JP2007244046A

JP2007244046A - 電源回路

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Publication number: JP2007244046A
Application number: JP2006060363A
Authority: JP
Inventors: Kazuhide Nanba; 和秀難波
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2006-03-06
Filing date: 2006-03-06
Publication date: 2007-09-20

Abstract

【課題】無駄な電力の消費を低減して、電池持続時間を長くすることができる電源回路を提供する。
【解決手段】携帯電話機が通常モードである場合、電池電圧が高電圧であるときは、第１コンバータ５１によって降下された電圧が第１〜第３レギュレータ４１〜４３に与えられる。携帯電話機が通常モードである場合、電池電圧が低電圧であるときは、電池からの電力が直接、第１〜第３レギュレータ４１〜４３に与えられる。携帯電話機が第２モードである場合は、第１負荷回路３１には、第１コンバータ５１によって降下された電圧が、第１レギュレータ４１を介することなく、与えられ、第２負荷回路３５には、第２コンバータ５２によって降下された電圧が、第５レギュレータ４５を介することなく、与えられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電池からの電力によって駆動される電子機器に設けられる電源回路に関する。

図１５は、携帯電話機に設けられる従来の電源回路１の回路構成を示すブロック図である。従来の電源回路１は、２系統の降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２と、各降圧コンバータ２に対して３系統の定電圧レギュレータ３がそれぞれ組み合わされて、固定的に接続される。

ＤＣ／ＤＣコンバータは、直流電圧を、使用したい電圧レベルまで昇圧または降圧することを目的とする。ＤＣ／ＤＣコンバータは、電力の変換効率が９０％程度であり、この電力の変換効率は、入力電圧と出力電圧との差の大小にほとんど影響されず、また内部を流れる電流の大小にもほとんど影響されない。換言すれば、ＤＣ／ＤＣコンバータは、電力の損失が、入力電圧と出力電圧との差の大小にほとんど影響されず、また内部を流れる電流の大小にもほとんど影響されない。以下、この電力の損失を、変換損失という。

定電圧レギュレータは、ある程度高い入力電圧から一定レベルの出力電圧を取り出す作用がある。定電圧レギュレータは、入力電圧と出力電圧との差が大きいほど、また内部を流れる電流が大きいほど、電力の損失が大きくなる。この電力の損失は、発熱を伴うので、以下、発熱損失という。

従来の電源回路１では、送受信部、制御部、メモリ、音声増幅部、および表示部などの各回路にそれぞれ配分される安定化された電圧群を得るために、各降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２と各定電圧レギュレータ３とで、相当量の変換損失および発熱損失が発生することになる。

従来の電源回路１では、電池４が満充電付近であって電池電圧が高い場合でも、また電池４の消耗が進んで電池電圧が低い場合でも、同一の回路構成である。電池電圧が高い場合は、各定電圧レギュレータ３での発熱損失を抑えるために、各降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２によって電池電圧を降下させる必要があるけれども、電池電圧が低い場合は、高圧系のＤＣ／ＤＣコンバータ２によって電池電圧を降下させる必要がない。それにも拘わらず、高圧系のＤＣ／ＤＣコンバータ２によって電池電圧が降下され、これによって変換損失が生じている。したがって無駄な電力が消費されてしまうという問題がある。

また携帯電話機が音楽再生モードである場合は、特に音楽再生系回路の消費電流が大きい。したがって音楽再生系回路に電力を与える３．０Ｖ用（アナログ系給電）の定電圧レギュレータ３および１．５Ｖ用(デジタル系給電)の定電圧レギュレータ３を流れる電流が大きくなり、これらの定電圧レギュレータ３での発熱損失が大きくなる。これによっても、無駄な電力が消費されてしまうという問題がある。

特許文献１には、シリーズレギュレータの出力電圧を、アナログ回路の電源電圧とし、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を、アナログ回路よりも消費電流が大きいデジタル回路の電源電圧とする技術が開示される。

特許文献２には、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コンバータに切換える技術が開示される。

特許文献３には、ＬＳＩ（Large Scale Integration）動作時には降圧ＤＣ／ＤＣコンバータモードにし、ＬＳＩが動作していない時には、定電圧レギュレータモードにする技術が開示される。

近年の携帯電話機は、デジタルオーディオ機器の機能を備えており、音楽を長時間にわたって再生する必要があったり、地上波デジタル放送の受信の機能を備えており、地上波デジタル放送を長時間にわたって視聴する必要があり、電池持続時間の延長が強く要求される。特許文献１〜３に開示される前述のような技術でも、無駄な電力の消費を低減することができるけれども、無駄な電力の消費を、さらに低減することが望まれる。

特開平５−３２７５７８号公報特開２００４−２４２３８７号公報特開２００４−１１８４０８号公報

本発明の目的は、無駄な電力の消費を低減して、電池持続時間を長くすることができる電源回路を提供することである。

本発明は、互いに異なる電圧で動作する複数の負荷回路を有する電子機器に設けられ、電池と各負荷回路との間に介在する電源回路であって、
電気抵抗を変化させることによって出力電圧を制御し、各負荷回路に対して設けられ、各負荷回路に与えるべき電圧を出力可能な複数の定電圧レギュレータと、
スイッチング動作によって出力電圧を制御し、電池電圧よりも小さく、かつ、各定電圧レギュレータで出力電圧を制御するために必要な最小の電圧以上の電圧を出力可能なＤＣ／ＤＣコンバータと、
電池と各負荷回路との間の接続状態を、電池からの電力が、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して各定電圧レギュレータに与えられ、各定電圧レギュレータから各負荷回路に与えられる第１接続状態と、電池からの電力が直接、各定電圧レギュレータに与えられ、各定電圧レギュレータから各負荷回路に与えられる第２接続状態とに切換える切換手段と、
切換手段を、電池電圧が予め定める電圧値以上であるとき、電池と各負荷回路との間の接続状態を第１接続状態にし、電池電圧が予め定める電圧値未満であるとき、電池と各負荷回路との間の接続状態を第２接続状態にするように制御する制御手段とを含むことを特徴とする電源回路である。

また本発明は、電子機器は、各負荷回路のうち注目する負荷回路の消費電流が予め定める電流値未満となる第１モードと、前記注目する負荷回路の消費電流が前記予め定める電流値以上となる第２モードとに、モードを切換可能に構成され、
ＤＣ／ＤＣコンバータは、電池電圧よりも小さく、かつ、各定電圧レギュレータで出力電圧を制御するために必要な最小の電圧以上の電圧を出力可能な第１出力状態と、前記注目する負荷回路に与えるべき電圧を出力可能な第２出力状態とに、出力状態を切換可能に構成され、
切換手段は、電池と各負荷回路との間の接続状態を、電池からの電力が、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記注目する負荷回路に与えられるとともに、電池からの電力が、各負荷回路のうち前記注目する負荷回路を除く残余の負荷回路に、前記残余の負荷回路に対して設けられる定電圧レギュレータを介して与えられる第３接続状態にさらに切換え、
制御手段は、
切換手段を、電子機器が第１モードである場合、電池電圧が予め定める電圧値以上であるとき、電池と各負荷回路との間の接続状態を第１接続状態にし、電池電圧が予め定める電圧値未満であるとき、電池と各負荷回路との間の接続状態を第２接続状態にし、電子機器が第２モードである場合、電池と各負荷回路との間の接続状態を第３接続状態にするように制御するとともに、
ＤＣ／ＤＣコンバータを、電子機器が第１モードである場合、電池電圧が予め定める電圧値以上であるとき、出力状態を第１出力状態にし、電子機器が第２モードである場合、出力状態を第２出力状態にするように制御することを特徴とする。

本発明によれば、電源回路は、互いに異なる電圧で動作する複数の負荷回路を有する電子機器に設けられ、電池と各負荷回路との間に介在する。この電源回路は、各負荷回路に対して設けられる複数の定電圧レギュレータと、ＤＣ／ＤＣコンバータとを含む。

各定電圧レギュレータは、電気抵抗を変化させることによって出力電圧を制御する。このような各定電圧レギュレータは、入力電圧と出力電圧との差が大きいほど、また内部を流れる電流が大きいほど、電力の損失が大きくなる。この電力の損失は、発熱を伴うので、以下、発熱損失という。各定電圧レギュレータは、各負荷回路に与えるべき電圧を出力可能である。

ＤＣ／ＤＣコンバータは、スイッチング動作によって出力電圧を制御する。このようなＤＣ／ＤＣコンバータは、電力の損失が、入力電圧と出力電圧との差の大小にほとんど影響されず、また内部を流れる電流の大小にもほとんど影響されない。以下、この電力の損失を、変換損失という。ＤＣ／ＤＣコンバータは、各定電圧レギュレータで出力電圧を制御するために必要な最小の電圧以上の電圧を出力可能である。

電池と各負荷回路との間の接続状態は、切換手段によって、第１接続状態と第２接続状態とに切換えられる。

第１接続状態では、電池からの電力が、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して各定電圧レギュレータに与えられ、各定電圧レギュレータから各負荷回路に与えられる。ＤＣ／ＤＣコンバータは、電池からの電圧を降下させて、降下させた電圧を、各定電圧レギュレータに与える。各定電圧レギュレータは、ＤＣ／ＤＣコンバータからの電圧を降下させて、降下させた電圧を各負荷回路に与える。

第２接続状態では、電池からの電力が直接、各定電圧レギュレータに与えられ、各定電圧レギュレータから各負荷回路に与えられる。ここで、直接とは、ＤＣ／ＤＣコンバータを介さないということを意味する。各定電圧レギュレータは、電池からの電圧を降下させて、降下させた電圧を各負荷回路に与える。

制御手段は、切換手段を、電池電圧が予め定める電圧値以上であるとき、電池と各負荷回路との間の接続状態を第１接続状態にし、電池電圧が予め定める電圧値未満であるとき、電池と各負荷回路との間の接続状態を第２接続状態にするように制御する。このように制御手段によって切換手段が制御されるので、以下のようにして、無駄な電力の消費を低減することができる。

電池電圧が予め定める電圧値以上であるときは、ＤＣ／ＤＣコンバータによって降下された電圧が各定電圧レギュレータに与えられる。これによって各定電圧レギュレータにおいて入力電圧と出力電圧との差を小さくし、各定電圧レギュレータでの発熱損失を低減することができる。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータでの変換損失があるけれども、各定電圧レギュレータでの発熱損失を低減することによって、全体として無駄な電力の消費を低減することができる。

定電圧レギュレータは、入力電圧と出力電圧との差が小さくなるにつれて、発熱損失が小さくなる。したがって電池電圧が、定電圧レギュレータの出力電圧に近づくと、ＤＣ／ＤＣコンバータによって電池からの電圧を降下させる必要がなくなる。

この点を考慮して、電池電圧が予め定める電圧値未満であるときは、電池からの電力が直接、各定電圧レギュレータに与えられる。これによってＤＣ／ＤＣコンバータでの変換損失をなくすことができる。このようにＤＣ／ＤＣコンバータでの変換損失をなくすことによって、全体として無駄な電力の消費を低減することができる。

以上のように無駄な電力の消費を低減することによって、電池持続時間を長くすることができる。

また本発明によれば、電子機器は、注目する負荷回路の消費電流が予め定める電流値未満となる第１モードと、前記注目する負荷回路の消費電流が前記予め定める電流値以上となる第２モードとに、モードを切換可能に構成される。

ＤＣ／ＤＣコンバータは、第１出力状態と第２出力状態とに、出力状態を切換可能に構成される。第１出力状態では、ＤＣ／ＤＣコンバータは、電池電圧よりも小さく、かつ、各定電圧レギュレータで出力電圧を制御するために必要な最小の電圧以上の電圧を出力可能である。第２出力状態では、ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記注目する負荷回路に与えるべき電圧を出力可能である。

電池と各負荷回路との間の接続状態は、切換手段によって、第１接続状態と第２接続状態と第３接続状態とに切換えられる。第１および第２接続状態は、前述のとおりである。

第３接続状態では、電池からの電力が、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記注目する負荷回路に与えられるとともに、電池からの電力が、各負荷回路のうち前記注目する負荷回路を除く残余の負荷回路に、前記残余の負荷回路に対して設けられる定電圧レギュレータを介して与えられる。ＤＣ／ＤＣコンバータは、電池からの電圧を降下させて、降下させた電圧を、前記注目する負荷回路に与える。前記残余の負荷回路に対して設けられる定電圧レギュレータは、電池からの電圧を降下させて、降下させた電圧を、前記残余の負荷回路に与える。

制御手段は、切換手段とＤＣ／ＤＣコンバータとを制御する。切換手段については、制御手段は、電子機器が第１モードである場合、電池電圧が予め定める電圧値以上であるとき、電池と各負荷回路との間の接続状態を第１接続状態にし、電池電圧が予め定める電圧値未満であるとき、電池と各負荷回路との間の接続状態を第２接続状態にし、電子機器が第２モードである場合、電池と各負荷回路との間の接続状態を第３接続状態にするように制御する。またＤＣ／ＤＣコンバータについては、制御手段は、電子機器が第１モードである場合、電池電圧が予め定める電圧値以上であるとき、出力状態を第１出力状態にし、電子機器が第２モードである場合、出力状態を第２出力状態にするように制御する。

このように切換手段およびＤＣ／ＤＣコンバータが制御手段によって制御されるので、電子機器が第１モードである場合は、前述のようにして、無駄な電力の消費を低減することができ、電子機器が第２モードである場合は、以下のようにして、無駄な電力の消費を低減することができる。

電子機器が第２モードである場合は、前記注目する負荷回路には、ＤＣ／ＤＣコンバータによって降下された電圧が、前記注目する負荷回路に対して設けられる定電圧レギュレータを介することなく、与えられる。これによって前記注目する負荷回路に対して設けられる定電圧レギュレータでの発熱損失をなくすことができる。

電池からの電力が定電圧レギュレータを介して負荷回路に与えられる場合、負荷回路の消費電流が大きくなるほど、定電圧レギュレータの内部を流れる電流が大きくなり、したがって定電圧レギュレータでの発熱損失が大きくなる。ＤＣ／ＤＣコンバータは、変換損失が、内部を流れる電流の大小にほとんど影響されない。この点を考慮して、前述のようにＤＣ／ＤＣコンバータからの電圧を直接、前記注目する負荷回路に与えることによって、全体として無駄な電力の消費を低減することができる。

このように無駄な電力の消費を低減することによって、電池持続時間をさらに長くすることができる。

図１は、本発明の実施の一形態である電源回路２１の構成を簡略化して示すブロック図である。本実施の形態の電源回路２１は、電池２２からの電力によって駆動される電子機器である携帯電話機に設けられる。携帯電話機は、第１モードである通常モードと、第２モードである音楽再生モードとに、モードを切換可能に構成される。

電池２２は、一次電池であってもよく、あるいは二次電池であってもよい。本実施の形態では、電池２２は、リチウムイオン二次電池によって実現される。本実施の形態は、電池２２の電圧（以下、電池電圧という）が、３．４０Ｖ〜４．４０Ｖの範囲で変動することを想定して説明する。この範囲は、実使用範囲である。電池電圧は、放電によって低下し、充電によって上昇する。

携帯電話機は、互いに異なる電圧で動作する複数の負荷回路を有する。本実施の形態では、携帯電話機は、３．０Ｖの電圧で動作する第１負荷回路３１と、２．８Ｖの電圧で動作する第２負荷回路３２と、２．５Ｖの電圧で動作する第３負荷回路３３と、１．８Ｖの電圧で動作する第４負荷回路３４と、１．５Ｖの電圧で動作する第５負荷回路３５と、１．３Ｖの電圧で動作する第６負荷回路３６とを有する。第１負荷回路３１は、音楽再生用のアナログ回路を含む。第５負荷回路３５は、音楽再生用のデジタル回路を含む。

電源回路２１は、電池２２と第１〜第６負荷回路３１〜３６との間に介在する。電源回路２１は、第１〜第６負荷回路３１〜３６に対して設けられる第１〜第６定電圧レギュレータ４１，４２，４３，４４，４５，４６と、第１および第２降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５１，５２と、切換手段と、制御手段とを含む。以下、「定電圧レギュレータ」を、単に「レギュレータ」と記載し、「降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ」を、単に「コンバータ」と記載する。

電池２２のプラス端子には、第１コンバータ５１の入力部が接続されるとともに、第１〜第３レギュレータ４１〜４３の各入力部が接続される。また電池２２のプラス端子には、第２コンバータ５２の入力部が接続されるとともに、第４〜第６レギュレータ４４〜４６の各入力部が接続される。

第１コンバータ５１の出力部には、第１〜第３レギュレータ４１〜４３の各入力部が接続されるとともに、第１負荷回路３１の入力部が接続される。第１レギュレータ４１の出力部には、第１負荷回路３１の入力部が接続される。第２レギュレータ４２の出力部には、第２負荷回路３２の入力部が接続される。第３レギュレータ４３の出力部には第３負荷回路３３の入力部が接続される。

第２コンバータ５２の出力部には、第４〜第６レギュレータ４４〜４６の各入力部が接続されるとともに、第５負荷回路３５の入力部が接続される。第４レギュレータ４４の出力部には、第４負荷回路３４の入力部が接続される。第５レギュレータ４５の出力部には、第５負荷回路３５の入力部が接続される。第６レギュレータ４６の出力部には、第６負荷回路３６の入力部が接続される。

第１〜第６レギュレータ４１〜４６は、電気抵抗を変化させることによって出力電圧を制御する。第１〜第６レギュレータ４１〜４６は、入力電圧を降下させて、所定の出力電圧を出力する。このような第１〜第６レギュレータ４１〜４６は、入力電圧と出力電圧との差が大きいほど、また内部を流れる電流が大きいほど、電力の損失が大きくなる。この電力の損失は、発熱を伴うので、以下、発熱損失という。

第１および第５レギュレータ４１，４５は、後述のＣＰＵ６２からの動作開始指令信号に応答して、出力電圧の制御動作を開始し、ＣＰＵ６２からの動作停止指令信号に応答して、出力電圧の制御動作を停止する。

第１〜第６レギュレータ４１〜４６は、第１〜第６負荷回路３１〜３６に与えるべき電圧を出力可能である。第１レギュレータ４１は、３．０Ｖの電圧を出力可能である。第２レギュレータ４２は、２．８Ｖの電圧を出力可能である。第３レギュレータ４３は、２．５Ｖの電圧を出力可能である。第４レギュレータ４４は、１．８Ｖの電圧を出力可能である。第５レギュレータ４５は、１．５Ｖの電圧を出力可能である。第６レギュレータ４６は、１．３Ｖの電圧を出力可能である。

第１および第２コンバータ５１，５２は、スイッチング動作によって出力電圧を制御する。第１および第２コンバータ５１，５２は、入力電圧を降下させて、所定の出力電圧を出力する。このような第１および第２コンバータ５１，５２は、電力の損失が、入力電圧と出力電圧との差の大小にほとんど影響されず、また内部を流れる電流の大小にもほとんど影響されない。以下、この電力の損失を、変換損失という。

第１および第２コンバータ５１，５２は、後述のＣＰＵ６２からの動作開始指令信号に応答して、出力電圧の制御動作を開始し、ＣＰＵ６２からの動作停止指令信号に応答して、出力電圧の制御動作を停止する。

第１コンバータ５１は、第１出力状態と第２出力状態とに、出力状態を切換可能に構成される。第１コンバータ５１は、第１出力状態では、電池電圧よりも小さく、かつ、第１〜第３レギュレータ４１〜４３で出力電圧を制御するために必要な最小の電圧以上の電圧を出力可能である。第１コンバータ５１は、第２出力状態では、第１負荷回路３１に与えるべき電圧を出力可能である。本実施の形態では、第１コンバータ５１は、第１出力状態では３．２Ｖの電圧を出力可能であり、第２出力状態では３．０Ｖの電圧を出力可能である。第１コンバータ５１は、後述のＣＰＵ６２からの出力状態の設定指令信号に応答して、出力状態を切換える。

第２コンバータ５２は、第１出力状態と第２出力状態とに、出力状態を切換可能に構成される。第２コンバータ５２は、第１出力状態では、電池電圧よりも小さく、かつ、第４〜第６レギュレータ４４〜４６で出力電圧を制御するために必要な最小の電圧以上の電圧を出力可能である。第２コンバータ５２は、第２出力状態では、第５負荷回路３５に与えるべき電圧を出力可能である。本実施の形態では、第２コンバータ５２は、第１出力状態では２．２Ｖの電圧を出力可能であり、第２出力状態では１．５Ｖの電圧を出力可能である。第２コンバータ５２は、後述のＣＰＵ６２からの出力状態の設定指令信号に応答して、出力状態を切換える。

切換手段は、電池と各負荷回路との間の接続状態を切換える。切換手段は、第１〜第６スイッチング回路Ｄ３２，Ｂ３２，Ｍ３０，Ｄ２２，Ｂ２２，Ｍ１５を含む。第１〜第６スイッチング回路Ｄ３２，Ｂ３２，Ｍ３０，Ｄ２２，Ｂ２２，Ｍ１５は、ＯＮ状態とＯＦＦ状態とに、スイッチング状態を切換可能に構成される。第１〜第６スイッチング回路Ｄ３２，Ｂ３２，Ｍ３０，Ｄ２２，Ｂ２２，Ｍ１５は、後述のタイミング回路６４からのスイッチング状態の選択信号によって、ＯＮ状態とＯＦＦ状態とのいずれか一方になる。

第１スイッチング回路Ｄ３２は、第１コンバータ５１の出力部と第１〜第３レギュレータ４１〜４３の各入力部との間に介在する。第１スイッチング回路Ｄ３２は、ＯＮ状態では、第１コンバータ５１の出力部と第１〜第３レギュレータ４１〜４３の各入力部との間を導通し、ＯＦＦ状態では、第１コンバータ５１の出力部と第１〜第３レギュレータ４１〜４３の各入力部との間を遮断する。

第２スイッチング回路Ｂ３２は、電池２２のプラス端子と第１〜第３レギュレータ４１〜４３の各入力部との間に介在する。第２スイッチング回路Ｂ３２は、ＯＮ状態では、電池２２のプラス端子と第１〜第３レギュレータ４１〜４３の各入力部との間を導通し、ＯＦＦ状態では、電池２２のプラス端子と第１〜第３レギュレータ４１〜４３の各入力部との間を遮断する。

第３スイッチング回路Ｍ３０は、第１コンバータ５１の出力部と第１負荷回路３１の入力部との間に介在する。第３スイッチング回路Ｍ３０は、ＯＮ状態では、第１コンバータ５１の出力部と第１負荷回路３１の入力部との間を導通し、ＯＦＦ状態では、第１コンバータ５１の出力部と第１負荷回路３１の入力部との間を遮断する。

第４スイッチング回路Ｄ２２は、第２コンバータ５２の出力部と第４〜第６レギュレータ４４〜４６の各入力部との間に介在する。第４スイッチング回路Ｄ２２は、ＯＮ状態では、第２コンバータ５２の出力部と第４〜第６レギュレータ４４〜４６の各入力部との間を導通し、ＯＦＦ状態では、第２コンバータ５２の出力部と第４〜第６レギュレータ４４〜４６の各入力部との間を遮断する。

第５スイッチング回路Ｂ２２は、電池２２のプラス端子と第４〜第６レギュレータ４４〜４６の各入力部との間に介在する。第５スイッチング回路Ｂ２２は、ＯＮ状態では、電池２２のプラス端子と第４〜第６レギュレータ４４〜４６の各入力部との間を導通し、ＯＦＦ状態では、電池２２のプラス端子と第４〜第６レギュレータ４４〜４６の各入力部との間を遮断する。

第６スイッチング回路Ｍ１５は、第２コンバータ５２の出力部と第５負荷回路３５の入力部との間に介在する。第６スイッチング回路Ｍ１５は、ＯＮ状態では、第２コンバータ５２の出力部と第５負荷回路３５の入力部との間を導通し、ＯＦＦ状態では、第２コンバータ５２の出力部と第５負荷回路３５の入力部との間を遮断する。

制御手段は、ＡＤ変換器（Analog to Digital Converter、略称ＡＤＣ）６１と、中央演算処理装置（Central Processing Unit、略称ＣＰＵ）６２と、通信インターフェース（通信Ｉ／Ｆ）６３と、タイミング回路６４とを含む。ＡＤＣ６１は、電池電圧を検出して、電池電圧を表す電池電圧信号をＣＰＵ６２に与える。

ＣＰＵ６２は、ＡＤＣ６１からの電池電圧信号および携帯電話機からのモード信号にそれぞれ応答して、第１および第５レギュレータ４１，４５の状態、第１および第２コンバータ５１，５２の状態、ならびに第１〜第６スイッチング回路Ｄ３２，Ｂ３２，Ｍ３０，Ｄ２２，Ｂ２２，Ｍ１５の状態を制御する。ＣＰＵ６２は、通信Ｉ／Ｆ６３に接続される。通信Ｉ／Ｆ６３は、バスライン６５を介して、第１および第５レギュレータ４１，４５、第１および第２コンバータ５１，５２、ならびにタイミング回路６４に接続される。ＣＰＵ６２からの信号は、通信Ｉ／Ｆ６３およびバスライン６５を介して、第１および第５レギュレータ４１，４５、第１および第２コンバータ５１，５２、ならびにタイミング回路６４にそれぞれ与えられる。タイミング回路６４は、ＣＰＵ６２からの信号に応答して、スイッチング状態の選択信号を、第１〜第６スイッチング回路Ｄ３２，Ｂ３２，Ｍ３０，Ｄ２２，Ｂ２２，Ｍ１５にそれぞれ与える。

図２は、第１レギュレータ４１の回路構成を示す回路図である。第１レギュレータ４１は、トランジスタ７１を含む。トランジスタ７１は、ＰチャネルＭＯＳ（Metal-Oxide-Semiconductor）形電界効果トランジスタ（Field-Effect Transistor、略称ＦＥＴ）によって実現される。トランジスタ７１は、ソース端子が、第１レギュレータ４１の入力部であるＶＩＮ端子に接続され、ドレイン端子が、第１レギュレータ４１の出力部であるＶＯＵＴ端子に接続される。

ＶＯＵＴ端子と接地との間には、第１および第２抵抗Ｒ１１，Ｒ１２が直列に接続される。誤差増幅器７２は、ＶＯＵＴ端子からの出力電圧を第１および第２抵抗Ｒ１１，Ｒ１２で分圧した分圧電圧と、基準電圧発生回路７３によって発生した基準電圧とを比較し、その比較結果を出力トランジスタ制御部７４に与える。出力トランジスタ制御部７４は、誤差増幅器７２からの比較結果に応じて、トランジスタ７１のゲート端子に与える電圧を制御する。これによって、トランジスタ７１の内部の電気抵抗が制御され、ＶＯＵＴ端子からの出力電圧が制御される。
以上の構成は、第２〜第６レギュレータ４２〜４６にも共通する構成である。

第１レギュレータ４１は、ＯＮ／ＯＦＦ制御部７５をさらに含む。ＯＮ／ＯＦＦ制御部７５は、ＣＥ端子に接続される。ＣＥ端子には、通信Ｉ／Ｆ６３を介して、ＣＰＵ６２からの、動作開始指令信号および動作停止指令信号が与えられる。ＯＮ／ＯＦＦ制御部７５は、ＣＰＵ６２からの動作開始指令信号に応答して、第１レギュレータ４１の各部分の動作を開始させ、ＣＰＵ６２からの動作停止指令信号に応答して、第１レギュレータ４１の各部分の動作を停止させる。

ＶＯＵＴ端子と接地との間には、他のトランジスタ７６が接続される。他のトランジスタ７６は、ＮチャネルＭＯＳ形ＦＥＴによって実現される。他のトランジスタ７６は、ドレイン端子がＶＯＵＴ端子に接続され、ソース端子が接地される。他のトランジスタ７６のゲート端子には、ＣＥ端子に与えられる信号の反転信号が、ＯＮ／ＯＦＦ制御部７５から与えられる。このような他のトランジスタ７６は、ＣＥ端子に与えられる信号が動作停止指令信号であるとき、ＶＯＵＴ端子と接地との間を導通し、これによってＶＯＵＴ端子からの出力電圧を短時間で下げることができる。
以上の構成は、第５レギュレータ４５にも共通する構成である。

図３は、第１コンバータ５１の回路構成を示す回路図である。第１および第２コンバータ５１，５２は類似するので、第１コンバータ５１についてだけ説明する。第１コンバータ５１は、スイッチングデバイス８１と、変換回路８２と、検出回路８３と、制御回路８４とを含む。

スイッチングデバイス８１の入力部は、第１コンバータ５１の入力部に接続される。変換回路８２は、コイル８５と、コイル８５による回生電流を流すための回生用スイッチングデバイス８６と、平滑用コンデンサ８７とを含む。スイッチングデバイス８１の出力部には、回生用スイッチングデバイス８６の一方の端子が接続されるとともに、コイル８５の一方の端子が接続される。回生用スイッチングデバイス８６の他方の端子は、接地される。コイル８５の他方の端子には、平滑用コンデンサ８７の一方の端子が接続されるとともに、第１コンバータ５１の出力部が接続される。平滑用コンデンサ８７の他方の端子は、接地される。検出回路８３は、第１コンバータ５１の出力部に接続され、第１コンバータ５１の出力部からの出力電圧を検出する。制御回路８４は、検出回路８３による検出結果に応じて、スイッチングデバイス８１および回生用スイッチングデバイス８６のスイッチング動作を制御する。

図４は、第１コンバータ５１の回路構成の一部を詳細に示す回路図である。第１コンバータ５１は、前記スイッチングデバイス（以下、第１スイッチングデバイスという）８１と、前記回生用スイッチングデバイス（以下、第２スイッチングデバイスという）８６とを含む。第１スイッチングデバイス８１は、ＰチャネルＭＯＳ形ＦＥＴによって実現される。第２スイッチングデバイス８６は、ＮチャネルＭＯＳ形ＦＥＴによって実現される。

第１コンバータ５１の入力部には、第１スイッチングデバイス８１のソース端子が接続される。第１スイッチングデバイス８１のドレイン端子には、第２スイッチングデバイス８６のドレイン端子が接続される。第２スイッチングデバイス８６のソース端子は、接地される。第１スイッチングデバイス８１のドレイン端子および第２スイッチングデバイス８６のドレイン端子には、ＬＸ端子が接続される。ＬＸ端子には、前記コイル８５の一方の端子が接続される。

ＶＯＵＴ端子には、前記コイル８５の他方の端子が接続される。したがってＶＯＵＴ端子には、第１コンバータ５１の出力部からの出力電圧が与えられる。ＶＯＵＴ端子と接地との間には、第１および第２抵抗Ｒ２１，Ｒ２２が直列に接続される。前記検出回路８３は、第１および第２抵抗Ｒ２１，Ｒ２２を含んで構成される。誤差増幅器９２は、第１コンバータ５１の出力部からの出力電圧を第１および第２抵抗Ｒ２１，Ｒ２２で分圧した分圧電圧と、基準電圧発生回路９３によって発生した基準電圧とを比較する。

コンパレータ９４は、誤差増幅器９２からの比較結果と、ランプ波発生回路９５からのランプ波とを比較して、誤差増幅器９２からの比較結果に応じたパルス幅のパルス波を同期バッファドライブ回路９６に与える。同期バッファドライブ回路９６は、コンパレータ９４からのパルス波に応じて、第１および第２スイッチングデバイス８１，８６のスイッチング動作を制御する。同期バッファドライブ回路９６は、第１スイッチングデバイス８１がＯＮ状態のときは第２スイッチングデバイス８６をＯＦＦ状態にし、第１スイッチングデバイス８１がＯＦＦ状態のときは第２スイッチングデバイス８６をＯＮ状態にする。このように第１および第２スイッチングデバイス８１，８６のスイッチング動作が制御されることによって、第１コンバータ５１の出力部からの出力電圧が制御される。

基準電圧発生回路９３には、通信Ｉ／Ｆ６３を介して、ＣＰＵ６２からの出力状態の設定指令信号が与えられる。基準電圧発生回路９３は、ＣＰＵ６２からの出力状態の設定指令信号に応答して、発生する基準電圧を切換える。これによって第１コンバータ５１は、第１出力状態と第２出力状態とに、出力状態を切換えることができる。

基準電圧発生回路９３は、ＯＮ／ＯＦＦ制御部９７に接続される。ＯＮ／ＯＦＦ制御部９７は、ＣＥ端子に接続される。ＣＥ端子には、通信Ｉ／Ｆ６３を介して、ＣＰＵ６２からの、動作開始指令信号および動作停止指令信号が与えられる。ＯＮ／ＯＦＦ制御部９７は、ＣＰＵ６２からの動作開始指令信号に応答して、基準電圧発生回路９３のＯＮ／ＯＦＦを切換える。これによって第１コンバータ５１は、ＣＰＵ６２からの動作開始指令信号に応答して、出力電圧の制御動作を開始することができ、またＣＰＵ６２からの動作停止指令信号に応答して、出力電圧の制御動作を停止することができる。

図５は、第１スイッチング回路Ｄ３２の回路構成を示す回路図である。第１スイッチング回路Ｄ３２は、ＰチャネルＭＯＳ形ＦＥＴによって実現される。ゲート端子には、タイミング回路６４からの選択信号が与えられる。第１スイッチング回路Ｄ３２は、ゲート端子がアクティブＬで、ＯＮ状態となる。第２〜第６スイッチング回路Ｂ３２，Ｍ３０，Ｄ２２，Ｂ２２，Ｍ１５も、第１スイッチング回路Ｄ３２と同様に、ＰチャネルＭＯＳ形ＦＥＴによって実現される。

表１は、携帯電話機のモードと電源回路２１の動作状態との関係、および電池電圧と電源回路２１の動作状態との関係を表す。

図６は、電源回路２１の動作状態の遷移を説明するための図である。電源回路２１は、第１〜第３動作状態Ａ，Ｂ，Ｃに、動作状態を切換可能に構成される。携帯電話機が通常モードである場合、電池電圧が高電圧であるとき、電源回路２１の動作状態は第１動作状態Ａとなる。携帯電話機が通常モードである場合、電池電圧が低電圧であるとき、電源回路２１の動作状態は第２動作状態Ｂとなる。携帯電話機が音楽再生モードである場合、電池電圧に拘わらず、電源回路２１の動作状態は第３動作状態Ｃとなる。

電池電圧が高電圧であるときとは、電池電圧が予め定める電圧値以上であるときをいう。電池電圧が低電圧であるときとは、電池電圧が予め定める電圧値未満であるときをいう。予め定める電圧値は、電池電圧の最大値よりも小さく、かつ第１および第２コンバータ５１，５２で出力電圧を制御するために必要な最小の電圧以上に選ばれる。本実施の形態では、４．４０Ｖ〜３．７８Ｖを高電圧とし、３．４０Ｖ〜３．７７Ｖを低電圧とする。

表２は、第１〜第３動作状態と第１〜第６スイッチング回路Ｄ３２，Ｂ３２，Ｍ３０，Ｄ２２，Ｂ２２，Ｍ１５の状態との関係、第１〜第３動作状態と第１および第２コンバータ５１，５２の状態との関係、ならびに第１〜第３動作状態と第１および第５レギュレータ４１，４５の状態との関係を表す。

図７は、第１動作状態の電源回路２１を示すブロック図である。表２をも参照して、第１動作状態では、第１および第４スイッチング回路Ｄ３２，Ｄ２２は、ＯＮ状態であり、第２および第３スイッチング回路Ｂ３２，Ｍ３０ならびに第５および第６スイッチング回路Ｂ２２，Ｍ１５は、ＯＦＦ状態である。第１コンバータ５１は、第１出力状態で動作している。第２コンバータ５２は、第１出力状態で動作している。第１および第５レギュレータ４１，４５は、動作している。

このような第１動作状態では、電池２２からの電力が、第１コンバータ５１を介して第１〜第３レギュレータ４１〜４３に与えられ、第１〜第３レギュレータ４１〜４３から第１〜第３負荷回路３３に与えられる。また電池２２からの電力は、第２コンバータ５２を介して第４〜第６レギュレータ４４〜４６に与えられ、第４〜第６レギュレータ４４〜４６から第４〜第６負荷回路３６に与えられる。

第１コンバータ５１は、電池２２からの電圧を３．２Ｖに降下させて、３．２Ｖの電圧を第１〜第３レギュレータ４１〜４３に与える。第１レギュレータ４１は、第１コンバータ５１からの電圧を３．０Ｖに降下させて、３．０Ｖの電圧を第１負荷回路３１に与える。第２レギュレータ４２は、第１コンバータ５１からの電圧を２．８Ｖに降下させて、２．８Ｖの電圧を第２負荷回路３２に与える。第３レギュレータ４３は、第１コンバータ５１からの電圧を２．５Ｖに降下させて、２．５Ｖの電圧を第３負荷回路３３に与える。

第２コンバータ５２は、電池２２からの電圧を２．２Ｖに降下させて、２．２Ｖの電圧を第４〜第６レギュレータ４４〜４６に与える。第４レギュレータ４４は、第２コンバータ５２からの電圧を１．８Ｖに降下させて、１．８Ｖの電圧を第４負荷回路３４に与える。第５レギュレータ４５は、第２コンバータ５２からの電圧を１．５Ｖに降下させて、１．５Ｖの電圧を第５負荷回路３５に与える。第６レギュレータ４６は、第２コンバータ５２からの電圧を１．３Ｖに降下させて、１．３Ｖの電圧を第６負荷回路３６に与える。

携帯電話機が通常モードである場合、電池電圧が高電圧であるときは、電源回路２１の動作状態は前述のような第１動作状態となり、したがって第１コンバータ５１によって降下された電圧が第１〜第３レギュレータ４１〜４３に与えられる。これによって第１〜第３レギュレータ４１〜４３において入力電圧と出力電圧との差を小さくし、第１〜第３レギュレータ４１〜４３での発熱損失を低減することができる。この場合、第１コンバータ５１での変換損失があるけれども、第１〜第３レギュレータ４１〜４３での発熱損失を低減することによって、全体として無駄な電力の消費を低減することができる。

図８は、第２動作状態の電源回路２１を示すブロック図である。表２をも参照して、第２動作状態では、第２および第４スイッチング回路Ｂ３２，Ｄ２２は、ＯＮ状態であり、第１、第３、第５および第６スイッチング回路Ｄ３２，Ｍ３０，Ｂ２２，Ｍ１５は、ＯＦＦ状態である。第１コンバータ５１は、動作を停止している。第２コンバータ５２は、第１出力状態で動作している。第１および第５レギュレータ４１，４５は、動作している。

このような第２動作状態では、電池２２からの電力が直接、第１〜第３レギュレータ４１〜４３に与えられ、第１〜第３レギュレータ４１〜４３から第１〜第３負荷回路３３に与えられる。ここで、直接とは、第１コンバータ５１を介さないということを意味する。また電池２２からの電力は、第２コンバータ５２を介して第４〜第６レギュレータ４４〜４６に与えられ、第４〜第６レギュレータ４４〜４６から第４〜第６負荷回路３６に与えられる。

第１レギュレータ４１は、電池２２からの電圧を３．０Ｖに降下させて、３．０Ｖの電圧を第１負荷回路３１に与える。第２レギュレータ４２は、電池２２からの電圧を２．８Ｖに降下させて、２．８Ｖの電圧を第２負荷回路３２に与える。第３レギュレータ４３は、電池２２からの電圧を２．５Ｖに降下させて、２．５Ｖの電圧を第３負荷回路３３に与える。

第１〜第３レギュレータ４１〜４３は、入力電圧と出力電圧との差が小さくなるにつれて、発熱損失が小さくなる。したがって電池電圧が、第１〜第３レギュレータ４１〜４３の出力電圧に近づくと、第１コンバータ５１によって電池からの電圧を降下させる必要がなくなる。

この点を考慮して、携帯電話機が通常モードである場合、電池電圧が低電圧であるときは、電源回路２１の動作状態を第２動作状態とすることによって、電池からの電力が直接、第１〜第３レギュレータ４１〜４３に与えられる。これによって第１コンバータ５１での変換損失をなくすことができる。このように第１コンバータ５１での変換損失をなくすことによって、全体として無駄な電力の消費を低減することができる。

図９は、第３動作状態の電源回路２１を示すブロック図である。表２をも参照して、第３動作状態では、第２および第３スイッチング回路Ｂ３２，Ｍ３０ならびに第５および第６スイッチング回路Ｂ２２，Ｍ１５は、ＯＮ状態であり、第１および第４スイッチング回路Ｄ３２，Ｄ２２がＯＦＦ状態である。第１コンバータ５１は、第２出力状態で動作している。第２コンバータ５２は、第２出力状態で動作している。第１および第５レギュレータ４１，４５は、動作を停止している。

このような第３動作状態では、電池２２からの電力が、第１コンバータ５１を介して第１負荷回路３１に与えられるとともに、電池２２からの電力が直接、第２および第３レギュレータ４３に与えられる。また電池２２からの電力は、第２コンバータ５２を介して第５負荷回路３５に与えられるとともに、電池２２からの電力が直接、第４および第６レギュレータ４６に与えられる。

第１コンバータ５１は、電池２２からの電圧を３．０Ｖに降下させて、３．０Ｖの電圧を第１負荷回路３１に与える。第２レギュレータ４２は、電池２２からの電圧を２．８Ｖに降下させて、２．８Ｖの電圧を第２負荷回路３２に与える。第３レギュレータ４３は、電池２２からの電圧を２．５Ｖに降下させて、２．５Ｖの電圧を第３負荷回路３３に与える。

第２コンバータ５２は、電池２２からの電圧を１．５Ｖに降下させて、１．５Ｖの電圧を第５負荷回路３５に与える。第４レギュレータ４４は、電池２２からの電圧を１．８Ｖに降下させて、１．８Ｖの電圧を第４負荷回路３４に与える。第６レギュレータ４６は、電池２２からの電圧を１．３Ｖに降下させて、１．３Ｖの電圧を第６負荷回路３６に与える。

携帯電話機が音楽再生モードである場合は、注目する負荷回路である第１負荷回路３１には、第１コンバータ５１によって降下された電圧が、第１レギュレータ４１を介することなく、与えられる。また、もう１つの注目する負荷回路である第２負荷回路３５には、第２コンバータ５２によって降下された電圧が、第５レギュレータ４５を介することなく、与えられる。これによって第１および第５レギュレータ４１，４５での発熱損失をなくすことができる。

電池からの電力がレギュレータを介して負荷回路に与えられる場合、負荷回路の消費電流が大きくなるほど、レギュレータの内部を流れる電流が大きくなり、したがってレギュレータでの発熱損失が大きくなる。コンバータは、変換損失が、内部を流れる電流の大小にほとんど影響されない。この点を考慮して、前述のように第１および第２コンバータ５１，５２からの電圧を直接、第１および第５負荷回路４１，４５に与えることによって、全体として無駄な電力の消費を低減することができる。

図１０は、電池電圧に応じた切換処理を説明するためのフローチャートである。図１０では、携帯電話機が通常モードである場合を想定して説明する。電池電圧に応じた切換処理は、ＣＰＵ６２によって実行される。電池電圧に応じた切換処理は、電源が投入されると開始される。

電池電圧に応じた切換処理が開始されると、ステップａ１で、電源回路２１の動作状態を、第１動作状態にし、ステップａ２に進む。ステップａ２では、ＡＤＣ６１からの電池電圧信号に基づいて電池電圧を判定する。電池電圧が３．７７Ｖ以下になるまでステップａ２の動作を繰り返し実行する。このように電池電圧を監視する。電池電圧が３．７７Ｖ以下になったと判定すると、ステップａ３に進む。

ステップａ３では、電源回路２１の動作状態を、第１動作状態から第２動作状態にし（後述の図１１参照）、ステップａ４に進む。ステップａ４では、ＡＤＣ６１からの電池電圧信号に基づいて電池電圧を判定する。電池電圧が３．７８Ｖ以上になるまでステップａ４の動作を繰り返し実行する。このように電池電圧を監視する。電池電圧が３．７８Ｖ以上になったと判定すると、ステップａ１に戻り、このステップａ１で、電源回路２１の動作状態を、第２動作状態から第１動作状態にする（後述の図１１参照）。

図１１は、電池電圧に応じた切換処理を詳細に説明するためのタイミングチャートである。図１１では、携帯電話機が通常モードである場合を想定して説明する。電池電圧が高電圧であるとき、電源回路２１の動作状態は、第１動作状態である。第１および第４スイッチング回路Ｄ３２，Ｄ２２は、ＯＮ状態であり、第２および第３スイッチング回路Ｂ３２，Ｍ３０ならびに第５および第６スイッチング回路Ｂ２２，Ｍ１５は、ＯＦＦ状態である。第１コンバータ５１は、第１出力状態で動作している。第２コンバータ５２は、第１出力状態で動作している。第１および第５レギュレータ４１，４５は、動作している。

時刻ｔ１において、ＣＰＵ６２は、電池電圧が高電圧から低電圧に変化、換言すれば電池電圧が３．７８Ｖ以上の状態から３．７７Ｖ以下の状態に変化したと判定すると、第２スイッチング回路Ｂ３２のＯＦＦ状態からＯＮ状態への切換指令信号を、タイミング回路６４に与える。タイミング回路６４は、ＣＰＵ６２からの切換指令信号に応答して、第２スイッチング回路Ｂ３２に与える選択信号を、ＯＦＦ状態の選択信号からＯＮ状態の選択信号に切換える。これによって時刻ｔ２で、第２スイッチング回路Ｂ３２が、ＯＦＦ状態からＯＮ状態に切換わり、電池２２のプラス端子と第１〜第３レギュレータ４１〜４３の各入力部との間が導通される。

次に、ＣＰＵ６２は、第１スイッチング回路Ｄ３２のＯＮ状態からＯＦＦ状態への切換指令信号を、タイミング回路６４に与える。タイミング回路６４は、ＣＰＵ６２からの切換指令信号に応答して、第１スイッチング回路Ｄ３２に与える選択信号を、ＯＮ状態の選択信号からＯＦＦ状態の選択信号に切換える。これによって時刻ｔ３で、第１スイッチング回路Ｄ３２が、ＯＮ状態からＯＦＦ状態に切換わり、第１コンバータ５１の出力部と第１〜第３レギュレータ４１〜４３の各入力部との間が遮断される。

次に、ＣＰＵ６２は、第１コンバータ５１に、動作停止指令信号を与える。第１コンバータ５１は、ＣＰＵ６２からの動作停止指令信号に応答して、時刻ｔ４で、出力電圧の制御動作を停止する。このようにしてＣＰＵ６２は、電源回路２１の動作状態を、第１動作状態から第２動作状態に切換える。

このように電源回路２１の動作状態を第１動作状態から第２動作状態に切換えるときは、まず、第２スイッチング回路Ｂ３２をＯＮ状態にすることによって、電池２２のプラス端子と第１〜第３レギュレータ４１〜４３との間を導通させる。これによって第１動作状態から第２動作状態への切換時に、第１〜第３負荷回路３３への電力の供給が途切れるという不具合を防ぐことができる。前述の説明では、第１スイッチング回路Ｄ３２をＯＦＦ状態にした後に、第１コンバータ５１の出力電圧の制御動作を停止させるけれども、この順序は、逆であってもよい。

時刻ｔ５において、ＣＰＵ６２は、電池電圧が低電圧から高電圧に変化、換言すれば電池電圧が３．７７Ｖ以下の状態から３．７８Ｖ以上の状態に変化したと判定すると、第１コンバータ５１に、第１出力状態の設定指令信号を与え、さらに第１コンバータ５１に、動作開始指令信号を与える。第１コンバータ５１は、ＣＰＵ６２からの設定指令信号に応答して、第１出力状態となる。さらに第１コンバータ５１は、ＣＰＵ６２からの動作開始指令信号に応答して、時刻ｔ６で、出力電圧の制御動作を開始する。

次に、ＣＰＵ６２は、第１スイッチング回路Ｄ３２のＯＦＦ状態からＯＮ状態への切換指令信号を、タイミング回路６４に与える。タイミング回路６４は、ＣＰＵ６２からの切換指令信号に応答して、第１スイッチング回路Ｄ３２に与える選択信号を、ＯＦＦ状態の選択信号からＯＮ状態の選択信号に切換える。これによって時刻ｔ７で、第１スイッチング回路Ｄ３２が、ＯＦＦ状態からＯＮ状態に切換わり、第１コンバータ５１の出力部と第１〜第３レギュレータ４１〜４３の各入力部との間が導通される。

次に、ＣＰＵ６２は、第２スイッチング回路Ｂ３２のＯＮ状態からＯＦＦ状態への切換指令信号を、タイミング回路６４に与える。タイミング回路６４は、ＣＰＵ６２からの切換指令信号に応答して、第２スイッチング回路Ｂ３２に与える選択信号を、ＯＮ状態の選択信号からＯＦＦ状態の選択信号に切換える。これによって時刻ｔ８で、第２スイッチング回路Ｂ３２が、ＯＮ状態からＯＦＦ状態に切換わり、電池２２のプラス端子と第１〜第３レギュレータ４１〜４３の各入力部との間が遮断される。

このように電源回路２１の動作状態を第２動作状態から第１動作状態に切換えるときは、最後に、第２スイッチング回路Ｂ３２をＯＦＦ状態にすることによって、電池２２のプラス端子と第１〜第３レギュレータ４１〜４３との間を遮断させる。これによって第２動作状態から第１動作状態への切換時に、第１〜第３負荷回路３３への電力の供給が途切れるという不具合を防ぐことができる。前述の説明では、第１コンバータ５１の出力電圧の制御動作を開始させた後に、第１スイッチング回路Ｄ３２をＯＮ状態にするけれども、この順序は、逆であってもよい。

図１２は、携帯電話機のモードに応じた切換処理を説明するためのフローチャートである。携帯電話機のモードに応じた切換処理は、ＣＰＵ６２によって実行される。携帯電話機のモードに応じた切換処理は、電源が投入されると開始される。

携帯電話機のモードに応じた切換処理が開始されると、ステップｂ１で、電源回路２１の動作状態を、第１または第２動作状態にし、ステップｂ２に進む。ステップｂ２では、携帯電話機からのモード信号に基づいて携帯電話機のモードを判定する。携帯電話機のモードが音楽再生モードになるまでステップｂ２の動作を繰り返し実行する。このように携帯電話機のモードを監視する。携帯電話機のモードが音楽再生モードになったと判定すると、ステップｂ３に進む。

ステップｂ３では、電源回路２１の動作状態を、第１または第２動作状態から、第３動作状態にし（後述の図１３および図１４参照）、ステップｂ４に進む。ステップｂ４では、携帯電話機からのモード信号に基づいて携帯電話機のモードを判定する。携帯電話機のモードが通常モードになるまでステップｂ４の動作を繰り返し実行する。このように携帯電話機のモードを監視する。携帯電話機のモードが通常モードになったと判定すると、ステップｂ１に戻り、このステップｂ１で、電源回路２１の動作状態を、第３動作状態から、第１または第２動作状態にする（後述の図１３および図１４参照）。

図１３は、電池電圧が高電圧であるときの、携帯電話機のモードに応じた切換処理を詳細に説明するためのタイミングチャートである。携帯電話機のモードが通常モードである場合、電源回路２１の動作状態は、第１動作状態である。第１および第４スイッチング回路Ｄ３２，Ｄ２２は、ＯＮ状態であり、第２および第３スイッチング回路Ｂ３２，Ｍ３０ならびに第５および第６スイッチング回路Ｂ２２，Ｍ１５は、ＯＦＦ状態である。第１コンバータ５１は、第１出力状態で動作している。第２コンバータ５２は、第１出力状態で動作している。第１および第５レギュレータ４１，４５は、動作している。

時刻ｔ１１において、ＣＰＵ６２は、携帯電話機のモードが通常モードから音楽再生モードに切換わったと判定すると、第２および第５スイッチング回路Ｂ３２，Ｂ２２のＯＦＦ状態からＯＮ状態への切換指令信号を、タイミング回路６４に与える。タイミング回路６４は、ＣＰＵ６２からの切換指令信号に応答して、第２および第５スイッチング回路Ｂ３２，Ｂ２２に与える選択信号を、ＯＦＦ状態の選択信号からＯＮ状態の選択信号に切換える。これによって時刻ｔ１２で、第２および第５スイッチング回路Ｂ３２，Ｂ２２が、ＯＦＦ状態からＯＮ状態に切換わり、電池２２のプラス端子と第１〜第３レギュレータ４１〜４３の各入力部との間が導通されるとともに、電池２２のプラス端子と第４〜第６レギュレータ４４〜４６の各入力部との間が導通される。

次に、ＣＰＵ６２は、第１および第４スイッチング回路Ｄ３２，Ｄ２２のＯＮ状態からＯＦＦ状態への切換指令信号を、タイミング回路６４に与える。タイミング回路６４は、ＣＰＵ６２からの切換指令信号に応答して、第１および第４スイッチング回路Ｄ３２，Ｄ２２に与える選択信号を、ＯＮ状態の選択信号からＯＦＦ状態の選択信号に切換える。これによって時刻ｔ１３で、第１および第４スイッチング回路Ｄ３２，Ｄ２２が、ＯＮ状態からＯＦＦ状態に切換わり、第１コンバータ５１の出力部と第１〜第３レギュレータ４１〜４３の各入力部との間が遮断されるとともに、第２コンバータ５２の出力部と第４〜第６レギュレータ４４〜４６の各入力部との間が遮断される。

次に、ＣＰＵ６２は、第１コンバータ５１に、第２出力状態の設定指令信号を与えるとともに、第２コンバータ５２に、第２出力状態の設定指令信号を与える。第１コンバータ５１は、ＣＰＵ６２からの設定指令信号に応答して、時刻ｔ１４で、第２出力状態となる。第２コンバータ５２は、ＣＰＵ６２からの設定指令信号に応答して、前記時刻ｔ１４で、第２出力状態となる。

次に、ＣＰＵ６２は、第３および第６スイッチング回路Ｍ３０，Ｍ１５のＯＦＦ状態からＯＮ状態への切換指令信号を、タイミング回路６４に与える。タイミング回路６４は、ＣＰＵ６２からの切換指令信号に応答して、第３および第６スイッチング回路Ｍ３０，Ｍ１５に与える選択信号を、ＯＦＦ状態の選択信号からＯＮ状態の選択信号に切換える。これによって時刻ｔ１５で、第３および第６スイッチング回路Ｍ３０，Ｍ１５が、ＯＦＦ状態からＯＮ状態に切換わり、第１コンバータ５１の出力部と第１負荷回路３１の入力部との間が導通されるとともに、第２コンバータ５２の出力部と第５負荷回路３５の入力部との間が導通される。

次に、ＣＰＵ６２は、第１および第５レギュレータ４１，４５に、動作停止指令信号を与える。第１および第５レギュレータ４１，４５は、ＣＰＵ６２からの動作停止指令信号に応答して、時刻ｔ１６で、出力電圧の制御動作を停止する。

このような順序で、電源回路２１の動作状態を第１動作状態から第３動作状態に切換えるので、第１動作状態から第３動作状態への切換時に、第１〜第６負荷回路３１〜３６への電力の供給が途切れるという不具合を防ぐことができる。また３．０Ｖで動作する第１負荷回路３１に３．２Ｖの電圧が与えられてしまったり、１．５Ｖで動作する第５負荷回路３５に２．２Ｖの電圧が与えられてしまったりするという不具合を防ぐことができる。

時刻ｔ１７において、ＣＰＵ６２は、携帯電話機のモードが音楽再生モードから通常モードに切換わったと判定すると、第１および第５レギュレータ４１，４５に、動作開始指令信号を与える。第１および第５レギュレータ４１，４５は、ＣＰＵ６２からの動作開始指令信号に応答して、時刻ｔ１８で、出力電圧の制御動作を開始する。

次に、ＣＰＵ６２は、第３および第６スイッチング回路Ｍ３０，Ｍ１５のＯＮ状態からＯＦＦ状態への切換指令信号を、タイミング回路６４に与える。タイミング回路６４は、ＣＰＵ６２からの切換指令信号に応答して、第３および第６スイッチング回路Ｍ３０，Ｍ１５に与える選択信号を、ＯＮ状態の選択信号からＯＦＦ状態の選択信号に切換える。これによって時刻ｔ１９で、第３および第６スイッチング回路Ｍ３０，Ｍ１５が、ＯＮ状態からＯＦＦ状態に切換わり、第１コンバータ５１の出力部と第１負荷回路３１の入力部との間が遮断されるとともに、第２コンバータ５２の出力部と第５負荷回路３５の入力部との間が遮断される。

次に、ＣＰＵ６２は、第１コンバータ５１に、第１出力状態の設定指令信号を与えるとともに、第２コンバータ５２に、第１出力状態の設定指令信号を与える。第１コンバータ５１は、ＣＰＵ６２からの設定指令信号に応答して、時刻ｔ２０で、第１出力状態となる。第２コンバータ５２は、ＣＰＵ６２からの設定指令信号に応答して、前記時刻ｔ２０で、第１出力状態となる。

次に、ＣＰＵ６２は、第１および第４スイッチング回路Ｄ３２，Ｄ２２のＯＦＦ状態からＯＮ状態への切換指令信号を、タイミング回路６４に与える。タイミング回路６４は、ＣＰＵ６２からの切換指令信号に応答して、第１および第４スイッチング回路Ｄ３２，Ｄ２２に与える選択信号を、ＯＦＦ状態の選択信号からＯＮ状態の選択信号に切換える。これによって時刻ｔ２１で、第１および第４スイッチング回路Ｄ３２，Ｄ２２が、ＯＦＦ状態からＯＮ状態に切換わり、第１コンバータ５１の出力部と第１〜第３レギュレータ４１〜４３の各入力部との間が導通されるとともに、第２コンバータ５２の出力部と第４〜第６レギュレータ４４〜４６の各入力部との間が導通される。

次に、ＣＰＵ６２は、第２および第５スイッチング回路Ｂ３２，Ｂ２２のＯＮ状態からＯＦＦ状態への切換指令信号を、タイミング回路６４に与える。タイミング回路６４は、ＣＰＵ６２からの切換指令信号に応答して、第２および第５スイッチング回路Ｂ３２，Ｂ２２に与える選択信号を、ＯＮ状態の選択信号からＯＦＦ状態の選択信号に切換える。これによって時刻ｔ２２で、第２および第５スイッチング回路Ｂ３２，Ｂ２２が、ＯＮ状態からＯＦＦ状態に切換わり、電池２２のプラス端子と第１〜第３レギュレータ４１〜４３の各入力部との間が遮断されるとともに、電池２２のプラス端子と第４〜第６レギュレータ４４〜４６の各入力部との間が遮断される。

このような順序で、電源回路２１の動作状態を第３動作状態から第１動作状態に切換えるので、第３動作状態から第１動作状態への切換時に、第１〜第６負荷回路３１〜３６への電力の供給が途切れるという不具合を防ぐことができる。また３．０Ｖで動作する第１負荷回路３１に３．２Ｖの電圧が与えられてしまったり、１．５Ｖで動作する第５負荷回路３５に２．２Ｖの電圧が与えられてしまったりするという不具合を防ぐことができる。

図１４は、電池電圧が低電圧であるときの、携帯電話機のモードに応じた切換処理を詳細に説明するためのタイミングチャートである。携帯電話機のモードが通常モードである場合、電源回路２１の動作状態は、第２動作状態である。第２および第４スイッチング回路Ｂ３２，Ｄ２２は、ＯＮ状態であり、第１、第３、第５および第６スイッチング回路Ｄ３２，Ｍ３０，Ｂ２２，Ｍ１５は、ＯＦＦ状態である。第１コンバータ５１は、動作を停止している。第２コンバータ５２は、第１出力状態で動作している。第１および第５レギュレータ４１，４５は、動作している。

時刻ｔ３１において、ＣＰＵ６２は、携帯電話機のモードが通常モードから音楽再生モードに切換わったと判定すると、第５スイッチング回路Ｂ２２のＯＦＦ状態からＯＮ状態への切換指令信号を、タイミング回路６４に与える。タイミング回路６４は、ＣＰＵ６２からの切換指令信号に応答して、第５スイッチング回路Ｂ２２に与える選択信号を、ＯＦＦ状態の選択信号からＯＮ状態の選択信号に切換える。これによって時刻ｔ３２で、第５スイッチング回路Ｂ２２がＯＦＦ状態からＯＮ状態に切換わり、電池２２のプラス端子と第４〜第６レギュレータ４４〜４６の各入力部との間が導通される。

次に、ＣＰＵ６２は、第４スイッチング回路Ｄ２２のＯＮ状態からＯＦＦ状態への切換指令信号を、タイミング回路６４に与える。タイミング回路６４は、ＣＰＵ６２からの切換指令信号に応答して、第４スイッチング回路Ｄ２２に与える選択信号を、ＯＮ状態の選択信号からＯＦＦ状態の選択信号に切換える。これによって時刻ｔ３３で、第４スイッチング回路Ｄ２２が、ＯＮ状態からＯＦＦ状態に切換わり、第２コンバータ５２の出力部と第４〜第６レギュレータ４４〜４６の各入力部との間が遮断される。

次に、ＣＰＵ６２は、第１コンバータ５１に、第２出力状態の設定指令信号を与えるとともに、第１コンバータ５１に、動作開始指令信号を与える。また第２コンバータ５２に、第２出力状態の設定指令信号を与える。第１コンバータ５１は、ＣＰＵ６２からの設定指令信号に応答して、第２出力状態となり、ＣＰＵ６２からの動作開始指令信号に応答して、時刻ｔ３４で、出力電圧の制御動作を開始する。第２コンバータ５２は、ＣＰＵ６２からの設定指令信号に応答して、前記時刻ｔ３４で、第２出力状態となる。

次に、ＣＰＵ６２は、第３および第６スイッチング回路Ｍ３０，Ｍ１５のＯＦＦ状態からＯＮ状態への切換指令信号を、タイミング回路６４に与える。タイミング回路６４は、ＣＰＵ６２からの切換指令信号に応答して、第３および第６スイッチング回路Ｍ３０，Ｍ１５に与える選択信号を、ＯＦＦ状態の選択信号からＯＮ状態の選択信号に切換える。これによって時刻ｔ３５で、第３および第６スイッチング回路Ｍ３０，Ｍ１５が、ＯＦＦ状態からＯＮ状態に切換わり、第１コンバータ５１の出力部と第１負荷回路３１の入力部との間が導通されるとともに、第２コンバータ５２の出力部と第５負荷回路３５の入力部との間が導通される。

次に、ＣＰＵ６２は、第１および第５レギュレータ４１，４５に、動作停止指令信号を与える。第１および第５レギュレータ４１，４５は、ＣＰＵ６２からの動作停止指令信号に応答して、時刻ｔ３６で、出力電圧の制御動作を停止する。

このような順序で、電源回路２１の動作状態を第２動作状態から第３動作状態に切換えるので、第２動作状態から第３動作状態への切換時に、第１〜第６負荷回路３１〜３６への電力の供給が途切れるという不具合を防ぐことができる。また１．５Ｖで動作する第５負荷回路３５に２．２Ｖの電圧が与えられてしまうという不具合を防ぐことができる。

時刻ｔ３７において、ＣＰＵ６２は、携帯電話機のモードが音楽再生モードから通常モードに切換わったと判定すると、第１および第５レギュレータ４１，４５に、動作開始指令信号を与える。第１および第５レギュレータ４１，４５は、ＣＰＵ６２からの動作開始指令信号に応答して、時刻ｔ３８で、出力電圧の制御動作を開始する。

次に、ＣＰＵ６２は、第３および第６スイッチング回路Ｍ３０，Ｍ１５のＯＮ状態からＯＦＦ状態への切換指令信号を、タイミング回路６４に与える。タイミング回路６４は、ＣＰＵ６２からの切換指令信号に応答して、第３および第６スイッチング回路Ｍ３０，Ｍ１５に与える選択信号を、ＯＮ状態の選択信号からＯＦＦ状態の選択信号に切換える。これによって時刻ｔ３９で、第３および第６スイッチング回路Ｍ３０，Ｍ１５が、ＯＮ状態からＯＦＦ状態に切換わり、第１コンバータ５１の出力部と第１負荷回路３１の入力部との間が遮断されるとともに、第２コンバータ５２の出力部と第５負荷回路３５の入力部との間が遮断される。

次に、ＣＰＵ６２は、第１コンバータ５１に、動作停止指令信号を与えるとともに、第２コンバータ５２に、第１出力状態の設定指令信号を与える。第１コンバータ５１は、ＣＰＵ６２からの動作停止指令信号に応答して、時刻ｔ４０で、出力電圧の制御動作を停止する。第２コンバータ５２は、ＣＰＵ６２からの設定指令信号に応答して、前記時刻ｔ４０で、第１出力状態となる。

次に、ＣＰＵ６２は、第４スイッチング回路Ｄ２２のＯＦＦ状態からＯＮ状態への切換指令信号を、タイミング回路６４に与える。タイミング回路６４は、ＣＰＵ６２からの切換指令信号に応答して、第４スイッチング回路Ｄ２２に与える選択信号を、ＯＦＦ状態の選択信号からＯＮ状態の選択信号に切換える。これによって時刻ｔ４１で、第４スイッチング回路Ｄ２２が、ＯＦＦ状態からＯＮ状態に切換わり、第２コンバータ５２の出力部と第４〜第６レギュレータ４４〜４６の各入力部との間が導通される。

次に、ＣＰＵ６２は、第５スイッチング回路Ｂ２２のＯＮ状態からＯＦＦ状態への切換指令信号を、タイミング回路６４に与える。タイミング回路６４は、ＣＰＵ６２からの切換指令信号に応答して、第５スイッチング回路Ｂ２２に与える選択信号を、ＯＮ状態の選択信号からＯＦＦ状態の選択信号に切換える。これによって時刻ｔ４２で、第５スイッチング回路Ｂ２２が、ＯＮ状態からＯＦＦ状態に切換わり、電池２２のプラス端子と第４〜第６レギュレータ４４〜４６の各入力部との間が遮断される。

このような順序で、電源回路２１の動作状態を第３動作状態から第２動作状態に切換えるので、第３動作状態から第２動作状態への切換時に、第１〜第６負荷回路３１〜３６への電力の供給が途切れるという不具合を防ぐことができる。また１．５Ｖで動作する第５負荷回路３５に２．２Ｖの電圧が与えられてしまうという不具合を防ぐことができる。

以上のような本実施の形態によれば、第１〜第６レギュレータ４１〜４６での発熱損失と、第１および第２コンバータ５１，５２での変換損失とを合計した電力の損失が、できるだけ小さくなるように、電源回路２１の動作状態が切換えられる。これによって無駄な電力の消費を低減し、電池２２の持続時間を長くすることができる。

前述の実施の各形態は、本発明の例示に過ぎず、本発明の範囲内において構成を変更することができる。本発明は、携帯電話機だけでなく、その他の電子機器、たとえばＰＤＡ（Personal Digital Assistants）およびノート型パーソナルコンピュータにも、好適に用いられる。また第２モードは、音楽再生モードに限定されず、注目する負荷回路での消費電流が大きくなるようなモードであればよい。

本発明の実施の一形態である電源回路２１の構成を簡略化して示すブロック図である。第１レギュレータ４１の回路構成を示す回路図である。第１コンバータ５１の回路構成を示す回路図である。第１コンバータ５１の回路構成の一部を詳細に示す回路図である。第１スイッチング回路Ｄ３２の回路構成を示す回路図である。電源回路２１の動作状態の遷移を説明するための図である。第１動作状態の電源回路２１を示すブロック図である。第２動作状態の電源回路２１を示すブロック図である。第３動作状態の電源回路２１を示すブロック図である。電池電圧に応じた切換処理を説明するためのフローチャートである。電池電圧に応じた切換処理を詳細に説明するためのタイミングチャートである。携帯電話機のモードに応じた切換処理を説明するためのフローチャートである。電池電圧が高電圧であるときの、携帯電話機のモードに応じた切換処理を詳細に説明するためのタイミングチャートである。電池電圧が低電圧であるときの、携帯電話機のモードに応じた切換処理を詳細に説明するためのタイミングチャートである。携帯電話機に設けられる従来の電源回路１の回路構成を示すブロック図である。

符号の説明

２１電源回路
２２電池
３１第１負荷回路
３２第２負荷回路
３３第３負荷回路
３４第４負荷回路
３５第５負荷回路
３６第６負荷回路
４１第１定電圧レギュレータ
４２第２定電圧レギュレータ
４３第３定電圧レギュレータ
４４第４定電圧レギュレータ
４５第５定電圧レギュレータ
４６第６定電圧レギュレータ
５１第１コンバータ
５２第２コンバータ
６１ＡＤＣ
６２ＣＰＵ
６３通信Ｉ／Ｆ
６４タイミング回路
６５バスライン

Claims

互いに異なる電圧で動作する複数の負荷回路を有する電子機器に設けられ、電池と各負荷回路との間に介在する電源回路であって、
電気抵抗を変化させることによって出力電圧を制御し、各負荷回路に対して設けられ、各負荷回路に与えるべき電圧を出力可能な複数の定電圧レギュレータと、
スイッチング動作によって出力電圧を制御し、電池電圧よりも小さく、かつ、各定電圧レギュレータで出力電圧を制御するために必要な最小の電圧以上の電圧を出力可能なＤＣ／ＤＣコンバータと、
電池と各負荷回路との間の接続状態を、電池からの電力が、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して各定電圧レギュレータに与えられ、各定電圧レギュレータから各負荷回路に与えられる第１接続状態と、電池からの電力が直接、各定電圧レギュレータに与えられ、各定電圧レギュレータから各負荷回路に与えられる第２接続状態とに切換える切換手段と、
切換手段を、電池電圧が予め定める電圧値以上であるとき、電池と各負荷回路との間の接続状態を第１接続状態にし、電池電圧が予め定める電圧値未満であるとき、電池と各負荷回路との間の接続状態を第２接続状態にするように制御する制御手段とを含むことを特徴とする電源回路。
電子機器は、各負荷回路のうち注目する負荷回路の消費電流が予め定める電流値未満となる第１モードと、前記注目する負荷回路の消費電流が前記予め定める電流値以上となる第２モードとに、モードを切換可能に構成され、
ＤＣ／ＤＣコンバータは、電池電圧よりも小さく、かつ、各定電圧レギュレータで出力電圧を制御するために必要な最小の電圧以上の電圧を出力可能な第１出力状態と、前記注目する負荷回路に与えるべき電圧を出力可能な第２出力状態とに、出力状態を切換可能に構成され、
切換手段は、電池と各負荷回路との間の接続状態を、電池からの電力が、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記注目する負荷回路に与えられるとともに、電池からの電力が、各負荷回路のうち前記注目する負荷回路を除く残余の負荷回路に、前記残余の負荷回路に対して設けられる定電圧レギュレータを介して与えられる第３接続状態にさらに切換え、
制御手段は、
切換手段を、電子機器が第１モードである場合、電池電圧が予め定める電圧値以上であるとき、電池と各負荷回路との間の接続状態を第１接続状態にし、電池電圧が予め定める電圧値未満であるとき、電池と各負荷回路との間の接続状態を第２接続状態にし、電子機器が第２モードである場合、電池と各負荷回路との間の接続状態を第３接続状態にするように制御するとともに、
ＤＣ／ＤＣコンバータを、電子機器が第１モードである場合、電池電圧が予め定める電圧値以上であるとき、出力状態を第１出力状態にし、電子機器が第２モードである場合、出力状態を第２出力状態にするように制御することを特徴とする請求項１記載の電源回路。