JP2005192273A

JP2005192273A - 逆流防止機能付きレギュレータ回路

Info

Publication number: JP2005192273A
Application number: JP2003426840A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Morishita; 和是森下
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-12-24
Filing date: 2003-12-24
Publication date: 2005-07-14

Abstract

【課題】電源電圧低下時にバックアップ用のレギュレータから主電源用のレギュレータへ流れ込む逆流電流を削減し、電源電圧通常時は安定した電圧を供給する逆流防止機能付きレギュレータ回路。
【解決手段】電源電圧が低下した時に、電源方向への逆流はレギュレータのフィードバック・ループ内に収めたダイオードで防止し、基準電圧から出力電圧を作り出すシリーズ抵抗に流れ込む逆流はｎＭＯＳスイッチを電源電圧検出回路によりオフさせることで防止し、電源電圧低下時にバックアップ用のレギュレータから主電源用のレギュレータへ流れ込む逆流電流を削減し、電源電圧通常時は安定した電圧を供給できる。
【選択図】図１

Description

本発明は逆流防止機能付きレギュレータ回路に関するものである。

携帯電話で使用されているＳＲＡＭ等の揮発性の半導体記憶装置は電源が切れると記録情報が失われてしまうため、携帯電話本体の電池電圧が低下した時でも、内蔵のバックアップ電池を用いＳＲＡＭに電源を与え続ける必要がある。つまり、通常動作時は情報の書き込み読み出しに多量の電流を消費するため、本体電池を電源とした主電源用レギュレータによりＳＲＡＭに電源を与え、本体電池の電源電圧が低下した時は、情報の書き込み読み出しもなく、情報を維持するための少量の電流しか消費しないため、内蔵のバックアップ電池を電源としたバックアップ用レギュレータにより、ＳＲＡＭに電源を与える。また、携帯電話には、システム電源ＩＣに内蔵された電源電圧検出回路によって、携帯電話本体の電池電圧の低下を検出し、待機モードに移行する機能が備わっている。待機モード時は主電源用レギュレータが停止するため、バックアップ用レギュレータからの逆流電流を防止しないとバックアップ電池からＩＣへの逆流電流が発生し、バックアップ電池の電池寿命が短くなってしまう。よって、本体電池の電圧低下時にはバックアップ用レギュレータから主電源用レギュレータへの逆流電流を防止する必要がある。

以下に、図３の従来のレギュレータ回路構成を示すブロック図を参照しながら説明する。

まず、図３において以下に名称の定義を行うと、１は携帯電話本体の電池、２は出力段パワーｐＭＯＳ、３は差動アンプ、４はバンドギャップ回路によって出力される基準電圧、５はＳＲＡＭ、６はバックアップ用レギュレータ、７はバックアップ電池、８、９は基準電圧から主電源用レギュレータ回路の出力電圧を作り出すシリーズ抵抗、１０は差動アンプ、１１、１２は電源電圧検出レベルを決定するシリーズ抵抗、１３は主電源用レギュレータとバックアップ用レギュレータ間の抵抗、１６は逆流防止用のダイオードである。２、３、８、９にて主電源用レギュレータを構成し、１０、１１、１２にて電源電圧検出回路を構成する。

また、図４は図３の矢印（ａ）〜（ｉ）の示す各部における動作波形である。図４の信号名は図３の各矢印（ａ）〜（ｉ）に対応して、（ａ）は携帯電話本体の電池電圧、（ｂ）はレギュレータの出力電圧、（ｃ）は主電源用レギュレータのフィードバックポイントの電圧、（ｄ）はバックアップ電池電圧、（ｅ）は電池電圧（ａ）が十分高い時はＨｉｇｈを出力して主電源用レギュレータを起動し、電源電圧が低くなるとＬｏｗを出力して主電源用レギュレータを停止する電源電圧検出回路の出力電圧、（ｆ）は電池電圧（ａ）から主電源用レギュレータに供給される電流、（ｇ）はシリーズ抵抗８、９に流れ込む電流、（ｈ）はバックアップ用レギュレータから流れる電流、（ｉ）はＳＲＡＭ５の消費電流である。

以上のように構成されたレギュレータ回路について、以下にその動作を説明する。

バックアップ用レギュレータ６は低消費電流回路にて構成されているので電池電圧（ａ）の有り無しに関わらず、バックアップ電池電圧（ｄ）が残っている限り、常時起動している。電源電圧（ａ）が低い時は、ＳＲＡＭ５の消費電流（ｉ）も少ないため、パックアップ用レギュレータ６により、ＳＲＡＭ５に電源を与える。その際、逆流防止ダイオード１６によって、バックアップ用レギュレータ６から主電源用レギュレータへの逆流電流（ｆ）、（ｇ）を防止している。電源電圧（ａ）が高くなると電源電圧検出回路がＨｉｇｈ（ｅ）を出力することによって主電源用レギュレータが起動し、基準電圧４を基にシリーズ抵抗８、９によって昇圧された電圧が（ｂ）に出力され、ＳＲＡＭ５の情報の書き込み読み出し時の消費電流（ｉ）に対応するため、主電源用レギュレータにより、ＳＲＡＭ５に電源を与える。

なお、特許文献１には、二次電池からなる主電源と、一次電池からなるバックアップ電源とバックアップ電源を補助する補助電源からなり、各逆流電源を逆流ダイオードで接続した電源回路技術が示されている。
特開平０６−３３５１７８号公報

しかしながら、従来の回路構成では、図４に示したように逆流防止ダイオードがレギュレータのフィードバックループの外に付いているので、無負荷時と負荷有時でレギュレータの出力電圧に数百ｍＶの電圧差が生じるため、レギュレータ本来の目的である、安定した電圧供給が出来なくなってしまう問題が起きる。

前記に鑑み、本発明は、電源電圧が低下した時に、電源方向への逆流はレギュレータのフィードバック・ループ内に収めたダイオードで防止し、基準電圧から出力電圧を作り出すシリーズ抵抗に流れ込む逆流はｎＭＯＳスイッチを電源電圧検出回路によりオフさせることで防止し、電源電圧低下時にバックアップ用のレギュレータから主電源用のレギュレータへ流れ込む逆流電流を削減し、電源電圧通常時は安定した電圧を供給する逆流防止機能付きレギュレータ回路を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の逆流防止機能付きレギュレータ回路は逆流防止ダイオードをレギュレータの出力とパワーｐＭＯＳ間に挿入することで、ダイオードをレギュレータのフィードバックループ内に収めつつ、電源方向への逆流を防止し、基準電圧からレギュレータ回路の出力電圧を作り出すシリーズ抵抗へ流れ込む電流は、電源電圧検出回路により電源電圧が低下した時はオフし電源電圧が上昇した時はオンするｎＭＯＳスイッチによって防止することで、電源電圧低下時にバックアップ用のレギュレータから主電源用のレギュレータへ流れ込む逆流電流を削減し、電源電圧通常時は安定した電圧を供給することを特徴とする。

本発明の逆流防止機能付きレギュレータ回路は、上記構成を有し、逆流防止ダイオードをレギュレータの出力とパワーｐＭＯＳ間に挿入することで、ダイオードをレギュレータのフィードバックループ内に収めつつ、電源方向への逆流を防止し、基準電圧からレギュレータ回路の出力電圧を作り出すシリーズ抵抗へ流れ込む電流は、電源電圧検出回路により電源電圧が低下した時はオフし電源電圧が上昇した時はオンするｎＭＯＳスイッチによって防止することで、電源電圧低下時にバックアップ用のレギュレータから主電源用のレギュレータへ流れ込む逆流電流を削減し、電源電圧通常時は安定した電圧を供給することが出来る。

以下、図面を参照しながら本発明における実施の形態を詳細に説明する。

図１は本発明の実施の形態における逆流防止機能付きレギュレータ回路の構成を示すブロック図である。図１に示す各構成要件について名称の定義を行うと、１は携帯電話本体の電池、２は出力段パワーｐＭＯＳ、３は差動アンプ、４はバンドギャップ回路によって出力される基準電圧、５はＳＲＡＭ、６はバックアップ用レギュレータ、７はバックアップ電池、８、９は基準電圧から主電源用レギュレータ回路の出力電圧を作り出すシリーズ抵抗、１０は差動アンプ、１１、１２は電源電圧検出レベルを決定するシリーズ抵抗、１３は主電源用レギュレータとバックアップ用レギュレータ間の抵抗、１４は逆流防止用のダイオード、１５は電源電圧検出回路により電源電圧が低下した時はオフし電源電圧が上昇した時はオンするｎＭＯＳスイッチである。２、３、８、９、１４、１５にて主電源用レギュレータを構成し、１０、１１、１２にて電源電圧検出回路を構成する。

また、図２は図１の矢印（ａ）〜（ｉ）の示す各部における動作波形である。図２の信号名は図１の各矢印（ａ）〜（ｉ）に対応して、（ａ）は携帯電話本体の電池電圧、（ｂ）はレギュレータの出力電圧、（ｃ）は主電源用レギュレータのフィードバックポイントの電圧、（ｄ）はバックアップ電池電圧、（ｅ）は電池電圧（ａ）が十分高い時はＨｉｇｈを出力して主電源用レギュレータを起動し、同時にｎＭＯＳスイッチ１５をオンする。電源電圧が低くなるとＬｏｗを出力して主電源用レギュレータを停止し、同時にｎＭＯＳスイッチ１５をオフする電源電圧検出回路の出力電圧、（ｆ）は電池電圧（ａ）から主電源用レギュレータに供給される電流、（ｇ）はシリーズ抵抗８、９に流れ込む電流、（ｈ）はバックアップ用レギュレータから流れる電流、（ｉ）はＳＲＡＭ５の消費電流である。

以上のように構成された逆流防止機能付きレギュレータ回路について、図１、図２を参照しながら以下にその動作を説明する。

バックアップ用レギュレータ６は低消費電流回路にて構成されているので電池電圧（ａ）の有り無しに関わらず、バックアップ電池電圧（ｄ）が残っている限り、常時起動している。電源電圧（ａ）が低い時は、ＳＲＡＭ５の消費電流（ｉ）も少ないため、パックアップ用レギュレータ６により、ＳＲＡＭ５に電源を与える。その際、逆流防止ダイオード１６によって、バックアップ用レギュレータ６から主電源用レギュレータの電源方向への逆流電流（ｆ）を防止している。電源電圧（ａ）が低下した時は電源電圧検出回路の出力電圧（ｅ）がＬｏｗになるため、ｎＭＯＳスイッチ１５がオフして基準電圧４からレギュレータ回路の出力電圧（ｂ）を作り出すシリーズ抵抗８、９へ流れ込む電流を防止する。電源電圧（ａ）が高くなると電源電圧検出回路がＨｉｇｈ（ｅ）を出力することによって主電源用レギュレータが起動すると同時に、ｎＭＯＳスイッチ１５がオンし基準電圧４を基にシリーズ抵抗８、９によって昇圧された電圧が（ｂ）に出力され、ＳＲＡＭ５の情報の書き込み読み出し時の消費電流（ｉ）に対応するため、主電源用レギュレータにより、ＳＲＡＭ５に電源を与える。また、情報の書き込み読み出しのためにＳＲＡＭ５の消費電流（ｉ）が増加しても、逆流防止ダイオード１４はレギュレータのフィードバック内のため、レギュレータの出力電圧（ｂ）は安定している。

本発明に係る逆流防止機能付きレギュレータ回路は逆流防止ダイオードをレギュレータの出力とパワーｐＭＯＳ間に挿入することで、ダイオードをレギュレータのフィードバックループ内に収めつつ、電源方向への逆流を防止し、基準電圧からレギュレータ回路の出力電圧を作り出すシリーズ抵抗へ流れ込む電流は、電源電圧検出回路により電源電圧が低下した時はオフし電源電圧が上昇した時はオンするｎＭＯＳスイッチによって防止することで、電源電圧低下時にバックアップ用のレギュレータから主電源用のレギュレータへ流れ込む逆流電流を削減し、電源電圧通常時は安定した電圧を供給することができ、システム電源ＩＣに内蔵されるレギュレータ回路等として有用である。

本発明の実施の形態の逆流防止機能付きレギュレータ回路の構成を示すブロック図本発明の実施の形態の逆流防止機能付きレギュレータ回路における各点の動作波形を示す図従来のレギュレータ回路の構成を示すブロック図従来のレギュレータ回路における各点の動作波形を示す図

符号の説明

１携帯電話本体の電池
２出力段パワーｐＭＯＳ
３差動アンプ
４基準電圧
５ＳＲＡＭ
６バックアップ用レギュレータ
７バックアップ電池
８抵抗
９抵抗
１０差動アンプ
１１抵抗
１２抵抗
１３抵抗
１４ダイオード
１５ｎＭＯＳスイッチ

Claims

電源電圧検出回路とｎＭＯＳスイッチとダイオードを備え、電源電圧が低下した時に、電源方向への逆流はレギュレータのフィードバック・ループ内に収めたダイオードで防止し、基準電圧から出力電圧を作り出すシリーズ抵抗に流れ込む逆流はｎＭＯＳスイッチを電源電圧検出回路によりオフさせることで防止し、電源電圧低下時にバックアップ用のレギュレータから主電源用のレギュレータへ流れ込む逆流電流を削減し、電源電圧通常時は安定した電圧を供給する逆流防止機能付きレギュレータ回路。