JP3896102B2

JP3896102B2 - 電源制御回路および移動通信機器ならびにその電源制御方法

Info

Publication number: JP3896102B2
Application number: JP2003275279A
Authority: JP
Inventors: 誠秋谷
Original assignee: 埼玉日本電気株式会社
Priority date: 2003-07-16
Filing date: 2003-07-16
Publication date: 2007-03-22
Anticipated expiration: 2023-07-16
Also published as: JP2005039590A

Description

本発明は電源制御回路に関し、特に移動通信機器等に用いられる電源制御回路に関する。

図３は従来の移動通信機器における電源制御回路の一例を示すブロック図である。図３を参照すると、電源制御回路は、高周波信号を増幅する電力増幅器１と、電池２と、電池２から電力増幅器１への電圧供給をスイッチングするＰチャネル電界効果トランジスタ(ＰｃｈＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下、ＰｃｈＦＥＴと呼称)３と、ＰｃｈＦＥＴ３のソース電圧とドレイン電圧の電位差を検出する差動増幅器５と、ソース電圧とドレイン電圧の電位差と予め決められた閾値電圧とを比較し比較結果を出力する比較器７と、電力増幅器１に送信時のみ電圧が印加されるような制御信号と比較器７の出力信号とを入力しＰｃｈＦＥＴ３のゲート端子へ入力に応じた信号を出力するＯＲ回路８とを備える。

以下に、図３に示す電源制御回路の動作を説明する。電力増幅器１に異常に大きい電流が流れていない場合は、（以下、正常な場合と呼称）ＰｃｈＦＥＴ３のソース−ドレイン間の抵抗値は十分に低いため、ＰｃｈＦＥＴ３のソース−ドレイン間の電位差は小さくなる。よって差動増幅器５より出力される電圧も小さい電圧となり、比較器７の＋入力端子に入力される。比較器７の−入力端子には、予め電力増幅器１が異常となった場合のＰｃｈＦＥＴ３のソース−ドレイン間の電位差から決められた閾値電圧が入力されている。比較器７の−入力端子に入力される電圧が閾値電圧より低いため、比較器７の出力端子にはＬレベル電圧が出力される。電力増幅器制御信号は送信時Ｌレベル電圧が出力されるため、ＯＲ回路８の出力はＬレベル電圧（＝０Ｖ）となり、ＰｃｈＦＥＴ３のソース−ドレイン間の抵抗値は最小となる。

一方、電力増幅器１に異常に大きい電流が流れている場合は、（以下、異常な場合と呼称）差動増幅器５の出力電圧は、大きくなるため、比較器７の出力はＨレベルとなり、かつＯＲ回路８の出力電圧もＨレベル電圧（＝ＯＲ回路８の電源電圧）となるため、ＰｃｈＦＥＴ３のソース−ドレイン間の抵抗値は最大となり電力増幅器１へは電圧供給されなくなる。

本発明に関連する従来の技術として、ＦＥＴのオフ状態のときに入力抵抗，入力コンデンサにより突入電流を制限し、その後ＦＥＴをオンさせて所要の電流を確保し、且つ過電流時にはＦＥＴのソース−ドレイン間電圧に基づく電圧検出・制御回路の作用により、ゲート電圧制御トランジスタを介してＦＥＴを抑制方向に動作させて、過電流を制限する技術が開示されている(例えば、特許文献１参照)。

特開平２−１１１２２３号公報（第２頁、作用）

上述した従来の電源制御回路では、異常時に、電力増幅器の電圧供給を止める手段を用いていたが、電力増幅器の電流が正常復帰した場合にも電圧供給が止まっており、システム復帰のためには一度電源を切る等の手段が必要であった。このような問題を解決するために正常復帰した場合には自動的に電力増幅器へ電圧供給が開始出来るような電源制御回路の発明が求められている。

本発明は上述した課題に鑑み成されたもので、その目的は、異常時でも消費電流が最小限に抑えられ、また、異常電流が流れた場合でものちに正常電流に復帰した場合には、正常動作に自動的に復旧できる電源制御回路および移動通信機器ならびにその電源制御方法を提供することにある。

請求項１に記載の本発明は、高周波信号を増幅する電力増幅器を有する通信機器の送信時のみ前記電力増幅器へ電圧を印加するようにスイッチングを行うＰチャネル電界効果トランジスタと、前記Ｐチャネル電界効果トランジスタのドレイン電圧とソース電圧との電位差を検出する電位差検出手段と、前記電位差検出手段より得られた電圧が予め決められた電圧を超えた場合に前記Ｐチャネル電界効果トランジスタのソース電圧と前記Ｐチャネル電界効果トランジスタのゲート−ソース電圧およびドレイン−ソース間抵抗の特性に基づき前記Ｐチャネル電界効果トランジスタのゲート電圧を調整し前記ドレイン−ソース間抵抗を可変することにより高周波信号を増幅する電力増幅器に一定以上の電流が流れないようにするゲート電圧調整手段とを備え、前記ゲート電圧調整手段は、前記電位差検出手段の出力と予め設定された閾値とを比較し正常／異常を判断し異常時には前記Ｐチャネル電界効果トランジスタのゲート端子に前記ドレイン−ソース間抵抗が大きくなるような電圧を出力する比較器と、前記ソース電圧を入力すると共に前記電位差検出手段から出力されるドレイン電圧とソース電圧との電位差により決められた電圧を出力する電圧発生器と、前記電位差検出手段の出力電圧が閾値より大きくなればこの電位差検出手段の出力に応じた電圧を前記電圧発生器から出力させるために切り替える切替部とを備える。

請求項２に記載の本発明は、請求項１において、前記電位差検出手段は差動増
幅器である。

請求項３に記載の本発明は、請求項１，２いずれか１項に記載の電源制御回路を有する。

本発明によれば、高周波信号を増幅する電力増幅器における消費電流の検出を行うゲート電圧調整回路を設け、異常な消費電流を検出した場合には、電圧供給をスイッチングするＰｃｈＦＥＴのゲート電圧を調整し、このＰｃｈＦＥＴのソース−ドレイン間の抵抗を可変することによって電力増幅器に対し一定以上の電流制限を行っているため、異常時でも消費電流が最小限に抑えることができる。

また、常時電圧供給をスイッチングするＰｃｈＦＥＴのソース電圧とドレイン電圧の電位差をモニターし、この電力増幅器に流れる電流値をモニターしているため、異常電流が流れた場合でも後に正常電流に復帰した場合には、正常動作に自動的に復旧できる。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１を参照すると、移動通信機器などに用いられる電源制御回路が示され、電力増幅器１と、電池２と、ＰｃｈＦＥＴ３と、ソース電圧検出部４と、差動増幅器５と、ゲート電圧調整回路６とを備える。電力増幅器１は高周波信号を増幅する。ＰｃｈＦＥＴ３は、電力増幅器１の電源端子にドレイン端子が接続され、移動通信機器の送信時のみ電力増幅器１へ電圧を供給するようスイッチングを行う。電池２は、ＰｃｈＦＥＴ３のソース端子が接続され、電力増幅器１へ電圧を供給する。ソース電圧検出部４はＰｃｈＦＥＴ３のソース電圧をモニターする。差動増幅器５は、ＰｃｈＦＥＴ３のドレイン端子とソース電圧検出部４に接続され、ドレイン−ソースの電位差を出力する。ゲート電圧調整回路６は、差動増幅器５の出力端子が接続され、電力増幅器１に流れている電流の正常／異常を検出し、異常時にはＰｃｈＦＥＴ３のゲート電圧を調整する機能を有する。ゲート電圧調整回路６の出力はＰｃｈＦＥＴ３のゲート端子に接続される。またＰｃｈＦＥＴ３のソース電圧はソース電圧検出部４を介しゲート電圧調整回路６にも入力される。

ゲート電圧調整回路６は、比較器６１と、電圧発生器６２と、切替部６３とを備える。比較器６１は、差動増幅器５の出力と予め設定された閾値とを比較し正常／異常を判断し異常時にはＰｃｈＦＥＴ３のゲート端子にドレイン−ソース間抵抗が大きくなるような電圧を出力する。電圧発生器６２は、ソース電圧を入力すると共に差動増幅器５から出力されるドレイン電圧とソース電圧との電位差により決められた電圧を出力する。切替部６３は、差動増幅器５の出力電圧が閾値より大きくなればこの差動増幅器５の出力に応じた電圧を電圧発生器６２から出力させるために切り替える。

以下に、図１および図２を参照して動作を説明する。送信開始時はＰｃｈＦＥＴ３のソース−ドレイン間の送信時の抵抗値は最小となるようゲート電圧調整回路６の出力電圧はＬレベル電圧（＝０Ｖ）に設定される。電力増幅器１に異常に大きい電流が流れていない場合は、（以下正常な場合）ＰｃｈＦＥＴ３のソース−ドレイン間の抵抗値は十分に低いため、ＰｃｈＦＥＴ３のソース−ドレイン間の電位差は小さくなる。よって差動増幅器５より出力される電圧も小さい電圧となり、ゲート電圧調整回路６に入力される。ゲート電圧調整回路６の内部には、予め電力増幅器１が異常となった場合のＰｃｈＦＥＴ３のソース−ドレイン間の電位差から決められた閾値電圧が入力されている。ゲート電圧調整回路６の入力端子に入力される電圧が閾値電圧より低いため、ゲート電圧調整回路６の内部では正常動作と判断される。正常時は、ゲート電圧調整回路６の出力は、送信時Ｌレベル電圧（＝０Ｖ＝ソース−ゲート間電圧大）となり、ＰｃｈＦＥＴ３のソース−ドレイン間の抵抗値は最小となる。

電力増幅器１に異常に大きい電流が流れている場合は、（以下異常な場合）ＰｃｈＦＥＴ３のソース−ドレイン間の電位差は大きくなる。差動増幅器５の出力電圧は大きくなり、ゲート電圧調整回路６の入力端子に入力される電圧が閾値電圧より高いため、ゲート電圧調整回路６の内部では異常動作と判断される。異常動作と判断された場合、ＰｃｈＦＥＴ３のソース電圧よりある一定電圧降下した電圧をゲート電圧調整回路６より出力し、ＰｃｈＦＥＴ３のゲート端子へ印加する。この一定電圧は、図２に示すＰｃｈＦＥＴ３のＶｇｓ（ソース−ゲート間電圧）−Ｒｄｓ（ソース−ドレイン間抵抗）特性から決められる。例えば、１Ａを異常時最大電流値と設定している場合には、ＰｃｈＦＥＴ３のソース電圧が３Ｖの時Ｒｄｓは３オームとすれば良い。よって、図２よりＶｇｓを１Ｖとすれば良く、ゲート電圧を２ＶにすればＲｄｓは３オームとなる。このようにゲート電圧調整回路６から２Ｖを出力すれば異常時電流１Ａをキープすることができる。

また異常時より電流が正常時に戻った場合には、以下の動作となる。ＰｃｈＦＥＴ３のＲｄｓが３オームの時、１Ａの異常電流が０．５Ａの正常電流に戻ったとすると、１Ａの時のＰｃｈＦＥＴ３のソース−ドレイン間の電位差は３Ｖであるが、０．５Ａのときの電位差は、１．５Ｖとなる。このとき異常最大設定電流値が１Ａであるから、Ｒｄｓは１．５オームで良いため、ＰｃｈＦＥＴ３のゲート電圧は１．５Ｖを印加すれば良い。すると正常電流値０．５Ａであれば、ＰｃｈＦＥＴ３のソース−ドレイン間の電位差は０．７５Ｖとなる。この一連の動作を繰り返すことにより差動増幅器５から出力されるＰｃｈＦＥＴ３のソース−ドレイン間の電位差が、ゲート電圧調整回路６に入力されている閾値電圧を下回り、上述した正常動作へ戻ることができる。

本発明の実施の形態を示す移動通信機器における電源制御回路のブロック図である。本発明の実施の形態の動作を説明するためＰｃｈＦＥＴにおけるＶｇｓｖｓＲｏｎ特性の一例を示す図である。従来の移動通信機器における電源制御回路の一例を示すブロック図である。

符号の説明

１電力増幅器
２電池
３ＰｃｈＦＥＴ
４ソース電圧検出部
５差動増幅器
６ゲート電圧調整回路
６１比較器
６２電圧発生器
６３切替部

Claims

高周波信号を増幅する電力増幅器を有する通信機器の送信時のみ前記電力増幅器へ電圧を印加するようにスイッチングを行うＰチャネル電界効果トランジスタと、前記Ｐチャネル電界効果トランジスタのドレイン電圧とソース電圧との電位差を検出する電位差検出手段と、前記電位差検出手段より得られた電圧が予め決められた電圧を超えた場合に前記Ｐチャネル電界効果トランジスタのソース電圧と前記Ｐチャネル電界効果トランジスタのゲート−ソース電圧およびドレイン−ソース間抵抗の特性に基づき前記Ｐチャネル電界効果トランジスタのゲート電圧を調整し前記ドレイン−ソース間抵抗を可変することにより高周波信号を増幅する電力増幅器に一定以上の電流が流れないようにするゲート電圧調整手段とを備え、前記ゲート電圧調整手段は、前記電位差検出手段の出力と予め設定された閾値とを比較し正常／異常を判断し異常時には前記Ｐチャネル電界効果トランジスタのゲート端子に前記ドレイン−ソース間抵抗が大きくなるような電圧を出力する比較器と、前記ソース電圧を入力すると共に前記電位差検出手段から出力されるドレイン電圧とソース電圧との電位差により決められた電圧を出力する電圧発生器と、前記電位差検出手段の出力電圧が閾値より大きくなればこの電位差検出手段の出力に応じた電圧を前記電圧発生器から出力させるために切り替える切替部とを備えることを特徴とする電源制御回路。
前記電位差検出手段は差動増幅器であることを特徴とする請求項１記載の電源制御回路。
請求項１，２いずれか１項に記載の電源制御回路を有することを特徴とする移動通信機器。