JP2021005924A - 電源回路、電源電圧の供給方法、電源遮断保護コントローラ、データ記憶装置 - Google Patents
電源回路、電源電圧の供給方法、電源遮断保護コントローラ、データ記憶装置 Download PDFInfo
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Abstract
Description
Q=C・Vstorage
Eは、E=C・Vstorage 2/2
図2は、実施の形態1に係る電源回路100Aを備えるシステム2Aのブロック図である。システム2Aは、主電源10、負荷20および電源回路100Aを備える。主電源10は、たとえばAC/DCコンバータやUSB(Universal Serial Bus)バスであり、所定の第1電圧レベル(以下、12Vとする)の直流の入力電圧VINを電源回路100Aに供給する。
システム2Aでは、負荷20に供給すべき電源電圧VDDの電圧レベルが、入力電圧VINよりも低い電圧レベルに変更されている。これにより、負荷20の入力に接続される平滑キャパシタC1の耐圧を下げることができる。すなわち図1のシステム2では、このキャパシタC1は、耐圧が12Vより高い部品を選定する必要があったが、図2のシステム2Aでは、キャパシタC1の耐圧は5Vよりも高ければよく、例えば6.3Vの部品を選定できる。これにより、キャパシタC1のコストを下げることができる。また低耐圧のキャパシタの方が供給量が多く、また選択肢も多いため、システム2の安定供給の観点からも有利である。
図1のシステム2では、昇圧コンバータ36の入力INが、入力電圧VINと同じ電圧レベル(12V)の電源ライン38と接続されている。この場合、昇圧コンバータ36は、電力遮断状態において、バックアップキャパシタ34のキャパシタ電圧Vstorageが12Vに低下するまで、負荷20が要求する電圧レベル12Vを出力し続けることができる。
図4において、コンバータコントローラ114を、PLPコントローラ200Aに集積化してもよい。またスイッチSW1をPLPコントローラ200Aに集積化してもよい。
図5は、実施の形態2に係る電源回路100Bを備えるシステム2Bのブロック図である。システム2Bは、主電源10、負荷20および電源回路100Bを備える。主電源10および負荷20は、図2(実施の形態1)と同様である。
(第1の利点)
第1の利点は、実施の形態1と同様であり、負荷20の入力に接続される平滑キャパシタC1の耐圧を下げることができる点である。
実施の形態1では、電源喪失時に、昇圧コンバータ120を逆方向で動作させて負荷20に電力を供給するため、昇圧コンバータ120には、負荷20を駆動するのに足る駆動能力(電流容量)が要求される。これに対して実施の形態2では、昇圧コンバータ120はバックアップキャパシタ102の充電にのみ使用される。したがって、実施の形態2では実施の形態1に比べて、昇圧コンバータ120の駆動能力を低く設計することができる。このことは、昇圧コンバータ120を構成するトランジスタやインダクタのサイズを小さくでき、また安価な部品を選択できることを意味する。
図10は、実施の形態3に係る電源回路100Cを備えるシステム2Cのブロック図である。システム2Cは、主電源10、負荷20および電源回路100Cを備える。負荷20は、図1の従来のシステム2と同様に、入力電圧VINと同じ電圧レベルの電源電圧VDDを要求する。
実施の形態に係る電源回路100A〜100C(以下、符号100を付して総称する)は、データ記憶装置300に用いることができる。図13は、PLP機能付きのデータ記憶装置300のブロック図である。データ記憶装置300はたとえばSSD(Solid State Drive)であり、電源回路100、PMIC302、コントローラ304やNANDメモリ306、キャッシュメモリ308、インタフェース310を備える。
10 主電源
20 負荷
22 PMIC
24 電子部品
100 電源回路
SW1 スイッチ
102 バックアップキャパシタ
104 入力ライン
106 バックラップライン
108 出力ライン
110 降圧コンバータ
114 コンバータコントローラ
120 昇圧コンバータ
130 コントローラ
140 昇降圧コンバータ
200 PLPコントローラ
202 コンパレータ
204 スイッチコントローラ
206 インタフェース回路
208,210 コントロールロジック
212 スイッチコントローラ
214,216 コンバータコントローラ
300 データ記憶装置
302 PMIC
304 コントローラ
306 NANDメモリ
308 キャッシュメモリ
310 インタフェース
Claims (13)
- 外部電源から第1レベルの入力電圧が供給される正常状態においてイネーブルとなり、前記入力電圧を降圧し、第2レベルの電源電圧を負荷に供給する降圧コンバータと、
前記正常状態において順方向で動作し、前記電源電圧を昇圧し、第3レベルの電圧によってバックアップキャパシタを充電し、前記入力電圧が遮断される電源遮断状態において、逆方向で動作し、前記バックアップキャパシタのキャパシタ電圧を降圧し、前記第2レベルの前記電源電圧を前記負荷に供給する昇圧コンバータと、
を備えることを特徴とする電源回路。 - 前記外部電源から前記降圧コンバータに至る入力ライン上に設けられ、前記正常状態においてオン、前記電源遮断状態においてオフとなる第1スイッチをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の電源回路。
- 外部電源から第1レベルの入力電圧を入力端子に受け、前記入力電圧を降圧し、出力端子に接続される負荷に、第2レベルの電源電圧を供給する降圧コンバータと、
前記電源電圧を昇圧し、第3レベルの電圧によってバックアップキャパシタを充電する昇圧コンバータと、
を備え、
前記入力電圧の遮断時に、前記バックアップキャパシタのキャパシタ電圧が、前記降圧コンバータの入力端子に供給されるように構成されることを特徴とする電源回路。 - 前記外部電源から前記降圧コンバータの前記入力端子に至る入力ライン上に設けられ、正常状態においてオン、電源遮断状態においてオフとなる第1スイッチと、
前記バックアップキャパシタから前記降圧コンバータの前記入力端子に至るバックアップライン上に設けられ、前記正常状態においてオフ、前記電源遮断状態においてオンとなる第2スイッチと、
をさらに備えることを特徴とする請求項3に記載の電源回路。 - 前記第3レベルは前記第1レベルより高いことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の電源回路。
- 前記負荷はパワーマネージメント回路であることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の電源回路。
- 前記第2レベルは3〜6Vであることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の電源回路。
- 請求項1から7のいずれかに記載の電源回路を備えることを特徴とするデータ記憶装置。
- スイッチ、降圧コンバータ、昇圧コンバータとともに使用されて電源回路を構成する電源遮断保護コントローラであって、
外部電源からの入力電圧を監視し、正常状態か電源遮断状態かを判定する判定部と、
前記昇圧コンバータのコントローラと、
(i)前記正常状態において前記スイッチをオン、(ii)前記電源遮断状態において前記スイッチをオフするスイッチコントローラと、
(i)前記正常状態において前記降圧コンバータをイネーブルとし、前記昇圧コンバータを順方向で動作させ、(ii)前記電源遮断状態において前記降圧コンバータをディセーブルとし、前記昇圧コンバータを逆方向で動作させるロジック回路と、
を備えることを特徴とする電源遮断保護コントローラ。 - 第1スイッチ、第2スイッチ、降圧コンバータ、昇圧コンバータとともに使用されて電源回路を構成する電源遮断保護コントローラであって、
外部電源からの入力電圧を監視し、正常状態か電源遮断状態かを判定する判定部と、
前記降圧コンバータのコントローラと、
前記昇圧コンバータのコントローラと、
(i)前記正常状態において前記第1スイッチをオン、前記第2スイッチをオフ、(ii)前記電源遮断状態において前記第1スイッチをオフ、前記第2スイッチをオンするスイッチコントローラと、
(i)前記正常状態において前記降圧コンバータおよび前記昇圧コンバータをイネーブルとし、(ii)前記電源遮断状態において前記降圧コンバータおよび前記昇圧コンバータをディセーブルとするロジック回路と、
を備えることを特徴とする電源遮断保護コントローラ。 - ひとつの半導体基板に集積化されることを特徴とする請求項9または10に記載の電源遮断保護コントローラ。
- 第1レベルの入力電圧が供給される正常状態において、降圧コンバータによって前記入力電圧を降圧し、第2レベルの電源電圧を負荷に供給するステップと、
前記正常状態において、昇圧コンバータを順方向に動作させ、前記電源電圧を昇圧し、昇圧後の第3レベルの電圧によってバックアップキャパシタを充電するステップと、
前記入力電圧の遮断状態において、前記昇圧コンバータを逆方向に動作させ、前記バックアップキャパシタのキャパシタ電圧を降圧し、前記第2レベルの前記電源電圧を前記負荷に供給するステップと、
を備えることを特徴とする電源電圧の供給方法。 - 第1レベルの入力電圧が供給される正常状態において、降圧コンバータによって前記入力電圧を降圧し、第2レベルの電源電圧を負荷に供給するステップと、
前記正常状態において、昇圧コンバータによって前記電源電圧を昇圧し、昇圧後の第3レベルの電圧によってバックアップキャパシタを充電するステップと、
前記入力電圧の遮断状態において、前記バックアップキャパシタのキャパシタ電圧を、前記降圧コンバータの入力端子に供給するステップと、
を備えることを特徴とする電源電圧の供給方法。
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