JP2005039590A - Power supply control circuit, mobile communication device, and power supply control method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は電源制御回路に関し、特に移動通信機器等に用いられる電源制御回路に関する。 The present invention relates to a power supply control circuit, and more particularly to a power supply control circuit used for a mobile communication device or the like.
図3は従来の移動通信機器における電源制御回路の一例を示すブロック図である。図3を参照すると、電源制御回路は、高周波信号を増幅する電力増幅器1と、電池2と、電池2から電力増幅器1への電圧供給をスイッチングするPチャネル電界効果トランジスタ(Pch Field Effect Transistor、以下、PchFETと呼称)3と、PchFET3のソース電圧とドレイン電圧の電位差を検出する差動増幅器5と、ソース電圧とドレイン電圧の電位差と予め決められた閾値電圧とを比較し比較結果を出力する比較器7と、電力増幅器1に送信時のみ電圧が印加されるような制御信号と比較器7の出力信号とを入力しPchFET3のゲート端子へ入力に応じた信号を出力するOR回路8とを備える。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of a power supply control circuit in a conventional mobile communication device. Referring to FIG. 3, the power supply control circuit includes a
以下に、図3に示す電源制御回路の動作を説明する。電力増幅器1に異常に大きい電流が流れていない場合は、(以下、正常な場合と呼称)PchFET3のソース−ドレイン間の抵抗値は十分に低いため、PchFET3のソース−ドレイン間の電位差は小さくなる。よって差動増幅器5より出力される電圧も小さい電圧となり、比較器7の+入力端子に入力される。比較器7の−入力端子には、予め電力増幅器1が異常となった場合のPchFET3のソース−ドレイン間の電位差から決められた閾値電圧が入力されている。比較器7の−入力端子に入力される電圧が閾値電圧より低いため、比較器7の出力端子にはLレベル電圧が出力される。電力増幅器制御信号は送信時Lレベル電圧が出力されるため、OR回路8の出力はLレベル電圧(=0V)となり、PchFET3のソース−ドレイン間の抵抗値は最小となる。
The operation of the power supply control circuit shown in FIG. 3 will be described below. When an abnormally large current does not flow through the power amplifier 1 (hereinafter referred to as normal), the resistance value between the source and drain of the
一方、電力増幅器1に異常に大きい電流が流れている場合は、(以下、異常な場合と呼称)差動増幅器5の出力電圧は、大きくなるため、比較器7の出力はHレベルとなり、かつOR回路8の出力電圧もHレベル電圧(=OR回路8の電源電圧)となるため、PchFET3のソース−ドレイン間の抵抗値は最大となり電力増幅器1へは電圧供給されなくなる。
On the other hand, when an abnormally large current flows through the power amplifier 1 (hereinafter referred to as an abnormal case), the output voltage of the
本発明に関連する従来の技術として、FETのオフ状態のときに入力抵抗,入力コンデンサにより突入電流を制限し、その後FETをオンさせて所要の電流を確保し、且つ過電流時にはFETのソース−ドレイン間電圧に基づく電圧検出・制御回路の作用により、ゲート電圧制御トランジスタを介してFETを抑制方向に動作させて、過電流を制限する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 As a conventional technique related to the present invention, an inrush current is limited by an input resistance and an input capacitor when the FET is in an OFF state, and then the FET is turned on to secure a required current. A technique is disclosed in which an overcurrent is limited by operating a FET in a suppression direction via a gate voltage control transistor by the action of a voltage detection / control circuit based on a drain-to-drain voltage (see, for example, Patent Document 1).
上述した従来の電源制御回路では、異常時に、電力増幅器の電圧供給を止める手段を用いていたが、電力増幅器の電流が正常復帰した場合にも電圧供給が止まっており、システム復帰のためには一度電源を切る等の手段が必要であった。このような問題を解決するために正常復帰した場合には自動的に電力増幅器へ電圧供給が開始出来るような電源制御回路の発明が求められている。 In the conventional power supply control circuit described above, means for stopping the voltage supply of the power amplifier at the time of abnormality is used. However, the voltage supply is stopped even when the current of the power amplifier returns to the normal state. A means to turn off the power once was necessary. In order to solve such a problem, there is a need for an invention of a power supply control circuit that can automatically start voltage supply to a power amplifier when normal operation is restored.
本発明は上述した課題に鑑み成されたもので、その目的は、異常時でも消費電流が最小限に抑えられ、また、異常電流が流れた場合でものちに正常電流に復帰した場合には、正常動作に自動的に復旧できる電源制御回路および移動通信機器ならびにその電源制御方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and its purpose is to minimize current consumption even in the event of an abnormality, and when returning to normal current after an abnormal current flows, It is an object of the present invention to provide a power supply control circuit, a mobile communication device, and a power supply control method thereof that can automatically restore normal operation.
請求項1に記載の本発明は、高周波信号を増幅する電力増幅器を有する通信機器の送信時のみ前記電力増幅器へ電圧を印加するようにスイッチングを行うPチャネル電界効果トランジスタと、前記Pチャネル電界効果トランジスタのドレイン電圧とソース電圧との電位差を検出する電位差検出手段と、前記電位差検出手段より得られた電圧が予め決められた電圧を超えた場合に前記Pチャネル電界効果トランジスタのソース電圧と前記Pチャネル電界効果トランジスタのゲート−ソース電圧およびドレイン−ソース間抵抗の特性に基づき前記Pチャネル電界効果トランジスタのゲート電圧を調整し前記ドレイン−ソース間抵抗を可変することにより高周波信号を増幅する電力増幅器に一定以上の電流が流れないようにするゲート電圧調整手段とを備える。
The present invention described in
請求項2に記載の本発明は、請求項1において、前記ゲート電圧調整手段は、前記電位差検出手段の出力と予め設定された閾値とを比較し正常/異常を判断し異常時には前記Pチャネル電界効果トランジスタのゲート端子に前記ドレイン−ソース間抵抗が大きくなるような電圧を出力する比較器と、前記ソース電圧を入力すると共に前記電位差検出手段から出力されるドレイン電圧とソース電圧との電位差により決められた電圧を出力する電圧発生器と、前記電位差検出手段の出力電圧が閾値より大きくなればこの電位差検出手段の出力に応じた電圧を前記電圧発生器から出力させるために切り替える切替部とを備える。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the gate voltage adjusting unit compares the output of the potential difference detecting unit with a preset threshold value to determine normality / abnormality. A comparator that outputs a voltage that increases the drain-source resistance to the gate terminal of the effect transistor, and a source voltage that is input and that is determined by a potential difference between the drain voltage and the source voltage that is output from the potential difference detection means. A voltage generator for outputting the generated voltage, and a switching unit that switches to output a voltage corresponding to the output of the potential difference detection means from the voltage generator when the output voltage of the potential difference detection means exceeds a threshold value. .
請求項3に記載の本発明は、請求項1または2において、前記電位差検出手段は差動増幅器である。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the potential difference detecting means is a differential amplifier.
請求項4に記載の本発明は、高周波信号を増幅する電力増幅器と、前記電力増幅器を有する通信機器の送信時のみ前記電力増幅器へ電圧を印加するようにスイッチングを行うPチャネル電界効果トランジスタと、前記Pチャネル電界効果トランジスタのソース端子に接続し前記電力増幅器へ電圧を供給する電池と、前記Pチャネル電界効果トランジスタのソース電圧をモニターするソース電圧検出部と、前記Pチャネル電界効果トランジスタのドレイン電圧と前記ソース電圧検出部でモニターしたソース電圧との電位差を検出する差動増幅器と、前記差動増幅器から得た電圧が予め決められた電圧を超えた場合に前記ソース電圧検出部から得たソース電圧と前記Pチャネル電界効果トランジスタのゲート−ソース電圧およびドレイン−ソース間抵抗の特性に基づき前記Pチャネル電界効果トランジスタのゲート電圧を調整し前記ドレイン−ソース間抵抗を可変して前記電力増幅器に一定以上の電流が流れないようにするゲート電圧調整回路とを備える。
The present invention according to
請求項5に記載の本発明は、請求項1〜4いずれか1項に記載の電源制御回路を有する。
The present invention according to
請求項6に記載の本発明は、移動通信機器における電源制御方法であって、高周波信号を増幅する電力増幅器への電圧供給をスイッチングするPチャネル電界効果トランジスタのドレイン電圧とソース電圧との電位差を検出し、この電位差が予め決められた電圧を超えた場合、前記Pチャネル電界効果トランジスタのソース電圧と前記Pチャネル電界効果トランジスタのゲート−ソース電圧およびドレイン−ソース間抵抗の特性に基づき前記Pチャネル電界効果トランジスタのゲート電圧を調整し、前記Pチャネル電界効果トランジスタのドレイン−ソース間抵抗を可変し、前記電力増幅器に一定以上の電流が流れないように制限する。 The present invention according to claim 6 is a power supply control method in a mobile communication device, wherein a potential difference between a drain voltage and a source voltage of a P-channel field effect transistor that switches voltage supply to a power amplifier that amplifies a high-frequency signal is calculated. If this potential difference exceeds a predetermined voltage, the P channel is determined based on the characteristics of the source voltage of the P channel field effect transistor and the gate-source voltage and drain-source resistance of the P channel field effect transistor. The gate voltage of the field effect transistor is adjusted, the resistance between the drain and the source of the P-channel field effect transistor is varied, and the current amplifier is limited so that a current exceeding a certain level does not flow.
請求項7に記載の本発明は、請求項6において、前記Pチャネル電界効果トランジスタのソース電圧とドレイン電圧との電位差を検出し、前記電力増幅器に流れる電流値のモニターを繰り返し行う。 According to a seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect, the potential difference between the source voltage and the drain voltage of the P-channel field effect transistor is detected, and the current value flowing through the power amplifier is repeatedly monitored.
本発明によれば、高周波信号を増幅する電力増幅器における消費電流の検出を行うゲート電圧調整回路を設け、異常な消費電流を検出した場合には、電圧供給をスイッチングするPchFETのゲート電圧を調整し、このPchFETのソース−ドレイン間の抵抗を可変することによって電力増幅器に対し一定以上の電流制限を行っているため、異常時でも消費電流が最小限に抑えることができる。 According to the present invention, a gate voltage adjustment circuit that detects current consumption in a power amplifier that amplifies a high-frequency signal is provided, and when abnormal current consumption is detected, the gate voltage of the PchFET that switches voltage supply is adjusted. Since the power amplifier limits the current more than a certain level by changing the resistance between the source and the drain of the PchFET, the current consumption can be minimized even in an abnormal state.
また、常時電圧供給をスイッチングするPchFETのソース電圧とドレイン電圧の電位差をモニターし、この電力増幅器に流れる電流値をモニターしているため、異常電流が流れた場合でも後に正常電流に復帰した場合には、正常動作に自動的に復旧できる。 In addition, since the potential difference between the source voltage and drain voltage of the PchFET that constantly switches the voltage supply is monitored and the current value flowing through this power amplifier is monitored, even if an abnormal current flows, it returns to normal current later. Can automatically recover to normal operation.
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。図1を参照すると、移動通信機器などに用いられる電源制御回路が示され、電力増幅器1と、電池2と、PchFET3と、ソース電圧検出部4と、差動増幅器5と、ゲート電圧調整回路6とを備える。電力増幅器1は高周波信号を増幅する。PchFET3は、電力増幅器1の電源端子にドレイン端子が接続され、移動通信機器の送信時のみ電力増幅器1へ電圧を供給するようスイッチングを行う。電池2は、PchFET3のソース端子が接続され、電力増幅器1へ電圧を供給する。ソース電圧検出部4はPchFET3のソース電圧をモニターする。差動増幅器5は、PchFET3のドレイン端子とソース電圧検出部4に接続され、ドレイン−ソースの電位差を出力する。ゲート電圧調整回路6は、差動増幅器5の出力端子が接続され、電力増幅器1に流れている電流の正常/異常を検出し、異常時にはPchFET3のゲート電圧を調整する機能を有する。ゲート電圧調整回路6の出力はPchFET3のゲート端子に接続される。またPchFET3のソース電圧はソース電圧検出部4を介しゲート電圧調整回路6にも入力される。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Referring to FIG. 1, a power supply control circuit used for a mobile communication device or the like is shown. A
ゲート電圧調整回路6は、比較器61と、電圧発生器62と、切替部63とを備える。比較器61は、差動増幅器5の出力と予め設定された閾値とを比較し正常/異常を判断し異常時にはPchFET3のゲート端子にドレイン−ソース間抵抗が大きくなるような電圧を出力する。電圧発生器62は、ソース電圧を入力すると共に差動増幅器5から出力されるドレイン電圧とソース電圧との電位差により決められた電圧を出力する。切替部63は、差動増幅器5の出力電圧が閾値より大きくなればこの差動増幅器5の出力に応じた電圧を電圧発生器62から出力させるために切り替える。
The gate voltage adjustment circuit 6 includes a
以下に、図1および図2を参照して動作を説明する。送信開始時はPchFET3のソース−ドレイン間の送信時の抵抗値は最小となるようゲート電圧調整回路6の出力電圧はLレベル電圧(=0V)に設定される。電力増幅器1に異常に大きい電流が流れていない場合は、(以下正常な場合)PchFET3のソース−ドレイン間の抵抗値は十分に低いため、PchFET3のソース−ドレイン間の電位差は小さくなる。よって差動増幅器5より出力される電圧も小さい電圧となり、ゲート電圧調整回路6に入力される。ゲート電圧調整回路6の内部には、予め電力増幅器1が異常となった場合のPchFET3のソース−ドレイン間の電位差から決められた閾値電圧が入力されている。ゲート電圧調整回路6の入力端子に入力される電圧が閾値電圧より低いため、ゲート電圧調整回路6の内部では正常動作と判断される。正常時は、ゲート電圧調整回路6の出力は、送信時Lレベル電圧(=0V=ソース−ゲート間電圧大)となり、PchFET3のソース−ドレイン間の抵抗値は最小となる。
The operation will be described below with reference to FIGS. At the start of transmission, the output voltage of the gate voltage adjusting circuit 6 is set to the L level voltage (= 0 V) so that the resistance value during transmission between the source and drain of the
電力増幅器1に異常に大きい電流が流れている場合は、(以下異常な場合)PchFET3のソース−ドレイン間の電位差は大きくなる。差動増幅器5の出力電圧は大きくなり、ゲート電圧調整回路6の入力端子に入力される電圧が閾値電圧より高いため、ゲート電圧調整回路6の内部では異常動作と判断される。異常動作と判断された場合、PchFET3のソース電圧よりある一定電圧降下した電圧をゲート電圧調整回路6より出力し、PchFET3のゲート端子へ印加する。この一定電圧は、図2に示すPchFET3のVgs(ソース−ゲート間電圧)−Rds(ソース−ドレイン間抵抗)特性から決められる。例えば、1Aを異常時最大電流値と設定している場合には、PchFET3のソース電圧が3Vの時Rdsは3オームとすれば良い。よって、図2よりVgsを1Vとすれば良く、ゲート電圧を2VにすればRdsは3オームとなる。このようにゲート電圧調整回路6から2Vを出力すれば異常時電流1Aをキープすることができる。
When an abnormally large current flows through the
また異常時より電流が正常時に戻った場合には、以下の動作となる。PchFET3のRdsが3オームの時、1Aの異常電流が0.5Aの正常電流に戻ったとすると、1Aの時のPchFET3のソース−ドレイン間の電位差は3Vであるが、0.5Aのときの電位差は、1.5Vとなる。このとき異常最大設定電流値が1Aであるから、Rdsは1.5オームで良いため、PchFET3のゲート電圧は1.5Vを印加すれば良い。すると正常電流値0.5Aであれば、PchFET3のソース−ドレイン間の電位差は0.75Vとなる。この一連の動作を繰り返すことにより差動増幅器5から出力されるPchFET3のソース−ドレイン間の電位差が、ゲート電圧調整回路6に入力されている閾値電圧を下回り、上述した正常動作へ戻ることができる。
When the current returns to normal from the time of abnormality, the following operation is performed. When the Rds of the
1 電力増幅器
2 電池
3 PchFET
4 ソース電圧検出部
5 差動増幅器
6 ゲート電圧調整回路
61 比較器
62 電圧発生器
63 切替部
1
4 Source
Claims (7)
The power control method for a mobile communication device according to claim 6, wherein a potential difference between a source voltage and a drain voltage of the P-channel field effect transistor is detected, and a current value flowing through the power amplifier is repeatedly monitored.
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