JP2894187B2 - 昇圧電源ｉｃ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置に関し、さ
らに詳しくは昇圧電源ＩＣ（step-up powerIC）に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】昇圧電源装置は、小型ラジオやテーププ
レイヤおよびＣＤプレイヤなど、バッテリによって電力
を供給される携帯電子機器の電源として用いられてき
た。前記昇圧電源装置は、前記電子機器に組みこまれた
マイクロコンピュータＩＣなど、最低動作電圧が前記バ
ッテリ−よりも高い装置が駆動できるように昇圧された
電力を供給する。昇圧電源装置は、最も単純な形態で
は、昇圧回路及び前記昇圧回路に結合され、それを制御
する発振器によって構成される。従来の技術において
は、発振器はＤＣ電圧源に接続され、これが前記電子機
器においてはバッテリとなる。電圧源により電力が供給
され、発振器がオンになると、昇圧回路は、電圧源から
受け取る電圧を元の電圧の２倍または３倍などの整数倍
に増加させる。図１は、ＣＭＯＳ発振器の発振周波数と
電源電圧のグラフである。このグラフは、発振器の電源
電圧の低いときは発振器の周波数が低下することを示
す。図１のデータを用いると、約３Ｖから電源電圧を下
げていった時、まず発振周波数がわずかに増加して０．
９ないし１ボルトにおいて周波数がピークとなり、電源
電圧がより低くなると発振周波数は再び下がり始める。
発振の周波数は、発振器がノイズを発するので重要であ
る。人間の耳にきこえる可聴周波数は最大で約２０ｋＨ
ｚである。図１に示すように、発振回路の電源電圧が１
Ｖ以上の領域では発振周波数は２０ｋＨｚより高いため
ノイズは可聴範囲外にある。しかし、電源電圧が低下し
発振周波数が下がると、ノイズは可聴範囲に入る。発振
器から発する可聴ノイズにより、小型プレイヤの所望の
伝送が損なわれる。図１の左側に見られるように、周波
数の低下はバッテリ電圧の低下により起こる。バッテリ
がエレクトロニクス装置に対する電力供給を継続するた
めの充分な電力を持っていても、低電力により起こった
ノイズにより結果的に望ましくない音が起こり、バッテ
リを交換しなければならなくなる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】発振器に電力を供給す
る従来の方法を用いると、電圧源を形成するバッテリは
効率的に利用されない。発振器の周波数が可聴範囲まで
下がり、エレクトロニクス・プレーヤの出力の品質を妨
害するようになると、バッテリを交換しなければならな
い。この問題がなければエレクトロニクス装置を動作す
るために充分な電力はまだあるので、これはバッテリの
非効率的な使用法である。

【０００４】必要とされるのは、電源内に蓄積された全
電力を利用して、発振器の周波数を可聴範囲より上に維
持する方法である。同時に、スタンバイ期間中には発振
回路で消費する電力は低く維持することができなければ
ならない。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明により企図される
ように、発振周波数を可聴範囲より上に維持するために
発振器に供給される電力を増大する簡単な手段は、昇圧
回路の出力から発振器への電源電圧を供給することによ
り達成される。昇圧回路からの電圧は、ある係数だけ増
大され、発振器に帰還される。そのため、電源は図１に
示される０．９Ｖのカットオフ・レベル未満まで下って
も可聴範囲内まで発振周波数を低下させることはない。
昇圧回路からの電源電圧供給は、エレクトロニクス装置
の動作モード中のみ用いられて、発振周波数の低下を防
止する。スタンバイ・モードの間は、発振器の電力消費
を節約するため発振器は電源に直接接続される。

【０００６】

【発明の利点】他の利点に加え、本発明の主要な利点
は、電源の寿命が長くなることである。電源が、発振器
にノイズを起こすレベルまで下がっても、エレクトロニ
クス装置を動作する電力はまだ持っている。昇圧回路か
らの出力を電源電圧として発振器内に帰還させることに
より、発振器の発振周波数は可聴範囲より上に維持さ
れ、電源はより長い時間使うことができる。電源はより
効率的に用いられることになる。

【０００７】

【発明の好適な実施例】図２は、本発明の実施例を示
し、１は昇圧電源ＩＣを、２は昇圧回路３を駆動する発
振器を表す。４は電源またはバッテリＶccを表し、５は
スイッチを表す。バッテリ４の出力電圧が低下し始め
て、特に前記出力電圧が０．９Ｖ未満まで下がると、発
振器２の発振周波数は２０ｋＨｚ以下に下がる。この周
波数は、人間の耳に聞こえる可聴周波数として認識され
る。バッテリによって電力を供給されるラジオや携帯用
テープ・プレーヤまたはディスク・プレーヤなどの携帯
式のサウンド・システムでは、望ましくない音が放出さ
れるために、この点は重要である。

【０００８】一般に、携帯用ラジオまたはテープ／ディ
スク・プレーヤで用いられるバッテリは、１．５Ｖの電
源を有する。バッテリの寿命の間、電力は徐々になくな
って行く。約０．９Ｖでは、バッテリはまだ携帯式ユニ
ットを動作させ続けるだけの充分な電力を蓄積してい
る。しかし、約０．９Ｖより低い電圧で発生される周波
数が望ましくないノイズを起こす。

【０００９】図２に見られるように、発振器２はスイッ
チ５を通じて２つの異なる電源から電力を引き出すこと
ができる。全面動作モード（スイッチ５のＡ側）の間
は、発振器２は昇圧回路３またはＶo から電力を引き出
す。昇圧回路３のＶo 出力は、ＶCCを所定の係数ａ倍し
たもの、すなわちＶcc（ａ）となる。ただしａは整数で
ある。好適な実施例においては、昇圧回路３はＶccを２
倍するので、発振器２に供給される電力は２ｘＶccとな
る。図１を参照すると、２倍のＶccが発振器２に供給さ
れる重要性がわかる。グラフ中で電圧が上がると、約
１．０ボルトにピークを持つ周波数は、次第に下がり始
める。電圧が高すぎると発振器２は可聴周波数に入る。
周波数は２０ｋＨｚより上に維持しなければならない。
１．５Ｖのバッテリを用いると、電圧を２倍にすること
で周波数は２０ｋＨｚより高く良好に維持される。昇圧
回路３が電源電圧を２倍以上大きくしてしまうと、図１
の曲線は電圧の上昇と共に可聴範囲に入るので可聴ノイ
ズの可能性が大きくなる。このために、好適な実施例は
Ｖccを２倍増加させる場合である。

【００１０】Ｖccの２倍の増加によりバッテリ４は、約
０．４５Ｖまで下がってから交換することができるよう
になる。

【００１１】発振器２が電力を引き出す第２電源は、ス
イッチ５のＢ側を通じてバッテリ４から直接供給され
る。電力が２倍のＶccである昇圧回路３から常時電力を
引き出すことは可能である。しかし、スタンバイ・モー
ド中にも２倍の電力を常時引き出すと、バッテリ４に蓄
積された電力は急速になくなる。携帯用ラジオまたはテ
ープ／ディスク・プレーヤは大半の時間スタンバイ・モ
ードにあるので、バッテリ４から連続して電力を放出し
浪費することは非効率的である。そのため、スイッチ５
により発振器２がスタンバイ・モード中はＶccから引き
出せるようにして、バッテリ４に蓄積された電力を保存
する。

【００１２】スイッチ５には、スイッチ５に対してスタ
ンバイ・モードから全面動作モードに切り替わることを
指示する外部のスイッチ制御信号が与えられる。

【００１３】図３は、スイッチ５および、発振器２の実
施例を表す。発振器２の詳細な説明は、本発明の範囲外
であり、本発明の理解に必要ではない。そのため図３で
は発振器２の回路例を図示するにとどめる。

【００１４】スイッチ５は好適な実施例においては、２
個のＭＯＳゲート１０，１１を用いる。ノード１２は外
部スイッチ制御信号入力を表す。ノード１４は、Ｖccの
接続部である。ノード１３は、Ｖo の接続部である。全
面動作モードを表すｌｏｗ信号がノード１２に受信され
ると、ＭＯＳゲート１０はオンになり、電力は昇圧回路
３から流れる。ノード１２にｈｉｇｈ信号が受信される
と、ＭＯＳゲート１０はオフになり、ＭＯＳゲート１１
がオンになる。このときバッテリ４からの電力は発振器
２に流れる。

【００１５】図４はスイッチ５のＰＭＯＳ−ＰＭＯＳ設
定を示す。この設定では、ノード１２は２個の入力信号
経路１２ａ，１２ｂに分岐される。ノード１２ａのｌｏ
ｗ信号は電力をノード１３またはＶo から伝える。同様
に、図５はスイッチ５のＮＭＯＳ−ＮＭＯＳ設定を示
す。図５ではノード１２ａのｈｉｇｈ信号が電力をノー
ド１３またはＶo から伝える。

【００１６】好適な実施例においては他の組合せのＭＯ
Ｓゲートと外部制御信号を用いることもできる。

【００１７】

【発明の効果】前述のように、発振器を昇圧電源ＩＣの
昇圧回路の出力に結合させると、ＤＣ電源またはバッテ
リの有用性を延長する。昇圧回路からの電力を用いて発
振器に電力を供給すると、発振器の発振周波数が可聴周
波数範囲内に下がるのを防ぐ。携帯用ラジオまたはテー
プ／ディスク・プレーヤを動作させるための電力をまだ
有しているバッテリの寿命は、はるかに長くなる。さら
に、発振器に結合したスイッチを切り替えることによ
り、発振器はスタンバイ期間中は直接バッテリ源に結合
される。これによって、バッテリの寿命が永くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による発振器の電源電圧と発振周波数の
グラフである。

【図２】本発明により改良された昇圧電源ＩＣの要素を
示す。

【図３】本発明による発振器に結合されたスイッチの好
適な実施例である。

【図４】本発明による図３のスイッチの別の実施例であ
る。

【図５】本発明による図３のスイッチの別の実施例であ
る。

【符号の説明】

１ 昇圧電源ＩＣ ２ 発振器 ３ 昇圧回路 ４ 電源またはＶcc ５ スイッチ １０ ＭＯＳゲート １１ ＭＯＳゲート １２ 外部信号ノード １３ Ｖo に接続されたノード １４ Ｖccに接続されたノード

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電圧源に結合された昇圧電源ＩＣであっ
   て： 前記電圧源に結合され、前記電圧源からの電圧を昇圧し
   て出力する昇圧回路； 前記昇圧回路に結合され、前記昇圧回路の動作を制御す
   る発振器；および 前記昇圧電源ＩＣがスタンバイ・モードにある場合は前
   記発振器を第１ノードに結合し、前記昇圧電源ＩＣが動
   作モードにある場合は前記発振器を第２ノードに結合す
   るスイッチであって、前記第１ノードは前記電圧源に結
   合され、前記第２ノードは前記昇圧回路の出力に結合さ
   れるスイッチ； から構成されることを特徴とする昇圧電源ＩＣ。
2. 【請求項２】 発振器と昇圧回路とを有する昇圧電源Ｉ
   Ｃにおいて電力を節約する方法であって： スタンバイ・モード中は電圧源に発振器を直接結合し
   て、発振器を駆動する電力を電圧源から取得する段階；
   および 動作モード中は昇圧回路の出力に発振器を結合して、発
   振器を駆動する電力を昇圧回路の出力から取得する段
   階； によって構成されることを特徴とする方法。