JP4227961B2

JP4227961B2 - 携帯電話装置

Info

Publication number: JP4227961B2
Application number: JP2005003345A
Authority: JP
Inventors: 統山下
Original assignee: 埼玉日本電気株式会社
Priority date: 2005-01-11
Filing date: 2005-01-11
Publication date: 2009-02-18
Anticipated expiration: 2025-01-11
Also published as: JP2006196935A

Description

本発明は、携帯電話装置に関し、特に、ＤＤコンバータのＥＭＩ対策のための回路に関する。

昨今の携帯電話装置は、小型軽量化のための高密度実装により、デジタル回路ブロックと無線部やアンテナが近接する実装を強いられており、デジタル回路ブロックの輻射ノイズが無線部やアンテナにおよぼす影響が問題となっている。

このデジタル回路ブロックからの輻射ノイズは、トランジスタのスイッチングで発生する貫通電流、およびスイッチングを制御する方形波信号が主な原因である。特に、バックライト用電源生成などに使われるＤＤコンバータは、特定のチャネルではなく、広い帯域にわたってノイズが発生するため、受信帯域全体で感度劣化が発生するといった問題がある。

そのため、回路設計にあたってはデジタル回路ブロックから発生する輻射ノイズへの配慮が必要であり、一般的には信号ラインへのＥＭＩ（Electro Magnetic Interference）対策素子の追加、シールドの追加、電磁吸収シートの追加などが行われている。このようなＥＭＩ対策として、例えば、下記特許文献１には、放電灯点灯装置に高調波防止用のフィルタ回路を設ける構造が開示されている。

特開平８−７８１７１号公報（第４−６頁、第１図）

しかしながら、データバスのライン数が多いほど上記追加部品の数が多くなり、高密度実装と低コスト化が要求される携帯電話機にとって大きな負担であった。また、ＤＤコンバータなどはＥＭＩ対策素子を追加することにより効率の劣化を引き起こし、消費電流が増加するといった２次的な問題も発生する。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、消費電流の増加を抑制しつつ、デジタル回路ブロックから発生する輻射ノイズの影響を有効に抑制することができる携帯電話装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、液晶画面を備える携帯電話装置において、スイッチングパルスを利用して昇圧動作を行う昇圧回路と、前記昇圧回路で生成された電圧で点灯する前記液晶画面のバックライトと、前記バックライトのフィードバック電圧に基づいて、前記昇圧回路のＯＮ／ＯＦＦを制御するＰＷＭ信号を出力するフィードバック制御回路と、前記ＰＷＭ信号の経路に設けられた、ノイズ除去素子を含む第１の経路と前記ノイズ除去素子を含まない第２の経路とを切り替える切り替え手段と、通話中のタイムスロットの受信タイミング信号を前記切り替え手段に出力するタイミング制御回路と、を備え、前記受信タイミング信号に同期して、前記切り替え手段の切り替え動作が制御されるものである。

また、本発明においては、前記切り替え手段は、受信スロット時に前記第１の経路に切り替え、非受信スロット時に前記第２の経路に切り替える制御を行うことが好ましい。

また、本発明においては、前記ノイズ除去素子をローパスフィルタとすることが好ましく、前記ローパスフィルタにより、前記ＰＷＭ信号に起因する輻射ノイズが抑制されるようにする。

このように、本発明は、通信品質に係わる受信動作タイミングでのみローパスフィルタを使用することにより、電流の増加を抑えつつ、デジタル回路ブロックに対するノイズ輻射対策を行うことができる。

本発明の携帯電話装置によれば、電流の増加を抑えつつ、ＤＤコンバータなどのデジタル回路ブロックで発生する輻射ノイズを有効に抑制することができるため、携帯電話装置としての通話品質と電池持ち時間の双方を満足することができる。

その理由は、ローパスフィルタなどのＥＭＩ対策素子を常に使用するのではなく、ＥＭＩ対策素子を含む経路と含まない経路とをスイッチで切り替え可能とし、通信品質に係わる受信動作タイミングではＥＭＩ対策素子を使用することにより通話品質の向上を図り、上記以外のタイミングではＥＭＩ対策素子を使用しないことによりＤＤコンバータの効率の劣化を防止して消費電流の増加を抑制することができるからである。

携帯電話における従来のＤＤコンバータ回路は、図６に示すように、バックライトＬＥＤ９に指定の電圧が掛かるように制御するフィードバック制御部１と、スイッチングパルスを利用して昇圧動作をする昇圧回路ブロック８と、昇圧した電圧にて発光するバックライトＬＥＤ９とで構成され、フィードバック制御部１から出力されるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号２によりスイッチングされる昇圧回路ブロック８により昇圧電圧が生成され、生成された昇圧電圧によりバックライトＬＥＤ９は点灯する。また、フィードバック回路１はフィードバック電圧７を監視し、バックライトＬＥＤ９への供給電圧が一定に保たれるようにＰＷＭ信号２を制御する。

このＰＷＭ信号２は昇圧効率を上げるために非常に急峻に立ち上がり立ち下がるため、輻射ノイズの支配的要因となっている。そのため、バックライトＬＥＤ９の点灯中は常にＰＷＭ信号２からノイズ輻射が発生している。

このＰＷＭ信号からのノイズ輻射を抑制するために、従来は、図７に示すようにＰＷＭ信号２の経路中にＥＭＩ対策素子としてローパスフィルタ５を挿入していたが、ローパスフィルタ５によってＰＷＭ信号２の波形が鈍り昇圧回路ブロック８の効率が劣化してしまい、その結果、消費電流が増加するといった２次的な問題が発生していた。

ここで、携帯電話装置の通話品質を良好に保つためには、受信スロット時にのみノイズ輻射を抑制すれば十分であり、常にノイズ輻射を抑制する必要はない。そこで、本発明では、ＰＷＭ信号２の経路中に単にローパスフィルタ５を挿入するのではなく、ローパスフィルタ５を含む経路とローパスフィルタ５を含まない経路とを設け、これらの経路をスイッチによって切り替え可能に構成し、受信タイミング信号に同期させてスイッチを制御し、受信フレーム中はローパスフィルタのパスに切り替わり、それ以外の場合はスルーパスに切り替わるように経路の切り替えを行う。

これにより、受信フレーム中はＰＷＭ信号からの輻射ノイズがローパスフィルタにより低減されるため、受信妨害問題の発生を防止することができ、また、受信フレーム中のみローパスフィルタを通るため、ローパスフィルタによる昇圧回路ブロックの効率劣化に起因する電流増加も低減することができる。また、常にノイズ輻射を抑制する必要がないため、ＥＭＩ対策のための構成を簡略化することができる。

上記した本発明の実施の形態についてさらに詳細に説明すべく、本発明の第１の実施例に係る携帯電話装置について、図１乃至図４を参照して説明する。図１は、第１の実施例に係るバックライトＬＥＤ用昇圧ＤＤコンバータの例を示す回路図であり、図２は、ローパスフィルタブロックの例を示す回路図である。また、図３は、ＰＷＭ信号と受信タイミング信号の関係を示す図であり、図４は、ＤＤコンバータ回路におけるＴＤＭＡ方式の通信中動作を示すフローチャート図である。

図１に示すように、本実施例のバックライトＬＥＤ用昇圧ＤＤコンバータは、バックライトＬＥＤ９に指定の電圧が掛かるように制御するフィードバック制御部１と、昇圧回路ブロックの電流ＯＮ／ＯＦＦを制御するＰＷＭ信号２をスルーパスかローパスフィルタ５のパスかに切り替えるスイッチ３及びスイッチ６と、ＰＷＭ信号２の高周波成分を除去するためのローパスフィルタ５と、スイッチングパルスを利用して昇圧動作をする昇圧回路ブロック８と、昇圧した電圧にて発光するバックライトＬＥＤ９と、通信時の受信タイミングを生成するタイミング制御部１１とを備えており、フィードバック制御部１から出力されるＰＷＭ信号２を元に昇圧回路ブロック８で昇圧を行い、バックライトＬＥＤ９に必要な電圧を供給する。また、フィードバック制御部１が、バックライトＬＥＤ９にかかる電圧が一定になるようにモニタされるフィードバック電圧７を常に監視することによりバックライトＬＥＤ９への供給電圧は一定に保たれる。

ここで、ＰＷＭ信号２は昇圧効率を上げるために非常に急峻に立ち上がり立ち下がるため、輻射ノイズの支配的要因となっている。そこで、本実施例のバックライトＬＥＤ用昇圧ＤＤコンバータでは、スイッチ３及びスイッチ６を受信タイミング信号１０に同期してスイッチングし、受信フレーム中はローパスフィルタ５の経路に切り替わり、それ以外の場合はスルーパス４に切り替わるようにする。この仕組みにより、受信フレーム中はＰＷＭ信号２からの輻射ノイズがローパスフィルタ５により低減されるため、受信妨害の問題の発生を防ぐことができる。また、受信フレーム中のみローパスフィルタ５を通るため、ローパスフィルタ５による電流増加量を低減することができ、例えば、ＰＤＣ（Personal Digital Cellular）フルレート方式（１つの周波数帯域を３台の携帯電話装置で共有する方式）の場合であれば、電流増加量を１／３に低減することができる。

このローパスフィルタブロック（ローパスフィルタ５とスイッチ３及びスイッチ６で構成されるブロック）の具体的構成は、図２のようになり、受信タイミング信号１０及びインバータ１５により反転された信号により制御されるスイッチ１２、スイッチ１３及びスイッチ１４によって、入力されるＰＷＭ信号２をスルーパス４か、ローパスフィルタ５を通る経路かに切り替える。なお、図２の回路は例示であり、受信タイミング信号１０に基づいて経路を切り替えることができる構成であればよい。

次に、ＰＷＭ信号２と受信タイミング信号１０との関係について、図３を参照して説明する。受信タイミング信号１０は、ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access：時分割多元接続）タイムスロットの受信ＯＮのタイミングに合わせてＨｉｇｈとなり、送信、ＩｄｌｅスロットではＬｏｗとなる信号である。また、ＰＷＭ信号２は図に示す様に、受信タイミング信号１０がＨｉｇｈつまり受信ＯＮのタイミングでのみ、ローパスフィルタ５を通過した高周波成分を含まない波形となり、それ以外のタイミング（受信ＯＦＦのタイミング）ではスルーパス４となるため、高周波成分を含む波形のままとなる。

次に、ＴＤＭＡ方式（ＰＤＣフルレート方式）の通信中動作について、図４のフローチャートを用いて説明する。

通信中、バックライトＬＥＤ９が点灯（ステップＳ１０１）し、受信フレームに同期した受信タイミング信号１０が、受信スロット時はＨｉｇｈ、非受信スロット時はＬｏｗに変化する。そして、受信タイミング信号１０がＨｉｇｈの場合（ステップＳ１０２）、ローパスフィルタ５が使用される経路が選択されるため（ステップＳ１０３）、輻射ノイズは発生しない。また、受信タイミング信号１０がＬｏｗの場合（ステップＳ１０２）、スルーパス４が選択されるため（ステップＳ１０４）、輻射ノイズは発生するが、非受信タイミングであるため輻射ノイズは問題にはならない。また、ＤＤコンバータの効率劣化は発生しないため、消費電流の増加が抑えられる。

このように、バックライトＬＥＤ用昇圧ＤＤコンバータに、ＰＷＭ信号２の高周波成分を除去するためのローパスフィルタ５と、ＰＷＭ信号２の経路をスルーパス４又はローパスフィルタ５のパスのいずれかに切り替えるスイッチ３及びスイッチ６とを設け、スイッチ３及びスイッチ６を受信タイミング信号１０に同期させてスイッチングし、受信フレーム中はローパスフィルタ５の経路に切り替え、それ以外の場合はスルーパス４に切り替えることにより、受信フレーム中の受信妨害の問題の発生を防ぐことができると共に、ローパスフィルタ５による昇圧回路ブロック８の効率劣化に起因する電流増加を抑制することができる。

次に、本発明の第２の実施例に係る携帯電話装置について、図５を参照して説明する。図５は、第２の実施例の構成例を示す回路図である。なお、基本的な構成は第１の実施例と同じであるが、本実施例では、バックライト用ＤＤコンバータのみでなく複数のＤＤコンバータの制御に対して本発明のＥＭＩ対策を拡張することを特徴としている。

例えば、図５に示すように、タイミング制御部１１で生成された受信タイミング信号１０をｎ個のＤＤコンバータ１６に対して並列接続することによって、全てのＤＤコンバータ１６に対して第１の実施例と同様の制御が可能となる。このように、本実施例の携帯電話装置では、さらにＤＤコンバータ１６の回路が増加した場合であっても、輻射ノイズの低減と消費電流の低減とを両立させることが可能である。

なお、上記各実施例では、ＤＤコンバータを使用する場合を例にして説明したが、本発明は上記各実施例の記載に限定されるものではなく、輻射ノイズが発生する他のデジタル回路ブロックに対しても同様に適用することができる。また、上記各実施例では、ＥＭＩ対策素子としてローパスフィルタ５を使用する場合を例にして説明したが、ローパスフィルタ５に代えて高調波ノイズを除去できる他の素子や回路を使用することもできる。

本発明は、携帯電話装置に限らず、所定のタイミングでのみデジタル回路ブロックで発生する輻射ノイズを抑制することが求められる任意の回路及び該回路を備える装置に対して適用することができる。

本発明の第１の実施例に係る携帯電話装置のＤＤコンバータの例を示す回路図である。本発明の第１の実施例に係る携帯電話装置のローパスフィルタブロックの例を示す回路図である。本発明の第１の実施例に係る携帯電話装置におけるＰＷＭ信号と受信タイミング信号との関係を示すである。本発明の第１の実施例に係る携帯電話装置におけるＴＤＭＡ方式の通信中動作を示すフローチャート図である。本発明の第２の実施例に係る携帯電話装置の構成例を示す回路図である。従来の携帯電話装置のＤＤコンバータを示す回路図である。従来の携帯電話装置のＤＤコンバータの他の例を示す回路図である。

符号の説明

１フィードバック制御部
２ＰＷＭ信号
３スイッチ
４スルーパス
５ローパスフィルタ
６スイッチ
７フィードバック電圧
８昇圧回路ブロック
９バックライトＬＥＤ
１０受信タイミング信号
１１タイミング制御部
１２スイッチ
１３スイッチ
１４スイッチ
１５インバータ
１６ＤＤコンバータ
１７スイッチング回路
１８負荷

Claims

液晶画面を備える携帯電話装置において、
スイッチングパルスを利用して昇圧動作を行う昇圧回路と、
前記昇圧回路で生成された電圧で点灯する前記液晶画面のバックライトと、
前記バックライトのフィードバック電圧に基づいて、前記昇圧回路のＯＮ／ＯＦＦを制御するＰＷＭ信号を出力するフィードバック制御回路と、
前記ＰＷＭ信号の経路に設けられた、ノイズ除去素子を含む第１の経路と前記ノイズ除去素子を含まない第２の経路とを切り替える切り替え手段と、
通話中のタイムスロットの受信タイミング信号を前記切り替え手段に出力するタイミング制御回路と、を備え、
前記受信タイミング信号に同期して、前記切り替え手段の切り替え動作が制御されることを特徴とする携帯電話装置。
前記切り替え手段は、受信スロット時に前記第１の経路に切り替え、非受信スロット時に前記第２の経路に切り替える制御を行うことを特徴とする請求項１記載の携帯電話装置。
前記ノイズ除去素子はローパスフィルタであり、前記ローパスフィルタにより、前記ＰＷＭ信号に起因する輻射ノイズが抑制されることを特徴とする請求項１又は２に記載の携帯電話装置。