JP3716255B2 - 降圧dc−dcコンバータおよび端末装置 - Google Patents
降圧dc−dcコンバータおよび端末装置 Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は降圧DC−DCコンバータおよび端末装置に関し、特に、LSI等に電源を供給するための降圧DC−DCコンバータおよびこの降圧DC−DCコンバータを使用する端末装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
携帯電話機を始めとする小型携帯端末装置においては、LSI等の低電圧化及び処理速度の高速化が進んできておりLSIの電源として低電圧且つ大電流を供給しなくてはならない状況になっている。その反面、小型携帯端末装置自身の消費電流は低消費電流が必須の条件となっている。
【0003】
LSIの動作時においては降圧DC−DCコンバータを使用することで低電圧及び電源の効率よい使用方法により小型携帯端末装置の低消費電流化は実現できるが、LSIが動作していない時にはLSI自身の消費電流はほとんどなく、降圧DC−DCコンバータの消費電流が小型携帯端末装置としての消費電流に大きく影響している。
【0004】
不要な損失の増加を防いで小型で安価な電源装置を提供するために、直流電源の電源電圧が制御電源回路の低電圧化手段が必要とする電圧よりも充分に高い場合に昇圧手段による昇圧機能を停止させる停止手段を備えた電源装置が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
【0005】
【特許文献1】
特開2002−233152号公報(第5頁、図1)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の降圧DC−DCコンバータは、LSIが動作していないときに無駄な電流を消費するという問題点があった。
【0007】
特許文献1に提案された方式でも、LSIが動作していないときの消費電流の問題は解消されない。
【0008】
本発明の目的は、LSIが動作していないときの消費電流を低減する降圧DC−DCコンバータおよびこの降圧DC−DCコンバータを使用する端末装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の降圧DC−DCコンバータは、制御信号入力手段とオシュレータとMOSFETと前記MOSFETをスイッチング制御するスイッチング制御回路とを備え、
電源供給先の回路が動作時と非動作時とで前記制御信号の入力レベルを変化させ、
前記制御信号の入力レベルにより、
前記オシュレータのクロックを使用して前記スイッチング制御回路の出力を変化させて入力電圧を降圧出力する降圧DC−DCコンバータモードと、
前記スイッチング制御回路の出力をLowにして前記MOSFETを常時ON状態にして前記入力電圧をそのまま出力する入力電圧スルーモードとを切り替えることを特徴とする。
【0011】
本発明の降圧DC−DCコンバータは、制御信号入力手段とオシュレータと誤差増幅器とMOSFETと前記MOSFETをスイッチング制御するスイッチング制御回路とを備え、
電源供給先の回路が動作時と非動作時とで前記制御信号の入力レベルを変化させ、
前記制御信号の入力レベルにより、
前記オシュレータのクロックを使用して前記スイッチング制御回路の出力を変化させて入力電圧を降圧出力する降圧DC−DCコンバータモードと、
前記誤差増幅器を使用しスイッチング制御回路の出力とMOSFETを切り離して定電圧レギュレータとして使用するモードとを切り替えることを特徴としても
【0012】
本発明の降圧DC−DCコンバータは、制御信号入力手段とオシュレータと定電流源と基準電圧源と誤差増幅器とMOSFETと前記MOSFETをスイッチング制御するスイッチング制御回路とを備え、
電源供給先の回路が動作時と非動作時とで前記制御信号の入力レベルを変化させ、
前記制御信号の入力レベルにより、
前記オシュレータのクロックを使用して前記スイッチング制御回路の出力を変化させて入力電圧を降圧出力する降圧DC−DCコンバータモードと、
前記定電流源と前記基準電圧源と前記誤差増幅器とを使用して定電圧レギュレータとして使用するモードとを切り替えることを特徴としてもよい。
【0013】
本発明の端末装置は、LSIと、前記LSIに電源を供給する降圧DC−DCコンバータとを備え、
前記降圧DC−DCコンバータは、制御信号入力手段とオシュレータとMOSFETと前記MOSFETをスイッチング制御するスイッチング制御回路とを有し、
電源供給先の回路が動作時と非動作時とで前記制御信号の入力レベルを変化させ、
前記制御信号の入力レベルにより、
前記オシュレータのクロックを使用して前記スイッチング制御回路の出力を変化させて入力電圧を降圧出力する降圧DC−DCコンバータモードと、
前記スイッチング制御回路の出力をLowにして前記MOSFETを常時ON状態にして前記入力電圧をそのまま出力する入力電圧スルーモードとを切り替えることを特徴とする。
【0015】
本発明の端末装置は、LSIと、前記LSIに電源を供給する降圧DC−DCコンバータとを備え、
前記降圧DC−DCコンバータは、制御信号入力手段とオシュレータと誤差増幅器とMOSFETと前記MOSFETをスイッチング制御するスイッチング制御回路とを有し、
電源供給先の回路が動作時と非動作時とで前記制御信号の入力レベルを変化させ、
前記制御信号の入力レベルにより、
前記オシュレータのクロックを使用して前記スイッチング制御回路の出力を変化させて入力電圧を降圧出力する降圧DC−DCコンバータモードと、
前記誤差増幅器を使用しスイッチング制御回路の出力とMOSFETを切り離して定電圧レギュレータとして使用するモードとを切り替えることを特徴としてもよい。
【0016】
本発明の端末装置は、LSIと、前記LSIに電源を供給する降圧DC−DCコンバータとを備え、
前記降圧DC−DCコンバータは、制御信号入力手段とオシュレータと定電流源と基準電圧源と誤差増幅器とMOSFETと前記MOSFETをスイッチング制御するスイッチング制御回路とを有し、
電源供給先の回路が動作時と非動作時とで前記制御信号の入力レベルを変化させ、
前記制御信号の入力レベルにより、
前記オシュレータのクロックを使用して前記スイッチング制御回路の出力を変化させて入力電圧を降圧出力する降圧DC−DCコンバータモードと、
前記定電流源と前記基準電圧源と前記誤差増幅器とを使用して定電圧レギュレータとして使用するモードとを切り替えることを特徴としてもよい。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。まず、第1の実施の形態について説明する。本発明の端末装置は、LSIと、このLSIに電源を供給する降圧DC−DCコンバータとを含む。図1は本発明の第1の実施の形態の降圧DC−DCコンバータの構成図である。
【0018】
図1を参照すると、第1の実施の形態は、出力電圧を設定及び検出するための定電流源(101),誤差増幅器(102),基準電圧源(106),SW1(112),SW2(113),出力電圧設定用抵抗1(107),出力電圧設定用抵抗2(108)と、PchMOSFET(104)をスイッチング制御するスイッチング制御回路(103),オシュレータ(105)と、入力電圧を降圧出力するためのPchMOSFET(104)、インダクタ(109)、ダイオード(110)、コンデンサ(111)により構成される。
【0019】
次に、第1の実施の形態の動作について図1を基に説明する。本発明は、CONT信号により誤差増幅器(102)、スイッチング制御回路(103)、オシュレータ(105)のパワー制御を行うことでVOUTに出力される電圧を切り替える。
【0020】
CONT信号がHiの場合は、誤差増幅器(102)、スイッチング制御回路(103)、オシュレータ(105)がパワーアップし、SW1(112),SW2(113)がONする。
【0021】
定電流源(101),誤差増幅器(102),基準電圧源(106),出力電圧設定用抵抗1(107),出力電圧設定用抵抗2(108)により設定された出力電圧に、オシュレータ(105)のクロックを使用し、スイッチング制御回路(103)の出力を変化させPchMOSFET(104)のスイッチングすることでインダクタ(109)、ダイオード(110)、コンデンサ(111)の充放電によりVOUTに入力電圧を降圧出力を行う。
【0022】
降圧出力されたVOUTの電圧を定電流源(101),誤差増幅器(102),基準電圧源(106),出力電圧設定用抵抗1(107),出力電圧設定用抵抗2(108)により検出し、再度オシュレータ(105)のクロックによりスイッチング制御回路(103)の出力を変化させPchMOSFET(104)をスイッチングすることで降圧出力の微調整を行う動作を繰り返す。
【0023】
CONT信号がLowの場合は、SW1(112),SW2(113)はOFFする。誤差増幅器(102)、スイッチング制御回路(103)、オシュレータ(105)をパワーダウンすることでスイッチング制御回路の出力をLowにし、PchMOSFET(104)を常時ON状態にする。
【0024】
PchMOSFET(104)を常時ON状態にすることでVINより入力される電圧をVOUTにそのまま出力する。
【0025】
図2は、図1の構成によるCONT信号によるVOUTの出力電圧及び本回路の消費電流の関係を表した図である。
【0026】
図2の如く、LSIが動作時はCONT信号をHiにすることで、降圧DC−DCコンバータモードに切り替えLSIに対して効率よく電源供給を行い、LSIが動作していない時にはCONT信号をLowにすることで低消費電流化を実現できる。
【0027】
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。図3は本発明の第2の実施の形態の降圧DC−DCコンバータの構成図である。
【0028】
先に説明した第1の実施の形態は、CONT信号のHi/Lowにより降圧DC−DCコンバータモードと入力電圧をそのまま電圧出力する入力電圧スルーモードを切り替えることができると記述してあるが、図3のようにSW1(312),SW2(313)を設け、CONT信号の制御を変更することで、CONT信号がHiの場合には、SW1(312)をON、SW2(313)をOFFすることで、降圧DC−DCコンバータモードとして使用する。
【0029】
また、CONT信号がLowの場合には、降圧DC−DCモードで使用している誤差増幅器(302)のみを使用し、SW1(312)をOFF、SW2(313)をONにし、スイッチング制御回路(303)の出力とPchMOSFET(304)を切り離すことにより定電圧レギュレータとして使用するモードに切り替えることもできる。
【0030】
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。図4は本発明の第3の実施の形態の降圧DC−DCコンバータの構成図である。
【0031】
図4のように、定電流源2(415),基準電圧源2(417),誤差増幅器2(416),SW1(412),SW2(413),SW3(414),SW4(420),SW5(421),SW6(422)を設けることで、CONT信号がHiの場合には、SW1(412),SW2(413),SW3(414)をONにし、SW4(420),SW5(421),SW6(422)をOFFにすることで、定電流源1(401),基準電圧源1(406),誤差増幅器1(402),スイッチング制御回路(403),オシュレータ(405)を使用し降圧DC−DCコンバータモードとして使用する。
【0032】
CONT信号がLowの場合には、SW1(412),SW2(413),SW3(414)をOFF、SW4(420),SW5(421),SW6(422)をONにし、定電流源2(415),基準電圧源2(417),誤差増幅器2(416),出力電圧設定用抵抗3(418),出力電圧設定用抵抗4(419)を使用して設定電圧の違う且つ低消費電流な定電圧レギュレータに切り替えることもできる。
【0033】
第1の実施の形態では、入力電圧をスルーで出力するモードの時は入力電圧の電圧値が変化し、出力に接続されるデバイスによっては電圧の変化には絶えられないものも存在する可能性がある。そこで、第2または第3の実施の形態のようにスルーモードの代わりに定電圧レギュレータモードにすることで、一定の電圧で出力に接続されるデバイスに電圧を供給することができる。この場合、第1の実施の形態の回路よりは若干消費電流は増加することになる。
【0034】
図5は第1の実施の形態の変形例の構成図である。図5のように、VINからの入力電圧を検出する電圧検出回路(514)を設けることで、入力電圧により降圧DC−DCコンバータモードと入力電圧スルーモードを自動的に切り替えることができる。この変形例は、第2または第3の実施の形態に適用することもできる。
【0035】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明により、低電圧及び高速処理速度のLSIを使用する小型携帯端末装置において、電源能力として大供給電流を必要とするLSI動作時には、入力電圧を降圧出力することにより効率よく電源供給ができる降圧DC−DCコンバータモードとしてLSIに電源を供給し、電源能力として大供給電流を必要としない場合は、入力電圧をそのまま電圧出力する入力電圧スルーモードを使用することにより小型携帯端末装置の低消費電流化を実現できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の降圧DC−DCコンバータの構成図である。
【図2】第1の実施の形態のCONT信号によるVOUTの出力電圧及び本回路の消費電流の関係を表した図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態の降圧DC−DCコンバータの構成図である。
【図4】本発明の第3の実施の形態の降圧DC−DCコンバータの構成図である。
【図5】第1の実施の形態の変形例の降圧DC−DCコンバータの構成図である。
【符号の説明】
101 定電流源
102 誤差増幅器
103 スイッチング制御回路
104 PchMOSFET
105 オシュレータ
106 基準電圧源
107 出力電圧設定用抵抗1
108 出力電圧設定用抵抗2
109 インダクタ
110 ダイオード
111 コンデンサ
112 SW1
113 SW2
301 定電流源
302 誤差増幅器
303 スイッチング制御回路
304 PchMOSFET
305 オシュレータ
306 基準電圧源
307 出力電圧設定用抵抗1
308 出力電圧設定用抵抗2
309 インダクタ
310 ダイオード
311 コンデンサ
312 SW1
313 SW2
401 定電流源1
402 誤差増幅器1
403 スイッチング制御回路
404 PchMOSFET
405 オシュレータ
406 基準電圧源1
407 出力電圧設定用抵抗1
408 出力電圧設定用抵抗2
409 インダクタ
410 ダイオード
411 コンデンサ
412 SW1
413 SW2
414 SW3
415 定電流源2
416 誤差増幅器2
417 基準電圧源2
418 出力電圧設定用抵抗3
419 出力電圧設定用抵抗4
420 SW4
421 SW5
422 SW6
501 定電流源
502 誤差増幅器
503 スイッチング制御回路
504 PchMOSFET
505 オシュレータ
506 基準電圧源
507 出力電圧設定用抵抗1
508 出力電圧設定用抵抗2
509 インダクタ
510 ダイオード
511 コンデンサ
512 SW1
513 SW2
514 電圧検出回路
Claims (6)
- 制御信号入力手段とオシュレータとMOSFETと前記MOSFETをスイッチング制御するスイッチング制御回路とを備え、
電源供給先の回路が動作時と非動作時とで前記制御信号の入力レベルを変化させ、
前記制御信号の入力レベルにより、
前記オシュレータのクロックを使用して前記スイッチング制御回路の出力を変化させて入力電圧を降圧出力する降圧DC−DCコンバータモードと、
前記スイッチング制御回路の出力をLowにして前記MOSFETを常時ON状態にして前記入力電圧をそのまま出力する入力電圧スルーモードとを切り替えることを特徴とする降圧DC−DCコンバータ。 - 制御信号入力手段とオシュレータと誤差増幅器とMOSFETと前記MOSFETをスイッチング制御するスイッチング制御回路とを備え、
電源供給先の回路が動作時と非動作時とで前記制御信号の入力レベルを変化させ、
前記制御信号の入力レベルにより、
前記オシュレータのクロックを使用して前記スイッチング制御回路の出力を変化させて入力電圧を降圧出力する降圧DC−DCコンバータモードと、
前記誤差増幅器を使用しスイッチング制御回路の出力とMOSFETを切り離して定電圧レギュレータとして使用するモードとを切り替えることを特徴とする降圧DC−DCコンバータ。 - 制御信号入力手段とオシュレータと定電流源と基準電圧源と誤差増幅器とMOSFETと前記MOSFETをスイッチング制御するスイッチング制御回路とを備え、
電源供給先の回路が動作時と非動作時とで前記制御信号の入力レベルを変化させ、
前記制御信号の入力レベルにより、
前記オシュレータのクロックを使用して前記スイッチング制御回路の出力を変化させて入力電圧を降圧出力する降圧DC−DCコンバータモードと、
前記定電流源と前記基準電圧源と前記誤差増幅器とを使用して定電圧レギュレータとして使用するモードとを切り替えることを特徴とする降圧DC−DCコンバータ。 - LSIと、前記LSIに電源を供給する降圧DC−DCコンバータとを備え、
前記降圧DC−DCコンバータは、制御信号入力手段とオシュレータとMOSFETと前記MOSFETをスイッチング制御するスイッチング制御回路とを有し、
電源供給先の回路が動作時と非動作時とで前記制御信号の入力レベルを変化させ、
前記制御信号の入力レベルにより、
前記オシュレータのクロックを使用して前記スイッチング制御回路の出力を変化させて入力電圧を降圧出力する降圧DC−DCコンバータモードと、
前記スイッチング制御回路の出力をLowにして前記MOSFETを常時ON状態にして前記入力電圧をそのまま出力する入力電圧スルーモードとを切り替えることを特徴とする端末装置。 - LSIと、前記LSIに電源を供給する降圧DC−DCコンバータとを備え、
前記降圧DC−DCコンバータは、制御信号入力手段とオシュレータと誤差増幅器とMOSFETと前記MOSFETをスイッチング制御するスイッチング制御回路とを有し、
電源供給先の回路が動作時と非動作時とで前記制御信号の入力レベルを変化させ、
前記制御信号の入力レベルにより、
前記オシュレータのクロックを使用して前記スイッチング制御回路の出力を変化させて入力電圧を降圧出力する降圧DC−DCコンバータモードと、
前記誤差増幅器を使用しスイッチング制御回路の出力とMOSFETを切り離して定電圧レギュレータとして使用するモードとを切り替えることを特徴とする端末装置。 - LSIと、前記LSIに電源を供給する降圧DC−DCコン
バータとを備え、
前記降圧DC−DCコンバータは、制御信号入力手段とオシュレータと定電流源と基準電圧源と誤差増幅器とMOSFETと前記MOSFETをスイッチング制御するスイッチング制御回路とを有し、
電源供給先の回路が動作時と非動作時とで前記制御信号の入力レベルを変化させ、
前記制御信号の入力レベルにより、
前記オシュレータのクロックを使用して前記スイッチング制御回路の出力を変化させて入力電圧を降圧出力する降圧DC−DCコンバータモードと、
前記定電流源と前記基準電圧源と前記誤差増幅器とを使用して定電圧レギュレータとして使用するモードとを切り替えることを特徴とする端末装置。
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