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JP2004166343A - Power supply circuit and electronic equipment - Google Patents

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JP2004166343A
JP2004166343A JP2002326982A JP2002326982A JP2004166343A JP 2004166343 A JP2004166343 A JP 2004166343A JP 2002326982 A JP2002326982 A JP 2002326982A JP 2002326982 A JP2002326982 A JP 2002326982A JP 2004166343 A JP2004166343 A JP 2004166343A
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circuit
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power supply
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JP2002326982A
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Hideo Hamanaka
秀雄 濱中
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Casio Computer Co Ltd
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Abstract

【課題】突入電流の発生を防止する電源回路を提供する
【解決手段】基準電圧入力端子FBに印加される電圧に基づいて入力された電圧を他の電圧に変圧して出力する変圧制御回路13により、出力電圧を切り換える切換指示信号に基づいて前記変圧制御回路から出力する電圧値を切り換えることが可能な電源回路10において、変圧制御回路13の基準電圧入力端子FBと当該電源回路10の出力端Loutとの間に、複数の共振周波数を有する共振回路14を接続し、切換指示信号による出力電圧の切換時に共振回路14の共振周波数を切り換える。
【選択図】 図2
Provided is a power supply circuit for preventing generation of an inrush current. A voltage control circuit for converting an input voltage to another voltage based on a voltage applied to a reference voltage input terminal and outputting the converted voltage. In the power supply circuit 10 capable of switching the voltage value output from the voltage transformation control circuit based on the switching instruction signal for switching the output voltage, the reference voltage input terminal FB of the voltage transformation control circuit 13 and the output terminal of the power supply circuit 10 A resonance circuit 14 having a plurality of resonance frequencies is connected between Lout and the resonance frequency of the resonance circuit 14 when the output voltage is switched by the switching instruction signal.
[Selection] Fig. 2

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子手帳等の電子機器に好適な電源回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子手帳や電子辞書等の各種電子機器は、単三型または単四型のアルカリ電池やマンガン電池等を電源として動作するようになっている。これらの電子機器は、例えば液晶ディスプレイ等から構成される表示部や文字等を入力するキーボード、入力されるデータや辞書ソフト等が記憶されるメモリ、電子機器の動作を集中制御するCPU(Central Processing Unit)等を備えている。
近年、省電力化のためにメモリのデータ保持電圧の低電圧化が進んでいる。例えば、メモリのデータ保持電圧として2.1V等の入力電圧(3V)よりも低い値が使用されることが多く、一方、CPU等の動作電圧は3.3V等の入力直流電圧よりも高い値であることが多い。したがって、このような電子機器の電源回路には、入力直流電圧を昇圧又は降圧してCPUやメモリ等の定格電圧を得るためにDC/DCコンバータが用いられる。
【0003】
入力直流電圧を昇圧または降圧するには、昇圧用のDC/DCコンバータと降圧用のDC/DCコンバータをそれぞれ用いる方式(例えば、特許文献1参照)と、1つのDC/DCコンバータの基準電圧を昇圧用と降圧用に切り換える方式が考えられる。また、1つのDC/DCコンバータの中に、昇圧回路と降圧回路とそれぞれの回路を制御する制御回路を設け、入力直流電圧よりも高い出力電圧と低い出力電圧を得るようにした多出力DC/DCコンバータも知られている(例えば、特許文献2参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開2001−60569号公報
【特許文献2】
特開平11−215823号公報(第3頁〜第4頁、図2)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の多出力DC/DCコンバータ(特許文献2)は、昇圧用のDC/DCコンバータと降圧用のDC/DCコンバータを用いた場合(特許文献1)と略同一の構成を採用している。昇圧用と降圧用の2つのDC/DCコンバータを電子機器に設けるのは1つのDC/DCコンバータを使用する場合と比べて部品点数が約2倍になり、コスト高となる。また、実装スペースを要することから電子機器における小型化、薄型化の要求に答えることができない。
そこで、1つのDC/DCコンバータにより昇圧および降圧を行うようにした方式を使用する場合、DC/DCコンバータにおいて基準電圧を低圧側から高圧側に切り換える際に、DC/DCコンバータは出力電圧を急激に上げるように動作してしまい、急激な昇圧動作は回路内への突入電流を招き、電源回路内の構成素子を破損する恐れがあった。
【0006】
本発明の課題は、突入電流の発生を防止した電源回路を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、基準電圧入力端子に印加される電圧に基づいて、入力された電圧を他の電圧に変圧して出力する変圧制御回路と、出力電圧の切換指示信号に従ったタイミングで前記変圧制御回路から出力する電圧値を切り換えることが可能な切換回路とを備えている電源回路において、前記変圧制御回路の基準電圧入力端子と前記変圧制御回路の出力端との間に複数の共振周波数を有する共振回路を備え、前記切換指示信号による出力電圧の切り換え時に前記共振回路における共振周波数を他の周波数に切り換えることを特徴とする電源回路。
【0008】
請求項1に記載の発明によれば、変圧制御回路の基準電圧入力端子と前記変圧制御回路の出力端との間に複数の共振周波数を有する共振回路を備え、切換指示信号による出力電圧の切り換え時に共振回路における共振周波数を他の周波数に切り換えるようにしたので、出力電圧の切り換え時に、変圧制御回路の基準電圧入力端子に当該変圧制御回路の出力端において変動した出力電圧を伝達する応答速度を切り換えることができる。これにより、切換指示信号による出力電圧の切り換え時に変圧制御回路が急激に入力電圧を昇圧するのを防ぎ、電源回路内における突入電流の発生を防止すると共に、電源回路を構成する素子の破損を防止することができる。
【0009】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の電源回路において、前記共振回路は、共振周波数を制御する定数部と、前記切換指示信号による出力電圧の切り換え時に、前記共振周波数を所定の時間だけ他の周波数に切り換えるスイッチング部とから成ることを特徴とする。
【0010】
請求項2に記載の発明によれば、切換指示信号による出力電圧の切り換え時に、スイッチング部が所定の時間だけ共振周波数を他の周波数に切り換えるようにしたので、出力電圧の切り換え時にのみ定数部の共振周波数を低い周波数にシフトすることにより変圧制御回路の応答速度を遅くし、突入電流の発生を防止することができる。そして、所定の時間経過後は共振周波数を元に戻すことにより変圧制御回路の応答速度が通常の速度に戻るので、電源回路の出力安定性を図ることができる。
【0011】
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の電源回路において、前記電源回路の出力端から出力される出力電圧は、前記入力電圧を昇圧した昇圧電圧又は前記入力電圧を降圧した降圧電圧を同一の前記電源回路の出力端から出力することを特徴とする。
【0012】
請求項3に記載の発明によれば、入力電圧を昇圧した昇圧電圧と入力電圧を降圧した降圧電圧を当該電源回路の同一の出力端から得ることができる。これにより、各回路部に対してCPUの処理動作に基づき、適宜、電源電圧を切り換えて供給することができる。
【0013】
請求項4に記載の発明は、昇圧回路と降圧回路を有する電源回路において、入力電源を昇圧回路に接続し、前記昇圧回路の出力を降圧回路の入力に接続し、前記降圧回路の出力が電源回路の出力端から出力されるように構成すると共に、前記入力電圧を前記昇圧回路により昇圧して出力する際に、前記昇圧回路の出力電圧を前記降圧回路をバイパスして前記電源回路の出力端から出力し、前記降圧回路の出力電圧を前記電源回路の出力端から出力する際に、前記入力電圧、又は、前記昇圧回路の出力電圧の内高い方の電圧を前記降圧回路に入力することを特徴とする。
【0014】
請求項4に記載の発明によれば、出力電圧を切り換える際に昇圧回路、降圧回路の何れの出力も電源回路の出力端から出力されない状態が発生することがないので、精度良く、安定した電圧を電源回路の出力端から出力することができる。
【0015】
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれか一項に記載の電源回路を備えたことを特徴とする。
【0016】
請求項5に記載の発明によれば、入力電圧を変圧することにより生成した複数の電圧を電源回路の同一の出力端から出力することにより、各回路部に対してCPUの処理動作に基づき、適宜、電源電圧を切り換えて供給することができる。また、出力電圧の切り換え時に発生する突入電流を防止し、精度の良い安定した電圧を電子機器内の各回路部に供給することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1に、本発明に係る電源回路10を含む電子機器1の概要を示す。なお、電子機器1は、例えば、電子手帳や電子辞書、PDA(Personal Digital Assist)などの携帯可能な電子機器である。
【0018】
図1に示すように、電子機器1は、CPU2、RAM3、ROM4、外部記憶メモリ5、入力部6、表示部7、通信制御部8を備えて構成されており、これらはバス9により互いに接続されている。RAM3、ROM4、外部記憶メモリ5等の記憶装置の定格電圧(データ保持電圧)は、例えば、入力直流電圧11よりも低い2.1Vであり、CPU2、入力部6、表示部7、通信制御部8等の定格電圧は例えば、入力直流電圧11より高い3.3Vに設定されている。
【0019】
電子機器1は、各部にCPU2の処理動作に応じて異なる電圧を切り換えて供給するために、3Vの入力直流電圧11から異なる2つのレベルの電圧を生成出力するための電源回路10を備えている。そして、CPU2が表示処理等の通常動作を行う際はこの電源回路10の出力ラインLoutから入力直流電源11より高い電圧(例えば、3.3V)を出力し、CPU2が前記記憶装置に対してデータ保持等の動作を行わせる際は電源回路10から入力直流電源11より低い電圧(例えば、2.1V)を出力する。
【0020】
次に、電子機器1の各構成要素について説明する。
CPU2は、ROM4または外部記憶メモリ5内に記憶されているシステムプログラムおよび各種アプリケーションプログラムの中から指定されたプログラムを読み出してRAM3内の作業領域に展開し、当該プログラムに従って各種の処理を実行し、各部に制御信号を送って電子機器1の動作全般を制御する。
【0021】
また、CPU2は電源回路10の出力レベルを設定するために制御線Lcntを用いて切換指示信号を電源回路10に送る。電源回路10は、切換指示信号に基づいて入力直流電圧11を昇圧した3.3Vの昇圧電圧VoutHまたは入力直流電圧11を降圧した2.1Vの降圧電圧VoutLを生成し、出力ラインLoutに生成された電圧を出力する。
【0022】
RAM(Random Access Memory)3は、各種プログラム、入力データ及び処理結果等の各種データを、ランダムアクセス展開可能に格納する作業領域を有して、各種情報を一時的に記憶する。
【0023】
ROM(Read Only Memory)4は、電子機器1の動作の実行に必要なシステムプログラムおよび各種アプリケーションプログラム等を記憶する。
【0024】
外部記憶メモリ5は、各種プログラム、各種データなどが予め記憶されまたは書込み可能な記録媒体(図示せず)を有し、当該記録媒体は、磁気的、光学的記録媒体若しくは半導体等の不揮発性メモリ等のCPU2に読取り可能な記録媒体で構成されている。当該記録媒体は、固定ハードディスク等の固定的に設けたものであってもよいし、メモリカード等の着脱自在に装着する可搬型のものであってもよい。
【0025】
入力部6は、カーソルキー、数字入力キー及び各種機能キー等を備えたキーボード並びにタッチペン等のポインティングデバイス等を含み、操作者によりキーボードで押下された押下信号やポインティングデバイスの位置信号をCPU2に出力する。
【0026】
表示部7は、LCD(Liquid Crystal Display)等から構成され、CPU2から入力される制御信号に従って各種表示を行う。
【0027】
通信制御部8はモデム(MODEM:MOdeulator/DEModulator)等から構成され、LAN(Local Area Network)、WAN(Wide Area Network)、あるいはインターネット等の各種通信回線に接続された伝送媒体に接続可能なインターフェイスである。
【0028】
電源回路10は、図2に示すように、アルカリ電池やマンガン電池等の乾電池から構成される入力直流電源11に接続され、出力ラインLoutと制御線Lcnt、DC/DCコンバータ13を含む昇圧回路、DC/DCコンバータ13に基準電圧検出点12に対して出力ラインLoutの検出電圧を伝達する共振回路14、基準電圧検出点12における分圧比を切り換える分圧切換回路18、降圧回路としての3端子レギュレータ19、3端子レギュレータ19をバイパスするバイパス回路20、更に、共振回路14における共振周波数を制御する定数部15及びスイッチング部17を備えている。なお、昇圧回路等各回路の構成については後述する。
【0029】
電源回路10は、CPU2から制御線Lcnt(図2参照)を介して昇圧動作を指示する“H”レベルの切換指示信号が制御線Lcntに入力された場合、反転器Iを介してトランジスタQのゲート端子に“L”レベルの信号が印加され、トランジスタQがオンになりバイパス回路20によって3端子レギュレータ19の入力と出力を短絡すると共に、昇圧回路から出力された出力電圧を電源回路10の出力ラインLoutに出力する。これとは逆に、CPU2から制御線Lcntを介して降圧動作を指示する“L”レベルの切換指示信号が制御線Lcntに入力された場合、反転器Iを介してトランジスタQのゲート端子に“H”レベルの信号が印加され、トランジスタQがオフになりバイパス回路20は遮断されて3端子レギュレータ19が有効になり、3端子レギュレータ19から出力された出力電圧を電源回路10の出力ラインLoutに出力する。
【0030】
昇圧時、出力ラインLoutには3.3Vの昇圧電圧VoutHが得られる。また、降圧時には、出力ラインLoutに2.1Vの降圧電圧VoutLが得られる。なお、切換指示信号(制御線Lcnt)の信号レベルは、昇圧動作を指示する場合は“H”レベルであり、降圧動作を指示する場合は“L”レベルとしたが、回路構成を変更して、昇圧動作を指示する場合を“L”レベルとし、降圧動作を指示する場合を“H”レベルとすることも可能である。
【0031】
次に、昇圧動作について説明する。
昇圧回路は、入力段のコンデンサC、昇圧用のインダクタンスL、整流および逆流防止用のダイオードD、インダクタンスLと接地GNDとを断続的に接続するスイッチング素子としてのNMOSトランジスタQ、トランジスタQのオン/オフ制御を行うDC/DCコンバータ(変圧制御回路)13、インダクタンスLに生じる逆起電力を蓄えるコンデンサC、出力段のコンデンサCを備えて構成される。
【0032】
昇圧回路は、DC/DCコンバータ13によりトランジスタQのオンオフを制御してインダクタンスLに断続的に電流を流し、それにより生じる逆起電力を出力ラインに加算することにより出力ラインLoutに入力電圧よりも高い3.3Vの昇圧電圧を出力するものである。
【0033】
DC/DCコンバータ13は、チップイネーブル端子CE、電源端子VDD、基準電圧入力端子FB、外部出力端子EXT、グラウンド端子GNDの5つの端子を備えている。DC/DCコンバータ13は、基準電圧入力端子FBに印加される電圧値が予め設定された範囲内の値のとき、基準電圧入力端子FBに印加される基準電圧検出点12における出力電圧の検出電圧の変動を受けて動作し、基準電圧検出点12における検出電圧が一定になるようにトランジスタQのオン/オフをPWM制御方式により制御する。
【0034】
共振回路14は、定数部15と、周波数切換用のコンデンサCと、スイッチング部17とを備えて構成される。共振回路14は、出力ラインLoutの出力電圧に対応する電圧(基準電圧検出点12における電圧)をDC/DCコンバータ13の基準電圧入力端子FBに伝達するための出力電圧の検出回路として機能する。DC/DCコンバータ13は、基準電圧入力端子FBに印加される電圧に基づいてトランジスタQのオンオフ時間(デューティ比)を制御し基準電圧検出点12における電圧が一定となるようにしている。このとき、DC/DCコンバータ13の基準電圧入力端子FBに印加される電圧の電圧変動に対する応答速度は、共振回路14の共振周波数によって制御される。
【0035】
また、共振回路14の共振周波数は、出力ラインLoutからの出力電圧を入力電圧よりも低い電圧から入力電圧よりも高い電圧に切り換えるときに、定数部15が有する共振周波数fがスイッチング部17により低い周波数のfに切り換えられる。
【0036】
定数部15は抵抗Rと、この抵抗Rに並列に接続されたコンデンサCを備えて構成される。定数部15の共振周波数fは、下記式(1)で示される。
【数1】
=1/2(2π×C×R)・・・(1)
【0037】
スイッチング部17は、周波数切換用のコンデンサC、PMOSトランジスタQ、抵抗R、抵抗R10およびコンデンサC10を備えて構成される。
【0038】
スイッチング部17は、切換指示信号(制御線Lcnt)の信号レベルが“L”レベルから“H”レベルに切り換わる際に、すなわち、電源回路10の動作が切換指示信号によって降圧動作から昇圧動作に切り換えられる際に、下記に示すように、所定の時間だけ周波数切換用のコンデンサCを定数部15に並列に接続させることにより定数部15の共振周波数fを低い周波数fに切り換える。
【0039】
まず、定数部15と周波数切換用のコンデンサCとの並列接続について説明する。“H”レベルの切換指示信号が反転器Iを介してコンデンサC10の一端に“L”レベルの信号として印加されると、コンデンサC10にチャージされていた電荷が放出されていく。これによりトランジスタQのゲート端子に“L”レベルの信号が印加し、トランジスタQはオンになる。トランジスタQがオンになると、定数部15に周波数切換用のコンデンサCが並列に接続され、定数部15の共振周波数fは下記式(2)で示される周波数fに切り換えられる。
【数2】
=1/2(2π×(C+C)×R)・・・(2)
【0040】
なお、式(1)と式(2)を比較すると、式(2)は分母のCにCが加えられているため式(1)の値より小さくなる。したがって、切り換えられた定数部15の共振周波数fは定数部15の共振周波数周波数fより低い周波数fになる(f>f)。
【0041】
次に、定数部15と周波数切換用のコンデンサCとの並列接続の解除について説明する。前述したようにコンデンサC10の一端に“L”レベルの信号が印加されると、コンデンサC10にチャージされていた電荷が放出される。しかし、抵抗R10を介して出力ラインLoutからコンデンサC10に電荷が供給されるので、コンデンサC10はチャージされてトランジスタQのゲート端子に“H”レベルの信号が印加され、トランジスタQはオフになる。このとき、周波数切換用のコンデンサCの一端は抵抗Rを介して接地され、定数部15の共振周波数が元に戻る。
【0042】
なお、定数部15と周波数切換用のコンデンサCが並列に接続される所定の時間は、下記式(3)に示す抵抗R10とコンデンサC10の時定数τ〔sec〕により決定される。
【数3】
τ=C10×R10×ln(Lout÷Vth)・・・(1)
なお、VthはカットOFF電圧を指し、3V駆動品においては一般に1.6Vを示す。
【0043】
分圧比切換回路18は、定数部15の抵抗Rと直列に接続される抵抗Rと、抵抗Rと並列に接続される抵抗RおよびNMOSトランジスタQとを備えて構成される。
【0044】
分圧比切換回路18は、トランジスタQのオンオフにより基準電圧検出点12における分圧比を切り換えるものである。トランジスタQのゲート端子には制御線Lcntが接続され、切換指示信号が昇圧動作を指示する“H”レベルのときオンになり、切換指示信号が降圧動作を指示する“L”レベルのときオフになる。
【0045】
トランジスタQがオフのとき抵抗Rは無効になり、基準電圧検出点12における分圧比は抵抗Rの抵抗値と抵抗Rの抵抗値により決まる。トランジスタQがオンのとき、抵抗Rは抵抗Rと並列に接続され、基準電圧検出点12における分圧比は抵抗Rの抵抗値と抵抗Rおよび抵抗Rの合成抵抗値により決定される。
【0046】
次に、3端子レギュレータ19について説明する。
3端子レギュレータ19は入力端子、出力端子、GND端子の3つの端子を備え、入力端子から入力された電圧を予め設定された定電圧(例えば、2.1V)にして出力するICである。3端子レギュレータ19は降圧時にのみ有効になり、入力端子には入力電源11の入力電圧またはダイオードDの出力端に現れる昇圧電圧のうち、いずれか高い方の電圧が入力される。
【0047】
バイパス回路20は、PMOSトランジスタQから構成されている。トランジスタQのドレイン端子およびソース端子はそれぞれ3端子レギュレータ19の入力端子および出力端子に接続されており、ゲート端子は反転器Iを介して制御線Lcntに接続されている。
【0048】
バイパス回路20はトランジスタQのオンオフにより3端子レギュレータ19を無効にしたり、有効にしたりする。トランジスタQのゲート端子は制御線Lcntに反転器Iを介して接続されている。ゲート端子に昇圧動作を示す切換指示信号の信号レベルが反転した“L”レベルの信号が印加されると、トランジスタQがオンになり、入力端子と出力端子が短絡されて、3端子レギュレータ19がバイパスされる。
【0049】
次に、本実施の形態における電源回路10の動作を説明する。
まず、電源回路10の降圧動作について説明する。
降圧動作時、切換指示信号は“L”レベルであるので、トランジスタQのゲート端子には反転器I、コンデンサC10を介して“H”レベルの信号が印加されている。このとき、トランジスタQはオフであり、コンデンサCは抵抗Rを介して接地されている。このときの定数部15の共振周波数は前記式(1)で示したfである。
【0050】
なお、このとき、コンデンサC10は反転器I側から“H”レベルの信号が印加されることにより電荷がチャージされ、コンデンサCは抵抗Rを介して出力ラインLoutから電荷が供給されてチャージされている。
【0051】
また、分圧比切換回路18のトランジスタQのゲート端子には“L”レベルの切換指示信号が印加されてオフになる。これにより、抵抗Rは無効になり、基準電圧検出点12における分圧比は抵抗Rと抵抗Rで決まる。このとき基準電圧入力端子FBに印加される基準電圧検出点12における電圧値は、DC/DCコンバータ13が動作する範囲の値から外れ、DC/DCコンバータ13は動作しない。
【0052】
バイパス回路20は、トランジスタQのゲート端子に“H”レベルの信号が印加されることによりオフになり、3端子レギュレータ19が有効になる。
よって、降圧時、入力電源11からインダクタンスL、ダイオードD、3端子レギュレータ19の経路で電流が流れる。3端子レギュレータ19の入力端子には入力電源11の入力電圧又はダイオードDから出力される昇圧電圧の内いずれか高い方が入力される。3端子レギュレータ19はこれを降圧して出力端子を介して出力ラインLoutに2.1Vの降圧電圧VoutLを出力する。
【0053】
次に、電源回路10を降圧動作から昇圧動作に切り換える場合の動作について説明する。
このとき、切換指示信号が“L”レベルから“H”レベルに切り換わり、バイパス回路20のトランジスタQのゲート端子には“L”レベルの信号が印加されてオンになり、3端子レギュレータ19はバイパスされて無効になる。
【0054】
分圧比切換回路18のトランジスタQは、ゲート端子に“H”レベルの信号が印加されてオンになり、抵抗Rと抵抗Rが並列に接続される。このとき、分圧比切換回路18の抵抗値が低下し、基準電圧検出点12における分圧比が変化する。このとき基準電圧入力端子FBに印加される基準電圧検出点12における電圧値は、DC/DCコンバータ13が動作する範囲となる。
【0055】
また、スイッチング部17のコンデンサC10の反転器I側の端子に反転器Iを介して“L”レベルの信号が印加される。これにより、コンデンサC10にチャージされた電荷が放出される。コンデンサC10の電荷が放出されることにより、トランジスタQのゲート端子に印加される電圧が低くなり、それによりトランジスタQはオンされる。
【0056】
トランジスタQがオンされると、上述のように、コンデンサCと抵抗Rに周波数切換用のコンデンサCが並列に接続され、共振回路14の共振周波数fが低い周波数fに切り換わる。
【0057】
その結果、DC/DCコンバータ13は基準電圧検出点12における電圧変動に緩やかに応答しながらトランジスタQのオンオフを制御する。これによりインダクタンスLに断続的に電流を流しながら入力電圧を昇圧し、図3に示すように、出力ラインLoutに現れる出力電圧を2.1Vを徐々に3.3Vに切り換える。
【0058】
その後、コンデンサC10に出力ラインLout、抵抗R10を介して電荷が供給されると、トランジスタQのゲート端子に印加される電圧が徐々に上昇し、トランジスタQがオフになる。それにより、周波数切換用のコンデンサCは抵抗Rを介して接地され、定数部15の共振周波数は低い周波数のfから高い周波数のfに戻る。これにより、共振回路14が基準電圧検出点12における出力電圧の検出電圧をDC/DCコンバータ13の基準電圧入力端子FBに伝達する速度が早くなり、DC/DCコンバータ13の応答速度を高める。それにより図3に示すように、電源回路10から安定した昇圧電圧VoutHを得ることができる。
【0059】
なお、電源回路10を昇圧動作から降圧動作に切り換える場合は、切換指示信号が“H”レベルから“L”レベルに切り換わり、スイッチング部17のコンデンサC10の反転器I側の端子に反転器Iを介して“L”レベルから“H”レベルの信号が印加される。この場合、コンデンサC10は既に電荷がチャージされており、トランジスタQのゲート端子にはトランジスタQがオフになる電圧が印加されている。このような状態おいてスイッチング部17のコンデンサC10の反転器I側の端子に“H”レベルの信号を印加してもコンデンサC10の電荷は変化せず、トランジスタQはオンにはならないので、共振回路14の共振周波数は切り換わらない。
【0060】
本実施の形態によれば、電源回路10の動作が降圧動作から昇圧動作に切り換えられる際に、周波数切換用のコンデンサCにより、抵抗R10とコンデンサC10により決定される時定数τにより所定の時間だけ、定数部15の共振周波数fを低い周波数fに切り換えて、DC/DCコンバータ13の基準電圧入力端子FBに基準電圧検出点12における電圧変動を伝達する速度を遅くしている。これにより所定の時間だけDC/DCコンバータ13の応答速度を下げ、図3の電流Ibtに示すように突入電流の発生を防止している。その後、トランジスタQをオフして定数部15の共振周波数をfからfに戻すことによりDC/DCコンバータ13の応答速度を上げ電源回路10としての出力安定性を保つことができる。
【0061】
なお、図4は、本実施の形態とは異なり共振回路15を有していない場合の出力ラインLoutに現れる電圧の変化等を示したものである。図4に示すように、共振回路15を有していない電源回路においては、降圧動作から昇圧動作に切り換えるとその瞬間に大きな突入電流Ibtが流れ、電源回路を構成する素子を破損する恐れがある。また、本実施の形態とは異なり、共振周波数が変化しないことから制御回路の応答速度は常に一定であり、出力ラインLoutに現れる電圧は2.1Vから3.3Vに急峻に変化する。
【0062】
また、入力電圧を昇圧した昇圧電圧と入力電圧を降圧した降圧電圧を同一の出力端(出力ラインLout)から得ることができる。これにより、各回路部に対してCPUの処理動作に基づき、適宜、出力電圧を切り換えて所定の動作電圧を供給することができる。
【0063】
また、本実施の形態の電源回路10は、3端子レギュレータ19とバイパス回路17を設けることにより、3Vの入力直流電圧を降圧した2.1Vの降圧電圧VoutLと、入力直流電圧を昇圧した3.3Vの昇圧電圧VoutHを得ることができる。したがって、電子機器1に昇圧用のDC/DCコンバータと降圧用のDC/DCコンバータを備える必要がなく、部品点数を削減することができる。また、実装スペースも減るので電子機器1の小型化、薄型化を図ることができる。
【0064】
また、昇圧時には3端子レギュレータ19をバイパス回路20によりバイパスするので安定した昇圧電圧を得ることができる。また、降圧時には分圧切換回路により基準電圧検出点における電圧値を変化させ、これによりDC/DCコンバータをオフするので、安定した降圧電圧を得ることができる。
【0065】
なお、本発明の電源回路および電子機器は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能であるのは勿論である。
【0066】
例えば、上記実施の形態において、電源回路10から出力される電圧レベルを2.1Vと3.3Vとして説明したがこれに限定されるものではなく、電子機器1内の各部の動作電圧に合わせて所定の電圧レベルを生成するようにすればよい。また、入力直流電圧として3Vとして説明したが、これに限定されるものではないのは勿論である。
【0067】
また、共振回路15の構成は上記実施の形態に限定されるものではなく、切換指示信号による出力電圧の切り換え時に前記共振回路における共振周波数を他の周波数に切り換えることができるような構成であればどのようなものであってもよい。
【0068】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明によれば、変圧制御回路の基準電圧入力端子と前記変圧制御回路の出力端との間に複数の共振周波数を有する共振回路を備え、切換指示信号による出力電圧の切り換え時に共振回路における共振周波数を他の周波数に切り換えるようにしたので、出力電圧の切り換え時に、変圧制御回路の基準電圧入力端子に当該変圧制御回路の出力端において変動した出力電圧を伝達する応答速度を切り換えることができる。これにより、切換指示信号による出力電圧の切り換え時に変圧制御回路が急激に入力電圧を昇圧するのを防ぎ、電源回路内における突入電流の発生を防止すると共に、電源回路を構成する素子の破損を防止することができる。
【0069】
請求項2に記載の発明によれば、切換指示信号による出力電圧の切り換え時に、スイッチング部が所定の時間だけ共振周波数を他の周波数に切り換えるようにしたので、出力電圧の切り換え時にのみ定数部の共振周波数を低い周波数に切り換えることにより変圧制御回路の応答速度を遅くし、突入電流の発生を防止することができる。そして、所定の時間経過後は共振周波数を元に戻すことにより変圧制御回路の応答速度が通常の速度に戻るので、電源回路の出力安定性を図ることができる。
【0070】
請求項3に記載の発明によれば、入力電圧を昇圧した昇圧電圧と入力電圧を降圧した降圧電圧を当該電源回路の同一の出力端から得ることができる。これにより、各回路部に対してCPUの処理動作に基づき、適宜、電源電圧を切り換えて供給することができる。
【0071】
請求項4に記載の発明によれば、出力電圧を切り換える際に昇圧回路、降圧回路の何れの出力も電源回路の出力端から出力されない状態が発生することがないので、精度良く、安定した電圧を電源回路の出力端から出力することができる。
【0072】
請求項5に記載の発明によれば、入力電圧を変圧することにより生成した複数の電圧を電源回路の同一の出力端から出力することにより、各回路部に対してCPUの処理動作に基づき、適宜、電源電圧を切り換えて供給することができる。また、出力電圧の切り換え時に発生する突入電流を防止し、精度の良い安定した電圧を電子機器内の各回路部に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電子機器の一例の機能的構成を示したブロック図である。
【図2】図1に示す電源回路を示した図である。
【図3】図1に示す電源回路に入力される切換指示信号、電源回路により生成される出力電圧、出力電圧に伴って生成される電流の波形を示した波形図である。
【図4】図1に示す電源回路において、共振回路、スイッチング回路、時定数回路を有さない場合に生じる切換指示信号、出力電圧、出力電圧に伴って生成される電流の波形を示した波形図である。
【符号の説明】
1 電子機器
10 電源回路
11 入力直流電源
12 基準電圧検出点
13 DC/DCコンバータ(昇圧制御回路)
14 共振回路
15 定数部
17 スイッチング部
18 分圧比切換回路
19 3端子レギュレータ(降圧回路)
20 バイパス回路
入力段のコンデンサ
コンデンサ
周波数切換用のコンデンサ(周波数切換部)
コンデンサ
出力段のコンデンサ
D ダイオード
FB 基準電圧入力端子
L インダクタンス
NMOSトランジスタ
PMOSトランジスタ
PMOSトランジスタ
NMOSトランジスタ
抵抗
抵抗
抵抗
Lout 出力ライン
Lcnt 制御線
outH 昇圧電圧
outL 降圧電圧
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power supply circuit suitable for an electronic device such as an electronic organizer.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Various electronic devices such as electronic notebooks and electronic dictionaries operate using AA or AAA alkaline batteries or manganese batteries as power supplies. These electronic devices include, for example, a display unit including a liquid crystal display, a keyboard for inputting characters, a memory for storing input data and dictionary software, and a CPU (Central Processing) for centrally controlling the operation of the electronic devices. Unit).
2. Description of the Related Art In recent years, the data holding voltage of a memory has been reduced in order to save power. For example, a value lower than the input voltage (3 V) such as 2.1 V is often used as the data retention voltage of the memory, while the operating voltage of the CPU or the like is higher than the input DC voltage such as 3.3 V. Often it is. Therefore, a DC / DC converter is used in a power supply circuit of such an electronic device in order to obtain a rated voltage of a CPU, a memory, or the like by increasing or decreasing an input DC voltage.
[0003]
In order to increase or decrease the input DC voltage, a method of using a DC / DC converter for boosting and a DC / DC converter for stepping down (for example, see Patent Document 1), and a method of using a reference voltage of one DC / DC converter A method of switching between step-up and step-down is conceivable. Also, a multi-output DC / DC converter in which a DC / DC converter is provided with a booster circuit and a step-down circuit and a control circuit for controlling the respective circuits so as to obtain an output voltage higher and lower than the input DC voltage. A DC converter is also known (for example, see Patent Document 2).
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2001-60569 A
[Patent Document 2]
JP-A-11-215823 (pages 3 to 4, FIG. 2)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described conventional multi-output DC / DC converter (Patent Document 2) employs substantially the same configuration as the case of using a DC / DC converter for boosting and a DC / DC converter for stepping down (Patent Document 1). ing. Providing two DC / DC converters for boosting and stepping down in an electronic device requires about twice as many components as in the case of using a single DC / DC converter, resulting in high cost. Further, since a mounting space is required, it is not possible to respond to a demand for miniaturization and thinning of electronic devices.
Therefore, when using a method in which one DC / DC converter performs step-up and step-down, when the DC / DC converter switches the reference voltage from the low voltage side to the high voltage side, the DC / DC converter sharply increases the output voltage. Therefore, the rapid step-up operation may cause an inrush current into the circuit, and may damage components in the power supply circuit.
[0006]
An object of the present invention is to provide a power supply circuit in which occurrence of an inrush current is prevented.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, an invention according to claim 1 is a transformer control circuit that transforms an input voltage to another voltage based on a voltage applied to a reference voltage input terminal and outputs the transformed voltage. A power supply circuit comprising a switching circuit capable of switching a voltage value output from the voltage transformation control circuit at a timing according to a voltage switching instruction signal, wherein a reference voltage input terminal of the voltage transformation control circuit and the voltage transformation control circuit A power supply circuit comprising: a resonance circuit having a plurality of resonance frequencies between the power supply circuit and the output terminal of the power supply; and switching a resonance frequency of the resonance circuit to another frequency when an output voltage is switched by the switching instruction signal.
[0008]
According to the first aspect of the present invention, there is provided a resonance circuit having a plurality of resonance frequencies between a reference voltage input terminal of the transformation control circuit and an output terminal of the transformation control circuit, and switching of the output voltage by a switching instruction signal. Sometimes, the resonance frequency in the resonance circuit is switched to another frequency, so that when the output voltage is switched, the response speed at which the output voltage fluctuated at the output terminal of the voltage transformation control circuit is transmitted to the reference voltage input terminal of the voltage transformation control circuit. Can be switched. This prevents the transformation control circuit from abruptly increasing the input voltage when the output voltage is switched by the switching instruction signal, thereby preventing the occurrence of an inrush current in the power supply circuit and preventing the elements constituting the power supply circuit from being damaged. can do.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, in the power supply circuit according to the first aspect, the resonance circuit includes a constant section that controls a resonance frequency, and the resonance frequency being set to a predetermined value when the output voltage is switched by the switching instruction signal. And a switching unit for switching to another frequency only for a time.
[0010]
According to the second aspect of the present invention, when the output voltage is switched by the switching instruction signal, the switching unit switches the resonance frequency to another frequency for a predetermined time, so that the constant unit is switched only when the output voltage is switched. By shifting the resonance frequency to a lower frequency, the response speed of the transformer control circuit can be reduced, and the occurrence of inrush current can be prevented. Then, after a lapse of a predetermined time, the response speed of the transformer control circuit returns to the normal speed by returning the resonance frequency to the original value, so that the output stability of the power supply circuit can be improved.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, in the power supply circuit according to the first aspect, the output voltage output from the output terminal of the power supply circuit is a boosted voltage obtained by increasing the input voltage or a reduced voltage obtained by decreasing the input voltage. Are output from the same output terminal of the power supply circuit.
[0012]
According to the third aspect of the present invention, it is possible to obtain a boosted voltage obtained by increasing the input voltage and a reduced voltage obtained by decreasing the input voltage from the same output terminal of the power supply circuit. Thus, the power supply voltage can be appropriately switched and supplied to each circuit unit based on the processing operation of the CPU.
[0013]
In a power supply circuit having a booster circuit and a step-down circuit, an input power supply is connected to the step-up circuit, an output of the step-up circuit is connected to an input of the step-down circuit, and an output of the step-down circuit is a power supply circuit. And an output terminal of the power supply circuit, the output voltage of the power supply circuit bypassing the step-down circuit when the input voltage is boosted and output by the booster circuit. And when outputting the output voltage of the step-down circuit from the output terminal of the power supply circuit, inputting the input voltage or the higher voltage of the output voltage of the booster circuit to the step-down circuit. Features.
[0014]
According to the fourth aspect of the present invention, when switching the output voltage, a state in which neither the output of the booster circuit nor the output of the step-down circuit is output from the output terminal of the power supply circuit does not occur. From the output terminal of the power supply circuit.
[0015]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the power supply circuit according to any one of the first to fourth aspects.
[0016]
According to the fifth aspect of the present invention, the plurality of voltages generated by transforming the input voltage are output from the same output terminal of the power supply circuit, so that each of the circuit units is based on the processing operation of the CPU. The power supply voltage can be appropriately switched and supplied. In addition, it is possible to prevent an inrush current generated when the output voltage is switched, and to supply a stable and accurate voltage to each circuit unit in the electronic device.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an outline of an electronic device 1 including a power supply circuit 10 according to the present invention. The electronic device 1 is a portable electronic device such as an electronic organizer, an electronic dictionary, and a PDA (Personal Digital Assist).
[0018]
As shown in FIG. 1, the electronic device 1 includes a CPU 2, a RAM 3, a ROM 4, an external storage memory 5, an input unit 6, a display unit 7, and a communication control unit 8, which are connected to each other by a bus 9. Have been. The rated voltage (data holding voltage) of the storage device such as the RAM 3, the ROM 4, and the external storage memory 5 is, for example, 2.1 V lower than the input DC voltage 11, and the CPU 2, the input unit 6, the display unit 7, and the communication control unit The rated voltage such as 8 is set to, for example, 3.3 V higher than the input DC voltage 11.
[0019]
The electronic device 1 includes a power supply circuit 10 for generating and outputting two different levels of voltage from the input DC voltage 11 of 3 V in order to switch and supply different voltages to each unit according to the processing operation of the CPU 2. . When the CPU 2 performs a normal operation such as a display process, the output line L out Outputs a voltage (for example, 3.3 V) higher than the input DC power supply 11, and when the CPU 2 causes the storage device to perform an operation such as data retention, the power supply circuit 10 supplies a lower voltage (for example, 3.3 V) than the input DC power supply 11. , 2.1V).
[0020]
Next, each component of the electronic device 1 will be described.
The CPU 2 reads out a specified program from the system program and various application programs stored in the ROM 4 or the external storage memory 5 and expands the program into a work area in the RAM 3 to execute various processes according to the program. A control signal is sent to each unit to control the overall operation of the electronic device 1.
[0021]
Further, the CPU 2 controls the control line L to set the output level of the power supply circuit 10. cnt To send a switching instruction signal to the power supply circuit 10. The power supply circuit 10 boosts the input DC voltage 11 based on the switching instruction signal to a boosted voltage V of 3.3 V. outH Or a step-down voltage V of 2.1 V obtained by stepping down the input DC voltage 11 outL And an output line L out And output the generated voltage.
[0022]
A RAM (Random Access Memory) 3 has a work area in which various programs, input data, and various data such as processing results are stored in a random access manner, and temporarily stores various information.
[0023]
The ROM (Read Only Memory) 4 stores a system program, various application programs, and the like necessary for executing the operation of the electronic device 1.
[0024]
The external storage memory 5 includes a recording medium (not shown) in which various programs, various data, and the like are stored or writable in advance, and the recording medium is a non-volatile memory such as a magnetic or optical recording medium or a semiconductor. And the like. The recording medium may be a fixed medium such as a fixed hard disk, or may be a portable medium such as a memory card which is removably mounted.
[0025]
The input unit 6 includes a keyboard having cursor keys, numeric input keys, various function keys, and the like, a pointing device such as a touch pen, and the like, and outputs to the CPU 2 a pressing signal pressed by the operator on the keyboard and a position signal of the pointing device. I do.
[0026]
The display unit 7 includes an LCD (Liquid Crystal Display) or the like, and performs various displays according to a control signal input from the CPU 2.
[0027]
The communication control unit 8 is composed of a modem (MODEM: Modulator / DEModulator) or the like, and is an interface connectable to a transmission medium connected to various communication lines such as a LAN (Local Area Network), a WAN (Wide Area Network), or the Internet. It is.
[0028]
As shown in FIG. 2, the power supply circuit 10 is connected to an input DC power supply 11 composed of a dry battery such as an alkaline battery or a manganese battery. out And control line L cnt , A booster circuit including the DC / DC converter 13, and the DC / DC converter 13 outputs an output line L to the reference voltage detection point 12. out , A voltage dividing switch circuit 18 for switching the voltage dividing ratio at the reference voltage detecting point 12, a three-terminal regulator 19 as a voltage step-down circuit, a bypass circuit 20 for bypassing the three-terminal regulator 19, and a resonance circuit. 14 is provided with a constant unit 15 and a switching unit 17 for controlling the resonance frequency. The configuration of each circuit such as the booster circuit will be described later.
[0029]
The power supply circuit 10 is connected to the control line L cnt (See FIG. 2), an "H" level switching instruction signal instructing a boosting operation is supplied to control line L. cnt Is input to the transistor Q via the inverter I. 2 Signal of "L" level is applied to the gate terminal of 2 Is turned on, the input and output of the three-terminal regulator 19 are short-circuited by the bypass circuit 20, and the output voltage output from the booster circuit is connected to the output line L of the power supply circuit 10. out Output to On the contrary, the control line L cnt A "L" level switching instruction signal instructing a step-down operation via control line L cnt Is input to the transistor Q via the inverter I. 2 Signal of “H” level is applied to the gate terminal of 2 Is turned off, the bypass circuit 20 is cut off, the three-terminal regulator 19 is enabled, and the output voltage output from the three-terminal regulator 19 is applied to the output line L of the power supply circuit 10. out Output to
[0030]
When boosting, output line L out Has a boosted voltage V of 3.3 V outH Is obtained. Also, at the time of step-down, the output line L out 2.1V step-down voltage V outL Is obtained. The switching instruction signal (control line L cnt The signal level of () is “H” level when instructing the boosting operation and “L” level when instructing the step-down operation. However, the signal level is “L” when the circuit configuration is changed to instruct the boosting operation. It is also possible to set the level to the “L” level and set the “H” level when instructing the step-down operation.
[0031]
Next, the boosting operation will be described.
The booster circuit is composed of the input stage capacitor C 0 , A boosting inductance L, a diode D for rectification and backflow prevention, and an NMOS transistor Q as a switching element for intermittently connecting the inductance L to the ground GND. 0 , Transistor Q 0 / DC converter (transformation control circuit) 13 for performing on / off control of a capacitor C for storing a back electromotive force generated in the inductance L 4 , Output stage capacitor C 5 It is comprised including.
[0032]
The booster circuit includes a transistor Q by the DC / DC converter 13. 0 Of the output line L by controlling the on / off of the output line to intermittently supply a current to the inductance L and adding the back electromotive force generated thereby to the output line. out To output a boosted voltage of 3.3 V higher than the input voltage.
[0033]
The DC / DC converter 13 has five terminals: a chip enable terminal CE, a power supply terminal VDD, a reference voltage input terminal FB, an external output terminal EXT, and a ground terminal GND. When the voltage value applied to the reference voltage input terminal FB is within a preset range, the DC / DC converter 13 detects the output voltage at the reference voltage detection point 12 applied to the reference voltage input terminal FB. Operates in response to the fluctuation of the reference voltage, so that the transistor Q is controlled so that the detection voltage at the reference voltage detection point 12 becomes constant. 0 Is controlled by a PWM control method.
[0034]
The resonance circuit 14 includes a constant section 15 and a capacitor C for frequency switching. 2 And a switching unit 17. The resonance circuit 14 has an output line L out Functions as an output voltage detection circuit for transmitting a voltage (voltage at the reference voltage detection point 12) corresponding to the output voltage of the DC / DC converter 13 to the reference voltage input terminal FB of the DC / DC converter 13. The DC / DC converter 13 controls the transistor Q based on the voltage applied to the reference voltage input terminal FB. 0 Is controlled so that the voltage at the reference voltage detection point 12 becomes constant. At this time, the response speed to the voltage fluctuation of the voltage applied to the reference voltage input terminal FB of the DC / DC converter 13 is controlled by the resonance frequency of the resonance circuit 14.
[0035]
The resonance frequency of the resonance circuit 14 is equal to the output line L out Is switched from a voltage lower than the input voltage to a voltage higher than the input voltage, the resonance frequency f 1 Is lower frequency f by the switching unit 17. 2 Is switched to.
[0036]
The constant part 15 is a resistor R 1 And this resistance R 1 C connected in parallel to 1 It is comprised including. Resonant frequency f of constant section 15 1 Is represented by the following equation (1).
(Equation 1)
f 1 = 1/2 (2π × C 1 × R 1 ) ... (1)
[0037]
The switching unit 17 includes a frequency switching capacitor C. 2 , PMOS transistor Q 1 , Resistance R 4 , Resistance R 10 And capacitor C 10 It is comprised including.
[0038]
The switching unit 17 outputs a switching instruction signal (control line L cnt ) When the signal level switches from the “L” level to the “H” level, that is, when the operation of the power supply circuit 10 is switched from the step-down operation to the step-up operation by the switching instruction signal, as described below. Capacitor C for frequency switching only for the time 2 Are connected in parallel to the constant part 15 so that the resonance frequency f 1 The lower frequency f 2 Switch to.
[0039]
First, the constant part 15 and the capacitor C for frequency switching 2 Will be described in parallel. The "H" level switching instruction signal is supplied to the capacitor C via the inverter I. 10 Of the capacitor C is applied as an "L" level signal to one end of the 10 The charge that has been charged is released. This allows the transistor Q 1 Signal of "L" level is applied to the gate terminal of 1 Turns on. Transistor Q 1 Is turned on, the capacitor C for frequency switching is 2 Are connected in parallel, and the resonance frequency f of the constant 1 Is the frequency f expressed by the following equation (2). 2 Is switched to.
(Equation 2)
f 2 = 1/2 (2π × (C 1 + C 2 ) × R 1 ) ... (2)
[0040]
It should be noted that comparing Equations (1) and (2), Equation (2) shows that the denominator C 1 To C 2 Is smaller than the value of the equation (1). Therefore, the resonance frequency f of the switched constant portion 15 2 Is the resonance frequency f of the constant section 15. 1 Lower frequency f 2 Becomes (f 1 > F 2 ).
[0041]
Next, the constant section 15 and the frequency switching capacitor C 2 The release of the parallel connection with will be described. As described above, the capacitor C 10 When an "L" level signal is applied to one end of the 10 Is released. However, the resistance R 10 Output line L via out From capacitor C 10 Is supplied to the capacitor C. 10 Is charged and the transistor Q 1 Signal of “H” level is applied to the gate terminal of 1 Turns off. At this time, the frequency switching capacitor C 2 One end of the resistor R 4 , And the resonance frequency of the constant unit 15 returns to the original value.
[0042]
It should be noted that the constant part 15 and the frequency switching capacitor C 2 Are connected in parallel with each other by the resistance R shown in the following equation (3). 10 And capacitor C 10 Is determined by the time constant τ [sec].
[Equation 3]
τ = C 10 × R 10 × ln (L out ÷ V th ) ... (1)
Note that V th Indicates a cut-off voltage, and generally indicates 1.6 V in a 3 V drive product.
[0043]
The voltage dividing ratio switching circuit 18 includes a resistor R 1 R connected in series with 2 And the resistance R 2 R connected in parallel with 3 And NMOS transistor Q 3 And is provided.
[0044]
The voltage dividing ratio switching circuit 18 includes a transistor Q 3 The voltage division ratio at the reference voltage detection point 12 is switched by turning on and off the switch. Transistor Q 3 Control terminal L cnt Are turned on when the switching instruction signal is at “H” level instructing the boosting operation, and turned off when the switching instruction signal is at “L” level instructing the voltage lowering operation.
[0045]
Transistor Q 3 Is off when resistance R 3 Becomes invalid, and the voltage dividing ratio at the reference voltage detection point 12 becomes the resistance R 1 Resistance value and resistance R 2 Is determined by the resistance value. Transistor Q 3 Is on, the resistance R 3 Is the resistance R 2 And the voltage dividing ratio at the reference voltage detection point 12 is the resistance R 1 Resistance value and resistance R 2 And resistance R 3 Is determined by the combined resistance value of
[0046]
Next, the three-terminal regulator 19 will be described.
The three-terminal regulator 19 is an IC that includes three terminals, an input terminal, an output terminal, and a GND terminal, and converts a voltage input from the input terminal to a preset constant voltage (for example, 2.1 V) and outputs the same. The three-terminal regulator 19 is enabled only at the time of step-down, and the input terminal receives the higher voltage of the input voltage of the input power supply 11 or the boosted voltage appearing at the output terminal of the diode D.
[0047]
The bypass circuit 20 includes a PMOS transistor Q 2 It is composed of Transistor Q 2 Are connected to the input terminal and the output terminal of the three-terminal regulator 19, respectively, and the gate terminal is connected to the control line L via the inverter I. cnt It is connected to the.
[0048]
The bypass circuit 20 includes the transistor Q 2 The three-terminal regulator 19 is disabled or enabled by turning on and off the switch. Transistor Q 2 Gate terminal is the control line L cnt Via an inverter I. When an “L” level signal, which is an inverted signal level of a switching instruction signal indicating a boost operation, is applied to the gate terminal, the transistor Q 2 Is turned on, the input terminal and the output terminal are short-circuited, and the three-terminal regulator 19 is bypassed.
[0049]
Next, the operation of the power supply circuit 10 according to the present embodiment will be described.
First, the step-down operation of the power supply circuit 10 will be described.
During the step-down operation, the switching instruction signal is at "L" level, so that transistor Q 1 Inverter I, capacitor C 10 ”Is applied. At this time, the transistor Q 1 Is off and the capacitor C 2 Is the resistance R 4 Grounded. At this time, the resonance frequency of the constant unit 15 is represented by f 1 It is.
[0050]
At this time, the capacitor C 10 Is charged by an "H" level signal applied from the inverter I side, and the capacitor C is charged. 2 Is the resistance R 1 Output line L via out Is supplied from the device and charged.
[0051]
Further, the transistor Q of the voltage division ratio switching circuit 18 3 The "L" level switching instruction signal is applied to the gate terminal of the switch to turn off. Thereby, the resistance R 3 Becomes invalid, and the voltage dividing ratio at the reference voltage detection point 12 becomes the resistance R 1 And resistance R 2 Is determined by At this time, the voltage value at the reference voltage detection point 12 applied to the reference voltage input terminal FB deviates from the value in the range in which the DC / DC converter 13 operates, and the DC / DC converter 13 does not operate.
[0052]
The bypass circuit 20 includes a transistor Q 2 Is turned off by applying an "H" level signal to its gate terminal, and the three-terminal regulator 19 is enabled.
Therefore, at the time of step-down, a current flows from the input power supply 11 through the path of the inductance L, the diode D, and the three-terminal regulator 19. The higher of the input voltage of the input power supply 11 or the boosted voltage output from the diode D is input to the input terminal of the three-terminal regulator 19. The three-terminal regulator 19 lowers the voltage and outputs the output line L via the output terminal. out 2.1V step-down voltage V outL Is output.
[0053]
Next, an operation in the case where the power supply circuit 10 switches from the step-down operation to the step-up operation will be described.
At this time, the switching instruction signal switches from the “L” level to the “H” level, and the transistor Q of the bypass circuit 20 is switched. 2 The signal at the “L” level is applied to the gate terminal of the switch, and the gate terminal is turned on, and the three-terminal regulator 19 is bypassed and invalidated.
[0054]
Transistor Q of voltage division ratio switching circuit 18 3 Is turned on when an “H” level signal is applied to the gate terminal, and the resistance R 2 And resistance R 3 Are connected in parallel. At this time, the resistance value of the voltage division ratio switching circuit 18 decreases, and the voltage division ratio at the reference voltage detection point 12 changes. At this time, the voltage value at the reference voltage detection point 12 applied to the reference voltage input terminal FB is in a range where the DC / DC converter 13 operates.
[0055]
The capacitor C of the switching unit 17 10 The signal of the “L” level is applied to the terminal on the side of the inverter I through the inverter I. Thereby, the capacitor C 10 Is released. Capacitor C 10 Is released, the transistor Q 1 The voltage applied to the gate terminal of the transistor Q 1 Is turned on.
[0056]
Transistor Q 1 Is turned on, as described above, the capacitor C 1 And resistance R 1 Frequency switching capacitor C 2 Are connected in parallel, and the resonance frequency f of the resonance circuit 14 is 1 Is low frequency f 2 Switch to.
[0057]
As a result, the DC / DC converter 13 responds slowly to the voltage fluctuation at the reference voltage detection point 12 while 0 On and off. Thus, the input voltage is boosted while intermittently flowing a current through the inductance L, and as shown in FIG. out Is gradually switched from 2.1V to 3.3V.
[0058]
Then, the capacitor C 10 Output line L out , Resistance R 10 Is supplied through the transistor Q 1 The voltage applied to the gate terminal of the transistor Q gradually increases, and the transistor Q 1 Turns off. Thereby, the frequency switching capacitor C 2 Is the resistance R 4 , And the resonance frequency of the constant unit 15 is f 2 From high frequency f 1 Return to As a result, the speed at which the resonance circuit 14 transmits the detection voltage of the output voltage at the reference voltage detection point 12 to the reference voltage input terminal FB of the DC / DC converter 13 increases, and the response speed of the DC / DC converter 13 increases. As a result, as shown in FIG. outH Can be obtained.
[0059]
When switching the power supply circuit 10 from the step-up operation to the step-down operation, the switching instruction signal switches from the “H” level to the “L” level, and the capacitor C of the switching unit 17 is switched. 10 A signal from the “L” level to the “H” level is applied to the terminal on the side of the inverter I through the inverter I. In this case, the capacitor C 10 Have already been charged, and the transistor Q 1 The transistor Q is connected to the gate terminal of 1 Is turned off. In such a state, the capacitor C of the switching unit 17 10 Is applied to the terminal on the side of the inverter I of FIG. 10 Of the transistor Q 1 Does not turn on, the resonance frequency of the resonance circuit 14 does not switch.
[0060]
According to the present embodiment, when the operation of power supply circuit 10 is switched from the step-down operation to the step-up operation, capacitor C for frequency switching is used. 2 The resistance R 10 And capacitor C 10 The resonance frequency f of the constant unit 15 is determined for a predetermined time by the time constant τ determined by 1 The lower frequency f 2 And the speed at which the voltage fluctuation at the reference voltage detection point 12 is transmitted to the reference voltage input terminal FB of the DC / DC converter 13 is reduced. Thereby, the response speed of the DC / DC converter 13 is reduced for a predetermined time, and the current I bt As shown in the figure, the occurrence of an inrush current is prevented. Then, the transistor Q 1 Is turned off, and the resonance frequency of the constant 2 To f 1 By returning to, the response speed of the DC / DC converter 13 can be increased and the output stability of the power supply circuit 10 can be maintained.
[0061]
FIG. 4 shows an output line L in the case where the resonance circuit 15 is not provided unlike the present embodiment. out And the like, which show changes in the voltage appearing in FIG. As shown in FIG. 4, in the power supply circuit without the resonance circuit 15, when the step-down operation is switched to the step-up operation, a large inrush current I bt Flows, and there is a possibility that elements constituting the power supply circuit may be damaged. Also, unlike the present embodiment, since the resonance frequency does not change, the response speed of the control circuit is always constant, and the output line L out Changes sharply from 2.1V to 3.3V.
[0062]
The boosted voltage obtained by increasing the input voltage and the stepped-down voltage obtained by decreasing the input voltage are supplied to the same output terminal (output line L). out ). Thus, the predetermined operation voltage can be supplied to each circuit unit by appropriately switching the output voltage based on the processing operation of the CPU.
[0063]
Further, the power supply circuit 10 of the present embodiment is provided with the three-terminal regulator 19 and the bypass circuit 17 so that the step-down voltage V of 2.1 V obtained by stepping down the input DC voltage of 3 V is obtained. outL And a boosted voltage V of 3.3 V obtained by boosting the input DC voltage. outH Can be obtained. Therefore, there is no need to provide the DC / DC converter for step-up and the DC / DC converter for step-down in the electronic device 1, and the number of components can be reduced. In addition, since the mounting space is reduced, the size and thickness of the electronic device 1 can be reduced.
[0064]
In addition, when boosting, the three-terminal regulator 19 is bypassed by the bypass circuit 20, so that a stable boosted voltage can be obtained. Further, at the time of step-down, the voltage value at the reference voltage detection point is changed by the voltage division switching circuit, thereby turning off the DC / DC converter, so that a stable step-down voltage can be obtained.
[0065]
It should be noted that the power supply circuit and the electronic device of the present invention are not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention.
[0066]
For example, in the above embodiment, the voltage levels output from the power supply circuit 10 have been described as being 2.1 V and 3.3 V. However, the present invention is not limited to this. What is necessary is just to generate a predetermined voltage level. Also, the input DC voltage has been described as 3 V, but is not limited to this.
[0067]
The configuration of the resonance circuit 15 is not limited to the above-described embodiment, and may be any configuration that allows the resonance frequency of the resonance circuit to be switched to another frequency when the output voltage is switched by the switching instruction signal. Anything may be used.
[0068]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, there is provided a resonance circuit having a plurality of resonance frequencies between a reference voltage input terminal of the transformation control circuit and an output terminal of the transformation control circuit, and switching of the output voltage by a switching instruction signal. Sometimes, the resonance frequency in the resonance circuit is switched to another frequency, so that when the output voltage is switched, the response speed at which the output voltage fluctuated at the output terminal of the voltage transformation control circuit is transmitted to the reference voltage input terminal of the voltage transformation control circuit. Can be switched. This prevents the transformation control circuit from abruptly increasing the input voltage when the output voltage is switched by the switching instruction signal, thereby preventing the occurrence of an inrush current in the power supply circuit and preventing the elements constituting the power supply circuit from being damaged. can do.
[0069]
According to the second aspect of the present invention, when the output voltage is switched by the switching instruction signal, the switching unit switches the resonance frequency to another frequency for a predetermined time, so that the constant unit is switched only when the output voltage is switched. By switching the resonance frequency to a lower frequency, the response speed of the transformer control circuit can be reduced, and the occurrence of inrush current can be prevented. Then, after a lapse of a predetermined time, the response speed of the transformer control circuit returns to the normal speed by returning the resonance frequency to the original value, so that the output stability of the power supply circuit can be improved.
[0070]
According to the third aspect of the present invention, it is possible to obtain a boosted voltage obtained by increasing the input voltage and a reduced voltage obtained by decreasing the input voltage from the same output terminal of the power supply circuit. Thus, the power supply voltage can be appropriately switched and supplied to each circuit unit based on the processing operation of the CPU.
[0071]
According to the fourth aspect of the present invention, when switching the output voltage, a state in which neither the output of the booster circuit nor the output of the step-down circuit is output from the output terminal of the power supply circuit does not occur. From the output terminal of the power supply circuit.
[0072]
According to the fifth aspect of the present invention, the plurality of voltages generated by transforming the input voltage are output from the same output terminal of the power supply circuit, so that each of the circuit units is based on the processing operation of the CPU. The power supply voltage can be appropriately switched and supplied. In addition, it is possible to prevent an inrush current generated when the output voltage is switched, and to supply a stable and accurate voltage to each circuit unit in the electronic device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a functional configuration of an example of an electronic apparatus according to the invention.
FIG. 2 is a diagram showing a power supply circuit shown in FIG.
3 is a waveform diagram showing a switching instruction signal input to the power supply circuit shown in FIG. 1, an output voltage generated by the power supply circuit, and a waveform of a current generated according to the output voltage.
FIG. 4 is a waveform showing a switching instruction signal, an output voltage, and a waveform of a current generated according to the output voltage, which are generated when the power supply circuit shown in FIG. 1 does not have a resonance circuit, a switching circuit, and a time constant circuit. FIG.
[Explanation of symbols]
1 electronic equipment
10. Power supply circuit
11 Input DC power supply
12 Reference voltage detection point
13. DC / DC converter (step-up control circuit)
14 Resonant circuit
15 Constant part
17 Switching section
18 Voltage division ratio switching circuit
19 3-terminal regulator (step-down circuit)
20 Bypass circuit
C 0 Input stage capacitor
C 1 Capacitor
C 2 Frequency switching capacitor (frequency switching unit)
C 4 Capacitor
C 5 Output stage capacitor
D diode
FB reference voltage input terminal
L inductance
Q 0 NMOS transistor
Q 1 PMOS transistor
Q 2 PMOS transistor
Q 3 NMOS transistor
R 1 resistance
R 2 resistance
R 3 resistance
Lout output line
Lcnt control line
V outH Boost voltage
V outL Step-down voltage

Claims (5)

基準電圧入力端子に印加される電圧に基づいて、入力された電圧を他の電圧に変圧して出力する変圧制御回路と、出力電圧の切換指示信号に従ったタイミングで前記変圧制御回路から出力する電圧値を切り換えることが可能な切換回路とを備えている電源回路において、
前記変圧制御回路の基準電圧入力端子と前記変圧制御回路の出力端との間に複数の共振周波数を有する共振回路を備え、
前記切換指示信号による出力電圧の切り換え時に前記共振回路における共振周波数を他の周波数に切り換えることを特徴とする電源回路。
Based on the voltage applied to the reference voltage input terminal, the input voltage is converted into another voltage and output, and the voltage is output from the voltage conversion control circuit at a timing according to an output voltage switching instruction signal. A power supply circuit comprising a switching circuit capable of switching a voltage value,
A resonance circuit having a plurality of resonance frequencies between a reference voltage input terminal of the transformation control circuit and an output terminal of the transformation control circuit,
A power supply circuit, wherein a resonance frequency in the resonance circuit is switched to another frequency when the output voltage is switched by the switching instruction signal.
請求項1に記載の電源回路において、
前記共振回路は、
共振周波数を制御する定数部と、
前記切換指示信号による出力電圧の切り換え時に、前記共振周波数を所定の時間だけ他の周波数に切り換えるスイッチング部と、
から成ることを特徴とする電源回路。
The power supply circuit according to claim 1,
The resonance circuit includes:
A constant part for controlling the resonance frequency;
A switching unit that switches the resonance frequency to another frequency for a predetermined time when the output voltage is switched by the switching instruction signal;
A power supply circuit comprising:
請求項1に記載の電源回路において、
前記電源回路の出力端から出力される出力電圧は、前記入力電圧を昇圧した昇圧電圧又は前記入力電圧を降圧した降圧電圧を同一の前記電源回路の出力端から出力することを特徴とする電源回路。
The power supply circuit according to claim 1,
An output voltage output from an output terminal of the power supply circuit outputs a boosted voltage obtained by increasing the input voltage or a stepped-down voltage obtained by reducing the input voltage from an output terminal of the same power supply circuit. .
昇圧回路と降圧回路を有する電源回路において、
入力電源を昇圧回路に接続し、前記昇圧回路の出力を降圧回路の入力に接続し、前記降圧回路の出力が電源回路の出力端から出力されるように構成すると共に、前記入力電圧を前記昇圧回路により昇圧して出力する際に、前記昇圧回路の出力電圧を前記降圧回路をバイパスして前記電源回路の出力端から出力し、
前記降圧回路の出力電圧を前記電源回路の出力端から出力する際に、前記入力電圧、又は、前記昇圧回路の出力電圧の内高い方の電圧を前記降圧回路に入力することを特徴とする電源回路。
In a power supply circuit having a booster circuit and a step-down circuit,
An input power supply is connected to a booster circuit, an output of the booster circuit is connected to an input of a step-down circuit, an output of the step-down circuit is output from an output terminal of a power supply circuit, and the input voltage is boosted. When boosting and outputting by a circuit, the output voltage of the booster circuit is output from the output terminal of the power supply circuit, bypassing the step-down circuit,
A power supply, wherein when the output voltage of the step-down circuit is output from the output terminal of the power supply circuit, the input voltage or the higher voltage of the output voltage of the booster circuit is input to the step-down circuit. circuit.
請求項1〜4の何れか一項に記載の電源回路を備えたことを特徴とする電子機器。An electronic apparatus comprising the power supply circuit according to claim 1.
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