JP2008009683A

JP2008009683A - 電源回路

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Publication number: JP2008009683A
Application number: JP2006179081A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Matsubara; 伸一松原
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2006-06-29
Filing date: 2006-06-29
Publication date: 2008-01-17
Anticipated expiration: 2026-06-29
Also published as: JP4945748B2

Abstract

【課題】複数電源を切り換える電源回路において、電力容量の大きなスイッチング素子の使用を抑制し、電源間の切り換えにおける出力のオーバーシュートあるいはアンダーシュートを抑制することである。
【解決手段】電源回路１０は、第１電源の電圧を定電圧化して出力する第１シリーズレギュレータ２０、第２電源の電圧を定電圧化して出力する第２シリーズレギュレータ５０、第１電源から入力される入力電圧を検出する電圧検出器１２、電圧検出器１２の検出値に応じ第２シリーズレギュレータ５０の第２帰還増幅器の作動をオンオフする電源切換スイッチ素子１４と、第１シリーズレギュレータ２０の第１出力ドライバの制御端子に接続され立上り補償パルスを付加する補償パルス回路１６とを備える。第１シリーズレギュレータ２０の出力側端子と、第２シリーズレギュレータ５０の出力側端子とは直結される。
【選択図】図１

Description

本発明は電源回路に係り、特に複数の電源を切り換えて出力して負荷に電力を供給する電源回路に関する。

バッテリによって駆動されるビデオカメラ、携帯電話機等の携帯型電子機器においては、機器の動作状態等に合わせて複数種類の電源を使い分けることが行われる。例えば、バッテリから降圧してＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）に電圧を与える際の電圧利用効率を高めるために、ＣＰＵが動作して消費電力が大きい状態では、電源としてスイッチングレギュレータを用い、消費電力が小さい状態ではシリーズレギュレータを用いることが行われる。また、複数種類のバッテリを有する場合にも、機器の動作状態等に合わせてバッテリの種類を選択することが行われることがある。例えば、バックアップ用のボタン電池と、通常の動作に使用するリチウムイオン電池とを有するときは、通常はリチウムイオン電池で機器を駆動し、スタンバイ、スリープ等の微小消費電力の場合にバックアップ用のボタン電池を使用する。

このように、複数種類の電源を機器の動作状態等に合わせて切り換えて負荷に供給するには、特許文献１に開示されるように、負荷への出力と、各電源回路からの入力との間にそれぞれスイッチングトランジスタを設け、各スイッチングトランジスタのオンオフを制御して、負荷への出力に接続される電源回路を選択することが行われる。負荷への出力に対する電源を切り換えるこのような回路は、電源切換回路と呼ばれる。

また、特許文献１には、バッテリからの電圧と、スイッチングレギュレータからの電圧とを切り換えて出力端子に出力する電源切換回路において、バッテリからの電圧をシリーズレギュレータで定電圧化し、スイッチレギュレータからの入力電圧を電圧検出器で検出し、スイッチングレギュレータからの入力と出力端子との間には電圧検出器によってオンオフするスイッチングトランジスタが設けられ、バッテリからの入力と出力端子との間には、低電圧回路の出力ドライバが設けられる構成が開示されている。そして、電圧検出器の出力に応じて、出力電圧としてスイッチングレギュレータからの電圧が選択されているときはシリーズレギュレータの設定電圧を出力端子の電圧より低い低設定電圧で動作させ、出力電圧としてバッテリからの電圧が選択されているときはシリーズレギュレータの設定電圧を低設定電圧より高い任意の設定電圧に復帰させることが開示されている。これにより、電源切換時の出力電圧のオーバーシュート、アンダーシュートを抑制することができると述べられている。

また、特許文献２には、上記特許文献１に開示される発明の改善として、スイッチングトランジスタのオンオフについて遅延回路を設けること、さらに、シリーズレギュレータの設定電圧の切換について、通常の高設定電圧から低設定電圧に移行する場合には緩やかに、低設定電圧から高設定電圧に復帰する場合には速やかに移行させるための抵抗素子、ダイオード、容量素子を付加する構成が開示されている。

特許第２９７３０６３号明細書特開２００４−１８０４７２号公報特開２００５−１７４２６４号公報

特許文献１においては、各電源と負荷との接続箇所にスイッチングトランジスタが設けられる。また、特許文献２，３においても、スイッチングレギュレータからの入力と負荷に接続される出力端子との間にスイッチングトランジスタが設けられる。これらのスイッチングトランジスタは、電源から負荷に供給される電力のオンオフを行うので、電力容量の大きなトランジスタが用いられる。電力容量の大きなトランジスタは、その寸法も大きく、したがって、電源切換回路自体の容積も大きくなる。

本発明の目的は、電力容量の大きなスイッチング素子の使用を抑制して複数の電源を切り換えることを可能とする電源回路を提供することである。また、他の目的は、複数の電源の間の切り換えにおける出力のオーバーシュートあるいはアンダーシュートを抑制することができる電源回路を提供することである。以下の手段は、これらの目的の少なくとも１つに貢献する。

本発明に係る電源回路は、基準電圧入力端子と帰還入力端子と出力端子とを有する第１帰還増幅器と、入力側端子が第１電源に接続され、制御端子が第１帰還増幅器の出力端子に接続され、出力側端子の出力電圧が第１帰還増幅器に帰還される第１出力ドライバと、を含み、第１電源の電圧を定電圧化して第１出力ドライバの出力側端子より第１出力電圧として出力する第１シリーズレギュレータと、基準電圧入力端子と帰還入力端子と出力端子とを有する第２帰還増幅器と、入力側端子が第２電源に接続され、制御端子が第２帰還増幅器の出力端子に接続され、出力側端子の出力電圧が第２帰還増幅器に帰還される第２出力ドライバと、を含み、第２電源の電圧を定電圧化して第２出力ドライバの出力側端子より第１出力電圧より高い第２出力電圧として出力する第２シリーズレギュレータと、第１出力ドライバの出力側端子と、第２出力ドライバの出力側端子を直結して、電源回路の出力とする電源回路出力端子と、第２帰還増幅器の作動をオンオフするスイッチ素子であって、オンするときは、第２出力電圧と第１帰還増幅器の出力端子の電圧との間の差電圧のために第１出力ドライバが遮断されて電源回路出力端子に第２出力電圧が出力され、オフするときは第２帰還増幅器の作動が停止して電源回路出力端子に第１出力電圧が出力される電源切換スイッチ素子と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る電源回路において、第１帰還増幅器の出力端子と第１出力ドライバの制御端子の接続点に接続されるパルス付加回路であって、所定のパルス幅と、第１出力ドライバを強制的にオンできる振幅を有するパルス信号を、電源切換スイッチ素子がオフするタイミングに同期して出力し、第１出力ドライバの作動立上りを補償する立上り補償パルス回路を備えることが好ましい。

また、本発明に係る電源回路において、第１電源又は第２電源の電圧を検出し、検出電圧に応じて電源切換スイッチ素子をオンオフする電源電圧検出器を備えることが好ましい。

上記構成の少なくとも１つにより、第１電源の電圧を定電圧化する第１シリーズレギュレータと、第２電源の電圧を定電圧化する第２シリーズレギュレータとを直結して電源回路の出力とする。ここで、第２シリーズレギュレータの第２帰還増幅器の作動は電源切換スイッチ素子でオンオフされる。そして、この電源切換スイッチ素子がオンするときは、第２出力電圧と第１帰還増幅器の出力端子の電圧との間の差電圧のために第１出力ドライバが遮断されて電源回路出力端子に第２出力電圧が出力され、オフするときは第２帰還増幅器の作動が停止して電源回路出力端子に第１出力電圧が出力される。

したがって、第１シリーズレギュレータと第２シリーズレギュレータの２つの電源を切り換えるには、第２帰還増幅器の作動を制御する電源切換スイッチ素子をオンオフするだけでよい。第２帰還増幅器の消費電流は、第１シリーズレギュレータ又は第２シリーズレギュレータの出力電流、すなわち負荷への供給電流に比べればはるかに小さい。従来技術は、各電源と負荷との間にスイッチング素子を設けているので、負荷への供給電流をオンオフするために大きな電力容量のスイッチング素子を用いている。上記構成によれば、負荷への供給電流に比べ、はるかに小さな第２帰還増幅器の消費電流をオンオフするだけでよいので、小さな電力容量のスイッチング素子を用いることができる。一例を上げると、帰還増幅器の消費電流は、負荷への供給電流の１／１００から１／１０００に過ぎない。したがって、電力容量の大きなスイッチング素子を使用することなく２つの電源を切り換えることが可能となる。

また、第１帰還増幅器の出力端子と第１出力ドライバの制御端子の接続点に立上り補償パルス回路が接続される。そして、補償パルス回路は、所定のパルス幅と、第１出力ドライバを強制的にオンできる振幅を有するパルス信号を、電源切換スイッチ素子がオフするタイミングに同期して出力し、第１出力ドライバの作動立上りを補償する。上記構成の電源回路では、電源切換スイッチ素子がオンしている間は、第２出力電圧と第１帰還増幅器の出力端子の電圧との間の差電圧のために第１出力ドライバが遮断されている。そこで電源切換スイッチ素子がオンからオフに変わると、第１出力ドライバは遮断状態からオンしようとするが、完全にオンとなって第１出力ドライバに第１出力電圧を出力するには時間がかかることがある。この場合に、負荷への出力電圧についていわゆるオーバーシュートあるいはアンダーシュートが生じる場合がある。上記構成によれば、電源切換スイッチ素子がオフするタイミングに同期して、第１出力ドライバを強制的にオンできるパルス信号が出力され、これにより、第１出力ドライバの作動立上りを補償する。したがって、複数の電源の間の切り換えにおける出力のオーバーシュートあるいはアンダーシュートを抑制することができる。

また、電源電圧検出器は、第１電源又は第２電源の電圧を検出して、検出電圧に応じて電源切換スイッチ素子をオンオフする。したがって、第１電源又は第２電源の状態に応じて、自動的に電源を切り換えることができる。

以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。以下では、電源の意味の混同を避けるため、電源回路に入力として接続される複数のものを電源と呼ぶことにし、それ以外のものは電源と呼ばないこととする。以下の例では、リチウムイオン電池、バックアップ用電池、スイッチングレギュレータがそれぞれ第１電源、第２電源、第３電源と呼ばれ、第１電源の電圧を定電圧化するシリーズレギュレータ、第２電源の電圧を定電圧化するシリーズレギュレータは、そのままの名称で表記し、特に電源とは呼ばないこととする。

以下では、電源回路の中で負荷に対する供給の切り換えが行われるものとして、バックアップ用電池の電圧を定電圧化して出力するシリーズレギュレータ、リチウムイオン電池の電圧を定電圧化して出力するシリーズレギュレータ、スイッチングレギュレータの３つについて説明するが、これ以外の電源であっても構わない。また、以下では、トランジスタとしてＭＯＳトランジスタを用いて説明するが、もちろん他のスイッチング素子、例えば他の形式の電界効果型トランジスタ、あるいはバイポーラトランジスタ等であってもよい。また、ＮチャネルＭＯＳトランジスタについて説明するときは、もちろん回路形式を適合するように変形して、ＰチャネルＭＯＳトランジスタを用いるものとすることができる。また、以下で述べる電圧値、抵抗値等は説明のための例示であって、それ以外の値であってもよい。

図１は、２つのシリーズレギュレータの出力を切り換えて負荷に供給できる電源回路１０の構成を示す図である。なお、図１には電源回路１０の構成要素ではないが、ＣＰＵ等の回路部品やディスプレイ等の負荷２、第１電源としてのリチウムイオン電池４、第２電源としてのバックアップ用電池６が示されている。

電源回路１０は、第１電源としてのリチウムイオン電池４の電圧を定電圧化して出力する第１シリーズレギュレータ２０と、第２電源としてのバックアップ用電池６の電圧を定電圧化して出力する第２シリーズレギュレータ５０と、第１電源から第１シリーズレギュレータ２０に入力される入力電圧を検出する電圧検出器１２、電圧検出器１２の検出値に応じ第２シリーズレギュレータ５０の内部の第２帰還増幅器の作動をオンオフする電源切換スイッチ素子１４と、第１シリーズレギュレータ２０の内部の第１出力ドライバの制御端子に接続され立上り補償パルスを付加する補償パルス回路１６とを備えて構成される。

電圧検出器１２は、第１電源であるリチウムイオン電池４からの入力電圧を検出し、予め定めた切換閾値と比較し、その比較の結果に応じて電源切換スイッチ素子１４をオンオフする機能を有する。典型的な例としては、検出入力電圧が切換閾値以上のときに電源切換スイッチ素子１４をオフし、検出入力電圧が切換閾値を超えるときに電源切換スイッチ素子１４をオンするものとできる。必要があるときには、切換にヒステリシス特性等を持たせてもよい。

第１シリーズレギュレータ２０、第２シリーズレギュレータ５０、電源切換スイッチ素子１４、補償パルス回路１６の内容については図２を用いて説明する。図２は、図１の構成要素の中で電圧検出器１２を省略し、第１シリーズレギュレータ２０、第２シリーズレギュレータ５０の内部構造を詳細に示した図である。

第１シリーズレギュレータ２０は、第１電源であるリチウムイオン電池４の電圧を入力として、これを予め設定された一定の電圧値に定電圧化して第１出力電圧として出力する機能を有する回路である。第１シリーズレギュレータ２０は、第１電源であるリチウムイオン電池４が接続される入力側端子２２と、入力された第１電源の電圧を定電圧化して出力する出力側端子２４とを備え、第１帰還増幅器２６と、第１出力ドライバ２８と、第１出力ドライバ２８から第１帰還増幅器２６に負帰還される大きさを規定する第１帰還部３０とを含んで構成される。

第１帰還増幅器２６は、基準電圧３２が入力される入力端子と、第１出力ドライバ２８の出力電圧が第１帰還部３０を経由して帰還される電圧が入力される帰還入力端子を有し、その出力端子は、第１出力ドライバ２８の制御端子に接続される。

第１出力ドライバ２８は、電流が流れる両端子のうち１端子が入力側端子２２となり、第１電源であるリチウムイオン電池４が接続され、他の１端子が出力側端子２４となって負荷２に接続されると共に、第１帰還部３０を経て、第１帰還増幅器２６の帰還入力端子に接続される。

第２シリーズレギュレータ５０は、第２電源であるバックアップ用電池６の電圧を入力として、これを予め設定された一定の電圧値に定電圧化して第２出力電圧として出力する機能を有する回路であり、入力される第２電源の電圧と、定電圧化されて出力される第２出力電圧とが異なるほかは、基本的に第１シリーズレギュレータ２０と同じ構成で、入力側端子５２、出力側端子５４、第２帰還増幅器５６、第２出力ドライバ５８、第２帰還部６０、基準電圧６２等が示されている。

シリーズレギュレータは、帰還をかけることで、電源電圧を一定の電圧にする機能を有すもので、例えば、第１シリーズレギュレータ２０の場合で述べると、第１帰還増幅器２６、第１帰還部３０の内容を設定することで、入力側端子２２に入力される電圧を、その大きさにかかわらず、所定電圧に定電圧化して出力側端子２４に出力することができる。第２シリーズレギュレータ５０も同様に、入力側端子５２に入力される電圧を、その大きさにかかわらず、所定電圧に定電圧化して出力側端子５４に出力する機能を有する。

第１出力電圧、第２出力電圧としては、例えば、第１出力電圧を、２．６Ｖ±０．０５Ｖ、第２出力電圧を、３．２Ｖ±０．０５Ｖとすることができる。

ここで、例えば、仮に、Ｖ_ＯＵＴがＶ_１よりも大きい値となると、第１出力ドライバ２８のゲート・ソース間電位が負の値となり、ＮチャネルＭＯＳトランジスタである第１出力ドライバ２８はオフとなる。つまり、第１帰還増幅器２６が作動していても、第１出力ドライバ２８が遮断状態であるので、その出力電圧Ｖ_１は出力側端子に出力されないことになる。

図２において示されるように、第１シリーズレギュレータ２０の出力側端子２４と、第２シリーズレギュレータ５０の出力側端子５４とは、互いに直結され、電源回路出力端子６４として、負荷２に接続される。したがって、仮に、第１シリーズレギュレータ２０の出力側端子２４に第１出力電圧が出力され、第２シリーズレギュレータ５０の出力側端子５４に第２出力電圧が出力される場合であっても、上記の例のように、第２出力電圧が第１出力電圧より高いと、第１帰還増幅器２６の出力は第１出力ドライバ２８のオフによって遮断される。したがって、この場合、出力側端子２４と出力側端子５４とを直結した電源回路出力端子６４には、第２シリーズレギュレータ５０の第２出力電圧が出力されることになる。

つまり、第２出力電圧が第１出力電圧より高い場合には、第１シリーズレギュレータ２０の作動をオンオフするスイッチ素子を要せずに、第１シリーズレギュレータ２０の出力は電源回路出力端子６４に現れない。したがって、図２に示されるように、第１シリーズレギュレータ２０の帰還増幅器２６にはその作動をオンオフするスイッチ素子が設けられていない。

これに対し、第２シリーズレギュレータ５０には、その内部の第２帰還増幅器５６に、その作動をオンオフすることができるスイッチ素子として電源切換スイッチ素子１４が設けられる。

この電源切換スイッチ素子は、オンするときは第２帰還増幅器５６を作動させ、したがって第２出力ドライバ５８の出力側端子５４に第２出力電圧として出力される。このとき、上記のように、第２出力電圧が第１出力電圧より高い場合には、第１シリーズレギュレータ２０の出力は電源回路出力端子６４に現れない。したがって、電源回路出力端子６４には第２シリーズレギュレータ５０の第２出力電圧が現れる。

一方、この電源切換スイッチ素子がオフすると、第２帰還増幅器５６の作動が停止し、したがって第２出力ドライバ５８の出力側端子５４には第２出力電圧が出力されない。このとき、第１シリーズレギュレータ２０は作動しているので、第１出力ドライバ２８の出力側端子２４には第１出力電圧が出力される。したがって、電源回路出力端子６４には第１シリーズレギュレータ２０の第１出力電圧が現れる。

このようにして、第２出力電圧が第１出力電圧が高い場合には、第２シリーズレギュレータ５０の第２帰還増幅器５６の作動をオンオフする電源切換スイッチ素子１４のオンオフのみによって、電源回路出力端子６４に出力される電圧を切り換えることができる。

かかる電源切換スイッチ素子１４としては、第２帰還増幅器５６の電源端子にトランジスタを設けることで実現できる。第２帰還増幅器５６の消費電流は、負荷２への供給電流の１／１００から１／１０００に過ぎない。従来技術における電源切り換えのためのスイッチング素子は、負荷２への供給電流のオンオフを行っていたので、従来技術に比べると、電力容量が１／１００から１／１０００ですむ小さなスイッチングトランジスタを用いることができる。

図２において、第１シリーズレギュレータ２０の内部の第１出力ドライバ２８の制御端子に接続される補償パルス回路１６は、電源切換スイッチ素子１４がオンからオフに変わるときの出力電圧のオーバーシュートあるいはアンダーシュートを抑制する機能を有するパルス出力回路である。具体的には、電源切換スイッチ素子１４がオフするタイミングに同期して一定パルス幅のパルスを出力し、その期間、第１出力ドライバ２８を強制的にオンさせる。

図２の構成では、電源切換スイッチ素子１４がオンしている間は、第２出力電圧と第１帰還増幅器２６の出力端子の電圧との間の差電圧のために第１出力ドライバ２８が遮断されている。そして、電源切換スイッチ素子１４がオンからオフに変わると、第１出力ドライバ２８は遮断状態からオンしようとするが、完全にオンとなって第１出力ドライバ２８に第１出力電圧を出力するには時間がかかることがある。この場合に、負荷２への出力電圧についていわゆるオーバーシュートあるいはアンダーシュートが生じる場合がある。

そこで、電源切換スイッチ素子１４がオフするタイミングに同期して、第１出力ドライバ２８を強制的にオンできるパルス信号が出力されることで、第１出力ドライバ２８の作動立上りの遅れを補償し、オーバーシュートあるいはアンダーシュートを抑制することができる。

補償パルス回路１６は、上記のように、所定の振幅と所定のパルス幅でパルスを出力する機能を有する回路で、模式的には、第１出力ドライバ２８のオン電圧を、第１出力ドライバ２８の制御端子に一定期間印加することで表すことができる。したがって、図２では、スイッチ素子の記号で補償パルス回路１６を図示してある。このようにスイッチ素子で第１出力ドライバ２８のオン電圧を第１出力ドライバ２８の制御端子に一定期間印加することでもよいが、図３に示すパルス生成回路を用いてもよい。図３の例では、電源切換スイッチ素子１４のオンオフ信号を入力すると、そのオフのタイミングに同期して立ち上がり、抵抗Ｒ、容量Ｃの大きさに応じたパルス幅を有するパルスを生成することができる。

上記構成の電源回路１０の作用を、図４、図５に示す各信号のタイムチャートを用いて説明する。図４は、補償パルス回路１６を作動させない仮定的な場合、図５は、補償パルス回路１６を作動させる場合で、いずれの図においても横軸は時間で、各信号は、電圧レベルでその推移が示されている。最初に図４を用いて各信号の様子を説明し、次に、補償パルス回路１６を作動させることで生じる変化について図５を用いて説明する。

図４において、最上段には、電源切換スイッチ素子１４のオンオフの様子が示されている。ここでは、最初がオンで、時刻ｔ_１でオンからオフに切り換わり、次に時刻ｔ_２で再びオフからオンに切り換わる様子が示される。

図４の上から２段目と３段目は、それぞれ、第１帰還増幅器２６の出力Ｖ_１、第２帰還増幅器５６の出力Ｖ_２の推移の様子を示す図である。第１帰還増幅器２６にはその作動をオンオフするスイッチ素子が設けられず、全期間に渡ってオン状態である。第２帰還増幅器５６は、電源切換スイッチ素子１４のオンオフと同期して、その作動が制御されるので、最初がオンで、時刻ｔ_１でオンからオフに切り換わり、次に時刻ｔ_２で再びオフからオンに切り換わる。

図４の第４段目と第５段目は、それぞれ、Ｔｒ１として図２に示される第１出力ドライバ２８のオンオフ状態、Ｔｒ２として図２に示される第２出力ドライバ５８のオンオフ状態を示す図である。上記のように、第１帰還増幅器２６の出力Ｖ_１との間の差電圧が、第１出力ドライバ２８を遮断する大きさであるとして、電源切換スイッチ素子１４がオンのときは、第１出力ドライバ２８は遮断状態、すなわちオフ状態にある。時刻ｔ_１において電源切換スイッチ素子１４がオンからオフに切り換わると、第１出力ドライバ２８もオンからオフに切り換わろうとするが、実際には回路の容量成分の充電等の影響で、立上りが遅れる。図４ではこの立上りの遅れを誇張してΔｔとして示されている。時刻ｔ_２において電源切換スイッチ素子１４がオフからオンに切り換わるときも、同様に、第１出力ドライバ２８がオンからオフへの立下りに遅れが生じる。なお、第２出力ドライバ５８のオンオフ状態は、ほぼ電源切換スイッチ素子１４のオンオフ状態と同じとなる。

図４の最下段は、電源回路出力端子６４の出力電圧Ｖ_ＯＵＴの推移を示す図である。上記のように、電源切換スイッチ素子１４がオンのときは、第１出力ドライバ２８は遮断状態で、電源回路出力端子６４には第２出力ドライバ５８からの出力電圧、すなわちＶ_２が出力される。時刻ｔ_１において電源切換スイッチ素子１４がオンからオフに切り換わり、Δｔ経過して、Ｔｒ１で示される第１出力ドライバ２８が十分にオンした状態では、電源回路出力端子６４に第１出力ドライバ２８からの出力電圧、すなわちＶ_１が出力される。それまでの過渡期間、すなわち、電源切換スイッチ素子１４がオフに切り換わってからΔｔの時間を経過するまでは、図４に示すように、アンダーシュートが生じる。なお、時刻ｔ_２において電源切換スイッチ素子１４がオフからオンに切り換わるときは、上記のように、第１出力ドライバ２８が遮断状態となるので、ほぼ電源切換スイッチ素子１４がオフからオンに切り換わるタイミングで、電源回路出力端子６４に第２出力ドライバ５８からの出力電圧、すなわちＶ_２が出力される。

図５は、補償パルス回路１６を作動させる場合の各信号のタイムチャートである。図５の最上段に示される電源切換スイッチ素子１４のオンオフの様子、上から２段目、３段目にそれぞれ示される第１帰還増幅器２６の出力Ｖ_１、第２帰還増幅器５６の出力Ｖ_２の推移の様子は、図４と同じであるので説明を省略する。

図５の上から４段目は、補償パルス回路１６の出力電圧、すなわち、第１出力ドライバ２８の制御端子に印加される電圧の推移を示す図である。すなわち、時刻ｔ_１から、ΔＴの期間、出力電圧が高く保持されている。この高い出力電圧は、第１出力ドライバ２８を強制的にオンさせるに十分な大きさに設定される。ΔＴ、すなわち補償パルスのパルス幅は、図４のΔｔより長めに設定される。これにより、図４で第１出力ドライバ２８がオフからオンに立上る際の遅れの期間に渡って、第１出力ドライバ２８を強制的にオンさせることができる。

図５の上から５段目、６段目は、図４の上から４段目、５段目に対応し、それぞれ、第１出力ドライバ２８のオンオフ状態、第２出力ドライバ５８のオンオフ状態を示す図である。ここで、Ｔｒ１として示される第１出力ドライバ２８は、時刻ｔ_１から強制的にオンされている。なお参考のために、図４で説明したΔｔの立上り遅れを破線で示してある。

図５の最下段は、図４の最下段に対応し、電源回路出力端子６４の出力電圧Ｖ_ＯＵＴの推移を示す図である。補償パルス回路の作用によって、第１出力ドライバ２８が時刻ｔ_１からΔＴの期間、強制的にオンされるため、その期間における出力電圧Ｖ_ＯＵＴのオーバーシュートあるいはアンダーシュートが大幅に抑制される。なお、参考のために、図４で説明したアンダーシュートの様子を破線で示してある。

このように、電源切換スイッチ素子１４のオフのタイミングに同期して、適当なパルス幅、適当な振幅の補償パルスを第１出力ドライバ２８の制御端子に加えることで、電源の切り換わりにおけるオーバーシュートあるいはアンダーシュートを大幅に抑制することができる。なお、補償パルスは、時刻ｔ_１からΔＴの期間のみ出力されるので、それ以外の時刻における各信号の状態は、図４と変わりがない。

本発明に係る実施の形態において、２つのシリーズレギュレータの出力を切り換えて負荷に供給できる電源回路の構成を示す図である。本発明に係る実施の形態において、第１シリーズレギュレータ、第２シリーズレギュレータの内部構造を詳細に示す図である。本発明に係る実施の形態において、補償パルス回路の一例を示す図である。本発明に係る実施の形態の、電源回路において、仮に補償パルス回路を作動させないとする場合の各信号の推移を示すタイムチャートである。本発明に係る実施の形態において、電源回路における各信号の推移を示すタイムチャートである。

符号の説明

２負荷、４リチウムイオン電池、６バックアップ用電池、１０，１１電源回路、１２電圧検出器、１４電源切換スイッチ素子、１６補償パルス回路、２０第１シリーズレギュレータ、２２，５２入力側端子、２４，５４出力側端子、２６第１帰還増幅器、２８第１出力ドライバ、３０第１帰還部、３２，６２基準電圧、５０第２シリーズレギュレータ、５６第２帰還増幅器、５８第２出力ドライバ、６０第２帰還部、６４電源回路出力端子。

Claims

基準電圧入力端子と帰還入力端子と出力端子とを有する第１帰還増幅器と、
入力側端子が第１電源に接続され、制御端子が第１帰還増幅器の出力端子に接続され、出力側端子の出力電圧が第１帰還増幅器に帰還される第１出力ドライバと、
を含み、第１電源の電圧を定電圧化して第１出力ドライバの出力側端子より第１出力電圧として出力する第１シリーズレギュレータと、
基準電圧入力端子と帰還入力端子と出力端子とを有する第２帰還増幅器と、
入力側端子が第２電源に接続され、制御端子が第２帰還増幅器の出力端子に接続され、出力側端子の出力電圧が第２帰還増幅器に帰還される第２出力ドライバと、
を含み、第２電源の電圧を定電圧化して第２出力ドライバの出力側端子より第１出力電圧より高い第２出力電圧として出力する第２シリーズレギュレータと、
第１出力ドライバの出力側端子と、第２出力ドライバの出力側端子を直結して、電源回路の出力とする電源回路出力端子と、
第２帰還増幅器の作動をオンオフするスイッチ素子であって、オンするときは、第２出力電圧と第１帰還増幅器の出力端子の電圧との間の差電圧のために第１出力ドライバが遮断されて電源回路出力端子に第２出力電圧が出力され、オフするときは第２帰還増幅器の作動が停止して電源回路出力端子に第１出力電圧が出力される電源切換スイッチ素子と、
を備えることを特徴とする電源回路。
請求項１に記載の電源回路において、
第１帰還増幅器の出力端子と第１出力ドライバの制御端子の接続点に接続されるパルス付加回路であって、所定のパルス幅と、第１出力ドライバを強制的にオンできる振幅を有するパルス信号を、電源切換スイッチ素子がオフするタイミングに同期して出力し、第１出力ドライバの作動立上りを補償する立上り補償パルス回路を備えることを特徴とする電源回路。
請求項１又は請求項２に記載の電源回路において、
第１電源又は第２電源の電圧を検出し、検出電圧に応じて電源切換スイッチ素子をオンオフする電源電圧検出器を備えることを特徴とする電源回路。