcurrent determination level 36a during the step-down operation. As shown in the figure, the current 22 during the step-up operation is higher than the overcurrent determination level 36a during the step-down operation.
[0046]
FIG. 9 is a diagram showing that after a timing 35, the voltage value of the battery voltage 1a increases, the boosting operation is stopped, and the operation is switched to the step-down operation.
[0047]
The timing of switching from the step-up operation to the step-down operation is a timing when the battery voltage 1a is equal to or higher than the voltage 33 having a hysteresis voltage with respect to the voltage 32. The voltage detector 5 detects that the battery voltage 1a has become equal to or higher than the voltage 33, the detection signal 5a becomes "0", and the controller 15 switches from the step-up operation to the step-down operation. The operation of each unit during the step-down operation is the same as that up to the section 34.
[0048]
Setting the overcurrent determination level 31 at two levels of 36a and 36b is effective for protecting the regulator 2 when an overcurrent occurs.
[0049]
Normally, the battery voltage 1a is about 12 V and is higher than the voltage 33, so that the regulator 2 performs a step-down operation. That is, during the normal operation, the frequency of the regulator 2 during the step-down operation is high. Therefore, even if an overcurrent state occurs, if the regulator output current 22 is limited by the low overcurrent limit value 36a for the step-down operation, it is possible to prevent the regulator 2 from generating heat.
[0050]
Also, at the time of the boosting operation, the current 22 becomes large, so that the overcurrent determination level 31 needs to be set to the high level 36b in order to prevent erroneous detection of the overcurrent. The current 22 is limited by the value 36b to prevent heat generation.
[0051]
Further, when heat is generated in the regulator 2, the overheat detector 6 detects the heat and stops the regulator 2, thereby preventing device destruction.
[0052]
FIG. 4 is a diagram showing waveforms at various points when the power is turned on.
[0053]
When the power is turned on at the timing 41, the battery voltage 1a rises, and the regulator output voltage 2a also rises according to the rise. At this time, the control signal 15a of the transistor 11 is fixed to ON, and the transistor 11 is also fixed to ON. Therefore, the regulator output voltage 2a follows the battery voltage 1a. The control signal 15a is fixed to ON because the battery voltage 1a is lower than the target voltage of the regulator 2 because the battery voltage 1a is low.
[0054]
In this embodiment, a permission condition is set for the boosting operation. After the voltage detector 5 detects that the battery voltage 1a has increased the voltage 33 at least once, the boosting operation is started when the battery voltage 1a falls below the voltage 32.
[0055]
Therefore, although the battery voltage 1a is equal to or lower than the voltage 32, the voltage detection signal 5a of the voltage detector 5 becomes "0", indicating a step-down operation. That is, when the power is turned on, the boosting operation does not start, the overcurrent determination level 31 is 36a, and the control signal 15b of the transistor 16 is off.
[0056]
When the battery voltage 1a becomes equal to or higher than the voltage 33 at the timing 42, the voltage detection signal 5b becomes "1" inside the voltage detector 5.
[0057]
When the voltage detection signal 5b becomes "1", the voltage detection signal 5a is in a permission state, and the operation of the boosting function is permitted. Thereafter, as shown in FIG. 4, the switching between the step-up / step-down operation can be performed according to the battery voltage 1a.
[0058]
FIG. 5 is a diagram showing waveforms at various points when the power is turned off.
[0059]
The battery voltage 1a, which is the power supply, drops.
[0060]
At timing 51, the voltage detector 5 detects that the battery voltage 1a is equal to or lower than the voltage 32, the voltage detection signal 5a changes to "1", and the boosting operation is started. That is, the overcurrent determination level becomes 36b during the boosting operation, and the signal 15b for controlling the transistor 16 is output from the controller 15.
[0061]
However, an operable voltage exists in the device. Further, according to Equation 2, the current 22IL increases as the battery voltage 1a Vbat decreases. For this reason, in the present embodiment, a lower limit value is set for the boosting operation voltage. The lower limit is determined by the battery voltage 1a and set to a value that satisfies the following equation.
[0062]
Voltage 54> Device operable voltage ・・・ Equation 3
Therefore, at the timing 52, when the voltage detector 5 detects that the battery voltage 1a is equal to or lower than the determination level 54, the detection signal 5a becomes "0", the boosting operation is stopped based on this signal, and the operation is switched to the step-down operation. . That is, the controller 15 stops the control signal 15b of the transistor 16, and the overcurrent determination level of the current 22 becomes 36a. Further, the control signal 15a of the transistor 11 is fixed to ON, and the output voltage 2a of the regulator 2 decreases following the battery voltage 1a. The control signal 15a is fixed to ON because the battery voltage 1a is lower than the target voltage of the regulator 2 because the battery voltage 1a is low.
[0063]
At timing 53, the battery voltage 1a becomes 0V, and the output voltage 2a of the regulator 2 becomes 0V.
[0064]
As described above, one embodiment has been described, but this is not limited to the above embodiment, and various changes can be made in the design without departing from the spirit of the invention described in the claims. .
[0065]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide a power supply device capable of further reducing heat generation and further reducing the device size.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 illustrates an example of a power supply device.
FIG. 2 is a diagram showing an internal circuit configuration of a regulator 2.
FIG. 3 is a diagram showing waveforms of respective parts at the time of switching between step-up and step-down.
FIG. 4 is a diagram showing waveforms of respective units when power is turned on.
FIG. 5 is a diagram showing waveforms of respective units when power is cut off.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Battery, 2 ... Regulator, 5 ... Voltage detector, 6 ... Overheat detector, 11 ... (Step-down) transistor, 14 ... Overcurrent detector, 15 ... Controller, 16 ...
(Step-up) transistor, 17 ... diode, 18 ... inductance, 19 ... diode, 21 ... capacitor.

Claims

Battery and
A function of generating a predetermined voltage from the battery voltage,
In a power supply device having a function of boosting and generating a predetermined voltage from a battery voltage,
A function of detecting an overcurrent of the power supply output current,
A function to perform a current limiting operation at the time of overcurrent,
The power supply device, wherein the overcurrent detection value is a different set value at the time of step-down and step-up.

The power supply device according to claim 1,
A power supply device wherein the overcurrent detection value at the time of step-down is smaller than the overcurrent detection value at the time of step-up.

The power supply device according to claim 1,
A power supply device comprising means for inhibiting a boosting operation when a battery power supply rises.

The power supply device according to claim 1,
Means for detecting battery voltage;
Boost operation effective battery voltage has lower limit,
A power supply device comprising: means for stopping a boosting function when detecting that a battery voltage is equal to or lower than the lower limit value.

The power supply device according to claim 1,
Means for detecting overheating of the power supply,
A power supply device having means for stopping operation of the power supply device when overheating is detected.

In a power supply device having a battery,
A step-down circuit that is electrically connected to the battery and that generates a predetermined voltage from the output voltage of the battery when the voltage of the battery is equal to or higher than a first value;
A booster circuit that is electrically connected to the battery and that boosts and generates a predetermined voltage from an output voltage of the battery when the voltage of the battery is equal to or less than a second value;
A circuit for detecting a current value of the output current of the power supply device and a circuit for performing a current limiting operation when the current value is larger than a first current value;
The power supply device according to claim 1, wherein the first current value is different between a case where the voltage of the battery is equal to or higher than the first value and a case where the voltage of the battery is equal to or lower than the second value.

The power supply device according to claim 6,
The power supply device, wherein the first current value when the voltage of the battery is equal to or higher than the first value is smaller than the first current value when the battery voltage is equal to or lower than the second value.

The power supply device according to claim 6,
A power supply device which does not perform boosting when a battery power supply rises.

In claim 6,
When the battery voltage is detected to be equal to or less than a predetermined third value, the power supply device stops the boosting function even if the battery voltage is equal to or less than the second value.

In claim 6,
A circuit for detecting a temperature of the power supply device,
A power supply, wherein the operation of the power supply is stopped when overheating is detected.