WO2021171402A1 - 無線装置 - Google Patents

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WO2021171402A1
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ldo regulator
wireless device
current
unit
load
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French (fr)
Inventor
卓也 大原
晃二 樋口
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current 
    • G05F1/46—Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is DC
    • G05F1/56—Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is DC using semiconductor devices in series with the load as final control devices

Definitions

  • This disclosure relates to wireless devices.
  • a wireless device to which power is supplied from the outside
  • a wireless device equipped with a current limiting circuit, a charging unit, and a boosting circuit has been proposed.
  • a current limiting circuit for example, in a period (section) where the load current is large, the required current is supplied from the charging unit while limiting the current by the current limiting circuit, and in the period (section) when the load current is small, the charging unit is supplied.
  • Wireless devices for charging have been proposed.
  • the current limiting circuit of Patent Document 1 monitors and switches the temperature rise due to overcurrent. That is, in the technique of Patent Document 1, among the current limiting functions of the LDO (low loss type linear) regulator, the overcurrent protection function for suppressing the allowable loss is used as the current limiting function of the current limiting circuit.
  • the overcurrent protection function for suppressing the allowable loss is used as the current limiting function of the current limiting circuit.
  • the overcurrent protection function is used for the current limiting function of the current limiting circuit
  • the current supply from the current limiting circuit to the subsequent circuit is substantially stopped when the current is limited, so that the current supplied by the charging unit becomes large.
  • the consumption of charge in the charging part becomes large. Therefore, in the configuration in which the overcurrent protection function is used for the current limiting function of the current limiting circuit, the charging unit may not be charged, and the wireless device may not operate properly in the end.
  • the present disclosure has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present disclosure is to provide a technique capable of appropriately suppressing the consumption of charge in the charging unit.
  • the wireless device is a wireless device that receives power supply from an external power supply unit, and the load current including the wireless circuit and the load current to the load unit side allow the supply current of the power supply unit.
  • An LDO regulator that limits the output current from itself used for the load current when the value is exceeded, a charging unit that supplements the load current by discharging when the allowable value is limited, and the LDO.
  • the LDO regulator includes a booster circuit that is connected between the regulator and the charging unit and the load unit to generate an operating voltage of the load unit, and the LDO regulator increases the supply current that occurs at the start of operation of the LDO regulator.
  • the permissible value limit is performed by using the constant current mode function for limiting.
  • the constant current mode function is used to limit the output current from the LDO regulator. According to such a configuration, the consumption of charge in the charging unit can be appropriately suppressed.
  • FIG. It is a block diagram which shows the structure of the wireless device which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a timing chart which shows the operation of the wireless device which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a timing chart which shows the operation of the wireless device which is related to the wireless device which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a table for demonstrating the operation of the wireless device which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a block diagram which shows the structure of the wireless device which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. It is a block diagram which shows the structure of the wireless device which concerns on Embodiment 3.
  • FIG. It is a timing chart which shows the operation of the wireless device which concerns on Embodiment 3.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a wireless device according to the first embodiment.
  • the wireless device 1 is connected to an external device 11 provided outside the wireless device 1, and receives power from the power supply unit 11a included in the external device 11.
  • the wireless device 1 of FIG. 1 includes an LDO (low loss type linear) regulator 2, a charging unit 3, a booster circuit 4, and a load unit 5.
  • the load unit 5 includes a wireless circuit 5a and a CPU (Central Processing Unit) 5b.
  • the load unit 5 is not limited to this, and for example, the CPU 5b may not be included in the load unit 5.
  • the LDO regulator 2 is connected to the power supply unit 11a, receives power from the power supply unit 11a, and outputs an output current.
  • the output current of the LDO regulator 2 is used as the load current to the load unit 5 side.
  • a general LDO regulator has a current limiting function that limits the output current from itself, and as the current limiting function, an overcurrent protection function, a constant current mode function, and the like are known. ..
  • the overcurrent protection function is a function of limiting the output current in order to suppress the allowable loss of the LDO regulator, and is a function of suppressing a failure of the LDO regulator.
  • the constant current mode function is a function that limits the rise in supply current that occurs at the start of operation of the LDO regulator, that is, a function that limits the inrush current, and rather than suppressing the failure of the LDO regulator, the failure of the circuit around the LDO regulator It is a function to suppress.
  • the normal mode function of the LDO regulator is a function that performs normal operation without current limitation such as an overcurrent protection function and a constant current mode function. In the normal mode function, the supply current and the load current are substantially different. Will be the same.
  • the output current decreases in the order of the normal mode function, the constant current mode function, and the overcurrent protection function. That is, the constant current mode function has a stronger output current limitation than the normal mode function that does not limit the output current, and the overcurrent protection function has a stronger output current limitation than the constant current mode function.
  • the LDO regulator 2 according to the first embodiment is allowed to limit the output current by using the constant current mode function when the load current to the load unit 5 side exceeds the allowable value of the supply current from the power supply unit 11a. Limit the value.
  • the LDO regulator 2 may or may not have an overcurrent protection function.
  • the LDO regulator 2 has a CE (chip enable) terminal. When a Low signal is input to the CE terminal, the LDO regulator 2 stops operating. When a High signal is input to the CE terminal, the LDO regulator 2 starts operation.
  • the LDO regulator 2 when the output voltage of the LDO regulator 2 is equal to or less than a predetermined threshold value Tfall at the time when the signal of the CE terminal is switched from the Low signal to the High signal, the LDO regulator 2 has a constant current mode function. I do. When the output voltage of the LDO regulator 2 reaches a predetermined threshold T rise above, LDO regulator 2, to cancel the limitation of output current by the constant current mode function (for tolerance limit), the normal mode Perform the function.
  • the charging unit 3 is connected to the output side (rear stage side) of the LDO regulator 2.
  • the charging unit 3 includes, for example, a supercapacitor and the like.
  • the charging unit 3 charges the output current.
  • the output current is smaller than the load current, such as when the output current is limited by the constant current mode function, the charging unit 3 supplements the load current by discharging.
  • the booster circuit 4 is connected to the output side (rear stage side) of the LDO regulator 2 and the charging unit 3, and specifically, is connected between the LDO regulator 2 and the charging unit 3 and the load unit 5. ..
  • the booster circuit 4 is configured to generate an operating voltage of the load unit 5 even when the voltage of the charging unit 3 becomes low due to the current supply from the charging unit 3.
  • the wireless circuit 5a selectively transmits and receives wireless signals.
  • the load current required for the wireless circuit 5a is large, and when the wireless circuit 5a receives the wireless signal, the load current required for the wireless circuit 5a is small. Become.
  • the CPU 5b which is a control unit, is configured to control the operation and stop of the LDO regulator 2 and the transmission and control of the wireless circuit 5a. Specifically, the CPU 5b performs stop control in which the CE terminal is set to Low to stop the LDO regulator 2 and operation control in which the CE terminal is set to High to operate the LDO regulator 2 during the period in which the wireless circuit 5a transmits. Perform in this order. In the first embodiment, the CPU 5b has a timer inside, and performs operation control when a predetermined time has elapsed from the time when the stop control is performed.
  • FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the wireless device 1 and each current according to the first embodiment.
  • the horizontal axis is time, the wireless operation S1 indicating the wireless operation of the wireless circuit 5a, the load current S2, the CE control S3 indicating the control of the CE terminal, and the LDO output voltage indicating the output voltage of the LDO regulator 2.
  • S4 a supply current S5 indicating a supply current from the power supply unit 11a to the LDO regulator 2, and a charge amount S6 of the charging unit 3 are shown.
  • the wireless circuit 5a of the wireless device 1 repeats the reception period and the transmission period.
  • the load current S2 the load current during the reception period is smaller than the allowable value (supplyable current) of the power supply unit 11a
  • the load current during the transmission period is the allowable value (supplyable current) of the power supply unit 11a.
  • a case where the current is larger than the supplyable current) will be described as an example.
  • the CPU 5b sets the CE control S3 to High, and the LDO regulator 2 performs a normal mode function without a current limiting function. If the charging unit 3 is not fully charged at this time, the charging unit 3 is charged by the output current from the LDO regulator 2 during the normal mode function.
  • the load current S2 is larger than the permissible value of the power supply unit 11a, so the limit of the output current of the LDO regulator 2 should be strengthened. Therefore, the CPU 5b lowers the CE control S3 at the start of the transmission period to perform stop control. As a result, the LDO regulator 2 is stopped, so that the supply current S5 from the power supply unit 11a does not flow, and substantially all the load current S2 is supplied from the charging unit 3.
  • the charging unit 3 may run out of charge.
  • a predetermined time t from the time when the stop control is performed by the CPU 5b to the time when the operation control is performed is set to an appropriate value by, for example, actual machine measurement or simulation. Specifically, the LDO output voltage the S4 when the operation control is performed becomes equal to or less than the threshold value T fall by CPU 5b, and as not lost charge amount S6 during the transmission period, the time t is set.
  • the LDO regulator 2 configured as described above, since the LDO output voltage the S4 when the operation control is performed is equal to or smaller than the threshold T fall, it is possible to perform a tolerance limit using the constant current mode function. As a result, the LDO regulator 2 provides an output current more than when the LDO regulator 2 is stopped or when the overcurrent protection function is performed, as long as the supply current S5 of the power supply unit 11a does not exceed the allowable value. It can be supplied to the succeeding circuit. As a result, the consumption of the charge amount S6 of the charging unit 3 can be suppressed during the transmission period.
  • the load current S2 is small and the charging unit 3 is charged, so that the voltage of the charging unit 3 and the LDO output voltage S4 increase.
  • LDO output voltage S4 is a threshold value T rise above, LDO regulator 2, automatically transitions to the normal mode function from the constant current mode function without control from the CPU 5b.
  • the time t from the time when the stop control is performed to the time when the operation control is performed will be described again.
  • the time t is short, the power consumed on the load unit 5 side is small, and the LDO output voltage S4 does not fall below the threshold value Tfall, so that the function of the LDO regulator 2 does not transition to the constant current mode function.
  • the time t is long, the consumption of the charge amount S6 of the charging unit 3 becomes large. Therefore, the time t needs to be finely adjusted.
  • the time t depends on the transmission conditions of the wireless circuit 5a such as the magnitude of the load current on the load unit 5 side, it is considered difficult to use an invariant time for the time t.
  • the CPU 5b sets the time t based on the transmission condition of the wireless circuit 5a by using software or the like including a table in which the transmission condition and the time t are associated with each other as shown in FIG. It is configured to control.
  • the transmission condition referred to here includes at least one of the signal system, the transmission power, and the load current of the wireless circuit 5a.
  • the CPU 5b controls the wireless circuit 5a, and the transmission conditions of the wireless circuit 5a are known to the CPU 5b.
  • FIG. 5 is a timing chart showing the operation of the wireless device 1 according to the first embodiment at the time of a power failure and each current.
  • the timing chart of FIG. 5 is similar to the timing chart of FIG. 2 in which the power supply unit state S7 indicating the state of the power supply unit 11a is added.
  • the state of the power supply unit 11a transitions to normal, power failure, power recovery, and normal, and the wireless circuit 5a of the wireless device 1 continues the reception state during these transitions.
  • the CPU 5b sets the CE control S3 to Low when the power failure starts, and performs stop control on the LDO regulator 2. Since the load current S2 is supplied from the charging unit 3, the voltage of the charging unit 3, and eventually the LDO output voltage S4, decreases.
  • the CPU 5b may receive information on the presence or absence of a power failure from the external device 11, or may receive information on the presence or absence of a power failure from the power failure detection unit when the wireless device 1 has a power failure detection unit.
  • the power supply unit 11a is assumed to LDO output voltage S4 is lower than the threshold value T fall at the time of power restoration.
  • the CPU 5b sets the CE control S3 to High when the power recovery starts, and controls the operation of the LDO regulator 2.
  • LDO regulator 2 performs a tolerance limit using the constant current mode function. As a result, the output current of the LDO regulator 2 is supplied to the succeeding circuit as long as the supply current S5 of the power supply unit 11a does not exceed the allowable value.
  • the output current is limited when the load current exceeds the permissible value of the supply current of the power supply unit 11a by using the constant current mode function of the LDO regulator 2.
  • the constant current mode function is a function that is supposed to be used more frequently than the overcurrent protection function, the life of the LDO regulator 2 is longer than that when the overcurrent protection function is used to limit the allowable value. It can be expected to change.
  • the time t from the time when the stop control is performed to the LDO regulator 2 to the time when the operation control is performed is controlled based on the transmission condition of the wireless circuit 5a. According to such a configuration, the consumption of the charge amount of the charging unit 3 can be appropriately suppressed.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a wireless device according to the second embodiment.
  • the components that are the same as or similar to the above-mentioned components are designated by the same or similar reference numerals, and different components will be mainly described.
  • the wireless device 1 of FIG. 6 has the same configuration as the wireless device 1 of FIG. 1 in which the monitoring circuit 5c included in the load unit 5 is added.
  • the monitoring circuit 5c operates according to the operating voltage in the same manner as the CPU 5b, and monitors the output voltage of the LDO regulator 2. Then, CPU 5b, after performing the stop control to the LDO regulator 2, when the output voltage is monitored by the monitoring circuit 5c is equal to or less than the threshold value T fall, performs operation control to LDO regulator 2.
  • the CPU 5b sets the CE control S3 to Low when the transmission period starts, and performs stop control on the LDO regulator 2 as in the first embodiment. Since the load current S2 is supplied from the charging unit 3, the voltage of the charging unit 3, and eventually the LDO output voltage S4, decreases.
  • CPU5b when LDO output voltage S4, which is monitored by the monitoring circuit 5c is equal to or less than the threshold value T fall, and the CE control S3 is High, performs operation control to LDO regulator 2. For LDO output voltage the S4 when the operation control is performed it is equal to or smaller than the threshold T fall, LDO regulator 2, to limit the output current by using the constant current mode function. Subsequent operations are the same as in the first embodiment.
  • CPU 5b are, LDO after stop control to the regulator 2, if the output voltage is monitored by the monitoring circuit 5c is equal to or less than the threshold value T fall
  • the operation of the LDO regulator 2 is controlled. According to such a configuration, the consumption of the charge amount of the charging unit 3 can be appropriately suppressed as in the first embodiment. Further, since the operation can be controlled by hardware such as the monitoring circuit 5c, it is not necessary to use the table as shown in FIG.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a wireless device according to the third embodiment.
  • the same or similar components as those described above will be designated by the same or similar reference numerals, and different components will be mainly described.
  • the wireless device 1 of FIG. 7 has the same configuration as the wireless device 1 of FIG. 1 in which the CE control circuit 5d included in the load unit 5 is added.
  • the control unit according to the third embodiment includes a CPU 5b which is a first control unit and a CE control circuit 5d which is a second control unit.
  • the CPU 5b controls the LDO regulator 2 to stop by setting the CE terminal to Low via the CE control circuit 5d.
  • the CE control circuit 5d operates by an operating voltage like the CPU 5b, and has a function of monitoring the output voltage of the LDO regulator 2 like the monitoring circuit 5c of the second embodiment.
  • CE control circuit 5d after CPU5b makes a stop control, when the output voltage of the LDO regulator 2 is equal to or less than the threshold value T fall, performs operation control to LDO regulator 2.
  • FIG. 8 is a timing chart showing the operation of the wireless device 1 and each current according to the third embodiment.
  • the CE control S3 of the timing chart of FIG. 2 is changed to the CE control S8.
  • the CE control S3 of FIG. 2 is controlled by the CPU 5b, while the CE control S8 of FIG. 8 is a control by the cooperation of the CPU 5b and the CE control circuit 5d.
  • the CPU 5b sets the CE control S8 to Low when the transmission period starts, and performs stop control on the LDO regulator 2 as in the first embodiment. Since the load current S2 is supplied from the charging unit 3, the voltage of the charging unit 3, and eventually the LDO output voltage S4, decreases.
  • CE control circuit 5d when the LDO output voltage S4 is equal to or less than the threshold value T fall, and the CE control S8 to High, performs operation control to LDO regulator 2. For LDO output voltage the S4 when the operation control is performed it is equal to or smaller than the threshold T fall, LDO regulator 2, to limit the output current by using the constant current mode function. Subsequent operations are the same as in the first embodiment.
  • 1 wireless device 2 LDO regulator, 3 charging section, 4 booster circuit, 5 load section, 5a wireless circuit, 5b CPU, 5c monitoring circuit, 5d CE control circuit, 11a power supply section.

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Abstract

充電部での充電の消費を適切に抑制可能な技術を提供することを目的とする。ＬＤＯレギュレータは、負荷部側への負荷電流が電源供給部の供給電流の許容値を超える場合に、負荷電流に用いられる自身からの出力電流を制限する許容値用制限を行う。充電部は、許容値用制限時に、放電によって負荷電流を補う。ＬＤＯレギュレータは、ＬＤＯレギュレータの動作開始時に生じる供給電流の上昇を制限する定電流モード機能を用いて、許容値用制限を行う。

Description

無線装置
　本開示は、無線装置に関する。
　外部から電源が供給される無線装置（無線通信装置）において、電流制限回路、充電部及び昇圧回路を備える無線装置が提案されている。例えば、特許文献１には、負荷電流が大きい期間（区間）では、電流制限回路で電流を制限しつつ必要な電流を充電部から供給し、負荷電流が小さい期間（区間）では、充電部を充電する無線装置が提案されている。
特開２００５－２２３５４１号公報
　特許文献１の電流制限回路は、過電流に対する温度上昇を監視してスイッチングする。つまり、特許文献１の技術では、ＬＤＯ（低損失型リニア）レギュレータの電流制限機能のうちの、許容損失を抑制するための過電流保護機能が、電流制限回路の電流制限機能として用いられる。
　ここで、過電流保護機能を電流制限回路の電流制限機能に用いると、電流制限時には電流制限回路から後続の回路への電流供給が実質的に停止するため、充電部が供給する電流が大きくなり、充電部における充電の消費が大きくなる。このため、過電流保護機能を電流制限回路の電流制限機能に用いた構成では、充電部の充電がなくなることがあり、最終的に無線装置が適切に動作できなくなる場合があった。
　そこで、本開示は、上記のような問題点を鑑みてなされたものであり、充電部での充電の消費を適切に抑制可能な技術を提供することを目的とする。
　本開示に係る無線装置は、外部の電源供給部から電源供給を受ける無線装置であって、無線回路を含む負荷部と、前記負荷部側への負荷電流が前記電源供給部の供給電流の許容値を超える場合に、前記負荷電流に用いられる自身からの出力電流を制限する許容値用制限を行うＬＤＯレギュレータと、前記許容値用制限時に、放電によって前記負荷電流を補う充電部と、前記ＬＤＯレギュレータ及び前記充電部と、前記負荷部との間に接続され、前記負荷部の動作電圧を生成する昇圧回路とを備え、前記ＬＤＯレギュレータは、前記ＬＤＯレギュレータの動作開始時に生じる前記供給電流の上昇を制限する定電流モード機能を用いて、前記許容値用制限を行う。
　本開示によれば、負荷電流が供給電流の許容値を超える場合に、定電流モード機能を用いて、ＬＤＯレギュレータからの出力電流を制限する。このような構成によれば、充電部での充電の消費を適切に抑制することができる。
　本開示の目的、特徴、態様及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
実施の形態１に係る無線装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係る無線装置の動作を示すタイミングチャートである。 実施の形態１に係る無線装置に関連する無線装置の動作を示すタイミングチャートである。 実施の形態１に係る無線装置の動作を説明するためのテーブルである。 実施の形態１に係る無線装置の動作を示すタイミングチャートである。 実施の形態２に係る無線装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態３に係る無線装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態３に係る無線装置の動作を示すタイミングチャートである。
　＜実施の形態１＞
　図１は、本実施の形態１に係る無線装置の構成を示すブロック図である。無線装置１は、無線装置１の外部に設けられた外部機器１１と接続されており、外部機器１１が備える電源供給部１１ａから電源供給を受ける。
　また、図１の無線装置１は、ＬＤＯ（低損失型リニア）レギュレータ２と、充電部３と、昇圧回路４と、負荷部５とを備える。なお、本実施の形態１では、負荷部５は無線回路５ａ及びＣＰＵ（Central Processing Unit）５ｂを含む。ただし、負荷部５は、これに限ったものではなく、例えば、ＣＰＵ５ｂは、負荷部５に含まれなくてもよい。
　ＬＤＯレギュレータ２は、電源供給部１１ａと接続されており、電源供給部１１ａから電源供給を受けて出力電流を出力する。ＬＤＯレギュレータ２の出力電流は、負荷部５側への負荷電流に用いられる。ここで、一般的なＬＤＯレギュレータは、自身からの出力電流を制限する電流制限機能を有しており、その電流制限機能として、過電流保護機能、及び、定電流モード機能などが知られている。過電流保護機能は、ＬＤＯレギュレータの許容損失を抑制するために出力電流を制限する機能であり、ＬＤＯレギュレータの故障を抑制するための機能である。定電流モード機能は、ＬＤＯレギュレータの動作開始時に生じる供給電流の上昇を制限する機能、つまり突入電流を制限する機能であり、ＬＤＯレギュレータの故障を抑制するというよりもＬＤＯレギュレータの周囲の回路の故障を抑制するための機能である。なお、ＬＤＯレギュレータの通常モード機能は、過電流保護機能及び定電流モード機能などの電流制限を行わずに通常の動作を行う機能であり、通常モード機能では、供給電流と負荷電流とは実質的に同じとなる。
　ＬＤＯレギュレータに供給される供給電流が同じである場合、通常モード機能から、定電流モード機能、過電流保護機能の順に出力電流は小さくなる。つまり、定電流モード機能は、出力電流を制限しない通常モード機能よりも出力電流の制限が強く、過電流保護機能は、定電流モード機能よりも出力電流の制限が強い。
　本実施の形態１に係るＬＤＯレギュレータ２は、負荷部５側への負荷電流が電源供給部１１ａからの供給電流の許容値を超える場合に、定電流モード機能を用いて出力電流を制限する許容値用制限を行う。
　以下では、ＬＤＯレギュレータ２が、定電流モード機能、及び、通常モード機能を有している場合を例にして説明する。なお、ＬＤＯレギュレータ２は、過電流保護機能を有していてもよいし、有していなくてもよい。
　ＬＤＯレギュレータ２は、ＣＥ（チップイネーブル）端子を有している。ＣＥ端子にＬｏｗ信号が入力された場合、ＬＤＯレギュレータ２は動作を停止する。ＣＥ端子にＨｉｇｈ信号が入力された場合、ＬＤＯレギュレータ２は動作を開始する。
　後述するように、ＣＥ端子の信号がＬｏｗ信号からＨｉｇｈ信号に切り替えられる時点で、ＬＤＯレギュレータ２の出力電圧が予め定められた閾値Ｔｆａｌｌ以下である場合に、ＬＤＯレギュレータ２は、定電流モード機能を行う。そして、ＬＤＯレギュレータ２の出力電圧が予め定められた閾値Ｔｒｉｓｅ以上となった場合に、ＬＤＯレギュレータ２は、定電流モード機能による出力電流の制限（許容値用制限）を解除して、通常モード機能を行う。
　充電部３は、ＬＤＯレギュレータ２の出力側（後段側）に接続されている。充電部３は、例えば、スーパーキャパシタなどを含む。通常モード機能が行われている場合には、充電部３は出力電流を充電する。定電流モード機能による出力電流の制限が行われているときのように、出力電流が負荷電流よりも小さい場合には、充電部３は放電によって負荷電流を補う。
　昇圧回路４は、ＬＤＯレギュレータ２及び充電部３の出力側（後段側）に接続されており、具体的には、ＬＤＯレギュレータ２及び充電部３と、負荷部５との間に接続されている。昇圧回路４は、充電部３からの電流供給によって充電部３の電圧が低くなった場合でも、負荷部５の動作電圧を生成するように構成されている。
　無線回路５ａは、無線信号の送信及び受信を選択的に行う。無線回路５ａが無線信号の送信を行う場合には、無線回路５ａに必要な負荷電流が大きくなり、無線回路５ａが無線信号の受信を行う場合には、無線回路５ａに必要な負荷電流が小さくなる。
　制御部であるＣＰＵ５ｂは、ＬＤＯレギュレータ２の動作及び停止と、無線回路５ａの送信及び制御とを制御するように構成されている。具体的には、ＣＰＵ５ｂは、無線回路５ａが送信を行う期間において、ＣＥ端子をＬｏｗにしてＬＤＯレギュレータ２を停止させる停止制御と、ＣＥ端子をＨｉｇｈにしてＬＤＯレギュレータ２を動作させる動作制御とをこの順に行う。本実施の形態１では、ＣＰＵ５ｂは、内部にタイマーを有しており、停止制御を行った時点から予め定められた時間が経過した時点で動作制御を行う。
　＜動作＞
　図２は、本実施の形態１に係る無線装置１の動作と各電流とを示すタイミングチャートである。図２では、横軸を時間として、無線回路５ａの無線動作を示す無線動作Ｓ１と、負荷電流Ｓ２と、ＣＥ端子の制御を示すＣＥ制御Ｓ３と、ＬＤＯレギュレータ２の出力電圧を示すＬＤＯ出力電圧Ｓ４と、電源供給部１１ａからＬＤＯレギュレータ２への供給電流を示す供給電流Ｓ５と、充電部３の充電量Ｓ６とが図示されている。
　無線動作Ｓ１に示されるように、無線装置１の無線回路５ａは受信期間と送信期間とを繰り返す。ここでは、負荷電流Ｓ２に示されるように、受信期間の負荷電流は、電源供給部１１ａの許容値（供給可能電流）よりも小さく、送信期間の負荷電流は、電源供給部１１ａの許容値（供給可能電流）よりも大きい場合を例にして説明する。
　さて受信期間では、負荷電流Ｓ２が電源供給部１１ａの許容値よりも小さいため、ＬＤＯレギュレータ２の出力電流の制限は弱くすべきである。そこで、ＣＰＵ５ｂは、ＣＥ制御Ｓ３をＨｉｇｈにし、ＬＤＯレギュレータ２は、電流制限機能がない通常モード機能を行う。なお、この時に充電部３が満充電でない場合には、ＬＤＯレギュレータ２からの通常モード機能時の出力電流により、充電部３は充電される。
　送信期間では、負荷電流Ｓ２が電源供給部１１ａの許容値よりも大きいため、ＬＤＯレギュレータ２の出力電流の制限は強くすべきである。そこで、ＣＰＵ５ｂは、送信期間が開始した時点でＣＥ制御Ｓ３をＬｏｗして、停止制御を行う。これにより、ＬＤＯレギュレータ２が停止するため、電源供給部１１ａからの供給電流Ｓ５は流れなくなり、実質的に全ての負荷電流Ｓ２が充電部３から供給される。
　この状態では、電源供給部１１ａからの供給電流Ｓ５は流れなくなるため、供給電流Ｓ５が電源供給部１１ａの許容値を超えることはないが、実質的に全ての負荷電流Ｓ２が充電部３から供給されるため、充電部３の充電の消費が大きくなる。このため、ＬＤＯレギュレータ２の停止期間が長すぎると、図３に示すように、送信期間中に充電部３の充電がなくなることがあり、無線装置１が正しく動作できなくなることがある。
　また、ＬＤＯレギュレータ２の停止期間が長すぎない場合であっても、ＬＤＯレギュレータ２が過電流保護機能を行うと、ＬＤＯレギュレータ２の出力電流の制限が強すぎるため、上記と同様に送信期間中に充電部３の充電がなくなることがある。
　そこで本実施の形態１では、ＣＰＵ５ｂによって停止制御が行われる時点から動作制御が行われる時点までの予め定められた時間ｔが、例えば実機測定またはシミュレーションによって適切な値に設定される。具体的には、ＣＰＵ５ｂによって動作制御が行われる時点でＬＤＯ出力電圧Ｓ４が閾値Ｔｆａｌｌ以下となり、かつ、送信期間中に充電量Ｓ６がなくならないように、時間ｔが設定される。
　このように構成されたＬＤＯレギュレータ２は、動作制御が行われる時点でＬＤＯ出力電圧Ｓ４が閾値Ｔｆａｌｌ以下であるため、定電流モード機能を用いて許容値用制限を行うことが可能になる。これにより、ＬＤＯレギュレータ２は、電源供給部１１ａの供給電流Ｓ５が許容値を超えない限りにおいて、ＬＤＯレギュレータ２が停止状態である場合、または、過電流保護機能を行う場合よりも、出力電流を後続回路に供給することができる。この結果、送信期間において、充電部３の充電量Ｓ６の消費を抑制することができる。
　送信期間後の受信期間では、負荷電流Ｓ２が小さく、充電部３が充電されるため、充電部３の電圧、ひいてはＬＤＯ出力電圧Ｓ４が増加していく。そして、ＬＤＯ出力電圧Ｓ４が閾値Ｔｒｉｓｅ以上となった場合に、ＬＤＯレギュレータ２は、ＣＰＵ５ｂからの制御なしに自動的に、定電流モード機能から通常モード機能に遷移する。
　ここで、停止制御が行われる時点から動作制御が行われる時点までの時間ｔについて再度説明する。時間ｔが短い場合、負荷部５側で消費される電力が小さく、ＬＤＯ出力電圧Ｓ４が閾値Ｔｆａｌｌ以下とならないので、ＬＤＯレギュレータ２の機能は、定電流モード機能に遷移しない。一方、時間ｔが長い場合、充電部３の充電量Ｓ６の消費が大きくなる。このため、時間ｔは微小な調整が必要である。しかしながら、時間ｔは負荷部５側の負荷電流の大きさなどの無線回路５ａの送信条件に依存するため、時間ｔに不変の時間を用いることは困難であると考えられる。
　そこで、本実施の形態１では、ＣＰＵ５ｂが、図４に示すような送信条件と時間ｔとを対応付けたテーブルを含むソフトウェアなどを用いることによって、無線回路５ａの送信条件に基づいて時間ｔを制御するように構成されている。ここでいう送信条件は、無線回路５ａの信号方式、送信電力、負荷電流の少なくともいずれか１つを含む。なお、ＣＰＵ５ｂは無線回路５ａを制御しており、無線回路５ａの送信条件は、ＣＰＵ５ｂにとっては既知である。
　以上、電源供給部１１ａからの電源供給が途絶えない場合の動作について説明した。次に、電源供給部１１ａからの電源供給が途絶える停電時の動作について説明する。
　図５は、本実施の形態１に係る無線装置１の停電時の動作と各電流とを示すタイミングチャートである。図５のタイミングチャートは、図２のタイミングチャートに、電源供給部１１ａの状態を示す電源供給部状態Ｓ７が追加されたものと同様である。以下では、電源供給部１１ａの状態が正常、停電、復電、正常と遷移し、それら遷移の間、無線装置１の無線回路５ａは受信状態が継続する場合について説明する。
　停電時には、ＣＰＵ５ｂは、停電が開始した時点でＣＥ制御Ｓ３をＬｏｗにして、ＬＤＯレギュレータ２に停止制御を行う。負荷電流Ｓ２は充電部３から供給されるため、充電部３の電圧、ひいてはＬＤＯ出力電圧Ｓ４は減少していく。なお、ＣＰＵ５ｂは、外部機器１１から停電有無の情報を受けてもよいし、無線装置１が停電検知部を有している場合には当該停電検知部から停電有無の情報を受けてもよい。
　その後、電源供給部１１ａが復電する時点でＬＤＯ出力電圧Ｓ４が閾値Ｔｆａｌｌよりも低くなったものとする。ＣＰＵ５ｂは、復電が開始した時点でＣＥ制御Ｓ３をＨｉｇｈにして、ＬＤＯレギュレータ２に動作制御を行う。動作制御が行われる時点でＬＤＯ出力電圧Ｓ４が閾値Ｔｆａｌｌ以下であるため、ＬＤＯレギュレータ２は、定電流モード機能を用いて許容値用制限を行う。これにより、電源供給部１１ａの供給電流Ｓ５が許容値を超えない限りにおいて、ＬＤＯレギュレータ２の出力電流が後続回路に供給される。このような構成によれば、電源供給部１１ａの供給電流Ｓ５が許容値を超えてしまう通常モード機能ではなく、供給電流Ｓ５が許容値以下となる定電流モード機能を、復電時に行うことができる。
　＜実施の形態１のまとめ＞
　以上のような本実施の形態１に係る無線装置１によれば、負荷電流が電源供給部１１ａの供給電流の許容値を超える場合に、負荷電流に用いられるＬＤＯレギュレータ２の出力電流を制限する許容値用制限を行う。このような構成によれば、負荷電流が大きい期間に、電源供給部１１ａの供給電流が許容値を超えることを抑制することができる。
　また本実施の形態１では、負荷電流が電源供給部１１ａの供給電流の許容値を超える場合の出力電流の制限を、ＬＤＯレギュレータ２の定電流モード機能を用いて行う。このような構成によれば、負荷電流が電源供給部１１ａの供給電流の許容値を超える場合に、ある程度の出力電流を後続回路に供給することができるので、充電部３の充電量の消費を適切に抑制することができる。また、ＬＤＯレギュレータ２の出力電流を適切に制限するための回路を別途設ける必要がないので、無線装置１の小型化及び低コスト化が期待できる。また、定電流モード機能は、過電流保護機能よりも高い頻度で用いられることが想定された機能であるため、過電流保護機能を許容値用制限に用いた場合よりもＬＤＯレギュレータ２の長寿命化などが期待できる。
　また本実施の形態１では、ＬＤＯレギュレータ２に停止制御が行われる時点から動作制御が行われる時点までの時間ｔが、無線回路５ａの送信条件に基づいて制御される。このような構成によれば、充電部３の充電量の消費を適切に抑制することができる。
　＜実施の形態２＞
　図６は、本実施の形態２に係る無線装置の構成を示すブロック図である。以下、本実施の形態２に係る構成要素のうち、上述の構成要素と同じまたは類似する構成要素については同じまたは類似する参照符号を付し、異なる構成要素について主に説明する。
　図６の無線装置１は、図１の無線装置１に、負荷部５に含まれる監視回路５ｃが追加された構成と同様である。監視回路５ｃは、ＣＰＵ５ｂと同様に動作電圧によって動作し、ＬＤＯレギュレータ２の出力電圧を監視する。そして、ＣＰＵ５ｂは、ＬＤＯレギュレータ２に停止制御を行った後、監視回路５ｃで監視された出力電圧が閾値Ｔｆａｌｌ以下となった場合に、ＬＤＯレギュレータ２に動作制御を行う。
　＜動作＞
　本実施の形態２に係る無線装置１の動作と各電流とを示すタイミングチャートは、図２とほぼ同じであるため、ここでは図示を省略する。
　送信期間では、ＣＰＵ５ｂは、実施の形態１と同様に送信期間が開始した時点でＣＥ制御Ｓ３をＬｏｗにして、ＬＤＯレギュレータ２に停止制御を行う。負荷電流Ｓ２は充電部３から供給されるため、充電部３の電圧、ひいてはＬＤＯ出力電圧Ｓ４は減少していく。ＣＰＵ５ｂは、監視回路５ｃで監視されたＬＤＯ出力電圧Ｓ４が閾値Ｔｆａｌｌ以下となった場合に、ＣＥ制御Ｓ３をＨｉｇｈにして、ＬＤＯレギュレータ２に動作制御を行う。動作制御が行われる時点でＬＤＯ出力電圧Ｓ４が閾値Ｔｆａｌｌ以下であるため、ＬＤＯレギュレータ２は、定電流モード機能を用いて出力電流を制限する。その後の動作は、実施の形態１と同様である。
　＜実施の形態２のまとめ＞
　以上のような本実施の形態２に係る無線装置１によれば、ＣＰＵ５ｂは、ＬＤＯレギュレータ２に停止制御を行った後、監視回路５ｃで監視された出力電圧が閾値Ｔｆａｌｌ以下となった場合に、ＬＤＯレギュレータ２に動作制御を行う。このような構成によれば、実施の形態１と同様に、充電部３の充電量の消費を適切に抑制することができる。また、監視回路５ｃなどのハードウェアによって動作制御を行うことができるので、図４のようなテーブルを用いる必要がなくなる。
　＜実施の形態３＞
　図７は、本実施の形態３に係る無線装置の構成を示すブロック図である。以下、本実施の形態３に係る構成要素のうち、上述の構成要素と同じまたは類似する構成要素については同じまたは類似する参照符号を付し、異なる構成要素について主に説明する。
　図７の無線装置１は、図１の無線装置１に、負荷部５に含まれるＣＥ制御回路５ｄが追加された構成と同様である。本実施の形態３に係る制御部は、第１制御部であるＣＰＵ５ｂと、第２制御部であるＣＥ制御回路５ｄとを含む。
　ＣＰＵ５ｂは、ＣＥ制御回路５ｄを介してＣＥ端子をＬｏｗにすることにより、ＬＤＯレギュレータ２に停止制御を行う。ＣＥ制御回路５ｄは、ＣＰＵ５ｂと同様に動作電圧によって動作し、実施の形態２の監視回路５ｃと同様に、ＬＤＯレギュレータ２の出力電圧を監視する機能を有する。ＣＥ制御回路５ｄは、ＣＰＵ５ｂが停止制御を行った後、ＬＤＯレギュレータ２の出力電圧が閾値Ｔｆａｌｌ以下となった場合に、ＬＤＯレギュレータ２に動作制御を行う。
　＜動作＞
　図８は、本実施の形態３に係る無線装置１の動作と各電流とを示すタイミングチャートである。図８のタイミングチャートは、図２のタイミングチャートのＣＥ制御Ｓ３がＣＥ制御Ｓ８に変更されている。図２のＣＥ制御Ｓ３は、ＣＰＵ５ｂによる制御であるが、図８のＣＥ制御Ｓ８は、ＣＰＵ５ｂ及びＣＥ制御回路５ｄの協働による制御である。
　送信期間では、ＣＰＵ５ｂは、実施の形態１と同様に送信期間が開始した時点でＣＥ制御Ｓ８をＬｏｗにして、ＬＤＯレギュレータ２に停止制御を行う。負荷電流Ｓ２は充電部３から供給されるため、充電部３の電圧、ひいてはＬＤＯ出力電圧Ｓ４は減少していく。ＣＥ制御回路５ｄは、ＬＤＯ出力電圧Ｓ４が閾値Ｔｆａｌｌ以下となった場合に、ＣＥ制御Ｓ８をＨｉｇｈにして、ＬＤＯレギュレータ２に動作制御を行う。動作制御が行われる時点でＬＤＯ出力電圧Ｓ４が閾値Ｔｆａｌｌ以下であるため、ＬＤＯレギュレータ２は、定電流モード機能を用いて出力電流を制限する。その後の動作は、実施の形態１と同様である。
　＜実施の形態３のまとめ＞
　以上のような本実施の形態３に係る無線装置１によれば、ＣＰＵ５ｂがＬＤＯレギュレータ２に停止制御を行った後、ＬＤＯレギュレータ２の出力電圧が閾値Ｔｆａｌｌ以下となった場合に、ＣＥ制御回路５ｄがＬＤＯレギュレータ２に動作制御を行う。このような構成によれば、実施の形態１と同様に、充電部３の充電量の消費を適切に抑制することができる。また、ＣＥ制御回路５ｄなどのハードウェアによって動作制御を行うことができるので、図４のようなテーブルを用いる必要がなくなる。さらに、ＣＰＵ５ｂが動作制御を行う必要がなくなる。
　なお、各実施の形態及び各変形例を自由に組み合わせたり、各実施の形態及び各変形例を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
　上記した説明は、すべての態様において、例示であって、本開示がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、本開示の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
　１　無線装置、２　ＬＤＯレギュレータ、３　充電部、４　昇圧回路、５　負荷部、５ａ　無線回路、５ｂ　ＣＰＵ、５ｃ　監視回路、５ｄ　ＣＥ制御回路、１１ａ　電源供給部。

Claims (7)

  1. 　外部の電源供給部から電源供給を受ける無線装置であって、
    　無線回路を含む負荷部と、
    　前記負荷部側への負荷電流が前記電源供給部の供給電流の許容値を超える場合に、前記負荷電流に用いられる自身からの出力電流を制限する許容値用制限を行うＬＤＯレギュレータと、
    　前記許容値用制限時に、放電によって前記負荷電流を補う充電部と、
    　前記ＬＤＯレギュレータ及び前記充電部と、前記負荷部との間に接続され、前記負荷部の動作電圧を生成する昇圧回路と
    を備え、
    　前記ＬＤＯレギュレータは、
    　前記ＬＤＯレギュレータの動作開始時に生じる前記供給電流の上昇を制限する定電流モード機能を用いて、前記許容値用制限を行う、無線装置。
  2. 　請求項１に記載の無線装置であって、
    　前記負荷部は、
    　前記無線回路が送信を行う期間において、前記ＬＤＯレギュレータを停止させる停止制御と、前記ＬＤＯレギュレータを動作させる動作制御とをこの順に行う制御部を含み、
    　前記ＬＤＯレギュレータは、
    　前記動作制御が行われる時点で前記許容値用制限を行う、無線装置。
  3. 　請求項２に記載の無線装置であって、
    　前記制御部は、
    　前記停止制御を行った時点から予め定められた時間が経過した時点で、前記動作制御を行う、無線装置。
  4. 　請求項３に記載の無線装置であって、
    　前記制御部は、
    　前記無線回路の送信条件に基づいて前記予め定められた時間を制御する、無線装置。
  5. 　請求項２に記載の無線装置であって、
    　前記負荷部は、
    　前記ＬＤＯレギュレータの出力電圧を監視する監視回路をさらに含み、
    　前記制御部は、
    　前記停止制御を行った後、前記監視回路で監視された前記出力電圧が予め定められた閾値以下となった場合に、前記動作制御を行う、無線装置。
  6. 　請求項２に記載の無線装置であって、
    　前記制御部は、
    　前記停止制御を行う第１制御部と、
    　前記第１制御部が前記停止制御を行った後、前記ＬＤＯレギュレータの出力電圧が予め定められた閾値以下となった場合に、前記動作制御を行う第２制御部と
    を含む、無線装置。
  7. 　請求項２に記載の無線装置であって、
    　前記ＬＤＯレギュレータは、
    　前記ＬＤＯレギュレータの出力電圧が予め定められた閾値以上となった場合に、前記許容値用制限を解除する、無線装置。
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