JP6004836B2 - 電源装置、半導体装置、及びワイヤレス通信装置 - Google Patents
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Description
先ず、本願において開示される代表的な実施の形態について概要を説明する。代表的な実施の形態についての概要説明で括弧を付して参照する図面中の参照符号はそれが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。
本願の代表的な実施の形態に係る電源装置(2)は、図1に示されるように、動的な出力電圧(VOUT)の変更が可能な電源装置である。本電源装置は、前記出力電圧を出力するための第1ノード(OUT)と、スイッチング方式によって入力された電圧を降圧して前記第1ノードに出力する第1レギュレータ(20)と、電圧降下によって入力された電圧を降圧して前記第1ノードに出力する第2レギュレータ(25)とを有する。本電源装置は更に、前記出力電圧の目標電圧を指示する第1情報(TGT_VOUT)に応じて前記第1レギュレータ及び前記第2レギュレータを制御する出力電圧制御部(22)を有する。前記出力電圧制御部は、前記第1情報によって指示された前記目標電圧が所定の閾値電圧よりも大きい場合には、前記第1ノードの電圧が当該目標電圧になるように前記第1レギュレータを制御するとともに前記第2レギュレータからの電圧の供給を停止させる。また、前記出力電圧制御部は、前記目標電圧が前記所定の閾値電圧よりも小さい場合には、前記第1ノードの電圧が当該目標電圧になるように前記第2レギュレータを制御するとともに前記第1レギュレータからの電圧の出力を停止させる。
項1の電源装置において、前記第2レギュレータは、前記第1ノードに電流を供給する出力トランジスタ(MP1)と、前記第1ノードの電圧に基づくフィードバック電圧(VFB)と基準電圧(VREF2)とを入力し2つの入力電圧の誤差が小さくなるように前記出力トランジスタによる電流供給を制御するエラーアンプ(251)と、を有する。前記出力電圧制御部は、前記指示された目標電圧が前記所定の閾値電圧よりも大きい場合には、当該目標電圧よりも低い電圧に応じた前記基準電圧を生成し、前記指示された目標電圧が前記所定の閾値電圧よりも小さい場合には、当該目標電圧に応じた前記基準電圧を生成する。
項1又は2の電源装置において、前記第1レギュレータは第1入力電圧(VIN1)を降圧して出力し、前記第2レギュレータは前記第1入力電圧よりも低い第2入力電圧(VIN2)を降圧して出力する。
項3の電源装置において、前記第2レギュレータは、順方向にバイアスされたダイオード(D2)を介して前記第1ノードに電圧を出力する。
項1乃至4の何れかの電源装置において、前記出力電圧制御部は、前記指示された目標電圧が前記所定の閾値電圧よりも大きい場合には、前記所定の閾値電圧に応じた前記基準電圧を生成する。
項1乃至5の何れかの電源装置において、前記第1レギュレータは、インダクタ(L)に供給する電流をスイッチング素子(PW_PMOS)によって制御することにより、入力された電圧よりも低い電圧を生成して出力する電圧コンバータ回路(24)と、前記スイッチング素子のオン・オフを制御するスイッチング制御部(23)とを有する。前記出力電圧制御部は、前記スイッチ素子をオフさせるように前記スイッチング制御部を制御することで前記第1レギュレータからの電圧の出力を停止させる。
本願の代表的な実施の形態に係るワイヤレス通信装置(101)は、データの送受信と電力の送電とを切り替えて通信を行うことが可能なワイヤレス通信装置である。本ワイヤレス通信装置は、アンテナ(5)と、前記アンテナを駆動するための駆動信号を生成するドライブ回路(3)と、前記アンテナと受信装置側のアンテナとの間のインピーダンス整合のための整合回路(4)と、項1乃至6の何れかの電源装置(2)と、前記通信を制御するためのデータ処理制御部(1)と、を有する。前記データ処理制御部は、前記アンテナを介してデータの送信を行う場合には、前記所定の閾値電圧よりも小さい目標電圧を指示する前記第1情報(TGT_VOUT)を前記電源装置に与える。また、前記データ処理制御部は、前記アンテナを介して電力の送電を行う場合には、前記所定の閾値電圧よりも大きい目標電圧を指示する前記第1情報を前記電源装置に与える。前記ドライブ回路は、前記電源装置から出力された電圧に応じた前記駆動信号を生成する。
項7のワイヤレス通信装置において、前記データ処理制御部は、マイクロコントローラを含んで構成される。
本願の代表的な実施の形態に係る半導体装置(21)は、降圧型のスイッチングレギュレータ(20)におけるスイッチング回路(PW_PMOS)のオン・オフを制御するための制御信号(VGD)を生成するスイッチング制御部(23)と、シリーズレギュレータ(25)と、を有する。本半導体装置は更に、出力すべき目標電圧を指示する第1情報(TGT_VOUT)に応じて、前記スイッチング制御部と前記シリーズレギュレータとを制御する出力電圧制御部(22)と、を有する。前記出力電圧制御部は、前記第1情報によって指示された前記目標電圧が所定の閾値電圧よりも大きい場合には、前記スイッチングレギュレータの出力電圧が当該目標電圧になるような前記制御信号を生成させるとともに前記シリーズレギュレータからの電圧の供給を停止させる。また、前記出力電圧制御部は、前記目標電圧が前記所定の閾値電圧よりも小さい場合には、前記シリーズレギュレータの出力電圧が当該目標電圧になるように前記シリーズレギュレータを制御するとともに、前記スイッチングレギュレータによる電圧の生成を停止させる。
項9の半導体装置において、前記シリーズレギュレータは、負荷を駆動する出力トランジスタ(MP1)と、前記出力電圧に応じたフィードバック電圧(VFB)と基準電圧(VREF2)とを入力し、2つの入力電圧の誤差が小さくなるように前記出力トランジスタを制御するエラーアンプ(251)と、を有する。前記出力電圧制御部は、前記指示された目標電圧が前記所定の閾値電圧よりも大きい場合には、当該目標電圧よりも小さい電圧に応じた前記基準電圧を生成し、前記目標電圧が前記所定の閾値電圧よりも小さい場合には、当該目標電圧に応じた前記基準電圧を生成する。
項10の半導体装置において、前記出力電圧制御部は、前記指示された目標電圧が前記所定の閾値電圧よりも大きい場合には、前記所定の閾値電圧に応じた前記基準電圧を生成する。
項9乃至11の何れかの半導体装置において、前記シリーズレギュレータは、前記スイッチングレギュレータの入力電圧(VIN1)よりも低い電圧(VIN2)を降圧して出力する。
実施の形態について更に詳述する。
図2に、実施の形態1に係るワイヤレス通信装置を含むワイヤレス充電システムを例示する。同図に示されるワイヤレス充電システム100は、送電側のワイヤレス通信装置(以下、「送電側装置」と称する。)101と、受電側のワイヤレス通信装置(以下、「受電側装置」と称する。)102と、を含む。ワイヤレス充電システム100では、近距離無線通信によって、送電側装置101と受電側装置102との間で相互にデータの送信と受信が可能とされる。当該近距離無線通信は、例えば、NFC(Near Field Communication)による近距離無線通信(以下、単に、「NFC通信」と称する。)である。また、ワイヤレス充電システム100では、送電側装置2から受電側装置3への非接触(ワイヤレス)による電力供給が可能とされる。
20 スイッチングレギュレータ
22 出力電圧制御部
23 スイッチングレギュレータ制御部
25 シリーズレギュレータ
251 エラーアンプ
MP1 出力トランジスタ
24 電圧コンバータ回路
OUT 出力ノード
VOUT 電源装置の出力電圧
TGT_VOUT 設定電圧情報
CIN 入力容量
COUT 出力容量
PW_PMOS スイッチング素子
D1 ダイオード
L コイル
R1、R2 抵抗
C2 容量
100 ワイヤレス給電システム
VIN1 入力電圧
VNFC NFC制御部の電源電圧
101 送電側装置
102 受電側装置
1、8 NFC制御部
11、81 制御部
13、83 メモリ回路
12、82 通信回路
3 ドライブ回路
4 整合回路
5、6 アンテナ
7 整合回路
9 電源部
91 降圧回路
92 充電制御回路
93 NFC電源回路
94 バッテリ
10 整流回路
103 電子回路(EC)
21 電源制御IC
DIN、VLDO、IN2、COMP、FB、GD 外部端子
22 出力電圧制御部
220 ディジタル・アナログ変換回路
221 第1制御部
222 第2制御部
VREF1、VREF2 基準電圧
230 PWM信号生成部
231 ランプ信号発生回路
232 コンパレータ回路
233 SRラッチ回路
234 エラーアンプ
MN1 MOSトランジスタ
VGD PWM信号
SET ワンショット信号
RMP_OUT ランプ信号(鋸波信号)
VCOMP エラーアンプ234の出力信号
CI 外付け容量
26 逆流防止回路
D2 ダイオード
400 目標電圧
401 基準電圧VREF2
402 基準電圧VREF1
403、500 期間
t1〜t5 タイミング
Claims (10)
- 動的な出力電圧の変更が可能な電源装置であって、
前記出力電圧を出力するための第1ノードと、
スイッチング方式によって、入力された電圧を降圧して前記第1ノードに出力する第1レギュレータと、
電圧降下によって、入力された電圧を降圧して前記第1ノードに出力する第2レギュレータと、
前記出力電圧の目標電圧を指示する第1情報に応じて、前記第1レギュレータ及び前記第2レギュレータを制御する出力電圧制御部と、を有し、
前記出力電圧制御部は、前記第1情報によって指示された前記目標電圧が所定の閾値電圧よりも大きい場合には、前記第1ノードの電圧が当該目標電圧になるように前記第1レギュレータを制御するとともに前記第2レギュレータからの電圧の供給を停止させ、前記目標電圧が前記所定の閾値電圧よりも小さい場合には、前記第1ノードの電圧が当該目標電圧になるように前記第2レギュレータを制御するとともに、前記第1レギュレータからの電圧の供給を停止させ、
前記第2レギュレータは、
前記第1ノードに電流を供給する出力トランジスタと、
前記第1ノードの電圧に基づくフィードバック電圧と基準電圧とを入力し、2つの入力電圧の誤差が小さくなるように前記出力トランジスタによる電流供給を制御するエラーアンプと、を有し、
前記出力電圧制御部は、前記指示された目標電圧が前記所定の閾値電圧よりも大きい場合には、当該目標電圧よりも低い電圧に応じた前記基準電圧を生成し、前記指示された目標電圧が前記所定の閾値電圧よりも小さい場合には、当該目標電圧に応じた前記基準電圧を生成する電源装置。 - 前記第1レギュレータは、第1入力電圧を降圧して出力し、
前記第2レギュレータは、前記第1入力電圧よりも低い第2入力電圧を降圧して出力する請求項1に記載の電源装置。 - 前記第2レギュレータは、順方向にバイアスされたダイオードを介して前記第1ノードに電圧を出力する請求項2に記載の電源装置。
- 前記出力電圧制御部は、前記指示された目標電圧が前記所定の閾値電圧よりも大きい場合には、前記所定の閾値電圧に応じた前記基準電圧を生成する請求項1に記載の電源装置。
- 前記第1レギュレータは、
インダクタに供給する電流をスイッチング素子によって制御することにより、入力された電圧よりも低い電圧を生成して出力する電圧コンバータ回路と、
前記スイッチング素子のオン・オフを制御するスイッチング制御部と、を有し、
前記出力電圧制御部は、前記スイッチ素子をオフさせるように前記スイッチング制御部を制御することで、前記第1レギュレータからの電圧の出力を停止させる請求項1に記載の電源装置。 - データの送受信と電力の送電とを切り替えて通信を行うことが可能なワイヤレス通信装置であって、
アンテナと、
前記アンテナを駆動するための駆動信号を生成するドライブ回路と、
前記アンテナと受信装置側のアンテナとの間のインピーダンス整合のための整合回路と、
請求項1に記載の電源装置と、
前記通信を制御するためのデータ処理制御部と、を有し、
前記データ処理制御部は、前記アンテナを介してデータの送信を行う場合には、前記所定の閾値電圧よりも小さい目標電圧を指示する前記第1情報を前記電源装置に与え、前記アンテナを介して電力の送電を行う場合には、前記所定の閾値電圧よりも大きい目標電圧を指示する前記第1情報を前記電源装置に与え、
前記ドライブ回路は、前記電源装置から出力された電圧に応じた前記駆動信号を生成するワイヤレス通信装置。 - 前記データ処理制御部は、マイクロコントローラを含んで構成される請求項6に記載のワイヤレス通信装置。
- 降圧型のスイッチングレギュレータにおけるスイッチング回路のオン・オフを制御するための制御信号を生成するスイッチング制御部と、
シリーズレギュレータと、
出力すべき目標電圧を指示する第1情報に応じて、前記スイッチング制御部と前記シリーズレギュレータとを制御する出力電圧制御部と、を有し、
前記出力電圧制御部は、前記第1情報によって指示された前記目標電圧が所定の閾値電圧よりも大きい場合には、前記スイッチングレギュレータの出力電圧が当該目標電圧になるような前記制御信号を生成させるとともに前記シリーズレギュレータからの電圧の供給を停止させ、前記目標電圧が前記所定の閾値電圧よりも小さい場合には、前記シリーズレギュレータの出力電圧が当該目標電圧になるように前記シリーズレギュレータを制御するとともに、前記スイッチングレギュレータによる電圧の生成を停止させる前記制御信号を生成させ、
前記シリーズレギュレータは、
負荷を駆動する出力トランジスタと、
前記出力電圧に応じたフィードバック電圧と基準電圧とを入力し、2つの入力電圧の誤差が小さくなるように前記出力トランジスタを制御するエラーアンプと、を有し、
前記出力電圧制御部は、前記指示された目標電圧が前記所定の閾値電圧よりも大きい場合には、当該目標電圧よりも小さい電圧に応じた前記基準電圧を生成し、前記目標電圧が前記所定の閾値電圧よりも小さい場合には、当該目標電圧に応じた前記基準電圧を生成する半導体装置。 - 前記出力電圧制御部は、前記指示された目標電圧が前記所定の閾値電圧よりも大きい場合には、前記所定の閾値電圧に応じた前記基準電圧を生成する請求項8に記載の半導体装置。
- 前記シリーズレギュレータは、前記スイッチングレギュレータの入力電圧よりも低い電圧を降圧して出力する請求項8に記載の半導体装置。
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