JP2013150139A - 電源接続装置 - Google Patents

Abstract

【課題】降圧電源が大きな電流を昇圧回路に供給することなく、降圧電源のサイズを小さくすること。
【解決手段】出力端子と第１のスイッチとの間に接続された第１の昇圧回路によって、電源起動時において出力電圧を昇圧して該昇圧した電圧を第１のスイッチへ出力し、また、降圧電源と第２のスイッチとの間に接続された第２の昇圧回路によって、電源起動時において内部電圧を昇圧して該昇圧した電圧を第２のスイッチへ出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力供給源に接続される入力端子と、該電力供給源からの電力を外部機器へ出力する出力端子との間に接続される電源接続装置に関する。

電力供給源と電力供給源により電力が供給されて動作する外部機器とを接続する回路として電源接続回路がある。

図４は、従来の電源接続回路の構成を示す。

従来の電源接続回路は、入力電圧ＶＩＮを出力電圧ＶＯＵＴとして電力を伝達する電源接続回路におけるスイッチM１、M２のオンオフを２つの昇圧回路ＣＰ１、ＣＰ２によって行う。

昇圧回路ＣＰ１、ＣＰ２は、入力端子と出力端子との間の抵抗値、つまり、スイッチＭ１、Ｍ２のオン抵抗値を小さくするためにある。

電源が立ち上がった定常時には、入力電圧ＶＩＮから昇圧回路ＣＰ１に電力が供給され、出力電圧ＶＯＵＴから昇圧回路ＣＰ２に電力が供給される。これにより、スイッチＭ１，Ｍ２のゲートソース間電圧がそれぞれＶＩＮ，ＶＯＵＴに依存させることができ、ＶＩＮ，ＶＯＵＴの変動に対してスイッチＭ１，Ｍ２を保護することができる。

入力端子に電源が投入された直後の立ち上がり時には、昇圧回路ＣＰ１、ＣＰ２は、入力端子より電力が供給される降圧電源ＬＤＯによって動作する。

昇圧回路ＣＰ１、ＣＰ２は、降圧電源ＬＤＯから供給された電力によって、スイッチM１、M２のゲートに電荷を供給してスイッチM１、M２をオンする。

このように単一の電源から昇圧回路に電力を供給するのものとして、例えば、特許文献１に記載されている。

特開平１１−１７８２２４号公報

しかしながら、従来の電源接続回路は、降圧電源ＬＤＯのサイズを大きくしなければならないという問題があった。すなわち、電源起動時に、スイッチM１、M２を確実にオンするためには、昇圧回路ＣＰ１、ＣＰ２がスイッチＳＷ１、ＳＷ２に大きな電流を供給しなければならない。

その電流供給のためには、降圧電源ＬＤＯが昇圧回路ＣＰ１、ＣＰ２に大きな電流を供給しなければならず、さらに、大きな電流を供給するためには、降圧電源ＬＤＯのサイズを大きくしなければならないという問題がある。

そこで、本発明の目的は、降圧電源が大きな電流を昇圧回路に供給することなく、降圧電源のサイズを小さくすることが可能な電源接続装置を提供することにある。

本発明は、電力供給源に接続される入力端子と、該電力供給源からの電力を外部機器へ出力する出力端子との間に接続される電源接続装置であって、前記入力端子に接続され、所定の入力電圧が入力される第１のスイッチと、前記第１のスイッチと前記出力端子との間に接続され、前記第１のスイッチが出力する電圧を出力電圧として前記出力端子へ出力する第２のスイッチと、前記入力端子に接続され、該入力端子に前記入力電圧が投入された電源起動時において、前記入力電圧を降圧して、内部電圧を作り出す降圧電源と、前記出力端子と前記第１のスイッチとの間に接続され、前記電源起動時において、前記出力電圧を昇圧して、該昇圧した電圧を前記第１のスイッチへ出力する第１の昇圧回路と、前記降圧電源と前記第２のスイッチとの間に接続され、前記電源起動時において、前記内部電圧を昇圧して、該昇圧した電圧を前記第２のスイッチへ出力する第２の昇圧回路とを具えたことを特徴とする。

前記第１の昇圧回路は、前記入力電圧が前記電源起動時から立ち上がった定常状態において、前記入力電圧を昇圧して、該昇圧した電圧を前記第１のスイッチへ出力し、前記第２の昇圧回路は、前記入力電圧が前記電源起動時から立ち上がった定常状態において、前記出力電圧を昇圧して、該昇圧した電圧を前記第２のスイッチへ出力することを特徴とする。

前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチは、トランジスタ素子から構成されたことを特徴とする。

前記トランジスタ素子は、ＭＯＳトランジスタであることを特徴とする。

前記第１の昇圧回路および前記第２の昇圧回路は、ダイオードと、前記昇圧のための容量素子とをそれぞれ含むことを特徴とする。

前記出力端子と前記第１の昇圧回路との間で電気的な接続および遮断を行う第１の接続手段を設け、該第１の接続手段によって、前記電源起動時において前記接続がされ、前記定常状態において前記遮断がされることを特徴とする。

前記第１の接続手段は、ダイオードからなることを特徴とする。

前記降圧電源と前記第２の昇圧回路との間で電気的な接続および遮断を行う第２の接続手段を設け、該第２の接続手段によって、前記電源起動時において前記接続がされ、前記定常状態において前記遮断がされることを特徴とする。

前記第２の接続手段は、ダイオードからなることを特徴とする。

本発明は、電力供給源に接続される複数の入力端子と、該電力供給源からの電力を外部機器へ出力する出力端子との間に接続される電源接続装置であって、前記複数の入力端子にそれぞれ接続され、第１乃至第Ｎ（Ｎは２以上の整数）の入力電圧がそれぞれ入力される第１乃至第Ｎのスイッチと、前記第１乃至第Ｎのスイッチと前記出力端子との間にそれぞれ接続され、前記第１乃至第Ｎのスイッチがそれぞれ出力する電圧のうちの一つを出力電圧として出力端子より出力する第（Ｎ＋１）乃至第（２×Ｎ）のスイッチと、前記第１乃至第Ｎのスイッチのオンオフをそれぞれ制御する第１乃至第Ｎのレベルシフタと、前記第（Ｎ＋１）乃至第（２×Ｎ）のスイッチのオンオフをそれぞれ制御する第（Ｎ＋１）乃至第（２×Ｎ）のレベルシフタと、前記複数の入力端子に接続され、該各入力端子に前記入力電圧が投入された電源起動時において、前記第１乃至第Ｎの入力電圧をそれぞれ降圧して、内部電圧を作り出す第１乃至第Ｎの降圧電源と、前記出力端子と前記第１乃至第Ｎのスイッチとの間に接続され、前記電源起動時において、前記出力電圧を昇圧して、該昇圧した電圧を前記第ｋ（１≦ｋ≦Ｎ）のスイッチへ前記第ｋのレベルシフタを介して出力する第１の昇圧回路と、前記第１乃至第Ｎの降圧電源と前記第（Ｎ＋１）乃至第（２×Ｎ）のスイッチとの間に接続され、前記電源起動時において、前記内部電圧を昇圧して、該昇圧した電圧を前記第（Ｎ＋ｋ）のスイッチへ前記第（Ｎ＋ｋ）のレベルシフタを介して出力する第２の昇圧回路とを具えたことを特徴とする。

本発明は、出力端子と第１のスイッチとの間に接続された第１の昇圧回路によって、電源起動時において出力電圧を昇圧して該昇圧した電圧を第１のスイッチへ出力し、また、降圧電源と第２のスイッチとの間に接続された第２の昇圧回路によって、電源起動時において内部電圧を昇圧して該昇圧した電圧を第２のスイッチへ出力するようにしたので、降圧電源が昇圧回路に供給する電流を小さくすることができ、これにより、降圧電源のサイズを小さくすることができる。

本発明の第１の実施の形態である電源接続装置の構成を示す回路図である。 図１の電源接続装置の具体例を示す回路図である。 本発明の第２の実施の形態である電源接続装置の構成を示す回路図である。 従来の電源接続回路を示す回路図である。

〔第１の例〕
本発明の第１の実施の形態を、図１〜図２に基づいて説明する。

＜構成＞
図１は、本発明の電源接続装置１００の構成例を示す。

電源接続装置１００は、バッテリー等の電力供給源に接続される入力端子１０１と、該電力供給源からの電力を外部の電子機器へ出力する出力端子１０２との間で構成されている。

この電源接続装置１００は、入力端子１０１に接続され、所定の入力電圧ＶＩＮが入力される第１のスイッチ１１０（スイッチＭ１）と、第１のスイッチ１１０と出力端子１０２との間に接続され、第１のスイッチ１１０が出力する電圧を出力電圧ＶＯＵＴとして出力端子１０２へ出力する第２のスイッチ１２０（スイッチＭ２）と、入力端子１０１に接続され、該入力端子１０１に入力電圧ＶＩＮが投入された電源起動時において入力電圧ＶＩＮを降圧して内部電圧を作り出す降圧電源１３０（ＬＤＯ）と、出力端子１０２と第１のスイッチ１１０との間に接続され、電源起動時において出力電圧ＶＯＵＴを昇圧して該昇圧した電圧を第１のスイッチ１１０へ出力する第１の昇圧回路１４０（ＣＰ１）と、降圧電源１３０と第２のスイッチ１２０との間に接続され、電源起動時において内部電圧を昇圧して該昇圧した電圧を第２のスイッチ１２０へ出力する第２の昇圧回路１５０（ＣＰ２）とを備えて構成される。

本例では、以下、スイッチＭ１，Ｍ２は、ＭＯＳトランジスタにより構成される場合について説明するが、これに限定されるものではなく、他のトランジスタ素子でもよい。

例えば、スイッチＭ１，Ｍ２をバイポーラトランジスタにより構成する場合には、スイッチＭ１に入力端子から出力端子への方向を順方向とするダイオードを並列接続し、オンオフを制御する制御端子であるスイッチＭ１，Ｍ２のベースに昇圧回路ＣＰ１，ＣＰ２から電流をそれぞれ供給すればよい。

なお、スイッチＭ１，Ｍ２をＭＯＳトランジスタにより構成すれば、オンオフを制御する制御端子であるゲートに電荷が十分溜まってからオン状態を維持するのにそれ以上電流を供給する必要がないため、昇圧回路ＣＰ１，ＣＰ２のサイズ、ひいては降圧電源ＬＤＯのサイズをさらに小さくできるため好ましい。

図１の構成において、降圧電源ＬＤＯは、昇圧回路ＣＰ２だけに電力を供給する。昇圧回路ＣＰ２は、降圧電源ＬＤＯから供給された電力によって、スイッチＭ２のゲートに電荷を供給してスイッチＭ２をオンする。スイッチＭ１のボディーダイオードを介して入力電圧ＶＩＮが出力端子１０２に伝達されて出力電圧ＶＯＵＴが出力される。

昇圧回路ＣＰ１は、出力電圧ＶＯＵＴによって動作して、スイッチＭ１をオンする。降圧電源ＬＤＯは、昇圧回路ＣＰ２だけに電流を供給すればよい。これにより、降圧電源ＬＤＯが供給する電流を小さくすることができる。このように供給する電流を小さくできるため、降圧電源ＬＤＯのサイズを小さくすることができる。

＜具体例＞
次に、本発明に係る電源接続装置１００の具体例について説明する。

図２は、電源接続装置１００の具体的な構成例を示す。

昇圧回路ＣＰ１は、ダイオードＤ１，Ｄ２と、容量Ｃ１とを備えている。昇圧回路ＣＰ２は、ダイオードＤ３，Ｄ４と、容量Ｃ２とを備えている。スイッチＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５は、ＭＯＳトランジスタからなる。

出力端子１０２と昇圧回路ＣＰ１との間には、電気的な接続および遮断を行う第１の接続手段１６０としてのダイオードＤ５が接続されている。降圧電源１３０と昇圧回路ＣＰ２との間には、電気的な接続および遮断を行う第２の接続手段１７０としてのダイオードＤ６が接続されている。

そして、図２において、降圧電源ＬＤＯの出力をダイオードＤ６を介して昇圧回路ＣＰ２へ入力し、出力電圧ＶＯＵＴをダイオードＤ５を介して昇圧回路ＣＰ１へ入力する。ダイオードＤ５，Ｄ６は、入力電源が電源起動時から立ち上がった定常時において、昇圧回路ＣＰ１，ＣＰ２の電力供給源をそれぞれ入力電圧ＶＩＮ、出力電圧ＶＯＵＴとするためにある。

一般にＭＯＳトランジスタのゲートには、ソース電圧に対して閾値よりも十分高い電圧を加えて抵抗値を小さくするのが望ましい。ここでは、そのことを考慮し、定常時の昇圧回路 ＣＰ１、ＣＰ２の入力電源はそれぞれ入力電圧ＶＩＮ、出力電圧ＶＯＵＴとなっている。

昇圧回路ＣＰ１は、ダイオードＤ５を介して容量Ｃ１に電荷が供給される。そして、クロックＣＬＫ１により容量Ｃ１の電圧が昇圧され、ダイオードＤ２を介して、スイッチＭ１のゲートに電荷が供給される。昇圧回路ＣＰ１は、これらの動作を繰り返して、スイッチＭ１に十分な電荷を供給してスイッチＭ１をオンする。

昇圧回路ＣＰ２は、ダイオードＤ６を介して容量Ｃ２に電荷が供給される。そして、クロックＣＬＫ２により容量Ｃ２の電圧が昇圧され、ダイオードＤ３を介して、スイッチＭ２のゲートに電荷が供給される。昇圧回路ＣＰ２は、これらの動作を繰り返して、スイッチＭ２に十分な電荷を供給してスイッチＭ２をオンする。

また、本例の電源接続装置１００は、保護素子としてスイッチＭ３、Ｍ４、Ｍ５が挿入されている。

スイッチＭ３は、入力電圧ＶＩＮに入力されるサージ電圧などの高電圧から昇圧回路ＣＰ１のダイオードＤ１を保護する役目を持つ。

スイッチＭ４は、出力電圧ＶＯＵＴに入力されるサージ電圧などの高電圧から昇圧回路ＣＰ２のダイオードＤ４を保護する役目と、過電流または過電圧検出時に保護動作としてスイッチＭ２を素早くオフさせる役目を持つ。

スイッチＭ５は、スイッチＭ２のゲートに蓄えられた電荷を放電するためのものであり、ゲートに電圧Ｖ１が入力される。Ｖ１がハイのときオンして、ローのときオフする。

スイッチＭ４、Ｍ５によって，昇圧回路ＣＰ２のダイオードＤ３、Ｄ４がオフして出力端子からの導通経路を遮断することができ、スイッチＭ２の素早い放電ができる。

＜回路動作＞
図２の電源接続装置１００は、スイッチＭ３，Ｍ４が起動時にはオフ状態なのでそれらがオンするまでの間、昇圧回路ＣＰ２は降圧電源ＬＤＯ出力を、昇圧回路ＣＰ１は出力電圧ＶＯＵＴをそれぞれ代替電源として使用する。

そして、電源接続装置１００は、スイッチＭ３，Ｍ４が定常時にはオン状態となり、昇圧回路ＣＰ１は入力電圧ＶＩＮを、昇圧回路ＣＰ２は出力電圧ＶＯＵＴをそれぞれ電源として使用する。

以下、具体的な回路動作について説明する。

入力端子に電源が接続された直後、つまり起動時において、スイッチＭ１、Ｍ２はいずれもオフ状態にあり出力電圧ＶＯＵＴは０Ｖである。

昇圧回路ＣＰ２はダイオードＤ６を介して入力されたＬＤＯ出力電圧を代替電源として昇圧動作を行う。やがて、スイッチＭ２とＭ４のゲート電圧が上がり、導通すると出力電圧ＶＯＵＴが電源として入力される。昇圧回路ＣＰ２がさらに昇圧を続け出力電圧ＶＯＵＴが降圧電源ＬＤＯの出力電圧を上回ると自動的にダイオードＤ６はオフする。

そして、スイッチＭ２のドレインにはスイッチＭ１のボディダイオードを介して電源が印加される。スイッチＭ２がオンすると、出力電圧ＶＯＵＴには入力電圧ＶＩＮ１がボディダイオードの閾値電圧Ｖｆ分だけ降圧した電圧が出力される。その電圧がダイオードＤ５を介して昇圧回路ＣＰ１に入力され昇圧動作が開始する。やがて、スイッチＭ３がオンすることで入力電圧ＶＩＮが昇圧回路ＣＰ１に入力され、さらに昇圧が続くと自動的にダイオードＤ５はオフする。

上述のように、降圧電源ＬＤＯを電力供給源としてスイッチＭ２をオンして、出力電圧ＶＯＵＴを電力供給源としてスイッチＭ１をオンするという順序により、入力端子と出力端子間のパスが導通する。

以上のような構成及び動作により、図２の電源接続装置１００は、電源起動時に、昇圧回路ＣＰ２の電力供給源を降圧電源ＬＤＯが出力する電圧とし、昇圧回路ＣＰ１の電力供給源を出力電圧ＶＯＵＴとすることができる。これにより、実施形態１の電源接続回路は、降圧電源が昇圧回路に供給する電流を小さくできるため、降圧電源のサイズを小さくすることができる。

〔第２の例〕
本発明の第２の実施の形態を、図３に基づいて説明する。なお、前述した第１の例と同一部分については、その説明を省略し、同一符号を付す。

＜構成＞
図３は、本発明の電源接続装置２００の構成例を示す。

電源接続装置２００は、複数の入力端子１０１，２０１にそれぞれ接続され、第１乃至第Ｎ（Ｎは２以上の整数）の入力電圧（ＶＩＮ１，ＶＩＮ２）がそれぞれ入力される第１乃至第Ｎのスイッチ１１０，２１０（スイッチＭ１，スイッチＭ６）と、第１乃至第Ｎのスイッチ（Ｍ１，Ｍ６）と出力端子１０２との間にそれぞれ接続され、第１乃至第Ｎのスイッチ（Ｍ１，Ｍ６）がそれぞれ出力する電圧のうちの一つを出力電圧（ＶＯＵＴ）として出力端子１０２より出力する第（Ｎ＋１）乃至第（２×Ｎ）のスイッチ１２０,２２０（スイッチＭ２，スイッチＭ７）と、第１乃至第Ｎのスイッチ（Ｍ１，Ｍ６）のオンオフをそれぞれ制御する第１乃至第Ｎのレベルシフタ２６０,２６１（ＬＳ１，ＬＳ３）と、第（Ｎ＋１）乃至第（２×Ｎ）のスイッチ（Ｍ２，Ｍ７）のオンオフをそれぞれ制御する第（Ｎ＋１）乃至第（２×Ｎ）のレベルシフタ２７０,２７１（ＬＳ２，ＬＳ４）と、複数の入力端子１０１，２０１に接続され、該各入力端子に入力電圧（ＶＩＮ１，ＶＩＮ２）が投入された電源起動時において第１乃至第Ｎの入力電圧（ＶＩＮ１，ＶＩＮ２）をそれぞれ降圧して内部電圧を作り出す第１乃至第Ｎの降圧電源１３０,２３０（ＬＤＯ１，ＬＤＯ２）と、出力端子１０２と第１乃至第Ｎのスイッチ（Ｍ１，Ｍ６）との間に接続され、電源起動時において出力電圧（ＶＯＵＴ）を昇圧して該昇圧した電圧を第ｋ（１≦ｋ≦Ｎ）のスイッチ（Ｍ１，Ｍ６）へ第ｋのレベルシフタを介して出力する第１の昇圧回路１４０（ＣＰ１）と、第１乃至第Ｎの降圧電源（ＬＤＯ１，ＬＤＯ２）と第（Ｎ＋１）乃至第（２×Ｎ）のスイッチ（Ｍ２，Ｍ７）との間に接続され、電源起動時において内部電圧を昇圧して該昇圧した電圧を第（Ｎ＋ｋ）のスイッチへ第（Ｎ＋ｋ）のレベルシフタを介して出力する第２の昇圧回路１５０（ＣＰ２）とを備えて構成される。

図３の電源接続装置２００は、２つの電圧を入力して、そのうちの一つを出力する回路である。２入力に限らずさらに多入力となった場合にも適用できる。以下の説明においてはＶＩＮ１、ＶＩＮ２の両方に入力がある場合にはスイッチＭ１とＭ２がオン、Ｍ６とＭ７がオフとなりＶＩＮ１がＶＯＵＴに出力されるシステムであるとする。例えば、ＶＩＮ１がコンセントから供給される電圧であり、ＶＩＮ２が電池から供給される場合にコンセントからの電圧を優先させることを意味する。

ＬＤＯ１およびＬＤＯ２はＶＩＮ１およびＶＩＮ２をそれぞれ入力電源とし、共通の出力ノードを持つ降圧レギュレータである。降圧レギュレータの出力はダイオードＤ６を介して昇圧回路ＣＰ２へ入力され、出力電圧ＶＯＵＴはダイオードＤ５を介して昇圧回路ＣＰ１へ入力される。ダイオードＤ５，Ｄ６の構成および、昇圧回路ＣＰ１およびＣＰ２の構成は実施形態１と同じであるので説明は省略する。

Ｍ３およびＭ５はＶＩＮ１およびＶＩＮ２に入力されるサージなどの高電圧からＣＰ１を保護するとともに、定常時にＣＰ１に入力電圧を入力するための入力選択スイッチになっている。

スイッチＭ４は出力電圧ＶＯＵＴに入力されるサージ電圧などの高電圧から昇圧回路ＣＰ２のダイオードＤ４を保護する役目と、過電流または過電圧検出時に保護動作としてスイッチＭ２またはＭ７を素早くオフさせる役目を持つ。

スイッチＭ８は実施形態１のスイッチＭ５と同じであるので説明は省略する。

スイッチＭ１、Ｍ２、Ｍ６、Ｍ７および入力選択スイッチＭ３、Ｍ５のゲート駆動用にレベルシフタＬＳ１〜ＬＳ６が実装されている。このため１入力時にくらべＣＰ１には大きな出力能力が求められる。この場合にもダイオードＤ５を介して代替電源をＶＯＵＴからとることで十分な駆動能力を維持することができる。

レベルシフタＬＳ１〜ＬＳ６は、各イネーブル信号ＥＮ１〜ＥＮ６に応じて、スイッチＭ１、Ｍ２、Ｍ３，Ｍ５、Ｍ６，Ｍ７のオンオフを制御する回路である。ＬＳ１，ＬＳ３，ＬＳ５，ＬＳ６は、各イネーブル信号に応じて昇圧回路ＣＰ１の昇圧電圧またはグラウンド電圧をスイッチＭ１，Ｍ３，Ｍ５，Ｍ６に与える。ＬＳ２，ＬＳ４は、各イネーブル信号に応じて昇圧回路ＣＰ２の昇圧電圧またはグラウンド電圧をスイッチＭ２，Ｍ７に与える。各イネーブル信号がハイのときは、レベルシフタの出力電圧は昇圧電圧となり、ローのときは、グラウンド電圧となる。

ＶＩＮ１を出力端子に伝えたいときは、ＬＳ１，ＬＳ２、ＬＳ５の出力電圧はそれぞれ昇圧回路ＣＰ１，ＣＰ２の昇圧電圧となり、その他のレベルシフタの出力電圧はグラウンド電圧となる。

ＶＩＮ１が取り外され、ＶＩＮ２を出力端子に伝えたいときは、ＬＳ３，ＬＳ４、ＬＳ６の出力電圧はそれぞれ昇圧回路ＣＰ１，ＣＰ２の昇圧電圧となり、その他のレベルシフタの出力電圧はグラウンド電圧となる。

このようにして、入力電圧を伝えたい経路に応じたレベルシフタが昇圧電圧を出力する。

なお、各イネーブル信号は、図示しない制御回路により各入力電圧ＶＩＮ１，ＶＩＮ２の大きさに応じて生成される。各イネーブル信号は、伝えたい入力電圧の経路に対応したレベルシフタにハイを出力し、それ以外のレベルシフタにはローを出力する。

＜回路動作＞
図３の電源接続装置２００は、スイッチＭ３，Ｍ４ ，Ｍ５が起動時にはオフ状態なのでそれらがオンするまでの間、昇圧回路ＣＰ２は降圧電源ＬＤＯの出力を、昇圧回路ＣＰ１は出力電圧ＶＯＵＴをそれぞれ代替電源として使用する。

ここではＶＩＮ１， ＶＩＮ２の両方に電源入力された場合の説明を行う。この場合、スイッチＭ１，Ｍ２が定常時にはオン状態となり、昇圧回路ＣＰ１は入力電圧ＶＩＮ１を、昇圧回路ＣＰ２は出力電圧ＶＯＵＴをそれぞれ電源として使用する。

以下、具体的な回路動作について説明する。

入力端子に電源が接続された直後、つまり起動時において、スイッチＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５はいずれもオフ状態にあり出力電圧ＶＯＵＴは０Ｖである。

昇圧回路ＣＰ２はダイオードＤ６を介して入力されたＬＤＯ出力電圧を代替電源として昇圧動作を行う。レベルシフタＬＳ２， ＬＳ４を介してスイッチＭ２はオン、Ｍ７はオフとなり、Ｍ４は昇圧回路ＣＰ２の出力電圧で直接駆動されてオンする。Ｍ２とＭ４が導通すると出力電圧ＶＯＵＴが昇圧回路ＣＰ２の電源として入力される。そして、ＣＰ２がさらに昇圧を続けることでやがて出力電圧ＶＯＵＴが降圧電源ＬＤＯの出力電圧を上回り、自動的にダイオードＤ６はオフする。

スイッチＭ２がオンするとＶＯＵＴにはＶＩＮ１よりもスイッチＭ１のボディダイオードの閾値電圧Ｖｆ分だけ降圧した電圧が出力される。その電圧がダイオードＤ５を介して昇圧回路ＣＰ１に入力され昇圧動作が開始する。すると、レベルシフタＬＳ１，ＬＳ３，ＬＳ５，ＬＳ６を介してそれぞれスイッチＭ１はオン、Ｍ６はオフ、Ｍ３はオンＭ５はオフとなる。Ｍ３を通じて昇圧回路ＣＰ１にＶＩＮ１が入力されてさらに昇圧動作が続くと自動的にダイオードＤ５はオフする。

上述のように、降圧電源ＬＤＯを電力供給源としてスイッチＭ２をオンして、出力電圧ＶＯＵＴを電力供給源としてスイッチＭ１をオンするという順序により、入力端子と出力端子間のパスが導通する。

以上のような構成及び動作により、電源接続装置２００は、電源起動時に、昇圧回路ＣＰ２の電力供給源を降圧電源ＬＤＯが出力する電圧とし、昇圧回路ＣＰ１の電力供給源を出力電圧ＶＯＵＴとすることができる。特に多入力で駆動すべきレベルシフタの数が増えた場合でも、入力端子と出力端子間のスイッチに加え、これらレベルシフタの多くを出力電圧で駆動することができる。これにより、レベルシフタが備わった多入力の場合でも、降圧電源が昇圧回路に供給する電流を小さくできるため、降圧電源のサイズを小さくすることができる。

１００ 電源接続装置
１０１ 入力端子
１０２ 出力端子
１１０ 第１のスイッチ（スイッチＭ１）
１２０ 第２のスイッチ（スイッチＭ２）
１３０ 降圧電源（ＬＤＯ）
１４０ 第１の昇圧回路（ＣＰ１）
１５０ 第２の昇圧回路（ＣＰ２）
１６０ 第１の接続手段（ダイオードＤ５）
１７０ 第２の接続手段（ダイオードＤ６）
２００ 電源接続装置
２０１ 入力端子
２１０ 第１乃至第Ｎのスイッチ（スイッチＭ６）
２２０ 第（Ｎ＋１）乃至第（２×Ｎ）のスイッチ（スイッチＭ７）
２３０ 第１乃至第Ｎの降圧電源（ＬＤＯ２）
２６０，２６１ 第１乃至第Ｎのレベルシフタ（ＬＳ１，ＬＳ３）
２７０，２７１ 第（Ｎ＋１）乃至第（２×Ｎ）のレベルシフタ（ＬＳ２，ＬＳ４）

Claims (18)

1. 電力供給源に接続される入力端子と、該電力供給源からの電力を外部機器へ出力する出力端子との間に接続される電源接続装置であって、
   前記入力端子に接続され、所定の入力電圧が入力される第１のスイッチと、
   前記第１のスイッチと前記出力端子との間に接続され、前記第１のスイッチが出力する電圧を出力電圧として前記出力端子へ出力する第２のスイッチと、
   前記入力端子に接続され、該入力端子に前記入力電圧が投入された電源起動時において、前記入力電圧を降圧して、内部電圧を作り出す降圧電源と、
   前記出力端子と前記第１のスイッチとの間に接続され、前記電源起動時において、前記出力電圧を昇圧して、該昇圧した電圧を前記第１のスイッチへ出力する第１の昇圧回路と、
   前記降圧電源と前記第２のスイッチとの間に接続され、前記電源起動時において、前記内部電圧を昇圧して、該昇圧した電圧を前記第２のスイッチへ出力する第２の昇圧回路と、
   を具えたことを特徴とする電源接続装置。
2. 前記第１の昇圧回路は、前記入力電圧が前記電源起動時から立ち上がった定常状態において、前記入力電圧を昇圧して、該昇圧した電圧を前記第１のスイッチへ出力し、
   前記第２の昇圧回路は、前記入力電圧が前記電源起動時から立ち上がった定常状態において、前記出力電圧を昇圧して、該昇圧した電圧を前記第２のスイッチへ出力することを特徴とする請求項１記載の電源接続装置。
3. 前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチは、トランジスタ素子から構成されたことを特徴とする請求項１又は２記載の電源接続装置。
4. 前記トランジスタ素子は、ＭＯＳトランジスタであることを特徴とする請求項３記載の電源接続装置。
5. 前記第１の昇圧回路および前記第２の昇圧回路は、ダイオードと、前記昇圧のための容量素子とをそれぞれ含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の電源接続装置。
6. 前記出力端子と前記第１の昇圧回路との間で電気的な接続および遮断を行う第１の接続手段を設け、該第１の接続手段によって、前記電源起動時において前記接続がされ、前記定常状態において前記遮断がされることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の電源接続装置。
7. 前記第１の接続手段は、ダイオードからなることを特徴とする請求項６記載の電源接続装置。
8. 前記降圧電源と前記第２の昇圧回路との間で電気的な接続および遮断を行う第２の接続手段を設け、該第２の接続手段によって、前記電源起動時において前記接続がされ、前記定常状態において前記遮断がされることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の電源接続装置。
9. 前記第２の接続手段は、ダイオードからなることを特徴とする請求項８記載の電源接続装置。
10. 電力供給源に接続される複数の入力端子と、該電力供給源からの電力を外部機器へ出力する出力端子との間に接続される電源接続装置であって、
    前記複数の入力端子にそれぞれ接続され、第１乃至第Ｎ（Ｎは２以上の整数）の入力電圧がそれぞれ入力される第１乃至第Ｎのスイッチと、
    前記第１乃至第Ｎのスイッチと前記出力端子との間にそれぞれ接続され、前記第１乃至第Ｎのスイッチがそれぞれ出力する電圧のうちの一つを出力電圧として出力端子より出力する第（Ｎ＋１）乃至第（２×Ｎ）のスイッチと、
    前記第１乃至第Ｎのスイッチのオンオフをそれぞれ制御する第１乃至第Ｎのレベルシフタと、
    前記第（Ｎ＋１）乃至第（２×Ｎ）のスイッチのオンオフをそれぞれ制御する第（Ｎ＋１）乃至第（２×Ｎ）のレベルシフタと、
    前記複数の入力端子に接続され、該各入力端子に前記入力電圧が投入された電源起動時において、前記第１乃至第Ｎの入力電圧をそれぞれ降圧して、内部電圧を作り出す第１乃至第Ｎの降圧電源と、
    前記出力端子と前記第１乃至第Ｎのスイッチとの間に接続され、前記電源起動時において、前記出力電圧を昇圧して、該昇圧した電圧を前記第ｋ（１≦ｋ≦Ｎ）のスイッチへ前記第ｋのレベルシフタを介して出力する第１の昇圧回路と、
    前記第１乃至第Ｎの降圧電源と前記第（Ｎ＋１）乃至第（２×Ｎ）のスイッチとの間に接続され、前記電源起動時において、前記内部電圧を昇圧して、該昇圧した電圧を前記第（Ｎ＋ｋ）のスイッチへ前記第（Ｎ＋ｋ）のレベルシフタを介して出力する第２の昇圧回路と、
    を具えたことを特徴とする電源接続装置。
11. 前記第１の昇圧回路は、前記第ｋの入力電圧が前記電源起動時から立ち上がった定常状態において、前記第ｋの入力電圧を昇圧して、該昇圧した電圧を前記第ｋのスイッチへ前記第ｋのレベルシフタを介して出力し、
    前記第２の昇圧回路は、前記第ｋの入力電圧が前記電源起動時から立ち上がった定常状態において、前記出力電圧を昇圧して、該昇圧した電圧を前記第（Ｎ＋ｋ）のスイッチへ前記第（Ｎ＋ｋ）のレベルシフタを介して出力することを特徴とする請求項１０記載の電源接続装置。
12. 前記第１乃至第（２×Ｎ）のスイッチは、トランジスタ素子から構成されたことを特徴とする請求項１０又は１１記載の電源接続装置。
13. 前記トランジスタ素子は、ＭＯＳトランジスタであることを特徴とする請求項１２記載の電源接続装置。
14. 前記第１の昇圧回路および前記第２の昇圧回路は、ダイオードと、前記昇圧のための容量素子とをそれぞれ含むことを特徴とする請求項１０ないし１３のいずれかに記載の電源接続装置。
15. 前記出力端子と前記第１の昇圧回路との間で電気的な接続および遮断を行う第１の接続手段を設け、該第１の接続手段によって、前記電源起動時において前記接続がされ、前記定常状態において前記遮断がされることを特徴とする請求項１０ないし１４のいずれかに記載の電源接続装置。
16. 前記第１の接続手段は、ダイオードからなることを特徴とする請求項１５記載の電源接続装置。
17. 前記降圧電源と前記第２の昇圧回路との間で電気的な接続および遮断を行う第２の接続手段を設け、該第２の接続手段によって、前記電源起動時において前記接続がされ、前記定常状態において前記遮断がされることを特徴とする請求項１０ないし１４のいずれかに記載の電源接続装置。
18. 前記第２の接続手段は、ダイオードからなることを特徴とする請求項１７記載の電源接続装置。

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