JP2017184302A - Power supply circuit and electronic equipment - Google Patents

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Kazuaki Oishi
和明 大石
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress power consumption when a DC/DC converter is in a low load state.SOLUTION: A DC/DC converter 11 converts first DC voltage to second DC voltage smaller than or larger than the first DC voltage. A capacitor C1 holds output voltage Vout based on the second DC voltage. A switch 12 is connected between an output terminal of the DC/DC converter 11 and one end of the capacitor C1. A comparison circuit 13 compares the output voltage Vout with a first value (voltage Vref), and outputs comparison results cmp. A control circuit 14 stops operation of the DC/DC converter 11 and turns off the switch 12 when it receives a state signal st indicating an operating state of a load circuit 21 in which the output voltage Vout operates as power supply voltage and the comparison results cmp, the operating state is a second state in which the load is lower than the first state, and the comparison results cmp indicate that the output voltage Vout is larger than the first value.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電源回路及び電子装置に関する。   The present invention relates to a power supply circuit and an electronic device.

無線モジュールとセンサを組み合わせたセンシング端末は、IoT(Internet of Things)を実現するための技術として注目が高まっている。センシング端末において、電池交換を不要にするため、我々の身の回りの環境に存在するエネルギーを電力に変換する環境発電を利用することが提案されている。   A sensing terminal that combines a wireless module and a sensor has attracted attention as a technology for realizing IoT (Internet of Things). In order to eliminate the need for battery replacement in sensing terminals, it has been proposed to use energy harvesting that converts energy present in the environment around us into electric power.

環境発電で生成された電流によって、2次電池などの蓄電素子が充電される。そして、蓄電素子の充電電圧は、DC(Direct Current)/DC回路を含む電源回路でセンシング端末などの負荷回路に適した電圧に変換される。環境発電による発電量は、刻一刻と変動し、充電電圧の変動も大きい。   A power storage element such as a secondary battery is charged by a current generated by energy harvesting. And the charging voltage of an electrical storage element is converted into the voltage suitable for load circuits, such as a sensing terminal, with the power supply circuit containing DC (Direct Current) / DC circuit. The amount of power generated by energy harvesting fluctuates from moment to moment, and fluctuations in charging voltage are also large.

特開2008−61433号公報JP 2008-61433 A 特開2015−89260号公報JP2015-89260A 特開平10−243642号公報JP-A-10-243642

このような充電電圧の変動に対応するために、比較的広い入力電圧範囲で動作が可能な昇降圧型DC/DCコンバータを用いることが考えられる。
しかし、昇降圧型DC/DCコンバータは、降圧型や昇圧型のDC/DCコンバータと比べて、低負荷であるときの消費電流が大きく、電力を多く消費してしまうという問題がある。たとえば、環境発電で発電された電力で動作するセンシング端末のようにスタンバイ時間が長い負荷回路を用いた場合には、低負荷である時間が長くなり、消費電力はより増大してしまう。
In order to cope with such fluctuations in the charging voltage, it is conceivable to use a step-up / step-down DC / DC converter that can operate in a relatively wide input voltage range.
However, the step-up / step-down DC / DC converter has a problem in that it consumes a large amount of electric power when the load is low, as compared with a step-down or step-up DC / DC converter. For example, when a load circuit having a long standby time such as a sensing terminal that operates with power generated by energy harvesting is used, the time during which the load is low is increased, and the power consumption is further increased.

本発明は、昇降圧型DC/DCコンバータを用いた電源回路において、低負荷時の消費電力を抑制することを目的とする。   An object of the present invention is to suppress power consumption at a low load in a power supply circuit using a step-up / step-down DC / DC converter.

1つの態様では、電源回路は、第1の直流電圧を、前記第1の直流電圧よりも小さいまたは前記第1の直流電圧よりも大きい第2の直流電圧に変換する第1のDC/DCコンバータと、前記第2の直流電圧に基づく出力電圧を保持するキャパシタと、前記第1のDC/DCコンバータの出力端子と、前記キャパシタの一端との間に接続された第1のスイッチと、前記出力電圧と第1の値とを比較し、第1の比較結果を出力する第1の比較回路と、前記出力電圧を電源電圧として動作する負荷回路の動作状態を示す状態信号と、前記第1の比較結果とを受け、前記動作状態が第1の状態よりも低負荷である第2の状態であり、前記第1の比較結果が、前記出力電圧が前記第1の値よりも大きいことを示すとき、前記第1のDC/DCコンバータの動作を停止し、前記第1のスイッチをオフする制御回路と、を有する。   In one aspect, the power supply circuit converts the first DC voltage into a second DC voltage that is smaller than the first DC voltage or larger than the first DC voltage. A capacitor that holds an output voltage based on the second DC voltage, a first switch connected between an output terminal of the first DC / DC converter, and one end of the capacitor, and the output A first comparison circuit that compares a voltage with a first value and outputs a first comparison result; a status signal that indicates an operating state of a load circuit that operates using the output voltage as a power supply voltage; and In response to the comparison result, the operating state is a second state in which the load is lower than that in the first state, and the first comparison result indicates that the output voltage is greater than the first value. The first DC / DC converter It stops operating, and a control circuit for turning off said first switch.

また、1つの態様では、電子装置は、負荷回路と、前記負荷回路を制御し、前記負荷回路の動作状態を示す状態信号を出力する制御部と、第1の直流電圧を、前記第1の直流電圧よりも小さいまたは前記第1の直流電圧よりも大きい第2の直流電圧に変換する第1のDC/DCコンバータと、前記負荷回路に接続され、前記第2の直流電圧に基づく出力電圧を保持するキャパシタと、前記第1のDC/DCコンバータの出力端子と、前記キャパシタの一端との間に接続された第1のスイッチと、前記出力電圧と第1の値とを比較し、第1の比較結果を出力する第1の比較回路と、前記状態信号と、前記第1の比較結果とを受け、前記動作状態が第1の状態よりも低負荷である第2の状態であり、前記第1の比較結果が、前記出力電圧が前記第1の値よりも大きいことを示すとき、前記第1のDC/DCコンバータの動作を停止し、前記第1のスイッチをオフする制御回路と、を備えた電源回路と、を有する。   In one aspect, the electronic device controls a load circuit, a control unit that controls the load circuit and outputs a state signal indicating an operation state of the load circuit, a first DC voltage, and the first DC voltage. A first DC / DC converter that converts a second DC voltage that is smaller than the first DC voltage or greater than the first DC voltage; and an output voltage that is connected to the load circuit and that is based on the second DC voltage. A first switch connected between a capacitor to be held, an output terminal of the first DC / DC converter, and one end of the capacitor, and the output voltage and the first value are compared; The first comparison circuit that outputs the comparison result of the first, the state signal, and the first comparison result, the operation state is a second state that is a lower load than the first state, The first comparison result shows that the output voltage is the first When the indicating greater than a value, having a power supply circuit and a control circuit which stops the operation of the first DC / DC converter, turning off the first switch.

開示の電源回路及び電子装置によれば、低負荷時の消費電力を抑制できる。   According to the disclosed power supply circuit and electronic device, power consumption at low load can be suppressed.

第1の実施の形態の電源回路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the power supply circuit of 1st Embodiment. 電源回路の動作の一例を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows an example of operation of a power circuit. 電子装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of an electronic device. バッテリ電圧の時間変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the time change of a battery voltage. 負荷回路の消費電流の時間変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the time change of the consumption current of a load circuit. 第1の実施の形態の電源回路と、降圧型DC/DCコンバータと、昇降圧型DC/DCコンバータとの比較例を示す図である。It is a figure which shows the comparative example with the power supply circuit of 1st Embodiment, a pressure | voltage fall type DC / DC converter, and a buck-boost type DC / DC converter. 第2の実施の形態の電源回路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the power supply circuit of 2nd Embodiment. バッテリ電圧が電圧Vrefaよりも大きいときの電源回路の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of a power supply circuit when a battery voltage is larger than voltage Vrefa. バッテリ電圧が電圧Vrefaよりも小さく、高負荷時の電源回路の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the power supply circuit at the time of a high load when battery voltage is smaller than voltage Vrefa. バッテリ電圧が電圧Vrefaよりも小さく、低負荷時でかつ、出力電圧Voutが電圧Vrefよりも大きいときの電源回路の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of a power supply circuit when a battery voltage is smaller than the voltage Vref, the time of low load, and the output voltage Vout is larger than the voltage Vref. 第2の実施の形態の電源回路と、降圧型DC/DCコンバータと、昇降圧型DC/DCコンバータとの比較例を示す図である。It is a figure which shows the comparative example with the power supply circuit of 2nd Embodiment, a pressure | voltage fall type DC / DC converter, and a buck-boost type DC / DC converter. 第3の実施の形態の電源回路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the power supply circuit of 3rd Embodiment. バッテリ電圧が出力電圧Vout+αより大きい蓄電素子を用いるときの電源回路の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of a power supply circuit when using the electrical storage element with a battery voltage larger than output voltage Vout + (alpha). バッテリ電圧が出力電圧Vout+αより小さい蓄電素子を用い、高負荷時の電源回路の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the power supply circuit at the time of high load using the electrical storage element in which battery voltage is smaller than output voltage Vout + (alpha). バッテリ電圧が出力電圧Vout+αより小さい蓄電素子を用い、低負荷時でかつ、出力電圧Voutが電圧Vrefよりも大きいときの電源回路の動作を説明する図である。It is a figure explaining the operation | movement of a power supply circuit when the battery voltage uses the electrical storage element smaller than output voltage Vout + (alpha), and the output voltage Vout is larger than the voltage Vref at the time of low load. 使用するバッテリと、高負荷時の電源効率及び低負荷時の消費電流の関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between the battery to be used, the power supply efficiency at the time of high load, and the consumption current at the time of low load.

以下、発明を実施するための形態を、図面を参照しつつ説明する。
(第1の実施の形態)
図1は、第1の実施の形態の電源回路の一例を示す図である。
Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a power supply circuit according to the first embodiment.

電源回路10は、昇降圧型のDC/DCコンバータ11、キャパシタC1、スイッチ12、比較回路13、制御回路14を有する。
DC/DCコンバータ11は、蓄電素子20に保持されている直流電圧を、その直流電圧よりも小さいまたは大きい直流電圧に変換する。つまり、DC/DCコンバータ11は、負荷回路21に適した電圧になるように、入力電圧を昇圧または降圧する。
The power supply circuit 10 includes a step-up / step-down DC / DC converter 11, a capacitor C 1, a switch 12, a comparison circuit 13, and a control circuit 14.
The DC / DC converter 11 converts the direct current voltage held in the storage element 20 into a direct current voltage that is smaller or larger than the direct current voltage. That is, the DC / DC converter 11 boosts or steps down the input voltage so that the voltage is suitable for the load circuit 21.

なお、DC/DCコンバータ11は、たとえば、入出力端子の他にイネーブル端子を有するLSI(Large Scale Integrated circuit)である。イネーブル端子に入力されるイネーブル信号enの論理レベルに基づいて、DC/DCコンバータ11は、アクティブ状態(動作状態)またはスタンバイ状態(動作停止状態)となる。なお、スタンバイ状態のときには、DC/DCコンバータ11は、入力電圧の大きさにかかわらず、たとえば、0Vを出力する。   The DC / DC converter 11 is, for example, an LSI (Large Scale Integrated circuit) having an enable terminal in addition to an input / output terminal. Based on the logic level of the enable signal en input to the enable terminal, the DC / DC converter 11 enters an active state (operation state) or a standby state (operation stop state). In the standby state, the DC / DC converter 11 outputs 0 V, for example, regardless of the magnitude of the input voltage.

キャパシタC1は、DC/DCコンバータ11から出力される直流電圧に基づく、電源回路10の出力電圧Voutを保持する。キャパシタC1は、スイッチ12がオンのときにはDC/DCコンバータ11の出力電流により充電される。キャパシタC1の一端はスイッチ12、比較回路13及び負荷回路21に接続される。キャパシタC1の他端は、接地されている。   Capacitor C <b> 1 holds output voltage Vout of power supply circuit 10 based on the DC voltage output from DC / DC converter 11. Capacitor C1 is charged by the output current of DC / DC converter 11 when switch 12 is on. One end of the capacitor C1 is connected to the switch 12, the comparison circuit 13, and the load circuit 21. The other end of the capacitor C1 is grounded.

スイッチ12は、DC/DCコンバータ11の出力端子と、キャパシタC1の一端との間に接続されている。スイッチ12は、制御回路14が出力する制御信号cntに基づきオンまたはオフする。   The switch 12 is connected between the output terminal of the DC / DC converter 11 and one end of the capacitor C1. The switch 12 is turned on or off based on a control signal cnt output from the control circuit 14.

スイッチ12は、たとえば、図1に示すように、pチャネル型MOSFET(Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)(以下pMOSと略す)12aを用いて実現される。pMOS12aのソースまたはドレインの一方が、DC/DCコンバータ11の出力端子に接続され、他方が、キャパシタC1の一端に接続される。また、pMOS12aのゲートには、制御信号cntが供給される。   For example, as shown in FIG. 1, the switch 12 is realized by using a p-channel MOSFET (Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) (hereinafter abbreviated as pMOS) 12a. One of the source and the drain of the pMOS 12a is connected to the output terminal of the DC / DC converter 11, and the other is connected to one end of the capacitor C1. A control signal cnt is supplied to the gate of the pMOS 12a.

比較回路13は、出力電圧Voutと電圧Vrefとを比較し、比較結果cmpを出力する。電圧Vrefは、たとえば、負荷回路21の動作電圧範囲の下限値である。下限値は、たとえば、負荷回路21内のメモリで情報を保持しておくために要する電圧の下限である。比較回路13は、たとえば、出力電圧VoutがVrefよりも小さいと、論理レベルがH(High)レベルの比較結果cmpを出力し、出力電圧VoutがVrefよりも大きいと、論理レベルがL(Low)レベルの比較結果cmpを出力する。   The comparison circuit 13 compares the output voltage Vout and the voltage Vref, and outputs a comparison result cmp. The voltage Vref is, for example, a lower limit value of the operating voltage range of the load circuit 21. The lower limit is, for example, the lower limit of the voltage required to hold information in the memory in the load circuit 21. For example, when the output voltage Vout is smaller than Vref, the comparison circuit 13 outputs a comparison result cmp whose logic level is H (High) level, and when the output voltage Vout is larger than Vref, the logic level is L (Low). The level comparison result cmp is output.

なお、電圧Vrefは、たとえば、図示しない電池から供給される電圧を抵抗分圧したものであってもよいし、蓄電素子20に保持されている直流電圧を抵抗分圧したものであってもよい。   Note that the voltage Vref may be, for example, a voltage obtained by dividing a voltage supplied from a battery (not shown), or may be a voltage obtained by dividing the DC voltage held in the power storage element 20 by resistance. .

制御回路14は、負荷回路21の動作状態を示す状態信号stを制御部22から受け、比較回路13から出力される比較結果cmpを受ける。そして、制御回路14は、動作状態が第1の状態よりも低負荷である第2の状態であり、比較結果cmpが、出力電圧Voutが電圧Vrefよりも大きいことを示すとき、DC/DCコンバータ11の動作を停止し、スイッチ12をオフする。また、制御回路14は、動作状態が第2の状態であり、比較結果cmpが、出力電圧Voutが電圧Vrefよりも小さいことを示すとき、DC/DCコンバータ11を動作させ、スイッチ12をオンする。動作状態が第1の状態のときも、制御回路14は、DC/DCコンバータ11を動作させ、スイッチ12をオンする。   The control circuit 14 receives the state signal st indicating the operation state of the load circuit 21 from the control unit 22 and receives the comparison result cmp output from the comparison circuit 13. The control circuit 14 is in the second state where the operation state is a lower load than the first state, and when the comparison result cmp indicates that the output voltage Vout is greater than the voltage Vref, the DC / DC converter 11 is stopped, and the switch 12 is turned off. The control circuit 14 operates the DC / DC converter 11 and turns on the switch 12 when the operation state is the second state and the comparison result cmp indicates that the output voltage Vout is smaller than the voltage Vref. . Even when the operating state is the first state, the control circuit 14 operates the DC / DC converter 11 and turns on the switch 12.

なお、第1の状態は、たとえば、負荷回路21がアクティブの状態(たとえば、センサ動作を行っている状態)である。第2の状態は、たとえば、負荷回路21がスタンバイの状態(たとえば、センサ動作を行っていない状態)である。第2の状態のときは、第1の状態のときよりも電源回路10の出力電流が小さい。   Note that the first state is, for example, a state in which the load circuit 21 is active (for example, a state in which a sensor operation is performed). The second state is, for example, a state where the load circuit 21 is in a standby state (for example, a state where no sensor operation is performed). In the second state, the output current of the power supply circuit 10 is smaller than that in the first state.

以下、負荷回路21の動作状態が第1の状態のときを、高負荷時、負荷回路21の動作状態が第2の状態のときを、低負荷時という。
状態信号stは、たとえば、高負荷時に、論理レベルがHレベルとなり、低負荷時に、論理レベルがLレベルとなる。
Hereinafter, the time when the load circuit 21 is in the first state is referred to as a high load, and the time when the load circuit 21 is in the second state is referred to as a low load.
For example, the state signal st has a logic level of H level when the load is high, and a logic level of L when the load is low.

制御回路14は、たとえば、図1に示すようにイネーブル制御回路14aとスイッチ制御回路14bを有する。
イネーブル制御回路14aは、負荷回路21の動作状態を示す状態信号stと、比較回路13での比較結果cmpに基づき、DC/DCコンバータ11をアクティブ状態とするかスタンバイ状態とするかを制御するイネーブル信号enを生成し、出力する。
The control circuit 14 includes, for example, an enable control circuit 14a and a switch control circuit 14b as shown in FIG.
The enable control circuit 14a is an enable that controls whether the DC / DC converter 11 is in an active state or a standby state based on the state signal st indicating the operation state of the load circuit 21 and the comparison result cmp in the comparison circuit 13. A signal en is generated and output.

スイッチ制御回路14bは、イネーブル信号enに基づき、スイッチ12を制御する制御信号cntを生成し、出力する。なお、スイッチ制御回路14bは、DC/DCコンバータ11をアクティブ状態とするイネーブル信号enを受けると、所定の遅延時間後に、スイッチ12をオンする制御信号cntを出力する。   The switch control circuit 14b generates and outputs a control signal cnt for controlling the switch 12 based on the enable signal en. When the switch control circuit 14b receives the enable signal en that activates the DC / DC converter 11, the switch control circuit 14b outputs a control signal cnt for turning on the switch 12 after a predetermined delay time.

これにより、DC/DCコンバータ11の動作開始時における、出力ノイズ(オーバーシュートなど)が、負荷回路21側に伝搬されることを抑制できる。
イネーブル制御回路14aとスイッチ制御回路14bは、たとえば、図1に示すような回路で実現できる。
Thereby, it can suppress that output noise (overshoot etc.) at the time of the operation | movement start of the DC / DC converter 11 is propagated to the load circuit 21 side.
The enable control circuit 14a and the switch control circuit 14b can be realized by a circuit as shown in FIG. 1, for example.

なお、以下の説明では、Vout<Vrefのとき、比較結果cmpの論理レベルがHレベル、Vout>Vrefのとき、比較結果cmpの論理レベルがLレベルになるものとする。また、高負荷時に、状態信号stの論理レベルがHレベル、低負荷時に、状態信号stの論理レベルがLレベルになるものとする。また、イネーブル信号enの論理レベルが、HレベルのときDC/DCコンバータ11はアクティブ状態となり、LレベルのときDC/DCコンバータ11はスタンバイ状態となるものとする。また、制御信号cntの論理レベルが、Hレベルのときスイッチ12がオフし、Lレベルのときスイッチ12がオンするものとする。   In the following description, it is assumed that when Vout <Vref, the logical level of the comparison result cmp is H level, and when Vout> Vref, the logical level of the comparison result cmp is L level. Further, it is assumed that the logic level of the state signal st is H level when the load is high, and the logic level of the state signal st is L level when the load is low. When the logic level of the enable signal en is H level, the DC / DC converter 11 is in an active state, and when it is L level, the DC / DC converter 11 is in a standby state. Further, the switch 12 is turned off when the logic level of the control signal cnt is H level, and the switch 12 is turned on when the control signal cnt is L level.

イネーブル制御回路14aは、状態信号stと比較結果cmpのOR論理を、イネーブル信号enとして出力するOR回路14a1を有する。OR回路14a1は、状態信号stと比較結果cmpの少なくとも一方の論理レベルがHレベルであると、Hレベルのイネーブル信号enを出力し、DC/DCコンバータ11を動作させる。OR回路14a1は、状態信号stと比較結果cmpの両方の論理レベルがLレベルであると、Lレベルのイネーブル信号enを出力し、DC/DCコンバータ11の動作を停止する(スタンバイ状態とする)。   The enable control circuit 14a includes an OR circuit 14a1 that outputs an OR logic of the state signal st and the comparison result cmp as an enable signal en. The OR circuit 14a1 outputs an enable signal en of H level and operates the DC / DC converter 11 when at least one logic level of the state signal st and the comparison result cmp is H level. The OR circuit 14a1 outputs an L level enable signal en when both the state signal st and the comparison result cmp are at the L level, and stops the operation of the DC / DC converter 11 (sets the standby state). .

スイッチ制御回路14bは、インバータ回路14b1、pMOS14b2、抵抗R1、キャパシタC2を有している。
インバータ回路14b1の入力端子は、OR回路14a1の出力端子と接続されており、インバータ回路14b1の出力端子は、抵抗R1の一端に接続されている。
The switch control circuit 14b includes an inverter circuit 14b1, a pMOS 14b2, a resistor R1, and a capacitor C2.
The input terminal of the inverter circuit 14b1 is connected to the output terminal of the OR circuit 14a1, and the output terminal of the inverter circuit 14b1 is connected to one end of the resistor R1.

pMOS14b2のゲートは、OR回路14a1の出力端子に接続されており、pMOS14b2のドレインは、抵抗R1の他端、キャパシタC2の一端及び、スイッチ12(pMOS12aのゲート)に接続されている。pMOS14b2のソースには、電源電圧VDDが供給される。キャパシタC2の他端は接地されている。   The gate of the pMOS 14b2 is connected to the output terminal of the OR circuit 14a1, and the drain of the pMOS 14b2 is connected to the other end of the resistor R1, one end of the capacitor C2, and the switch 12 (the gate of the pMOS 12a). The power supply voltage VDD is supplied to the source of the pMOS 14b2. The other end of the capacitor C2 is grounded.

なお、電源電圧VDDは、たとえば、図示しない電池から供給されるものであってもよいし、蓄電素子20に保持されている直流電圧であってもよい。
抵抗R1とキャパシタC2の値は、たとえば、DC/DCコンバータ11の動作開始時にDC/DCコンバータ11の出力が安定するまでの時間に基づいて、適宜設定されている。
The power supply voltage VDD may be supplied from a battery (not shown), or may be a DC voltage held in the storage element 20.
The values of the resistor R1 and the capacitor C2 are appropriately set based on, for example, the time until the output of the DC / DC converter 11 is stabilized when the operation of the DC / DC converter 11 is started.

このようなスイッチ制御回路14bでは、イネーブル信号enの論理レベルがHレベルのとき、pMOS14b2がオフする。また、インバータ回路14b1の出力信号の論理レベルがLレベルとなる。抵抗R1とキャパシタC2による遅延回路での遅延時間後、制御信号cntの論理レベルはLレベルとなり、スイッチ12がオンする。イネーブル信号enの論理レベルがLレベルになると、pMOS14b2がオンするため、制御信号cntの論理レベルはHレベルとなり、スイッチ12がオフする。   In such a switch control circuit 14b, when the logic level of the enable signal en is H level, the pMOS 14b2 is turned off. Further, the logic level of the output signal of the inverter circuit 14b1 becomes L level. After a delay time in the delay circuit by the resistor R1 and the capacitor C2, the logic level of the control signal cnt becomes L level, and the switch 12 is turned on. When the logic level of the enable signal en becomes L level, the pMOS 14b2 is turned on, so that the logic level of the control signal cnt becomes H level and the switch 12 is turned off.

以上が電源回路10の構成例である。
なお、上記の電源回路10はあくまで一例であり、たとえば、インバータ回路を追加して、pMOS12a,14b2の代わりに、nチャネル型MOSFETを用いるなど、適宜回路を変更してもよい。
The above is an example of the configuration of the power supply circuit 10.
The power supply circuit 10 described above is merely an example. For example, an inverter circuit may be added and the circuit may be changed as appropriate, such as using an n-channel MOSFET instead of the pMOS 12a and 14b2.

図1の蓄電素子20は、たとえば、キャパシタ、2次電池または1次電池である。
負荷回路21は、たとえば、センサや無線モジュールなどである。なお、負荷回路21として、様々な電子回路や電子機器が適用できる。
1 is, for example, a capacitor, a secondary battery, or a primary battery.
The load circuit 21 is, for example, a sensor or a wireless module. Various electronic circuits and electronic devices can be applied as the load circuit 21.

制御部22は、たとえば、MCU(Micro Control Unit)であり、負荷回路21の動作を制御する。また、制御部22は、負荷回路21の動作状態に応じた状態信号stを電源回路10に供給する。   The control unit 22 is an MCU (Micro Control Unit), for example, and controls the operation of the load circuit 21. Further, the control unit 22 supplies a state signal st corresponding to the operation state of the load circuit 21 to the power circuit 10.

以下、第1の実施の形態の電源回路10の動作の一例を説明する。
図2は、電源回路の動作の一例を示すタイミングチャートである。図2には、負荷回路21の消費電流、状態信号st、DC/DCコンバータ11の出力、出力電圧Vout、比較結果cmp、制御信号cntの一例の様子が示されている。なお、図2では、図1に示したイネーブル信号enについては図示が省略されている。
Hereinafter, an example of the operation of the power supply circuit 10 according to the first embodiment will be described.
FIG. 2 is a timing chart showing an example of the operation of the power supply circuit. FIG. 2 shows an example of current consumption of the load circuit 21, the status signal st, the output of the DC / DC converter 11, the output voltage Vout, the comparison result cmp, and the control signal cnt. In FIG. 2, the enable signal en shown in FIG. 1 is not shown.

高負荷時に、状態信号stの論理レベルがLレベルからHレベルに立ち上がる(タイミングt1)。これにより、イネーブル信号enの論理レベルがHレベルとなり、DC/DCコンバータ11が動作を開始する。   When the load is high, the logic level of the state signal st rises from the L level to the H level (timing t1). As a result, the logic level of the enable signal en becomes H level, and the DC / DC converter 11 starts operating.

また、タイミングt1から前述した所定の遅延時間経過後に、制御信号cntの論理レベルが、HレベルからLレベルに立ち下がる(タイミングt2)。これにより、スイッチ12がオンし、負荷回路21の消費電流が増加する。   Further, after the predetermined delay time described above from the timing t1, the logic level of the control signal cnt falls from the H level to the L level (timing t2). As a result, the switch 12 is turned on and the current consumption of the load circuit 21 increases.

負荷回路21がスタンバイ状態となると(低負荷時)、負荷回路21の消費電流が減少し、状態信号stの論理レベルがHレベルからLレベルに立ち下がる(タイミングt3)。このとき、出力電圧Voutは、電圧Vrefよりも大きいため、比較結果cmpの論理レベルは、Lレベルのままである。そのため、イネーブル信号enの論理レベルはLレベルとなり、DC/DCコンバータ11が動作を停止する(スタンバイ状態となる)。また、イネーブル信号enの論理レベルがLレベルとなることで、pMOS14b2がオンするため、制御信号cntの論理レベルがHレベルとなり、スイッチ12がオフする。   When the load circuit 21 enters a standby state (when the load is low), the current consumption of the load circuit 21 decreases, and the logic level of the state signal st falls from the H level to the L level (timing t3). At this time, since the output voltage Vout is larger than the voltage Vref, the logical level of the comparison result cmp remains at the L level. Therefore, the logic level of the enable signal en becomes L level, and the DC / DC converter 11 stops its operation (becomes a standby state). Further, since the pMOS 14b2 is turned on when the logic level of the enable signal en becomes L level, the logic level of the control signal cnt becomes H level and the switch 12 is turned off.

これにより、キャパシタC1から出力電圧Voutが、電源電圧として負荷回路21に供給されることになる。スイッチ12がオフのときには、出力電圧Voutは、徐々に下降していく。出力電圧Voutが、電圧Vrefを下回る前に、再び、状態信号stの論理レベルがHレベルになると、タイミングt1〜t3と同様の動作が行われる(タイミングt4,t5,t6)。   As a result, the output voltage Vout is supplied from the capacitor C1 to the load circuit 21 as a power supply voltage. When the switch 12 is off, the output voltage Vout gradually decreases. When the logic level of the state signal st becomes H level again before the output voltage Vout falls below the voltage Vref, operations similar to those at timings t1 to t3 are performed (timing t4, t5, t6).

出力電圧Voutが、電圧Vrefより小さくなると(タイミングt7)、比較結果cmpの論理レベルが、LレベルからHレベルに立ち上がる。これにより、イネーブル信号enの論理レベルがHレベルとなり、DC/DCコンバータ11が動作を開始する(アクティブ状態となる)。   When the output voltage Vout becomes smaller than the voltage Vref (timing t7), the logic level of the comparison result cmp rises from the L level to the H level. As a result, the logic level of the enable signal en becomes H level, and the DC / DC converter 11 starts operating (becomes active).

また、タイミングt7から前述した所定の遅延時間経過後に、制御信号cntの論理レベルが、HレベルからLレベルに立ち下がる(タイミングt8)。これにより、スイッチ12がオンし、キャパシタC1が充電され、出力電圧Voutが増加する。   Further, after the predetermined delay time described above has elapsed from timing t7, the logic level of the control signal cnt falls from the H level to the L level (timing t8). As a result, the switch 12 is turned on, the capacitor C1 is charged, and the output voltage Vout increases.

出力電圧Voutが、電圧Vrefより大きくなると(タイミングt9)、比較結果cmpの論理レベルが、HレベルからLレベルに立ち下がる。これにより、イネーブル信号enの論理レベルがLレベルとなり、DC/DCコンバータ11が動作を停止する。   When the output voltage Vout becomes higher than the voltage Vref (timing t9), the logical level of the comparison result cmp falls from the H level to the L level. As a result, the logic level of the enable signal en becomes L level, and the DC / DC converter 11 stops operating.

また、イネーブル信号enの論理レベルがLレベルとなることで、pMOS14b2がオンするため、制御信号cntの論理レベルがHレベルとなり、スイッチ12がオフする。   Further, since the pMOS 14b2 is turned on when the logic level of the enable signal en becomes L level, the logic level of the control signal cnt becomes H level and the switch 12 is turned off.

これにより、再び、キャパシタC1から出力電圧Voutが、電源電圧として負荷回路21に供給されることになる。また、スイッチ12がオフであるので、出力電圧Voutは、徐々に下降していく。   As a result, the output voltage Vout is again supplied from the capacitor C1 to the load circuit 21 as the power supply voltage. Further, since the switch 12 is off, the output voltage Vout gradually decreases.

出力電圧Voutが、再び、電圧Vrefより小さくなると、タイミングt7〜t9と同様の動作が行われる(タイミングt10,t11,t12)。このように、低負荷時には、DC/DCコンバータ11は、出力電圧Voutと電圧Vrefとの比較結果cmpに基づき、間欠動作される。   When the output voltage Vout becomes smaller than the voltage Vref again, operations similar to those at timings t7 to t9 are performed (timing t10, t11, t12). Thus, at the time of low load, the DC / DC converter 11 is intermittently operated based on the comparison result cmp between the output voltage Vout and the voltage Vref.

以上のように本実施の形態の電源回路10は、低負荷時、出力電圧Voutが電圧Vrefより大きいと、DC/DCコンバータ11の動作が停止され(スタンバイ状態となる)、スイッチ12がオフされる。これにより、低負荷時のDC/DCコンバータ11の動作(電圧変換動作)の時間が減り、DC/DCコンバータ11での消費電流が減る。したがって、電源回路10の消費電力を抑制できる。   As described above, in the power supply circuit 10 according to the present embodiment, when the output voltage Vout is higher than the voltage Vref at low load, the operation of the DC / DC converter 11 is stopped (becomes a standby state), and the switch 12 is turned off. The Thereby, the time of the operation (voltage conversion operation) of the DC / DC converter 11 at the time of low load is reduced, and the current consumption in the DC / DC converter 11 is reduced. Therefore, the power consumption of the power supply circuit 10 can be suppressed.

また、低負荷時、出力電圧Voutが電圧Vrefより小さいと、DC/DCコンバータ11の動作が開始され、スイッチ12がオンされ、キャパシタC1が充電されるため、出力電圧Voutを維持することができる。これにより、たとえば、負荷回路21内の図示しないメモリの記憶内容を保持するための電力の供給を維持できる。   Further, when the output voltage Vout is lower than the voltage Vref at low load, the operation of the DC / DC converter 11 is started, the switch 12 is turned on, and the capacitor C1 is charged, so that the output voltage Vout can be maintained. . Thereby, for example, it is possible to maintain the supply of electric power for holding the stored contents of a memory (not shown) in the load circuit 21.

また、高負荷時には、DC/DCコンバータ11はアクティブ状態となり、スイッチ12がオンするので、十分な電力が負荷回路21に供給される。
また、イネーブル端子付きの市販の昇降圧型のDC/DCコンバータ11を用いて、比較的簡易な回路で、上記のような機能を有する電源回路10を実現できる。
Further, when the load is high, the DC / DC converter 11 is in an active state and the switch 12 is turned on, so that sufficient power is supplied to the load circuit 21.
Further, by using a commercially available buck-boost type DC / DC converter 11 with an enable terminal, the power supply circuit 10 having the above functions can be realized with a relatively simple circuit.

以下、上記のような電源回路10を用いた電子装置の一例を示す。
(電子装置の一例)
図3は、電子装置の一例を示す図である。図1に示した要素と同じ要素については同一符号が付されている。
Hereinafter, an example of an electronic device using the power supply circuit 10 as described above will be described.
(Example of electronic device)
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an electronic device. The same elements as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

電子装置30は、図1に示した電源回路10、蓄電素子20、負荷回路21、制御部22の他に、環境発電部31、充電回路32を有している。
環境発電部31は、たとえば、太陽電池などであり、環境発電を行う。
The electronic device 30 includes an energy generation unit 31 and a charging circuit 32 in addition to the power supply circuit 10, the storage element 20, the load circuit 21, and the control unit 22 illustrated in FIG. 1.
The environmental power generation unit 31 is, for example, a solar battery and performs environmental power generation.

充電回路32は、環境発電部31で発電された電力を、蓄電素子(2次電池またはキャパシタ)20に蓄積する。なお、充電回路32は、蓄電素子20から環境発電部31への電流の逆流を防止する機能を有していてもよい。   The charging circuit 32 stores the electric power generated by the energy harvesting unit 31 in the storage element (secondary battery or capacitor) 20. Note that the charging circuit 32 may have a function of preventing a backflow of current from the power storage element 20 to the energy harvesting unit 31.

蓄電素子20の電圧(以下バッテリ電圧という)は、環境の変化(たとえば、太陽光の照度の変化)によって変動する。
図4は、バッテリ電圧の時間変化の一例を示す図である。縦軸はバッテリ電圧を示し、横軸は時間を示している。
The voltage of the power storage element 20 (hereinafter referred to as the battery voltage) fluctuates due to environmental changes (for example, changes in the illuminance of sunlight).
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of time variation of the battery voltage. The vertical axis represents the battery voltage, and the horizontal axis represents time.

図4に示すように、バッテリ電圧は変動が大きい。したがって、電源回路10は、広い入力電圧範囲で動作することが望ましい。本実施の形態の電源回路10は、昇降圧型のDC/DCコンバータ11を用いているため、広い入力電圧範囲に対応できる。   As shown in FIG. 4, the battery voltage varies greatly. Therefore, it is desirable that the power supply circuit 10 operate in a wide input voltage range. Since the power supply circuit 10 of the present embodiment uses the step-up / step-down DC / DC converter 11, it can cope with a wide input voltage range.

図5は、負荷回路の消費電流の時間変化の一例を示す図である。縦軸は負荷回路21の消費電流を示し、横軸は時間を示している。
負荷回路21は、タイミングt20からタイミングt21の間と、タイミングt22からタイミングt23の間と、タイミングt24からタイミングt25の間、アクティブ状態となり、消費電流が増加する。これ以外は、スタンバイ状態となっており、アクティブ状態よりもスタンバイ状態の方が長い。このような負荷回路21(たとえば、センサや無線モジュール)を用いた場合、電源回路10は、低負荷時の消費電力を抑えることが望ましい。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a change over time in current consumption of the load circuit. The vertical axis indicates the current consumption of the load circuit 21, and the horizontal axis indicates time.
The load circuit 21 is in an active state from timing t20 to timing t21, from timing t22 to timing t23, and from timing t24 to timing t25, and current consumption increases. Other than this, the standby state is established, and the standby state is longer than the active state. When such a load circuit 21 (for example, a sensor or a wireless module) is used, it is desirable for the power supply circuit 10 to suppress power consumption at a low load.

昇降圧型のDC/DCコンバータ11は、降圧型や昇圧型に比べ、内部のスイッチングレギュレータの構造上、負荷回路21が低負荷であるときの消費電流が大きく、電力を多く消費する。しかし、本実施の形態の電源回路10では、出力電圧Voutが電圧Vrefより大きいときには、DC/DCコンバータ11の動作が停止されるため、前述のように消費電力の増加を抑制できる。   The step-up / step-down DC / DC converter 11 has a larger current consumption when the load circuit 21 is a low load and consumes more power than the step-down and step-up types because of the structure of the internal switching regulator. However, in the power supply circuit 10 of the present embodiment, when the output voltage Vout is higher than the voltage Vref, the operation of the DC / DC converter 11 is stopped, and thus an increase in power consumption can be suppressed as described above.

図6は、第1の実施の形態の電源回路と、降圧型DC/DCコンバータと、昇降圧型DC/DCコンバータとの比較例を示す図である。
図6では、バッテリ電圧が最大値〜コンバータ出力電圧+αのときとコンバータ出力電圧+α〜最小値のときでの、電源回路10、降圧型DC/DCコンバータ、昇降圧型DC/DCコンバータの、高負荷時の電源効率と低負荷時の消費電流の例が示されている。
FIG. 6 is a diagram illustrating a comparative example of the power supply circuit, the step-down DC / DC converter, and the step-up / step-down DC / DC converter according to the first embodiment.
In FIG. 6, the high load of the power supply circuit 10, the step-down DC / DC converter, and the step-up / step-down DC / DC converter when the battery voltage is between the maximum value and the converter output voltage + α and the converter output voltage + α to the minimum value. An example of power efficiency at the time and current consumption at low load is shown.

バッテリ電圧の最大値や最小値は蓄電素子20によって決まるが、たとえば、最大値は5V、最小値は0Vである。コンバータ出力電圧は、降圧型DC/DCコンバータまたは、昇降圧型DC/DCコンバータのアクティブ状態での出力電圧である。電源回路10では、DC/DCコンバータ11のアクティブ状態での出力電圧であり、電源回路10の出力電圧Voutに相当する。コンバータ出力電圧は、負荷回路21の電源電圧となり、図6の例では、最大値と最小値の間の値(たとえば、3.3V)である。αは、降圧動作を行う降圧型DC/DCコンバータが動作可能な入力電圧範囲に基づく値である。なお、図6では、第1の実施の形態の電源回路10と、昇降圧型DC/DCコンバータは、バッテリ電圧が最小値から、最大値までの範囲で動作可能であるものとしている。   Although the maximum value and the minimum value of the battery voltage are determined by the storage element 20, for example, the maximum value is 5V and the minimum value is 0V. The converter output voltage is an output voltage in the active state of the step-down DC / DC converter or the step-up / step-down DC / DC converter. In the power supply circuit 10, the output voltage in the active state of the DC / DC converter 11 corresponds to the output voltage Vout of the power supply circuit 10. The converter output voltage becomes the power supply voltage of the load circuit 21 and is a value (for example, 3.3 V) between the maximum value and the minimum value in the example of FIG. α is a value based on an input voltage range in which the step-down DC / DC converter performing the step-down operation can operate. In FIG. 6, the power supply circuit 10 and the step-up / step-down DC / DC converter according to the first embodiment are assumed to be operable in the range of the battery voltage from the minimum value to the maximum value.

電源回路10と、昇降圧型DC/DCコンバータでは、高負荷時の電源効率が、ともに最大で85%程度である。また、昇降圧型DC/DCコンバータでは、低負荷時の消費電流が、最大で50μA程度であるのに対して、第1の実施の形態の電源回路10では、最大で1μA程度に抑えられる。   In the power supply circuit 10 and the step-up / step-down DC / DC converter, the power supply efficiency under a high load is about 85% at the maximum. Further, in the buck-boost type DC / DC converter, the current consumption at the time of low load is about 50 μA at the maximum, whereas in the power supply circuit 10 of the first embodiment, it is suppressed to about 1 μA at the maximum.

降圧型DC/DCコンバータは、バッテリ電圧が最大値からコンバータ出力電圧+αの範囲で動作する。降圧型DC/DCコンバータの高負荷時の電源効率は、最大で95%程度と高く、低負荷時の消費電流も、最大で0.5μAと小さい。しかし、降圧型DC/DCコンバータは、バッテリ電圧がコンバータ出力電圧+αから最小値の範囲では動作しない。   The step-down DC / DC converter operates in the range of the battery voltage from the maximum value to the converter output voltage + α. The power efficiency of the step-down DC / DC converter at high load is as high as about 95%, and the current consumption at low load is also as small as 0.5 μA at maximum. However, the step-down DC / DC converter does not operate when the battery voltage is in the range from the converter output voltage + α to the minimum value.

このように降圧型DC/DCコンバータは、高負荷時の電源効率が、電源回路10よりも大きい。以下、この利点を生かすようにした電源回路を説明する。
(第2の実施の形態)
図7は、第2の実施の形態の電源回路の一例を示す図である。図1に示した要素と同じ要素については同一符号が付されている。
As described above, the step-down DC / DC converter has higher power efficiency at the time of high load than that of the power circuit 10. A power supply circuit that takes advantage of this advantage will be described below.
(Second Embodiment)
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a power supply circuit according to the second embodiment. The same elements as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

第2の実施の形態の電源回路40は、昇圧型のDC/DCコンバータ11の他に、降圧型のDC/DCコンバータ41を有する。さらに、電源回路40は、DC/DCコンバータ41の出力端子と、キャパシタC1の一端との間に接続されたスイッチ42を有している。   The power supply circuit 40 according to the second embodiment includes a step-down DC / DC converter 41 in addition to the step-up DC / DC converter 11. Furthermore, the power supply circuit 40 includes a switch 42 connected between the output terminal of the DC / DC converter 41 and one end of the capacitor C1.

降圧型のDC/DCコンバータ41は、蓄電素子20に保持されている直流電圧を、その直流電圧よりも小さい直流電圧に変換する。つまり、DC/DCコンバータ41は、負荷回路21に適した電圧になるように、入力電圧を降圧する。   The step-down DC / DC converter 41 converts the DC voltage held in the storage element 20 into a DC voltage smaller than the DC voltage. That is, the DC / DC converter 41 steps down the input voltage so that the voltage is suitable for the load circuit 21.

なお、DC/DCコンバータ41は、たとえば、入出力端子の他にイネーブル端子を有するLSIである。イネーブル端子に入力されるイネーブル信号enaの論理レベルに基づいて、DC/DCコンバータ41は、アクティブ状態(動作状態)またはスタンバイ状態(動作停止状態)となる。   The DC / DC converter 41 is, for example, an LSI having an enable terminal in addition to an input / output terminal. Based on the logic level of the enable signal ena input to the enable terminal, the DC / DC converter 41 enters an active state (operation state) or a standby state (operation stop state).

スイッチ42は、たとえば、図7に示すように、pMOS42aを用いて実現される。pMOS42aのソースまたはドレインの一方が、DC/DCコンバータ41の出力端子に接続され、他方が、キャパシタC1の一端に接続される。また、pMOS42aのゲートに制御信号cntaが供給される。   For example, as shown in FIG. 7, the switch 42 is realized by using a pMOS 42a. One of the source and the drain of the pMOS 42a is connected to the output terminal of the DC / DC converter 41, and the other is connected to one end of the capacitor C1. The control signal cnta is supplied to the gate of the pMOS 42a.

また、電源回路40において、制御回路43は、蓄電素子20に保持されている直流電圧が、DC/DCコンバータ41の動作可能な入力電圧範囲内であるときには、DC/DCコンバータ11の動作を停止し、DC/DCコンバータ41を動作させる。さらに、制御回路43は、スイッチ12をオフし、スイッチ42をオンする。   In the power supply circuit 40, the control circuit 43 stops the operation of the DC / DC converter 11 when the DC voltage held in the storage element 20 is within the input voltage range in which the DC / DC converter 41 can operate. Then, the DC / DC converter 41 is operated. Further, the control circuit 43 turns off the switch 12 and turns on the switch 42.

DC/DCコンバータ41の動作可能な入力電圧範囲は、たとえば、図6に示したように、コンバータ出力電圧+α以上の電圧である。
また、制御回路43は、蓄電素子20に保持されている直流電圧が、DC/DCコンバータ41の動作可能な入力電圧範囲内ではないときには、DC/DCコンバータ41の動作を停止し、スイッチ42をオフする。さらに、制御回路43は、DC/DCコンバータ11とスイッチ12を、第1の実施の形態の電源回路10の制御回路14と同様に制御する。
The operable input voltage range of the DC / DC converter 41 is, for example, a voltage equal to or higher than the converter output voltage + α as shown in FIG.
The control circuit 43 stops the operation of the DC / DC converter 41 when the DC voltage held in the storage element 20 is not within the input voltage range in which the DC / DC converter 41 can operate. Turn off. Further, the control circuit 43 controls the DC / DC converter 11 and the switch 12 in the same manner as the control circuit 14 of the power supply circuit 10 according to the first embodiment.

制御回路43は、たとえば、図7に示すように、イネーブル制御回路43a、スイッチ制御回路43b、比較回路43cを有する。
イネーブル制御回路43aは、負荷回路21の動作状態を示す状態信号stと、比較回路13での比較結果cmpと、比較回路43cから出力されるDC/DCコンバータ41のためのイネーブル信号enaとを受ける。そして、イネーブル制御回路43aは、状態信号st、比較結果cmp、イネーブル信号enaに基づき、DC/DCコンバータ11をアクティブ状態とするかスタンバイ状態とするかを制御するイネーブル信号enを出力する。
For example, as shown in FIG. 7, the control circuit 43 includes an enable control circuit 43a, a switch control circuit 43b, and a comparison circuit 43c.
The enable control circuit 43a receives the state signal st indicating the operation state of the load circuit 21, the comparison result cmp in the comparison circuit 13, and the enable signal ena for the DC / DC converter 41 output from the comparison circuit 43c. . Then, the enable control circuit 43a outputs an enable signal en that controls whether the DC / DC converter 11 is in an active state or a standby state based on the state signal st, the comparison result cmp, and the enable signal ena.

スイッチ制御回路43bは、イネーブル信号en,enaに基づき、スイッチ12を制御する制御信号cntと、スイッチ42を制御する制御信号cntaとを出力する。なお、スイッチ制御回路43bは、DC/DCコンバータ41をアクティブ状態とするイネーブル信号enaを受けると、所定の遅延時間後に、スイッチ42をオンする制御信号cntaを出力する。また、スイッチ制御回路43bは、DC/DCコンバータ41をスタンバイ状態とするイネーブル信号enaを受けると、スイッチ42をオフする制御信号cntaを出力する。さらに、スイッチ制御回路43bは、DC/DCコンバータ11をアクティブ状態とするイネーブル信号enを受けると、所定の遅延時間後に、スイッチ12をオンする制御信号cntを出力する。また、スイッチ制御回路43bは、DC/DCコンバータ11をスタンバイ状態とするイネーブル信号enを受けると、スイッチ12をオフする制御信号cntを出力する。   The switch control circuit 43b outputs a control signal cnt for controlling the switch 12 and a control signal cnta for controlling the switch 42 based on the enable signals en and ena. When the switch control circuit 43b receives the enable signal ena for activating the DC / DC converter 41, the switch control circuit 43b outputs a control signal cnta for turning on the switch 42 after a predetermined delay time. When the switch control circuit 43b receives an enable signal ena for setting the DC / DC converter 41 in a standby state, the switch control circuit 43b outputs a control signal cnta for turning off the switch 42. Further, when receiving the enable signal en for activating the DC / DC converter 11, the switch control circuit 43b outputs a control signal cnt for turning on the switch 12 after a predetermined delay time. When the switch control circuit 43b receives an enable signal en for setting the DC / DC converter 11 in the standby state, the switch control circuit 43b outputs a control signal cnt for turning off the switch 12.

これにより、DC/DCコンバータ11,41の動作開始時における、出力ノイズ(オーバーシュートなど)が、負荷回路21側に伝搬されることを抑制できる。
比較回路43cは、蓄電素子20に保持されている直流電圧と、電圧Vrefaとを比較し、比較結果としてイネーブル信号enaを出力する。電圧Vrefaは、DC/DCコンバータ41の動作可能な入力の下限値に基づく値(下限値そのものでもよい)であり、たとえば、前述したコンバータ出力電圧+αである。
Thereby, it can suppress that output noise (overshoot etc.) at the time of the operation | movement start of DC / DC converters 11 and 41 is propagated to the load circuit 21 side.
The comparison circuit 43c compares the DC voltage held in the storage element 20 with the voltage Vrefa, and outputs an enable signal ena as a comparison result. The voltage Vrefa is a value based on the lower limit value of the operable input of the DC / DC converter 41 (or the lower limit value itself), and is, for example, the converter output voltage + α described above.

イネーブル制御回路43aとスイッチ制御回路43bは、たとえば、図7に示すような回路で実現できる。
なお、以下の説明では、Vout<Vrefのとき、比較結果cmpの論理レベルがHレベル、Vout>Vrefのとき、比較結果cmpの論理レベルがLレベルになるものとする。また、高負荷時に、状態信号stの論理レベルがHレベル、低負荷時に、状態信号stの論理レベルがLレベルになるものとする。また、イネーブル信号enの論理レベルが、HレベルのときDC/DCコンバータ11はアクティブ状態となり、LレベルのときDC/DCコンバータ11はスタンバイ状態となるものとする。また、イネーブル信号enaの論理レベルが、HレベルのときDC/DCコンバータ41はアクティブ状態となり、LレベルのときDC/DCコンバータ41はスタンバイ状態となるものとする。また、制御信号cntの論理レベルが、Hレベルのときスイッチ12がオフし、Lレベルのときスイッチ12がオンするものとする。また、制御信号cntaの論理レベルが、Hレベルのときスイッチ42がオフし、Lレベルのときスイッチ42がオンするものとする。
The enable control circuit 43a and the switch control circuit 43b can be realized by a circuit as shown in FIG. 7, for example.
In the following description, it is assumed that when Vout <Vref, the logical level of the comparison result cmp is H level, and when Vout> Vref, the logical level of the comparison result cmp is L level. Further, it is assumed that the logic level of the state signal st is H level when the load is high, and the logic level of the state signal st is L level when the load is low. When the logic level of the enable signal en is H level, the DC / DC converter 11 is in an active state, and when it is L level, the DC / DC converter 11 is in a standby state. Further, when the logic level of the enable signal ena is H level, the DC / DC converter 41 is in an active state, and when the logic level is L level, the DC / DC converter 41 is in a standby state. Further, the switch 12 is turned off when the logic level of the control signal cnt is H level, and the switch 12 is turned on when the control signal cnt is L level. Further, it is assumed that the switch 42 is turned off when the logic level of the control signal cnta is H level, and the switch 42 is turned on when it is L level.

イネーブル制御回路43aは、状態信号stと比較結果cmpのOR論理を出力するOR回路14a1の他に、イネーブル信号enaの論理レベルを反転した信号とOR回路14a1の出力信号とのAND論理を出力するAND回路43a1を有する。AND回路43a1の出力信号が、イネーブル信号enとなる。   The enable control circuit 43a outputs an AND logic of a signal obtained by inverting the logic level of the enable signal ena and the output signal of the OR circuit 14a1, in addition to the OR circuit 14a1 that outputs the OR logic of the state signal st and the comparison result cmp. An AND circuit 43a1 is provided. The output signal of the AND circuit 43a1 becomes the enable signal en.

このようなイネーブル制御回路43aでは、イネーブル信号enaの論理レベルがHレベルであると、状態信号stと比較結果cmpの論理レベルによらず、イネーブル信号enの論理レベルは、Lレベルとなる。これにより、DC/DCコンバータ11の動作が停止する(スタンバイ状態となる)。   In such an enable control circuit 43a, if the logic level of the enable signal ena is H level, the logic level of the enable signal en becomes L level regardless of the logic level of the state signal st and the comparison result cmp. As a result, the operation of the DC / DC converter 11 stops (becomes a standby state).

イネーブル信号enaの論理レベルがLレベルであると、状態信号stと比較結果cmpの論理レベルに基づいて、イネーブル信号enの論理レベルが決まる。状態信号stと比較結果cmpの少なくとも一方の論理レベルがHレベルであると、イネーブル制御回路43aは、Hレベルのイネーブル信号enを出力し、DC/DCコンバータ11を動作させる。また、イネーブル制御回路43aは、状態信号stと比較結果cmpの両方の論理レベルがLレベルであると、Lレベルのイネーブル信号enを出力し、DC/DCコンバータ11の動作を停止する。   If the logic level of the enable signal ena is L level, the logic level of the enable signal en is determined based on the logic level of the state signal st and the comparison result cmp. When the logic level of at least one of the state signal st and the comparison result cmp is H level, the enable control circuit 43a outputs an H level enable signal en and operates the DC / DC converter 11. Further, the enable control circuit 43a outputs an L level enable signal en and stops the operation of the DC / DC converter 11 when the logic levels of both the state signal st and the comparison result cmp are L level.

スイッチ制御回路43bは、スイッチ12を制御するための、インバータ回路14b1、pMOS14b2、抵抗R1、キャパシタC2の他に、スイッチ42を制御するための、pMOS43b1、インバータ回路43b2、抵抗R2、キャパシタC3を有する。   The switch control circuit 43b includes a pMOS 43b1, an inverter circuit 43b2, a resistor R2, and a capacitor C3 for controlling the switch 42 in addition to the inverter circuit 14b1, the pMOS 14b2, the resistor R1, and the capacitor C2 for controlling the switch 12. .

インバータ回路14b1の入力端子は、AND回路43a1の出力端子と接続されており、インバータ回路14b1の出力端子は、抵抗R1の一端に接続されている。
pMOS14b2のゲートは、AND回路43a1の出力端子に接続されており、pMOS14b2のドレインは、抵抗R1の他端、キャパシタC2の一端及び、スイッチ12(pMOS12aのゲート)に接続されている。pMOS14b2のソースには、電源電圧VDDが供給される。キャパシタC2の他端は接地されている。
The input terminal of the inverter circuit 14b1 is connected to the output terminal of the AND circuit 43a1, and the output terminal of the inverter circuit 14b1 is connected to one end of the resistor R1.
The gate of the pMOS 14b2 is connected to the output terminal of the AND circuit 43a1, and the drain of the pMOS 14b2 is connected to the other end of the resistor R1, one end of the capacitor C2, and the switch 12 (the gate of the pMOS 12a). The power supply voltage VDD is supplied to the source of the pMOS 14b2. The other end of the capacitor C2 is grounded.

インバータ回路43b2の入力端子には、イネーブル信号enaが入力され、インバータ回路43b2の出力端子は、抵抗R2の一端に接続されている。
抵抗R2の他端はpMOS43b1のドレイン、キャパシタC3の一端及び、スイッチ42(pMOS42aのゲート)に接続されている。pMOS43b1のゲートには、イネーブル信号enaが入力される。pMOS43b1のソースには、電源電圧VDDが供給される。キャパシタC3の他端は接地されている。
The enable signal ena is input to the input terminal of the inverter circuit 43b2, and the output terminal of the inverter circuit 43b2 is connected to one end of the resistor R2.
The other end of the resistor R2 is connected to the drain of the pMOS 43b1, one end of the capacitor C3, and the switch 42 (the gate of the pMOS 42a). An enable signal ena is input to the gate of the pMOS 43b1. The power supply voltage VDD is supplied to the source of the pMOS 43b1. The other end of the capacitor C3 is grounded.

抵抗R2とキャパシタC3の値は、たとえば、DC/DCコンバータ41の動作開始時にDC/DCコンバータ41の出力が安定するまでの時間に基づいて、適宜設定されている。   The values of the resistor R2 and the capacitor C3 are appropriately set based on, for example, the time until the output of the DC / DC converter 41 is stabilized when the operation of the DC / DC converter 41 starts.

このようなスイッチ制御回路43bでは、イネーブル信号enの論理レベルがHレベルのとき、pMOS14b2がオフする。さらに、イネーブル信号enaの論理レベルがLレベルのとき、pMOS43b1がオンする。このため、制御信号cntaの論理レベルはHレベルとなり、スイッチ42はオフし、抵抗R1とキャパシタC2による遅延回路での遅延時間後、制御信号cntの論理レベルはLレベルとなり、スイッチ12がオンする。   In such a switch control circuit 43b, when the logic level of the enable signal en is H level, the pMOS 14b2 is turned off. Further, when the logic level of the enable signal ena is L level, the pMOS 43b1 is turned on. Therefore, the logic level of the control signal cnta becomes H level, the switch 42 is turned off, and after the delay time in the delay circuit by the resistor R1 and the capacitor C2, the logic level of the control signal cnt becomes L level and the switch 12 is turned on. .

イネーブル信号enの論理レベルがLレベルになると、pMOS14b2がオンするため、制御信号cntの論理レベルはHレベルとなり、スイッチ12がオフする。さらに、イネーブル信号enaの論理レベルがHレベルのとき、pMOS43b1がオフし、抵抗R2とキャパシタC3による遅延回路での遅延時間後、制御信号cntaの論理レベルはLレベルとなり、スイッチ42がオンする。   When the logic level of the enable signal en becomes L level, the pMOS 14b2 is turned on, so that the logic level of the control signal cnt becomes H level and the switch 12 is turned off. Further, when the logic level of the enable signal ena is H level, the pMOS 43b1 is turned off, and after the delay time in the delay circuit by the resistor R2 and the capacitor C3, the logic level of the control signal cnta becomes L level and the switch 42 is turned on.

以上が電源回路40の構成例である。
なお、上記の電源回路40はあくまで一例であり、たとえば、インバータ回路を追加して、pMOS12a,14b2,42a,43b1の代わりに、nチャネル型MOSFETを用いるなど、適宜回路を変更してもよい。
The above is an example of the configuration of the power supply circuit 40.
The power supply circuit 40 described above is merely an example. For example, an inverter circuit may be added and the circuit may be changed as appropriate, such as using an n-channel MOSFET instead of the pMOS 12a, 14b2, 42a, 43b1.

以下電源回路40の動作例を説明する。
図8は、バッテリ電圧が電圧Vrefaよりも大きいときの電源回路の動作を説明する図である。
Hereinafter, an operation example of the power supply circuit 40 will be described.
FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of the power supply circuit when the battery voltage is higher than the voltage Vrefa.

図8の例では、蓄電素子20のバッテリ電圧の最大値を5V、最小値を0Vとしている。また、図8の例では、昇降圧型のDC/DCコンバータ11の動作可能な入力電圧範囲の最小値をβとしている。   In the example of FIG. 8, the maximum value of the battery voltage of the power storage element 20 is 5V, and the minimum value is 0V. In the example of FIG. 8, the minimum value of the input voltage range in which the step-up / step-down DC / DC converter 11 can operate is β.

バッテリ電圧が電圧Vrefaよりも大きいとき、イネーブル信号enaの論理レベルがHレベルとなり、降圧型のDC/DCコンバータ41は、アクティブ状態となる。イネーブル信号enaの論理レベルがHレベルのとき、状態信号st及び比較結果cmpの論理レベルにかかわらず、イネーブル信号enの論理レベルがLレベルとなる。そのため、昇降圧型のDC/DCコンバータ11は、スタンバイ状態となる。   When the battery voltage is higher than the voltage Vrefa, the logic level of the enable signal ena becomes H level, and the step-down DC / DC converter 41 enters an active state. When the logic level of the enable signal ena is H level, the logic level of the enable signal en becomes L level regardless of the logic level of the state signal st and the comparison result cmp. Therefore, the step-up / step-down DC / DC converter 11 is in a standby state.

また、制御信号cntの論理レベルがHレベル、制御信号cntaの論理レベルがLレベルとなり、スイッチ12がオフし、スイッチ42がオンする。
これにより、矢印45の方向で電流が流れ、蓄電素子20のバッテリ電圧が、DC/DCコンバータ41によって降圧されて、出力電圧Voutが得られ、負荷回路21に供給される。
Further, the logic level of the control signal cnt becomes H level, the logic level of the control signal cnta becomes L level, the switch 12 is turned off, and the switch 42 is turned on.
As a result, current flows in the direction of arrow 45, and the battery voltage of power storage element 20 is stepped down by DC / DC converter 41 to obtain output voltage Vout, which is supplied to load circuit 21.

図9は、バッテリ電圧が電圧Vrefaよりも小さく、高負荷時の電源回路の動作を説明する図である。
バッテリ電圧の範囲が電圧Vrefaよりも小さいとき、イネーブル信号enaの論理レベルがLレベルとなり、降圧型のDC/DCコンバータ41は、スタンバイ状態となる。イネーブル信号enaの論理レベルがLレベルのとき、状態信号st及び比較結果cmpの論理レベルによって、イネーブル信号enの論理レベルが決まる。
FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of the power supply circuit when the battery voltage is lower than the voltage Vrefa and the load is high.
When the range of the battery voltage is smaller than the voltage Vrefa, the logic level of the enable signal ena becomes L level, and the step-down DC / DC converter 41 enters a standby state. When the logic level of the enable signal ena is L level, the logic level of the enable signal en is determined by the logic level of the state signal st and the comparison result cmp.

高負荷時には、状態信号stの論理レベルがHレベルとなる。これにより、イネーブル信号enの論理レベルはHレベルとなるため、昇降圧型のDC/DCコンバータ11は、アクティブ状態となる。また、イネーブル信号enの論理レベルがHレベルとなることで、制御信号cntの論理レベルがLレベル、イネーブル信号enaの論理レベルがLレベルであるため、制御信号cntaの論理レベルがHレベルとなり、スイッチ12がオンし、スイッチ42がオフする。   When the load is high, the logic level of the state signal st is H level. As a result, the logic level of the enable signal en becomes H level, so that the step-up / step-down DC / DC converter 11 becomes active. Further, since the logic level of the enable signal en becomes H level, the logic level of the control signal cnt becomes L level and the logic level of the enable signal ena is L level, so that the logic level of the control signal cnta becomes H level. The switch 12 is turned on and the switch 42 is turned off.

これにより、矢印46の方向で電流が流れ、蓄電素子20のバッテリ電圧が、DC/DCコンバータ11によって昇圧または降圧されて、出力電圧Voutが得られ、負荷回路21に供給される。   Thereby, a current flows in the direction of arrow 46, and the battery voltage of power storage element 20 is boosted or stepped down by DC / DC converter 11 to obtain output voltage Vout, which is supplied to load circuit 21.

図10は、バッテリ電圧が電圧Vrefaよりも小さく、低負荷時でかつ、出力電圧Voutが電圧Vrefよりも大きいときの電源回路の動作を説明する図である。
バッテリ電圧の範囲が電圧Vrefaよりも小さいときには、図9に示した場合と同様に、降圧型のDC/DCコンバータ41は、スタンバイ状態となる。
FIG. 10 is a diagram for explaining the operation of the power supply circuit when the battery voltage is smaller than the voltage Vref, the load is low, and the output voltage Vout is larger than the voltage Vref.
When the range of the battery voltage is smaller than the voltage Vrefa, the step-down DC / DC converter 41 is in a standby state as in the case shown in FIG.

また、低負荷時には、状態信号stの論理レベルがLレベルとなる。また、出力電圧Voutが電圧Vrefよりも大きいときは、比較結果cmpの論理レベルはLレベルとなる。これにより、イネーブル信号enの論理レベルはLレベルとなるため、昇降圧型のDC/DCコンバータ11も、スタンバイ状態となる。   Further, when the load is low, the logic level of the state signal st is L level. When the output voltage Vout is higher than the voltage Vref, the logical level of the comparison result cmp is L level. As a result, the logic level of the enable signal en becomes L level, and the step-up / step-down DC / DC converter 11 is also in a standby state.

また、イネーブル信号enの論理レベルがLレベルとなることで、制御信号cntの論理レベルがHレベルとなる。また、イネーブル信号enaの論理レベルもLレベルであることから、制御信号cntaの論理レベルがHレベルとなり、スイッチ12,42ともオフする。   Further, when the logic level of the enable signal en becomes L level, the logic level of the control signal cnt becomes H level. Since the logic level of the enable signal ena is also L level, the logic level of the control signal cnta becomes H level and both the switches 12 and 42 are turned off.

これにより、矢印47の方向でキャパシタC1から負荷回路21に電流が流れ、出力電圧Voutが負荷回路21に供給される。
なお、バッテリ電圧が電圧Vrefaよりも小さく、低負荷時でかつ、出力電圧Voutが電圧Vrefよりも小さいときには、比較結果cmpの論理レベルがHレベルとなる。そして、図9に示したように、DC/DCコンバータ11はアクティブ状態となり、スイッチ12はオンし、キャパシタC1への充電が行われ、出力電圧Voutが上昇する。
As a result, a current flows from the capacitor C1 to the load circuit 21 in the direction of the arrow 47, and the output voltage Vout is supplied to the load circuit 21.
Note that when the battery voltage is smaller than the voltage Vref, the load is low, and the output voltage Vout is smaller than the voltage Vref, the logical level of the comparison result cmp becomes the H level. Then, as shown in FIG. 9, the DC / DC converter 11 becomes active, the switch 12 is turned on, the capacitor C1 is charged, and the output voltage Vout increases.

図11は、第2の実施の形態の電源回路と、降圧型DC/DCコンバータと、昇降圧型DC/DCコンバータとの比較例を示す図である。
図11では、バッテリ電圧が最大値〜コンバータ出力電圧+αのときとコンバータ出力電圧+α〜最小値のときでの、電源回路40、降圧型DC/DCコンバータ、昇降圧型DC/DCコンバータの、高負荷時の電源効率と低負荷時の消費電流の例が示されている。
FIG. 11 is a diagram illustrating a comparative example of the power supply circuit according to the second embodiment, a step-down DC / DC converter, and a step-up / step-down DC / DC converter.
In FIG. 11, the high load of the power supply circuit 40, the step-down DC / DC converter, and the step-up / step-down DC / DC converter when the battery voltage is the maximum value to the converter output voltage + α and the converter output voltage + α to the minimum value. An example of power efficiency at the time and current consumption at low load is shown.

なお、図11では、第2の実施の形態の電源回路40と、昇降圧型DC/DCコンバータは、バッテリ電圧が最小値から、最大値までの範囲で動作可能であるものとしている。
図11に示すように、電源回路40は、バッテリ電圧が最大値からコンバータ出力電圧+αの範囲では、高負荷時の電源効率が図6に示した電源回路10と比べて、向上していることが分かる。また、低負荷時の消費電流も、第1の実施の形態の電源回路10と同様に、最大で1μA程度に抑えられる。
In FIG. 11, the power supply circuit 40 and the step-up / step-down DC / DC converter according to the second embodiment are assumed to be operable in the range of the battery voltage from the minimum value to the maximum value.
As shown in FIG. 11, in the power supply circuit 40, the power supply efficiency at the time of high load is improved as compared with the power supply circuit 10 shown in FIG. 6 when the battery voltage is in the range from the maximum value to the converter output voltage + α. I understand. Further, the current consumption at the time of low load can be suppressed to about 1 μA at the maximum similarly to the power supply circuit 10 of the first embodiment.

このため、電源回路40では、広い入力電圧の範囲で、バッテリ容量をより有効に利用できる。
なお、電源回路40は、図3に示した電子装置30の電源回路10の代わりに用いることができる。
For this reason, in the power supply circuit 40, the battery capacity can be used more effectively in a wide input voltage range.
The power supply circuit 40 can be used instead of the power supply circuit 10 of the electronic device 30 shown in FIG.

(第3の実施の形態)
図12は、第3の実施の形態の電源回路の一例を示す図である。図7に示した要素と同じ要素については同一符号が付されている。
(Third embodiment)
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a power supply circuit according to the third embodiment. The same elements as those shown in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals.

第3の実施の形態の電源回路50では、DC/DCコンバータ11は、蓄電素子20aからバッテリ電圧を受け、DC/DCコンバータ41は、蓄電素子20bからバッテリ電圧を受ける。蓄電素子20aのバッテリ電圧は、出力電圧Vout+αより小さく、蓄電素子20bのバッテリ電圧は、出力電圧Vout+αよりも大きい。つまり、蓄電素子20aのバッテリ電圧は、降圧型のDC/DCコンバータ41が動作可能な入力電圧範囲外であり、蓄電素子20bのバッテリ電圧は、降圧型のDC/DCコンバータ41が動作可能な入力電圧範囲内である。   In the power supply circuit 50 of the third embodiment, the DC / DC converter 11 receives the battery voltage from the power storage element 20a, and the DC / DC converter 41 receives the battery voltage from the power storage element 20b. The battery voltage of power storage element 20a is smaller than output voltage Vout + α, and the battery voltage of power storage element 20b is larger than output voltage Vout + α. That is, the battery voltage of the storage element 20a is outside the input voltage range in which the step-down DC / DC converter 41 can operate, and the battery voltage of the storage element 20b is an input in which the step-down DC / DC converter 41 can operate. Within the voltage range.

また、電源回路50は、第2の実施の形態の電源回路40と異なり、イネーブル信号enaを、制御部22aから受ける。このため、制御回路51には、図7に示した比較回路43cが設けられていない。   Further, unlike the power supply circuit 40 of the second embodiment, the power supply circuit 50 receives the enable signal ena from the control unit 22a. For this reason, the control circuit 51 is not provided with the comparison circuit 43c shown in FIG.

制御部22aは、電源回路50に蓄電素子20bのバッテリ電圧を用いてDC/DC変換を行わせる場合には、論理レベルがHレベルのイネーブル信号enaを出力する。また、制御部22aは、電源回路50に蓄電素子20aのバッテリ電圧を用いてDC/DC変換を行わせる場合には、論理レベルがLレベルのイネーブル信号enaを出力する。このため、イネーブル信号enaは、電源回路50が使用する蓄電素子20a,20bを選択する選択信号として機能する。   When the control unit 22a causes the power supply circuit 50 to perform DC / DC conversion using the battery voltage of the power storage element 20b, the control unit 22a outputs an enable signal ena whose logic level is H level. In addition, when the control unit 22a causes the power supply circuit 50 to perform DC / DC conversion using the battery voltage of the storage element 20a, the control unit 22a outputs an enable signal ena whose logic level is L level. Therefore, the enable signal ena functions as a selection signal for selecting the power storage elements 20a and 20b used by the power supply circuit 50.

以下電源回路50の動作例を説明する。
図13は、バッテリ電圧が出力電圧Vout+αより大きい蓄電素子を用いるときの電源回路の動作を説明する図である。
Hereinafter, an operation example of the power supply circuit 50 will be described.
FIG. 13 is a diagram for explaining the operation of the power supply circuit when a battery element having a battery voltage larger than the output voltage Vout + α is used.

制御部22aから、論理レベルがHレベルのイネーブル信号enaが、電源回路50に供給されると、電源回路50は、バッテリ電圧が出力電圧Vout+αより大きい蓄電素子20bを用いることになる。   When the enable signal ena whose logic level is H level is supplied from the control unit 22a to the power supply circuit 50, the power supply circuit 50 uses the storage element 20b having a battery voltage higher than the output voltage Vout + α.

論理レベルがHレベルのイネーブル信号enaによって、降圧型のDC/DCコンバータ41は、アクティブ状態となる。また、イネーブル信号enaの論理レベルがHレベルのとき、状態信号st及び比較結果cmpの論理レベルにかかわらず、イネーブル信号enの論理レベルがLレベルとなる。そのため、昇降圧型のDC/DCコンバータ11は、スタンバイ状態となる。   The step-down DC / DC converter 41 is activated by an enable signal ena having a logic level of H level. When the logic level of the enable signal ena is H level, the logic level of the enable signal en is L level regardless of the logic level of the state signal st and the comparison result cmp. Therefore, the step-up / step-down DC / DC converter 11 is in a standby state.

また、制御信号cntの論理レベルがHレベル、制御信号cntaの論理レベルがLレベルとなり、スイッチ12がオフし、スイッチ42がオンする。
これにより、矢印55の方向で電流が流れ、蓄電素子20bのバッテリ電圧が、DC/DCコンバータ41によって降圧されて、出力電圧Voutが得られ、負荷回路21に供給される。
Further, the logic level of the control signal cnt becomes H level, the logic level of the control signal cnta becomes L level, the switch 12 is turned off, and the switch 42 is turned on.
As a result, current flows in the direction of arrow 55, and the battery voltage of power storage element 20 b is stepped down by DC / DC converter 41 to obtain output voltage Vout, which is supplied to load circuit 21.

図14は、バッテリ電圧が出力電圧Vout+αより小さい蓄電素子を用い、高負荷時の電源回路の動作を説明する図である。
制御部22aから、論理レベルがLレベルのイネーブル信号enaが、電源回路50に供給されると、電源回路50は、バッテリ電圧が出力電圧Vout+αより小さい蓄電素子20aを用いることになる。
FIG. 14 is a diagram for explaining the operation of the power supply circuit at the time of high load, using a storage element whose battery voltage is smaller than the output voltage Vout + α.
When the enable signal ena whose logic level is L level is supplied from the control unit 22a to the power supply circuit 50, the power supply circuit 50 uses the power storage element 20a whose battery voltage is smaller than the output voltage Vout + α.

論理レベルがLレベルのイネーブル信号enaによって、降圧型のDC/DCコンバータ41は、スタンバイ状態となる。また、イネーブル信号enaの論理レベルがLレベルのとき、状態信号st及び比較結果cmpの論理レベルによって、イネーブル信号enの論理レベルが決まる。   The step-down DC / DC converter 41 enters a standby state by an enable signal ena having a logic level of L level. When the logic level of the enable signal ena is L level, the logic level of the enable signal en is determined by the logic level of the state signal st and the comparison result cmp.

高負荷時には、状態信号stの論理レベルがHレベルとなる。これにより、イネーブル信号enの論理レベルはHレベルとなるため、昇降圧型のDC/DCコンバータ11は、アクティブ状態となる。また、イネーブル信号enの論理レベルがHレベルとなることで、制御信号cntの論理レベルがLレベル、制御信号cntaの論理レベルがHレベルとなり、スイッチ12がオンし、スイッチ42がオフする。   When the load is high, the logic level of the state signal st is H level. As a result, the logic level of the enable signal en becomes H level, so that the step-up / step-down DC / DC converter 11 becomes active. Further, since the logic level of the enable signal en becomes H level, the logic level of the control signal cnt becomes L level, the logic level of the control signal cnta becomes H level, the switch 12 is turned on, and the switch 42 is turned off.

これにより、矢印56の方向で電流が流れ、蓄電素子20aのバッテリ電圧が、DC/DCコンバータ11によって昇圧または降圧されて、出力電圧Voutが得られ、負荷回路21に供給される。   As a result, current flows in the direction of arrow 56, and the battery voltage of power storage element 20 a is boosted or stepped down by DC / DC converter 11 to obtain output voltage Vout, which is supplied to load circuit 21.

図15は、バッテリ電圧が出力電圧Vout+αより小さい蓄電素子を用い、低負荷時でかつ、出力電圧Voutが電圧Vrefよりも大きいときの電源回路の動作を説明する図である。   FIG. 15 is a diagram for explaining the operation of the power supply circuit when the battery voltage is lower than the output voltage Vout + α and the load voltage is low and the output voltage Vout is higher than the voltage Vref.

図14の場合と同様に、制御部22aから、論理レベルがLレベルのイネーブル信号enaが、電源回路50に供給されると、降圧型のDC/DCコンバータ41は、スタンバイ状態となる。   Similarly to the case of FIG. 14, when the enable signal ena having a logic level of L level is supplied from the control unit 22 a to the power supply circuit 50, the step-down DC / DC converter 41 enters a standby state.

一方、低負荷時には、状態信号stの論理レベルがLレベルとなる。また、出力電圧Voutが電圧Vrefよりも大きいときは、比較結果cmpの論理レベルはLレベルとなる。これにより、イネーブル信号enの論理レベルはLレベルとなるため、昇降圧型のDC/DCコンバータ11も、スタンバイ状態となる。   On the other hand, when the load is low, the logic level of the state signal st is L level. When the output voltage Vout is higher than the voltage Vref, the logical level of the comparison result cmp is L level. As a result, the logic level of the enable signal en becomes L level, and the step-up / step-down DC / DC converter 11 is also in a standby state.

また、イネーブル信号enの論理レベルがLレベルとなることで、制御信号cntの論理レベルがHレベルとなる。さらに、イネーブル信号enaの論理レベルがLレベルとなることで、制御信号cntaの論理レベルがHレベルとなり、スイッチ12,42ともオフする。   Further, when the logic level of the enable signal en becomes L level, the logic level of the control signal cnt becomes H level. Further, when the logic level of the enable signal ena becomes L level, the logic level of the control signal cnta becomes H level, and both the switches 12 and 42 are turned off.

これにより、矢印57の方向でキャパシタC1から負荷回路21に電流が流れ、出力電圧Voutが負荷回路21に供給される。
なお、制御部22aから、論理レベルがLレベルのイネーブル信号enaが、電源回路50に供給され、低負荷時でかつ、出力電圧Voutが電圧Vrefよりも小さいときには、比較結果cmpの論理レベルがHレベルとなる。そして、図14に示したように、DC/DCコンバータ11はアクティブ状態となり、スイッチ12はオンし、キャパシタC1への充電が行われ、出力電圧Voutが上昇する。
Thereby, a current flows from the capacitor C1 to the load circuit 21 in the direction of the arrow 57, and the output voltage Vout is supplied to the load circuit 21.
Note that an enable signal ena having a logic level of L level is supplied from the control unit 22a to the power supply circuit 50. When the load voltage is low and the output voltage Vout is smaller than the voltage Vref, the logic level of the comparison result cmp is H. Become a level. Then, as shown in FIG. 14, the DC / DC converter 11 becomes active, the switch 12 is turned on, the capacitor C1 is charged, and the output voltage Vout increases.

図16は、使用するバッテリと、高負荷時の電源効率及び低負荷時の消費電流の関係の一例を示す図である。
電源回路50が蓄電素子20bを使用する場合には、降圧型のDC/DCコンバータ41が用いられるため、高負荷時の電源効率が最大で95%程度と高い。また、低負荷時の消費電流も最大で1μA程度と小さく抑えられる。
FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a relationship between a battery to be used, power supply efficiency at high load, and current consumption at low load.
When the power supply circuit 50 uses the power storage element 20b, since the step-down DC / DC converter 41 is used, the power supply efficiency at high load is as high as about 95%. In addition, the current consumption at the time of low load can be suppressed to about 1 μA at the maximum.

電源回路50が蓄電素子20aを使用する場合には、昇降圧型のDC/DCコンバータ11が用いられ、高負荷時の電源効率が最大で85%程度となる。また、低負荷時の消費電流も、前述した間欠動作によって、最大で1μA程度と小さく抑えられる。   When the power supply circuit 50 uses the storage element 20a, the step-up / step-down DC / DC converter 11 is used, and the power supply efficiency at the time of high load is about 85% at the maximum. In addition, the current consumption at the time of low load can be suppressed to a maximum of about 1 μA by the intermittent operation described above.

このため、電源回路50では、選択される蓄電素子20a,20bに合わせて、バッテリ容量を有効に利用できる。
なお、電源回路50も、図3に示した電子装置30の電源回路10の代わりに用いることができる。
For this reason, in the power supply circuit 50, the battery capacity can be effectively used in accordance with the selected power storage elements 20a and 20b.
The power supply circuit 50 can also be used instead of the power supply circuit 10 of the electronic device 30 shown in FIG.

以上、実施の形態に基づき、本発明の電源回路及び電子装置の一観点について説明してきたが、これらは一例にすぎず、上記の記載に限定されるものではない。   As mentioned above, although one viewpoint of the power supply circuit and electronic device of this invention has been demonstrated based on embodiment, these are only examples and are not limited to said description.

10 電源回路
11 DC/DCコンバータ(昇降圧型)
12 スイッチ
12a,14b2 pMOS
13 比較回路
14 制御回路
14a イネーブル制御回路
14a1 OR回路
14b スイッチ制御回路
14b1 インバータ回路
20 蓄電素子
21 負荷回路
22 制御部
C1,C2 キャパシタ
cmp 比較結果
cnt 制御信号
en イネーブル信号
R1 抵抗
st 状態信号
VDD 電源電圧
Vout 出力電圧
Vref 電圧
10 Power supply circuit 11 DC / DC converter (Buck-boost type)
12 switch 12a, 14b2 pMOS
13 comparison circuit 14 control circuit 14a enable control circuit 14a1 OR circuit 14b switch control circuit 14b1 inverter circuit 20 storage element 21 load circuit 22 control unit C1, C2 capacitor cmp comparison result cnt control signal en enable signal R1 resistance st state signal VDD power supply voltage Vout output voltage Vref voltage

Claims (8)

第1の直流電圧を、前記第1の直流電圧よりも小さいまたは前記第1の直流電圧よりも大きい第2の直流電圧に変換する第1のDC/DCコンバータと、
前記第2の直流電圧に基づく出力電圧を保持するキャパシタと、
前記第1のDC/DCコンバータの出力端子と、前記キャパシタの一端との間に接続された第1のスイッチと、
前記出力電圧と第1の値とを比較し、第1の比較結果を出力する第1の比較回路と、
前記出力電圧を電源電圧として動作する負荷回路の動作状態を示す状態信号と、前記第1の比較結果とを受け、前記動作状態が第1の状態よりも低負荷である第2の状態であり、前記第1の比較結果が、前記出力電圧が前記第1の値よりも大きいことを示すとき、前記第1のDC/DCコンバータの動作を停止し、前記第1のスイッチをオフする制御回路と、
を有することを特徴とする電源回路。
A first DC / DC converter that converts a first DC voltage into a second DC voltage that is smaller than or greater than the first DC voltage;
A capacitor for holding an output voltage based on the second DC voltage;
A first switch connected between an output terminal of the first DC / DC converter and one end of the capacitor;
A first comparison circuit that compares the output voltage with a first value and outputs a first comparison result;
A second state in which the operation state receives a state signal indicating an operation state of a load circuit that operates using the output voltage as a power supply voltage and the first comparison result, and the operation state has a lower load than the first state. A control circuit that stops the operation of the first DC / DC converter and turns off the first switch when the first comparison result indicates that the output voltage is greater than the first value; When,
A power supply circuit comprising:
前記制御回路は、前記動作状態が前記第2の状態であり、前記第1の比較結果が、前記出力電圧が前記第1の値よりも小さいことを示すとき、前記第1のDC/DCコンバータを動作させ、前記第1のスイッチをオンする、ことを特徴とする請求項1に記載の電源回路。   The control circuit includes the first DC / DC converter when the operation state is the second state and the first comparison result indicates that the output voltage is smaller than the first value. The power supply circuit according to claim 1, wherein the first switch is turned on. 前記制御回路は、前記第1のDC/DCコンバータの動作開始タイミングより、第1の時間遅らせて、前記第1のスイッチをオンする、ことを特徴とする請求項2に記載の電源回路。   The power supply circuit according to claim 2, wherein the control circuit turns on the first switch with a delay of a first time from an operation start timing of the first DC / DC converter. 前記第1の直流電圧を降圧して、前記第2の直流電圧に変換する第2のDC/DCコンバータと、
前記第2のDC/DCコンバータの出力端子と、前記キャパシタの前記一端との間に接続された第2のスイッチとを、さらに有し、
前記制御回路は、前記第1の直流電圧が、前記第2のDC/DCコンバータの動作可能な入力電圧範囲内であるときには、前記第1のDC/DCコンバータの動作を停止し、前記第2のDC/DCコンバータを動作させ、前記第1のスイッチをオフし、前記第2のスイッチをオンする、
ことを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の電源回路。
A second DC / DC converter that steps down the first DC voltage and converts it to the second DC voltage;
A second switch connected between the output terminal of the second DC / DC converter and the one end of the capacitor;
The control circuit stops the operation of the first DC / DC converter when the first DC voltage is within an input voltage range in which the second DC / DC converter can operate. The first DC / DC converter is operated, the first switch is turned off, and the second switch is turned on.
The power supply circuit according to any one of claims 1 to 3, wherein
前記制御回路は、前記第2のDC/DCコンバータの動作開始タイミングより、第2の時間遅らせて、前記第2のスイッチをオンする、ことを特徴とする請求項4に記載の電源回路。   5. The power supply circuit according to claim 4, wherein the control circuit turns on the second switch with a second time delay from an operation start timing of the second DC / DC converter. 前記制御回路は、蓄電素子から供給される前記第1の直流電圧と、前記第2のDC/DCコンバータの動作可能な入力電圧の下限値に基づく第2の値とを比較し、第2の比較結果を出力する第2の比較回路を有し、
前記第2の比較結果が、前記第1の直流電圧が前記第2の値よりも大きいことを示すとき、前記制御回路は、前記第1のDC/DCコンバータの動作を停止し、前記第2のDC/DCコンバータを動作させ、前記第1のスイッチをオフし、前記第2のスイッチをオンすることを特徴とする請求項4または5に記載の電源回路。
The control circuit compares the first DC voltage supplied from the power storage element with a second value based on a lower limit value of an input voltage at which the second DC / DC converter can operate, A second comparison circuit for outputting a comparison result;
When the second comparison result indicates that the first DC voltage is larger than the second value, the control circuit stops the operation of the first DC / DC converter, and the second DC voltage is 6. The power supply circuit according to claim 4, wherein the DC / DC converter is operated to turn off the first switch and turn on the second switch. 7.
前記制御回路は、保持される電圧の範囲が前記第2のDC/DCコンバータの動作可能な入力電圧範囲外である第1の蓄電素子と、保持される電圧の範囲が前記入力電圧範囲内である第2の蓄電素子の何れを選択するかを示す選択信号を受け、
前記選択信号が前記第2の蓄電素子を選択することを示すとき、前記制御回路は、前記第1のDC/DCコンバータの動作を停止し、前記第2の蓄電素子から供給される前記第1の直流電圧に基づき前記第2のDC/DCコンバータを動作させ、前記第1のスイッチをオフし、前記第2のスイッチをオンすることを特徴とする請求項4または5に記載の電源回路。
The control circuit includes: a first storage element whose held voltage range is outside an operable input voltage range of the second DC / DC converter; and a held voltage range within the input voltage range. Receiving a selection signal indicating which of the second power storage elements to select;
When the selection signal indicates that the second power storage element is selected, the control circuit stops the operation of the first DC / DC converter and the first power supplied from the second power storage element. 6. The power supply circuit according to claim 4, wherein the second DC / DC converter is operated based on a direct current voltage to turn off the first switch and turn on the second switch. 7.
負荷回路と、
前記負荷回路を制御し、前記負荷回路の動作状態を示す状態信号を出力する制御部と、
第1の直流電圧を、前記第1の直流電圧よりも小さいまたは前記第1の直流電圧よりも大きい第2の直流電圧に変換する第1のDC/DCコンバータと、前記負荷回路に接続され、前記第2の直流電圧に基づく出力電圧を保持するキャパシタと、前記第1のDC/DCコンバータの出力端子と、前記キャパシタの一端との間に接続された第1のスイッチと、前記出力電圧と第1の値とを比較し、第1の比較結果を出力する第1の比較回路と、前記状態信号と、前記第1の比較結果とを受け、前記動作状態が第1の状態よりも低負荷である第2の状態であり、前記第1の比較結果が、前記出力電圧が前記第1の値よりも大きいことを示すとき、前記第1のDC/DCコンバータの動作を停止し、前記第1のスイッチをオフする制御回路と、を備えた電源回路と、
を有することを特徴とする電子装置。
A load circuit;
A control unit that controls the load circuit and outputs a state signal indicating an operation state of the load circuit;
A first DC / DC converter that converts a first DC voltage into a second DC voltage that is smaller than or greater than the first DC voltage; and is connected to the load circuit; A capacitor that holds an output voltage based on the second DC voltage, an output terminal of the first DC / DC converter, a first switch connected between one end of the capacitor, and the output voltage. The first comparison circuit that compares the first value and outputs the first comparison result, the state signal, and the first comparison result are received, and the operation state is lower than the first state. A second state of a load, and when the first comparison result indicates that the output voltage is greater than the first value, the operation of the first DC / DC converter is stopped; A control circuit for turning off the first switch; And a power supply circuit,
An electronic device comprising:
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