JP3509806B2

JP3509806B2 - 電源装置

Info

Publication number: JP3509806B2
Application number: JP2002017652A
Authority: JP
Inventors: 博之梅田; 俊一桑野
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-01-29
Filing date: 2002-01-25
Publication date: 2004-03-22
Anticipated expiration: 2022-01-25
Also published as: JP2002300769A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軽負荷時において
自己の消費電流の低減化を図って電力の無駄を省き、全
体として電力の変換効率の向上を図るようにした電源装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電源装置としては、例えば、チャ
ージポンプ方式のＤＣ／ＤＣコンバータやスイッチング
レギュレータなどが知られている。チャージポンプ方式
のＤＣ／ＤＣコンバータは、コンデンサの充放電を利用
して入力電圧を所定の出力電圧に変換するものである。

【０００３】スイッチングレギュレータは、入力電圧を
スイッチングし、その入力電圧を所定の出力電圧に変換
するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、チャージポ
ンプ方式のＤＣ／ＤＣコンバータは、最大負荷時を想定
して設計し動作させるようにしているので、負荷などの
状態が変動しても、自己の消費電流が同じであった。こ
のため、重負荷時には電力の無駄がないが、軽負荷時に
は能力が過剰となり電力の無駄があり、全体として電力
の変換効率が低下するという不具合がある。

【０００５】一方、スイッチングレギュレータは、自己
の消費電流が大きいが電力の変換効率が高いので、重負
荷時にはその高い電力の変換効率が有効となるが、軽負
荷時には自己の消費電流が大きなために、全体として電
力の変換効率が低下するという不具合がある。そこで、
本発明の目的は、上記の点に鑑み、軽負荷時における自
己の消費電流の低減化を図るようにし、全体として電力
の変換効率を向上するようにした電源装置を提供するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決し本発
明の目的を達成するために、請求項１〜請求項１１に記
載の各発明は、以下の様に構成した。すなわち請求項１
に記載の発明は、入力電圧を所定の出力電圧に変換する
第一の回路と、前記入力電圧を入力するとともに、自己
の出力電圧が所定電圧となるようにその出力電圧を制御
するシリーズレギュレータとを備え、前記第一の回路
と、前記シリーズレギュレータとを、負荷の大小に応じ
て選択的に動作させて前記第一の回路と前記シリーズレ
ギュレータとの少なくともいずれか一方の出力電圧を取
り出すと共に、前記第一の回路における動作開始時と動
作終了時とのいずれか一方のタイミングにおいて、前記
第一の回路と前記シリーズレギュレータの両方が動作し
ている期間が存在することを特徴とするものである。

【０００７】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の電源装置において、前記第一の回路と前記シリーズレ
ギュレータとを、前記負荷の大小に応じて選択的に動作
させて前記第一の回路と前記シリーズレギュレータとの
少なくともいずれか一方の出力電圧を取り出すための信
号を外部から入力するようにし、そのための制御入力端
子を備えるようにしたことを特徴とするものである。

【０００８】請求項３に記載の発明は、請求項１または
請求項２に記載の電源装置において前記負荷が大きな場
合には前記第一の回路を動作させ、前記負荷が小さな場
合には前記シリーズレギュレータを動作させるようにな
っていることを特徴とするものである。

【０００９】請求項４に記載の発明は、入力電圧を所定
の出力電圧に変換する第一の回路と、前記入力電圧を入
力するとともに、自己の出力電圧が所定電圧となるよう
にその出力電圧を制御するシリーズレギュレータとを備
え、前記第一の回路と前記シリーズレギュレータとを、
予測または予定される負荷の変化に基づいて事前に生成
される動作指令信号に従って選択的に動作させ、前記第
一の回路と前記シリーズレギュレータとの少なくともい
ずれか一方の出力電圧を取り出すと共に、前記第一の回
路における動作開始時と動作終了時とのいずれか一方の
タイミングにおいて、前記第一の回路と前記シリーズレ
ギュレータの両方が動作している期間が存在することを
特徴とするものである。

【００１０】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
の電源装置において前記第一の回路と前記シリーズレギ
ュレータの選択的な動作は、前記動作指令信号の他に、
負荷の大小を検出することにより得られる負荷検出信号
を使用して行うようになっていることを特徴とするもの
である。

【００１１】請求項６に記載の発明は、請求項４または
請求項５に記載の電源装置において前記負荷が大きな場
合には前記第一の回路を動作させ、前記負荷が小さな場
合には前記シリーズレギュレータを動作させるようにな
っていることを特徴とするものである。

【００１２】請求項７に記載の発明は、入力電圧を所定
の出力電圧に変換する第一の回路と、前記入力電圧を入
力するとともに、自己の出力電圧が所定電圧となるよう
にその出力電圧を制御するシリーズレギュレータとを備
え、前記シリーズレギュレータを常時動作させるととも
に、前記第一の回路を負荷の大小に応じて動作させるよ
うになっていることを特徴とするものである。

【００１３】請求項８に記載の発明は、入力電圧を所定
の出力電圧に変換する第一の回路と、前記入力電圧を入
力するとともに、自己の出力電圧が所定電圧となるよう
にその出力電圧を制御するシリーズレギュレータとを備
え、前記シリーズレギュレータを常時動作させるととも
に、前記第一の回路の動作の制御を、予測または予定さ
れる負荷の変化に基づいて事前に生成される動作制御信
号に従って行うようになっていることを特徴とするもの
である。

【００１４】請求項９に記載の発明は、請求項８に記載
の電源装置前記第一の回路の動作の制御は、前記動作制
御信号の他に、負荷の大小を検出することにより得られ
る負荷検出信号を使用して行うようになっていることを
特徴とするものである。

【００１５】請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至
９記載のいずれかの電源装置において、入力電圧を所定
の出力電圧に変換する第一の回路が、コンデンサの充放
電を利用して前記入力電圧を所定の出力電圧に変換する
チャージポンプ方式のＤＣ／ＤＣコンバータであること
を特徴とするものである。

【００１６】請求項１１に記載の発明は、請求項１乃至
９記載のいずれかの電源装置において、入力電圧を所定
の出力電圧に変換する第一の回路が、前記入力電圧をス
イッチングし、前記入力電圧を所定の出力電圧に変換す
るスイッチングレギュレータであることを特徴とするも
のである。

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【００２８】

【００２９】

【００３０】

【００３１】

【００３２】

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の電源装置の第１実
施形態について、図１を参照しながら説明する。この電
源装置の第１実施形態は、図１に示すように、それぞれ
性質の異なる、チャージポンプ式の降圧型ＤＣ／ＤＣコ
ンバータ１と、シリーズレギュレータ２とを備え、軽負
荷判定信号Ｓ１に基づいて、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバー
タ１とシリーズレギュレータ２とを選択的に動作させ、
その動作側の出力電圧を出力端子７から取り出すように
なっている。

【００３４】降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、コンデ
ンサの充放電を利用して入力端子４に入力される入力電
圧Ｖｉｎを所定の出力電圧Ｖｏｕｔに変換するものであ
り、降圧型チャージポンプ回路１１と、この降圧型チャ
ージポンプ回路１１を駆動する駆動回路１２とから構成
されている。降圧型チャージポンプ回路１１は、例えば
図２に示すように、スイッチ用のＭＯＳトランジスタＱ
１〜Ｑ４およびコンデンサＣ１からなる第１チャージポ
ンプ回路１１Ａと、スイッチ用のＭＯＳトランジスタＱ
１１〜Ｑ１４およびコンデンサＣ２からなる第２チャー
ジポンプ回路１２Ａと、第１チャージポンプ回路１１Ａ
と第２チャージポンプ回路１２Ａとを接続自在なスイッ
チ用のＭＯＳトランジスタＱ５と、出力用のコンデンサ
Ｃ３と、から構成されている。

【００３５】さらに詳述すると、ＭＯＳトランジスタＱ
１は、そのソースが入力端子４に接続され、そのドレイ
ンがコンデンサＣ１を介してＭＯＳトランジスタＱ３の
ソースに接続されている。ＭＯＳトランジスタＱ３のド
レインは、出力端子７に接続されている。また、ＭＯＳ
トランジスタＱ２は、そのソースがＭＯＳトランジスタ
Ｑ１のドレインに接続され、そのドレインが出力端子７
に接続されている。さらに、ＭＯＳトランジスタＱ４
は、そのドレインがＭＯＳトランジスタＱ３のソースと
ＭＯＳトランジスタＱ５のソースにそれぞれ接続される
とともに、そのソースが接地されている。出力端子７と
接地間には、コンデンサＣ３が接続されている。

【００３６】ＭＯＳトランジスタＱ１１は、そのソース
が入力端子４に接続され、そのドレインがコンデンサＣ
２を介してＭＯＳトランジスタＱ１３のソースに接続さ
れるとともに、ＭＯＳトランジスタＱ５のドレインに接
続されている。ＭＯＳトランジスタＱ１３のドレイン
は、出力端子７に接続されている。また、ＭＯＳトラン
ジスタＱ１２は、そのソースがＭＯＳトランジスタＱ１
１のドレインに接続され、そのドレインが出力端子７に
接続されている。さらに、ＭＯＳトランジスタＱ１４
は、そのドレインがＭＯＳトランジスタＱ１３のソース
に接続されるとともに、そのソースが接地されている。

【００３７】ＭＯＳトランジスタＱ１〜Ｑ５、Ｑ１１〜
１４の各ゲートには、図１に示す駆動回路１２から所定
の駆動信号が入力され、この各駆動信号によりＭＯＳト
ランジスタＱ１〜Ｑ５、Ｑ１１〜１４はオンオフ制御さ
れるようになっている。駆動回路１２は、設定モード端
子５から入力される設定モード信号Ｓ２で設定されるモ
ードに応じて、降圧型チャージポンプ回路１１の各ＭＯ
ＳトランジスタＱ１〜Ｑ５、Ｑ１１〜Ｑ１４を駆動する
駆動信号を発振回路（図示せず）の発振信号に基づいて
生成するものである。

【００３８】ここで、設定モード信号Ｓ１により設定で
きる設定モードは、降圧型チャージポンプ回路１１を相
補駆動または非相補駆動させること、および入力電圧の
降圧倍率（例えば１／１倍、１／２倍、２／３倍など）
である。また、駆動回路１２は、制御入力端子６から入
力される軽負荷判定信号Ｓ２をインバータ３で反転した
反転信号Ｓ３に基づき、その動作が停止またはその出力
が禁止されるようになっている。

【００３９】シリーズレギュレータ２は、入力電圧Ｖｉ
ｎを入力するとともに、自己の出力電圧Ｖｏｕｔが所定
電圧となるようにその出力電圧Ｖｏｕｔを連続的に制御
するものであり、例えば図３に示すような構成からな
る。すなわち、このシリーズレギュレータ２は、入力端
子４と出力端子７との間にＭＯＳトランジスタＱ２１が
接続されるとともに、出力端子７と接地間には、抵抗Ｒ
１、抵抗Ｒ２、およびスイッチＳＷ１が直列に接続され
ている。誤差増幅器２１は、出力電圧Ｖｏｕｔを抵抗Ｒ
１、Ｒ２で分圧した分圧電圧を基準電圧と比較し、その
比較に応じた出力電圧をＭＯＳトランジスタＱ２１のゲ
ートに印加し、ＭＯＳトランジスタＱ２１のオン抵抗の
制御を行い、これにより所定の出力電圧が得られるよう
になっている。

【００４０】誤差増幅器２１は、制御入力端子６に入力
される軽負荷判定信号Ｓ１によりその出力電圧がオンオ
フ制御されるようになっている。また、スイッチＳＷ１
は、軽負荷判定信号Ｓ１によりその開閉が制御されるよ
うになっている。次に、このような構成からなる第１実
施形態の動作について、図面を参照して説明する。

【００４１】この第１実施形態の負荷が重負荷の場合に
は、軽負荷判定信号Ｓ１が例えば「Ｌ」レベルとなる。
このため、軽負荷判定信号Ｓ１は、そのままシリーズレ
ギュレータ２の誤差増幅回路２１とスイッチＳＷ１にそ
れぞれ入力されるとともに、インバータ３で「Ｈ」レベ
ルに反転されて降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１の駆動回
路１２に入力される。

【００４２】この結果、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１
側では、駆動回路１２が動作状態または駆動信号の出力
が可能な状態となる。従って、駆動回路１２からは、設
定モード信号Ｓ２で設定されているモードに応じた所定
の各駆動信号が、ＭＯＳトランジスタＱ１〜Ｑ５、Ｑ１
１〜Ｑ１４の対応するゲートに入力される。このため、
降圧型チャージポンプ回路１１は、その設定モードに応
じた動作をし、所定の出力電圧Ｖｏｕｔ発生し、これが
出力端子７に出力される。

【００４３】一方、シリーズレギュレータ２側では、誤
差増幅器２１の出力が禁止されるとともに、スイッチＳ
Ｗ１は開いた状態になるので、シリースレギュレータ２
は動作せず、出力電圧が発生しない。次に、第１実施形
態の負荷が軽負荷の場合には、軽負荷判定信号Ｓ１が例
えば「Ｈ」レベルとなる。このため、軽負荷判定信号Ｓ
１は、そのままシリーズレギュレータ２の誤差増幅器２
１とスイッチＳＷ１にそれぞれ入力されるとともに、イ
ンバータ３で「Ｌ」レベルに反転されて降圧型ＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ１の駆動回路１２に入力される。

【００４４】この結果、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１
側では、駆動回路１２が動作の停止状態または駆動信号
の出力が禁止される状態となる。従って、駆動回路１２
からは、各駆動信号が出力されないので、降圧型チャー
ジポンプ回路１１は動作を停止し、出力電圧が発生しな
い。一方、シリーズレギュレータ２側では、誤差増幅器
２１の出力電圧が出力される状態になるとともに、スイ
ッチＳＷ１が閉じて状態になるので、シリースレギュレ
ータ２は動作状態となり、その出力電圧が出力端子７に
出力される。

【００４５】次に、降圧型チャージポンプ回路１１が、
設定モード信号Ｓ２で設定されるモードに応じて動作す
る場合の例について、図４、図５を参照して説明する。
まず、相補動作であって、降圧電圧が１／１倍のモード
が設定された場合について、図４を参照して説明する。
この場合には、第１と第２のチャージポンプ回路１１
Ａ、１１Ｂは、第１の期間では図４（Ａ）で示すような
状態になり、第２の期間では図４（Ｂ）で示すような状
態になり、この第１の期間と第２の期間の動作を交互に
繰り返す。

【００４６】すなわち、第１の期間では、第１チャージ
ポンプ回路１１Ａは、駆動回路１２によりＭＯＳトラン
ジスタＱ２、Ｑ４のみがオンとなり、前回の第２の期間
のコンデンサＣ１の充電電圧が出力電圧Ｖｏｕｔとなる
（図４（Ａ）参照）。また、同じ第１の期間では、第２
チャージポンプ回路１１Ｂは、駆動回路１２によりＭＯ
ＳトランジスタＱ１１、Ｑ１４のみがオンとなり、入力
電圧ＶｉｎによりコンデンサＣ２が充電される（図４
（Ａ）参照）。

【００４７】これに対して、第２の期間では、第１チャ
ージポンプ回路１１Ａは、駆動回路１２によりＭＯＳト
ランジスタＱ１、Ｑ４のみがオンとなり、入力電圧Ｖｉ
ｎによりコンデンサＣ２が充電される（図４（Ｂ）参
照）。また、同じ第２の期間では、第２チャージポンプ
回路１１Ｂは、駆動回路１２によりＭＯＳトランジスタ
Ｑ１２、Ｑ１４のみがオンとなり、第１の期間のコンデ
ンサＣ２の充電電圧が出力電圧Ｖｏｕｔとなる（図４
（Ｂ）参照）。

【００４８】次に、相補動作であって、降圧電圧が１／
２倍のモードが設定された場合について、図５を参照し
て説明する。この場合には、第１と第２のチャージポン
プ回路１１Ａ、１１Ｂは、第１の期間では図５（Ａ）で
示すような状態になり、第２の期間では図５（Ｂ）で示
すような状態になり、この第１の期間と第２の期間の動
作を交互に繰り返す。なお、ここでは、その詳細な説明
は省略する。

【００４９】以上のように、この第１実施形態では、そ
の負荷が重負荷時には、チャージポンプ式の降圧型ＤＣ
／ＤＣコンバータ１を動作するようにした。降圧型ＤＣ
／ＤＣコンバータ１は、自己の消費電流が例えば１００
μＡというように大きいものの、入力電力に対する出力
電力の変換効率（電力変換の効率）が例えば９０％とい
うように高い。このため、重負荷時には、負荷電流が増
加するので、電力変換の効率が高い降圧型ＤＣ／ＤＣコ
ンバータ１の使用が効果的であり、自己の消費電流は負
荷電流が大きなために無視することができる。

【００５０】一方、その負荷が軽負荷時には、シリーズ
レギュレータ２を動作するようにした。シリーズレギュ
レータ２は、自己の消費電流が例えば１μＡというよう
に小さいものの、電力の変換効率が例えば６０％という
ように低い。このため、軽負荷時には、シリーズレギュ
レータ２を使用しても、自己の消費電流が小さいため
に、その電力変換の効率の低さを無視できる。

【００５１】従って、この第１実施形態によれば、軽負
荷時には重負荷時に比べて自己の消費電流の低減化が図
れるので、重負荷と軽負荷の双方で使用する場合に、全
体として電力の変換効率の向上が図れる。このため、特
に、電池で動作する電子機器を使用する場合であって、
待機状態で動作するような場合には、電池の無駄な消費
を防止でき、長時間にわたって電池を使用できる。

【００５２】ところで、上記の第１実施形態では、降圧
型ＤＣ／ＤＣコンバータ１とシリーズレギュレータ２と
を選択的に動作させ、その動作側の出力電圧を取り出す
ようにしたので、その動作を切り換えるときに出力電圧
の発生がない期間が生じるのを防止する必要があるの
で、この点の工夫について説明する。まず、降圧型ＤＣ
／ＤＣコンバータ１の動作からシリーズレギュレータ２
の動作に切り換わる場合について説明する。

【００５３】このときには、軽負荷判定信号Ｓ１が
「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに変化するので、これに
より、直ちにシリーズレギュレータ２側の誤差増幅器２
１の出力電圧が出力される状態になるとともに、スイッ
チＳＷ１が閉じるようにする。この結果、シリーズレギ
ュレータ２は直ちに動作を開始する。一方、軽負荷判定
信号Ｓ１のその変化を適宜手段で検出し、これを検出す
るとタイマ（図示せず）が起動して所定時間を計数し、
その計数の終了後に終了信号を生成するようにする。そ
して、この終了信号により、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバー
タ１側の駆動回路１２が動作の停止状態または駆動信号
の出力が禁止される状態となるようにする。これによ
り、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、シリーズレギュ
レータ２の動作が安定になった後に、その動作を停止す
る。

【００５４】このような動作により、降圧型ＤＣ／ＤＣ
コンバータ１の動作からシリーズレギュレータ２の動作
に切り換わる際に、出力電圧の発生がない期間が生じる
のを防止できる。次に、逆に、シリーズレギュレータ２
の動作から降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１の動作状態に
切り換わる場合について説明する。

【００５５】このときには、軽負荷判定信号Ｓ１が
「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに変化し、これがインバ
ータ３で変換されて降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１側の
駆動回路１２に入力するようにする。このため、駆動回
路１２は、直ちに動作状態または駆動信号の出力可能な
状態に移行し、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１は直ちに
動作を開始する。

【００５６】一方、軽負荷判定信号Ｓ１のその変化を適
宜手段で検出し、これを検出するとタイマが起動して所
定時間を計数し、その計数の終了後に終了信号を生成す
るようにする。そして、この終了信号により、シリーズ
レギュレータ２側の誤差増幅器２１の出力電圧が出力さ
れない状態になるとともに、スイッチＳＷ１が開くよう
にする。これにより、シリーズレギュレータ２は、降圧
型ＤＣ／ＤＣコンバータ１の動作が安定になった後に、
その動作が停止する。

【００５７】このような動作により、シリーズレギュレ
ータ２の動作から降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１の動作
に切り換わる際に、出力電圧の発生がない期間が生じる
のを防止できる。次に、本発明の電源装置の第２実施形
態について、図６を参照しながら説明する。

【００５８】この電源装置の第２実施形態は、図６に示
すように、それぞれ性質の異なる、降圧型スイッチング
レギュレータ８と、シリーズレギュレータ２とを備え、
軽負荷判定信号Ｓ１に基づいて、降圧型スイッチングレ
ギュレータ８とシリーズレギュレータ２とを選択的に動
作させ、この動作側の出力電圧を出力端子３から取り出
すようになっている。

【００５９】シリーズレギュレータ２は、図１および図
３に示すシリーズレギュレータ２と同様のものである。
降圧型スイッチングレギュレータ８は、入力電圧をスイ
ッチングし、入力電圧を所定の出力電圧に変換するもの
であり、たとえば図７に示すような構成からなる。

【００６０】すなわち、降圧型スイッチングレギュレー
タ８は、入力端子４と出力端子７との間にＭＯＳトラン
ジスタＱ３１とコイルＬ１が直列に接続されている。ま
た、コイルＬ１の一端はダイオードＤ１を介して接地さ
れ、コイルＬ１の他端はコンデンサＣ４介して接地され
ている。制御回路３１は、出力電圧Ｖｏｕｔの大きさに
応じてパルスの周波数またはパルス幅が変化するスイッ
チング信号を生成し、このスイッチング信号によりＭＯ
ＳトランジスタＱ３１のオンオフ制御を行い、これによ
り所望の出力電圧が得られるようになっている。

【００６１】また、制御回路３１は、制御入力端子６か
ら入力される軽負荷判定信号Ｓ１をインバータ３で反転
した反転信号Ｓ３に基づき、その動作が停止またはその
出力が禁止されるようになっている。次に、このような
構成からなる第２実施形態における動作について、図面
を参照して説明する。

【００６２】この第２実施形態の負荷が重負荷の場合に
は、軽負荷判定信号Ｓ１が例えば「Ｌ」レベルとなる。
このため、軽負荷判定信号Ｓ２は、そのままシリーズレ
ギュレータ２の誤差増幅器２１とスイッチＳＷ１にそれ
ぞれ入力されるとともに、インバータ３で「Ｈ」レベル
に反転されてその反転信号Ｓ３が、降圧型スイッチング
レギュレータ８の制御回路３１に入力される。

【００６３】この結果、降圧型スイッチングレギュレー
タ８側では、制御回路３１が動作状態またはその出力が
可能な状態となる。従って、降圧型スイッチングレギュ
レータ８は動作状態になり、所望の出力電圧が得られ
る。一方、シリーズレギュレータ２側では、誤差増幅器
２１の出力電圧が出力されないとともに、スイッチＳＷ
１は開いた状態になるので、シリースレギュレータ２は
出力電圧を発生しない。

【００６４】次に、第１実施形態の負荷が軽負荷の場合
には、軽負荷判定信号Ｓ１が例えば「Ｈ」レベルとな
る。このため、軽負荷判定信号Ｓ１は、そのままシリー
ズレギュレータ２の誤差増幅器２１とスイッチＳＷ１に
それぞれ入力されるとともに、インバータ３で「Ｌ」レ
ベルに反転されてその反転信号Ｓ３が降圧型スイッチン
グレギュレータ８の制御回路３１に入力される。この結
果、降圧型スイッチングレギュレータ８側では、制御回
路３１が動作の停止状態または駆動信号の出力が禁止さ
れる状態となる。従って、制御回路３１からは、スイッ
チング信号が出力されないので、降圧型スイッチングレ
ギュレータ８は動作を停止し、出力電圧が出力されな
い。

【００６５】一方、シリーズレギュレータ２側では、誤
差増幅器２１の出力電圧が出力される状態になるととも
に、スイッチＳＷ１が閉じた状態になるので、シリース
レギュレータ２は動作状態となり、その出力電圧が出力
端子７に出力される。以上のように、この第２実施形態
では、その負荷が重負荷時には、降圧型スイッチングレ
ギュレータ８を動作させるようにした。降圧型スイッチ
ングレギュレータ８は、自己の消費電流が例えば１００
μＡというように大きいものの、入力電力に対する出力
電力の変換効率（電力変換の効率）が例えば９０％とい
うように高い。このため、重負荷時には、負荷電流が増
加するので、電力変換の効率が高い降圧型スイッチング
レギュレータ８の使用が効果的であり、自己の消費電流
は負荷電流が大きなために無視することができる。

【００６６】一方、その負荷が軽負荷時には、シリーズ
レギュレータ２を動作させるようにした。シリーズレギ
ュレータ２は、自己の消費電流が例えば１μＡというよ
うに小さいものの、電力の変換効率が例えば６０％とい
うように低い。このため、軽負荷時には、シリーズレギ
ュレータ２を使用しても、自己の消費電流が小さいため
に、その電力変換の効率の低さを無視できる。

【００６７】従って、この第２実施形態によれば、軽負
荷時には重負荷時に比べて自己の消費電流の低減化が図
れるので、重負荷と軽負荷の双方で使用するときに、全
体として電力の変換効率の向上が図れる。このため、特
に、電池で動作する電子機器を使用する場合であって、
待機状態で動作するような場合には、電池の無駄な消費
を防止でき、長時間にわたって電池を使用できる。

【００６８】ところで、上記の第２実施形態では、降圧
型スイッチングレギュレータ８とシリーズレギュレータ
２を選択的に動作させ、この動作側の出力電圧を取り出
すようにしたので、その動作を切り換えるときに出力電
圧の発生がない期間が生じるのを防止する必要があるの
で、この点の工夫について説明する。まず、降圧型スイ
ッチングレギュレータ８の動作からシリーズレギュレー
タ２の動作に切り換わる場合について説明する。

【００６９】このときには、軽負荷判定信号Ｓ１が
「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに変化するので、これに
より、直ちにシリーズレギュレータ２側の誤差増幅器２
１が出力状態になるとともに、スイッチＳＷ１が閉じる
ようにする。これにより、シリーズレギュレータ２は直
ちに動作を開始する。一方、軽負荷判定信号Ｓ１のその
変化を適宜手段で検出し、これを検出するとタイマが起
動して所定時間を計数し、その計数の終了後に終了信号
を生成するようにする。そして、この終了信号により、
降圧型スイッチングレギュレータ８側の制御回路３１が
動作の停止状態または駆動信号の出力が禁止される状態
となるようにする。これにより、降圧型スイッチングレ
ギュレータ８は、シリーズレギュレータ２の動作が安定
になった後に、その動作が停止する。

【００７０】このような動作により、降圧型スイッチン
グレギュレータ８の動作からシリーズレギュレータ２の
動作に切り換わる際に、出力電圧の発生がない期間が生
じるのを防止できる。次に、逆に、シリーズレギュレー
タ２の動作から降圧型スイッチングレギュレータ８の動
作に切り換わる場合について説明する。

【００７１】このときには、軽負荷判定信号Ｓ１が
「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに変化し、これがインバ
ータ３で変換されて降圧型スイッチングレギュレータ８
の制御回路３１に入力される。これにより、制御回路３
１は、直ちに動作状態または駆動信号の出力可能な状態
に移行するようにする。このため、降圧型スイッチング
レギュレータ８は直ちに動作を開始する。

【００７２】一方、軽負荷判定信号Ｓ１のその変化を適
宜手段で検出し、これを検出するとタイマが起動して所
定時間を計数し、その計数の終了後に終了信号を生成す
るようにする。そして、この終了信号により、シリーズ
レギュレータ２側の誤差増幅器２１の出力電圧が出力さ
れない状態になるとともに、スイッチＳＷ１が開くよう
にする。これにより、シリーズレギュレータ２は、降圧
型スイッチングレギュレータ８の動作が安定になった後
に、その動作が停止する。

【００７３】このような動作により、シリーズレギュレ
ータ２の動作から降圧型スイッチングレギュレータ８の
動作に切り換わる際に、出力電圧の発生がない期間が生
じるのを防止できる。次に、本発明の電源装置の第３実
施形態について、図８を参照しながら説明する。

【００７４】この電源装置の第３実施形態は、図８に示
すように、それぞれ性質の異なる、チャージポンプ式の
降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１と、シリーズレギュレー
タ２とを備え、制御端子４４に入力される動作指令信号
Ｓ１１と負荷検出回路４２からの負荷検出信号Ｓ１２に
基づいて、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１とシリーズレ
ギュレータ２とを選択的に動作させ、その動作側の出力
電圧を出力端子７から取り出すようになっている。

【００７５】また、この第３実施形態には、負荷（図示
せず）が接続されるとともに、その負荷は、例えば、図
示しないマイクロコンピュータ（プロセッサ）により所
定のプログラムにより所定の制御がされるようになって
いる。このため、その負荷の制御に際しては、負荷の変
化状態が事前にわかっているかまたは予測できるので、
例えば上記のプログラム中に、予測または予定される負
荷の変化状態に応じて降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１と
シリーズレギュレータ２とを選択的に動作させる動作指
令信号Ｓ１１を生成するプログラムを含めるようにして
いる。

【００７６】そこで、この第３実施形態では、マイクロ
コンピュータが、負荷の制御中にその動作指令信号Ｓ１
１を生成し、この生成した動作指令信号Ｓ１１がオア回
路（オアゲート）４１に入力されるようになっている。
また、そのオア回路４１には、上記の動作指令信号Ｓ１
１の他に、負荷検出回路４２が負荷の大小を検出するこ
とにより出力する負荷検出信号Ｓ１２が入力されるよう
になっている。さらに、オア回路４１の出力信号は、降
圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１の駆動回路１２に供給され
るとともに、インバータ４３を介してシリーズレギュレ
ータ２に供給されるようになっている。

【００７７】従って、この第３実施形態は、予測または
予定される負荷の変化に応じて事前に生成される動作指
令信号Ｓ１１と、負荷検出回路４２からの負荷検出信号
Ｓ１２がオア回路４１で論理和処理され、その処理結果
に基づいてチャージポンプ式の降圧型ＤＣ／ＤＣコンバ
ータ１と、シリーズレギュレータ２とを選択的に動作す
るようになっている。

【００７８】なお、この第３実施形態の他の部分の構成
は、図１〜図３に示す第１実施形態と実質的に同様であ
るので、同一の構成要素には同一符号を付してその詳細
な説明は省略する。次に、このような構成からなる第３
実施形態の動作について、図８および図９を参照して説
明する。

【００７９】この例では、第３実施形態（電源装置）の
負荷が図示しないマイクロコンピュータにより制御さ
れ、その負荷の状態が、図９（Ａ）に示すように変化す
る場合について説明する。この負荷の変化は予めわかっ
ているので、これに対応する図９（Ｂ）に示すような動
作指令信号Ｓ１１が、マイクロコンピュータからオア回
路４１に入力されるものとする。

【００８０】ここで、動作指令信号Ｓ１１は、図９
（Ｂ）に示すように、重負荷動作を指令するときには
「Ｈ」レベルで、軽負荷動作を指令するときには「Ｌ」
レベルであるものとする。いま、図９（Ｂ）に示すよう
に、時刻ｔ１において動作指令信号Ｓ１１が「Ｌ」レベ
ルから「Ｈ」レベルになると、オア回路４１の出力が図
９（Ｄ）に示すように「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに
変化し、インバータ４３の出力が図９（Ｅ）に示すよう
に「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに変化する。

【００８１】このため、駆動回路１２が動作して降圧型
ＤＣ／ＤＣコンバータ１が動作状態になる一方、シリー
ズレギュレータ２が停止状態に切り換わり、降圧型ＤＣ
／ＤＣコンバータ１の出力電圧が出力端子７から出力さ
れるようになる。したがって、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバ
ータ１は、動作が安定した状態で重負荷を待機すること
ができる。

【００８２】その後、図９（Ａ）に示すように、時刻ｔ
２おいて負荷が、軽負荷から重負荷に切り換わると、動
作の安定した降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１により重負
荷を駆動することができる。図９（Ｃ）に示すように、
時刻ｔ３において、負荷検出回路４２が検出する負荷検
出信号Ｓ１２が、「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに変化
するが、このとき、動作指令信号Ｓ１１は「Ｈ」レベル
である。このため、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１とシ
リーズレギュレータ２は、その動作状態が変化しない。

【００８３】その後、図９（Ａ）に示すように、時刻ｔ
４おいて負荷が、重負荷から軽重負荷に切り換わるが、
このとき、動作指令信号Ｓ１１は「Ｈ」レベルである。
このため、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１とシリーズレ
ギュレータ２は、その動作状態が変化しない。図９
（Ｂ）に示すように、時刻ｔ５において、動作指令信号
Ｓ１１が、「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに変化する
と、オア回路４１の出力が図９（Ｄ）に示すように
「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに変化し、インバータ４
３の出力が図９（Ｅ）に示すように「Ｌ」レベルから
「Ｈ」レベルに変化する。

【００８４】このため、駆動回路１２の動作が停止して
降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１が停止状態に切り換わる
一方、シリーズレギュレータ２が動作状態に切り換わ
り、シリーズレギュレータ２の出力電圧が出力端子７に
出力されるようになる。なお、時刻ｔ５では、負荷検出
回路４２が検出する負荷検出信号Ｓ１２が、「Ｈ」レベ
ルから「Ｌ」レベルに変化する。このため、時刻ｔ５に
おいて、動作指令信号Ｓ１１が正常でない場合であって
も、負荷に応じた動作ができる。

【００８５】以後、このような動作を繰り返すことによ
り、負荷の状態に応じて降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１
とシリーズレギュレータ２が選択的に動作する。以上の
ように、この第３実施形態によれば、第１実施形態と同
様に、軽負荷時に消費電流の低減化が図れ、全体として
電力の変換効率を向上できる。また、この第３実施形態
では、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１とシリーズレギュ
レータ２とを、予測また予定される負荷の変化に応じて
事前に生成される動作指令信号Ｓ１１を使用して選択的
に動作させ、その動作側の出力電圧を取り出すようにし
た。このため、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１とシリー
ズレギュレータ２を、負荷の変化に応じて適切に選択し
て動作させることができる。

【００８６】さらに、第３実施形態では、降圧型ＤＣ／
ＤＣコンバータ１とシリーズレギュレータ２の選択的な
動作の制御を、動作指令信号Ｓ１１の他に、負荷検出信
号Ｓ１２を使用して行うようにした。このため、動作指
令信号Ｓ１１だけを使用する場合に比べて、より確実で
安定な動作をさせることができる。次に、本発明の電源
装置の第４実施形態について、図１０を参照しながら説
明する。

【００８７】この電源装置の第４実施形態は、図１０に
示すように、それぞれ性質の異なる、降圧型スイッチン
グレギュレータ８と、シリーズレギュレータ２とを備
え、制御端子４４に入力される動作指令信号Ｓ１１と負
荷検出回路４２が検出する負荷検出信号Ｓ１２に基づい
て、降圧型スイッチングレギュレータ８とシリーズレギ
ュレータ２とを選択的に動作させ、その動作側の出力電
圧を出力端子７から取り出すようにしたものである。

【００８８】また、この第４実施形態では、第３実施形
態の場合と同様に、図示しないマイクロコンピュータ
が、負荷の制御中に上記と同様の動作指令信号Ｓ１１を
生成し、この生成した動作指令信号Ｓ１１がオア回路４
１に入力されるようになっている。また、そのオア回路
４１には、上記の動作指令信号Ｓ１１の他に、負荷検出
回路４２が負荷の大小を検出することにより出力する負
荷検出信号Ｓ１２が入力されるようになっている。さら
に、オア回路４１の出力信号は、降圧型スイッチングレ
ギュレータ８にされるとともに、インバータ４３を介し
てシリーズレギュレータ２に供給されるようになってい
る。

【００８９】従って、この第４実施形態は、予測または
予定される負荷の変化に応じて事前に生成される動作指
令信号Ｓ１１と、負荷検出回路４２からの負荷検出信号
Ｓ１２がオア回路４１で論理和処理され、その処理結果
に基づいて降圧型スイッチングレギュレータ８と、シリ
ーズレギュレータ２とを選択的に動作するようになって
いる。

【００９０】なお、この第４実施形態の他の部分の構成
は、図６および図７に示す第２実施形態と実質的に同様
であるので、同一の構成要素には同一符号を付してその
詳細な説明は省略する。次に、このような構成からなる
第４実施形態の動作について、図１０および図１１を参
照して説明する。

【００９１】この例では、第４実施形態（電源装置）の
負荷が図示しないマイクロコンピュータにより制御さ
れ、その負荷の状態が、図１１（Ａ）に示すように変化
する場合について説明する。この負荷の変化は予めわか
っているので、これに対応する図１１（Ｂ）に示すよう
な動作指令信号Ｓ１１が、マイクロコンピュータからオ
ア回路４１に入力されるものとする。

【００９２】ここで、動作指令信号Ｓ１１は、図１１
（Ｂ）に示すように、重負荷動作を指令するときには
「Ｈ」レベルで、軽負荷動作を指令するときには「Ｌ」
レベルであるものとする。いま、図１１（Ｂ）に示すよ
うに、時刻ｔ１において動作指令信号Ｓ１１が「Ｌ」レ
ベルから「Ｈ」レベルになると、オア回路４１の出力が
図１１（Ｄ）に示すように「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベ
ルに変化し、インバータ４３の出力が図１１（Ｅ）に示
すように「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに変化する。

【００９３】このため、降圧型スイッチングレギュレー
タ８が動作状態になる一方、シリーズレギュレータ２が
停止状態に切り換わり、降圧型スイッチングレギュレー
タ８の出力電圧が出力端子７に出力されるようになる。
したがって、降圧型スイッチングレギュレータ８は、動
作が安定した状態で重負荷を待機できる。その後、図１
１（Ａ）に示すように、時刻ｔ２おいて負荷が、軽負荷
から重負荷に切り換わると、動作の安定した降圧型スイ
ッチングレギュレータ８は重負荷を駆動することができ
る。

【００９４】図１１（Ｃ）に示すように、時刻ｔ３にお
いて、負荷検出回路４２が検出する負荷検出信号Ｓ１２
が、「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに変化するが、この
とき、動作指令信号Ｓ１１は「Ｈ」レベルである。この
ため、降圧型スイッチングレギュレータ８は、その動作
状態が変化しない。その後、図１１（Ａ）に示すよう
に、時刻ｔ４おいて負荷が重負荷から軽重負荷に切り換
わるが、このとき、動作指令信号Ｓ１１は「Ｈ」レベル
である。このため、降圧型スイッチングレギュレータ８
とシリーズレギュレータ２は、その動作状態が変化しな
い。

【００９５】図１１（Ｂ）に示すように、時刻ｔ５にお
いて、動作指令信号Ｓ１１が、「Ｈ」レベルから「Ｌ」
レベルに変化すると、オア回路４１の出力が図９（Ｄ）
に示すように「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに変化し、
インバータ４３の出力が図１１（Ｅ）に示すように
「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに変化する。このため、
降圧型スイッチングレギュレータ８が停止状態に切り換
わる一方、シリーズレギュレータ２が動作状態に切り換
わり、シリーズレギュレータ２の出力電圧が出力端子７
から出力されるようになる。

【００９６】なお、時刻ｔ５では、負荷検出回路４２が
検出する負荷検出信号Ｓ１２が、「Ｈ」レベルから
「Ｌ」レベルに変化する。このため、時刻ｔ５におい
て、動作指令信号Ｓ１１が正常でない場合であっても、
負荷に応じた動作ができる。以後、このような動作を繰
り返すことにより、負荷の状態に応じて降圧型スイッチ
ングレギュレータ８とシリーズレギュレータ２が選択的
に動作する。

【００９７】以上のように、この第４実施形態によれ
ば、第２実施形態と同様に、軽負荷時に消費電流の低減
化が図れ、全体として電力の変換効率を向上できる。ま
た、この第４実施形態では、降圧型スイッチングレギュ
レータ８とシリーズレギュレータ２とを、予測または予
定される負荷の変化に応じて事前に生成される動作指令
信号Ｓ１１を使用して選択的に動作させ、その動作側の
出力電圧を取り出すようにした。このため、降圧型スイ
ッチングレギュレータ８とシリーズレギュレータ２を、
負荷の変化に応じて適切に選択して動作できる。

【００９８】さらに、第４実施形態では、降圧型スイッ
チングレギュレータ８とシリーズレギュレータ２の選択
的な動作の制御を、動作指令信号Ｓ１１の他に、負荷検
出信号Ｓ１２を使用して行うようにした。このため、動
作指令信号Ｓ１１を使用するだけの場合に比べて、より
確実で安定な動作をさせることができる。次に、本発明
の電源装置の第５実施形態について、図１２を参照しな
がら説明する。

【００９９】この電源装置の第５実施形態は、図１２に
示すように、それぞれ性質の異なる、チャージポンプ式
の降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１と、シリーズレギュレ
ータ２Ａとを備え、シリーズレギュレータ２Ａを常時動
作させるとともに、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１を、
制御端子に入力される負荷判定信号Ｓ２１に従って動作
させるようにしたものである。このため、負荷判定信号
Ｓ２１が、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１の駆動回路１
２に供給されるようになっている。

【０１００】ここで、負荷判定信号Ｓ２１は、負荷の大
小に応じた信号であり、例えば負荷が大きな場合には
「Ｈ」レベル、負荷が小さな場合には「Ｌ」レベルレベ
ルである信号である。降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１
は、図１に示す降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１と同様に
構成されている。シリーズレギュレータ２Ａは、図３に
示すシリーズレギュレータ２と実質的に同一である。た
だし、図３のスイッチＳＷ１が省略され、図３の誤差増
幅器２１に対する軽負荷判定信号Ｓ１の供給が省略され
ている点が異なる。

【０１０１】また、シリーズレギュレータ２Ａと降圧型
ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、常時動作するシリーズレギ
ュレータ２Ａの出力電圧が、必要に応じて動作される降
圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧に比べてわずか
に小さくなるように構成されている。例えば、降圧型Ｄ
Ｃ／ＤＣコンバータ１の出力電圧が３．０〔Ｖ〕の場合
には、シリーズレギュレータ２Ａの出力電圧が３．０
〔Ｖ〕から数１０〔ｍＶ〕程度小さくなるように構成さ
れている。この理由については、後述の動作の中で説明
する。

【０１０２】次に、このような構成からなる第５実施形
態の動作について、図３および図１２を参照して説明す
る。まず、負荷判定信号Ｓ２１が、負荷が重負荷である
旨を示す「Ｈ」レベルから、軽負荷である旨を示す
「Ｌ」レベルに切り換わり、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバー
タ１の動作が停止し、シリーズレギュレータ２Ａのみの
動作に切り換わる場合について説明する。降圧型ＤＣ／
ＤＣコンバータ１は、例えば設定値である３．０Ｖを出
力しているものとする。

【０１０３】この場合には、シリーズレギュレータ２Ａ
は常時動作しているので、図３に示す誤差増幅器２１も
動作している。シリーズレギュレータ２Ａの出力の設定
値は、３．０Ｖから数１０ｍＶ小さくなるように設定さ
れている。このため、図３に示した誤差増幅器２１は、
動作しているものの出力用のＭＯＳトランジスタＱ２１
をオフしたままで待機している。

【０１０４】負荷判定信号Ｓ２１が「Ｈ」レベルから
「Ｌ」レベルに変わると、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ
１は動作を停止し、出力電圧Ｖｏｕｔがシリーズレギュ
レータ２Ａの設定値まで低下すると、誤差増幅器２１が
ＭＯＳトランジスタＱ２１をオンしてシリーズレギュレ
ータ２Ａはその出力設定値を維持する。このように、誤
差増幅器２１は常に動作をしているので、起動から安定
するまでの時間が極めて短く、出力の落ち込みを防止で
きる。

【０１０５】次に、負荷判定信号Ｓ２１が、「Ｌ」レベ
ルから「Ｈ」レベルに切り換わり、降圧型ＤＣ／ＤＣコ
ンバータ１の動作が開始される場合について説明する。
このように、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１が起動する
と、出力電圧Ｖｏｕｔがシリーズレギュレータ２Ａの設
定値（３．０Ｖから数１０ｍＶ小さくなるように設定し
た値）を越えるまでシリーズレギュレータ２Ａは動作し
ている。しかし、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１がその
出力を３Ｖまで上昇させる過程でその設定値を越える
と、シリーズレギュレータ２Ａは誤差増幅器２１によっ
て自動的にＭＯＳトランジスタＱ２１をオフにすること
ができる。

【０１０６】このように、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ
１の起動から出力を安定化するまでの期間をシリーズレ
ギュレータ２Ａの動作で補うことで、出力の落ち込みを
解消している。以上のように、この第５実施形態によれ
ば、第１実施形態と同様に、軽負荷時に消費電流の低減
化が図れ、全体として電力の変換効率を向上できる。

【０１０７】また、この第５実施形態によれば、降圧型
ＤＣ／ＤＣコンバータがその動作を開始または停止する
際に、その出力の落ち込みを防止できる。次に、本発明
の電源装置の第６実施形態について、図１３を参照しな
がら説明する。この電源装置の第６実施形態は、図１３
に示すように、それぞれ性質の異なる、降圧型スイッチ
ングレギュレータ８と、シリーズレギュレータ２Ａとを
備え、シリーズレギュレータ２Ａを常時動作させるとと
もに、降圧型スイッチングレギュレータ８を、制御端子
４５に入力される負荷判定信号Ｓ２１に従って動作させ
るようにしたものである。このため、第５実施形態と同
様の負荷判定信号Ｓ２１が、降圧型スイッチングレギュ
レータ８に供給されるようになっている。

【０１０８】降圧型スイッチングレギュレータ８は、図
７に示す降圧型スイッチングレギュレータ８と同様に構
成されている。シリーズレギュレータ２Ａは、第５実施
形態形態のシリーズレギュレータ２Ａと同様に構成され
る。また、シリーズレギュレータ２Ａと降圧型スイッチ
ングレギュレータ８は、常時動作するシリーズレギュレ
ータ２Ａの出力電圧が、必要に応じて動作される降圧型
スイッチングレギュレータ８の出力電圧に比べてわずか
に小さくなるように構成されている。例えば、降圧型ス
イッチングレギュレータ８の出力電圧が３．０〔Ｖ〕の
場合には、シリーズレギュレータ２Ａの出力電圧が３．
０〔Ｖ〕から数１０〔ｍＶ〕程度小さくなるように構成
されている。この理由については、後述の動作の中で説
明する。

【０１０９】次に、このような構成からなる第６実施形
態の動作について、図３および図１３を参照して説明す
る。まず、負荷判定信号Ｓ２１が、負荷が重負荷である
旨を示す「Ｈ」レベルから、軽負荷である旨を示す
「Ｌ」レベルに切り換わり、降圧型スイッチングレギュ
レータ８の動作が停止し、シリーズレギュレータ２Ａの
みの動作に切り換わる場合について説明する。降圧型ス
イッチングレギュレータ８は、例えば設定値である３．
０Ｖを出力しているものとする。

【０１１０】この場合には、シリーズレギュレータ２Ａ
は常時動作しているので、図３に示す誤差増幅器２１も
動作している。シリーズレギュレータ２Ａの出力の設定
値は、３．０Ｖから数１０ｍＶ小さくなるように設定さ
れている。このため、図３に示した誤差増幅器２１は、
動作しているものの出力用のＭＯＳトランジスタＱ２１
をオフしたままで待機している。

【０１１１】負荷判定信号Ｓ２１が「Ｈ」レベルから
「Ｌ」レベルに変わると、降圧型スイッチングレギュレ
ータ８は動作を停止し、出力電圧Ｖｏｕｔがシリーズレ
ギュレータ２Ａの設定値まで低下すると、誤差増幅器２
１はＭＯＳトランジスタＱ２１オンしてシリーズレギュ
レータ２Ａはその出力設定値を維持する。このように、
誤差増幅器２１は常に動作をしているので、起動から安
定するまでの時間が極めて短く、出力の落ち込みを防止
できる。

【０１１２】次に、負荷判定信号Ｓ２１が、「Ｌ」レベ
ルから「Ｈ」レベルに切り換わり、降圧型スイッチング
レギュレータ８の動作が開始される場合について、以下
に説明する。このように、降圧型スイッチングレギュレ
ータ８が起動すると、出力電圧Ｖｏｕｔがシリーズレギ
ュレータ２Ａの設定値（３．０Ｖから数１０ｍＶ小さく
なるように設定した値）を越えるまでシリーズレギュレ
ータ２Ａは動作している。しかし、降圧型スイッチング
レギュレータ８がその出力を３Ｖまで上昇させる過程で
その設定値を越えると、シリーズレギュレータ２Ａは誤
差増幅器２１によって自動的にＭＯＳトランジスタＱ２
１をオフにすることができる。

【０１１３】このように、降圧型スイッチングレギュレ
ータ８の起動から出力を安定化するまでの期間をシリー
ズレギュレータ２Ａの動作で補うことで、出力の落ち込
みを解消している。以上のように、この第６実施形態に
よれば、第２実施形態と同様に、軽負荷時に消費電流の
低減化が図れ、全体として電力の変換効率を向上でき
る。

【０１１４】また、この第６実施形態によれば、降圧型
スイッチングレギュレータがその動作を開始または停止
する際に、その出力の落ち込みを防止できる。次に、本
発明の電源装置の第７実施形態について、図１４を参照
しながら説明する。この電源装置の第７実施形態は、図
１４に示すように、それぞれ性質の異なる、チャージポ
ンプ式の降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１と、シリーズレ
ギュレータ２Ａとを備え、シリーズレギュレータ２Ａを
常時動作させるとともに、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ
１の動作の制御を、制御端子５３に入力される動作制御
信号Ｓ３１と負荷検出回路５２からの負荷判定信号Ｓ３
２に従って行うようにしたものである。

【０１１５】降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、図１に
示す降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１と同様に構成されて
いる。また、シリーズレギュレータ２Ａは、第５実施形
態のシリーズレギュレータ２Ａと同様に構成されてい
る。さらに、シリーズレギュレータ２Ａと降圧型ＤＣ／
ＤＣコンバータ１は、第５実施形態と同様に構成されて
いる。

【０１１６】また、この第７実施形態には、負荷（図示
せず）が接続されるとともに、その負荷は、例えば、図
示しないマイクロコンピュータ（プロセッサ）により所
定のプログラムにより所定の制御がされるようになって
いる。このため、その負荷の制御に際しては、負荷の変
化状態が事前にわかっているかまたは予測できるので、
例えば上記のプログラム中に、予測または予定される負
荷の変化状態に応じて降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１を
オンオフ動作させる動作制御信号Ｓ３１を生成するプロ
グラムを含めるようにしている。

【０１１７】そこで、この第７実施形態では、マイクロ
コンピュータが、負荷の制御中にその動作制御信号Ｓ３
１を生成し、この生成した動作制御信号Ｓ３１がオア回
路５１に入力されるようになっている。また、そのオア
回路５１には、上記の動作制御信号Ｓ１１の他に、負荷
検出回路５２が負荷の大小を検出することにより出力す
る負荷検出信号Ｓ３２が入力されるようになっている。
さらに、オア回路５１の出力信号は、降圧型ＤＣ／ＤＣ
コンバータ１の駆動回路１２に供給されるようになって
いる。

【０１１８】従って、この第７実施形態は、予測または
予定される負荷の変化に応じて事前に生成される動作制
御信号Ｓ３１と、負荷検出回路５２からの負荷検出信号
Ｓ３２がオア回路５１で論理和処理され、その処理結果
に基づいてチャージポンプ式の降圧型ＤＣ／ＤＣコンバ
ータ１を制御動作するようになっている。次に、このよ
うな構成からなる第７実施形態の動作について、図１４
および図１５を参照して説明する。

【０１１９】この第７実施形態は、電源が投入された状
態では、シリーズレギュレータ２Ａは常時動作状態とな
る。一方、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、動作制御
信号Ｓ３１と負荷検出信号Ｓ３２に従ってその動作が制
御されるので、以下にその動作について説明する。この
例では、第７実施形態（電源装置）の負荷が図示しない
マイクロコンピュータにより制御され、その負荷の状態
が、図１５（Ａ）に示すように変化する場合について説
明する。この負荷の変化は予めわかっているので、これ
に対応して図１５（Ｂ）に示すような動作制御信号Ｓ３
１が、マイクロコンピュータからオア回路５１に入力さ
れるものとする。

【０１２０】ここで、動作制御信号Ｓ３１は、図１５
（Ｂ）に示すように、重負荷動作を指令するときには
「Ｈ」レベルで、軽負荷動作を指令するときには「Ｌ」
レベルであるものとする。いま、図１５（Ｂ）に示すよ
うに、時刻ｔ１において動作制御信号Ｓ３１が「Ｌ」レ
ベルから「Ｈ」レベルになると、オア回路５１の出力が
図１５（Ｄ）に示すように「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベ
ルに変化する。

【０１２１】このため、駆動回路１２が動作して降圧型
ＤＣ／ＤＣコンバータ１が動作状態になる。したがっ
て、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、動作が安定した
状態で重負荷を待機することができる。その後、図１５
（Ａ）に示すように、時刻ｔ２おいて負荷が、軽負荷か
ら重負荷に切り換わると、動作の安定した降圧型ＤＣ／
ＤＣコンバータ１は、その重負荷を駆動できる。

【０１２２】図１５（Ｃ）に示すように、時刻ｔ３にお
いて、負荷検出回路５２が検出する負荷検出信号Ｓ３２
が、「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに変化するが、この
とき、動作制御信号Ｓ３１は「Ｈ」レベルである。この
ため、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、その動作状態
が変化しない。その後、図１５（Ａ）に示すように、時
刻ｔ４おいて負荷が、重負荷から軽重負荷に切り換わる
が、このとき、動作制御信号Ｓ３１は「Ｈ」レベルであ
る。このため、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、その
動作状態が変化しない。

【０１２３】図１５（Ｂ）に示すように、時刻ｔ５にお
いて、動作制御信号Ｓ３１が、「Ｈ」レベルから「Ｌ」
レベルに変化すると、オア回路５１の出力が図１５
（Ｄ）に示すように「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに変
化変化する。このため、駆動回路１２の動作が停止して
降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１が停止状態に切り換わ
り、シリーズレギュレータ２Ａの出力電圧が出力端子７
に出力されるようになる。

【０１２４】なお、時刻ｔ５では、負荷検出回路５２が
検出する負荷検出信号Ｓ３２が、「Ｈ」レベルから
「Ｌ」レベルに変化する。このため、時刻ｔ５におい
て、動作制御信号Ｓ３１が正常でない場合であっても、
負荷に応じた動作ができる。以後、このような動作を繰
り返すことにより、負荷の状態に応じて降圧型ＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ１が動作したり、停止したりする。

【０１２５】以上のように、この第７実施形態によれ
ば、第１実施形態と同様に、軽負荷時に消費電流の低減
化が図れ、全体として電力の変換効率を向上できる。ま
た、この第７実施形態では、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバー
タ１の動作の制御を、予測また予定される負荷の変化に
応じて事前に生成される動作制御信号Ｓ３１を使用して
行うようにした。このため、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバー
タ１の制御動作を、負荷の変化に応じて適切に動作させ
ることができる。

【０１２６】さらに、第７実施形態では、降圧型ＤＣ／
ＤＣコンバータ１の制御動作を、動作制御信号Ｓ３１の
他に、負荷検出信号Ｓ３２を使用して行うようにした。
このため、動作制御信号Ｓ３１だけを使用する場合に比
べて、より確実で安定な動作をさせることができる。次
に、本発明の電源装置の第８実施形態について、図１６
を参照しながら説明する。

【０１２７】この電源装置の第８実施形態は、図１６に
示すように、それぞれ性質の異なる、降圧型スイッチン
グレギュレータ８と、シリーズレギュレータ２Ａとを備
え、シリーズレギュレータ２Ａを常時動作させるととも
に、降圧型スイッチングレギュレータ８の動作の制御
を、制御端子５３に入力される動作制御信号Ｓ３１と、
負荷検出回路５２からの負荷判定信号Ｓ３２とに従って
行うようにしたものである。

【０１２８】降圧型スイッチングレギュレータ８は、図
７に示す降圧型スイッチングレギュレータ８と同様に構
成されている。また、シリーズレギュレータ２Ａは、第
５実施形態のシリーズレギュレータ２Ａと同様に構成さ
れている。さらに、シリーズレギュレータ２Ａと降圧型
スイッチングレギュレータ８は、第６実施形態と同様に
構成されている。

【０１２９】また、この第８実施形態では、第７実施形
態の場合と同様に、マイクロコンピュータが、負荷の制
御中に上記と同様の動作制御信号Ｓ３１を生成し、この
生成した動作制御信号Ｓ３１がオア回路５１に入力され
るようになっている。また、そのオア回路５１には、上
記の動作制御信号Ｓ１１の他に、負荷検出回路５２が負
荷の大小を検出することにより出力する負荷検出信号Ｓ
３２が入力されるようになっている。さらに、オア回路
５１の出力信号は、降圧型スイッチングレギュレータ８
に供給されるようになっている。

【０１３０】従って、この第８実施形態は、予測または
予定される負荷の変化に応じて事前に生成される動作制
御信号Ｓ３１と、負荷検出回路５２からの負荷検出信号
Ｓ３２がオア回路５１で論理和処理され、その処理結果
に基づいて降圧型スイッチングレギュレータ８の動作を
制御するようになっている。次に、このような構成から
なる第８実施形態の動作について、図１６および図１７
を参照して説明する。

【０１３１】この第８実施形態は、電源が投入された状
態では、シリーズレギュレータ２Ａは常時動作状態とな
る。一方、降圧型スイッチングレギュレータ８は、動作
制御信号Ｓ３１と負荷検出信号Ｓ３２に従ってその動作
が制御されるので、以下にその動作について説明する。
この例では、第８実施形態（電源装置）の負荷が図示し
ないマイクロコンピュータにより制御され、その負荷の
状態が、図１７（Ａ）に示すように変化する場合につい
て説明する。この負荷の変化は予めわかっているので、
これに対応して図１７（Ｂ）に示すような動作制御信号
Ｓ３１が、マイクロコンピュータからオア回路５１に入
力されるものとする。

【０１３２】ここで、動作制御信号Ｓ３１は、図１７
（Ｂ）に示すように、重負荷動作を指令するときには
「Ｈ」レベルで、軽負荷動作を指令するときには「Ｌ」
レベルであるものとする。いま、図１７（Ｂ）に示すよ
うに、時刻ｔ１において動作制御信号Ｓ３１が「Ｌ」レ
ベルから「Ｈ」レベルになると、オア回路５１の出力が
図１７（Ｄ）に示すように「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベ
ルに変化する。

【０１３３】このため、降圧型スイッチングレギュレー
タ８が動作状態になる。したがって、降圧型スイッチン
グレギュレータ８は、動作が安定した状態で重負荷を待
機することができる。その後、図１７（Ａ）に示すよう
に、時刻ｔ２おいて負荷が、軽負荷から重負荷に切り換
わると、動作の安定した降圧型スイッチングレギュレー
タ８は、その重負荷を駆動できる。

【０１３４】図１７（Ｃ）に示すように、時刻ｔ３にお
いて、負荷検出回路５２が検出する負荷検出信号Ｓ３２
が、「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに変化するが、この
とき、動作制御信号Ｓ３１は「Ｈ」レベルである。この
ため、降圧型スイッチングレギュレータ８は、その動作
状態が変化しない。その後、図１７（Ａ）に示すよう
に、時刻ｔ４おいて負荷が、重負荷から軽重負荷に切り
換わるが、このとき、動作制御信号Ｓ３１は「Ｈ」レベ
ルである。このため、降圧型スイッチングレギュレータ
８は、その動作状態が変化しない。

【０１３５】図１７（Ｂ）に示すように、時刻ｔ５にお
いて、動作制御信号Ｓ３１が、「Ｈ」レベルから「Ｌ」
レベルに変化すると、オア回路５１の出力が図１７
（Ｄ）に示すように「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに変
化変化する。このため、降圧型スイッチングレギュレー
タ８が停止状態に切り換わり、シリーズレギュレータ２
Ａの出力電圧が出力端子７に出力されるようになる。

【０１３６】なお、時刻ｔ５では、負荷検出回路５２が
検出する負荷検出信号Ｓ３２が、「Ｈ」レベルから
「Ｌ」レベルに変化する。このため、時刻ｔ５におい
て、動作制御信号Ｓ３１が正常でない場合であっても、
負荷に応じた動作ができる。以後、このような動作を繰
り返すことにより、負荷の状態に応じて降圧型スイッチ
ングレギュレータ８が動作したり、停止したりする。

【０１３７】以上のように、この第８実施形態によれ
ば、第２実施形態と同様に、軽負荷時に消費電流の低減
化が図れ、全体として電力の変換効率を向上できる。ま
た、この第８実施形態では、降圧型スイッチングレギュ
レータ８の制御動作を、予測また予定される負荷の変化
に応じて事前に生成される動作制御信号Ｓ３１を使用し
て行うようにした。このため、降圧型スイッチングレギ
ュレータ８の制御動作を、負荷の変化に応じて適切に行
うことができる。

【０１３８】さらに、第８実施形態では、降圧型スイッ
チングレギュレータ８の制御動作を、動作制御信号Ｓ３
１の他に、負荷検出信号Ｓ３２を使用して行うようにし
た。このため、動作制御信号Ｓ３１だけを使用する場合
に比べて、より確実で安定な動作をさせることができ
る。

【０１３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
軽負荷時に消費電流の低減化が図れ、全体として電力の
変換効率が向上する電源装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電源装置の第１実施形態の構成を示
すブロック図である。

【図２】降圧型チャージポンプ回路の具体的な構成を
示す回路図である。

【図３】シリーズレギュレータの具体的な構成を示す
回路図である。

【図４】降圧型チャージポンプ回路の動作例を説明す
る説明図である。

【図５】降圧型チャージポンプ回路の他の動作例を説
明する説明図である。

【図６】本発明の電源装置の第２実施形態の構成を示
すブロック図である。

【図７】降圧型スイッチングレギュレータの具体的な
構成を示す回路図である。

【図８】本発明の電源装置の第３実施形態の構成を示
すブロック図である。

【図９】その第３実施形態の各部の波形図である。

【図１０】本発明の電源装置の第４実施形態の構成を
示すブロック図である。

【図１１】その第４実施形態の各部の波形図である。

【図１２】本発明の電源装置の第５実施形態の構成を
示すブロック図である。

【図１３】本発明の電源装置の第６実施形態の構成を
示すブロック図である。

【図１４】本発明の電源装置の第７実施形態の構成を
示すブロック図である。

【図１５】その第７実施形態の各部の波形図である。

【図１６】本発明の電源装置の第８実施形態の構成を
示すブロック図である。

【図１７】その第８実施形態の各部の波形図である。

【符号の説明】

１チャージポンプ方式の降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ２、２Ａシリーズレギュレータ４入力端子６制御入力端子７出力端子８降圧型スイッチングレギュレータ１１降圧型チャージポンプ回路１２駆動回路２１誤差増幅器３１制御回路４１、５１オア回路４２、５２負荷検出回路

フロントページの続き (56)参考文献特開平10−94193（ＪＰ，Ａ) 特開平11−3125（ＪＰ，Ａ) 特開平11−41825（ＪＰ，Ａ) 特開2000−268562（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02M 3/07 G05F 1/00 H02J 1/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】入力電圧を所定の出力電圧に変換する第
一の回路と、前記入力電圧を入力するとともに、自己の出力電圧が所
定電圧となるようにその出力電圧を制御するシリーズレ
ギュレータとを備え、前記第一の回路と、前記シリーズレギュレータとを、負
荷の大小に応じて選択的に動作させ、前記第一の回路と
前記シリーズレギュレータとの少なくともいずれか一方
の出力電圧を取り出すと共に、前記第一の回路における動作開始時と動作終了時とのい
ずれか一方のタイミングにおいては、前記第一の回路と
前記シリーズレギュレータとが共に動作している期間が
存在することを特徴とする電源装置。
【請求項２】前記第一の回路と前記シリーズレギュレ
ータとを、前記負荷の大小に応じて選択的に動作させ、
前記第一の回路と前記シリーズレギュレータとの少なく
ともいずれか一方の出力電圧を取り出すための信号を外
部から入力するようにし、そのための制御入力端子を備
えるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の電源
装置。
【請求項３】前記負荷が大きな場合には前記第一の回
路を動作させ、前記負荷が小さな場合には前記シリーズ
レギュレータを動作させるようになっていることを特徴
とする請求項１または請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】入力電圧を所定の出力電圧に変換する第
一の回路と、前記入力電圧を入力するとともに、自己の出力電圧が所
定電圧となるようにその出力電圧を制御するシリーズレ
ギュレータとを備え、前記第一の回路と前記シリーズレギュレータとを、予測
または予定される負荷の変化に基づいて事前に生成され
る動作指令信号に従って選択的に動作させ、前記第一の
回路と前記シリーズレギュレータとの少なくともいずれ
か一方の出力電圧を取り出すと共に、前記第一の回路における動作開始時と動作終了時とのい
ずれか一方のタイミングにおいては、前記第一の回路と
前記シリーズレギュレータとが共に動作している期間が
存在することを特徴とする電源装置。
【請求項５】前記第一の回路と前記シリーズレギュレ
ータの選択的な動作は、前記動作指令信号の他に、負荷
の大小を検出することにより得られる負荷検出信号を使
用して行うようになっていることを特徴とする請求項４
に記載の電源装置。
【請求項６】前記負荷が大きな場合には前記第一の回
路を動作させ、前記負荷が小さな場合には前記シリーズ
レギュレータを動作させるようになっていることを特徴
とする請求項４または請求項５に記載の電源装置。
【請求項７】入力電圧を所定の出力電圧に変換する第
一の回路と、前記入力電圧を入力するとともに、自己の出力電圧が所
定電圧となるようにその出力電圧を制御するシリーズレ
ギュレータとを備え、前記シリーズレギュレータを常時動作させるとともに、
前記第一の回路を負荷の大小に応じて動作させるように
なっていることを特徴とする電源装置。
【請求項８】入力電圧を所定の出力電圧に変換する第
一の回路と、前記入力電圧を入力するとともに、自己の出力電圧が所
定電圧となるようにその出力電圧を制御するシリーズレ
ギュレータとを備え、前記シリーズレギュレータを常時動作させるとともに、
前記第一の回路の動作の制御を、予測または予定される
負荷の変化に基づいて事前に生成される動作制御信号に
従って行うようになっていることを特徴とする電源装
置。
【請求項９】前記第一の回路の動作の制御は、前記動
作制御信号の他に、負荷の大小を検出することにより得
られる負荷検出信号を使用して行うようになっているこ
とを特徴とする請求項８に記載の電源装置。
【請求項１０】請求項１乃至請求項９記載のいずれか
の電源装置において、入力電圧を所定の出力電圧に変換
する第一の回路が、コンデンサの充放電を利用して前記
入力電圧を所定の出力電圧に変換するチャージポンプ方
式のＤＣ／ＤＣコンバータであることを特徴とする電源
装置。
【請求項１１】請求項１乃至請求項９記載のいずれか
の電源装置において、入力電圧を所定の出力電圧に変換
する第一の回路が、前記入力電圧をスイッチングし、前
記入力電圧を所定の出力電圧に変換するスイッチングレ
ギュレータであることを特徴とする電源装置。