JP2008017550A - Power supply control device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve voltage conversion efficiency when outputting a prescribed voltage by lowering an intermediate voltage after converting the voltage into an intermediate voltage different from an input voltage. <P>SOLUTION: A control part 20 controls an output of a DC-DC converter circuit 12 corresponding to detection results of a temperature sensor 16 for measuring a temperature of an LDO 14. When a consumption current of the LDO 14 is changed, an on-period of an HSD-side FET transistor Tr1 when the control part 20 executes feedback control on the basis of a voltage determined by a voltage determination circuit 18 is changed. Therefore, the control part 20 detects a consumption current of the LDO 14 while calculating a duty ratio of the HSD-side FET transistor Tr1 so as to control an output of the DC-DC converter circuit 12 corresponding to the consumption current of the LDO 14. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、電源制御装置にかかり、特に、電圧を変換して種々の基板に電源を供給する電源制御装置に関する。   The present invention relates to a power supply control device, and more particularly to a power supply control device that converts a voltage and supplies power to various substrates.

従来、基板内の回路は、５ｖや３．３ｖなどの単一電源で駆動するものが多かったが、半導体プロセスの微細化や回路動作速度の高速化などにより、各回路毎に、異なる電源電圧が必要になってきている。   Conventionally, many circuits in a substrate are driven by a single power source such as 5v or 3.3v. However, due to miniaturization of semiconductor processes and higher circuit operation speeds, different power supply voltages are used for each circuit. Is becoming necessary.

このような場合には、基板上に、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路やＬＤＯ（Low voltage DropOut Regulator）などを搭載したモジュール基板を搭載して、複数の電源電圧を作ることが多い。例えば、基板上に３．３ｖと５ｖの回路がある場合には、基板外部から５ｖのみを供給して、基板上に搭載したＤＣ−ＤＣコンバータ回路やＬＤＯによって３．３ｖを生成することが行われている。   In such a case, a module substrate on which a DC-DC converter circuit, an LDO (Low Voltage DropOut Regulator), or the like is mounted on the substrate is often used to create a plurality of power supply voltages. For example, when there are 3.3v and 5v circuits on the substrate, only 5v is supplied from the outside of the substrate, and 3.3v is generated by a DC-DC converter circuit or LDO mounted on the substrate. It has been broken.

ＤＣ−ＤＣコンバータ回路は、変換効率が高く、高出力が可能であるが、一般的にＦＥＴトランジスタ等のスイッチング素子のオンオフ制御によって電圧変換を行うので、スイッチング素子のオンオフ時にノイズが発生するため、出力ノイズが大きいという問題がある。低電圧で駆動する回路は、一般的には許容ノイズ（リップル電圧）が高電圧駆動回路よりも小さくなるが、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路の出力ノイズは、基本的には出力電圧に依存しないので、出力電圧を低く設定すると、相対的にノイズが大きくなってしまう。   Although the DC-DC converter circuit has high conversion efficiency and high output is possible, since voltage conversion is generally performed by on / off control of a switching element such as an FET transistor, noise is generated when the switching element is on / off. There is a problem that output noise is large. A circuit driven with a low voltage generally has an allowable noise (ripple voltage) smaller than that of a high voltage drive circuit, but the output noise of a DC-DC converter circuit is basically independent of the output voltage. When the output voltage is set low, the noise becomes relatively large.

また、ＬＤＯは、出力ノイズは少ないが、余剰エネルギーを熱として逃がしているので、入力電圧と出力電圧の格差が大きい場合には発熱量が増加すると共に、変換効率が悪いという問題がある。   In addition, although LDO has little output noise, since excess energy is released as heat, there is a problem that when the difference between the input voltage and the output voltage is large, the amount of heat generation is increased and the conversion efficiency is poor.

そこで、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路とＬＤＯを組合わせて、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路で中間電圧を作成して、その電圧からＬＤＯで所望の電圧を得ることが考えられる。   Therefore, it is conceivable to combine the DC-DC converter circuit and the LDO, create an intermediate voltage by the DC-DC converter circuit, and obtain a desired voltage from the voltage by the LDO.

一方、特許文献１に記載の技術では、立ち上がり等の動作の切換で参照電圧を切り換えて消費電力を低減する電源装置が提案されている。
特開２００３−１４３８３６号公報 On the other hand, in the technique described in Patent Document 1, a power supply apparatus has been proposed that reduces the power consumption by switching the reference voltage by switching operations such as rising.
Japanese Patent Laid-Open No. 2003-144386

しかしながら、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路とＬＤＯを単に組合わせた電源装置では、電圧変換部が２段となってしまい、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路によって作成した中間電圧が必要以上に高いとＬＤＯにおける損失が増加し変換効率を悪化させてしまう、という問題がある。   However, in a power supply device in which a DC-DC converter circuit and an LDO are simply combined, the voltage converter has two stages, and if the intermediate voltage created by the DC-DC converter circuit is higher than necessary, the loss in the LDO increases. However, there is a problem that the conversion efficiency is deteriorated.

また、ＬＤＯは内部抵抗のために出力電流が増えると内部電圧降下が大きくなり、回路温度が上がることでも内部抵抗が増加するので、温度上昇を見込んで必要上に高い中間電圧を設定しなければならず、低温時や低電流時の変換効率が悪化する、という問題がある。   In addition, because the LDO has an internal resistance, the internal voltage drop increases as the output current increases, and the internal resistance increases even when the circuit temperature rises. Therefore, if the temperature rise is expected, a high intermediate voltage must be set. However, there is a problem that the conversion efficiency at low temperatures and low currents deteriorates.

一方、特許文献１に記載の技術では、動作状況に応じて参照電圧を変更して電源装置の切換時の電圧低下を抑制しているが、この方式では必要十分な後段への電圧を確保することができない。   On the other hand, in the technique described in Patent Document 1, the reference voltage is changed according to the operation state to suppress the voltage drop at the time of switching the power supply device. However, this method secures a necessary and sufficient voltage to the subsequent stage. I can't.

本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、入力電圧とは異なる中間電圧に変換した後に、中間電圧を電圧降下させて所定電圧を出力する際の電圧変換効率を向上することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problem. After converting the voltage into an intermediate voltage different from the input voltage, the voltage conversion efficiency when the predetermined voltage is output by dropping the intermediate voltage is improved. Objective.

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、入力電圧とは異なる中間電圧に変換して、前記中間電圧を電圧降下させて一定の所定電圧を出力する電圧安定化手段へ出力する電圧変換手段と、前記電圧安定化手段による前記中間電圧の電圧降下状況を表す状態量を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に応じて前記電圧変換手段を制御して、前記電圧変換手段から前記電圧安定化手段へ出力する前記中間電圧を変更する制御手段と、を備えることを特徴としている。   In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 converts the voltage into an intermediate voltage different from the input voltage, and drops the intermediate voltage to output to a voltage stabilizing means for outputting a constant predetermined voltage. A voltage converting unit; a detecting unit for detecting a state quantity indicating a voltage drop state of the intermediate voltage by the voltage stabilizing unit; and the voltage converting unit by controlling the voltage converting unit according to a detection result of the detecting unit. Control means for changing the intermediate voltage output from the means to the voltage stabilization means.

請求項１に記載の発明によれば、電圧変換手段では、入力電圧が入力電圧とは異なる中間電圧に変換された後に、電圧安定化手段へ出力される。すなわち、電圧電圧変換手段によって電源電圧等の入力電圧が中間電圧に変換され、電圧安定化手段によって中間電圧が一定の所望の電圧に電圧降下される。例えば、電圧変換手段としては、請求項２に記載の発明のように、少なくとも１つ以上のスイッチング素子のオンオフを制御することによって入力電圧を中間電圧に変換するようにしてもよい。具体的には、１つのスイッチング素子とダイオードからなるＤＣ−ＤＣコンバータ回路や、２つのスイッチング素子からなるＤＣ−ＤＣコンバータ回路等を適用することができ、電圧安定化手段としては、例えば、ＬＤＯやシリーズレギュレータ等の電圧安定化回路を適用することができる。   According to the first aspect of the present invention, in the voltage conversion means, the input voltage is converted to an intermediate voltage different from the input voltage, and then output to the voltage stabilization means. That is, an input voltage such as a power supply voltage is converted into an intermediate voltage by the voltage / voltage converting means, and the intermediate voltage is dropped to a certain desired voltage by the voltage stabilizing means. For example, the voltage conversion means may convert the input voltage into an intermediate voltage by controlling on / off of at least one or more switching elements as in the invention described in claim 2. Specifically, a DC-DC converter circuit composed of one switching element and a diode, a DC-DC converter circuit composed of two switching elements, and the like can be applied. Examples of voltage stabilizing means include LDO, A voltage stabilizing circuit such as a series regulator can be applied.

ところで、ＬＤＯやシリーズレギュレータ等の電圧安定化手段は、上述したように、消費電流や温度の変化によって、内部電圧降下が変化してしまうので、所望の電圧を得るためには、電圧安定化手段に必要以上に高い電圧を印加しなければならず、電圧変換効率が悪化してしまう。そこで、検出手段によって、電圧安定化手段による中間電圧の電圧降下状況を表す状態量を検出して、制御手段によって、検出手段の結果に応じて電圧変換手段を制御して、電圧変換手段から電圧安定化手段へ出力する中間電圧を変更する。すなわち、電圧安定化手段の状況に応じて電圧安定化手段へ入力する中間電圧を変更することができるので、電圧安定化手段で無駄に放出されるエネルギー（電圧降下させる際の熱変換等によって放出されるエネルギー）を最小限に抑えることができる。従って、入力電圧とは異なる中間電圧に変換した後に、中間電圧を電圧降下させて所定電圧を出力する際の電圧変換効率を向上することができる。   By the way, as described above, the voltage stabilization means such as LDO or series regulator changes the internal voltage drop due to the change in current consumption or temperature. Therefore, in order to obtain a desired voltage, the voltage stabilization means Therefore, a voltage higher than necessary must be applied, and the voltage conversion efficiency deteriorates. Therefore, the detection means detects a state quantity indicating the voltage drop state of the intermediate voltage by the voltage stabilization means, and the control means controls the voltage conversion means according to the result of the detection means, and the voltage conversion means Change the intermediate voltage output to the stabilization means. That is, since the intermediate voltage input to the voltage stabilization means can be changed according to the state of the voltage stabilization means, energy that is wastedly released by the voltage stabilization means (heat conversion or the like when the voltage is dropped) Energy). Accordingly, it is possible to improve the voltage conversion efficiency when the intermediate voltage is converted to an intermediate voltage different from the input voltage and then the intermediate voltage is dropped to output a predetermined voltage.

なお、検出手段及び制御手段は、請求項３に記載の発明のように、検出手段が、電圧安定化手段の消費電流を電圧安定化手段の状態量として検出して、制御手段が、消費電流の増加に応じて中間電圧を増加、又は消費電流の低下に応じて中間電圧を低下するように、電圧変換手段を制御するようにしてもよい。この時、請求項２のように電圧変換手段が少なくとも１つ以上のスイッチング素子のオンオフを制御することによって入力電圧を中間電圧に変換する場合には、検出手段は、請求項４に記載の発明のように、スイッチング素子のデューティ比を算出することによって電圧安定化手段の消費電流を検出するようにしてもよい。このように電圧安定化手段の消費電流の状況に応じて中間電圧を変更することによって、入力電圧とは異なる中間電圧に変換した後に、中間電圧を電圧降下させて所定電圧を出力する際の電圧変換効率を向上することが可能となる。   As in the invention described in claim 3, the detection means and the control means detect the current consumption of the voltage stabilization means as a state quantity of the voltage stabilization means, and the control means The voltage conversion means may be controlled so that the intermediate voltage is increased in accordance with the increase in the current or the intermediate voltage is decreased in accordance with the decrease in the current consumption. At this time, when the voltage conversion means converts the input voltage into the intermediate voltage by controlling on / off of at least one switching element as in claim 2, the detection means is the invention according to claim 4. As described above, the current consumption of the voltage stabilizing means may be detected by calculating the duty ratio of the switching element. In this way, by changing the intermediate voltage according to the current consumption state of the voltage stabilizing means, the voltage is converted to an intermediate voltage different from the input voltage, and then the intermediate voltage is dropped to output a predetermined voltage. Conversion efficiency can be improved.

また、検出手段及び制御手段は、請求項５に記載の発明のように、検出手段が、電圧安定化手段の温度を電圧安定化手段の状態量として検出し、制御手段が、電圧安定化手段の温度の上昇に応じて中間電圧を増加、又は電圧安定化手段の温度の低下に応じて中間電圧を低下するようにしてもよい。このように電圧安定化手段の温度の状況に応じて中間電圧を変更することによって、入力電圧とは異なる中間電圧に変換した後に、中間電圧を電圧降下させて所定電圧を出力する際の電圧変換効率を向上することが可能となる。   Further, as in the invention described in claim 5, the detection means and the control means detect the temperature of the voltage stabilization means as a state quantity of the voltage stabilization means, and the control means detects the voltage stabilization means. The intermediate voltage may be increased in response to a rise in the temperature of the voltage, or the intermediate voltage may be lowered in response to a decrease in the temperature of the voltage stabilizing means. In this way, by changing the intermediate voltage according to the temperature condition of the voltage stabilization means, after converting it to an intermediate voltage different from the input voltage, voltage conversion when outputting the predetermined voltage by dropping the intermediate voltage Efficiency can be improved.

また、制御手段は、請求項６に記載の発明のように、電源供給先へ電源供給を開始する際の所定期間は、予め定めた中間電圧となるように、電圧変更手段を制御するようにしてもよい。このように電源供給開始時用の中間電圧となるように、電圧変更手段を制御することによって、例えば、比較的高い中間電圧となるように、電圧変更手段を制御すれば、立ち上がり時等の不安定な状況での電圧変換手段や電圧安定化手段の応答性を確保することが可能となる。   Further, as in the invention described in claim 6, the control means controls the voltage changing means so that a predetermined period when the power supply to the power supply destination is started becomes a predetermined intermediate voltage. May be. In this way, by controlling the voltage changing means so that it becomes an intermediate voltage for the start of power supply, for example, if the voltage changing means is controlled so as to be a relatively high intermediate voltage, there is no problem at the time of rising or the like. It becomes possible to ensure the responsiveness of the voltage conversion means and the voltage stabilization means in a stable situation.

さらに、制御手段は、請求項７に記載の発明のように、電圧変換手段によって中間電圧に変換する際に発生するリップルを電圧安定化手段で除去できる最小の中間電圧となるように、電圧変換手段を制御するようにしてもよい。すなわち、電圧変換手段による電圧変換によって発生するリップル分を除去する最小の中間電圧にすることで、電圧変換手段で無駄に消費されるエネルギーが最小となり、電圧変換効率を向上することが可能となる。   Further, as in the invention described in claim 7, the control means converts the voltage so that a ripple generated when the voltage conversion means converts to the intermediate voltage becomes a minimum intermediate voltage that can be removed by the voltage stabilization means. The means may be controlled. That is, by using the minimum intermediate voltage that eliminates the ripple generated by the voltage conversion by the voltage conversion means, the energy consumed in the voltage conversion means is minimized, and the voltage conversion efficiency can be improved. .

以上説明したように本発明によれば、入力電圧とは異なる中間電圧に変換した後に、中間電圧を電圧降下させて所定電圧を出力する際の電圧変換効率を向上することができる、という効果がある。   As described above, according to the present invention, after the conversion to the intermediate voltage different from the input voltage, the voltage conversion efficiency when the intermediate voltage is dropped to output the predetermined voltage can be improved. is there.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。   Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１は、本発明の実施の形態に係わる電源制御装置の構成を示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a power supply control apparatus according to an embodiment of the present invention.

本発明の実施の形態に係わる電源制御装置１０は、図１に示すように、直流電圧を変換するＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２と、熱変換等を利用して入力電圧を電圧降下させて一定の所定電圧を出力するＬＤＯ１４と、によって構成されている。   As shown in FIG. 1, a power supply control device 10 according to an embodiment of the present invention has a DC-DC converter circuit 12 that converts a DC voltage, and a constant voltage by dropping the input voltage using thermal conversion or the like. And an LDO 14 that outputs a predetermined voltage.

ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２は、２つのＦＥＴトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２を備えており、一方のＦＥＴトランジスタＴｒ１のソース端子には電源２２（例えば、５ｖ等）が接続され、他方のＦＥＴトランジスタＴｒ２のソース端子が接地されている。また、各ＦＥＴトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２のゲート端子はＦＥＴトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２のオンオフを制御する制御部２０が接続され、各ＦＥＴトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２のソース端子はコイルＬを介してＬＤＯ１４の入力端子に接続されている。すなわち、制御部２０によって各ＦＥＴトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２のオンオフを制御することによって電源２２の電圧を降圧してＬＤＯ１４に入力するようになっている。詳細には、制御部２０は、各ＦＥＴトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２のオンオフを交互に行うにあたり、オンオフする期間を制御することによって降圧する電圧量を制御する。   The DC-DC converter circuit 12 includes two FET transistors Tr1 and Tr2. A power source 22 (for example, 5v) is connected to the source terminal of one FET transistor Tr1, and the source terminal of the other FET transistor Tr2. Is grounded. The gate terminals of the FET transistors Tr1 and Tr2 are connected to a control unit 20 that controls on / off of the FET transistors Tr1 and Tr2. The source terminals of the FET transistors Tr1 and Tr2 are connected to the input terminal of the LDO 14 via the coil L. Has been. That is, the control unit 20 controls the on / off of each of the FET transistors Tr1 and Tr2 to step down the voltage of the power supply 22 and input it to the LDO 14. Specifically, when the FET transistors Tr1 and Tr2 are alternately turned on and off, the control unit 20 controls the amount of voltage to be stepped down by controlling the on-off period.

なお、以下では、ソース端子に電源電圧が接続されたＦＥＴトランジスタＴｒ１を「ＨＳＤ（ハイサイドドライバ）側ＦＥＴトランジスタＴｒ１」、ソース端子が接地されたＦＥＴトランジスタＴｒ２を「ＬＳＤ（ローサイドドライバ）側ＦＥＴトランジスタＴｒ２」と言う場合がある。   In the following description, the FET transistor Tr1 whose source voltage is connected to the source terminal is referred to as “HSD (high side driver) side FET transistor Tr1”, and the FET transistor Tr2 whose source terminal is grounded is referred to as “LSD (low side driver) side FET transistor. It may be referred to as “Tr2”.

また、コイルＬとＬＤＯ１４間には、ＬＤＯ１４に入力する電圧を測定するためのフィードバック抵抗Ｒの一端が接続されている。フィードバック抵抗Ｒの他端は抵抗Ｒｓを介して接地されていると共に、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の出力電圧を測定する電圧判定回路１８が接続されている。すなわち、電圧判定回路１８はフィードバック抵抗Ｒの電圧を判定し、判定結果を制御部２０に入力する。これによって制御部２０が、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の出力電圧が所望の電圧に降圧されているか否かを判定してフィードバック制御を行うようになっている。   In addition, one end of a feedback resistor R for measuring a voltage input to the LDO 14 is connected between the coil L and the LDO 14. The other end of the feedback resistor R is grounded via a resistor Rs, and a voltage determination circuit 18 for measuring the output voltage of the DC-DC converter circuit 12 is connected. That is, the voltage determination circuit 18 determines the voltage of the feedback resistor R and inputs the determination result to the control unit 20. Accordingly, the control unit 20 performs feedback control by determining whether or not the output voltage of the DC-DC converter circuit 12 is stepped down to a desired voltage.

一方、ＬＤＯ１４は、入力された電圧を熱に変換することにより電圧降下させるもので、既知の構成を適用することができるので、詳細な説明を省略する。また、本実施の形態では、ＬＤＯ１４を適用するが、これに限るものではなく、例えば、シリーズレギュレータ等の電源安定化装置を適用することができる。   On the other hand, the LDO 14 drops the voltage by converting the input voltage into heat, and since a known configuration can be applied, detailed description is omitted. In the present embodiment, the LDO 14 is applied, but the present invention is not limited to this, and for example, a power supply stabilizing device such as a series regulator can be applied.

すなわち、本発明の実施の形態に係わる電源制御装置１０は、図２に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２によって電源２２の電圧を降圧して中間電圧に変換してＬＤＯ１４に入力し、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の変換によって得られた中間電圧のリップルを除外する分の電圧をＬＤＯ１４によって電圧降下させるようになっている。   That is, the power supply control apparatus 10 according to the embodiment of the present invention steps down the voltage of the power supply 22 by the DC-DC converter circuit 12 and converts it to an intermediate voltage and inputs it to the LDO 14 as shown in FIG. -The voltage of the voltage which excludes the ripple of the intermediate voltage obtained by the conversion of the DC converter circuit 12 is dropped by the LDO 14.

ところで、ＬＤＯ１４は、内部に含まれるトランジスタの影響で電圧が降下することが知られており、この降下する電圧（以下、ドロップ電圧という。）は、図３（Ａ）に示すように、ＬＤＯ１４の消費電流が増加するに従ってドロップ電圧が大きくなり、図３（Ｂ）に示すように、ＬＤＯの温度の上昇に伴ってドロップ電圧が大きくなってしまう。例えば、図４に示すように、ＬＤＯ１４の出力として１．５ｖを得ようとする場合には、ＬＤＯ１４温度が０℃で消費電流が０．５Ａの場合には、２．１ｖ以上の入力電圧が必要で、ＬＤＯ１４温度が７０℃で消費電流が１Ａの場合には、１．８ｖ以上の入力電圧が必要となり、高負荷に合わせてＬＤＯ１４に入力する電圧を設定すると低負荷時にＬＤＯ１４で熱に変換されるエネルギー量が増えるため無駄になってしまう。この例では、低負荷時には入力電圧が１．８ｖで足りるところ２．１ｖを入力すると、０．３ｖ（＝２．１−１．８）が熱として放出されることになり無駄なエネルギー放出となってしまう。   By the way, it is known that the voltage drops in the LDO 14 due to the influence of a transistor included therein, and this dropped voltage (hereinafter referred to as a drop voltage) is, as shown in FIG. As the current consumption increases, the drop voltage increases, and as shown in FIG. 3B, the drop voltage increases as the temperature of the LDO increases. For example, as shown in FIG. 4, when an LDO 14 output of 1.5 V is to be obtained, when the LDO 14 temperature is 0 ° C. and the current consumption is 0.5 A, an input voltage of 2.1 V or higher is obtained. If the LDO 14 temperature is 70 ° C and the current consumption is 1A, an input voltage of 1.8V or higher is required. If the voltage input to the LDO 14 is set according to the high load, the LDO 14 converts heat into a low load. It will be wasted because the amount of energy to be increased. In this example, when 2.1 v is input where the input voltage is 1.8 v when the load is low, 0.3 v (= 2.1-1.8) is released as heat. turn into.

そこで、本発明の実施の形態に係わる電源制御装置１０では、ＬＤＯ１４の温度や消費電流等のＬＤＯ１４による中間電圧の電圧降下状況（ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の出力状態）に応じてＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の出力を制御することでようになっている。本実施の形態では、ＬＤＯ１４による電圧降下状況を表す状態量を検出して、検出した状態量に応じて、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の変換によって得られる中間電圧を制御する。   Therefore, in the power supply control device 10 according to the embodiment of the present invention, the DC-DC converter according to the voltage drop state (output state of the DC-DC converter circuit 12) of the intermediate voltage caused by the LDO 14 such as the temperature and current consumption of the LDO 14. This is done by controlling the output of the circuit 12. In the present embodiment, a state quantity representing a voltage drop state by the LDO 14 is detected, and an intermediate voltage obtained by conversion of the DC-DC converter circuit 12 is controlled according to the detected state quantity.

詳細には、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の制御部２０に、ＬＤＯ１４の温度を測定する温度センサ１６が接続されており、温度センサ１６の検出結果に応じて制御部２０がＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の出力を制御するようになっている。   Specifically, a temperature sensor 16 that measures the temperature of the LDO 14 is connected to the control unit 20 of the DC-DC converter circuit 12, and the control unit 20 responds to the detection result of the temperature sensor 16. The output of is controlled.

また、ＬＤＯ１４の消費電流が変化すると、電圧判定回路１８で判定した電圧に基づいて制御部２０が上述のフィードバック制御を行う際のＨＳＤ側ＦＥＴトランジスタＴｒ１のオン期間が変化するので、制御部２０がＨＳＤ側ＦＥＴトランジスタＴＲ１のデューティ比を算出することでＬＤＯ１４の消費電流を検出して、ＬＤＯ１４の消費電流に応じてＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の出力を制御するようになっている。なお、本実施の形態では、ＨＳＤ側ＦＥＴトランジスタＴＲ１のデューティ比の算出は、ＨＳＤ側ＦＥＴトランジスタのオン期間又はオフ期間から算出するようにしてもよいし、ＬＳＤ側ＦＥＴトランジスタＴＲ２のオフ期間又はオフ期間から算出するようにしてもよい。   Further, when the current consumption of the LDO 14 changes, the ON period of the HSD-side FET transistor Tr1 when the control unit 20 performs the above-described feedback control changes based on the voltage determined by the voltage determination circuit 18, so that the control unit 20 The current consumption of the LDO 14 is detected by calculating the duty ratio of the HSD-side FET transistor TR1, and the output of the DC-DC converter circuit 12 is controlled in accordance with the current consumption of the LDO 14. In the present embodiment, the duty ratio of the HSD side FET transistor TR1 may be calculated from the on period or the off period of the HSD side FET transistor, or the LSD side FET transistor TR2 may be off or off. You may make it calculate from a period.

さらに、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の変換によって得られる中間電圧が大きくなると、リップルも大きくなるので、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の出力電圧目標値を補正するようになっている。   Further, when the intermediate voltage obtained by the conversion of the DC-DC converter circuit 12 increases, the ripple also increases, so that the output voltage target value of the DC-DC converter circuit 12 is corrected.

すなわち、本発明の実施の形態に係わる電源制御装置１０におけるＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の制御部２０には、図５（Ａ）に示すようなＨＳＤ側ＦＥＴトランジスタＴＲ１のデューティ比に対するＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の出力設定目標値を定めたマップ、図５（Ｂ）に示すようなＬＤＯ１４温度に対するＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の出力設定目標値を定めたマップ、図６に示すようなＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の電圧降下量（ＤＣ−ＤＣドロップ量）に対するＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の補正出力設定目標値を定めたマップ等が記憶されている。   That is, the control unit 20 of the DC-DC converter circuit 12 in the power supply control apparatus 10 according to the embodiment of the present invention includes a DC-DC converter with respect to the duty ratio of the HSD side FET transistor TR1 as shown in FIG. A map defining the output setting target value of the circuit 12, a map defining the output setting target value of the DC-DC converter circuit 12 for the LDO 14 temperature as shown in FIG. 5B, and a DC-DC converter as shown in FIG. A map or the like that defines the correction output setting target value of the DC-DC converter circuit 12 with respect to the voltage drop amount (DC-DC drop amount) of the circuit 12 is stored.

なお、図５（Ａ）のＨＳＤ側ＦＥＴトランジスタＴＲ１のデューティ比に対するＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の出力設定目標値のマップは、ＬＤＯ１４で熱放出されるエネルギーが最小限となるＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の出力電圧がＬＤＯ１４の温度に応じて予め設定され、図５（Ｂ）のＬＤＯ１４温度に対するＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の出力設定目標値のマップは、ＬＤＯ１４で熱放出されるエネルギーが最小限となるＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の出力電圧がＬＤＯ１４の消費電流（ＨＳＤ側ＦＥＴトランジスタＴｒ１のデューティ比）に応じて予め設定されている。   The map of the output setting target value of the DC-DC converter circuit 12 with respect to the duty ratio of the HSD-side FET transistor TR1 in FIG. 5A is the DC-DC converter circuit 12 in which the energy released by the LDO 14 is minimized. Is set in advance according to the temperature of the LDO 14, and the map of the output setting target value of the DC-DC converter circuit 12 with respect to the temperature of the LDO 14 in FIG. 5B minimizes the energy released by the LDO 14. The output voltage of the DC-DC converter circuit 12 is set in advance according to the current consumption of the LDO 14 (the duty ratio of the HSD side FET transistor Tr1).

また、図５（Ａ）のＨＳＤ側ＦＥＴトランジスタＴＲ１のデューティ比に対するＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の出力設定目標値のマップ、及び図５（Ｂ）のＬＤＯ１４温度に対するＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の出力設定目標値のマップは、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２やＬＤＯ１４の応答性を確保可能な下限値が設定されると共に、ＬＤＯ１４の消費電流や温度上昇の増加に伴ってＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の出力設定目標値が増加されるので単調増加サイクルとなってしまうのを防止するための上限値が設定されている。   Further, the output setting target value map of the DC-DC converter circuit 12 with respect to the duty ratio of the HSD side FET transistor TR1 in FIG. 5A, and the output setting of the DC-DC converter circuit 12 with respect to the LDO 14 temperature in FIG. 5B. In the target value map, a lower limit value capable of ensuring the responsiveness of the DC-DC converter circuit 12 and the LDO 14 is set, and the output setting of the DC-DC converter circuit 12 is increased as the current consumption of the LDO 14 and the temperature increase increase. Since the target value is increased, an upper limit value is set to prevent a monotonically increasing cycle.

なお、本実施の形態では、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２のＤＣ−ＤＣドロップ量に対するＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の補正出力設定目標値のマップを制御部２０に記憶するようにしたが、図６のマップを設けずに、各図５（Ａ）、（Ｂ）のマップのＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の出力設定目標値自体を、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２によって降圧する電圧量によって変化するリップル変化量を考慮した目標値としてもよい。   In the present embodiment, a map of the correction output setting target value of the DC-DC converter circuit 12 with respect to the DC-DC drop amount of the DC-DC converter circuit 12 is stored in the control unit 20, but FIG. 5A and 5B without providing a map, the output change target value itself of the DC-DC converter circuit 12 in the maps of FIGS. 5A and 5B is changed by the amount of voltage stepped down by the DC-DC converter circuit 12. It is good also as a target value in consideration of.

続いて、上述のように構成された本発明の実施の形態に係わる電源制御装置１０におけるＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の制御部２０で行われる処理の流れについて説明する。図７は、本発明の実施の形態に係わる電源制御装置１０におけるＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の制御部２０で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。   Next, a flow of processing performed by the control unit 20 of the DC-DC converter circuit 12 in the power supply control device 10 according to the embodiment of the present invention configured as described above will be described. FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of a flow of processing performed by the control unit 20 of the DC-DC converter circuit 12 in the power supply control device 10 according to the embodiment of the present invention.

まず、電源制御装置１０から電源供給先に電源供給を開始指示であるパワーオンが制御部２０に指示されるとステップ１００では、ＬＤＯ１４の消費電流や温度に関係なく、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の出力電圧が予め定めた高電圧となるように各ＦＥＴトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２が制御されて立ち上げが行われ、ステップ１０２へ移行して、所定時間経過したか否か判定され、該判定が肯定されるまで待機してステップ１０４へ移行する。これによって電源供給先の電源立ち上げ時等の不安定な状況において、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２やＬＤＯ１４の応答性を確保することができ、電圧変換効率は低くなるが、安定動作を見込むことが可能となる。   First, when the controller 20 is instructed to turn on the power supply from the power supply control device 10 to the power supply destination, in step 100, regardless of the current consumption and temperature of the LDO 14, the DC-DC converter circuit 12 Each FET transistor Tr1 and Tr2 is controlled so that the output voltage becomes a predetermined high voltage, and the start-up is performed. The process proceeds to step 102 to determine whether or not a predetermined time has elapsed, and the determination is affirmed. Wait until the process proceeds to step 104. This makes it possible to ensure the responsiveness of the DC-DC converter circuit 12 and the LDO 14 in an unstable situation such as when the power source of the power supply destination is turned on, and the voltage conversion efficiency is lowered, but stable operation is expected. It becomes possible.

次にステップ１０４では、温度センサ１６によってＬＤＯ１４の温度が検出されてステップ１０６へ移行する。   Next, at step 104, the temperature sensor 16 detects the temperature of the LDO 14, and the routine proceeds to step 106.

ステップ１０６では、制御部２０に記憶されたＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の温度に対するＤＣ−ＤＣコンバータの出力設定目標値のマップ（図５（Ｂ））から、検出したＬＤＯ１４の温度に対応するＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の出力設定目標値を読み出すことによってＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の出力目標電圧が設定される。   In step 106, the DC-DC corresponding to the detected temperature of the LDO 14 is detected from the map (FIG. 5B) of the output setting target value of the DC-DC converter with respect to the temperature of the DC-DC converter circuit 12 stored in the control unit 20. By reading the output setting target value of the DC converter circuit 12, the output target voltage of the DC-DC converter circuit 12 is set.

続いて、ステップ１０８では、ＨＳＤ側ＦＥＴトランジスタＴＲ１のオン時間が算出され、ステップ１１０へ移行する。すなわち、ＨＳＤ側ＦＥＴトランジスタＴＲ１のオン時間（デューティ比）を算出することでＬＤＯ１４の消費電流が検出される。   Subsequently, in step 108, the ON time of the HSD side FET transistor TR1 is calculated, and the routine proceeds to step 110. That is, the current consumption of the LDO 14 is detected by calculating the ON time (duty ratio) of the HSD side FET transistor TR1.

ステップ１１０では、ＨＳＤ側ＦＥＴトランジスタＴＲ１のデューティ比に対するＤＣ−ＤＣの出力設定目標値のマップ（図５（Ａ））から、ステップ１１０で算出したＨＳＤ側ＦＥＴトランジスタＴＲ１のデューティ比に対応するＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の出力設定目標値を読み出すことによってＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の出力目標電圧が設定される。   In step 110, a DC-DC corresponding to the duty ratio of the HSD side FET transistor TR1 calculated in step 110 is calculated from a map of the DC-DC output setting target value with respect to the duty ratio of the HSD side FET transistor TR1 (FIG. 5A). By reading the output setting target value of the DC converter circuit 12, the output target voltage of the DC-DC converter circuit 12 is set.

このように、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の出力目標電圧を設定することによって、ＬＤＯ１４の温度変化や消費電流が変化しても、ＬＤＯ１４で熱変換される無駄なエネルギーを最小限にすることができる。   In this way, by setting the output target voltage of the DC-DC converter circuit 12, even if the temperature change or current consumption of the LDO 14 changes, it is possible to minimize the wasteful energy that is thermally converted by the LDO 14. .

また、ステップ１１２では、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２のＤＣ−ＤＣドロップ量に対するＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の補正出力目標値の設定マップからＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の出力目標電圧が補正される。すなわち、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２による電圧降下量に応じてリップル量が変化するが、このリップル量を考慮したＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の出力目標電圧を設定することができる。   In step 112, the output target voltage of the DC-DC converter circuit 12 is corrected from the setting map of the corrected output target value of the DC-DC converter circuit 12 with respect to the DC-DC drop amount of the DC-DC converter circuit 12. That is, although the amount of ripple changes according to the amount of voltage drop by the DC-DC converter circuit 12, the output target voltage of the DC-DC converter circuit 12 can be set in consideration of this amount of ripple.

そして、ステップ１１４では、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の出力電圧が、補正された出力目標電圧となるように、各ＦＥＴトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２のオンオフが制御され、ステップ１１６へ移行して、電源オフか否か判定され、ステップ１１６の判定が否定されれた場合にはステップ１０４に戻って上述の処理が繰り返され、ステップ１１６の判定が肯定されたところで一連の処理を終了する。   In step 114, the FET transistors Tr1 and Tr2 are controlled to be turned on / off so that the output voltage of the DC-DC converter circuit 12 becomes the corrected output target voltage. If the determination in step 116 is negative, the process returns to step 104 and the above-described processing is repeated. When the determination in step 116 is affirmed, the series of processing ends.

このように、本発明の実施の形態に係わる電源制御装置１０では、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の後段に接続されたＬＤＯ１４の温度変化や消費電流の変化に応じて、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の出力電圧を変更するように制御するので、ＬＤＯ１４で熱変換されるエネルギー量を最小限に抑えることができる。従って、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の後段に接続されたＬＤＯ１４の安定出力と変換効率向上を両立することができる。   As described above, in the power supply control device 10 according to the embodiment of the present invention, the DC-DC converter circuit 12 has the DC-DC converter circuit 12 in accordance with the temperature change and the current consumption change of the LDO 14 connected to the subsequent stage of the DC-DC converter circuit 12. Since the output voltage is controlled to be changed, the amount of energy that is thermally converted by the LDO 14 can be minimized. Therefore, it is possible to achieve both the stable output of the LDO 14 connected to the subsequent stage of the DC-DC converter circuit 12 and the improvement of the conversion efficiency.

なお、上記の実施の形態では、２つのＦＥＴトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２のオンオフで電圧変換するＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２を例に挙げて説明したが、これに限るものではなく、例えば、１つのスイッチング素子とダイオードを用いて電圧変換するＤＣ−ＤＣコンバータ回路等を適用するようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the DC-DC converter circuit 12 that performs voltage conversion by turning on and off the two FET transistors Tr1 and Tr2 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, one switching element Alternatively, a DC-DC converter circuit that performs voltage conversion using a diode may be applied.

また、上記の実施の形態では、制御部２０がＨＳＤ側ＦＥＴトランジスタＴｒ１のデューティ比を算出することでＬＤＯ１４の消費電流を検出するようにしたが、電圧判定回路１８によってＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の電流を直接検出するようにしてもよい。   In the above embodiment, the control unit 20 detects the current consumption of the LDO 14 by calculating the duty ratio of the HSD-side FET transistor Tr 1. However, the voltage determination circuit 18 uses the DC-DC converter circuit 12. The current may be directly detected.

本発明の実施の形態に係わる電源制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the power supply control apparatus concerning embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係わる電源制御装置によるＤＣ−ＤＣコンバータ回路による電圧変換と、ＬＤＯによる電圧降圧を表す図である。It is a figure showing the voltage conversion by the DC-DC converter circuit by the power supply control device concerning embodiment of this invention, and the voltage step-down by LDO. （Ａ）はＬＤＯの消費電流とドロップ電圧の関係を示すグラフであり、（Ｂ）はＬＤＯの温度とドロップ電圧の関係を示すグラフである。(A) is a graph showing the relationship between the LDO current consumption and the drop voltage, and (B) is a graph showing the relationship between the LDO temperature and the drop voltage. ＬＤＯの温度変化と消費電流が変化した場合に、所望の出力電圧を得るために必要なＬＤＯの最小入力電圧の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the minimum input voltage of LDO required in order to obtain a desired output voltage, when the temperature change and consumption current of LDO change. （Ａ）はＨＳＤ側ＦＥＴトランジスタＴＲ１のデューティ比に対するＤＣ−ＤＣコンバータ回路の出力設定目標値を定めたマップの一例を示す図であり、（Ｂ）はＬＤＯ温度に対するＤＣ−ＤＣコンバータ回路の出力設定目標値を定めたマップの一例を示す図である。(A) is a figure which shows an example of the map which defined the output setting target value of the DC-DC converter circuit with respect to the duty ratio of the HSD side FET transistor TR1, (B) is the output setting of the DC-DC converter circuit with respect to LDO temperature. It is a figure which shows an example of the map which defined the target value. ＤＣ−ＤＣコンバータ回路のＤＣ−ＤＣドロップ量に対するＤＣ−ＤＣコンバータ回路の補正出力設定目標値を定めたマップの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the map which defined the correction output setting target value of the DC-DC converter circuit with respect to the DC-DC drop amount of a DC-DC converter circuit. 本発明の実施の形態に係わる電源制御装置におけるＤＣ−ＤＣコンバータ回路の制御部で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the flow of the process performed in the control part of the DC-DC converter circuit in the power supply control device concerning embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 電源制御装置
１２ ＤＣ−ＤＣコンバータ回路
１４ ＬＤＯ
１６ 温度センサ
１８ 電圧判定回路
２０ 制御部
Ｔｒ１ ＨＳＤ側ＦＥＴトランジスタ
Ｔｒ２ ＬＳＤ側ＦＥＴトランジスタ
Ｒ フィードバッグ抵抗 10 Power Control Device 12 DC-DC Converter Circuit 14 LDO
16 Temperature sensor 18 Voltage determination circuit 20 Control unit Tr1 HSD side FET transistor Tr2 LSD side FET transistor R Feedback resistance

Claims (7)

入力電圧とは異なる中間電圧に変換して、前記中間電圧を電圧降下させて一定の所定電圧を出力する電圧安定化手段へ出力する電圧変換手段と、
前記電圧安定化手段による前記中間電圧の電圧降下状況を表す状態量を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に応じて前記電圧変換手段を制御して、前記電圧変換手段から前記電圧安定化手段へ出力する前記中間電圧を変更する制御手段と、
を備えた電源制御装置。 A voltage converting means for converting to an intermediate voltage different from the input voltage and outputting the voltage to the voltage stabilizing means for outputting a predetermined voltage by dropping the intermediate voltage;
Detecting means for detecting a state quantity representing a voltage drop situation of the intermediate voltage by the voltage stabilizing means;
Control means for controlling the voltage conversion means according to the detection result of the detection means and changing the intermediate voltage output from the voltage conversion means to the voltage stabilization means;
A power supply control device. 前記電圧変換手段が、少なくとも１つ以上のスイッチング素子のオンオフを制御することによって入力電圧を前記中間電圧に変換することを特徴とする請求項１に記載の電源制御装置。   The power supply control device according to claim 1, wherein the voltage conversion unit converts an input voltage into the intermediate voltage by controlling on / off of at least one switching element. 前記検出手段が、前記電圧安定化手段の消費電流を前記状態量として検出し、前記制御手段が、前記消費電流の増加に応じて前記中間電圧を増加、又は前記消費電流の低下に応じて前記中間電圧を低下するように、前記電圧変換手段を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電源制御装置。   The detection means detects the current consumption of the voltage stabilization means as the state quantity, and the control means increases the intermediate voltage according to an increase in the current consumption, or according to a decrease in the current consumption. The power supply control device according to claim 1, wherein the voltage conversion unit is controlled so as to reduce the intermediate voltage. 前記検出手段が、前記スイッチング素子のデューティ比を算出することによって、前記消費電流を検出することを特徴とする請求項２及び請求項３に記載の電源制御装置。   4. The power supply control device according to claim 2, wherein the detection unit detects the consumption current by calculating a duty ratio of the switching element. 5. 前記検出手段が、前記電圧安定化手段の温度を前記状態量として検出し、前記制御手段が、前記温度の上昇に応じて前記中間電圧を増加、又は前記温度の低下に応じて前記中間電圧を低下するように、前記電圧変換手段を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の電源制御装置。   The detection means detects the temperature of the voltage stabilization means as the state quantity, and the control means increases the intermediate voltage in response to the increase in the temperature or increases the intermediate voltage in response to the decrease in the temperature. The power supply control device according to any one of claims 1 to 4, wherein the voltage conversion unit is controlled so as to decrease. 前記制御手段は、電源供給先へ電源供給を開始する際の所定期間は、予め定めた前記中間電圧となるように、前記電圧変換手段を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の電源制御装置。   6. The control unit according to claim 1, wherein the control unit controls the voltage conversion unit so that the intermediate voltage is predetermined during a predetermined period when power supply to the power supply destination is started. The power supply control device according to any one of the above. 前記制御手段は、前記電圧変換手段によって前記中間電圧に変換する際に発生するリップルを前記電圧安定化手段で除去できる最小の前記中間電圧となるように、前記電圧変換手段を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の電源制御装置。   The control means controls the voltage conversion means so that a ripple generated when the voltage conversion means converts to the intermediate voltage becomes the minimum intermediate voltage that can be removed by the voltage stabilization means. The power supply control device according to any one of claims 1 to 6.
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