JP2008086199A - Power supply feeding apparatus and power supply feeding method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、携帯電話等のような電池を使用する機器で使用される電源供給装置に関し、特に低消費電力化を図ることができる電源供給装置及びその電源供給方法に関する。 The present invention relates to a power supply device used in a device using a battery such as a cellular phone, and more particularly to a power supply device capable of reducing power consumption and a power supply method thereof.
近年、環境問題に対する配慮から、電気機器の省電力化が求められており、特に電池で駆動される機器においてその傾向が顕著である。一般に、省電力化を図る手段としては、機器で消費する電力を削減することと、電源自体の効率を向上させ無駄な電力消費を抑えることが重要である。
機器で消費する電力を削減する方法の１つとして、機器に供給する電圧を低下させる方法がある。最近の機器は多機能になっており、使用状況に応じて様々な動作モードで各種の回路が作動している。また、機器の各種回路に応じて電圧を低下させる方法があった。これらの回路の性能を満足させる電源電圧は様々であるが、通常は、電源回路が複雑になることを避けるために、最も高い電圧が必要な回路に併せて電源回路を設計し、低電圧でも十分な性能を発揮する回路にもこのような高い電圧を供給していたため、余分な電力を消費していた。
In recent years, in consideration of environmental problems, power saving of electric devices has been demanded, and this tendency is particularly remarkable in devices driven by batteries. In general, as means for reducing power consumption, it is important to reduce the power consumed by the device and to improve the efficiency of the power supply itself to suppress wasteful power consumption.
One method for reducing the power consumed by a device is to reduce the voltage supplied to the device. Recent devices have become multifunctional, and various circuits are operated in various operation modes according to usage conditions. In addition, there is a method of reducing the voltage according to various circuits of the device. Although the power supply voltage that satisfies the performance of these circuits varies, normally, to avoid the complexity of the power supply circuit, the power supply circuit is designed according to the circuit that requires the highest voltage. Since such a high voltage was also supplied to a circuit that exhibits sufficient performance, extra power was consumed.
一方、現在一般的に使用されている直流電源としては、スイッチングレギュレータと、シリーズレギュレータがある。スイッチングレギュレータは、定格負荷における効率は高いが、出力電圧のリプルや作動時のノイズが大きく、内部で消費する電力が比較的大きいため、消費電流が小さい負荷の場合は効率が著しく低下してしまうという欠点があった。更に、スイッチングレギュレータは、立ち上がり時や、入力電圧変動及び負荷変動に対する応答時間がやや遅いため、出力電圧の安定度が低いという欠点があった。 On the other hand, there are a switching regulator and a series regulator as DC power supplies that are generally used at present. Switching regulators have high efficiency at rated loads, but output voltage ripple and noise during operation are large, and internal power consumption is relatively large, so the efficiency drops significantly for loads with low current consumption. There was a drawback. Furthermore, the switching regulator has a drawback that the output voltage stability is low because the response time to the rise and the input voltage fluctuation and load fluctuation is somewhat slow.
これに対して、シリーズレギュレータは、負荷電流が大きい場合は制御トランジスタで消費する電力が大きいため効率は低いが、出力電圧のリプルが少なく作動時のノイズも小さい。また、シリーズレギュレータは、電源制御回路内部で消費する電力を小さくすることができる。これらのことから、負荷電流が小さい場合、シリーズレギュレータの方がスイッチングレギュレータよりも高効率である場合があった。更に、シリーズレギュレータは、立ち上がり時や、入力電圧変動及び負荷変動に対する応答時間が早く、出力電圧安定度が高い。 On the other hand, the series regulator consumes a large amount of power in the control transistor when the load current is large, so the efficiency is low, but the output voltage ripple is small and the noise during operation is small. Further, the series regulator can reduce the power consumed in the power supply control circuit. For these reasons, when the load current is small, the series regulator may be more efficient than the switching regulator. Furthermore, the series regulator has a high response time to the rise time, input voltage fluctuation and load fluctuation, and high output voltage stability.
このようなことから、前記２つのタイプのレギュレータを両方とも備え、各レギュレータの特徴を活用した使い方をすることで電力の削減が可能になる。従来から、このような２つのレギュレータの特徴を活かした電源が種々提案されており、図６にその一例のＤＣ−ＤＣコンバータを示す（例えば、特許文献１参照。）。 For this reason, both of the two types of regulators are provided, and power can be reduced by using the features of each regulator. Conventionally, various power supplies utilizing the characteristics of these two regulators have been proposed, and FIG. 6 shows an example of a DC-DC converter (see, for example, Patent Document 1).
図６において、ＩＮ１及びＩＮ２は、直流電源（図示せず）からの電圧Ｖｉ（例えば５Ｖ）が供給される入力端子であり、ＯＵＴ１及びＯＵＴ２は、所定の直流電圧Ｖｏ(例えば３Ｖ)を出力する出力端子である。このような入力端子と出力端子との間に、スイッチングレギュレータ１０１とシリーズレギュレータ１０２がそれぞれ並列に接続されている。シリーズレギュレータ１０２の出力電圧はスイッチングレギュレータ１０１の出力電圧(例えば３Ｖ)より少し低く(例えば２.９５Ｖ)設定されている。
In FIG. 6, IN1 and IN2 are input terminals to which a voltage Vi (for example, 5V) is supplied from a DC power supply (not shown), and OUT1 and OUT2 output a predetermined DC voltage Vo (for example, 3V). Output terminal. A
入力電圧変動や負荷変動等で、応答の遅いスイッチングレギュレータ１０１の出力電圧が３Ｖから低下して２.９５Ｖ以下になると、応答の速いシリーズレギュレータ１０２は作動を開始し、出力電圧Ｖｏを２.９５Ｖに維持するように制御する。再び、出力電圧Ｖｏが上昇して、２.９５Ｖより高くなるとシリーズレギュレータ１０２は動作を停止するため、シリーズレギュレータ１０２での消費電力は小さくなる。このようにして、スイッチングレギュレータ１０１の高効率を維持しながらシリーズレギュレータ１０２の高速な応答速度が得られる。
しかし、このような構成では、電源の応答特性の改善のみにとどまり、出力電流が小さい場合に対して、スイッチングレギュレータ１０１の代わりにシリーズレギュレータ１０２を使用するようにしておらず、効率が著しく低下したスイッチングレギュレータ１０１を使用し続けるため、電力を無駄に消費していた。また、負荷の動作状態によっては、出力電圧を低下させることで更に消費電力を低減することができるが、そのような配慮もなされていない。
However, in such a configuration, only the response characteristic of the power supply is improved, and the
一方、機器の消費電力を削減するため、機器に搭載している負荷の性能にあわせた電源電圧として、複数の電圧からなる電力を機器に供給している。例えば、図７で示すように、システム装置１２０が第１の負荷１２１及び第２の負荷１２２の２つの負荷を備えており、第１の負荷１２１には電源電圧としてスイッチングレギュレータ１１１から所定の定電圧ＶｏＡが入力され、第２の負荷１２２には電源電圧としてシリーズレギュレータ１１２から所定の定電圧ＶｏＢが入力されている。第１の負荷１２１は第２の負荷１２２よりも大きい電源電圧で動作することから、ＶｏＡ＞ＶｏＢになるようにスイッチングレギュレータ１１１及びシリーズレギュレータ１１２からそれぞれ所定の定電圧が出力されている。
On the other hand, in order to reduce the power consumption of a device, power consisting of a plurality of voltages is supplied to the device as a power supply voltage that matches the performance of the load mounted on the device. For example, as shown in FIG. 7, the
このような場合、一般的に、小さい電源電圧で作動する第２の負荷１２２には、大きい電源電圧で作動する第１の負荷１２１からリーク電流が流れ込まないように防止回路が付加されている。ここで、システム装置１２０の消費電力を低減させるために、第１の負荷１２１及び第２の負荷１２２においても、使用状況に応じて各電源電圧を低下させる方法が考えられる。例えば、第１の負荷１２１及び第２の負荷１２２のそれぞれの電源電圧である定電圧ＶｏＡ及びＶｏＢを低下させる場合、該定電圧ＶｏＡが第２の負荷１２２の電源電圧である定電圧ＶｏＢ以下にならないようにする必要があり、このような条件をなくすためには、第１の負荷１２１及び第２の負荷１２２に、リーク電流が流れ込まないようにする防止回路をそれぞれ搭載する必要があり、回路規模が増大するという問題があった。
In such a case, generally, a prevention circuit is added to the
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、機器の使用状況に応じて電源電圧を切り換えることで機器のパフォーマンスを低下させることなく省電力化が図れ、しかも、電圧切り換え時に、負荷間の電圧差条件の不適合によるリーク電流、及び機器の性能に悪影響を及ぼすようなノイズがそれぞれ発生することなく、出力電流が小さい場合にも高効率が得られ電力を無駄に消費することのない電源供給装置及びその電源供給方法を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and by switching the power supply voltage according to the usage status of the device, it is possible to save power without degrading the performance of the device, and to switch the voltage. Occasionally, leakage current due to incompatibility of voltage difference between loads and noise that adversely affects the performance of the device are not generated, and even when the output current is small, high efficiency is obtained and power is wasted. An object of the present invention is to obtain a power supply device and a power supply method therefor.
この発明に係る電源供給装置は、対応する出力端子にそれぞれ接続された複数の負荷に異なる所定の電圧の電力を供給する電源供給装置において、
入力された第１の制御信号に応じて動作の開始又は停止を行うと共に、入力された第１の電圧切換信号に応じた定電圧を生成して対応する前記負荷に出力するスイッチングレギュレータ部と、
入力された第２の制御信号に応じて動作の開始又は停止を行うと共に、入力された第２の電圧切換信号に応じた定電圧を生成して対応する前記負荷に出力するシリーズレギュレータ部と、
前記スイッチングレギュレータ部及び該シリーズレギュレータ部に対して、前記各制御信号を対応して出力すると共に前記各電圧切換信号を対応して出力してそれぞれ動作制御を行う制御部と、
を備え、
前記制御部は、スイッチングレギュレータ部の出力電圧がシリーズレギュレータ部の出力電圧よりも大きくなるように出力電圧値の切り換え制御を行うと共に、前記スイッチングレギュレータ部及び前記シリーズレギュレータ部は、同時に作動する期間では前記スイッチングレギュレータ部の出力電圧が前記シリーズレギュレータ部の出力電圧よりも大きくなるように、生成して出力する定電圧の電圧値がそれぞれ設定されるものである。
A power supply device according to the present invention is a power supply device that supplies power of a predetermined voltage different to a plurality of loads respectively connected to corresponding output terminals.
A switching regulator unit that starts or stops an operation in accordance with the input first control signal, generates a constant voltage in accordance with the input first voltage switching signal, and outputs the constant voltage to the corresponding load;
A series regulator unit that starts or stops an operation according to the input second control signal, generates a constant voltage according to the input second voltage switching signal, and outputs the constant voltage to the corresponding load;
A control unit that outputs the respective control signals correspondingly to the switching regulator unit and the series regulator unit, and outputs the respective voltage switching signals correspondingly to perform operation control, respectively.
With
The control unit performs switching control of the output voltage value so that the output voltage of the switching regulator unit is larger than the output voltage of the series regulator unit, and the switching regulator unit and the series regulator unit are operated at the same time. The voltage values of the constant voltages generated and output are set so that the output voltage of the switching regulator unit is larger than the output voltage of the series regulator unit.
また、この発明に係る電源供給装置の電源供給方法は、対応する出力端子にそれぞれ接続された複数の負荷に異なる所定の電圧の電力を供給する電源供給装置であって、入力された第１の制御信号に応じて動作の開始又は停止を行うと共に、入力された第１の電圧切換信号に応じた定電圧を生成して対応する前記負荷に出力するスイッチングレギュレータ部と、入力された第２の制御信号に応じて動作の開始又は停止を行うと共に、入力された第２の電圧切換信号に応じた定電圧を生成して対応する前記負荷に出力するシリーズレギュレータ部と、前記スイッチングレギュレータ部及び該シリーズレギュレータ部に対して、前記各制御信号を対応して出力すると共に前記各電圧切換信号を対応して出力してそれぞれ動作制御を行う制御部とを備える電源供給装置の電源供給方法において、
前記スイッチングレギュレータ部又は前記シリーズレギュレータ部の出力電圧値を切り換える場合、スイッチングレギュレータ部の出力電圧がシリーズレギュレータ部の出力電圧よりも常に大きくなるようにした。
The power supply method of the power supply device according to the present invention is a power supply device that supplies power of different predetermined voltages to a plurality of loads respectively connected to corresponding output terminals. A switching regulator unit that starts or stops the operation according to the control signal, generates a constant voltage according to the input first voltage switching signal, and outputs the constant voltage to the corresponding load, and the input second A series regulator unit that starts or stops the operation according to the control signal, generates a constant voltage according to the input second voltage switching signal, and outputs the constant voltage to the corresponding load, the switching regulator unit, and the switching regulator unit, A control unit that outputs the control signals correspondingly to the series regulator unit and outputs the voltage switching signals correspondingly to perform operation control. In the power supply method obtaining power supply,
When switching the output voltage value of the switching regulator unit or the series regulator unit, the output voltage of the switching regulator unit is always higher than the output voltage of the series regulator unit.
本発明の電源供給装置及びその電源供給方法によれば、負荷の動作モードに応じて該負荷に供給する最適な出力電圧を選択できるようにしたことから、使用機器のパフォーマンスを損なうことなく低消費電力化を図ることができる。また、負荷電流の変動が大きい場合でも、負荷電流値に応じてスイッチングレギュレータとシリーズレギュレータを使い分けるようにしたことから、高効率で出力電圧変動の少ない電源供給装置及びその電源供給方法を得ることができる。更に、低消費電力のシリーズレギュレータを備えるようにしたことから、使用機器が休止状態である場合のように、極めて消費電流が少ない場合に更に消費電力の低減を図ることができる。 According to the power supply device and the power supply method of the present invention, since it is possible to select an optimum output voltage to be supplied to the load according to the operation mode of the load, it is possible to reduce the consumption without impairing the performance of the equipment used. Electricity can be achieved. In addition, even when the fluctuation of the load current is large, the switching regulator and the series regulator are properly used according to the load current value, so that it is possible to obtain a power supply device and a power supply method thereof that are highly efficient and have little output voltage fluctuation. it can. Furthermore, since the low power consumption series regulator is provided, the power consumption can be further reduced when the current consumption is extremely low, such as when the device in use is in a dormant state.
次に、図面に示す実施の形態に基づいて、本発明を詳細に説明する。
第１の実施の形態．
図１は、本発明の第１の実施の形態における電源供給装置の例を示したブロック図である。
図１において、電源供給装置１は、所定の信号が入力されると出力電圧の電圧値が切り換わる降圧型のレギュレータをなすスイッチングレギュレータ２と、所定の信号が入力されると出力電圧の電圧値が切り換わる降圧型のレギュレータをなすシリーズレギュレータ３と、スイッチングレギュレータ２及びシリーズレギュレータ３の動作制御を行う制御回路４とで構成されている。
Next, the present invention will be described in detail based on the embodiments shown in the drawings.
First embodiment.
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a power supply device according to the first embodiment of the present invention.
In FIG. 1, a power supply device 1 includes a
図１では、スイッチングレギュレータ２は、スイッチングレギュレータＩＣ１１にスイッチングレギュレータ２の平滑回路を形成するインダクタ１２及びコンデンサ１３が外付けされており、シリーズレギュレータ３は１つのＩＣで形成されている場合を例にして示している。なお、制御回路４は制御部をなす。
In FIG. 1, the
スイッチングレギュレータ２において、端子ＬＸと出力端子ＯＵＴ１との間にはインダクタ１２が接続され、出力端子ＯＵＴ１と直流電源１０の負側電源端子との間にコンデンサ１３が接続されている。インダクタ１２は、電力変換に使用され、コンデンサ１３は、スイッチングレギュレータ２の出力端子ＯＵＴ１から出力される出力電圧Ｖｏ１を安定化させると共に、シリーズレギュレータ３の出力端子ＯＵＴ２から出力される出力電圧Ｖｏ２を安定化させるように作用する。
In the
スイッチングレギュレータ２の入力端子ＶＤＤ１とシリーズレギュレータ３の入力端子ＶＤＤ２は、電池等の直流電源１０から正側電源電圧（以下、単に電源電圧と呼ぶ）Ｖｂａｔがそれぞれ入力されている。スイッチングレギュレータ２の出力端子ＯＵＴ１とシリーズレギュレータ３の出力端子ＯＵＴ２はそれぞれ電源供給装置１の出力端子ＯＵＴにそれぞれ接続されている。スイッチングレギュレータ２の動作の開始又は停止の制御を行うための制御信号ＳＥ１が入力される制御信号入力端子Ｅ１は、制御回路４の制御信号出力端子Ｅａ１に接続されている。同様に、シリーズレギュレータ３の動作の開始又は停止の制御を行うための制御信号ＳＥ２が入力される制御信号入力端子Ｅ２は、制御回路４の制御信号出力端子Ｅａ２に接続されている。
The input terminal VDD1 of the
また、スイッチングレギュレータ２における出力電圧Ｖｏ１の電圧値の切り換えを制御する電圧切換信号ＳＣ１が入力される切換信号入力端子Ｃ１は、制御回路４の切換信号出力端子Ｃａ１に接続されている。同様に、シリーズレギュレータ３における出力電圧Ｖｏ２の電圧値の切り換えを制御する電圧切換信号ＳＣ２が入力される切換信号入力端子Ｃ２は、制御回路４の切換信号出力端子Ｃａ２に接続されている。制御回路４は、直流電源１０から電源供給を受けており、直流電源１０からの電源電圧Ｖｂａｔを電源として作動する。なお、スイッチングレギュレータ２の負側電源入力端子ＧＮＤ１、シリーズレギュレータ３の負側電源入力端子ＧＮＤ２及び制御回路４の負側電源入力端子ＧＮＤａは、それぞれ直流電源１０の負側電源端子に接続されて接地電圧ＧＮＤが印加されている。また、出力端子ＯＵＴと接地電圧ＧＮＤとの間に負荷９が接続されている。
The switching signal input terminal C1 to which the voltage switching signal SC1 for controlling the switching of the voltage value of the output voltage Vo1 in the
スイッチングレギュレータ２は、ハイ（Ｈｉｇｈ）レベルの制御信号ＳＥ１が入力されると作動を開始し、ロー（Ｌｏｗ）レベルの制御信号ＳＥ１が入力されると動作を停止してほぼ電力を消費しなくなる。同様に、シリーズレギュレータ３は、ハイレベルの制御信号ＳＥ２が入力されると作動を開始し、ローレベルの制御信号ＳＥ２が入力されると動作を停止してほぼ電力を消費しなくなる。
The
また、スイッチングレギュレータ２は、ローレベルの電圧切換信号ＳＣ１が入力されている間は、電源電圧Ｖｂａｔから所定の定電圧Ｖａ１を生成して出力電圧Ｖｏ１として出力し、ハイレベルの電圧切換信号ＳＣ１が入力されている間は、電源電圧Ｖｂａｔから電圧Ｖａ１よりも小さい所定の定電圧Ｖｂ１を生成して出力電圧Ｖｏ１として出力する。
The
シリーズレギュレータ３は、ローレベルの電圧切換信号ＳＣ２が入力されている間は、電源電圧Ｖｂａｔから所定の定電圧Ｖａ２を生成して出力電圧Ｖｏ２として出力し、ハイレベルの電圧切換信号ＳＣ２が入力されている間は、電源電圧Ｖｂａｔから電圧Ｖａ２よりも小さい所定の定電圧Ｖｂ２を生成して出力電圧Ｖｏ２として出力する。なお、制御信号ＳＥ１は第１の制御信号を、電圧切換信号ＳＣ１は第１の電圧切換信号を、制御信号ＳＥ２は第２の制御信号を、電圧切換信号ＳＣ２は第２の電圧切換信号をそれぞれなしている。
The
ここで、電源電圧Ｖｂａｔを５Ｖ、定電圧Ｖａ１を３Ｖ、定電圧Ｖｂ１を２.５Ｖとし、定電圧Ｖａ２を２.９Ｖ、定電圧Ｖｂ２を２.４Ｖとする。このような構成において、制御回路４によるスイッチングレギュレータ２とシリーズレギュレータ３の動作制御例を図２のタイミングチャートを用いて説明する。なお、図２では、出力電圧Ｖｏを３Ｖから２.５Ｖに下げる場合を例に示して説明する。
Here, the power supply voltage Vbat is 5V, the constant voltage Va1 is 3V, the constant voltage Vb1 is 2.5V, the constant voltage Va2 is 2.9V, and the constant voltage Vb2 is 2.4V. In such a configuration, an example of operation control of the
図２において、区間Ａは、スイッチングレギュレータ２からの３Ｖの出力電圧Ｖｏ１が出力電圧Ｖｏとして出力端子ＯＵＴから出力される区間である。
区間Ａでは、スイッチングレギュレータ２において、制御信号入力端子Ｅ１にハイレベルの制御信号ＳＥ１が、切換信号入力端子Ｃ１にローレベルの電圧切換信号ＳＣ１がそれぞれ入力されている。同時に、シリーズレギュレータ３において、制御信号入力端子Ｅ２にローレベルの制御信号ＳＥ２が、切換信号入力端子Ｃ２にローレベルの電圧切換信号ＳＣ２がそれぞれ入力されている。このため、スイッチングレギュレータ２は作動しており、シリーズレギュレータ３は動作を停止している。したがって、出力端子ＯＵＴからはスイッチングレギュレータ２からの３Ｖの電圧が出力される。
In FIG. 2, a section A is a section in which the 3V output voltage Vo1 from the
In the section A, in the
区間Ｂは、スイッチングレギュレータ２の出力電圧を３Ｖから２.５Ｖに切り換えるためにシリーズレギュレータ３を作動させる区間である。
区間Ｂでは、スイッチングレギュレータ２に対する制御信号ＳＥ１はハイレベルのままであるが、シリーズレギュレータ３に対する制御信号ＳＥ２がハイレベルに立ち上がり、シリーズレギュレータ３の出力電圧Ｖｏ２が０Ｖから２.９Ｖに立ち上がる。このときの電圧切換信号ＳＣ１及びＳＣ２は、共にローレベルのままである。区間Ｂの出力電圧Ｖｏはスイッチングレギュレータ２の出力電圧Ｖｏ１がそのまま出力されることから、３Ｖのままである。
A section B is a section in which the
In section B, the control signal SE1 for the
次に、区間Ｃは、スイッチングレギュレータ２の出力電圧Ｖｏ１を切り換えるために、一時的にスイッチングレギュレータ２の動作を停止させる区間である。
区間Ｃでは、シリーズレギュレータ３に対する制御信号ＳＥ２はハイレベルのままであるが、スイッチングレギュレータ２に対する制御信号ＳＥ１がローレベルに立ち下がり、スイッチングレギュレータ２の出力電圧Ｖｏ１が０Ｖに立ち下がる。したがって、出力端子ＯＵＴからはシリーズレギュレータ３からの２.９Ｖの電圧が出力される。
Next, a section C is a section in which the operation of the
In section C, the control signal SE2 for the
次に、区間Ｄは、スイッチングレギュレータ２の出力電圧Ｖｏ１を２.５Ｖに設定するための前段階として、シリーズレギュレータ３の出力電圧Ｖｏ２を２.４Ｖに低下させ、スイッチングレギュレータ２を作動させたときに、スイッチングレギュレータ２の出力電圧Ｖｏ１が正常に立ち上がるようにするための区間である。
区間Ｄでは、スイッチングレギュレータ２に対する電圧切換信号ＳＣ１及びシリーズレギュレータ３に対する電圧切換信号ＳＣ２をそれぞれハイレベルに立ち上がると共に、制御信号ＳＥ１がローレベルのままであることからスイッチングレギュレータ２の出力電圧Ｖｏ１は引き続き０Ｖであり、出力端子ＯＵＴからは、シリーズレギュレータ３からの２.４Ｖの出力電圧Ｖｏ２がそのまま出力される。
Next, in the section D, when the output voltage Vo2 of the
In section D, the voltage switching signal SC1 for the
次に、区間Ｅは、スイッチングレギュレータ２を作動させて、出力電圧Ｖｏを２.５Ｖにする区間である。
区間Ｅでは、スイッチングレギュレータ２に対する制御信号ＳＥ１がハイレベルに立ち上がり、スイッチングレギュレータ２が作動し電圧切換信号ＳＣ１がハイレベルであることから出力電圧Ｖｏ１は２.５Ｖになる。したがって、スイッチングレギュレータ２の出力電圧Ｖｏ１が完全に立ち上がると、出力電圧Ｖｏは、２.４Ｖから２.５Ｖになる。
Next, section E is a section in which the
In section E, the control signal SE1 for the
次に、区間Ｆは、シリーズレギュレータ３の動作を停止させる区間であり、シリーズレギュレータ３に対する制御信号ＳＥ２がローレベルに立ち下がって、シリーズレギュレータ３の出力電圧Ｖｏ２は０Ｖに低下して、出力電圧Ｖｏの電圧切り換えが終了する。
Next, section F is a section in which the operation of the
一方、負荷９が休止状態等になって消費電流が極端に低下した場合、該負荷９の電源供給を低消費電流のシリーズレギュレータを用いて行うようにしてもよい。図３は、このようにした場合の電源供給装置の例を示したブロック図である。なお、図３では図１と同じものは同じ符号で示し、ここではその説明を省略すると共に図１との相違点のみ説明する。 On the other hand, when the load 9 is in a rest state or the like and the current consumption is extremely reduced, the power supply of the load 9 may be performed using a series regulator with a low current consumption. FIG. 3 is a block diagram showing an example of a power supply device in such a case. In FIG. 3, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted here, and only differences from FIG. 1 are described.
図３における図１との相違点は、シリーズレギュレータ３よりも消費電流が小さい低消費電流シリーズレギュレータ５を追加したことにあり、図１の制御回路４が該低消費電流シリーズレギュレータ５の動作制御を行うようにしたことにある。
図３において、低消費電流シリーズレギュレータ５は、所定の信号が入力されると出力電圧の電圧値が切り換わる降圧型のシリーズレギュレータをなす。なお、図３では、低消費電流シリーズレギュレータ５は、１つのＩＣで形成されている場合を例にして示しており、低消費電力シリーズレギュレータをなしている。コンデンサ１３は、低消費電流シリーズレギュレータ５の出力端子ＯＵＴ３から出力される出力電圧Ｖｏ３をも安定化させるように作用する。
3 is different from FIG. 1 in that a low current
In FIG. 3, the low current
低消費電流シリーズレギュレータ５において、入力端子ＶＤＤ３は、直流電源１０からの電源電圧Ｖｂａｔが入力され、出力端子ＯＵＴ３は電源出力端子ＯＵＴに接続されている。低消費電流シリーズレギュレータ５の作動又は停止の動作制御を行うための制御信号ＳＥ３が入力される制御信号入力端子Ｅ３は、制御回路４の制御信号出力端子Ｅａ３に接続されている。また、低消費電流シリーズレギュレータ５における出力電圧Ｖｏ３の電圧値の切り換えを制御する電圧切換信号ＳＣ３が入力される切換信号入力端子Ｃ３は、制御回路４の切換信号出力端子Ｃａ３に接続されている。低消費電流シリーズレギュレータ５の負側電源入力端子ＧＮＤ３は、直流電源１０の負側電源端子に接続されて接地電圧ＧＮＤが印加されている。
In the low current
低消費電流シリーズレギュレータ５は、ハイレベルの制御信号ＳＥ３が入力されると作動を開始し、ローレベルの制御信号ＳＥ３が入力されると動作を停止してほぼ電力を消費しなくなる。また、低消費電流シリーズレギュレータ５は、ローレベルの電圧切換信号ＳＣ３が入力されている間は、電源電圧Ｖｂａｔから所定の定電圧Ｖａ３を生成して出力電圧Ｖｏ３として出力し、ハイレベルの電圧切換信号ＳＣ３が入力されている間は、電源電圧Ｖｂａｔから電圧Ｖａ３よりも小さい所定の定電圧Ｖｂ３を生成して出力電圧Ｖｏ３として出力する。なお、制御信号ＳＥ３は第２の制御信号を、電圧切換信号ＳＣ３は第２の電圧切換信号をそれぞれなし、シリーズレギュレータ３及び低消費電流シリーズレギュレータ５はシリーズレギュレータ部をなしている。
The low current
このような構成において、負荷９が休止状態等になって消費電流が極端に小さくなるような場合は、スイッチングレギュレータ２及びシリーズレギュレータ３の動作を停止し、低消費電流シリーズレギュレータ５を作動させて、出力電圧Ｖｏ３が出力端子ＯＵＴから出力されるようにする。図３では、シリーズレギュレータ３と低消費電流シリーズレギュレータ５を別々に設けた場合を示したが、シリーズレギュレータ３と低消費電流シリーズレギュレータ５の両シリーズレギュレータを一体にして、制御回路４からの消費電力切換信号によって、シリーズレギュレータの消費電力を低減する構成にすることも可能である。また、定電圧Ｖａ３は定電圧Ｖａ２と同じになるように、定電圧Ｖｂ３は定電圧Ｖｂ２と同じになるようにしてもよい。
In such a configuration, when the load 9 is in a rest state or the like and the current consumption becomes extremely small, the operation of the
このように、本第１の実施の形態における電源供給装置は、スイッチングレギュレータ２の出力電圧Ｖｏ１を切り換える際に、シリーズレギュレータ３を同時に作動状態にし、しかもシリーズレギュレータ３の出力電圧Ｖｏ２をスイッチングレギュレータ２の出力電圧Ｖｏ１よりも小さくなるようにした。このことから、スイッチングレギュレータ２の出力電圧Ｖｏ１をスムースに切り換えることができるため、出力電圧Ｖｏに発生するノイズを低減させることができ、機器の誤動作を防止することができる。また、負荷９の動作モードごとに、出力電圧Ｖｏを最適に選ぶことで、消費電力の低減を図ることができる。更に、機器に供給する消費電流が小さい場合は、スイッチングレギュレータの動作を停止して、シリーズレギュレータのみで電力供給を行うことで、更に低消費電力化を図ることができる。
As described above, in the power supply device according to the first embodiment, when the output voltage Vo1 of the
第２の実施の形態．
図４は、本発明の第２の実施の形態における電源供給装置の例を示したブロック図である。なお、図４では、図１と同じものは同じ符号で示し、ここではその説明を省略する。
図４において、電源供給装置２１は、スイッチングレギュレータ２と、シリーズレギュレータ３と、スイッチングレギュレータ２及びシリーズレギュレータ３の動作制御を行う制御回路２２とで構成されている。なお、制御回路２２は制御部をなす。
Second embodiment.
FIG. 4 is a block diagram showing an example of a power supply apparatus according to the second embodiment of the present invention. 4, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted here.
In FIG. 4, the
スイッチングレギュレータ２の出力端子ＯＵＴ１は、電源供給装置２１の出力端子ＯＵＴａに、シリーズレギュレータ３の出力端子ＯＵＴ２は、電源供給装置２１の出力端子ＯＵＴｂにそれぞれ接続されている。スイッチングレギュレータ２の動作の開始又は停止の制御を行うための制御信号ＳＥ１が入力される制御信号入力端子Ｅ１は、制御回路２２の制御信号出力端子Ｅａ１に接続されている。同様に、シリーズレギュレータ３の動作の開始又は停止の制御を行うための制御信号ＳＥ２が入力される制御信号入力端子Ｅ２は、制御回路２２の制御信号出力端子Ｅａ２に接続されている。
The output terminal OUT1 of the
また、スイッチングレギュレータ２における出力電圧Ｖｏ１の電圧値の切り換えを制御する電圧切換信号ＳＣ１が入力される切換信号入力端子Ｃ１は、制御回路２２の切換信号出力端子Ｃａ１に接続されている。同様に、シリーズレギュレータ３における出力電圧Ｖｏ２の電圧値の切り換えを制御する電圧切換信号ＳＣ２が入力される切換信号入力端子Ｃ２は、制御回路２２の切換信号出力端子Ｃａ２に接続されている。制御回路２２は、直流電源１０から電源供給を受けており、直流電源１０からの電源電圧Ｖｂａｔを電源として作動する。
The switching signal input terminal C1 to which the voltage switching signal SC1 for controlling the switching of the voltage value of the output voltage Vo1 in the
なお、制御回路２２の負側電源入力端子ＧＮＤａは、直流電源１０の負側電源端子に接続されて接地電圧ＧＮＤが印加されている。また、出力端子ＯＵＴａと接地電圧ＧＮＤとの間に第１の負荷９ａが、出力端子ＯＵＴｂと接地電圧ＧＮＤとの間に第２の負荷９ｂがそれぞれ接続され、所定の機能をそれぞれ有する第１の負荷９ａ及び第２の負荷９ｂはシステム装置２５の一部をそれぞれなしている。
第１の負荷９ａには電源電圧としてスイッチングレギュレータ２の出力電圧Ｖｏ１が入力され、第２の負荷９ｂには電源電圧としてシリーズレギュレータ３の出力電圧Ｖｏ２が入力されている。第１の負荷９ａは第２の負荷９ｂよりも大きい電源電圧で動作することから、制御回路２２は、Ｖｏ１＞Ｖｏ２になるようにスイッチングレギュレータ２及びシリーズレギュレータ３からそれぞれ所定の定電圧が出力されるように制御する。
The negative power supply input terminal GNDa of the
The output voltage Vo1 of the
ここで、電源電圧Ｖｂａｔを５Ｖ、定電圧Ｖａ１を３Ｖ、定電圧Ｖｂ１を２.５Ｖとし、定電圧Ｖａ２を２.９Ｖ、定電圧Ｖｂ２を２.４Ｖとする。このような構成において、制御回路２２によるスイッチングレギュレータ２とシリーズレギュレータ３の動作制御例を図５のタイミングチャートを用いて説明する。
図５において、区間Ｇは、スイッチングレギュレータ２及びシリーズレギュレータ３からの各出力電圧の出力が停止している状態であり、出力電圧Ｖｏ１及びＶｏ２がそれぞれ０Ｖである。
Here, the power supply voltage Vbat is 5V, the constant voltage Va1 is 3V, the constant voltage Vb1 is 2.5V, the constant voltage Va2 is 2.9V, and the constant voltage Vb2 is 2.4V. In such a configuration, an example of operation control of the
In FIG. 5, section G is a state in which the output of each output voltage from the
区間Ｇでは、スイッチングレギュレータ２において、制御信号入力端子Ｅ１にローレベルの制御信号ＳＥ１が、切換信号入力端子Ｃ１にローレベルの電圧切換信号ＳＣ１がそれぞれ入力されている。同時に、シリーズレギュレータ３において、制御信号入力端子Ｅ２にローレベルの制御信号ＳＥ２が、切換信号入力端子Ｃ２にローレベルの電圧切換信号ＳＣ２がそれぞれ入力されている。このため、スイッチングレギュレータ２及びシリーズレギュレータ３はそれぞれ動作を停止している。したがって、出力端子ＯＵＴａ及びＯＵＴｂからはそれぞれ０Ｖの電圧が出力される。
In section G, in switching
次に、区間Ｈは、スイッチングレギュレータ２からの３Ｖの出力電圧Ｖｏ１が出力端子ＯＵＴａから出力される区間である。
区間Ｈでは、スイッチングレギュレータ２において、制御信号入力端子Ｅ１にハイレベルの制御信号ＳＥ１が、切換信号入力端子Ｃ１にローレベルの電圧切換信号ＳＣ１がそれぞれ入力されている。同時に、シリーズレギュレータ３において、制御信号入力端子Ｅ２にローレベルの制御信号ＳＥ２が、切換信号入力端子Ｃ２にローレベルの電圧切換信号ＳＣ２がそれぞれ入力されている。このため、スイッチングレギュレータ２は作動し、シリーズレギュレータ３は動作を停止している。したがって、出力端子ＯＵＴａからは３Ｖの電圧が、出力端子ＯＵＴｂからは０Ｖの電圧がそれぞれ出力される。
Next, a section H is a section in which the 3V output voltage Vo1 from the
In section H, in switching
次に、区間Ｉは、シリーズレギュレータ３を作動させる区間である。
区間Ｉでは、スイッチングレギュレータ２に対する制御信号ＳＥ１はハイレベルのままであるが、シリーズレギュレータ３に対する制御信号ＳＥ２がハイレベルに立ち上がり、シリーズレギュレータ３の出力電圧Ｖｏ２が０Ｖから２.９Ｖに立ち上がる。このときの電圧切換信号ＳＣ１及びＳＣ２は、共にローレベルのままである。したがって、出力端子ＯＵＴａからは引き続き３Ｖの電圧が、出力端子ＯＵＴｂからは２.９Ｖの電圧がそれぞれ出力される。
Next, section I is a section in which the
In section I, the control signal SE1 for the
次に、区間Ｊは、スイッチングレギュレータ２の出力電圧Ｖｏ１を３Ｖから２.５Ｖに切り換えるために、シリーズレギュレータ３の出力電圧Ｖｏ２を２.９Ｖから２.４Ｖに切り換える区間である。
区間Ｊでは、スイッチングレギュレータ２に対する電圧切換信号ＳＣ１はローレベルのままであるが、シリーズレギュレータ３に対する電圧切換信号ＳＣ２がハイレベルに立ち上がり、シリーズレギュレータ３の出力電圧Ｖｏ２が２.４Ｖに低下する。このときの制御信号ＳＥ１及びＳＥ２は、いうまでもなく共にハイレベルのままである。したがって、出力端子ＯＵＴａからは引き続き３Ｖの電圧が、出力端子ＯＵＴｂからは２.４Ｖの電圧がそれぞれ出力される。
Next, section J is a section in which the output voltage Vo2 of the
In section J, the voltage switching signal SC1 for the
次に、区間Ｋは、スイッチングレギュレータ２の出力電圧Ｖｏ１を３Ｖから２.５Ｖに切り換える区間である。
区間Ｋでは、シリーズレギュレータ３に対する電圧切換信号ＳＣ２はハイレベルのままであるが、スイッチングレギュレータ２に対する電圧切換信号ＳＣ１がハイレベルに立ち上がり、スイッチングレギュレータ２の出力電圧Ｖｏ１が２.５Ｖに低下する。このときの制御信号ＳＥ１及びＳＥ２は、いうまでもなく共にハイレベルのままである。したがって、出力端子ＯＵＴａからは２.５Ｖの電圧が、出力端子ＯＵＴｂからは引き続き２.４Ｖの電圧がそれぞれ出力される。
Next, a section K is a section in which the output voltage Vo1 of the
In the interval K, the voltage switching signal SC2 for the
次に、区間Ｌは、シリーズレギュレータ３の出力電圧Ｖｏ２を２.９Ｖにするための前段階として、スイッチングレギュレータ２の出力電圧Ｖｏ１を３Ｖに上昇させる区間である。
区間Ｌでは、シリーズレギュレータ３に対する電圧切換信号ＳＣ２はハイレベルのままであるが、スイッチングレギュレータ２に対する電圧切換信号ＳＣ１がローレベルに立ち下がり、スイッチングレギュレータ２の出力電圧Ｖｏ１が３Ｖに上昇する。このときの制御信号ＳＥ１及びＳＥ２は、いうまでもなく共にハイレベルのままである。したがって、出力端子ＯＵＴａからは３Ｖの電圧が、出力端子ＯＵＴｂからは引き続き２.４Ｖの電圧がそれぞれ出力される。
Next, a section L is a section in which the output voltage Vo1 of the
In section L, voltage switching signal SC2 for
次に、区間Ｍでは、シリーズレギュレータ３の出力電圧Ｖｏ２を２.９Ｖに上昇させる区間である。
区間Ｍでは、スイッチングレギュレータ２に対する電圧切換信号ＳＣ１はローレベルのままであるが、シリーズレギュレータ３に対する電圧切換信号ＳＣ２がローレベルに立ち下がり、シリーズレギュレータ３の出力電圧Ｖｏ２が２.９Ｖに上昇する。このときの制御信号ＳＥ１及びＳＥ２は、いうまでもなく共にハイレベルのままである。したがって、出力端子ＯＵＴａからは引き続き３Ｖの電圧が、出力端子ＯＵＴｂからは２.９Ｖの電圧がそれぞれ出力される。
Next, in the section M, the output voltage Vo2 of the
In section M, the voltage switching signal SC1 for the
次に、区間Ｎは、スイッチングレギュレータ２及びシリーズレギュレータ３の動作をそれぞれ停止させる区間であり、スイッチングレギュレータ２に対する制御信号ＳＥ１及びシリーズレギュレータ３に対する制御信号ＳＥ２がそれぞれローレベルに立ち下がって、スイッチングレギュレータ２の出力電圧Ｖｏ１及びシリーズレギュレータ３の出力電圧Ｖｏ２はそれぞれ０Ｖに低下する。
Next, a section N is a section in which the operations of the
このように、本第２の実施の形態における電源供給装置は、第１の負荷９ａには電源電圧としてスイッチングレギュレータ２の出力電圧Ｖｏ１が入力され、第２の負荷９ｂには電源電圧としてシリーズレギュレータ３の出力電圧Ｖｏ２が入力され、第１の負荷９ａが第２の負荷９ｂよりも大きい電源電圧で動作することから、制御回路２２は、Ｖｏ１＞Ｖｏ２になるようにスイッチングレギュレータ２及びシリーズレギュレータ３の各出力電圧の制御を行うようにした。このことから、回路規模を増大させることなく、負荷間の電圧差条件の不適合によるリーク電流の発生を防止することができると共に、第１及び第２の各負荷９ａ，９ｂの各動作モードごとに、出力電圧Ｖｏ１及びＶｏ２を最適に選ぶことができ消費電力の低減を図ることができる。
As described above, in the power supply apparatus according to the second embodiment, the output voltage Vo1 of the
なお、前記第１及び第２の各実施の形態において、制御回路４及び２２の電源を直流電源１０から供給される場合を例にして説明したが、これに限定するものではなく、直流電源１０からの電源電圧Ｖｂａｔから所定の定電圧を生成して出力する他のレギュレータ（図示せず）から電源供給されるようにしてもよい。また、前記第１及び第２の各実施の形態において、スイッチングレギュレータ２及びシリーズレギュレータ３の各出力電圧を制御する条件の一例を説明したが、これに限定するものではない。更に、前記第２の実施の形態において、スイッチングレギュレータ２及びシリーズレギュレータ３は各１つからなる例を説明したが、これに限定するものではない。
In the first and second embodiments, the case where the power of the
１，２１ 電源供給装置
２ スイッチングレギュレータ
３ シリーズレギュレータ
４，２２ 制御回路
５ 低消費電流シリーズレギュレータ
９ 負荷
９ａ 第１の負荷
９ｂ 第２の負荷
１０ 直流電源
１１ スイッチングレギュレータＩＣ
１２ インダクタ
１３ コンデンサ
２５ システム装置
DESCRIPTION OF
12
Claims (2)
入力された第１の制御信号に応じて動作の開始又は停止を行うと共に、入力された第１の電圧切換信号に応じた定電圧を生成して対応する前記負荷に出力するスイッチングレギュレータ部と、
入力された第２の制御信号に応じて動作の開始又は停止を行うと共に、入力された第２の電圧切換信号に応じた定電圧を生成して対応する前記負荷に出力するシリーズレギュレータ部と、
前記スイッチングレギュレータ部及び該シリーズレギュレータ部に対して、前記各制御信号を対応して出力すると共に前記各電圧切換信号を対応して出力してそれぞれ動作制御を行う制御部と、
を備え、
前記制御部は、スイッチングレギュレータ部の出力電圧がシリーズレギュレータ部の出力電圧よりも大きくなるように出力電圧値の切り換え制御を行うと共に、前記スイッチングレギュレータ部及び前記シリーズレギュレータ部は、同時に作動する期間では前記スイッチングレギュレータ部の出力電圧が前記シリーズレギュレータ部の出力電圧よりも大きくなるように、生成して出力する定電圧の電圧値がそれぞれ設定されることを特徴とする電源供給装置。 In a power supply device that supplies power of different predetermined voltages to a plurality of loads connected to corresponding output terminals,
A switching regulator unit that starts or stops an operation in accordance with the input first control signal, generates a constant voltage in accordance with the input first voltage switching signal, and outputs the constant voltage to the corresponding load;
A series regulator unit that starts or stops an operation according to the input second control signal, generates a constant voltage according to the input second voltage switching signal, and outputs the constant voltage to the corresponding load;
A control unit that outputs the respective control signals correspondingly to the switching regulator unit and the series regulator unit, and outputs the respective voltage switching signals correspondingly to perform operation control, respectively.
With
The control unit performs switching control of the output voltage value so that the output voltage of the switching regulator unit is larger than the output voltage of the series regulator unit, and the switching regulator unit and the series regulator unit are operated at the same time. The power supply device, wherein the voltage value of the constant voltage generated and output is set so that the output voltage of the switching regulator unit is larger than the output voltage of the series regulator unit.
前記スイッチングレギュレータ部又は前記シリーズレギュレータ部の出力電圧値を切り換える場合、スイッチングレギュレータ部の出力電圧がシリーズレギュレータ部の出力電圧よりも常に大きくなるようにしたことを特徴とする電源供給方法。 A power supply device that supplies electric power of different predetermined voltages to a plurality of loads respectively connected to corresponding output terminals, and starts or stops an operation in accordance with an input first control signal and inputs A switching regulator unit that generates a constant voltage according to the first voltage switching signal and outputs the constant voltage to the corresponding load, and starts or stops the operation according to the input second control signal, A series regulator unit that generates a constant voltage according to the second voltage switching signal generated and outputs the constant voltage to the corresponding load, the switching regulator unit, and the series regulator unit corresponding to each control signal In a power supply method for a power supply device comprising a control unit that outputs and controls each of the voltage switching signals correspondingly to perform operation control,
The power supply method according to claim 1, wherein when the output voltage value of the switching regulator unit or the series regulator unit is switched, the output voltage of the switching regulator unit is always higher than the output voltage of the series regulator unit.
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