JP2004272447A - 電源回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この電源回路は、変更設定電圧に応じ出力電圧が変更可能な電源回路である。この電源回路は、所定の周期Δtを持つ周期信号を発生する周期信号生成回路10と、前記周期信号の出力に基づいて、出力電圧を所定の電圧ステップ幅ΔVでアップまたはダウンして、電圧変更動作を行う電圧アップダウン回路20と、前記電圧アップダウン回路20の出力電圧データと前記変更設定電圧データとを比較して、前記電圧アップダウン回路20に出力電圧のアップまたはダウンの指示を行い、前記出力電圧データと前記変更設定電圧データが一致したときに前記電圧変更動作を停止させるデータ比較回路30とを含む。そして、前記出力電圧を前記所定の周期Δtと、前記所定の電圧ステップ幅ΔVによる電圧変化率で階段状に変更する。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、出力電圧が変更可能な電源回路に関する。
【0002】
【背景技術】
従来から、主に携帯用電子機器で、電子機器の駆動電圧をその動作状況に応じて変化させることが行われている。その理由は、電子機器の駆動電圧を必要最低限の電圧に制御することにより、消費電力を節約することができるからである。
【0003】
例えば、通常の低速処理動作で良い期間は、低い駆動電圧を供給して消費電力を抑え、高速処理動作が必要なときにのみ、高い駆動電圧に変更して供給している。
【0004】
このような駆動電圧の変更動作の制御には、その電子機器の動作を制御する演算処理装置と、外部から出力電圧が変更可能な電源回路が使われている。
【0005】
従来の電源回路は、変更電圧データを格納するレジスタ、D/A変換回路、電圧レギュレータから構成されている。
【0006】
以下に電圧変更動作の手順を説明する。
【0007】
i:予め演算処理装置から転送された変更電圧データをレジスタに格納する。
【0008】
ii:さらに転送された電圧変更指示によって、レジスタの変更電圧データをD/A変換回路に転送する。
【0009】
iii:D/A変換回路から、変更電圧データに対応した基準電圧を変更出力する。
【0010】
iv:電圧レギュレータから、前記基準電圧を基準として電源出力電圧を変更出力する。
【0011】
【特許文献1】
特開2001−117649号公報
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電源回路は、D/A変換回路への電圧データを、現在の電源出力電圧に対応したデータから、変更電圧データに瞬時に切り換えるため、電圧レギュレータのフィードバック回路の応答が間に合わず、電源回路の出力電圧にオーバーシュートやアンダーシュートが発生する。
【0013】
そのために、この出力電圧を駆動電圧とする電子装置に、突入電流が流れ、誤動作を発生させる恐れがある。
【0014】
また、従来の電源回路では、前記オーバーシュートやアンダーシュートの発生を抑えるために、電圧レギュレータの回路構成中のコンデンサ充放電回路を用いて、電源回路の出力電圧の電圧変化率を緩くしているものがあるが、この方法では、充放電のためのトランジスタの温度特性や素子ばらつきで、安定した電圧変化率が得られないという課題がある。
【0015】
また、前記オーバーシュートやアンダーシュートの発生は、電源回路の内部構成だけの原因ではなく、電源回路から出力された電源ラインの配線インピーダンスによっても、その発生や大きさが変化し、回路基板作成後に電源回路の出力電圧の電圧変化率を調整する必要がある場合がある。
【0016】
さらに、その電源回路の出力電圧を駆動電圧とする電子装置によって、オーバーシュートやアンダーシュートに対する誤動作の発生状況が異なり、場合によって、回路基板作成後に電源回路の出力電圧の電圧変化率を調整する必要がある。
【0017】
そこで、本発明の目的は、電源回路の出力電圧を変更する際、オーバーシュートやアンダーシュートが発生しにくい電源回路を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】
(1)上記の課題を解決し本発明の目的を達成するために、本発明の電源回路は、変更設定電圧に応じ出力電圧が変更可能な電源回路において、所定の周期を持つ周期信号を出力する周期信号生成回路と、前記周期信号の出力に基づいて、出力電圧を所定の電圧ステップ幅でアップまたはダウンして、電圧変更動作を行う電圧アップダウン回路と、前記電圧アップダウン回路の出力電圧と前記変更設定電圧とを比較して、前記電圧アップダウン回路に出力電圧のアップまたはダウンの指示を行い、前記出力電圧と前記変更設定電圧が一致したときに前記電圧変更動作を停止させる電圧比較回路と、を含み、前記出力電圧を前記所定の周期と前記所定の電圧ステップ幅による電圧変化率で変更することを特徴とする。
【0019】
本発明の構成によれば、出力電圧を電圧変更する際、従来の電源回路では瞬時に電圧を変更していたのに対して、出力電圧を周期信号生成回路に設定した所定の周期と、電圧アップダウン回路に設定した所定の電圧ステップ幅で、階段状に緩やかにアップまたはダウンして変更する。このことにより、従来発生していた出力電圧のオーバーシュートやアンダーシュートの発生を大幅に抑制することができる。
【0020】
(2)本発明の電源回路は、(1)において、前記電圧変更動作は、前記出力電圧が変更動作前の電圧から前記変更設定電圧に近づくにしたがって、前記電圧変化率が小さくなるように制御されることを特徴とする。
【0021】
本発明によれば、(1)の作用効果に加えて、出力電圧が変更動作前の電圧から前記変更設定電圧に近づくにしたがって、前記電圧変化率が小さくなるので、出力電圧のオーバーシュートやアンダーシュートの発生を、さらに抑制することができる。
【0022】
(3)本発明の電源回路は、(2)において、前記電圧変更動作の前記電圧変化率の制御は、前記周期信号生成回路の周期信号の周期を、変更動作前の電圧から前記変更設定電圧に近づくにしたがって大きくするように制御することによって、前記電圧変化率を小さくすることを特徴とする。
【0023】
本発明によれば、周期信号生成回路の周期信号の周期を制御することで、電圧変化率を、出力電圧が変更動作前の電圧から前記変更設定電圧に近づくにしたがって、小さくすることができる。
【0024】
(4)本発明の電源回路は、(2)、(3)のいずれかにおいて、前記電圧変更動作の前記電圧変化率の制御は、前記電圧アップダウン回路の電圧ステップ幅を、変更動作前の電圧から前記変更設定電圧に近づくにしたがって小さくするように制御することによって、前記電圧変化率を小さくすることを特徴とする。
【0025】
本発明によれば、電圧アップダウン回路の電圧ステップ幅を制御することで、電圧変化率を、出力電圧が変更動作前の電圧から前記変更設定電圧に近づくにしたがって、小さくすることができる。
【0026】
また、周期信号生成回路の周期信号の周期の制御と電圧アップダウン回路の電圧ステップ幅の制御を組み合わせることで、さらにきめ細かい電圧変化率の制御ができる。
【0027】
(5)本発明の電源回路は、(1)〜(4)のいずれかにおいて、前記電圧アップダウン回路は、アップダウンカウンタとD/A変換回路を含み、前記電圧比較回路は、データ比較回路であり、前記アップダウンカウンタは、前記データ比較回路からのアップまたはダウンの指示に従って、カウントアップ動作またはカウントダウン動作を行って、前記アップダウンカウンタのカウント値を出力電圧を特定する出力電圧データとして出力し、前記データ比較回路は、前記変更設定電圧が当該電圧に対応するカウント値を変更設定電圧データとして与えられ、前記変更設定電圧データと前記アップダウンカウンタの出力電圧データとを比較して、前記アップダウンカウンタにカウントアップまたはカウントダウンの指示を行い、前記変更設定電圧データと前記アップダウンカウンタの出力電圧データが一致したときに前記電圧変更動作を停止させ、前記D/A変換回路は、前記アップダウンカウンタの出力電圧データを出力電圧に変換して提供することを特徴とする。
【0028】
本発明の構成によれば、(1)〜(4)の作用効果に加えて、D/A変換回路を除く他の回路を、一般的なデジタル回路素子で構成可能なデジタル信号回路にすることができるので、定常電流の必要なアナログ信号回路に比べて消費電流が少なく、また小型集積化された電源回路を提供できる。
【0029】
また、外部の演算処理装置などの電子装置から、デジタル信号として入力される変更設定電圧を表すカウント値を、データ比較回路の入力として使用することができるので、外部のデジタル信号電子装置との接続が容易な電源回路を提供できる。
【0030】
(6)本発明の電源回路は、(1)〜(5)のいずれかにおいて、予め、前記変更設定電圧を特定するデータが外部から書き込み記憶される記憶手段を含み、外部から入力された電圧変更指示信号により、前記電圧変更動作を開始して、出力電圧を前記データに基づいて、前記変更設定電圧に変更することを特徴とする。
【0031】
本発明の構成によれば、(1)〜(5)の作用効果に加えて、変更設定電圧を特定するデータを、シリアルデータ転送などの低速で信号線の少ない転送方式で送ることができるので、消費電流が少なく、端子数の少ない電源回路を提供できる。
【0032】
(7)本発明の電源回路は、(6)において、予め、前記電圧変化率を特定するデータが外部より書き込み記憶される記憶手段を含み、外部から入力された電圧変更指示信号により、前記電圧変更動作を開始して、出力電圧を前記電圧変化率を特定するデータに基づく電圧変化率で変化させ、前記変更設定電圧に変更することを特徴とする。
【0033】
本発明の構成によれば、(6)の作用効果に加えて、回路基板や電子装置の状況に応じて、電源回路の出力電圧の電圧変化率を容易に変更設定可能な電源回路が提供できる。
【0034】
(8)本発明の電源回路は、(1)〜(7)のいずれかにおいて、少なくとも前記変更設定電圧と電圧変更指示信号は、前記電源回路の出力電圧の供給を受けて動作する電子装置から提供されることを特徴とする。
【0035】
本発明の構成によれば、(1)〜(7)の作用効果に加えて、前記電子装置が、その動作状況に応じて、少なくとも必要な駆動電圧値の指示を行うとともに、その指示に対応した駆動電圧の供給を受けることができるので、電子装置の消費電力を節約することができる。
【0036】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0037】
(第一の実施の形態)
図1は、本発明に係わる電源回路の第一の実施の形態の電圧変更動作のブロック図である。また、図2は、本実施の形態の動作を説明するタイミングチャートである。
【0038】
本発明の電源回路は、任意の定電圧を出力することができ、またその出力電圧を外部からの制御信号により変更できる電源回路であって、出力電圧を変更する際、従来の電源回路では瞬時に電圧を変更していたのに対して、本発明の電源回路では、電圧を所定の周期と電圧ステップ幅で階段状に緩やかに変更することを特徴としている。このとき、実際の外部への出力は、外部に接続された図示しない安定化コンデンサの働きにより、平滑化され、滑らかなカーブとなる。
【0039】
このことにより、オーバーシュートやアンダーシュートの発生が少ない電源回路を実現している。
【0040】
本実施の形態の電源回路は、変更設定電圧に応じ出力電圧が変更可能な電源回路であって、出力電圧の変更をする際、周期信号生成回路10から出力されるΔtの周期を持つ周期信号TCLKに基づき、電圧アップダウン回路20に設定された電圧ステップ幅ΔVで、電圧を発生させる元となる電圧である基準電圧を階段状に変化させることで、電圧アップダウン回路20の出力電圧を階段状にアップまたはダウンして電圧変更動作を行う。このとき、実際の外部への出力電圧は、フィードバックの応答時間と図示しない安定化コンデンサの働きにより滑らかなカーブでその値が変化する。
【0041】
図2の電圧アップ動作のタイミングチャートに示すように、本実施の形態の電源回路の出力電圧は、Δtの周期で、ΔVごと階段状に電圧が上昇している。
【0042】
また、本実施の形態の電源回路はデータ比較回路30を有する。データ比較回路30は、電圧を特定する電圧データを入力して、入力した二つの電圧データを比較する電圧比較回路である。データ比較回路30は、前記電圧アップダウン回路20の出力電圧に対応する出力電圧データと前記変更設定電圧に対応する変更設定電圧データDVとを比較して、前記電圧アップダウン回路20に出力電圧のアップまたはダウンの指示を行い、前記出力電圧データと前記変更設定電圧データDVが一致したときに前記電圧変更動作を停止させる。
【0043】
さらに、本実施の形態の電源回路は記憶手段40を有し、記憶手段40は、予め前記変更設定電圧データDVと周期設定データDT1、DT2を外部より入力されて書き込み記憶されている。書き込み記憶された変更設定電圧データDVは、前記データ比較回路30に出力されて、出力電圧データとのデータ比較に使われ、周期設定データDT1、DT2は、前記周期信号生成回路10に出力されて、周期信号の周期Δtの設定に使われる。ここで、DT1ではDutyの設定、DT2ではRCLKの設定を行い、それぞれが周期信号の周期Δtを調整するものである。
【0044】
本実施の形態の電源回路は、前記変更設定電圧データDVと周期設定データDT1、DT2の書き込み記憶後、外部から電圧変更指示信号DSを入力して、前記電圧変更動作を開始する。
【0045】
まず、図1により、本実施の形態の電源回路の電圧変更動作を行う構成の説明を行う。本実施の形態の電源回路は、周期信号生成回路10、電圧アップダウン回路20、データ比較回路30、記憶手段40、クロック発生回路52を含んで構成されている。
【0046】
周期生成回路10は、クロック発生回路52からのクロックCLKを入力して、記憶手段40内の周期設定レジスタ42−1に書き込み記憶された周期設定データDT1、DT2により所定の周期Δtを持つ周期信号TCLKを出力する回路である。また、周期信号生成回路10は、外部から電圧変更指示信号DSと、データ比較回路30から一致信号CEが入力されており、電圧変更指示信号DSのLowレベルのパルスの入力で周期信号TCLKの発生を開始し、一致信号CEがLowレベルになると周期信号TCLKの発生を停止する回路である。
【0047】
本実施の形態の電源回路では、周期信号発生回路10は、分周回路12とプログラマブルタイマ14で構成されている。分周回路12は、クロック発生回路52からのクロックCLKを入力し、周期設定データDT2で設定された分周比で分周して、分周クロックRCLKを出力する回路である。プログラマブルタイマ14は、RCLKを入力し、周期設定データDT1で設定された周期倍率倍の周期を持つ周期信号TCLKを出力する回路である。また、プログラマブルタイマ14は、電圧変更指示信号DSと一致信号CEを入力して、前記周期信号TCLKの発生の開始及び停止を行っている。
分周回路12は、3個のフリップフロップ回路と分周信号選択回路を用いた回路で、2本のデータ線のバイナリデータである周期設定データDT2により、1、2、4、8のいずれかの分周比の設定が可能である。
【0048】
プログラマブルタイマ14は、4個のフリップフロップ回路を用いたバイナリダウンカウンタであり、4本のデータ線のバイナリデータからなる周期設定データDT1により、入力クロックの周期の1〜15のいずれかの整数の周期倍率の設定が可能である。
【0049】
本実施の形態の周期信号生成回路10は、その出力である周期信号TCLKの周期Δtを、前記分周回路12への分周比を表す周期設定データDT2の設定と、前記プログラマブルタイマ14への周期倍率を表す周期設定データDT1の設定の組み合わせにより、クロック発生回路52の出力クロックCLKに対して、1〜120倍の周期に設定可能である。
【0050】
電圧アップダウン回路20は、前記周期信号TCLKを入力して、前記TCLKの周期Δtで、出力電圧を電圧アップダウン回路20に設定した電圧ステップ幅ΔVごと電圧アップまたはダウンする回路である。
【0051】
本実施の形態の電源回路の電圧アップダウン回路20は、前記周期信号生成回路10の出力である周期信号TCLKを入力して、前記TCLKの周期Δtで、カウント値をアップまたはダウンするアップダウンカウンタ22と、前記アップダウンカウンタ22のカウント値を入力して、前記カウント値をアナログ電圧に変換して出力するD/A変換回路24で構成されている。
【0052】
アップダウンカウンタ22は、フリップフロップ回路を用いた8ビットのバイナリアップダウンカウンタであって、アップダウン指示信号U/DがHighレベルのときアップカウント動作を行い、Lowレベルのときダウンカウント動作を行う。アップダウンカウンタ22の各カウンタからの出力であるカウント値は、本電源回路の出力電圧を特定する出力電圧データとなっており、カウント値が大きくなるにつれ、本電源回路の出力電圧が大きくなるように対応している。
【0053】
本アップダウンカウンタ22は、周期信号TCLKが発生しているときには、周期信号TCLKに従って、カウントアップまたはカウントダウンを行い、周期信号TCLKが発生していないときは、カウントアップまたはカウントダウンを行わず、カウント値を固定している。
【0054】
D/A変換回路24は、8ビットのD/A変換回路であって、アップダウンカウンタ22の1カウントに対応する前記電圧ステップ幅ΔVを設定しており、アップダウンカウンタ22のカウンタ値により電圧を増減して出力している。D/A変換回路24は、アップダウンカウンタ22のカウント値が大きくなるにつれ大きな電圧を出力する。
【0055】
データ比較回路30は、それぞれ8ビットのカウント値として与えられた二つの入力データをデジタル的に比較する回路で、デジタル回路素子を組み合わせた回路となっている。記憶手段40内の変更電圧設定レジスタ44−1からの8ビットのカウント値である変更設定電圧データDVと、前記アップダウンカウンタ22からの8ビットのカウント値である出力電圧データとを入力して比較し、前記二つの比較データが一致しているかどうかを示す一致信号CEと、前記変更設定電圧データDVに対して前記アップダウンカウンタ22からの出力電圧データがカウント値として大きいか小さいかを示すアップダウン指示信号U/Dを出力している。
【0056】
一致信号CEは、前記二つの比較データが一致しているときにLowレベル、一致していないときにHighレベルであり、プログラマブルタイマ14に出力されている。アップダウン指示信号U/Dは、前記変更設定電圧データDVに対して前記アップダウンカウンタ22からの出力電圧データがカウント値として大きいときにLowレベル、小さいときにHighレベルであり、アップダウンカウンタ22に出力されている。
【0057】
記憶手段40は、デジタル回路素子を用いたレジスタであって、変更電圧設定レジスタ44−1と周期設定レジスタ42−1とを有している。変更電圧設定レジスタ44−1は、変更設定電圧データDVを外部から入力して書き込み記憶し、データ比較回路30に出力している。また、周期設定レジスタ42−1は、周期設定データDT1、DT2を外部より入力して書き込み記憶し、周期信号生成回路10に出力している。
【0058】
次に、図2のタイミングチャートを説明する。図2は、本実施の形態の電源回路が、出力電圧2を変更前の電圧V(n)から、それよりも高い電圧V(DV)に変更する動作(電圧アップ動作)を示している。
【0059】
図2において、DSは、電圧変更指示信号であり、Lowレベルのパルスが電圧変更動作の開始指示を示している。
【0060】
CLKは、クロック発生回路52の出力であり、一定の周期を持った連続したクロックである。RCLKは、分周回路12の出力でありCLKを2分周した周期の連続したクロックである。ここでは、分周回路12の分周比は、周期設定データDT2により、“2”に設定されていることを示している。
【0061】
TCLKは、プログラマブルタイマ14の出力でありΔtの周期を持つ周期信号である。Δtは、分周クロックRCLKの周期の4倍の周期となっている。ここでは、プログラマブルタイマの周期倍率は、周期設定データDT1により、“4”に設定されていることを示している。また、TCLKは、電圧変更指示信号DSに電圧変更動作開始を示すLowレベルのパルスが入力された後、前記周期をもつ周期信号が発生し、データ比較回路30の出力である一致信号CEが比較データ一致を示すLowレベルになった時点で、前記周期信号の発生がなくなる。
【0062】
出力電圧データは、アップダウンカウンタ22の各カウンタの出力のバイナリデータである。変更前の電圧データであるカウント値n(nは0を含む1以上の整数)から、周期信号TCLKが入力されるごとに、n+1、n+2、n+3・・・というようにカウントアップしていき、変更設定電圧データDVになったところで、周期信号TCLKが停止することにより、カウントアップ動作を停止している。
【0063】
出力電圧は、周期信号TCLKが入力されるごとに、変更前の電圧であるV(n)から、D/A変換回路24に設定された電圧ステップ幅ΔVずつ階段状に電圧アップし、変更設定電圧V(DV)で、アップダウンカウンタ22の動作が停止することにより電圧アップが停止する。
【0064】
U/Dは、Highレベルのとき電圧アップ動作(カウントアップ動作)を示し、Lowレベルのとき電圧ダウン動作(カウントダウン動作)を示している。
【0065】
CEは、Highレベルのとき、アップダウンカウンタ22からの出力電圧データが変更設定電圧データDVに一致していないことを示し、Lowレベルのとき、前記二つのデータが一致していることを示している。
【0066】
ここで、本実施の形態の電源回路の電圧アップ変更動作をまとめる。
【0067】
まず、図1の記憶手段40の変更電圧設定レジスタ44−1に目標となる変更設定電圧V(DV1)に対応する変更設定電圧データDVと、周期設定レジスタ42−1に周期設定データDT1、DT2を外部から入力して、書き込み記憶しておく。周期設定データDT1、DT2は、出力電圧が電圧変更される際、オーバーシュートやアンダーシュートが発生しない電圧変化率となるように、周期信号TCLKの周期Δtが設定される値とする。なお、本実施の形態の電源回路では、電圧ステップ幅ΔVは、D/A変換回路24で固定されており、外部からは設定できない。
【0068】
記憶手段40へのデータの書き込み記憶により、データ比較回路30からのアップダウン指示信号U/DがHighレベルになって、アップダウンカウンタ22がカウントアップ動作に設定される。また、データ比較回路30からの一致信号CEがHighレベルなって、プログラマブルタイマ14が動作開始可能な状態に設定される。
【0069】
次に、電圧変更指示信号DSに、外部からLowレベルのパルスが入力されると、プログラマブルタイマ14が動作を開始し、周期信号TCLKが発生する。
【0070】
続いて、周期信号TCLKが入力されるごとに、アップダウンカウンタ22の出力である出力電圧データがカウントアップされ、D/A変換回路24からの出力電圧が電圧ステップ幅ΔVで階段状に上昇する。
【0071】
そして、出力電圧データが、変更設定電圧データDVになったとき、データ比較回路30の一致信号CEが、HighレベルからLowレベルになって、プログラマブルタイマ14の周期信号TCLKの発生を停止させる。これにより、アップダウンカウンタ22のカウントアップ動作が停止し、出力電圧データのカウントアップ及び出力電圧の電圧アップ動作が停止する。
【0072】
このようにして、本実施の形態の電源回路は、出力電圧を、所定の周期Δtと所定の電圧ステップ幅ΔVで、階段状に上昇させて、変更設定電圧V(DV)に変更している。このときの電圧変化率は、ΔV/Δtで表せるが、Δtは、クロック発生回路52から出力された一定の周期のクロックCLKに基づいて形成されているので、一定の電圧変化率となっている。
【0073】
本実施の形態の電源回路は、従来の電源回路では、出力電圧を瞬時に変更していたのに対し、上記のように一定の電圧変化率で変更することができるので、従来発生していたオーバーシュートやアンダーシュートを、大幅に抑制することができる。また、後述する電池からの突入電流を低減することができるので、機器の誤動作を防止し、電池の寿命を伸ばすことができる。
【0074】
また、本実施の形態の電源回路は、D/A変換回路24を除いて、一般的なデジタル回路素子を使ったデジタル回路で構成しているので、アナログ信号回路に比べて定常電流が少なく、消費電流が少ない。また、小型集積化に適している。
【0075】
また、アナログ回路の製造ばらつき、オペアンプのオフセット、動作回路、動作マージン等の影響が低減でき、常に一定の特性を得ることができる。
【0076】
また、本実施の形態の電源回路は、外部からのデータや信号がデジタル信号であるので、外部のデジタル信号電子装置との接続が容易な電源回路である。
【0077】
(第一の実施の形態の電源回路と電子装置)
図1及び図2において、第一の実施の形態の電圧変更動作の構成と動作を説明したが、ここで、図3を用いて、本実施の形態の電源回路と本実施の形態の電源回路から電圧供給を受けて動作する外部電子装置の駆動電圧制御動作を説明する。
【0078】
図3は、第一の実施の形態の電源回路と本実施の形態の電源回路を用いた電子装置を示すブロック図である。図1と同一符号は同一ブロックを示しているので、説明を省略する。
【0079】
外部電子装置84は、演算処理装置86を含み、本実施の形態の電源回路80から電源出力電圧Voutの供給を受けて動作する電子装置である。また、演算処理装置86は、外部電子装置84内の図示していない各装置と演算処理装置86自身の動作状況を検知し、本実施の形態の電源回路80に制御信号を出力する装置であって、電源回路80の電源出力電圧Voutを外部電子装置84の動作に適当な電圧となるように制御する。
【0080】
前記制御信号は、前記変更設定電圧データDV、周期設定データDT1、DT2、電圧変更指示信号DS及び電圧レギュレータOFF信号を含み、電源回路80内の制御回路56に転送される。制御回路56は、変更設定電圧データDVを記憶手段40の変更電圧設定レジスタ44−1に書き込み記憶し、周期設定データDT1、DT2を周期設定レジスタ42−1に書き込み記憶する。また、電圧変更指示信号DSを周期信号生成回路10に出力し、電圧レギュレータON/OFF信号を電圧レギュレータ54に出力する。
【0081】
また、電圧レギュレータ54は、外部電子装置84を駆動する出力電流容量を持っており、電圧アップダウン回路20の出力電圧を、電流増幅して出力する回路である。電圧レギュレータ54は、電圧変換効率の高いスイッチングレギュレータを用いている。制御回路56は、前記制御信号に含まれた電圧レギュレータOFF信号で電圧レギュレータ54の動作をOFFすることができ、リセット入力端子58に入力されたリセット信号で電圧レギュレータ54の動作をONすることができる。
【0082】
ここで、電源回路80の電源出力電圧Voutを低い電圧VLから高い電圧VHに変更するときを例にして電圧変更動作を説明する。
【0083】
今、外部電子装置84は、高い駆動電圧を必要としない低速動作状態とする。この時、電源回路80は、変更設定電圧データDVとして低い電圧VLに対応するデータDVLが設定されており、電圧アップダウン回路20の出力電圧および電圧レギュレータ54の電源出力電圧Voutは、低い電圧VLになっている。データ比較回路30の一致信号CEは一致を示しており、周期信号生成回路10の周期信号TCLKは発生していない。従って電圧アップダウン回路20の電圧アップダウン動作は停止している。
【0084】
この状態の時に、演算処理装置86は高い電圧VHに対応する変更設定電圧データDVHと、電圧変更動作時の電圧変化率を設定するための周期設定データDT1、DT2を、電源回路80の制御回路56に転送しておく。制御回路56は、各データを所定のレジスタに書き込み記憶する。
【0085】
すると、データ比較回路30は、電圧アップダウン回路20をアップダウン指示信号U/Dにより電圧アップ動作に設定し、周期信号生成回路10を一致信号CEにより動作可能状態にする。
【0086】
次に、外部電子装置84が、高い駆動電圧が必要となったとき、演算処理装置86は、電圧変更指示信号DSを電源回路80に出す。電源回路80の制御回路56は、電圧変更指示信号DSに電圧変更動作開始の指示信号を送り周期信号生成回路10の周期信号TCLKを発生させる。
【0087】
以下、第一の実施の形態で説明した動作によって、電圧アップダウン回路20の出力電圧を高い電圧VHまで電圧変更し、同時に電源出力電圧Voutの電圧を高い電圧VHまで変更する。
【0088】
さらに、演算処理装置86の電源出力電圧Voutの制御を説明すると、例えば、外部電子装置84が、各種信号の待ち受け状態であり、演算処理装置86が高速動作を必要としない期間は、電源出力電圧Voutを、低速動作が可能な低い電圧にしている。次に、各種信号が入力され、演算処理装置86が高速演算処理状態にするときは、電圧変更指示信号DSを出力して、電源出力電圧Voutを、高速動作が可能な高い電圧に変更する。
【0089】
また、各種信号が、長い期間入力されず、演算処理装置86を含む外部電子装置84の動作を休止状態にする場合は、電圧レギュレータOFF指示信号を出力し、電源回路80内の電圧レギュレータ54の動作を停止する。
【0090】
このような制御をすることで、本実施の形態の電源回路80を用いた外部電子装置84は、装置全体の消費電力を節約することができる。
【0091】
また、本実施の形態では、記憶手段40を有することによって、予め変更設定電圧データDVと周期設定データDT1、DT2を、低速で消費電力の少ないシリアル転送方式で転送することができる。これにより、データ転送に必要な消費電力が少ない。また、信号線が少ないので、電源回路80の端子数が少なくてすむ。
【0092】
また、本実施の形態は、周期設定データDT1、DT2を演算処理装置86から転送しており、回路基板や電子装置の状況に応じて、オーバーシュートやアンダーシュートの発生を少なくする電圧変化率の変更設定が容易である。
【0093】
次に、図3において説明していない構成について説明する。
【0094】
82は電池であって、電源回路80に電圧Vinを供給している。図示していないが、電池電圧Vinは、各ブロックの駆動電圧として接続されている。
【0095】
定電圧回路50は、電池82の電圧Vinを入力して、一定電圧Vdを出力している。一定電圧Vdは、電圧アップダウン回路20内のD/A変換回路24の基準電圧として接続されている。定電圧回路50は、入力電圧から一定電圧を出力するシリーズレギュレータで構成されている。
【0096】
クロック発生回路52は、温度特性が良く安定度の高い、水晶振動子とインバータ回路を含む水晶発振回路で構成することが望ましい。また、外部クロック入力端子53とクロック切り換え回路を持ち、必要に応じて、外部クロックを選択できることが望ましい。外部クロック入力を選択可能であると、外部電子装置84内に他の目的で存在するクロックを共用し、水晶振動子などの部品を削減することができる。
【0097】
クロック発生回路52の出力であるCLKは、図1で説明したように周期信号生成回路10に入力している。また図示していないが、データや制御信号の伝送クロックとして、制御回路56と記憶手段40に接続されている。
【0098】
本実施の形態では、周期設定データDT1、DT2は、演算処理装置86から転送されるが、本発明は、これに限定されるものではない。オーバーシュートやアンダーシュートの発生しない電圧変化率が予め調査されており、周期Δtを固定できる場合は、周期信号生成回路10の分周比や周期倍率を固定にしておけば良い。
【0099】
また、本実施の形態は、記憶手段40を含んで構成しているが、本発明は、記憶手段40を含まずに、演算処理装置86から周期設定データDT1、DT2や変更設定電圧データDVを直接、周期信号生成回路10やデータ比較回路30に出力して、制御することもできる。
【0100】
本実施の形態では、図1において、電圧変更動作の停止を、周期信号生成回路10内のプログラマブルタイマ14の動作を停止することで行っているが、分周回路12あるいはアップダウンカウンタ22の動作を停止する方法で行っても良い。
【0101】
また、周期信号生成回路10は、分周回路12とプログラマブルタイマ14の組み合わせで構成しているが、どちらか一方でも良い。また、クロック発生回路52を周期信号生成回路10とみなして、クロック発生回路52の出力クロックCLKを電圧アップダウン回路20の入力とすることも可能である。
【0102】
(第二の実施の形態)
次に、図4及び図5を用いて、第二の実施の形態を説明する。図4は、本発明に係わる電源回路の第二の実施の形態の電圧変更動作を説明するブロック図である。また、図5は、本実施の形態の動作を説明するタイミングチャートである。
【0103】
本実施の形態の電源回路の特徴は、図5に示すように、電圧変更動作の途中で、周期信号TCLKの周期を小さい周期から大きい周期に段階的に切り換えることで、出力電圧の電圧変化率を、出力電圧が変更動作前の電圧から変更設定電圧に近づくに従って、小さくなるように変化させていることである。
【0104】
このようにすることで、第一の実施の形態に比べ、さらにオーバーシュートやアンダーシュートの発生を抑圧することができる。
【0105】
本実施の形態の電源回路は、電圧変更動作の途中で、前記の周期信号TCLKの周期の切り換えを複数回行うこともできるが、以下の説明では、理解しやすいように、切り換え回数を1回として説明する。
【0106】
本実施の形態の電源回路は、周期信号生成回路10の周期信号TCLKの周期として、小さい周期Δt1を発生させる第1の周期設定データDT1と大きい周期Δt2を発生させる第2の周期設定データDT2を有する。
【0107】
また、図5に示すように、電圧変更前の電圧V(n)と変更設定電圧V(DV2)の間に、切り換え設定電圧V(DV1)を設けている。
【0108】
そして、本実施の形態の電源回路は、切り換え設定電圧V(DV1)の前後で、周期設定データを第1の周期設定データDT1から第2の周期設定データDT2に切り換えることによって、周期信号TCLKの周期を、小さい周期Δt1から大きい周期Δt2に切り換えている。
【0109】
このことにより、出力電圧の電圧変化率が、切り換え設定電圧V(DV1)前後で、大きな電圧変化率から小さな電圧変化率に切り換わっている。
【0110】
また、周期設定データの切り換えは、データ比較回路30で、電圧アップダウン回路20が切り換え設定電圧V(DV1)まで電圧変更動作を行ったことを検出して行っている。
【0111】
まず、図4により、本実施の形態の電源回路の電圧変更動作を行う構成を説明する。図4において、図1と同一符号、記号は同一部材を示しているので、説明を省略する。
【0112】
図4において、本実施の形態の電源回路は、第一の実施の形態に加えて、周期設定データを切り換えるための周期設定切り換え回路64、データ比較回路30への比較電圧データを切り換えるための比較電圧切り換え回路62、切り換え動作や電圧変更動作の制御を行うための信号を発生する切り換え信号発生回路60、を設けている。
【0113】
また、記憶手段40に、2種類の周期設定データを記憶するための、第1の周期設定レジスタ42−2および第2の周期設定レジスタ42−3を設け、切り換え設定電圧データDV1を記憶するための切り換え電圧設定レジスタ44−2、切り換え回数データDNを記憶するための切り換え回数設定レジスタ44−4を設けている。
【0114】
図4において、記憶手段40の、変更電圧設定レジスタ44−1、切り換え電圧設定レジスタ44−2、切り換え回数設定レジスタ44−4、第1の周期設定レジスタ42−2および第2の周期設定レジスタ42−3には、外部よりそれぞれのレジスタに対応して、変更設定電圧データDV2、切り換え設定電圧データDV1、切り換え回数データDN、第1の周期設定データDT1、第2の周期設定データDT2が入力され、各データが書き込み記憶される。
【0115】
ここで、切り換え設定電圧データDV1は、電圧変更前の電圧をカウント値で表した電圧変更前電圧データnと、同じく変更設定電圧をカウント値で表した変更設定電圧データDV2の間のカウント値である。
【0116】
第1の周期設定データDT1は、周期信号発生回路10が出力する周期信号TCLKの周期として、小さい周期Δt1を発生させる周期設定データであり、第2の周期設定データDT2は、大きい周期Δt2を発生させる周期設定データである。
【0117】
また、切り換え回数データDNは、本実施の形態では切り換え回数を1回として説明しているので“1”である。
【0118】
周期設定切り換え回路64は、第1の周期設定レジスタ42−2から第1の周期設定データDT1と、第2の周期設定レジスタ42−3から第2の周期設定データDT2とを入力して、切り換え信号発生回路60からの切り換え信号SWにより、前記二つのデータの一つを選択して周期信号生成回路10へ出力する回路である。切り換え信号SWがHighレベルのとき第1の周期設定データDT1を選択して出力し、切り換え信号SWがLowレベルのとき第2の周期設定データDT2を選択して出力する。
【0119】
比較電圧切り換え回路62は、切り換え電圧設定レジスタ44−2から切り換え設定電圧データDV1と、変更電圧設定レジスタ44−1から変更設定電圧データDV2を入力して、切り換え信号発生回路60からの切り換え信号SWにより、前記二つのデータの一つを選択してデータ比較回路30へ出力する回路である。切り換え信号SWがHighレベルのとき切り換え設定電圧データDV1を選択して出力し、切り換え信号SWがLowレベルのとき変更設定電圧データDV2を選択して出力する。
【0120】
切り換え信号発生回路60は、前記比較電圧切り換え回路62および周期設定切り換え回路64のデータ選択切り換え動作を制御する切り換え信号SWと、周期信号生成回路10の周期信号TCLKの発生を制御する動作停止信号STPを出力する回路である。
【0121】
切り換え信号発生回路60は、切り換え回数データDNを、電圧変更指示信号DSのLowレベルのパルス入力で読み込んで、切り換え信号SWの信号レベルをHighレベルとし、データ比較回路30から出力される一致信号CEで、切り換え信号SWの信号レベルをLowレベルに切り換える。
【0122】
また、切り換え信号発生回路60は、電圧変更指示信号DSのLowレベルのパルス入力で動作停止信号STPをHighレベルとし、切り換え信号SWがLowレベルになったあとの、一致信号CEのLowレベル入力で動作停止信号STPをLowレベルにする。動作停止信号STPは、Highレベルが動作許可、Lowレベルが動作停止を表している。
【0123】
次に、図5のタイミングチャートを用いて本実施の形態の電源回路の動作を説明する。図5は、本実施の形態の電源回路が、出力電圧を変更前の電圧V(n)から、それよりも高い電圧V(DV2)に変更する動作(電圧アップ動作)を示している。また、切り換え設定電圧V(DV1)で、電圧変化率が切り換わっている様子を示している。
【0124】
まず、前述したように、図4の記憶手段40の各レジスタに、対応するデータを書き込み記憶する。これにより、データ比較回路30からのアップダウン指示信号U/DがHighレベルなって、アップダウンカウンタ22がカウントアップ動作に設定される。
【0125】
次に、電圧変更指示信号DSに、外部からLowレベルのパルスが入力されると、切り換え信号発生回路60に切り換え回数データDN“1”が設定され、切り換え信号SWがHighレベルとなる。これにより、比較電圧切り換え回路62は、データ比較回路30のデータ比較入力として、切り換え設定電圧データDV1を選択し、周期設定切り換え回路64は、周期信号生成回路10の周期設定データとして、小さい周期Δt1に対応する第1の周期設定データDT1を選択する。
【0126】
同時に、切り換え信号発生回路60からの動作停止信号STPが、動作許可を表すHighレベルになり、周期信号生成回路10から、小さい周期Δt1の周期信号TCLKが発生する。
【0127】
これにより、電圧アップダウン回路20が第1の周期設定データDT1で設定された小さい周期Δt1の周期と、電圧アップダウン回路20に設定された電圧ステップ幅ΔVで電圧変更動作を行って、出力電圧を大きな電圧変化率で階段状に上昇させる。
【0128】
次に、電圧アップダウン回路20からの出力電圧データがカウントアップされ、切り換え設定電圧データDV1になると、データ比較回路30からの一致信号CEがLowレベルとなる。そして、切り換え信号発生回路60からの切り換え信号SWがLowレベルとなる。
【0129】
このことにより、今度は、データ比較回路30のデータ比較入力として、比較電圧切り換え回路62が変更設定電圧データDV2を選択し、周期信号生成回路10の周期設定データとして、周期設定切り換え回路64が大きい周期Δt2に対応する第2の周期設定データDT2を選択する。
【0130】
このことにより、周期信号生成回路10から周期信号TCLKとして、今度は、大きい周期Δt2の周期信号が発生され、電圧アップダウン回路20は、出力電圧を切り換え電圧V(DV1)前の電圧変化率よりも小さい電圧変化率で緩やかに上昇させる。
【0131】
電圧アップダウン回路20の出力電圧データが、変更設定電圧データDV2までカウントアップされると、データ比較回路30からの一致信号CEが再びLowとなり、切り換え信号発生回路60の出力である動作停止信号STPがLowレベルとなる。これにより、周期信号生成回路10からの周期信号TCLKの発生が停止し、同時に電圧アップダウン回路20の電圧アップ動作が停止する。
【0132】
このようにして、本実施の形態の電源回路は、出力電圧の電圧変化率を、切り換え設定電圧V(DV1)の前後で、大きい電圧変化率から小さい電圧変化率に切り換えている。
【0133】
本実施の形態の電源回路は、第一の実施の形態に比べて、出力電圧が変更電圧に到達する時点で、より電圧変化率を小さくしているので、オーバーシュートやアンダーシュートの発生を、さらに抑制することができる。
【0134】
第一の実施の形態の電源回路に比べて、電圧変更動作開始時点では電圧変化率を大きくし、電圧変更動作終了時点では電圧変化率を小さくすれば、オーバーシュートやアンダーシュートの発生をさらに抑制しながら、電圧変更に要する時間は第一の実施の形態の電源回路と変わらなくすることができる。
【0135】
本実施の形態の電源回路では、電圧変化率の切り換え設定電圧を、変更前電圧から変更電圧の間の1箇所に設けたが、本発明は、電圧変化率の切り換え電圧を複数箇所に設けることができる。
【0136】
例えば切り換え設定電圧を、変更前電圧から変更設定電圧の間で、順番に単調増加あるいは単調減衰するように3箇所設け、対応する切り換え設定電圧データを3個用意する。また、切り換え回数データDNを、“3”とする。周期設定データは、切り換え設定電圧データに対応して、出力電圧が変更前電圧から変更設定電圧に近づくに従って、周期信号TCLKの周期が大きくなるように4個設定しておく。
【0137】
比較電圧切り換え回路62および周期設定切り換え回路64は、4入力データの切り換え回路とし、バイナリデータとして与えられる切り換え信号SWで、入力データを切り換え選択する。
【0138】
切り換え信号発生回路60は、ダウンカウンタを含み、ダウンカウンタの出力カウント値を切り換え信号SWとして出力する。ダウンカウンタは、バイナリデータである切り換え回数データDNを、電圧変更指示信号DSのLowレベルのパルス入力で読み込んで、初期カウント値とする。次にデータ比較回路30から出力される一致信号CEをクロックとしてダウンカウントする。
【0139】
また、切り換え信号発生回路60は、データラッチ回路を含み、データラッチ回路のデータ出力を動作停止信号STPとして出力する。データラッチ回路は、電圧変更指示信号DSのLowレベルのパルス入力で、動作停止信号STPをHighレベルに初期設定する。バイナリデータである切り換え信号SWの論理和をデータ入力とし、切り換え信号SWが全てLowレベルになったあと、一致信号CEのLowレベル入力で動作停止信号STPをLowレベルにする。
【0140】
このような構成とすることで、電圧変更動作の途中で、周期信号TCLKの周期を小さい周期から大きい周期に4段階切り換えることができ、出力電圧の電圧変化率は、出力電圧が変更動作前の電圧から変更設定電圧に近づくに従って、段階的に小さくなる。
【0141】
これにより、出力電圧が変更設定電圧に到達する時点の電圧変化率をより小さくすることができるので、オーバーシュートやアンダーシュートの発生を、さらに抑制することができる。
【0142】
本実施の形態の電源回路は、図3の第一の実施の形態の電源回路と電子装置で説明したように、制御回路56、定電圧回路50、電圧レギュレータ54を含んで構成され、電池82、外部電子装置84と接続して使用される。本実施の形態の電源回路は、外部電子装置84内の演算処理装置86から制御信号を入力して、電源出力電圧Voutが外部電子装置84の動作に適した駆動電圧となるように制御される。
【0143】
(第三の実施の形態)
次に、図6及び図7を用いて、第三の実施の形態を説明する。図6は、本発明に係わる電源回路の第三の実施の形態の電圧変更動作を説明するブロック図である。また、図7は、本実施の形態の動作を説明するタイミングチャートである。
【0144】
本実施の形態の特徴は、図7に示すように、電圧変更動作の途中で、出力電圧変更の電圧ステップ幅ΔVを大きな電圧ステップ幅から小さな電圧ステップ幅に段階的に切り換えることで、出力電圧の電圧変化率を、出力電圧が変更動作前の電圧から変更設定電圧に近づくに従って、小さくなるように変化させていることである。
【0145】
このようにすることで、第一の実施の形態に比べ、さらにオーバーシュートやアンダーシュートの発生を抑圧することができる。
【0146】
本実施の形態の電源回路は、電圧変更動作の途中で、前記の電圧ステップ幅ΔVの切り換えを複数回行うこともできるが、以下の説明では、理解しやすいように、切り換え回数を1回として説明する。
【0147】
本実施の形態の電源回路は、電圧アップダウン回路20の電圧ステップ幅として、大きい電圧ステップ幅ΔV1を発生する第1の電圧ステップ幅設定データDH1と、小さい電圧ステップ幅ΔV2を発生する第2の電圧ステップ幅設定データDH2とを有する。小さい電圧ステップ幅ΔV2は、第一及び第二の実施の形態の電源回路の電圧ステップ幅ΔVより小さくなるように、電圧アップダウン回路20内のD/A変換回路24に設定しておく。
【0148】
また、第二の実施の形態と同じように、図7に示すように、電圧変更前の電圧V(n)と変更設定電圧V(DV2)の間に、切り換え設定電圧V(DV1)を設けている。
【0149】
そして、本実施の形態の電源回路は、切り換え設定電圧V(DV1)の前後で、電圧ステップ幅設定データを第1の電圧ステップ幅設定データDH1から第2の電圧ステップ幅設定データDH2に切り換えることによって、電圧アップダウン回路20の電圧ステップ幅を、大きい電圧ステップ幅ΔV1から小さい電圧ステップ幅ΔV2に切り換えている。
【0150】
このことにより、出力電圧の電圧変化率が、切り換え設定電圧V(DV1)前後で、大きな電圧変化率から小さな電圧変化率に切り換わっている。
【0151】
まず、図6により、本実施の形態の電源回路の電圧変更動作を行う構成を説明する。図6において、図4と同一符号、記号は同一部材を示しているので、説明を省略する。
【0152】
本実施の形態の電源回路は、第二の実施の形態の電源回路である図4と比べて、図4の第1の周期設定レジスタ42−2と第2の周期設定レジスタ42−3が、図6で、第1の電圧ステップ幅設定レジスタ46−1、第2の電圧ステップ幅設定レジスタ46−2に置き換わって設けられており、図4の周期設定切り換え回路64が、図6で電圧ステップ幅切り換え回路66に置き換わって設けられている。
【0153】
記憶手段40の、第1の電圧ステップ幅設定レジスタ46−1、第2の電圧ステップ幅設定レジスタ46−2には、外部より入力された、第1の電圧ステップ幅設定データDH1、第2の電圧ステップ幅設定データDH2、が書き込み記憶されている。
【0154】
電圧ステップ幅切り換え回路66は、第1の電圧ステップ幅設定レジスタ46−1から第1の電圧ステップ幅設定データDH1と、第2の電圧ステップ幅設定レジスタ46−2から第2の電圧ステップ幅設定データDH2とを入力して、切り換え信号発生回路60からの切り換え信号SWにより、前記二つのデータのうち一つを選択してアップダウンカウンタ22に出力する回路である。切り換え信号SWがHighレベルのとき第1の電圧ステップ幅設定データDH1を選択して出力し、切り換え信号SWがLowレベルのとき第2の電圧ステップ幅設定データDH2を選択して出力する。
【0155】
本実施の形態のアップダウンカウンタ22−1は、周期信号生成回路10からの周期信号TCLKの入力に従って、2カウントステップでカウント動作を行って、D/A変換回路24の出力電圧を大きい電圧ステップ幅ΔV1で電圧アップダウン動作させる入力部位と、1カウントステップでカウント動作を行って、D/A変換回路24の出力電圧を小さい電圧ステップ幅ΔV2で電圧アップダウン動作させる入力部位とを有する。
【0156】
そして、アップダウンカウンタ22−1は、電圧ステップ幅切り換え回路66の出力である電圧ステップ幅設定データによって、前記入力部位を切り換えることができる回路であって、電圧ステップ幅切り換え回路66からの出力データが、第1の電圧ステップ幅設定データDH1から第2の電圧ステップ幅設定データDH2に切り換わることによって、電圧アップダウン回路20の電圧ステップ幅を、大きい電圧ステップ幅ΔV1から小さい電圧ステップ幅ΔV2に切り換えている。
【0157】
アップダウンカウンタ22−1において、1カウントステップでカウント動作を行う入力部位は、第一の実施の形態および第二の実施の形態と同じであって、アップダウンカウンタの最下位ビットに対応するフリップフロップ回路入力であり、2カウントステップでカウント動作を行う入力部位は、前記最下位ビットの次の下位ビットに対応するフリップフロップ回路入力である。
【0158】
次に、図7のタイミングチャートを用いて本実施の形態の電源回路の動作を説明する。図7は、本実施の形態の電源回路が、出力電圧を変更前の電圧V(n)から、それよりも高い電圧V(DV2)に変更する動作(電圧アップ動作)を示している。また、切り換え設定電圧V(DV1)で、電圧変化率が切り換わっている様子を示している。
【0159】
本実施の形態の電源回路の動作は、記憶手段40の各レジスタへのデータの書き込み記憶、電圧変更指示信号DSの電圧変更動作の開始の指示、切り換え信号発生回路60からの切り換え信号SWと動作停止信号STPの発生、比較電圧切り換え回路62の動作については、前記第二の実施の形態と同様であるので、省略して説明する。
【0160】
電圧変更指示信号DSに、電圧変更動作の開始指示を示すLowレベルのパルスが外部から入力されると、切り換え信号SWがHighレベルになり、電圧ステップ幅切り換え回路66は、電圧ステップ幅設定データとして、大きい電圧ステップ幅ΔV1に対応する第1の電圧ステップ幅設定データDH1を選択する。
【0161】
同時に、動作停止信号STPがHighレベルになり、周期信号生成回路10から、一定の周期Δtの周期信号TCLKが発生する。
【0162】
アップダウンカウンタ22−1は、周期信号TCLKを、第1の電圧ステップ幅設定データDH1に対応して、第2の入力部位から入力し、アップダウンカウンタ22−1のカウント値である出力電圧データを、変更前の電圧データであるカウント値nから、Δtの周期で、n+2、n+4、n+6・・・というように2カウントずつカウントアップする。
【0163】
このとき、D/A変換回路24からの出力電圧は、大きい電圧ステップ幅ΔV1による大きい電圧変化率で電圧アップされる。
【0164】
次に、アップダウンカウンタ22−1からの出力電圧データがカウントアップされ、切り換え設定電圧データDV1になると、切り換え信号SWがLowレベルとなる。
【0165】
このことにより、電圧ステップ幅切り換え回路66が電圧ステップ幅設定データとして、第2の電圧ステップ幅設定データDH2を選択する。
【0166】
アップダウンカウンタ22−1は、周期信号TCLKを、第2の電圧ステップ幅設定データDH2に対応して、第1の入力部位から入力し、アップダウンカウンタ22−1のカウント値である出力電圧データを、Δtの周期で、DV1+1、DV1+2、DV1+3・・・というように1カウントずつカウントアップする。
【0167】
このとき、D/A変換回路24からの出力電圧は、小さい電圧ステップ幅ΔV2による小さい電圧変化率で緩やかに電圧アップされる。
【0168】
アップダウンカウンタ22−1のカウント値である出力電圧データが、変更設定電圧データDV2までカウントアップされると、周期信号発生回路10からの周期信号TCLKの発生が停止し、電圧変更動作が停止する。
【0169】
このようにして、本実施の電源回路は、出力電圧の電圧変化率を、切り換え設定電圧V(DV1)の前後で、大きい電圧変化率から小さい電圧変化率に切り換えている。
【0170】
本実施の形態の電源回路は、第一の実施の形態に比べて、出力電圧が変更設定電圧に到達する時点で、より電圧変化率を小さくしているので、オーバーシュートやアンダーシュートの発生を、さらに抑制することができる。
【0171】
本実施の形態では、大きい電圧ステップ幅ΔV1を、小さい電圧ステップ幅ΔV2の2倍の大きさになるように、周期信号TCLKの入力部位として、アップダウンカウンタ22−1の最下位ビットの次の下位ビットに対応するフリップフロップ回路入力として説明したが、他のビットに対応するフリップフロップ回路入力としても良い。例えば、最下位ビットから2番目の下位ビットに対応するフリップフロップ回路入力とすれば、4倍の大きさにすることができる。
【0172】
また、本実施の形態では、第二の実施の形態と同様に、電圧変化率の切り換え電圧を複数箇所に設けることができる。切り換え電圧データに対応して、出力電圧が電圧変更前の電圧から変更設定電圧に近づくに従って、電圧ステップ幅が小さくなるように設定しておくことで、出力電圧が変更前電圧から変更設定電圧に近づくに従って、電圧変化率が段階的に小さくなるように制御することができる。
【0173】
また、第二の実施の形態で説明した、周期設定データを切り換えることによって電圧変化率を切り換える方法、と組み合わせることによって、より細かい電圧変化率の制御が可能となる。
【0174】
本実施の形態の電源回路も、図3の第一の実施の形態の電源回路と電子装置で説明したように、制御回路56、定電圧回路50、電圧レギュレータ54を含んで構成され、電池82、外部電子装置84と接続して使用される。本実施の形態の電源回路は、外部電子装置84内の演算処理装置86から制御信号を入力して、電源出力電圧Voutが外部電子装置84の動作に適した駆動電圧となるように制御される。
【0175】
(他の実施の形態)
第一の実施の形態から第三の実施の形態において、データ比較回路30は、電圧をカウント値であるデジタルデータで比較する回路であったが、アナログ電圧を比較する電圧比較回路に置き換えて構成することも可能である。
【0176】
データ比較回路30を電圧比較回路に置き換える構成例を図1に対応させて説明する。図1においてデータ比較回路30を電圧比較回路に置き換え、前記電圧比較回路への入力は、電圧アップダウン回路20内のアップダウンカウンタ22からの出力電圧データに代えて、電圧アップダウン回路20内のD/A変換回路24からの出力電圧を入力する。また、変更電圧設定レジスタ44−1からの変更設定電圧データDVに代えて、変更電圧設定レジスタ44−1の変更設定電圧データDVをアナログ電圧である変更設定電圧に変換して、前記電圧比較回路に入力する。アナログ電圧への変換は、D/A変換回路を用いると良い。
【0177】
電圧比較回路の出力をアップダウン指示信号U/Dとし、前記アップダウン指示信号U/Dをデジタル回路処理することによって一致信号CEが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第一の実施の形態の電源回路の電圧変更動作ブロック図。
【図2】図1の電源回路の電圧変更動作を説明するタイミングチャート。
【図3】第一の実施の形態の電源回路と外部電子装置のブロック図。
【図4】第二の実施の形態の電源回路の電圧変更動作ブロック図。
【図5】図2の電源回路の電圧変更動作を説明するタイミングチャート。
【図6】第三の実施の形態の電源回路の電圧変更動作ブロック図。
【図7】図6の電源回路の電圧変更動作を説明するタイミングチャート。
【符号の説明】
10 周期信号生成回路、 12 分周回路、 14 プログラマブルタイマ、
20 電圧アップダウン回路、 22、22−1 アップダウンカウンタ、
24 D/A変換回路、 30 データ比較回路、 40 記憶手段、
42−1 周期設定レジスタ、 42−2 第1の周期設定レジスタ、
42−3 第2の周期設定レジスタ、44−1 変更電圧設定レジスタ、
44−2 切り換え電圧設定レジスタ、 44−4 切り換え回数設定レジスタ、 46−1 第1の電圧ステップ幅設定レジスタ、
46−2 第2の電圧ステップ幅設定レジスタ、 50 定電圧回路、
52 クロック発生回路、 53 外部クロック入力端子、
54 電圧レギュレータ、 56 制御回路、 58 リセット入力端子、
60 切り換え信号発生回路、 62 比較電圧切り換え回路、
64 周期設定切り換え回路、 66 電圧ステップ幅切り換え回路、
80 電源回路、 82 電池、 84 外部電子装置、 86 演算処理装置
Claims (8)
- 変更設定電圧に応じ出力電圧が変更可能な電源回路において、
所定の周期を持つ周期信号を出力する周期信号生成回路と、
前記周期信号の出力に基づいて、出力電圧を所定の電圧ステップ幅でアップまたはダウンして、電圧変更動作を行う電圧アップダウン回路と、
前記電圧アップダウン回路の出力電圧と前記変更設定電圧とを比較して、前記電圧アップダウン回路に出力電圧のアップまたはダウンの指示を行い、前記出力電圧と前記変更設定電圧が一致したときに前記電圧変更動作を停止させる電圧比較回路と、を含み
前記出力電圧を前記所定の周期と前記所定の電圧ステップ幅による電圧変化率で変更することを特徴とする電源回路。 - 請求項1において、
前記電圧変更動作は、前記出力電圧が変更動作前の電圧から前記変更設定電圧に近づくにしたがって、前記電圧変化率が小さくなるように制御されることを特徴とする電源回路。 - 請求項2において、
前記電圧変更動作の前記電圧変化率の制御は、前記周期信号生成回路の周期信号の周期を、変更動作前の電圧から前記変更設定電圧に近づくにしたがって大きくするように制御することによって、前記電圧変化率を小さくすることを特徴とする電源回路。 - 請求項2、3のいずれかにおいて、
前記電圧変更動作の前記電圧変化率の制御は、前記電圧アップダウン回路の電圧ステップ幅を、変更動作前の電圧から前記変更設定電圧に近づくにしたがって小さくするように制御することによって、前記電圧変化率を小さくすることを特徴とする電源回路。 - 請求項1〜4のいずれかにおいて、
前記電圧アップダウン回路は、アップダウンカウンタとD/A変換回路を含み、
前記電圧比較回路は、データ比較回路であり、
前記アップダウンカウンタは、前記データ比較回路からのアップまたはダウンの指示に従って、カウントアップ動作またはカウントダウン動作を行って、前記アップダウンカウンタのカウント値を出力電圧を特定する出力電圧データとして出力し、
前記データ比較回路は、前記変更設定電圧が当該電圧に対応するカウント値を変更設定電圧データとして与えられ、前記変更設定電圧データと前記アップダウンカウンタの出力電圧データとを比較して、前記アップダウンカウンタにカウントアップまたはカウントダウンの指示を行い、前記変更設定電圧データと前記アップダウンカウンタの出力電圧データが一致したときに前記電圧変更動作を停止させ、
前記D/A変換回路は、前記アップダウンカウンタの出力電圧データを出力電圧に変換して提供することを特徴とする電源回路。 - 請求項1〜5のいずれかにおいて、
予め、前記変更設定電圧を特定するデータが外部から書き込み記憶される記憶手段を含み、
外部から入力された電圧変更指示信号により、前記電圧変更動作を開始して、出力電圧を前記データに基づいて、前記変更設定電圧に変更することを特徴とする電源回路。 - 請求項6において、
予め、前記電圧変化率を特定するデータが外部より書き込み記憶される記憶手段を含み、
外部から入力された電圧変更指示信号により、前記電圧変更動作を開始して、出力電圧を前記電圧変化率を特定するデータに基づく電圧変化率で変化させ、前記変更設定電圧に変更することを特徴とする電源回路。 - 請求項1〜7のいずれかにおいて、
少なくとも前記変更設定電圧と電圧変更指示信号は、前記電源回路の出力電圧の供給を受けて動作する電子装置から提供されることを特徴とする電源回路。
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