JP2017041968A

JP2017041968A - 電力供給装置及びその制御方法

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Publication number: JP2017041968A
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Inventors: 真臣勝俣; Masaomi Katsumata
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Abstract

【課題】電源の電圧関係が制限されることなく、使用時の自由度が高い電力供給装置を提供する。【解決手段】電力供給装置は、供給されたバイアス電圧に基づいてクロック信号を生成し、前記クロック信号を出力する、発振回路２０と、前記バイアス電圧が供給され、かつ、前記クロック信号が入力される、昇圧回路であって、前記クロック信号に基づいて前記バイアス電圧を昇圧し、昇圧されたバイアス電圧を出力する、昇圧回路３０と、入力電圧と前記バイアス電圧の電位差を検出し、前記バイアス電圧又は前記昇圧されたバイアス電圧のいずれか一方を選択する電圧選択信号を出力する、検出回路４０と、前記電圧選択信号に基づき、前記バイアス電圧又は前記昇圧されたバイアス電圧のいずれか一方の電圧を選択し、スイッチ素子８０のゲート電圧として出力する、電圧選択回路５０と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、電力供給装置及びその制御方法に関する。

電力スイッチや、パワースイッチ、ロードスイッチといったＩＣ製品又はディスクリート半導体製品として、２つの電源入力端子を持つ構成の電力供給装置がある。このような電力供給装置は、電源装置や複数の半導体製品同士の、電力の切り替えや電力の分配に使用される。電力供給装置として、ｎＭＯＳ（negative-channel Metal-Oxide-Semiconductor）をスイッチ素子として使用するものが、代表的なものとして挙げられる。

しかし、従来のｎＭＯＳをスイッチ素子として用いた電力供給装置は、以下のような問題点がある。まず、バイアス電圧を昇圧する際に、昇圧したバイアス電圧が、入力電圧よりスイッチ素子のしきい値電圧分、電圧が高くなるように調整をしなければならない。このため、バイアス電圧と入力電圧との間に昇圧回路の性能に起因した制限が生じる。また、ｎＭＯＳのゲートに電圧を印加して、スイッチをオンとするときには昇圧回路と発振回路に常に電流を流して、ゲートを駆動しなくてはならず、電力供給装置内部での消費電流が大きくなる。そして、電力供給装置を使用する電源システムの構成によっては、回路の構成上の問題などからバイアスと入力の端子をショートさせる構成を取らなくてはならないことがある。しかし、入力電圧が低いときには大きな昇圧能力が必要とされ、電力供給装置内部における消費電流がさらに大きくなる。また、この場合、電力供給装置内において入力電圧に応じて所望の昇圧電圧を得るための調整ができるような構成とすることは、困難なことが多い。

上記のような問題点から、従来は、ｎＭＯＳをスイッチ素子とする電力供給装置を使用するときは、その目的に合わせ、それぞれに最適な電力供給装置が必要となっていた。すなわち、電源システムにおいて、回路ブロックによっては、あるブロックは入力端子とバイアス端子とをショートさせたり、また別のブロックはオープンさせたりする場合、同じ電力供給装置を使用することはできなかった。また、入力電圧とバイアス電圧がその時々で変化したりする場合においては、これらの電力供給装置を使用することができなかった。

特開２００１−５１７３０号公報

そこで本発明の実施形態は、２つの電源の電圧関係が制限されることなく、使用時の自由度が高い電力供給装置を提供することを目的とする。

本発明の実施形態に係る電力供給装置は、
供給されたバイアス電圧に基づいてクロック信号を生成し、前記クロック信号を出力する、発振回路と、
前記バイアス電圧が供給され、かつ、前記クロック信号が入力される、昇圧回路であって、前記クロック信号に基づいて前記バイアス電圧を昇圧し、昇圧されたバイアス電圧を出力する、昇圧回路と、
入力電圧と前記バイアス電圧の電位差を検出し、前記バイアス電圧又は前記昇圧されたバイアス電圧のいずれか一方を選択する電圧選択信号を出力する、検出回路と、
前記電圧選択信号に基づき、前記バイアス電圧又は前記昇圧されたバイアス電圧のいずれか一方の電圧を選択し、スイッチ素子のゲート電圧として出力する、電圧選択回路と、
を備える。

また、本発明の実施形態に係る電力供給装置の制御方法は、
供給されたバイアス電圧に基づいてクロック信号を生成し、前記クロック信号を出力するステップと、
供給された前記バイアス電圧と入力された前記クロック信号とに基づいて、前記バイアス電圧を昇圧し、昇圧されたバイアス電圧を出力するステップと、
入力電圧と前記バイアス電圧の電位差を検出し、前記バイアス電圧又は前記昇圧されたバイアス電圧のいずれか一方を選択する電圧選択信号を出力するステップと、
前記電圧選択信号に基づき、前記バイアス電圧又は前記昇圧されたバイアス電圧のいずれか一方を選択し、スイッチ素子のゲート電圧として出力するステップと、
を備える。

また、本発明の実施形態に係る電力供給装置は、
バイアス電圧を入力するための第１の端子に接続し、クロック信号を出力する発振回路と、
前記第１の端子及び前記発振回路に接続され、前記バイアス電圧を昇圧して出力する昇圧回路と、
前記第１の端子と入力電圧を入力するための第２の端子とに接続され、前記第１の端子及び前記第２の端子の間の電位差を検出して選択信号を出力する検出回路と、
前記検出回路に接続され、前記選択信号に基づき前記第１の端子あるいは前記昇圧回路のいずれかと接続する選択回路と、
前記選択回路の出力信号を制御する制御回路と、
前記第２の端子と第３の端子との間に接続され、前記制御回路の出力信号により制御されるスイッチ素子と、
を備える。

図１は、第１実施形態に係る電力供給装置の回路図である。図２は、第１実施形態に係る検出回路の一例を示す回路図である。図３は、第１実施形態に係る検出回路の一例を示す回路図である。図４は、第２実施形態に係る電力供給装置の回路図である。図５は、第３実施形態に係る電力供給装置の回路図である。図６は、第３実施形態に係る電力供給装置の別の例を示す回路図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。

（第１実施形態）
第１実施形態に係る電力供給装置は、電源入力としては２端子あるが、それらの端子をショートしたり、１電源であったりしても駆動が可能であり、また、２電源の電圧が昇圧回路の性能によらずに制限を受けない回路構成を実現している。より詳しく以下に説明する。

本実施形態に係る電力供給装置１について、図１を用いて説明する。図１は本実施形態に係る電力供給装置１の回路構成の一例を示す図である。本実施形態に係る電力供給装置１は、入出力端子として、ＶＩＮ端子１０と、ＶＢＩＡＳ端子１２と、ＥＮ端子１４と、ＶＯＵＴ端子１６とを備えている。さらに、電力供給装置１は、発振回路２０と、昇圧回路３０と、検出回路４０と、電圧選択回路５０と、制御回路６０と、ゲート制御回路７０と、スイッチ素子８０とを備えている。

ＶＩＮ端子１０は、供給する電圧である入力電圧ＶＩＮが入力される入力端子であり、同じくＶＢＩＡＳ端子１２は、バイアス電圧ＶＢＩＡＳが入力されるバイアス電圧入力端子である。ＥＮ端子１４は、電力供給装置１が入力電圧ＶＩＮを出力するか否かを電力供給装置１の外部から指示するための電圧であるＥＮ電圧を入力するための端子である。ＶＯＵＴ端子１６は、電力供給装置１の出力電圧ＶＯＵＴを出力するための端子である。

発振回路２０は、ＶＢＩＡＳ端子１２と、昇圧回路３０とに接続している。この発振回路２０は、バイアス電圧ＶＢＩＡＳが供給されるとクロック信号ＣＬＫを生成し、この生成したクロック信号ＣＬＫを出力する回路である。昇圧回路３０は、ＶＢＩＡＳ端子１２と、発振回路２０と、電圧選択回路５０と接続している。この昇発回路３０は、バイアス電圧ＶＢＩＡＳが供給され、かつ、クロック信号ＣＬＫが入力されると、入力されたクロック信号ＣＬＫに基づいてバイアス電圧ＶＢＩＡＳを昇圧し、この昇圧されたバイアス電圧である昇圧電圧ＶＣＰを出力する回路である。昇圧回路３０としては、例えば、ディクソン型のチャージポンプやクロスカップル型のチャージポンプがある。

検出回路４０は、ＶＩＮ端子１０と、ＶＢＩＡＳ端子１２と、電圧選択回路５０と接続している。この検出回路４０は、入力電圧ＶＩＮとバイアス電圧ＶＢＩＡＳの電位差を検出して、この検出した電位差に基づいてＨｉｇｈ又はＬｏｗの電圧選択信号ＤＥＴを出力する回路である。この電圧選択信号は、バイアス電圧ＶＢＩＡＳか昇圧電圧ＶＣＰかを選択する信号であり、どちらを選択するかによってＨｉｇｈ又はＬｏｗとなる信号である。

ここで、検出回路４０の例としては、図２又は図３がある。図２に示す検出回路４０は、コンパレータＣＭＰと、リファレンス電圧電源Ｖｒｅｆとを備えて構成される。このリファレンス電圧電源Ｖｒｅｆの電圧は、スイッチ素子８０のしきい値電圧ＶＴＨよりも高く設定されている。また、一方で、図３に示す検出回路４０は、インバータ回路を構成する、ｐＭＯＳ（positive-channel Metal-Oxide-Semiconductor）素子Ｍと、抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ２とを備えて構成される。一般的にｐＭＯＳトランジスタのしきい値電圧とｎＭＯＳトランジスタのしきい値電圧は、その大きさが異なるため、ｐＭＯＳトランジスタＭのしきい値電圧が、スイッチ素子８０のしきい値電圧ＶＴＨより大きくなるように素子を選択し、回路を構成する。より具体的には、抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ２と、ｐＭＯＳトランジスタＭと、から構成されるインバータ回路のゲートの駆動しきい値をＶＴＨＰとすると、｜ＶＴＨＰ｜＞ＶＴＨとなるように、抵抗Ｒ１の抵抗値と、ｐＭＯＳトランジスタのしきい値電圧を調整する。なお、検出回路４０の例として２種の構成を記載したが、検出回路４０の構成は、これらの例だけに限られず同様の機能を持つ構成であればよい。

再び図１を参照し、電力供給装置１の回路の説明に戻る。電圧選択回路５０は、ＶＢＩＡＳ端子１２と、昇圧回路３０と、検出回路４０と、ゲート制御回路７０と接続し、ＤＥＴ信号がＨｉｇｈかＬｏｗかに基づき、バイアス電圧ＶＢＩＡＳ又は昇圧電圧ＶＣＰのいずれか一方を自動的に、選択電圧ＶＳＥＬとして選択する。さらに、この選択電圧ＶＳＥＬをスイッチ素子８０のゲート電圧として、ゲート制御回路７０に出力する回路である。

制御回路６０は、ＥＮ端子１４とゲート制御回路７０と接続し、ＥＮ端子１４に入力された電圧に基づいてイネーブル信号（ＥＮＡＢＬＥ信号）を出力する。ゲート制御回路７０は、電圧選択回路５０と、制御回路６０と、スイッチ素子８０と接続している。このゲート制御回路７０は、ＥＮＡＢＬＥ信号に応じて、選択電圧ＶＳＥＬの値に基づいた電圧であるゲート駆動電圧ＶＧＡＴＥを出力する。ゲート駆動電圧ＶＧＡＴＥは、スイッチ素子８０を駆動するための電圧である。より具体的には、スイッチ素子８０のスイッチをオンにするイネーブル信号が入力された場合に、電圧選択回路５０の出力電圧に基づいた電圧をスイッチ素子８０のゲート端子に印加する。

スイッチ素子８０は、例えばｎＭＯＳトランジスタであり、ＶＩＮ端子１０とＶＯＵＴ端子１６との間に接続されている。具体的には、ドレイン端子がＶＩＮ端子１０と接続され、ソース端子がＶＯＵＴ端子１６に接続され、ゲート端子がゲート制御回路７０と接続されている。ゲート駆動電圧ＶＧＡＴＥが、入力電圧ＶＩＮとスイッチ素子８０のしきい値電圧ＶＴＨの和より高いときに、スイッチ素子８０がオンとなり、ＶＯＵＴ端子１６側に入力電圧ＶＩＮが出力される。なお、しきい値電圧ＶＴＨは、一般に、ゲート・ソース間の電圧ＶＧＳにより定義されるが、ソース電圧とドレイン電圧は実質的に同等と解釈して、ここでは、ゲート駆動電圧ＶＧＡＴＥ＞入力電圧ＶＩＮ＋しきい値電圧ＶＴＨを、スイッチ素子８０がオンとなる条件としている。

以上が本実施形態に係る電力供給装置１の構成に関する説明であるが、次に本実施形態に係る電力供給装置１の作用について説明する。まず、ＶＩＮ端子１０に入力電圧ＶＩＮを印加し、ＶＢＩＡＳ端子１２にバイアス電圧ＶＢＩＡＳを印加する。入力電圧ＶＩＮは、検出回路４０と、スイッチ素子８０とに入力される。バイアス電圧ＶＢＩＡＳは、発振回路２０と、昇圧回路３０と、検出回路４０と、電圧選択回路５０とに入力される。また、ＥＮ端子１４には、ＥＮ電圧が印加され、このＥＮ電圧は、制御回路６０に入力される。以下、これらの電圧が入力された回路や素子の各々について、その作用を詳しく説明する。

ＶＢＩＡＳ端子１２に接続されている発振回路２０にバイアス電圧ＶＢＩＡＳが供給されると、発振回路２０は、供給されたバイアス電圧に基づいてクロック信号ＣＬＫを生成し、そのクロック信号ＣＬＫを出力する。昇圧回路３０にもまた、バイアス電圧ＶＢＩＡＳが発振回路２０と同様に供給される。バイアス電圧ＶＢＡＩＳが供給されている状態で昇圧回路３０にクロック信号ＣＬＫが入力されると、昇圧回路３０は、クロック信号ＣＬＫに基づいてバイアス電圧ＶＢＩＡＳを昇圧し、昇圧電圧ＶＣＰを生成する。バイアス電圧ＶＢＩＡＳは、ＶＣＰ＞ＶＩＮ＋ＶＴＨとなるように昇圧される。そして、この生成された昇圧電圧ＶＣＰは、電圧選択回路５０へ出力される。

入力電圧ＶＩＮと、バイアス電圧ＶＢＩＡＳを入力された検出回路４０は、これらの電圧を比較して、その電位差に応じてＨｉｇｈ又はＬｏｗの電圧選択信号ＤＥＴを出力する。例えば、ＶＢＩＡＳ＞ＶＩＮ＋ＶＴＨのときにＨｉｇｈの電圧選択信号ＤＥＴを出力し、ＶＢＩＡＳ≦ＶＩＮ＋ＶＴＨのときにＬｏｗの電圧選択信号ＤＥＴを出力する。この場合、電圧選択信号ＤＥＴは、Ｈｉｇｈであればバイアス電圧ＶＢＩＡＳを選択する指示をする信号であり、Ｌｏｗであれば昇圧電圧ＶＣＰを選択する指示をする信号である。

例えば、検出回路４０が図２に示すように、コンパレータを備えた構成であるとき、電圧電源Ｖｒｅｆの電圧がスイッチ素子８０のしきい値電圧ＶＴＨよりも高く設定されているため、検出回路４０の出力する信号は、ＶＩＮ＋Ｖｒｅｆ＞ＶＩＮ＋ＶＴＨ≧ＶＢＩＡＳである場合には、Ｌｏｗの信号を出力する。逆に、ＶＢＩＡＳ＞ＶＩＮ＋ＶＴＨである場合にはＨｉｇｈの信号を出力する。同様に、検出回路４０が図３に示すようにインバータ回路を備える構成であるとき、ＶＢＩＡＳ−ＶＩＮ＞｜ＶＴＨＰ｜＞ＶＴＨの場合、すなわちＶＢＩＡＳ＞ＶＩＮ＋ＶＴＨである場合にｐＭＯＳトランジスタＭがオンとなり、Ｈｉｇｈの信号を出力する。

図１に戻り、電圧選択信号ＤＥＴが入力される電圧選択回路５０の説明をする。電圧選択回路５０は、この電圧選択信号ＤＥＴに従い選択電圧ＶＳＥＬを出力する。すなわち、電圧選択回路５０は、電圧選択信号ＤＥＴがバイアス電圧ＶＢＩＡＳを選択する信号である場合に、バイアス電圧ＶＢＩＡＳを選択して、選択電圧ＶＳＥＬとして出力する。一方で、電圧選択回路５０は、電圧選択信号ＤＥＴが昇圧されたバイアス電圧ＶＣＰを選択する信号である場合に、昇圧されたバイアス電圧ＶＣＰを選択して、出力する。上記の例の電圧選択信号ＤＥＴの場合であれば、ＤＥＴ＝Ｈｉｇｈであるときには電圧選択回路５０は、選択電圧ＶＳＥＬとしてバイアス電圧ＶＢＩＡＳを選択して、出力し、ＤＥＴ＝Ｌｏｗであるときには、電圧選択回路５０は、選択電圧ＶＳＥＬとして昇圧電圧ＶＣＰを選択して、出力する。なお、電圧選択信号ＤＥＴのＨｉｇｈとＬｏｗの示す信号は、一例として挙げたものであり、ＤＥＴ＝Ｌｏｗのときにバイアス電圧ＶＢＩＡＳを選択する信号とし、ＤＥＴ＝Ｈｉｇｈのときに昇圧電圧ＶＣＰを選択する信号としても構わない。

出力端子１６から電圧を出力するよう指示する電圧がＥＮ端子１４に印加されたとき、制御回路６０はスイッチ素子８０のスイッチをオンにするＥＮＡＢＬＥ信号を出力する。一方、出力端子１６から電圧を出力しないよう指示する電圧がＥＮ端子１４に印加されたとき、制御回路６０は、スイッチ素子８０のスイッチをオフにするＥＮＡＢＬＥ信号を出力する。例えば、制御回路６０は、外部から電圧の出力を指示された場合に、ＥＮＡＢＬＥ＝Ｈｉｇｈの信号を、そうではない場合にＥＮＡＢＬＥ＝Ｌｏｗの信号を出力する。

ゲート制御回路７０は、ＥＮＡＢＬＥ信号を受け取り、ゲート駆動電圧ＶＧＡＴＥを出力する。上記の例においては、ＥＮＡＢＬＥ＝Ｈｉｇｈであるときに、選択電圧ＶＳＥＬをゲート駆動電圧ＶＧＡＴＥとして出力する。より具体的には、ＤＥＴ＝Ｈｉｇｈであるときには、ＶＧＡＴＥ＝ＶＳＥＬ＝ＶＢＩＡＳとして出力し、ＤＥＴ＝Ｌｏｗであるときには、ＶＧＡＴＥ＝ＶＳＥＬ＝ＶＣＰとして出力する。なお、このとき、ゲート制御回路７０において多少の電圧降下が生じる場合がある。しかし、この場合においても、ＶＧＡＴＥ≒ＶＳＥＬ＞ＶＩＮ＋ＶＴＨとなるように回路を構成する。また、ＥＮＡＢＬＥ＝Ｌｏｗであるときには、ＶＧＡＴＥ≦ＶＩＮ＋ＶＴＨとなるようにゲート印加電圧ＶＧＡＴＥの電圧を下げる。例えば、スイッチ素子へ接続する回路をオープンにしたり、接地することによりＶＧＡＴＥ＝０としたり、ＶＯＵＴ端子とショートさせてＶＧＡＴＥ＝ＶＯＵＴとしたりすることなどが考えられる。なお、上記の例にかぎられず、ＶＩＮ＋ＶＴＨを超えない電圧の範囲であればどのような電圧に制御しても構わない。

スイッチ素子８０は、ゲート駆動電圧ＶＧＡＴＥをゲート端子に印加され、このゲート駆動電圧ＶＧＡＴＥと入力電圧ＶＩＮとの関係から、オンになるかオフになるかが定まる。例えば、スイッチ素子８０がｎＭＯＳトランジスタである場合には、ドレイン電圧として入力電圧ＶＩＮが入力され、ゲート電圧としてゲート駆動電圧ＶＧＡＴＥが入力される。このとき、ドレイン電圧≒ソース電圧とすると、ゲート・ソース間電圧ＶＧＳは、ＶＧＳ＝ＶＧＡＴＥ−ＶＩＮと表される。上記の例においては、ＥＮＡＢＬＥ＝Ｈｉｇｈであるときには、ＶＧＳ＞ＶＴＨとなるため、スイッチ素子８０がオンとなる。スイッチ素子８０がオンとなると、ＶＩＮ端子１０からＶＯＵＴ端子１６へ電力が出力される。このように、任意のタイミングでＥＮ端子１４に出力の指示をする電圧を印加することにより、ＶＩＮ端子１０からＶＯＵＴ端子１６へ電力を出力することが可能となる。

以上のように本実施形態に係る電力供給装置１によれば、電源の入力端子数は、ＶＩＮ端子１０とＶＢＩＡＳ端子１２の２つが必要ではあるが、検出回路４０を設けることにより、必要に応じてＶＩＮ端子１０とＶＢＩＡＳ端子１２をショートして使用することもでき、入力電源ＶＩＮだけでも駆動可能な装置を実現できる。さらに、検出回路４０により、ゲート駆動に必要な電圧をゲート制御回路７０に自動で選択させることが可能であるので、入力電圧ＶＩＮとバイアス電圧ＶＢＩＡＳの関係の制限を受けることなく、電力の出力をすることが可能となる。

なお、上述した例においては、検出回路４０は、入力電圧ＶＩＮとバイアス電圧ＶＢＩＡＳの差をとり電圧選択信号ＤＥＴを出力するものとしたが、電圧選択信号ＤＥＴの生成は、この手法に限られず、電圧選択信号ＤＥＴを適宜出力できる手法であればどのような手法でもよい。例えば、ＶＩＮ端子１０とＶＢＩＡＳ端子１２がオープンであるかショートであるかを検出しＨｉｇｈ／Ｌｏｗを出力するものであったり、インピーダンスを検出してその検出結果に基づいてＨｉｇｈ／Ｌｏｗを出力するものであったりしてもよい。すなわち、検出回路４０は、ＶＩＮ端子１０とＶＢＩＡＳ端子１２、及びそれらに印加される電圧の状態から適切な電圧を選択するための情報を検出する回路であればよい。

（第２実施形態）
上述した第１実施形態では、検出回路と電圧選択回路を備える電力供給装置について説明したが、第２実施形態においては、電力供給装置内での電流の消費を抑制するために、電圧選択信号ＤＥＴの値に応じて発振回路と昇圧回路を制御する構成としたものである。以下、上述した第１実施形態と異なる部分について詳しく説明する。

図４は、本実施形態に係る電力供給装置１の構成を示す図である。この図４に示すように、本実施形態に係る電力供給装置１も上述した第１実施形態と同様に、ＶＩＮ端子１０と、ＶＢＩＡＳ端子１２と、ＥＮ端子１４と、ＶＯＵＴ端子１６とを入出力端子として備えている。さらに、その内部に、発振回路２０と、昇圧回路３０と、検出回路４０と、電圧選択回路５０と、制御回路６０と、ゲート制御回路７０と、スイッチ素子８０とを備えていることも第１実施形態と同様である。

本実施形態に係る電力供給装置１において、発振回路２０は、ＶＢＩＡＳ端子１２と、昇圧回路３０と、検出回路４０とに接続されている。また、昇圧回路３０は、ＶＢＩＡＳ端子１２と、発振回路２０と、検出回路４０と、電圧選択回路５０とに接続されている。すなわち、検出回路４０から出力された電圧選択信号ＤＥＴが、発振回路２０と昇圧回路３０に入力されている点が、上述した第１実施形態と異なる。

本実施形態においては、検出回路４０の出力する電圧選択信号ＤＥＴの値に応じて発振回路２０と昇圧回路３０の動作を停止したり、開始したりする。すなわち、発振回路２０は、検出回路４０からバイアス電圧ＶＢＩＡＳを選択する電圧選択信号ＤＥＴが入力された場合にクロック信号ＣＬＫの生成及び出力を停止する。このとき、同様に昇圧回路３０は、バイアス電圧ＶＢＩＡＳの昇圧及び昇圧電圧ＶＣＰの出力を停止する。一方で、昇圧電圧ＶＣＰを選択する電圧選択信号ＤＥＴが入力された場合には、発振回路２０は、クロック信号ＣＬＫの生成及び出力を開始する。このとき、同様に昇圧回路３０は、バイアス電圧ＶＢＩＡＳの昇圧及び昇圧電圧ＶＣＰの出力を開始する。

以上のように本実施形態に係る電力供給装置１によっても、電源の入力端子数は、ＶＩＮ端子１０とＶＢＩＡＳ端子１２の２つが必要ではあるが、検出回路４０を設けることにより、必要に応じてＶＩＮ端子１０とＶＢＩＡＳ端子１２をショートして使用することもでき、入力電源ＶＩＮだけでも駆動可能な装置を実現できる。また、検出回路４０により、ゲート駆動に必要な電圧をゲート制御回路７０に自動で選択させることが可能であるので、入力電圧ＶＩＮとバイアス電圧ＶＢＩＡＳの関係の制限を受けることなく、電力の出力をすることが可能となる。

さらに、本実施形態によれば、上記の効果に加え、電圧選択信号ＤＥＴに応じて、必要の無いときに発振回路２０と昇圧回路３０の動作を停止させることにより、電力供給装置１内で消費される無駄な電流を削減することができる。

なお、電圧選択信号ＤＥＴがバイアス電圧ＶＢＩＡＳを選択する指示をする信号である場合には、上述したように発振回路２０及び昇圧回路３０の両方の操作を止めてもよいし、発振回路２０又は昇圧回路３０のどちらか一方を止めることによっても電流を削減することが可能であるので、どちらか一方だけ停止してもよい。

（第３実施形態）
上述した第２実施形態では、検出回路４０から出力された電圧選択信号ＤＥＴに応じて発振回路２０と昇圧回路３０の動作を制御することにより、消費電力の低減を図らんとしたが、第３実施形態においては、制御回路６０から出力されたＥＮＡＢＬＥ信号に応じて発振回路２０と昇圧回路３０の動作を制御することにより、消費電力の低減を図らんとしたものである。以下、上述した第２実施形態と異なる部分について詳しく説明する。

図５は、本実施形態に係る電力供給装置１の構成を示す図である。この図５に示すように、本実施形態に係る電力供給装置１も上述した第２実施形態と同様に、ＶＩＮ端子１０と、ＶＢＩＡＳ端子１２と、ＥＮ端子１４と、ＶＯＵＴ端子１６とを入出力端子として備えている。さらに、その内部に、発振回路２０と、昇圧回路３０と、検出回路４０と、電圧選択回路５０と、制御回路６０と、ゲート制御回路７０と、スイッチ素子８０とを備えていることも第２実施形態と同様である。

本実施形態に係る電力供給装置１において、発振回路２０は、ＶＢＩＡＳ端子１２と、昇圧回路３０と、制御回路６０とに接続されている。また、昇圧回路３０は、ＶＢＩＡＳ端子１２と、発振回路２０と、制御回路６０と、電圧選択回路５０とに接続されている。すなわち、検出回路４０から出力された電圧選択信号ＤＥＴではなく、制御回路６０から出力されたＥＮＡＢＬＥ信号が、発振回路２０と昇圧回路３０に入力されている点において、上述した第２実施形態と異なる。

本実施形態においては、制御回路６０の出力するＥＮＡＢＬＥ信号の値に応じて発振回路２０と昇圧回路３０の動作を停止したり、開始したりする。発振回路２０は、制御回路６０からスイッチ素子８０をオフにする旨のＥＮＡＢＬＥ信号、すなわち、電力供給装置１からの電圧出力をオフとするＥＮＡＢＬＥ信号を入力された場合に、クロック信号ＣＬＫの生成及び出力を停止する。このとき、同様に昇圧回路３０は、バイアス電圧ＶＢＩＡＳの昇圧及び昇圧電圧ＶＣＰの出力を停止する。一方で、スイッチ素子８０をオンにする旨のＥＮＡＢＬＥ信号、すなわち、電力供給装置１からの電圧出力をオンとするＥＮＡＢＬＥ信号を入力された場合には、発振回路２０はクロック信号ＣＬＫの生成及び出力を開始する。このとき、同様に昇圧回路３０は、バイアス電圧ＶＢＩＡＳの昇圧及び昇圧電圧ＶＣＰの出力を開始する。

さらに、本実施形態によれば、外部から電力供給装置１の電力供給が指示されていない場合、発振回路２０及び昇圧回路３０の動作を停止させることにより、電力供給装置１内における電力の消費を抑制することができる。すなわち、電力供給装置１が所謂スタンバイ状態であるときに、発振回路２０及び昇圧回路３０における不必要な電力の消費を抑えることが可能となる。

なお、図５においては、第１実施形態に係る電力供給装置１の制御回路６０から発振回路２０及び昇圧回路３０へとＥＮＡＢＬＥ信号を入力するようにしたが、図６に示すように、第２実施形態に係る電力供給装置１に同様の機能を付加することもできる。この場合も、電力供給装置１自体がスタンバイ状態のときに無駄な電力な消費を抑えることができる。その上、電力供給装置１からの出力が求められている場合においても、バイアス電圧ＶＢＩＡＳを昇圧する必要が無い場合に、発振回路２０及び昇圧回路３０の動作を停止させることが可能となり、さらに電力の消費を抑えることができる。

また、上述した第２実施形態と同様に、発振回路２０及び昇圧回路３０の両方の操作を止めてもよいし、発振回路２０又は昇圧回路３０のどちらか一方を止めることによっても電流を削減することが可能であるので、どちらか一方だけ停止してもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として呈示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、当然のことながら、本発明の要旨の範囲内で、これらの実施の形態を部分的に適宜組み合わせることも可能である。

１：電力供給装置、１０：入力端子、１２：バイアス電圧入力端子、１４：ＥＮ信号入力端子、１６：出力端子、２０：発振回路、３０：昇圧回路、４０：検出回路、５０：電圧選択回路、６０：制御回路、７０：ゲート制御回路、８０：スイッチ素子

Claims

供給されたバイアス電圧に基づいてクロック信号を生成し、前記クロック信号を出力する、発振回路と、
前記バイアス電圧が供給され、かつ、前記クロック信号が入力される、昇圧回路であって、前記クロック信号に基づいて前記バイアス電圧を昇圧し、昇圧されたバイアス電圧を出力する、昇圧回路と、
入力電圧と前記バイアス電圧の電位差を検出し、前記バイアス電圧又は前記昇圧されたバイアス電圧のいずれか一方を選択する電圧選択信号を出力する、検出回路と、
前記電圧選択信号に基づき、前記バイアス電圧又は前記昇圧されたバイアス電圧のいずれか一方の電圧を選択し、スイッチ素子のゲート電圧として出力する、電圧選択回路と、
を備えることを特徴とする電力供給装置。
前記スイッチ素子は、前記電圧選択回路により選択された電圧の値が、前記入力電圧と前記スイッチ素子のしきい値電圧の和の値より高いときに、前記入力電圧を出力する、ことを特徴とする請求項１に記載の電力供給装置。
前記検出回路は、
前記バイアス電圧が、前記入力電圧と前記スイッチ素子のしきい値電圧の和より高い場合には、前記バイアス電圧を選択する前記電圧選択信号を出力し、
前記バイアス電圧が、前記入力電圧と前記スイッチ素子のしきい値電圧の和以下である場合には、前記昇圧されたバイアス電圧を選択する前記電圧選択信号を出力する、
ことを特徴とする請求項２に記載の電力供給装置。
前記電圧選択回路は、
前記電圧選択信号が、前記バイアス電圧を選択する信号である場合に、前記バイアス電圧を選択して、出力し、
前記電圧選択信号が、前記昇圧されたバイアス電圧を選択する信号である場合に、前記昇圧されたバイアス電圧を選択して、出力する、
ことを特徴とする請求項３に記載の電力供給装置。
前記電圧選択信号が、前記バイアス電圧を選択する信号である場合に、前記発振回路又は前記昇圧回路の少なくとも一方の動作を停止し、
前記電圧選択信号が、前記昇圧されたバイアス電圧を選択する信号である場合に、前記発振回路及び前記昇圧回路の双方の動作を開始する、
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の電力供給装置。
前記スイッチ素子のスイッチをオンにするイネーブル信号が入力された場合に、前記電圧選択回路の出力電圧に基づいた電圧を前記スイッチ素子に印加する、ゲート制御回路を、さらに備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電力供給装置。
前記イネーブル信号が、前記スイッチ素子のスイッチをオフにする信号である場合に、前記発振回路又は前記昇圧回路の少なくとも一方の動作を停止し、
前記イネーブル信号が、前記スイッチ素子のスイッチをオンにする信号である場合に、前記発振回路及び前記昇圧回路の双方の動作を開始する、
ことを特徴とする請求項６に記載の電力供給装置。
前記検出回路は、コンパレータを備えた構成であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の電力供給装置。
前記検出回路は、インバータ回路を備えた構成であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の電力供給装置。
供給されたバイアス電圧に基づいてクロック信号を生成し、前記クロック信号を出力するステップと、
供給された前記バイアス電圧と入力された前記クロック信号とに基づいて、前記バイアス電圧を昇圧し、昇圧されたバイアス電圧を出力するステップと、
入力電圧と前記バイアス電圧の電位差を検出し、前記バイアス電圧又は前記昇圧されたバイアス電圧のいずれか一方を選択する電圧選択信号を出力するステップと、
前記電圧選択信号に基づき、前記バイアス電圧又は前記昇圧されたバイアス電圧のいずれか一方を選択し、スイッチ素子のゲート電圧として出力するステップと、
を備えることを特徴とする電力供給装置の制御方法。
バイアス電圧を入力するための第１の端子に接続し、クロック信号を出力する発振回路と、
前記第１の端子及び前記発振回路に接続され、前記バイアス電圧を昇圧して出力する昇圧回路と、
前記第１の端子と入力電圧を入力するための第２の端子とに接続され、前記第１の端子及び前記第２の端子の間の電位差を検出して選択信号を出力する検出回路と、
前記検出回路に接続され、前記選択信号に基づき前記第１の端子あるいは前記昇圧回路のいずれかと接続する選択回路と、
前記選択回路の出力信号を制御する制御回路と、
前記第２の端子と第３の端子との間に接続され、前記制御回路の出力信号により制御されるスイッチ素子と、
を備えることを特徴とする電力供給装置。