JP2007304850A - 電圧生成回路及びそれを備えた電気機器 - Google Patents

Abstract

【課題】多くの基準電圧発生回路に適用することができ、出力電圧のみを容易に変化させることができる電圧発生回路及びその電圧発生回路を備えた電気機器を提供する。
【解決手段】電気機器Ｅに搭載される電圧生成回路１は、基準電圧発生回路２が接続される電圧可変回路３と、電圧分圧回路４と、レギュレータ回路５と、電圧検出回路６と、バッファ回路７とを備えている。電圧可変回路３は、可変抵抗Ｒ_１及びＲ_２を有し、可変抵抗Ｒ_１及びＲ_２を制御することによって、基準電圧発生回路２から出力される基準電圧Ｖｂをレギュレータ回路５及び電圧検出回路６に入力される可変電圧Ｖ_Ａに変換する。
【選択図】図１

Description

本発明は、レギュレータ回路を備え、出力電圧を変化させることが可能な電圧生成回路及びその電圧生成回路を備えた電気機器に関する。

従来、出力電圧を所定の電圧値に保つためのレギュレータ回路と、レギュレータ回路によって出力される出力電圧等に基づく検出用電圧と、参照用電圧とを比較して所定の条件に合致した場合には、検出信号を出力する電圧検出回路とを備えた電圧生成回路が知られている（例えば、特許文献１）。更に、レギュレータ回路から出力される出力電圧を変化可能な電圧生成回路が知られている。

以下、図３を参照して、レギュレータ回路及び電圧検出回路を備えると共に、出力電圧を変化可能な従来の電圧生成回路について説明する。尚、図３は、従来の電圧生成回路の回路図である。

図３に示すように、電圧生成回路５１は、電圧分圧回路５４と、レギュレータ回路５５と、電圧検出回路５６と、バッファ回路５７を備えている。

電圧分圧回路５４は、３つの可変抵抗Ｒ_１１、Ｒ_１２、Ｒ_１３を備えている。電圧分圧回路５４は、レギュレータ回路５５から出力される出力電圧Ｖｏを分圧して、レギュレータ回路５５及び電圧検出回路５６に供給するためのものである。具体的には、出力電圧Ｖｏを分圧した以下の式（１１）に示す帰還電圧Ｖｆをレギュレータ回路５５にフィードバックする。

Ｖｆ＝Ｒ_１３・Ｖｏ／（Ｒ_１１＋Ｒ_１２＋Ｒ_１３） ・・・（１１）
また、出力電圧Ｖｏを分圧した以下の式（１２）に示す検出用電圧Ｖｄを電圧検出回路５６に入力する。

Ｖｄ＝（Ｒ_１２＋Ｒ_１３）Ｖｏ／（Ｒ_１１＋Ｒ_１２＋Ｒ_１３） ・・・（１２）
レギュレータ回路５５は、ノイズを低減するためのバッファ回路５７を介して基準電圧発生回路５２に接続される差動増幅回路６１と、制御用トランジスタ６２とを備えている。この差動増幅回路６１には、基準電圧発生回路５２から出力された基準電圧Ｖｂと同じ電圧値を有する参照用電圧Ｖｒｅｆと、電圧分圧回路５４を介して出力電圧Ｖｏがフィードバックされる帰還電圧Ｖｆとが入力される。そして差動増幅回路６１は、この両電圧Ｖｆ及びＶｒｅｆを比較して
Ｖｆ＝Ｖｒｅｆ ・・・（１３）
となるように、ソースに電源電圧Ｖｂａｔが入力されている制御用トランジスタ６２を制御する。これによって、レギュレータ回路５５は、出力電圧Ｖｏを所望の一定値に制御する。

具体的には、この電圧生成回路５１では、式（１１）及び式（１３）より
Ｖｏ＝（Ｒ_１１＋Ｒ_１２＋Ｒ_１３）Ｖｒｅｆ／Ｒ_１３ ・・・（１４）
となるようにレギュレータ回路５５によって出力電圧Ｖｏが制御される。

電圧検出回路５６は、急激な出力電圧Ｖｏの変化を検出して検出信号Ｓを出力するためのものである。電圧検出回路５６は、基準電圧発生回路５２からバッファ回路５７を介して供給される参照用電圧Ｖｒｅｆと、電圧分圧回路５４によって出力電圧Ｖｏが分圧された検出用電圧Ｖｄとを比較し、参照用電圧Ｖｒｅｆよりも検出用電圧Ｖｄが低い場合には、検出信号Ｓを出力する。具体的には、検出信号Ｓが出力される条件は、式（１２）より以下に示す式（１５）の関係になる。

Ｖｏ＜（Ｒ_１１＋Ｒ_１２＋Ｒ_１３）Ｖｒｅｆ／（Ｒ_１２＋Ｒ_１３） ・・・（１５）
これを言い換えれば、出力電圧Ｖｏが、以下の式（１６）に示す所定の低下割合Ｐだけ低下すると電圧検出回路５６が検出信号Ｓを出力することになる。

Ｐ＝Ｒ_１３／（Ｒ_１２＋Ｒ_１３）×１００［％］ ・・・（１６）
そして、この電圧生成回路５１において出力電圧Ｖｏを変化させる場合には、可変抵抗Ｒ_１１〜Ｒ_１３のいずれかの抵抗値を増減させることによって、帰還電圧Ｖｆを変化させる。これによって、レギュレータ回路５５が、変化した帰還電圧Ｖｆと固定の参照用電圧Ｖｒｅｆとを比較し、その結果に基づいて制御用トランジスタ６２を制御して出力電圧Ｖｏを変化させる。
特開２００５−２４２７６９号公報

しかしながら、上述した従来の電圧生成回路５１では、参照用電圧Ｖｒｅｆは基準電圧Ｖｂをバッファ 回路５７に通しただけなので、参照用電圧Ｖｒｅｆが基準電圧Ｖｂと略同じ電圧値を有する。従って、レギュレータ回路５５が対応できる参照用電圧Ｖｒｅｆと略同じ基準電圧Ｖｂを出力することができる基準電圧発生回路５２しか対応することができないので、適用できる基準電圧発生回路５２が少ないといった問題がある。

また、抵抗Ｒ_１２及びＲ_１３により帰還電圧Ｖｆを変化させることによって出力電圧Ｖｏを制御する場合、式（１６）から明らかなように、帰還電圧Ｖｆと共に出力電圧Ｖｏから生成される検出用電圧Ｖｄの低下割合Ｐも変化する。このため、低下割合Ｐを一定に保ったまま、出力電圧Ｖｏを変化させることが困難であるといった問題があった。

本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、多くの基準電圧発生回路に適用することができ、検出用信号の低下割合を変えずに出力電圧のみを容易に変化させることができる電圧発生回路及びその電圧発生回路を備えた電気機器を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、基準電圧を変化させて可変電圧を生成する電圧可変回路と、前記可変電圧に基づいて出力電圧を生成するレギュレータ回路と、前記可変電圧に基づいて前記出力電圧の変動を検出する電圧検出回路とを備えたことを特徴とする電圧生成回路である。

また、請求項２の発明は、前記出力電圧を分圧して、前記レギュレータ回路に入力される帰還電圧及び前記電圧検出回路に入力される検出用電圧とを生成する電圧分圧回路を備え、前記電圧分圧回路は、複数の固定抵抗からなることを特徴とする請求項１に記載の電圧生成回路である。

また、請求項３の発明は、前記出力電圧を分圧して、前記レギュレータ回路に入力される帰還電圧及び前記電圧検出回路に入力される検出用電圧とを生成する電圧分圧回路を備え、前記電圧分圧回路は、少なくとも２つの可変抵抗を含むことを特徴とする請求項１に記載の電圧生成回路である。

また、請求項４の発明は、請求項１〜請求項３に記載の電圧生成回路を備えた電気機器である。

本発明によれば、電圧可変回路によって基準電圧を変化させることにより、出力電圧を生成するための可変電圧を生成しているので、基準電圧がレギュレータ回路の対応範囲を超えていても、可変電圧回路によって基準電圧を変化させてレギュレータ回路が対応可能な可変電圧に変換することができる。この結果、多くの基準電圧に対応することが可能となる。

また、本発明では、帰還電圧ではなく、帰還電圧と比較される可変電圧を電圧可変回路によって変化させることによって、出力電圧を制御することができる。従って、帰還電圧を変化させることなく出力電圧を制御できるので、帰還電圧と共に出力電圧から生成される検出用電圧の低下割合を一定に保ちつつ、出力電圧のみを変化させることができる。

（第１実施形態）
以下、図面を参照して本発明を携帯電話等の電気機器に搭載される電圧生成回路に適用した第１実施形態を説明する。図１は、第１実施形態による電圧生成回路を備えた電気機器の回路図を示す。

図１に示すように、電気機器Ｅに搭載される電圧生成回路１は、基準電圧発生回路２が接続される電圧可変回路３と、電圧分圧回路４と、レギュレータ回路５と、電圧検出回路６と、バッファ回路７とを備えている。

電圧可変回路３は、可変抵抗Ｒ_１及びＲ_２を有する。電圧可変回路３は、可変抵抗Ｒ_１及びＲ_２を制御することによって、基準電圧発生回路２から出力される基準電圧Ｖｂを変化させて、レギュレータ回路５及び電圧検出回路６に入力される可変電圧Ｖ_Ａに変換する。ここで、可変電圧Ｖ_Ａは、
Ｖ_Ａ＝Ｒ_２・Ｖｂ／（Ｒ_１＋Ｒ_２） ・・・（１）
で表される。尚、基準電圧発生回路２は、特に限定されるものではないが、例えば、出力が約１．２ＶのＢＧＲ（Ｂａｎｄ Ｇａｐ Ｒｅｆｅｒｎｃｅ）回路等を適用することができる。

電圧分圧回路４は、固定抵抗Ｒ_３、Ｒ_４及びＲ_５を備えている。電圧分圧回路４は、レギュレータ回路５によって出力される出力電圧Ｖｏを分圧して、レギュレータ回路５に帰還電圧Ｖｆとしてフィードバックすると共に、電圧検出回路６に検出用電圧Ｖｄとして入力するものである。具体的には、出力電圧Ｖｏを抵抗（Ｒ_３＋Ｒ_４）と抵抗Ｒ_５によって分圧して、以下に示す帰還電圧Ｖｆをフィードバックする。

Ｖｆ＝Ｒ_５・Ｖｏ／（Ｒ_３＋Ｒ_４＋Ｒ_５） ・・・（２）
また、出力電圧Ｖｏを抵抗Ｒ_３と抵抗（Ｒ_４＋Ｒ_５）によって分圧して、以下に示す検出用電圧Ｖｄを電圧検出回路６に入力する。

Ｖｄ＝（Ｒ_４＋Ｒ_５）Ｖｏ／（Ｒ_３＋Ｒ_４＋Ｒ_５） ・・・（３）
レギュレータ回路５は、ＬＤＯ（Ｌｏｗ Ｄｒｏｐ−ｏｕｔ）型のシリーズレギュレータ回路であって、差動増幅回路１１と、ｐ−ＭＯＳ型の制御用トランジスタ１２とを備えている。レギュレータ回路５は、バッファ回路７によってノイズが除去されて差動増幅回路１１に入力される可変電圧Ｖ_Ａと帰還電圧Ｖｆとを比較して、Ｖ_Ａ＝Ｖｆとなるように制御用トランジスタ１２を制御する。即ち、レギュレータ回路５は、式（２）より出力電圧Ｖｏが、
Ｖｏ＝（Ｒ_３＋Ｒ_４＋Ｒ_５）Ｖ_Ａ／Ｒ_５ ・・・（４）
となるように制御用トランジスタ１２を制御する。これによって、電源電圧Ｖｂａｔがソースに入力される制御用トランジスタ１２のドレインから出力される出力電圧Ｖｏが、可変電圧Ｖ_Ａに対して一定の割合となるように制御される。また、上述したように電圧可変回路３によって可変電圧Ｖ_Ａを変化させることによって、式（４）に示す出力電圧Ｖｏを変化させることができる。

電圧検出回路６は、急激な出力電圧Ｖｏの変動を検出して検出信号Ｓを出力するためのものである。具体的には、可変電圧Ｖ_Ａと検出用電圧Ｖｄとを比較して、Ｖ_Ａ＞Ｖｄとなった場合に検出信号Ｓを出力する。即ち、電圧検出回路６は、式（３）より出力電圧Ｖｏが、
Ｖｏ＜（Ｒ_３＋Ｒ_４＋Ｒ_５）Ｖ_Ａ／（Ｒ_４＋Ｒ_５） ・・・（５）
となった場合に検出信号Ｓを出力する。従って、言い換えれば、式（４）及び式（５）から明らかなように、検出用電圧Ｖｄが、以下の式（６）に示す低下割合Ｐだけ出力電圧Ｖｏに対して低下したら検出信号Ｓが出力される。

Ｐ＝Ｒ_５／（Ｒ_４＋Ｒ_５）×１００［％］ ・・・（６）
尚、この検出信号Ｓは、電圧生成回路１の内部へマスク信号としてフィードバックしてもよく、電圧生成回路１の外部の他の制御回路に出力してもよい。

上述したように、第１実施形態による電圧生成回路１は、レギュレータ回路５によって可変電圧Ｖ_Ａと帰還電圧Ｖｆとを比較して出力電圧Ｖｏを制御している。ここで、電圧生成回路１は、電圧可変回路３により基準電圧Ｖｂを変化させた可変電圧Ｖ_Ａによって出力電圧Ｖｏを制御している。

従って、レギュレータ回路５が対応できない基準電圧Ｖｂを出力する基準電圧発生回路２を接続した場合でも、電圧可変回路３により基準電圧Ｖｂを対応可能な可変電圧Ｖ_Ａに変換することによって、従来では対応できなかった基準電圧発生回路２にも対応することができる。この結果、多くの基準電圧発生回路２に対して対応することができる。

また、電圧生成回路１は、レギュレータ回路５にフィードバックされる帰還電圧Ｖｆではなく、電圧可変回路３の可変抵抗Ｒ_１及びＲ_２の抵抗値を変化させることによって基準電圧Ｖｂから生成される可変電圧Ｖ_Ａを変化させて、レギュレータ回路５から出力される出力電圧Ｖｏを制御している。ここで、電圧可変回路３の両抵抗値Ｒ_１及びＲ_２を変化させても、式（６）に示す検出するための検出用電圧Ｖｄの低下割合Ｐは一定値を維持することができる。この結果、低下割合Ｐを変化させることなく、電圧可変回路３によって出力電圧Ｖｏのみを容易に制御することができる。

（第２実施形態）
次に、第１実施形態と異なり、電圧検出用回路で検出するための低下割合Ｐを変化させることが可能な第２実施形態による電圧生成回路について図面を参照して説明する。

図２は、第２実施形態による電圧生成回路の回路図である。尚、第１実施形態と同じ構成については、同じ符号を付けて説明を省略する。

図２に示すように、電圧生成回路１Ａは、可変抵抗Ｒ_３’及びＲ_４’と固定抵抗Ｒ_５とを有する電圧分圧回路４Ａを備えている。

電圧分圧回路４Ａは、可変抵抗Ｒ_４’を変化させることによって、以下の式（７）に示す低下割合Ｐを制御可能に構成されている。

Ｐ＝Ｒ_５／（Ｒ_４’＋Ｒ_５）×１００［％］ ・・・（７）
ここで、可変抵抗Ｒ_４’を変化させた場合、式（８）に示すレギュレータ回路５にフィードバックされる帰還電圧Ｖｆも変化する。

Ｖｆ＝Ｒ_５・Ｖｏ／（Ｒ_３’＋Ｒ_４’＋Ｒ_５） ・・・（８）
従って、出力電圧Ｖｏを一定に保つために帰還電圧Ｖｆを変化させることなく、低下割合Ｐのみを変化させる場合には、電圧分圧回路４Ａの「Ｒ_３’＋Ｒ_４’」が一定の値になるように制御する。

上述したように、第２実施形態による電圧生成回路１Ａは、可変抵抗Ｒ_３’及びＲ_４’を有する電圧分圧回路４Ａを備えているので、低下割合Ｐを変化させることができる。これによって、出力電圧Ｖｏの低下割合Ｐを所望の値に容易に設定することができる。

また、このように低下割合Ｐを変更可能に構成した場合にも、低下割合Ｐを変化させることなく、電圧可変回路３により可変電圧Ｖ_Ａのみを変化させることによって出力電圧Ｖｏを変化させることができるので、出力電圧Ｖｏの制御を簡単化することができる。

以上、上記実施形態を用いて本発明を詳細に説明したが、本発明が本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。本発明は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲内で変更して実施することができる。即ち、本明細書の記載は、一例であり、本発明を何ら限定的な意味に解釈させるものではない。以下、上記実施形態を一部変更した変更形態について説明する。

例えば、上述の実施形態では、基準電圧発生回路２には、１つの電圧生成回路１、１Ａを接続する構成を示したが、上述した電圧生成回路１、１Ａと同様の構成または異なる構成の複数の電圧生成回路を接続してもよい。

上述の電圧可変回路３は、２つの可変抵抗Ｒ_１及びＲ_２によって構成したが、一方の抵抗を固定抵抗で構成してもよい。また、電圧可変回路をダイオード等によって構成することや、昇圧回路等の電圧を制御可能な他の回路を適用してもよい。

上述の第２実施形態において、電気部品によって当該電圧生成回路１Ａを構成する場合には、抵抗Ｒ_３’及びＲ_４’を一本の抵抗で構成し、その接点を移動可能なスライド抵抗を適用してもよい。

第１実施形態による電圧生成回路を備えた電気機器の回路図を示す。 第２実施形態による電圧生成回路の回路図である。 従来の電圧生成回路の回路図である。

符号の説明

１、１Ａ 電圧生成回路
２ 基準電圧発生回路
３ 電圧可変回路
４、４Ａ 電圧分圧回路
５ レギュレータ回路
６ 電圧検出回路
７ バッファ回路
１１ 差動増幅回路
１２ 制御用トランジスタ
Ｐ 低下割合
Ｒ_１、Ｒ_２ 可変抵抗
Ｒ_３〜Ｒ_５ 固定抵抗
Ｒ_３’、Ｒ_４’ 可変抵抗
Ｒ_１１〜Ｒ_１３ 可変抵抗
Ｓ 検出信号
Ｖｂ 基準電圧
Ｖｂａｔ 電源電圧
Ｖｄ 検出用電圧
Ｖｆ 帰還電圧
Ｖｏ 出力電圧
Ｖ_Ａ 可変電圧

Claims (4)

1. 基準電圧を変化させて可変電圧を生成する電圧可変回路と、
   前記可変電圧に基づいて出力電圧を生成するレギュレータ回路と、
   前記可変電圧に基づいて前記出力電圧の変動を検出する電圧検出回路とを備えたことを特徴とする電圧生成回路。
2. 前記出力電圧を分圧して、前記レギュレータ回路に入力される帰還電圧及び前記電圧検出回路に入力される検出用電圧とを生成する電圧分圧回路を備え、
   前記電圧分圧回路は、複数の固定抵抗からなることを特徴とする請求項１に記載の電圧生成回路。
3. 前記出力電圧を分圧して、前記レギュレータ回路に入力される帰還電圧及び前記電圧検出回路に入力される検出用電圧とを生成する電圧分圧回路を備え、
   前記電圧分圧回路は、少なくとも２つの可変抵抗を含むことを特徴とする請求項１に記載の電圧生成回路。
4. 請求項１〜請求項３に記載の電圧生成回路を備えた電気機器。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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