JP4939996B2 - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents
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Description
本発明は、パワーアンプに供給する電圧の生成技術に関し、特に、バッテリの電圧レベルに応じた最適な電圧を生成に有効な技術に関する。 The present invention relates to a technique for generating a voltage to be supplied to a power amplifier, and more particularly to a technique effective for generating an optimum voltage according to the voltage level of a battery.
携帯電話に於いては多機能化に伴う消費電流増加に対し、効率、消費電流を低減し、如何にしてバッテリ寿命を維持、又は延ばすかが、重要課題の一つとなっている。その対応として、たとえば、送信段に設けられているRFパワーアンプにもDC−DCコンバータを用いて、送信パワーに応じてその電源電圧を可変させるなどのパワーマネージメント技術が知られている。 In a cellular phone, one of the important issues is how to reduce the efficiency and current consumption and maintain or extend the battery life in response to the increase in current consumption due to multifunctionalization. As a countermeasure, for example, a power management technique is known in which a DC-DC converter is used for an RF power amplifier provided in a transmission stage, and its power supply voltage is varied according to transmission power.
これを施すことにより、効率のよい送信システムを実現できることが知られており、CDMA、W−CDMA(Wideband Code Division Multiple Access)系でのRFパワーアンプには、降圧タイプのDC-DCコンバータが幅広く実用化されている。 By applying this, it is known that an efficient transmission system can be realized, and there are a wide variety of step-down DC-DC converters for RF power amplifiers in CDMA and W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access) systems. It has been put into practical use.
ところが、上記のような降圧タイプのDC-DCコンバータによる電圧供給技術では、次のような問題点があることが本発明者により見い出された。 However, the present inventors have found that the voltage supply technique using the step-down DC-DC converter as described above has the following problems.
近年、バッテリの高寿命化の要求に伴い、近い将来、該バッテリの仕様も、より高密度エネルギー充電タイプに変わりつつあり、バッテリの電圧特性が、今までのバッテリよりもより低い電圧まで充電せずに使用されることが想定される。 In recent years, with the demand for longer battery life, the specification of the battery is also changing to a higher density energy charging type in the near future, and the voltage characteristics of the battery can be charged to a lower voltage than the conventional battery. It is assumed that it will be used without
その場合、降圧タイプのDC-DCコンバータでは、充分な電圧をRFパワーアンプに供給することができなくなってしまい、通信不良などが発生してしまう恐れがある。 In that case, the step-down DC-DC converter cannot supply a sufficient voltage to the RF power amplifier, which may cause a communication failure.
上記した課題を克服する技術として、昇降圧タイプのDC−DCコンバータを用いることが考えられる。 As a technique for overcoming the above problems, it is conceivable to use a step-up / step-down type DC-DC converter.
たとえば、RFパワーアンプの場合、耐圧がせいぜい5V程度しかなく、かつ、それに加える電源電圧は、その耐圧以下で可変させて使用されるという条件の下では、この電圧を供給する為の昇降圧電源は、保護回路の考え方が多少なりとも違ってくる。 For example, in the case of an RF power amplifier, a step-up / step-down power supply for supplying this voltage is provided under the condition that the withstand voltage is only about 5V and the power supply voltage applied thereto is made variable under the withstand voltage. However, the concept of the protection circuit is somewhat different.
如何なる条件においても、定格を越える電圧を出力させることは避けなければならないが、通信途上で、急に電源を落とすことは問題になるので、異常時でも、単純に電源をシャットダウンさせず、ある程度、機能的に動作させておく必要があると考えられる。 Under any conditions, it is necessary to avoid outputting a voltage exceeding the rating, but suddenly turning off the power during communication is a problem, so even if there is an abnormality, the power supply is not simply shut down to some extent. It is considered necessary to keep it functional.
本発明の目的は、携帯電話などの移動通信装置において、バッテリの残量に左右されずに高周波用パワーアンプの定格内の電圧を維持した電圧を供給することにより、安定した通信を確立することのできる技術を提供することにある。 An object of the present invention is to establish a stable communication in a mobile communication device such as a mobile phone by supplying a voltage that maintains a voltage within a rating of a high-frequency power amplifier without being affected by a remaining battery level. It is to provide technology that can be used.
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴については、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。 Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
本発明は、出力電圧を調整する電圧調整用信号に基づいて、バッテリから供給される電源電圧を昇圧、または降圧して電圧を出力し、その電圧を送信信号を増幅するパワーアンプに供給する電源生成部を備えた半導体集積回路装置であって、該電源生成部は、バッテリから供給される電源電圧が任意の電圧レベル以下になった際に、パワーアンプの定格内の電圧となるように生成する電圧維持制御部と、電圧調整用信号の電圧が任意の電圧レベルを超えた際に、パワーアンプの耐圧電圧よりも高い出力電圧が電源生成部から出力されることを防止する過電圧出力防止部とを備えたものである。 The present invention is based on a voltage adjustment signal for adjusting an output voltage, and outputs a voltage by raising or lowering a power supply voltage supplied from a battery and supplying the voltage to a power amplifier that amplifies a transmission signal A semiconductor integrated circuit device including a generation unit, wherein the power generation unit generates a voltage that is within a rating of a power amplifier when a power supply voltage supplied from a battery falls below an arbitrary voltage level. And a voltage maintaining control unit that prevents the output voltage higher than the withstand voltage of the power amplifier from being output from the power generation unit when the voltage of the voltage adjustment signal exceeds an arbitrary voltage level. It is equipped with.
また、本願のその他の発明の概要を簡単に示す。 Moreover, the outline | summary of the other invention of this application is shown briefly.
本発明は、前記電源生成部が、昇降圧型DC−DCコンバータよりなるものである。 In the present invention, the power generation unit is a step-up / step-down DC-DC converter.
また、本発明は、前記電圧維持制御部が、バッテリから供給される電源電圧が任意の電圧レベル以下になった際に、第1の制御信号を出力する第1の制御部と、該第1の制御部から出力された第1の制御信号を受けた際に、第1の制御用電圧をDC−DCコンバータを構成するエラーアンプに電圧調整用電圧として出力する第1の電圧切り換え部とからなり、過電圧出力防止部が、電圧調整用信号の電圧が任意の電圧レベルを超えた際に、第2の制御信号を出力する第2の制御部と、該第2の制御部から出力された第2の制御信号を受けた際に、第2の制御用電圧をDC−DCコンバータを構成するエラーアンプに電圧調整用電圧として出力する第2の電圧切り換え部とよりなるものである。 Further, according to the present invention, the voltage maintenance control unit includes a first control unit that outputs a first control signal when the power supply voltage supplied from the battery is equal to or lower than an arbitrary voltage level. A first voltage switching unit that outputs a first control voltage as a voltage adjustment voltage to an error amplifier that constitutes the DC-DC converter when receiving the first control signal output from the control unit When the voltage of the voltage adjustment signal exceeds an arbitrary voltage level, the overvoltage output prevention unit is output from the second control unit that outputs the second control signal and the second control unit. When the second control signal is received, it comprises a second voltage switching section that outputs the second control voltage as a voltage adjustment voltage to the error amplifier constituting the DC-DC converter.
さらに、本発明は、前記第1の制御部が、第1の制御信号とバッテリから供給される電源電圧との電圧レベルを比較し、その比較結果を出力する第1の比較器よりなり、前記第1の電圧切り換え部が、第1の比較器から出力された比較結果に基づいて、電圧調整用信号、または第1の制御信号を切り替えてエラーアンプに電圧調整用電圧として出力する第1のスイッチ部よりなり、前記第2の制御部が、電圧調整用信号と第2の制御信号とを比較し、その比較結果を出力する第2の比較器よりなり、前記第2の電圧切り換え部が、第2の比較器から出力された比較結果に基づいて、電圧調整用信号、または第2の制御信号を切り替えてエラーアンプに電圧調整用電圧として出力する第2のスイッチ部よりなるものである。 Further, according to the present invention, the first control unit includes a first comparator that compares a voltage level between the first control signal and a power supply voltage supplied from the battery, and outputs the comparison result. The first voltage switching unit switches the voltage adjustment signal or the first control signal based on the comparison result output from the first comparator and outputs the voltage adjustment voltage to the error amplifier as the voltage adjustment voltage. A switch unit, and the second control unit includes a second comparator that compares the voltage adjustment signal with the second control signal and outputs the comparison result, and the second voltage switching unit includes And a second switch unit that switches the voltage adjustment signal or the second control signal based on the comparison result output from the second comparator and outputs the voltage adjustment voltage to the error amplifier as a voltage adjustment voltage. .
また、本発明は、前記電源生成部が、W−CDMA、GSM(Global System for Mobile Communications)、PCS(Personal Communications Service)、またはDCS(Digital Cellular System)の少なくともいずれかの通信方式に用いられる周波数帯の送信信号を増幅するパワーアンプに電圧供給するものである。 According to the present invention, the power generation unit is used in a communication system in which at least one of W-CDMA, GSM (Global System for Mobile Communications), PCS (Personal Communications Service), and DCS (Digital Cellular System) is used. A voltage is supplied to a power amplifier that amplifies the band transmission signal.
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。 Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.
(1)バッテリの残量に起因する携帯電話などの移動通信装置における暴走や頻繁なシャットダウンなどの発生を低下させることができる。 (1) The occurrence of runaway or frequent shutdown in a mobile communication device such as a mobile phone due to the remaining battery level can be reduced.
(2)上記(1)により、バッテリの長寿命化を実現しながら、通話品質の信頼性を向上させることができる。 (2) According to the above (1), it is possible to improve the reliability of the call quality while realizing a long battery life.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.
図1は、本発明の一実施の形態による携帯電話の構成例を示すブロック図、図2は、図1の携帯電話に設けられたDC−DCコンバータの構成例を示すブロック図、図3は、図2のDC−DCコンバータに設けられた過電圧出力防止部、およびシャットダウン防止部の機能を模式的に示した説明図、図4は、図2のDC−DCコンバータにおける入出力特性例を示す図、図5は、図2のDC−DCコンバータにおける電源電圧と出力電圧との特性例を示す図である。 1 is a block diagram showing a configuration example of a mobile phone according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a DC-DC converter provided in the mobile phone of FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram schematically showing functions of an overvoltage output prevention unit and a shutdown prevention unit provided in the DC-DC converter of FIG. 2, and FIG. 4 shows an example of input / output characteristics in the DC-DC converter of FIG. FIG. 5 and FIG. 5 are diagrams showing characteristic examples of the power supply voltage and the output voltage in the DC-DC converter of FIG.
本実施の形態において、移動通信装置の1つである携帯電話1は、図1に示すように、アンテナスイッチ2、パワーアンプ3、SAW(Surface Acoustic Wave)フィルタ4、RF処理部5、DC−DCコンバータ6、ベースバンド部7、アプリケーションプロセッサ8、およびメモリ9を備えている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, a mobile phone 1 that is one of mobile communication devices includes an
アンテナスイッチ2は、ベースバンド部7からの制御信号に基づいて送受信する信号の切り替えを行う。パワーアンプ3は、RF処理部5から出力された、たとえば、2.1GHz帯を用いるW−CDMA方式の送信信号を増幅する。
The
SAWフィルタ4は、受信した受信信号から特定周波数(2.1GHz帯)の信号を選択する。RF処理部5は、受信信号の復調や、送信信号の変調をそれぞれ行う。このRF処理部5には、D/A(Digital/Analog)変換器(DAC)5aが備えられている。D/A変換器5aは、電源生成部となるベースバンド部7から出力された制御信号をD/A変換し、DC−DCコンバータ6を制御する信号INを生成する。
The
DC−DCコンバータ6は、パワーアンプ3に供給する電源電圧を生成する。このDC−DCコンバータ6は、昇降圧タイプのDC−DCコンバータであり、バッテリ電圧よりも高い電圧を生成することができる。
The DC-
ベースバンド部7は、送信データをI信号やQ信号に変換したり、コントロール信号を出力し、RF処理部5の制御などを行う。アプリケーションプロセッサ8は、高水準OS(Operating System)を実行し、アプリケーション制御を司る。
The
メモリ9は、たとえば、フラッシュメモリに例示される不揮発性半導体メモリ、SRAM(Static Random Access Memory)、およびSDRAM(Synchronous Dynamic RAM)から構成されている。
The
図2は、DC−DCコンバータ6の構成例を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of the DC-
DC−DCコンバータ6は、図示するように、降圧ドライバ10、昇圧ドライバ11、トランジスタ12〜14、ダイオード15、基準電源生成部16、降圧用PWM信号生成部17、昇圧用PWM信号生成部18、エラーアンプ19、過電圧出力防止部20、シャットダウン防止部21、エラーアンプ用基準電圧生成部22、およびUVLO(UnderVoltage LockOut)23などを備えている。
As shown, the DC-
たとえば、Pチャネル型MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor:以下MOSと称す)からなるトランジスタ12の一方の接続部、降圧ドライバ10、ならびに基準電源生成部16には、バッテリBからの電源電圧VCCが供給されるようにそれぞれ接続されている。
For example, one connection portion of the
トランジスタ12の他方の接続部には、たとえば、Nチャネル型MOSからなるトランジスタ13の一方の接続部が接続されており、該トランジスタ13の他方の接続部には、基準電位VSSが接続されている。トランジスタ12,13のゲートには、降圧ドライバ10から出力される駆動用信号が入力されるようにそれぞれ接続されている。
For example, one connection portion of a
また、トランジスタ12とトランジスタ13との接続部には、外部接続されたコイルLを介して、たとえば、Nチャネル型MOSからなるトランジスタ14の一方の接続部、およびダイオード15のアノードがそれぞれ接続されている。
Further, for example, one connection portion of the
トランジスタ14の他方の接続部には、基準電位VSSが接続されており、該トランジスタ14のゲートには、昇圧ドライバ11から出力される駆動用信号が入力されるように接続されている。
A reference potential VSS is connected to the other connection portion of the
昇圧ドライバ11には、ダイオード15のカソードを介して電源電圧が供給されるように接続されており、該ダイオード15のカソードが、DC−DCコンバータ6の出力部となる。
The booster driver 11 is connected so that the power supply voltage is supplied via the cathode of the
降圧ドライバ10の入力部には、降圧用PWM信号生成部17が接続されている。降圧ドライバ10は、降圧用PWM信号生成部17が生成したPWM(Pulse Width Modulation)信号に基づいて、トランジスタ12,13を駆動する。
A step-down PWM
昇圧ドライバ11の入力部には、昇圧用PWM信号生成部18が接続されている。昇圧ドライバ11は、昇圧用PWM信号生成部18が生成したPWM信号に基づいて、トランジスタ14を駆動する。
A boosting PWM
エラーアンプ19の一方の入力部には、エラーアンプ用基準電圧生成部22が生成する基準電圧が入力され、該エラーアンプ19の他方の入力部には、D/A変換器5a(図1)から出力される電圧調整用信号が入力されるように接続されている。
The reference voltage generated by the error amplifier
エラーアンプ19は、エラーアンプ用基準電圧生成部22が生成する基準電圧とD/A変換器5a(図1)から出力される電圧調整用信号とを比較してその誤差を増幅して出力する。エラーアンプ用基準電圧生成部22は、DC−DCコンバータ6の出力電圧を抵抗R1,R2により分圧し、エラーアンプ用の基準電圧として出力する。
The
降圧用PWM信号生成部17、および昇圧用PWM信号生成部18は、エラーアンプ19から出力される出力信号に応じたPWM信号をそれぞれ生成する。
The step-down PWM
過電圧出力防止部20は、DC−DCコンバータ6の出力電圧が任意の電圧レベル以上になることを防止する。
The overvoltage
電圧維持制御部となるシャットダウン防止部21は、バッテリBにおける電源電圧VCCの電圧レベルが低下した際に、その電圧レベルの低下に応じた電圧をパワーアンプ3に供給させ、出力暴走やシャットダウンなどを防止する。
When the voltage level of the power supply voltage VCC in the battery B decreases, the
過電圧出力防止部20は、第2の制御部となる比較器(第2の比較部)20a、および第2の電圧切り換え部となるスイッチ(第2のスイッチ部)20bから構成されている。
The overvoltage
シャットダウン防止部21は、第1の制御部となる比較器(第1の比較部)21a、ならびに第1の電圧切り換え部となるスイッチ(第1のスイッチ部)21bから構成されている。
The
比較器21aの一方の入力部には、基準電源生成部16が生成した参照電圧VREF2が入力されるように接続されており、該比較器21aの一方の入力部は、スイッチ21bの一方の入力部と接続されている。基準電源生成部16が生成する参照電圧VREF2は、電源電圧VCCに依存する電源電圧である。
One input part of the
比較器21aの他方の入力部には、D/A変換器5aから出力される電圧調整用信号が入力されるように接続されている。また、D/A変換器5aの電圧調整用信号は、スイッチ21bの他方の入力部にも入力されるように接続されている。
The other input section of the
スイッチ21bの出力部には、比較器20aの他方の入力部、およびスイッチ20bの他方の入力部がそれぞれ接続されている。比較器20aの一方の入力部、およびスイッチ20bの一方の入力部には、基準電源生成部16が生成した参照電圧VREF1が入力されるようにそれぞれ接続されている。
The other input section of the
比較器21aの出力部には、スイッチ21bの制御部が接続されており、比較器20aの出力部には、スイッチ20bの制御部が接続されている。スイッチ21bは、比較器21aの比較結果(第1の制御信号)に基づいて、参照電圧VREF2、またはD/A変換器5aから出力される電圧調整用信号のいずれかを選択し、電圧調整用信号として出力する。
The control unit of the
スイッチ20bは、比較器20aの比較結果(第2の制御信号)に基づいて、基準電源生成部16が生成した参照電圧VREF1、またはスイッチ21bを介して出力されるD/A変換器5aの電圧調整用信号のいずれかを選択し、電圧調整用電圧Vadjとして出力する。UVLO23は、RF処理部5から出力されるシャットダウン信号SDを受け取ると、基準電源生成部16の動作を停止する。
The
次に、本実施の形態における過電圧出力防止部20、ならびにシャットダウン防止部21の動作について説明する。
Next, operations of the overvoltage
図3は、過電圧出力防止部20、およびシャットダウン防止部21の機能を模式的に示した説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing the functions of the overvoltage
エラーアンプ19は、図示するように、トランジスタQ1〜Q7、静電容量素子C、および抵抗Rから構成されている。トランジスタQ1,Q6の一方の接続部には、バッテリBの電源電圧VCCが供給されるようにそれぞれ接続されている。トランジスタQ1の他方の接続部と、基準電位VSSとの間には、直列接続されたトランジスタQ2,Q3、およびトランジスタQ4,Q5が接続されており、これにより、差動アンプが構成されている。
As shown in the figure, the
トランジスタQ2のゲートには、エラーアンプ用基準電圧生成部22が生成する基準電圧が入力されるように接続されており、トランジスタQ4のゲートには、過電圧出力防止部20、およびシャットダウン防止部21を介して出力される電圧調整用電圧Vadjが入力されるように接続されている。
A reference voltage generated by the error amplifier reference
トランジスタQ1,Q6のゲートには、基準電源生成部16が生成した参照電圧VREF2が入力されるようにそれぞれ接続されている。トランジスタQ3のゲートには、トランジスタQ2の他方の接続部が接続されており、トランジスタQ5のゲートには、トランジスタQ4の他方の接続部が接続されている。
The gates of the transistors Q1 and Q6 are connected so that the reference voltage VREF2 generated by the standard power
また、トランジスタQ6の他方の接続部には、トランジスタQ7の一方の接続部が接続されており、該トランジスタQ7の他方の接続部には、基準電位VSSが接続されている。 Further, one connection portion of the transistor Q7 is connected to the other connection portion of the transistor Q6, and the reference potential VSS is connected to the other connection portion of the transistor Q7.
トランジスタQ7の一方の接続部とゲートとの間には、直列接続された静電容量素子C、および抵抗Rが接続されており、トランジスタQ6とトランジスタQ7の接続部が、エラーアンプ19の出力部となる。
A capacitance element C and a resistor R connected in series are connected between one connection portion of the transistor Q7 and the gate, and a connection portion between the transistor Q6 and the transistor Q7 is an output portion of the
比較器21aの出力信号に基づいてスイッチングを行うスイッチ21bは、前述したように、一方の入力部(図3、端子B2)に、たとえば、基準電源生成部16のトランジスタQvを介して出力される参照電圧VREF2が供給されるように接続されている。このスイッチ21bの他方の入力部(図3、端子A2)には、D/A変換器5aから出力される電圧調整用信号が入力されるように接続されている。
As described above, the
また、比較器20aの出力信号に基づいてスイッチングを行うスイッチ20bは、前述したように、一方の入力部(図3、端子B1)には、たとえば、基準電源生成部16から生成される参照電圧VREF1が供給されるように接続されており、該スイッチ20bの他方の入力部(図3、端子A1)には、スイッチ21bから出力される信号が入力されるように接続されている。そして、スイッチ20bから出力される信号が、電圧調整用電圧VadjとしてトランジスタQ4のゲートに供給される。
Further, as described above, the
ここで、バッテリBの動作電圧範囲は、たとえば、約2.3V程度〜約4.7V程度となっているものとする。参照電圧VREF1は、たとえば、約1.57Vであり、参照電圧VREF2は、(電源電圧VCC−しきい値電圧Vth(トランジスタQv))V程度にそれぞれなっている。また、DC−DCコンバータ6は、たとえば、電圧調整用電圧Vadjの3倍程度の電圧を出力するものとする。
Here, it is assumed that the operating voltage range of the battery B is, for example, about 2.3V to about 4.7V. Reference voltage VREF1 is about 1.57 V, for example, and reference voltage VREF2 is about (power supply voltage VCC−threshold voltage Vth (transistor Qv)) V. Further, the DC-
まず、比較器21aは、D/A変換器5aから出力される電圧調整用信号の電圧レベルと参照電圧VREF2とを比較し、電圧調整用信号の電圧レベルが参照電圧VREF2よりも低い場合には、バッテリBの動作電圧範囲内となるのでスイッチ21bが端子A2側に接続されるように制御信号を出力する。
First, the
続いて、比較器20aは、スイッチ21bを介して出力された電圧調整用信号の電圧レベルと参照電圧VREF1とを比較し、電圧調整用信号の電圧レベルが参照電圧VREF1よりも低いと定格内の電圧入力と判断し、スイッチ20bが端子A1側に接続されるように制御信号を出力する。それにより、D/A変換器5aから出力される電圧調整用信号が電圧調整用電圧Vadjとしてエラーアンプ19に入力される。
Subsequently, the
また、電源電圧VCCの電圧レベルが低下することにより、電圧調整用信号の電圧レベルが参照電圧VREF2以上になった場合、比較器21aは、スイッチ21bが端子B2側に接続されるように制御信号を出力し、参照電圧VREF2を電圧調整用電圧Vadjとしてエラーアンプ19に入力する。
Further, when the voltage level of the voltage adjustment signal becomes equal to or higher than the reference voltage VREF2 due to the decrease in the voltage level of the power supply voltage VCC, the
この場合、バッテリBの電源電圧VCCが、たとえば、約2.4Vであったとすると、参照電圧VREF2は、(2.4V−0.9V)=1.5V程度となり、この約1.5Vが電圧調整用電圧Vadjとしてエラーアンプ19に入力される。
In this case, if the power supply voltage VCC of the battery B is about 2.4V, for example, the reference voltage VREF2 is about (2.4V−0.9V) = 1.5V, and about 1.5V is the voltage. The adjustment voltage Vadj is input to the
前述したように、DC−DCコンバータ6は、電圧調整用電圧Vadjの約3倍の電圧を出力するので、該DC−DCコンバータ6の出力電圧は、4.5V程度となる。これにより、エラーアンプ19を動作電圧の上限程度でクランプ動作させることが可能となり、携帯電話1のシャットダウンや暴走などを防止することができる。
As described above, since the DC-
一方、スイッチ21bを介して出力された電圧調整用信号が定格外の電圧レベルとなった場合には、電圧調整用信号の電圧レベルが参照電圧VREF1以上となり、比較器20aは、スイッチ20bが端子B1側に接続されるように制御信号を出力する。
On the other hand, when the voltage adjustment signal output through the
これにより、参照電圧VREF1が電圧調整用電圧Vadjとしてエラーアンプ19に入力される。この場合、参照電圧VREF1が、前述したように約1.57Vとすると、該DC−DCコンバータ6の出力電圧は、4.7V程度となり、電圧調整用信号の電圧レベルが大幅に上昇してもDC−DCコンバータ6の出力電圧の上昇を抑えることが可能となり、携帯電話1の暴走や素子破壊などを防止することができる。
As a result, the reference voltage VREF1 is input to the
図4は、DC−DCコンバータ6の入出力特性例を示すグラフであり、図5は、DC−DCコンバータ6における電源電圧と出力電圧との特性例を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing an example of input / output characteristics of the DC-
図4において、横軸は、D/A変換器5aから出力される電圧調整用信号の電圧Vcの電圧レベルを示し、縦軸は、DC−DCコンバータ6の出力電圧を示している。また、図5において、横軸は、バッテリBが供給する電源電圧VCCの電圧レベルを示し、縦軸は、DC−DCコンバータ6の出力電圧を示している。
In FIG. 4, the horizontal axis indicates the voltage level of the voltage Vc of the voltage adjustment signal output from the D /
これらの図に示すように、過電圧出力防止部20を設けたことにより、DC−DCコンバータ6の出力電圧が電源電圧VCCよりも高くなる(パワーアンプ3の素子耐圧よりも高い電圧)過電圧を防止することができる。
As shown in these drawings, by providing the overvoltage
また、シャットダウン防止部21を設けたことにより、パワーアンプ3に対してバッテリBの電源電圧VCCが低下しても該電源電圧VCCに応じた(依存した)電圧の供給が可能となり、たとえば、電源電圧VCCが約2.5Vを下回る電圧値となってもシャットダウンなどを不要とすることができ、バッテリBの使用電圧範囲を大きくすることができる。
Further, by providing the
それにより、本実施の形態によれば、携帯電話1の信頼性を向上させながら、通話時の携帯電話1における電池寿命を長くすることができる。 Thereby, according to this Embodiment, the battery life in the mobile telephone 1 at the time of a telephone call can be lengthened, improving the reliability of the mobile telephone 1. FIG.
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
前記実施の形態では、2.1GHz帯を用いるW−CDMA方式の送信信号を増幅するパワーアンプが設けられた構成について示したが、図6に示すように、W−CDMA方式などの信号を増幅するパワーアンプ3のほかに、たとえば、900MHz帯を用いるGSM方式の信号を増幅するパワーアンプ3aなどの複数のパワーアンプを設け、DC−DCコンバータ6の出力電圧をこれらパワーアンプ3,3aにそれぞれ供給する構成としてもよい。
In the above-described embodiment, the configuration in which the power amplifier for amplifying the W-CDMA transmission signal using the 2.1 GHz band is provided. However, as shown in FIG. 6, the signal for the W-CDMA system is amplified. In addition to the
また、前記実施の形態において、携帯電話は、アンテナスイッチ2(図1)とパワーアンプ3(図1)とが個別のモジュールとして構成されていたが、たとえば、図7に示すように、これらアンテナスイッチ2、およびパワーアンプ3を1つの高周波電力増幅モジュールMdとして構成するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the cellular phone has the antenna switch 2 (FIG. 1) and the power amplifier 3 (FIG. 1) as separate modules. For example, as shown in FIG. The
さらに、アンテナスイッチ2、およびパワーアンプ3だけでなく、図8に示すように、該パワーアンプ3に電圧を供給する本発明が適用されたDC−DCコンバータ6も含めて1つの高周波電力増幅モジュールMdとして構成するようにしてもよい。
Furthermore, not only the
本発明は、携帯電話におけるバッテリの高寿命化、および通信性能の向上技術に適している。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is suitable for technology for extending the battery life and improving communication performance in mobile phones.
1 携帯電話
2 アンテナスイッチ
3 パワーアンプ
3a パワーアンプ
4 SAWフィルタ
5 RF処理部
5a D/A変換器
6 DC−DCコンバータ
7 ベースバンド部
8 アプリケーションプロセッサ
9 メモリ
10 降圧ドライバ
11 昇圧ドライバ
12〜14 トランジスタ
15 ダイオード
16 基準電源生成部
17 降圧用PWM信号生成部
18 昇圧用PWM信号生成部
19 エラーアンプ
20 過電圧出力防止部
20a 比較器
20b スイッチ
21 シャットダウン防止部
21a 比較器
21b スイッチ
22 エラーアンプ用基準電圧生成部
23 UVLO
B バッテリ
Q1〜Q7 トランジスタ
Qv トランジスタ
C 静電容量素子
R 抵抗
Md 高周波電力増幅モジュール
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
B Battery Q1-Q7 Transistor Qv Transistor C Capacitance element R Resistance Md High frequency power amplification module
Claims (7)
前記電源生成部は、
基準電源生成部と、
前記基準電源生成部から供給される第1参照電圧と前記電圧調整用信号とを比較する第1比較器と、前記第1参照電圧と前記電圧調整用信号とが接続される第1スイッチ回路とを有し、前記第1スイッチ回路は前記第1比較器の比較結果に基づいて前記第1参照電圧または前記電圧調整用信号の何れかを選択して電圧調整用信号として出力する電圧維持制御部と、
前記基準電源生成部から供給される第2参照電圧と前記電圧調整用信号とを比較する第2比較器と、前記第2参照電圧と前記電圧調整用信号とが接続される第2スイッチ回路とを有し、前記第2スイッチ回路は前記第2比較器の比較結果に基づいて前記第2参照電圧または前記電圧調整用信号の何れかを選択して電圧調整用信号として出力する過電圧出力防止部と、
前記電源生成部の出力電圧を抵抗分圧し、エラーアンプ用の基準電圧を生成する基準電圧生成部と、
前記第1スイッチ回路および前記第2スイッチ回路を介して供給された前記電圧調整用信号と、前記基準電圧とを入力し、その誤差を増幅して出力するエラーアンプと、を有し、
前記電圧維持制御部は、前記電圧調整用信号の電圧レベルが前記第1参照電圧以上になったことを前記第1比較器で検出したとき、前記第1スイッチ回路は前記第1参照電圧を前記電圧調整用信号として出力し、
前記過電圧出力防止部は、前記電圧維持制御部からの電圧調整用信号の電圧レベルが前記第2参照電圧以上となったことを前記第2比較器で検出したとき、前記第2スイッチ回路は前記第2参照電圧を前記電圧調整用信号として前記エラーアンプへ出力し、
前記電源生成部は、前記エラーアンプの出力に基づいて電圧を出力する半導体集積回路装置。 Based on the voltage adjustment signal for adjusting the output voltage, boosting the power supply voltage supplied from a battery, or down to output a voltage, the voltage, the power generation unit supplies to the power amplifier for amplifying a transmission signal Have
The power generation unit
A reference power generation unit;
A first comparator for comparing the first reference voltage supplied from the reference power generation unit and the voltage adjustment signal; and a first switch circuit to which the first reference voltage and the voltage adjustment signal are connected. And the first switch circuit selects either the first reference voltage or the voltage adjustment signal based on the comparison result of the first comparator, and outputs the voltage adjustment signal as a voltage adjustment signal. When,
A second comparator for comparing the second reference voltage supplied from the reference power generation unit and the voltage adjustment signal; a second switch circuit to which the second reference voltage and the voltage adjustment signal are connected; And the second switch circuit selects either the second reference voltage or the voltage adjustment signal based on the comparison result of the second comparator and outputs it as a voltage adjustment signal. When,
A reference voltage generation unit that divides the output voltage of the power supply generation unit by resistance and generates a reference voltage for an error amplifier;
An error amplifier that inputs the voltage adjustment signal supplied via the first switch circuit and the second switch circuit and the reference voltage, amplifies the error, and outputs the error.
When the first comparator detects that the voltage level of the voltage adjustment signal is equal to or higher than the first reference voltage, the first switch circuit sets the first reference voltage to the voltage maintenance control unit. Output as a voltage adjustment signal,
When the second comparator detects that the voltage level of the voltage adjustment signal from the voltage maintenance control unit is equal to or higher than the second reference voltage, the overvoltage output prevention unit detects the second switch circuit Outputting a second reference voltage to the error amplifier as the voltage adjustment signal;
The power generation unit, the semi-conductor integrated circuit device for outputting a voltage based on the output of the error amplifier.
前記電源生成部は、
昇降圧型DC−DCコンバータよりなる半導体集積回路装置。 The semiconductor integrated circuit device according to claim 1.
The power generation unit
Buck-boost DC-DC converter ing from semiconductors integrated circuit device.
前記電源生成部は、更に、The power generation unit further includes:
前記エラーアンプの出力を供給されるPWM回路と、A PWM circuit supplied with the output of the error amplifier;
前記PWM回路の出力信号を供給されるドライバ回路と、を有し、A driver circuit supplied with an output signal of the PWM circuit,
前記ドライバ回路は、前記PWM回路の出力信号に応じてトランジスタを駆動し、前記電圧を生成する半導体集積回路装置。The driver circuit is a semiconductor integrated circuit device that generates a voltage by driving a transistor in accordance with an output signal of the PWM circuit.
前記電圧維持制御部は、前記電圧調整用信号の電圧レベルが前記第1参照電圧よりも低いことを前記第1比較器で検出したとき、前記第1スイッチ回路は前記電圧調整用信号を選択して出力する半導体集積回路装置。When the first comparator detects that the voltage level of the voltage adjustment signal is lower than the first reference voltage, the first switch circuit selects the voltage adjustment signal. Semiconductor integrated circuit device that outputs
前記過電圧出力防止部は、前記電圧維持制御部からの電圧調整用信号の電圧レベルが、前記第2参照電圧よりも低いことを前記第2比較器で検出したとき、前記第2スイッチ回路は前記電圧維持制御部からの電圧調整用信号選択して前記エラーアンプに出力する半導体集積回路装置。When the second comparator detects that the voltage level of the voltage adjustment signal from the voltage maintenance control unit is lower than the second reference voltage, the overvoltage output prevention unit detects the second switch circuit A semiconductor integrated circuit device for selecting a voltage adjustment signal from a voltage maintenance control unit and outputting the selected signal to the error amplifier.
前記第1参照電圧は、前記電源電圧からトランジスタの閾値電圧分がマイナスされた電圧であり、The first reference voltage is a voltage obtained by subtracting a threshold voltage of a transistor from the power supply voltage,
前記第2参照電圧は、前記第1参照電圧より低い電圧である半導体集積回路装置。The semiconductor integrated circuit device, wherein the second reference voltage is lower than the first reference voltage.
前記電源生成部は、
W−CDMA、GSM、PCS、またはDCSの少なくともいずれかの通信方式に用いられる周波数帯の送信信号を増幅する前記パワーアンプに電圧供給する半導体集積回路装置。 The semiconductor integrated circuit device according to any one of claims 1 to 6 ,
The power generation unit
W-CDMA, GSM, PCS or semi conductor integrated circuit device you voltage supplied to said power amplifier for amplifying a transmission signal of a frequency band used for at least one of the communication methods of DCS,.
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