JP2004266953A

JP2004266953A - 直流電源装置

Info

Publication number: JP2004266953A
Application number: JP2003055792A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kudo; 宏工藤
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2003-03-03
Filing date: 2003-03-03
Publication date: 2004-09-24

Abstract

【課題】２つのレギュレータを所定の時間差を付け立ち上げるシーケンスを確実に保証することと、このシーケンス制御の回路を簡略化する。
【解決手段】２つのレギュレータ１１，１２を直列に接続して構成し、起動時は負荷側のＣＰＵ４から出力される起動信号１０１で、先ず前方のレギュレータ１１を起動し、この出力電圧ＶＯ１の立ち上がりを簡単なＲＣ積分回路を有する遅延電圧検出回路１３により遅延時間をおいて検出し、これを起動信号１０２として後方のレギュレータ１０２を起動する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は直流電源装置に関し、特に携帯電話機などに使用され、１つの電池を電源とし電圧の異なる複数の負荷に給電するためにそれぞれ対応する複数のレギュレータを有し、電源起動時に負荷側の動作不良或いは破損の発生を防止するためにこの複数のレギュレータを所定の時間差をつけて順次立ち上げるための制御機能を有する直流電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の直流電源装置の従来例を図４に示す。図４は携帯電話機に使用される直流電源装置の従来例を示すブロック図である。
【０００３】
図４において、直流電源装置６は、内蔵された電池６３と、これを共通の電源としてそれぞれ電圧変換および電圧安定化を行って出力電圧ＶＯ１，ＶＯ２を出力する並列に接続されたレギュレータ６１，６２とから構成されている。そしてこの給電負荷としてＲＦ−ＩＣ２とメモリ３とがあり、ＲＦ−ＩＣ２は出力電圧ＶＯ１，ＶＯ２の２電圧、メモリ３はＶＯ１のみを給電される。尚ＣＰＵ４は別途専用電源から給電される。
【０００４】
ＲＦ−ＩＣ２は、携帯電話機の心臓部である無線送受信回路およびベースバンド回路部がＩＣ化されたもので、４つのインタフェースを有している。即ち１つ目のインタフェースは安定化された電源電圧を供給してもらう直流電源装置６、２つ目はこのＲＦ−ＩＣ２を動作させるためのファームウエアを格納するメモリ３、３つ目はこのＲＦ−ＩＣ２のアプリケーション機能を実現するためのＣＰＵ４、４つ目はアンテナ系７である。
【０００５】
ＲＦ−ＩＣ２の電源電圧は、主回路についたは低電圧化が進み、本例では１．８Ｖであり、また、その周辺のインタフェース回路については、インタフェースする相手の回路電圧に合わせて３．０Ｖとなっているので、２電源を要する。他のメモリ３、ＣＰＵ４の電源電圧は、３．０Ｖである。
【０００６】
また、携帯電話機は、電池の消費電流を少なくし、１充電あたりの電話機の稼働時間を少しでも長くするために、例えば、通話に必要な時間帯だけ関係各回路に給電するように電源をオンオフ制御している。図４について、この電源オンオフ制御を説明する。直流電源装置６のレギュレ−タ６１，６２はレギュレ−タの起動停止を制御する制御端子ＣＥを有しており、ＣＰＵ４から出力される起動信号１０３，１０４がそれぞれこの制御端子ＣＥに入力される。するとレギュレータ６１，６２は起動し、出力電圧ＶＯ１，ＶＯ２が立ち上がり、負荷側に給電を開始する。起動信号１０３，１０４は、電圧信号でオン時が「Ｈ」レベルで起動、そしてオフ時が「Ｌ」レベルで停止である。即ちレギュレータ６１，６２は制御端子ＣＥのそれぞれに入力される起動信号１０３，１０４の［Ｈ］［Ｌ］により起動停止が制御される。
【０００７】
この起動時に起動信号１０３，１０４が同時に入力され、レギュレータ６１（３Ｖ），６２（１．８Ｖ）が同時、或いはレギュレータ６２（１．８Ｖ）の方が早く立ち上がった場合に次に示す問題がある。即ち、メモリ３およびＲＦ−ＩＣ２のインタフェース回路部の動作が安定確立する前にＲＦ−ＩＣ２の主回路が動作しメモリ３にアクセスすると、ＲＦ−ＩＣの主回路はメモリ３より必要な情報が得られず誤動作を引き起すことがある。
【０００８】
このような問題の発生を防止するために、ＣＰＵ４は起動信号１０３，１０４の出力タイミングをずらし、起動信号１０３の方が所定の時間だけ早く出力されるようになっている。即ち、レギュレータ６１の出力電圧ＶＯ１（３Ｖ）の方が、レギュレータ６２の出力電圧Ｖ０２（１．８Ｖ）より早く立ち上がるようになっている。
【０００９】
次に携帯電話機用以外のこの種電源装置の従来例を図５に示す。図５は他の従来例を示す（ａ）ブロック図、（ｂ）タイミングチャートである。
【００１０】
図５（ａ）において、多出力直流電源装置８０は、交流入力電源を整流して直流電圧に変換する整流回路８１と、この直流電圧を電圧変換して直流出力電圧Ｖ１を負荷装置９１へ供給する第１の電圧レギュレータ８５、この直流電圧を電圧変換して直流出力電圧Ｖ２を負荷装置９２へ供給する第２の電圧レギュレータ８６と、整流回路８１の出力する直流電圧が定められた許容範囲に達したことが検出されると第１の検出信号５０１を発生する電圧検出回路８２と、第１の電圧レギュレータ８５の直流出力電圧Ｖ１の立ち上がりを所定の遅延時間を取って検出した時に第２の検出信号５０２を発生する電圧検出回路８９と、第２の電圧レギュレータ８６の直流出力電圧Ｖ２の立ち上がりを所定の遅延時間を取って検出した時に第３の検出信号５０３を発生する電圧検出回路９６と、第１の検出信号５０１と第２の検出信号５０２とのＡＮＤをとるＡＮＤ回路８７と、このＡＮＤ出力を入力し第２の電圧レギュレータ８６の起動停止を制御する起動、停止回路８３と、第１の検出信号５０１と第３の検出信号５０３とのＯＲをとるＯＲ回路８８と、このＯＲ出力を入力し第１の電圧レギュレータ８５の起動停止を制御する起動、停止回路８４とで構成する。
【００１１】
この多出力直流電源装置８０の動作は図５（ｂ）に示す通りである。即ち、交流入力電源が入力され第１の検出信号５０１が発生すると、この信号がＯＲ回路５７、起動、停止回路８３を介して第１の電圧レギュレータ８５を起動させる。即ち、図５（ｂ）に示すように先ずＶ１が立ち上がる。次にこの立ち上がりを検出し所定の遅延時間を取って第２の検出信号５０２が発生し、この信号がＡＮＤ回路８８、起動、停止回路８４を介して第２の電圧レギュレータ８６を起動させる。即ち、図５（ｂ）に示すようにＶ１に所定の遅延時間を置いてＶ２が立ち上がる。この遅延時間は通常数１０ｍｓである。
【００１２】
そして交流入力電源を停止すると、検出信号５０１はオフとなので、先ず第２の電圧レギュレータ８６が停止し、その出力電圧Ｖ２は図示のように立下がる。このＶ２の立下りを所定の遅延時間を取って検出して第３の検出信号５０３がオフ（起動時に立ち上がりを検出してオンとなっている）となり、Ｖ２に続いて所定の遅延時間を置いてＶ１が立ち下がる。即ち、本従来例は起動時、停止時両方についてタイミング制御を行っている。（例えば、特許文献１参照。）
【特許文献１】
特開平０５−５８２９４号公報（第１−２頁）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した図４に示した従来例においては、ＣＰＵ４から出力される２つの起動信号１０４，１０５に時間差をつけて、２つの出力電圧ＶＯ１，ＶＯ２立ち上がりに時間差を付けているが、レギュレ−タ６１，６２は起動信号を受けたから出力電圧が立ち上がるまでの時間、即ち起動時間に時間差があり、起動信号に時間差を付けたとしても出力電圧にその時間差がそのままシフトするとは限らない。従ってレギュレータ６１の起動時間が極端に遅い場合は、出力電圧ＶＯ２の方がＶＯ１より早く立ち上ってしまう心配があり、目的とするＶＯ１を先に立ち上げ所定の時間差を置いてＶＯ２を立ち上がらせるというシーケンスを安定して保証することができないという問題がある。
【００１４】
また、図５に示した従来例においては、Ｖ１の立ち上がりを検出してＶ２を立ち上げているので、Ｖ１，Ｖ２の立ち上げ時間差は保証されるので、先の従来例の問題点は解決されている。しかしながら、携帯電話機用の電源装置として使用する場合は下記の問題がある。各電圧検出回路など制御系の回路が複雑であり、かつこの回路には専用の電源を必要とする。更に停止時のシーケンスなど不用な機能が付加されており、全体として部品点数が多く装置が大きくなり、コストも高くなるという問題がある。特に、装置が大きくなることは、携帯電話機用として重要な問題点である。
【００１５】
本発明の目的は、起動時に２つのレギュレータを所定の時間差を付け立ち上げるシーケンスを安定して保証すると同時に、この制御回路をより簡略化した直流電源装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の直流電源装置は、１つの電池を電源とし対応する負荷にそれぞれ電圧を所望の電圧に変換して給電する第１のレギュレータと第２のレギュレータとを有する直流電源装置において、前記電池に対して前記第１および第２のレギュレータを直列に接続して構成し、負荷側から出力される第１の起動信号を前記第１のレギュレータの起動停止を制御する制御端子に入力し、前記第１のレギュレータの出力電圧の立ち上がりを検出しこの検出信号を第２の起動信号として前記第２のレギュレータの起動停止を制御する制御端子に入力するようにして構成する。
【００１７】
また、前記第１の検出信号に所定の遅延時間を与えるようにしても良い。
【００１８】
また、前記遅延時間は、その遅延時間を可変することができるようにしても良い。
【００１９】
また、前記遅延時間は、抵抗器とコンデンサとからなる積分回路により与えるようにしても良い。
【００２０】
また、前記積分回路の前記コンデンサの両端を前記第１の起動信号が入力されていない時、即ち前記第１、第２のレギュレータが停止している時は短絡し前記第１の検出信号が入力された時はその短絡を開放するようにするスイッチを備えるようにしても良い。
【００２１】
更に、前記積分回路の前記抵抗器あるいは前記コンデンサはその値を可変できるようにしても良い。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２３】
図１は、本発明の第１の実施の形態例を示すブロック図、図２は、本発明の第２の実施の形態例を示すブロック図、図３は図２，３における直流電源装置の動作を説明するタイミングチャートである。
【００２４】
先ず、図１、３を参照して第１の実施の形態例を説明する。図１は図４と同様に携帯電話機への使用例で、本発明の直流電源装置１とその負荷側を含めて示したブロック図である。即ち、直流電源装置１は、内蔵された電池１３と、これを入力電源として電圧変換および電圧安定化を行って出力電圧ＶＯ１を出力するするレギュレータ１１と、これに直列に接続され出力電圧ＶＯ２を出力するレギュレ−タ１２と、遅延電圧検出回路１３とから構成されている。そしてこの給電負荷としてＲＦ−ＩＣ２とメモリ３とがあり、ＲＦ−ＩＣ２には出力電圧ＶＯ１，ＶＯ２の２電圧、メモリ３にはＶＯ１のみを給電する。尚ＣＰＵ４は別途専用電源から給電される。その他ＲＦ−ＩＣ２にインタフェースするアンテナ系７がある。
【００２５】
直流電源装置１の構成を更に詳細に説明する。電源となる電池１４と、電池１４を入力電圧とし、ＣＰＵ４からの起動信号１０１により起動し、電圧変換と同時に電圧を安定化した出力電圧ＶＯ１（３Ｖ）を出力するレギュレータ１１と、レギュレータ１１に直列に接続され、その出力電圧ＶＯ１を入力し、電圧変換と同時に電圧を安定化した出力電圧ＶＯ１（１．８Ｖ）を出力するレギュレータ１２と、レギュレータ１１の出力電圧ＶＯ１の立ち上がりを遅延時間を置いて検出して起動信号１０２を出力する遅延電圧検出回路１３とで構成する。尚、レギュレータ１１、１２は起動停止の制御端子ＣＥを有するシリーズレギュレータ或いはスイッチングレギュレータを用いる。
【００２６】
次に動作について説明する。起動時は、先ずＣＰＵ４から起動信号１０１が出力され、これがレギュレータ１１の制御端子ＣＥに入力される。レギュレータ１１は起動して図３に示すように出力電圧ＶＯ１が立ち上がる。このＶＯ１はレギュレータ１２に入力されると同時に、遅延電圧検出回路１３の抵抗器１３１とコンデンサ１３２を直列接続した積分回路に加わる。そしてコンデンサ１３２の両端電圧が起動信号１０２としてレギュレータ１２の制御端子ＣＥに入力される。
【００２７】
レギュレータ１２は、制御端子ＣＥに入力されたこの起動信号１０２の電圧がＶＯ１の電圧の７０〜９０％に達した時、即ちその電圧が「Ｈ」レベルとなった時にオンと判断して起動をする。立ち上がったＶＯ１が抵抗器１３１とコンデンサ１３２の積分回路に加わってから起動信号１０２が「Ｈ」になるまでの遅延時間は、抵抗器１３１とコンデンサ１３２との値の積、即ち時定数＝ＲＣで決定される。通常この時定数は数１０ｍｓ程度に設定される。レギュレータ１２は、起動して図２に示すように出力電圧ＶＯ２が出力電圧ＶＯ１より遅延して立ち上がる。
【００２８】
尚、出力電圧ＶＯ１、ＶＯ２間の立ち上げ時の遅延時間は問わず、立ち上げ順序のみを規定する場合は、積分回路は不要で、必要に応じた簡単な電圧検出回路のみで良い。
【００２９】
また、遅延電圧検出回路１３において、抵抗器１３１あるいはコンデンサ１３２の値を可変にしておけば、時定数を必要に応じて任意の時間に設定することができ便利である。
【００３０】
次に、図３、２を参照して第２の実施の形態例を説明する。図３は図１と同様のブロック図で、図１との相違点は直流電源装置５の遅延電圧検出回路５３にある。直流電源装置５のレギュレ−タ５１，５２および電池５４は、図１に示した直流電源装置１のレギュレ−タ１１，１２および電池１４とそれぞれ同等である。また同一記号で示した各負荷も同等のものである。以下相違点を中心に説明する。
【００３１】
遅延電圧検出回路５３において、抵抗器５３１、コンデンサ５３２の積分回路は、図１の遅延電圧検出回路１３における抵抗器１３１、コンデンサ１３２の積分回路と同等のもので、これにスイッチ５３３が付加されている。
【００３２】
直流電源装置５が停止した状態、即ちＣＰＵ４からの起動信号１０１がオフ状態にあるときは、スイッチ５３３の接点は図示実線のように閉じている。そして起動するためにＣＰＵ４からの起動信号１０１がオンとなると、スイッチ５３３の接点は図示点線のように開きコンデンサ５３２の両端は開放される。以降の起動動作は図１、２で説明したことと同様である。
【００３３】
次に直流電源装置５が動作した状態から停止する場合は、ＣＰＵ４からの起動信号１０１がオフとなるので、スイッチ５３３の接点は接点は図示実線のように閉じる。コンデンサ５３２の蓄積電荷はスイッチ５３３の接点を通り瞬間的に放電される。また同時にレギュレータ５１，５２は同時に停止する。コンデンサ５３２の蓄積電荷を瞬間的に放電することにより、次の起動体制が瞬間的に整うことになる。
【００３４】
これに対して、図１の場合はコンデンサ１３２の蓄積電荷は、自然放電的に放電されるので時間がかかり、次の起動体制が整うまでに時間がかかる。即ち本実施例は、電源装置を停止し直ちに起動しても、２つのレギュレータを所定の時間差を付け立ち上げるシーケンスを安定して確保できる特徴がある。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の直流電源装置は、２つのレギュレータを直列に接続して構成し、起動時は負荷側のＣＰＵから出力される起動信号で、先ず前方のレギュレータを起動し、この出力電圧の立ち上がりを簡単なＲＣ積分回路により遅延時間をおいて検出し、これを起動信号として後方のレギュレータを起動しているので、２つのレギュレータを所定の時間差を付け立ち上げるシーケンスを確実に保証できるという効果がある。
【００３６】
また、このシーケンスのための制御回路が極めて簡単になるという効果がある。
【００３７】
更に２つのレギュレータを直列に接続して構成しているので、後方のレギュレータの出力電圧がより安定化されるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示すブロック図である。
【図３】図１および図２の動作を説明するタイミングチャートである。
【図４】従来例を示すブロック図である。
【図５】他の従来例を示す（ａ）ブロック図、（ｂ）タイミングチャートである。
【符号の説明】
１，５直流電源装置
２ＲＦ−ＩＣ
３メモリ
４ＣＰＵ
７アンテナ系
１１，１２，５１，５２レギュレータ
１３，５３遅延電圧検出回路
１４，５４電池
１３１，５３１抵抗器
１３２，５３２コンデンサ
５３３スイッチ

Claims

１つの電池を電源とし対応する負荷にそれぞれ電圧を所望の電圧に変換して給電する第１のレギュレータと第２のレギュレータとを有する直流電源装置において、前記電池に対して前記第１および第２のレギュレータを直列に接続して構成し、負荷側から出力される第１の起動信号を前記第１のレギュレータの起動停止を制御する制御端子に入力し、前記第１のレギュレータの出力電圧の立ち上がりを検出しこの検出信号を第２の起動信号として前記第２のレギュレータの起動停止を制御する制御端子に入力することを特徴とする直流電源装置。
前記第１の検出信号に所定の遅延時間を与えることを特徴とする請求項１記載の直流電源装置。
前記遅延時間は、その遅延時間を可変することができることを特徴とする請求項２記載の直流電源装置。
前記遅延時間は、抵抗器とコンデンサとからなる積分回路により与えることを特徴とする請求項２記載の直流電源装置。
前記積分回路の前記コンデンサの両端を前記第１の起動信号が入力されていない時、即ち前記第１、第２のレギュレータが停止している時は短絡し前記第１の検出信号が入力された時はその短絡を開放するようにするスイッチを備えることを特徴とする請求項４記載の直流電源装置。
前記積分回路の前記抵抗器あるいは前記コンデンサはその値を可変にすることを特徴とする請求項４あるいは５記載の直流電源装置。