JP2008061452A - 電源装置及びその動作制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】LDO2と、スイッチングレギュレータ3を並列に接続し、外部からの切替信号Smcに応じて、LDO2とスイッチングレギュレータ3を選択して作動させ、LDO2からスイッチングレギュレータ3に切り替えて作動させる際に、LDO2とスイッチングレギュレータ3の動作期間をオーバーラップさせ、少なくとも該オーバーラップさせている期間は、スイッチングレギュレータ3の同期整流用トランジスタの電流駆動能力が小さくなるようにし、LDO2が動作を停止した後で、スイッチングレギュレータ3の同期整流用トランジスタの電流駆動能力を通常状態に戻すようにした。
【選択図】図1
Description
前記入力電圧を所定の電圧に変換して前記出力端子に出力する同期整流型スイッチングレギュレータと、
前記入力電圧を所定の電圧に変換して前記出力端子に出力するリニアレギュレータと、
外部から入力された制御信号に応じて、前記リニアレギュレータの駆動制御を行うと共に前記同期整流型スイッチングレギュレータの動作制御を行うタイミング調整回路部と、
を備え、
前記同期整流型スイッチングレギュレータは、前記外部からの制御信号によって駆動制御され、該外部からの制御信号によって起動されてから、前記タイミング調整回路部から所定の信号が入力されるまでの間、スイッチングトランジスタのスイッチングによって前記入力電圧で充電が行われるインダクタの放電を行う同期整流用トランジスタの電流駆動能力を低下させるものである。
入力された第1の制御信号に応じてスイッチングを行うスイッチングトランジスタと、
該スイッチングトランジスタのスイッチングによって前記入力電圧による充電が行われるインダクタと、
入力された第2の制御信号に応じてスイッチングし該インダクタの放電を行う第1の同期整流用トランジスタと、
入力された第3の制御信号に応じてスイッチングし前記インダクタの放電を行う、前記第1の同期整流用トランジスタよりも電流駆動能力の小さい第2の同期整流用トランジスタと、
前記出力端子から出力される出力電圧が前記所定の定電圧になるように前記スイッチングトランジスタに対するスイッチング制御を行うと共に、前記第1及び/又は第2の同期整流用トランジスタに対して前記スイッチングトランジスタと相反するスイッチング動作を行わせる制御回路部と、
を備え、
前記制御回路部は、前記タイミング調整回路部から同期整流用トランジスタの電流駆動能力を低下させるための信号が入力されている間、前記第1の同期整流用トランジスタをオフさせて遮断状態にすると共に前記第2の同期整流用トランジスタを使用して前記インダクタを放電させるようにした。
前記入力電圧を所定の電圧に変換して前記出力端子に出力する同期整流型スイッチングレギュレータと、
前記入力電圧を所定の電圧に変換して前記出力端子に出力するリニアレギュレータと、
外部から入力された制御信号に応じて、前記リニアレギュレータ及び前記同期整流型スイッチングレギュレータの駆動制御を行うタイミング調整回路部と、
を備え、
前記同期整流型スイッチングレギュレータは、前記出力端子の電圧である出力電圧に比例した比例電圧と所定の基準電圧との電圧差を増幅して出力する誤差増幅回路を備え、同期整流型スイッチングレギュレータの起動時に該誤差増幅回路が起動してから、該誤差増幅回路の出力電圧が所定値以上になるまでの間、インダクタの充電を行うスイッチングトランジスタと、該インダクタの放電を行う同期整流用トランジスタをそれぞれ強制的にオフさせて遮断状態にするものである。
前記リニアレギュレータから同期整流型スイッチングレギュレータに切り替えることを示す前記外部からの制御信号が入力されると、第1の所定時間の間、前記リニアレギュレータを作動させ、該第1の所定時間よりも長い第2の所定時間が経過するまでの間、前記同期整流型スイッチングレギュレータにおける同期整流用トランジスタの電流駆動能力を低下させるようにした。
前記リニアレギュレータから同期整流型スイッチングレギュレータに切り替えることを示す前記外部からの制御信号が入力されると、前記出力端子の電圧である出力電圧に比例した比例電圧と所定の基準電圧との電圧差を増幅した信号の電圧が所定値以上になるまでの間、前記同期整流型スイッチングレギュレータの電圧出力を強制的に停止させるようにした。
第1の実施の形態.
図1は、本発明の第1の実施の形態における電源装置の回路例を示した図である。
図1において、電源装置1は、入力端子INに入力された入力電圧VBATを所定の定電圧V1に変換し、出力電圧VOUTとして出力端子OUTから負荷10に出力する。
スイッチングレギュレータ3は、入力電圧VBATを降圧して所定の定電圧V1に変換し、出力電圧VOUTとして出力端子OUTから出力する。また、スイッチングレギュレータ3は、所定の切替信号Smc、例えば、ハイレベルの切替信号Smcが入力されると作動し、ローレベルの切替信号Smcが入力されると動作を停止して消費電流を低減させる。
入力電圧VBATと出力端子OUTとの間には出力トランジスタM11が接続され、出力トランジスタM11のゲートは誤差増幅回路12の出力端に接続されている。出力端子OUTと接地電圧GNDとの間には抵抗R11及びR12が直列に接続され、抵抗R11とR12との接続部からは、出力電圧VOUTを分圧した分圧電圧VFB1が出力される。誤差増幅回路12の反転入力端には基準電圧Vr1が入力され、誤差増幅回路12の非反転入力端には分圧電圧VFB1が入力されている。また、第1基準電圧発生回路11及び誤差増幅回路12には、タイミング調整回路4からの制御信号Sc1がそれぞれ入力されている。
ローレベルの切替信号Smcが入力されている間は、タイミング調整回路4は、ハイレベルの制御信号Sc1を出力すると共に、第2基準電圧発生回路21、誤差増幅回路22、発振回路23、PWMコンパレータ24及び出力制御回路25はそれぞれ動作を停止して消費電流をカットしている。このとき、スイッチングトランジスタM21及び同期整流用トランジスタM22,M23はそれぞれオフして遮断状態であり、タイミング調整回路4から出力される制御信号Sc2は、ハイレベルでもローレベルでもよく、タイミング調整回路4は、制御信号Sc2の出力を停止するようにしてもよい。
また、出力電圧VOUTが小さくなると、誤差増幅回路22の出力信号ERROUTの電圧が上昇し、PWMコンパレータ24からのパルス信号PWMOUTのデューティサイクルは大きくなる。この結果、スイッチングトランジスタM21がオンする時間が長くなり、それに応じて同期整流用トランジスタ、低電流駆動能力モードでは同期整流用トランジスタM23がオンする時間が短くなって、出力電圧VOUTが上昇するように制御される。このような動作を繰り返して、出力電圧VOUTは所定の電圧で一定になるように制御される。
前記第1の実施の形態では、スイッチングレギュレータ3が起動してから第2の所定時間T2が経過するまでの間、電流駆動能力の小さい同期整流用トランジスタを使用するようにしたが、スイッチングレギュレータ3の起動時に誤差増幅回路22の出力電圧が所定値以上になるまで、スイッチングトランジスタ及び同期整流用トランジスタを共にオフさせて遮断状態にするようにしてもよく、このようにしたものを本発明の第2の実施の形態とする。
図3は、本発明の第2の実施の形態における電源装置の回路例を示した図である。なお、図3では、図1と同じもの又は同様のものは同じ符号で示し、ここではその説明を省略すると共に図1との相違点のみ説明する。
図3において、電源装置1aは、入力端子INに入力された入力電圧VBATを所定の定電圧V1に変換し、出力電圧VOUTとして出力端子OUTから負荷10に出力する。
スイッチングレギュレータ3aは、スイッチングトランジスタM21と、同期整流用トランジスタM22と、第2基準電圧発生回路21と、出力電圧検出用の抵抗R21,R22と、インダクタLと、平滑用のコンデンサCと、誤差増幅回路22と、発振回路23と、PWMコンパレータ24と、出力制御回路25aと、コンパレータ41と、所定の基準電圧Vr3を生成して出力する第3基準電圧発生回路42とを備えている。なお、第2基準電圧発生回路21、出力電圧検出用の抵抗R21,R22、誤差増幅回路22、発振回路23、PWMコンパレータ24、出力制御回路25a、コンパレータ41及び第3基準電圧発生回路42は制御回路部をなす。
ローレベルの切替信号Smcが入力されている間は、タイミング調整回路4aは、ハイレベルの制御信号Sc1を出力すると共にローレベルの制御信号Sc2を出力する。このため、LDO2の第1基準電圧発生回路11と誤差増幅回路12は、それぞれ作動し、誤差増幅回路12は、分圧電圧VFB1が基準電圧Vr1になるように出力トランジスタM11の動作制御を行って、出力トランジスタM11から負荷10に出力される出力電流の制御を行う。
次に、タイミング調整回路4aは、切替信号Smcがハイレベルに立ち上がってから第1の所定時間T1が経過すると、制御信号Sc1をローレベルに立ち下げて第1基準電圧発生回路11及び誤差増幅回路12の動作を停止させて消費電流をカットし出力トランジスタM11をオフさせてLDO2の動作を停止させる。
2 LDO
3,3a スイッチングレギュレータ
4,4a タイミング調整回路
10 負荷
11 第1基準電圧発生回路
12,22 誤差増幅回路
21 第2基準電圧発生回路
23 発振回路
24 PWMコンパレータ
25,25a 出力制御回路
41 コンパレータ
42 第3基準電圧発生回路
M11 出力トランジスタ
M21 スイッチングトランジスタ
M22,M23 同期整流用トランジスタ
R11,R12,R21,R22 抵抗
L インダクタ
C コンデンサ
Claims (12)
- 入力端子に入力された入力電圧を所定の電圧に変換し出力電圧として所定の出力端子から出力する電源装置において、
前記入力電圧を所定の電圧に変換して前記出力端子に出力する同期整流型スイッチングレギュレータと、
前記入力電圧を所定の電圧に変換して前記出力端子に出力するリニアレギュレータと、
外部から入力された制御信号に応じて、前記リニアレギュレータの駆動制御を行うと共に前記同期整流型スイッチングレギュレータの動作制御を行うタイミング調整回路部と、
を備え、
前記同期整流型スイッチングレギュレータは、前記外部からの制御信号によって駆動制御され、該外部からの制御信号によって起動されてから、前記タイミング調整回路部から所定の信号が入力されるまでの間、スイッチングトランジスタのスイッチングによって前記入力電圧で充電が行われるインダクタの放電を行う同期整流用トランジスタの電流駆動能力を低下させることを特徴とする電源装置。 - 前記タイミング調整回路部は、前記リニアレギュレータから同期整流型スイッチングレギュレータに切り替えることを示す前記外部からの制御信号が入力されると、第1の所定時間の間、前記リニアレギュレータを作動させ、該第1の所定時間が経過すると、前記リニアレギュレータの動作を停止させることを特徴とする請求項1記載の電源装置。
- 前記タイミング調整回路部は、同期整流型スイッチングレギュレータが起動してから、前記第1の所定時間よりも長い第2の所定時間が経過するまでの間、該同期整流型スイッチングレギュレータに前記所定の信号を出力して該同期整流用トランジスタの電流駆動能力を低下させることを特徴とする請求項2記載の電源装置。
- 前記同期整流型スイッチングレギュレータは、
入力された第1の制御信号に応じてスイッチングを行うスイッチングトランジスタと、
該スイッチングトランジスタのスイッチングによって前記入力電圧による充電が行われるインダクタと、
入力された第2の制御信号に応じてスイッチングし該インダクタの放電を行う第1の同期整流用トランジスタと、
入力された第3の制御信号に応じてスイッチングし前記インダクタの放電を行う、前記第1の同期整流用トランジスタよりも電流駆動能力の小さい第2の同期整流用トランジスタと、
前記出力端子から出力される出力電圧が前記所定の定電圧になるように前記スイッチングトランジスタに対するスイッチング制御を行うと共に、前記第1及び/又は第2の同期整流用トランジスタに対して前記スイッチングトランジスタと相反するスイッチング動作を行わせる制御回路部と、
を備え、
前記制御回路部は、前記タイミング調整回路部から同期整流用トランジスタの電流駆動能力を低下させるための信号が入力されている間、前記第1の同期整流用トランジスタをオフさせて遮断状態にすると共に前記第2の同期整流用トランジスタを使用して前記インダクタを放電させることを特徴とする請求項1、2又は3記載の電源装置。 - 前記制御回路部は、前記出力端子の電圧である出力電圧に比例した比例電圧と所定の基準電圧との電圧差を増幅して出力する誤差増幅回路を備え、前記第1の所定時間は、同期整流型スイッチングレギュレータの起動時に該誤差増幅回路が起動してから、該誤差増幅回路の出力電圧が所定値以上になるまでに要する時間以上であることを特徴とする請求項4記載の電源装置。
- 入力端子に入力された入力電圧を所定の電圧に変換し出力電圧として所定の出力端子から出力する電源装置において、
前記入力電圧を所定の電圧に変換して前記出力端子に出力する同期整流型スイッチングレギュレータと、
前記入力電圧を所定の電圧に変換して前記出力端子に出力するリニアレギュレータと、
外部から入力された制御信号に応じて、前記リニアレギュレータ及び前記同期整流型スイッチングレギュレータの駆動制御を行うタイミング調整回路部と、
を備え、
前記同期整流型スイッチングレギュレータは、前記出力端子の電圧である出力電圧に比例した比例電圧と所定の基準電圧との電圧差を増幅して出力する誤差増幅回路を備え、同期整流型スイッチングレギュレータの起動時に該誤差増幅回路が起動してから、該誤差増幅回路の出力電圧が所定値以上になるまでの間、インダクタの充電を行うスイッチングトランジスタと、該インダクタの放電を行う同期整流用トランジスタをそれぞれ強制的にオフさせて遮断状態にすることを特徴とする電源装置。 - 前記タイミング調整回路部は、前記リニアレギュレータから同期整流型スイッチングレギュレータに切り替えて駆動させることを示す前記外部からの制御信号が入力されると、第1の所定時間の間、前記リニアレギュレータと同期整流型スイッチングレギュレータをそれぞれ作動させ、該第1の所定時間が経過すると、前記リニアレギュレータの動作を停止させることを特徴とする請求項6記載の電源装置。
- 前記第1の所定時間は、同期整流型スイッチングレギュレータの起動時に前記誤差増幅回路が起動してから、該誤差増幅回路の出力電圧が前記所定値以上になるまでに要する時間以上であることを特徴とする請求項7記載の電源装置。
- 入力端子に入力された入力電圧を所定の電圧に変換し出力電圧として所定の出力端子から出力する同期整流型スイッチングレギュレータとリニアレギュレータとを備え、外部からの制御信号に応じて該同期整流型スイッチングレギュレータと該リニアレギュレータを切り替えて作動させる電源装置の動作制御方法において、
前記リニアレギュレータから同期整流型スイッチングレギュレータに切り替えることを示す前記外部からの制御信号が入力されると、第1の所定時間の間、前記リニアレギュレータを作動させ、該第1の所定時間よりも長い第2の所定時間が経過するまでの間、前記同期整流型スイッチングレギュレータにおける同期整流用トランジスタの電流駆動能力を低下させることを特徴とする電源装置の動作制御方法。 - 前記リニアレギュレータから前記同期整流型スイッチングレギュレータに切り替えることを示す前記外部からの制御信号が入力されてから前記第1の所定時間が経過すると、前記リニアレギュレータの動作を停止させることを特徴とする請求項9記載の電源装置の動作制御方法。
- 入力端子に入力された入力電圧を所定の電圧に変換し出力電圧として所定の出力端子から出力する同期整流型スイッチングレギュレータとリニアレギュレータとを備え、外部からの制御信号に応じて該同期整流型スイッチングレギュレータと該リニアレギュレータを切り替えて作動させる電源装置の動作制御方法において、
前記リニアレギュレータから同期整流型スイッチングレギュレータに切り替えることを示す前記外部からの制御信号が入力されると、前記出力端子の電圧である出力電圧に比例した比例電圧と所定の基準電圧との電圧差を増幅した信号の電圧が所定値以上になるまでの間、前記同期整流型スイッチングレギュレータの電圧出力を強制的に停止させることを特徴とする電源装置の動作制御方法。 - 前記リニアレギュレータから同期整流型スイッチングレギュレータに切り替えることを示す前記外部からの制御信号が入力されると、前記比例電圧と前記所定の基準電圧との電圧差を増幅した信号の電圧が所定値以上になるまでの間、前記リニアレギュレータを作動させることを特徴とする請求項11記載の電源装置の動作制御方法。
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