JP4888056B2 - 電源回路、電源制御回路および電源制御方法 - Google Patents
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Description
Vo2={Ton/(Ton+Toff)}×Vi・・・(1)
また、チョークコイルL1を流れる電流は、降圧用メインスイッチングトランジスタT1のオン期間では入力側から出力側に流れ、降圧用メインスイッチングトランジスタT1のオフ期間では降圧用同期整流回路T2を介して供給される。従って、平均入力電流Iiは、出力電流Io、降圧用メインスイッチングトランジスタT1のオン期間Tonおよび降圧用メインスイッチングトランジスタT1のオン期間Toffを用いて式(2)で表される。
Ii={Ton/(Ton+Toff)}×Io・・・(2)
従って、入力電圧Viの変動に起因して第2出力電圧Vo2が変動する場合、第2出力電圧Vo2の変動を検出して降圧用メインスイッチングトランジスタT1のオン期間/オフ期間の比率を制御することで、第2出力電圧Vo2を一定に保つことができる。同様に、負荷の変動に起因して第2出力電圧Vo2が変動する場合も、第2出力電圧Vo2の変動を検出して降圧用メインスイッチングトランジスタT1のオン期間/オフ期間の比率を制御することで、第2出力電圧Vo2を一定に保つことができる。このように、PWM制御方式のDC−DCコンバータCNVでは、降圧用メインスイッチングトランジスタT1のオン期間/オフ期間の比率を制御することにより、第2出力電圧Vo2を制御することが可能である。
Ipeak={(Vi−Vo2)/L}×Ton・・・(3)
DC−DCコンバータCNVの起動時には、第2出力電圧Vo2は0Vであるため、チョークコイルL1に印可される電圧が最大になるとともに、降圧用メインスイッチングトランジスタT1のオン期間が最大になり、チョークコイルL1や降圧用メインスイッチングトランジスタT1に過大な突入電流が発生することが分かる。これは、DC−DCコンバータCNVが第2出力電圧Vo2を0Vから定格値(1.8V)まで一気に上昇させようとするために発生する。
IL=(Vi/L)×Ton・・・(4)
また、昇圧用メインスイッチングトランジスタT3のオフ期間において、チョークコイルL1を流れる電流ILは、入力電圧Vi、第1出力電圧Vo1、チョークコイルL1のインダクタンスL、昇圧用メインスイッチングトランジスタT3のオフ期間Toffを用いて式(5)で表され、時間の経過に伴って減少する。
IL={(Vo1−Vi)/L}×Toff・・・(5)
式(4)、(5)における電流ILは等しいため、第1出力電圧Vo1は、入力電圧Vi、昇圧用メインスイッチングトランジスタT3のオン期間Tonおよび昇圧用メインスイッチングトランジスタT3のオフ期間Toffを用いて式(6)で表される。
Vo1={(Ton+Toff)/Toff}×Vi・・・(6)
従って、入力電圧Viの変動に起因して第1出力電圧Vo1が変動する場合、第1出力電圧Vo1の変動を検出して昇圧用メインスイッチングトランジスタT3のオン期間/オフ期間の比率を制御することで、第1出力電圧Vo1を一定に保つことができる。同様に、負荷の変動に起因して第1出力電圧Vo1が変動する場合も、第1出力電圧Vo1の変動を検出して昇圧用メインスイッチングトランジスタT3のオン期間/オフ期間の比率を制御することで、第1出力電圧Vo1を一定に保つことができる。このように、PWM制御方式のDC−DCコンバータCNVでは、昇圧用メインスイッチングトランジスタT3のオン期間/オフ期間の比率を制御することにより、第1出力電圧Vo1を制御することが可能である。
(付記1)
第1所定値または前記第1所定値より小さい第2所定値のいずれかの電圧を受ける入力端子と、
前記第1または第2所定値のいずれかの電圧の出力が要求される第1出力端子と、
前記第2所定値の電圧の出力が要求される第2出力端子と、
前記入力端子の電圧値と前記第1出力端子に要求される電圧値との組み合わせに応じて、降圧モードまたは昇圧モードのいずれかで前記入力端子の電圧から出力電圧を生成して前記第1または第2出力端子の少なくともいずれかに出力するDC−DCコンバータと、
前記DC−DCコンバータから前記第1出力端子に電圧が出力されないときにオンして前記入力端子の電圧を前記第1出力端子に出力する第1バイパススイッチ回路と、
前記DC−DCコンバータから前記第2出力端子に電圧が出力されないときにオンして前記入力端子の電圧を前記第2出力端子に出力する第2バイパススイッチ回路と、
前記DC−DCコンバータが起動されてから前記DC−DCコンバータの出力電圧が前記入力端子の電圧と等しくなるまでの期間、前記入力端子の電圧値と前記第1出力端子に要求される電圧値との組み合わせに拘わらず前記DC−DCコンバータを降圧モードで動作させる起動制御回路と、
前記第1バイパススイッチ回路のオン時に前記第1バイパススイッチ回路の出力電圧の立ち上がり傾斜を前記DC−DCコンバータの出力電圧の立ち上がり傾斜に同期させ、前記第2バイパススイッチ回路のオン時に前記第2バイパススイッチ回路の出力電圧の立ち上がり傾斜を前記DC−DCコンバータの出力電圧の立ち上がり傾斜に同期させる出力傾斜制御回路とを備えることを特徴とする電源回路。
(付記2)
付記1記載の電源回路において、
前記DC−DCコンバータは、
前記入力端子の電圧値が前記第1所定値であり、且つ前記第1出力端子に要求される電圧値が前記第1所定値である場合、降圧モードで前記入力端子の電圧から前記第2所定値の出力電圧を生成して前記第2出力端子に出力し、
前記入力端子の電圧値が前記第1所定値であり、且つ前記第1出力端子に要求される電圧値が前記第2所定値である場合、降圧モードで前記入力端子の電圧から前記第2所定値の出力電圧を生成して前記第1および第2出力端子に出力し、
前記入力端子の電圧値が前記第2所定値であり、且つ前記第1出力端子に要求される電圧値が前記第1所定値である場合、昇圧モードで前記入力端子の電圧から前記第1所定値の出力電圧を生成して前記第1出力端子に出力し、
前記入力端子の電圧値が前記第2所定値であり、且つ前記第1出力端子に要求される電圧値が前記第2所定値である場合、昇圧モードで前記入力端子の電圧から前記第2所定値の出力電圧を生成して前記第1および第2出力端子に出力することを特徴とする電源回路。
(付記3)
付記1記載の電源回路において、
前記出力傾斜制御回路は、
前記第1バイパススイッチ回路のオン時に、前記第1出力端子の電圧に追従する電圧と前記第2出力端子の電圧との電圧差を検出し、検出結果に応じて前記第1バイパススイッチ回路のオン抵抗を制御する第1オン抵抗制御回路と、
前記第2バイパススイッチ回路のオン時に、前記第2出力端子の電圧と前記第1出力端子の電圧に追従する電圧との電圧差を検出し、検出結果に応じて前記第2バイパススイッチ回路のオン抵抗を制御する第2オン抵抗制御回路とを備えることを特徴とする電源回路。
(付記4)
付記1記載の電源回路において、
前記電源回路は、不揮発性メモリと前記不揮発性メモリを制御するメモリ制御回路とを有するメモリカードに搭載され、
前記第1出力端子の電圧は、前記不揮発性メモリの電源電圧として用いられ、
前記第2出力端子の電圧は、前記メモリ制御回路の電源電圧として用いられることを特徴とする電源回路。
(付記5)
付記1記載の電源回路において、
前記電源回路は、半導体装置を用いて構成されることを特徴とする電源回路。
(付記6)
第1所定値または前記第1所定値より小さい第2所定値のいずれかの電圧を受ける入力端子と、
前記第1または第2所定値のいずれかの電圧の出力が要求される第1出力端子と、
前記第2所定値の電圧の出力が要求される第2出力端子と、
前記入力端子の電圧値と前記第1出力端子に要求される電圧値との組み合わせに応じて、降圧モードまたは昇圧モードのいずれかで前記入力端子の電圧から出力電圧を生成して前記第1または第2出力端子の少なくともいずれかに出力するDC−DCコンバータと、
前記DC−DCコンバータから前記第1出力端子に電圧が出力されないときにオンして前記入力端子の電圧を前記第1出力端子に出力する第1バイパススイッチ回路と、
前記DC−DCコンバータから前記第2出力端子に電圧が出力されないときにオンして前記入力端子の電圧を前記第2出力端子に出力する第2バイパススイッチ回路とを備える電源回路で用いられる電源制御回路であって、
前記DC−DCコンバータが起動されてから前記DC−DCコンバータの出力電圧が前記入力端子の電圧と等しくなるまでの期間、前記入力端子の電圧値と前記第1出力端子に要求される電圧値との組み合わせに拘わらず前記DC−DCコンバータを降圧モードで動作させる起動制御回路と、
前記第1バイパススイッチ回路のオン時に前記第1バイパススイッチ回路の出力電圧の立ち上がり傾斜を前記DC−DCコンバータの出力電圧の立ち上がり傾斜に同期させ、前記第2バイパススイッチ回路のオン時に前記第2バイパススイッチ回路の出力電圧の立ち上がり傾斜を前記DC−DCコンバータの出力電圧の立ち上がり傾斜に同期させる出力傾斜制御回路とを備えることを特徴とする電源制御回路。
(付記7)
付記6記載の電源制御回路において、
前記出力傾斜制御回路は、
前記第1バイパススイッチ回路のオン時に、前記第1出力端子の電圧に追従する電圧と前記第2出力端子の電圧との電圧差を検出し、検出結果に応じて前記第1バイパススイッチ回路のオン抵抗を制御する第1オン抵抗制御回路と、
前記第2バイパススイッチ回路のオン時に、前記第2出力端子の電圧と前記第1出力端子の電圧に追従する電圧との電圧差を検出し、検出結果に応じて前記第2バイパススイッチ回路のオン抵抗を制御する第2オン抵抗制御回路とを備えることを特徴とする電源制御回路。
(付記8)
付記6記載の電源制御回路において、
前記電源回路は、不揮発性メモリと前記不揮発性メモリを制御するメモリ制御回路とを有するメモリカードに搭載され、
前記第1出力端子の電圧は、前記不揮発性メモリの電源電圧として用いられ、
前記第2出力端子の電圧は、前記メモリ制御回路の電源電圧として用いられることを特徴とする電源制御回路。
(付記9)
第1所定値または前記第1所定値より小さい第2所定値のいずれかの電圧を受ける入力端子と、
前記第1または第2所定値のいずれかの電圧の出力が要求される第1出力端子と、
前記第2所定値の電圧の出力が要求される第2出力端子と、
前記入力端子の電圧値と前記第1出力端子に要求される電圧値との組み合わせに応じて、降圧モードまたは昇圧モードのいずれかで前記入力端子の電圧から出力電圧を生成して前記第1または第2出力端子の少なくともいずれかに出力するDC−DCコンバータと、
前記DC−DCコンバータから前記第1出力端子に電圧が出力されないときにオンして前記入力端子の電圧を前記第1出力端子に出力する第1バイパススイッチ回路と、
前記DC−DCコンバータから前記第2出力端子に電圧が出力されないときにオンして前記入力端子の電圧を前記第2出力端子に出力する第2バイパススイッチ回路とを備える電源回路を制御する電源制御方法であって、
前記DC−DCコンバータが起動されてから前記DC−DCコンバータの出力電圧が前記入力端子の電圧と等しくなるまでの期間、前記入力端子の電圧値と前記第1出力端子に要求される電圧値との組み合わせに拘わらず前記DC−DCコンバータを降圧モードで動作させる起動制御工程と、
前記第1バイパススイッチ回路のオン時に前記第1バイパススイッチ回路の出力電圧の立ち上がり傾斜を前記DC−DCコンバータの出力電圧の立ち上がり傾斜に同期させ、前記第2バイパススイッチ回路のオン時に前記第2バイパススイッチ回路の出力電圧の立ち上がり傾斜を前記DC−DCコンバータの出力電圧の立ち上がり傾斜に同期させる出力傾斜制御工程とを含むことを特徴とする電源制御方法。
(付記10)
付記9記載の電源制御方法において、
前記出力傾斜制御工程は、
前記第1バイパススイッチ回路のオン時に、前記第1出力端子の電圧に追従する電圧と前記第2出力端子の電圧との電圧差を検出し、検出結果に応じて前記第1バイパススイッチ回路のオン抵抗を制御する第1オン抵抗制御工程と、
前記第2バイパススイッチ回路のオン時に、前記第2出力端子の電圧と前記第1出力端子の電圧に追従する電圧との電圧差を検出し、検出結果に応じて前記第2バイパススイッチ回路のオン抵抗を制御する第2オン抵抗制御工程とを含むことを特徴とする電源制御方法。
(付記11)
付記9記載の電源制御方法において、
前記電源回路は、不揮発性メモリと前記不揮発性メモリを制御するメモリ制御回路とを有するメモリカードに搭載され、
前記第1出力端子の電圧は、前記不揮発性メモリの電源電圧として用いられ、
前記第2出力端子の電圧は、前記メモリ制御回路の電源電圧として用いられることを特徴とする電源制御方法。
Claims (10)
- 第1所定値または前記第1所定値より小さい第2所定値のいずれかの電圧を受ける入力端子と、
前記第1または第2所定値のいずれかの電圧の出力が要求される第1出力端子と、
前記第2所定値の電圧の出力が要求される第2出力端子と、
前記入力端子の電圧値と前記第1出力端子に要求される電圧値との組み合わせに応じて、降圧モードまたは昇圧モードのいずれかで前記入力端子の電圧から出力電圧を生成して前記第1または第2出力端子の少なくともいずれかに出力するDC−DCコンバータと、
前記DC−DCコンバータから前記第1出力端子に電圧が出力されないときにオンして前記入力端子の電圧を前記第1出力端子に出力する第1バイパススイッチ回路と、
前記DC−DCコンバータから前記第2出力端子に電圧が出力されないときにオンして前記入力端子の電圧を前記第2出力端子に出力する第2バイパススイッチ回路と、
前記DC−DCコンバータが起動されてから前記DC−DCコンバータの出力電圧が前記入力端子の電圧と等しくなるまでの期間、前記入力端子の電圧値と前記第1出力端子に要求される電圧値との組み合わせに拘わらず前記DC−DCコンバータを降圧モードで動作させる起動制御回路と、
前記第1バイパススイッチ回路のオン時に前記第1バイパススイッチ回路の出力電圧の立ち上がり傾斜を前記DC−DCコンバータの出力電圧の立ち上がり傾斜に同期させ、前記第2バイパススイッチ回路のオン時に前記第2バイパススイッチ回路の出力電圧の立ち上がり傾斜を前記DC−DCコンバータの出力電圧の立ち上がり傾斜に同期させる出力傾斜制御回路とを備えることを特徴とする電源回路。 - 請求項1記載の電源回路において、
前記DC−DCコンバータは、
前記入力端子の電圧値が前記第1所定値であり、且つ前記第1出力端子に要求される電圧値が前記第1所定値である場合、降圧モードで前記入力端子の電圧から前記第2所定値の出力電圧を生成して前記第2出力端子に出力し、
前記入力端子の電圧値が前記第1所定値であり、且つ前記第1出力端子に要求される電圧値が前記第2所定値である場合、降圧モードで前記入力端子の電圧から前記第2所定値の出力電圧を生成して前記第1および第2出力端子に出力し、
前記入力端子の電圧値が前記第2所定値であり、且つ前記第1出力端子に要求される電圧値が前記第1所定値である場合、昇圧モードで前記入力端子の電圧から前記第1所定値の出力電圧を生成して前記第1出力端子に出力し、
前記入力端子の電圧値が前記第2所定値であり、且つ前記第1出力端子に要求される電圧値が前記第2所定値である場合、昇圧モードで前記入力端子の電圧から前記第2所定値の出力電圧を生成して前記第1および第2出力端子に出力することを特徴とする電源回路。 - 請求項1記載の電源回路において、
前記出力傾斜制御回路は、
前記第1バイパススイッチ回路のオン時に、前記第1出力端子の電圧に追従する電圧と前記第2出力端子の電圧との電圧差を検出し、検出結果に応じて前記第1バイパススイッチ回路のオン抵抗を制御する第1オン抵抗制御回路と、
前記第2バイパススイッチ回路のオン時に、前記第2出力端子の電圧と前記第1出力端子の電圧に追従する電圧との電圧差を検出し、検出結果に応じて前記第2バイパススイッチ回路のオン抵抗を制御する第2オン抵抗制御回路とを備えることを特徴とする電源回路。 - 請求項1記載の電源回路において、
前記電源回路は、不揮発性メモリと前記不揮発性メモリを制御するメモリ制御回路とを有するメモリカードに搭載され、
前記第1出力端子の電圧は、前記不揮発性メモリの電源電圧として用いられ、
前記第2出力端子の電圧は、前記メモリ制御回路の電源電圧として用いられることを特徴とする電源回路。 - 請求項1記載の電源回路において、
前記電源回路は、半導体装置を用いて構成されることを特徴とする電源回路。 - 第1所定値または前記第1所定値より小さい第2所定値のいずれかの電圧を受ける入力端子と、
前記第1または第2所定値のいずれかの電圧の出力が要求される第1出力端子と、
前記第2所定値の電圧の出力が要求される第2出力端子と、
前記入力端子の電圧値と前記第1出力端子に要求される電圧値との組み合わせに応じて、降圧モードまたは昇圧モードのいずれかで前記入力端子の電圧から出力電圧を生成して前記第1または第2出力端子の少なくともいずれかに出力するDC−DCコンバータと、
前記DC−DCコンバータから前記第1出力端子に電圧が出力されないときにオンして前記入力端子の電圧を前記第1出力端子に出力する第1バイパススイッチ回路と、
前記DC−DCコンバータから前記第2出力端子に電圧が出力されないときにオンして前記入力端子の電圧を前記第2出力端子に出力する第2バイパススイッチ回路とを備える電源回路で用いられる電源制御回路であって、
前記DC−DCコンバータが起動されてから前記DC−DCコンバータの出力電圧が前記入力端子の電圧と等しくなるまでの期間、前記入力端子の電圧値と前記第1出力端子に要求される電圧値との組み合わせに拘わらず前記DC−DCコンバータを降圧モードで動作させる起動制御回路と、
前記第1バイパススイッチ回路のオン時に前記第1バイパススイッチ回路の出力電圧の立ち上がり傾斜を前記DC−DCコンバータの出力電圧の立ち上がり傾斜に同期させ、前記第2バイパススイッチ回路のオン時に前記第2バイパススイッチ回路の出力電圧の立ち上がり傾斜を前記DC−DCコンバータの出力電圧の立ち上がり傾斜に同期させる出力傾斜制御回路とを備えることを特徴とする電源制御回路。 - 請求項6記載の電源制御回路において、
前記出力傾斜制御回路は、
前記第1バイパススイッチ回路のオン時に、前記第1出力端子の電圧に追従する電圧と前記第2出力端子の電圧との電圧差を検出し、検出結果に応じて前記第1バイパススイッチ回路のオン抵抗を制御する第1オン抵抗制御回路と、
前記第2バイパススイッチ回路のオン時に、前記第2出力端子の電圧と前記第1出力端子の電圧に追従する電圧との電圧差を検出し、検出結果に応じて前記第2バイパススイッチ回路のオン抵抗を制御する第2オン抵抗制御回路とを備えることを特徴とする電源制御回路。 - 請求項6記載の電源制御回路において、
前記電源回路は、不揮発性メモリと前記不揮発性メモリを制御するメモリ制御回路とを有するメモリカードに搭載され、
前記第1出力端子の電圧は、前記不揮発性メモリの電源電圧として用いられ、
前記第2出力端子の電圧は、前記メモリ制御回路の電源電圧として用いられることを特徴とする電源制御回路。 - 第1所定値または前記第1所定値より小さい第2所定値のいずれかの電圧を受ける入力端子と、
前記第1または第2所定値のいずれかの電圧の出力が要求される第1出力端子と、
前記第2所定値の電圧の出力が要求される第2出力端子と、
前記入力端子の電圧値と前記第1出力端子に要求される電圧値との組み合わせに応じて、降圧モードまたは昇圧モードのいずれかで前記入力端子の電圧から出力電圧を生成して前記第1または第2出力端子の少なくともいずれかに出力するDC−DCコンバータと、
前記DC−DCコンバータから前記第1出力端子に電圧が出力されないときにオンして前記入力端子の電圧を前記第1出力端子に出力する第1バイパススイッチ回路と、
前記DC−DCコンバータから前記第2出力端子に電圧が出力されないときにオンして前記入力端子の電圧を前記第2出力端子に出力する第2バイパススイッチ回路とを備える電源回路を制御する電源制御方法であって、
前記DC−DCコンバータが起動されてから前記DC−DCコンバータの出力電圧が前記入力端子の電圧と等しくなるまでの期間、前記入力端子の電圧値と前記第1出力端子に要求される電圧値との組み合わせに拘わらず前記DC−DCコンバータを降圧モードで動作させる起動制御工程と、
前記第1バイパススイッチ回路のオン時に前記第1バイパススイッチ回路の出力電圧の立ち上がり傾斜を前記DC−DCコンバータの出力電圧の立ち上がり傾斜に同期させ、前記第2バイパススイッチ回路のオン時に前記第2バイパススイッチ回路の出力電圧の立ち上がり傾斜を前記DC−DCコンバータの出力電圧の立ち上がり傾斜に同期させる出力傾斜制御工程とを含むことを特徴とする電源制御方法。 - 請求項9記載の電源制御方法において、
前記出力傾斜制御工程は、
前記第1バイパススイッチ回路のオン時に、前記第1出力端子の電圧に追従する電圧と前記第2出力端子の電圧との電圧差を検出し、検出結果に応じて前記第1バイパススイッチ回路のオン抵抗を制御する第1オン抵抗制御工程と、
前記第2バイパススイッチ回路のオン時に、前記第2出力端子の電圧と前記第1出力端子の電圧に追従する電圧との電圧差を検出し、検出結果に応じて前記第2バイパススイッチ回路のオン抵抗を制御する第2オン抵抗制御工程とを含むことを特徴とする電源制御方法。
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