(57)【要約】【課題】第２の定電圧を生成する回路の入力電圧を低下させることができ、第２の定電圧を生成する回路での消費電力を少なくして実装面積を小さくすることができる電源回路及び電源電圧供給方法を得る。【解決手段】直流電源１０からの電源電圧ＶＤＤを降圧して所定の定電圧Ｖ１を生成し出力する第１の定電圧回路２と、該第１の定電圧回路２から出力された定電圧Ｖ１を降圧して所定の定電圧Ｖ２を生成し出力する第２の定電圧回路３からなり、該第２の定電圧回路３における基準電圧発生回路２３が直流電源１０からの電源電圧ＶＤＤを電源として動作するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源電圧を所定の第１の定電圧に変換して出力する第１の定電圧回路と、該第１の定電圧回路からの出力電圧をあらかじめ設定された定電圧に変換して出力する少なくとも１つの第２の定電圧回路とを備える電源回路において、
前記第２の定電圧回路は、所定の第２の基準電圧を生成して出力する第２の基準電圧発生回路を有し、
前記第１の定電圧回路の出力電圧は、前記第２の基準電圧発生回路が安定動作する電圧以下であり、前記第２の基準電圧発生回路は、前記電源電圧を電源にして作動することを特徴とする電源回路。
【請求項２】
電源電圧を所定の第１の定電圧に降圧し、該第１の定電圧を所定の第２の定電圧に降圧して負荷に出力する電源電圧供給方法において、
前記第２の定電圧を所定の分圧比で分圧し、
該分圧電圧が、基準電圧に等しくなるように、前記第２の定電圧を制御して前記負荷に供給することを特徴とする電源電圧供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明は、低電圧負荷用の電源回路に関し、特に低電圧で動作する複数の負荷回路に対して異なる特性の電源の供給を行う電源回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境対策上、省エネルギーが求められており、その結果、電子回路における動作電圧の低電圧化が進み、特に電池を使用した機器において該低電圧化が顕著である。また、１つの装置内において、電源に要求される特性が回路機能ごとに多様化しており、何種類もの電源電圧や、必要な電源の特性が異なるケースが増えてきている。このような用途に応えるため、従来の電源回路１００は、図４に示すような構成になっていた。
【０００３】
図４における電源回路１００は、電池等の直流電源１１０から供給された直流電源を、第１の定電圧回路１０１で安定化させた後、複数の第２の定電圧回路１０２ａ〜１０２ｃで、対応する負荷回路（図示せず）が要求する直流電源を生成して出力する構成をなしていた。例えば、第１の定電圧回路１０１には効率のよいＤＣ／ＤＣコンバータ使用して、直流電源１１０からの電源電圧ＶＤＤを目的の電源電圧に近い電圧まで降圧させる。
【０００４】
ここで、第２の定電圧回路１０２ａ〜１０２ｃに接続される負荷回路がアナログ回路であれば、第２の定電圧回路１０２ａ〜１０２ｃにはリプルやノイズの少ないシリーズレギュレータを使用する。これに対して、第２の定電圧回路１０２ａ〜１０２ｃに接続される負荷回路がデジタル回路であれば、第２の定電圧回路１０２ａ〜１０２ｃにはＤＣ／ＤＣコンバータを使用するといったように、第２の定電圧回路１０２ａ〜１０２ｃには、接続される負荷回路に応じた種類の定電圧回路を使用していた。
【０００５】
ここで、図５は、第２の定電圧回路１０２ａ〜１０２ｃで使用されるシリーズレギュレータの回路例をそれぞれ示している。第２の定電圧回路１０２ａ〜１０２ｃで使用される基準電圧Ｖｒを生成して出力する基準電圧発生回路１０５の電源には、図５から分かるように、シリーズレギュレータの入力電圧か、又は出力電圧から供給されていた。電圧の高い基準電圧を必要とする場合は、図５（ａ）のように、基準電圧発生回路１０５の電源は、シリーズレギュレータの入力側から供給されることが望ましい。
【０００６】
しかし、このようにした場合、基準電圧発生回路１０５に供給される電源電圧は、通常安定化されていないため変動の大きいものとなり、基準電圧発生回路１０５から出力される基準電圧の安定度がやや低下するという問題があった。これに対して、図５（ｂ）のように基準電圧発生回路１０５の電源をシリーズレギュレータの出力側から供給する場合は、基準電圧発生回路１０５から出力される基準電圧の安定度は向上するが、シリーズレギュレータの出力電圧が基準電圧発生回路１０５を作動させるために必要な電圧以上であることが要求される。
【０００７】
なお、従来において、２つの昇圧回路を直列に接続し、電圧レベルの絶対値が大きくて電圧変動の少ない電圧を生成する半導体集積回路があった（例えば、特許文献１参照。）。また、昇圧回路と降圧回路が直列に接続され、該昇圧回路及び降圧回路で使用される基準電圧は、基準電圧源６で入力端子に入力された電圧を使用して生成される定電圧型スイッチング電源回路があった（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００１−１６９５３８号公報
【特許文献２】特開平１−６４５５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、図６は、基準電圧発生回路１０５の回路例を示しており、図６（ａ）及び図６（ｂ）はツェナーダイオードを使用した場合を示しており、図６（ｃ）は、バンドギャップを使用した場合を示している。低い基準電圧を得るためには、図６（ｂ）で示すように、ツェナーダイオードで得られる定電圧を抵抗で分圧して得ることができる。また、図６（ｃ）のようなバンドギャップ電圧を利用した基準電圧発生回路はＩＣ化が容易であり、ＩＣとして市販(例えば製品名ＴＬ４３１)されているものもある。
【０００９】
図６で示したような基準電圧発生回路１０５を安定させて動作させるためには、ツェナーダイオードを使用した図６（ａ）及び図６（ｂ）の場合では５Ｖ以上の電源電圧が、図６（ｃ）のトランジスタのバンドギャップ電圧を使用した場合でも３Ｖ以上の電源電圧が必要であった。更に、基準電圧発生回路１０５の電源は、できるだけ電圧が安定してリプルやノイズの少ないものである必要があった。
【００１０】
しかし、第２の定電圧回路１０２ａ〜１０２ｃの各出力電圧を低下、例えば３Ｖから１Ｖ台まで低下させる必要がある場合、第２の定電圧回路１０２ａ〜１０２ｃの出力電圧では、基準電圧発生回路１０５を作動させることができないという問題があった。
【００１１】
また、第２の定電圧回路１０２ａ〜１０２ｃの各入力電圧を第１の定電圧回路１０１からそれぞれ供給される場合、できる限り第２の定電圧回路１０２ａ〜１０２ｃでの電力消費を少なくするため、第１の定電圧回路１０１は、第２の定電圧回路１０２ａ〜１０２ｃの出力電圧に近い電圧を入力電圧として供給するのが望ましかった。このため、例えば作動電圧が３Ｖの負荷回路を作動させるためには、該負荷回路に電源を供給する第２の定電圧回路の入力電圧には約３.３Ｖの電圧が、作動電圧が２Ｖの負荷回路を作動させるためには、該負荷回路に電源を供給する第２の定電圧回路の入力電圧には約２.３Ｖの電圧が入力されるようにする必要があった。
【００１２】
このため、図５（ａ）の第２の定電圧回路のような入力側から電源が供給される基準電圧発生回路に対しても作動させることができなくなり、作動させることができたとしても安定した基準電圧を得ることができなかった。また、基準電圧発生回路が作動するための十分な電圧を、第１の定電圧回路１０１から第２の定電圧回路に供給すると、第２の定電圧回路での消費電力が増大するという問題が発生する。このため、第２の定電圧回路での発熱が増加し、分散した電源回路ごとに大きな実装スペースが必要になるという問題があった。
【００１３】
更に、第１の定電圧回路１０１がＤＣ／ＤＣコンバータのようなスイッチング方式の定電圧回路の場合は、出力電圧にリプルや、高周波ノイズが重畳されている。このような出力電圧が電源として基準電圧発生回路に直接供給されると、基準電圧発生回路からの基準電圧にもリプルや高周波ノイズが重畳し、第２の定電圧回路からの出力電圧も不安定なものになるという問題があった。
【００１４】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、第２の定電圧回路における基準電圧発生回路の電源を第１の定電圧回路の入力電圧を供給している直流電源から得るようにしたことから、第２の定電圧回路の入力電圧を低下させることができ、第２の定電圧回路での消費電力を小さくして実装面積を小さくすることができる電源回路及び電源電圧供給方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明に係る電源回路は、電源電圧を所定の第１の定電圧に変換して出力する第１の定電圧回路と、該第１の定電圧回路からの出力電圧をあらかじめ設定された定電圧に変換して出力する少なくとも１つの第２の定電圧回路とを備える電源回路において、
前記第２の定電圧回路は、所定の第２の基準電圧を生成して出力する第２の基準電圧発生回路を有し、
前記第１の定電圧回路の出力電圧は、前記第２の基準電圧発生回路が安定動作する電圧以下であり、前記第２の基準電圧発生回路は、前記電源電圧を電源にして作動するものである。
【００１６】
また、この発明に係る電源電圧供給方法は、電源電圧を所定の第１の定電圧に降圧し、該第１の定電圧を所定の第２の定電圧に降圧して負荷に出力する電源電圧供給方法において、
前記第２の定電圧を所定の分圧比で分圧し、
該分圧電圧が、基準電圧に等しくなるように、前記第２の定電圧を制御して前記負荷に供給するようにした。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の電源回路によれば、第２の定電圧回路における第２の基準電圧発生回路が、第１の定電圧回路の入力電圧である電源電圧を電源にして作動するようにしたことから、第２の定電圧回路の入力電圧を低下させることができるため、第２の定電圧回路での消費電力を小さくすることができ実装面積を小さくすることができる。
【００１８】
また、本発明の電源電圧供給方法によれば、前記第２の定電圧を所定の分圧比で分圧し、該分圧電圧が、基準電圧に等しくなるように、前記第２の定電圧を制御して前記負荷に供給するようにしたことから、第１の定電圧を第２の定電圧に降圧する際の該第１の定電圧を低下させることができるため、第２の定電圧を生成するときの消費電力を小さくすることができ、実装面積を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、図面に示す実施の形態に基づいて、本発明を詳細に説明する。
第１の実施の形態．
図１は、本発明の第１の実施の形態における電源回路の例を示した図である。なお、図１では、１つの第２の定電圧回路を有する降圧型の電源回路を例にして示し、第２の定電圧回路にシリーズレギュレータを使用した場合を例にして示している。
図１において、電源回路１は、電池等の直流電源１０からの電源電圧ＶＤＤを所定の定電圧Ｖ１に降圧する第１の定電圧回路２と、該第１の定電圧回路２から出力された定電圧Ｖ１を所定の定電圧Ｖ２に降圧して負荷回路（図示せず）に出力する第２の定電圧回路３とで構成されている。
【００２０】
第１の定電圧回路２は、例えばスイッチングレギュレータで構成されており、入力端ＩＮ１に電源電圧ＶＤＤが入力され、生成した定電圧Ｖ１を出力端ＯＵＴ１から第２の定電圧回路２の入力端ＩＮ２に出力する。
図２は、第１の定電圧回路２をスイッチングレギュレータで形成した場合の回路例を示した図である。
図２における第１の定電圧回路２において、基準電圧発生回路３１は、直流電源１０からの電源電圧ＶＤＤを電源として動作し、所定の基準電圧Ｖｒ１を生成して出力する。
【００２１】
また、抵抗３２及び３３は、出力端ＯＵＴ１から出力された電圧を分圧して分圧電圧Ｖｄ１を生成して出力し、誤差増幅器３４は、該分圧電圧Ｖｄ１と基準電圧Ｖｒ１との電圧差に応じた電圧を出力する。比較器３５は、三角波発生回路３６から出力された所定の三角波と、誤差増幅器３４の出力電圧との電圧比較を行い、該比較結果に応じた２値の信号をＰＭＯＳトランジスタからなるスイッチングトランジスタ３７のゲートに出力する。スイッチングトランジスタ３７は、比較器３５からの出力信号に応じてスイッチングを行う。スイッチングトランジスタ３７から出力された信号は、フライホールダイオードをなすダイオード３８、コイル３９及びコンデンサ４０で平滑されて出力端ＯＵＴ１から定電圧Ｖ１として出力される。
【００２２】
次に、図１において、第２の定電圧回路３は、ＰＭＯＳトランジスタからなる電圧制御用トランジスタ２１と、該電圧制御用トランジスタ２１の動作制御を行う誤差増幅器２２と、所定の基準電圧Ｖｒ２を生成して出力する基準電圧発生回路２３と、電圧制御用トランジスタ２１から出力される電圧を分圧する抵抗２４，２５とを備えたシリーズレギュレータで構成されている。
【００２３】
第２の定電圧回路３において、電圧制御用トランジスタ２１は、入力端ＩＮ２と出力端ＯＵＴ２との間に接続されており、抵抗２４と２５の直列回路が出力端ＯＵＴ２と接地電圧ＧＮＤとの間に接続されている。誤差増幅器２２の反転入力端には基準電圧発生回路２３からの基準電圧Ｖｒ２が入力されており、誤差増幅器２２の非反転入力端には、出力端ＯＵＴ２から出力された電圧が抵抗２４及び２５で分圧された分圧電圧Ｖｄ２が入力されている。誤差増幅器２２は、分圧電圧Ｖｄ２が基準電圧Ｖｒ２になるように電圧制御用トランジスタ２１の動作制御を行う。ここで、基準電圧発生回路２３は、直流電源１０からの電源電圧ＶＤＤを電源にして動作しており、誤差増幅器２２は、第１の定電圧回路２からの定電圧Ｖ１を電源として動作している。
【００２４】
このようにすることにより、例えば第２の定電圧回路３の出力電圧が３Ｖ以下であり、第２の定電圧回路３の入力電圧が３.３Ｖであっても、基準電圧発生回路２３の電源は、第１の定電圧回路２の入力電圧である例えば６Ｖの電源電圧ＶＤＤが直接供給されるため、基準電圧発生回路２３を作動させるのに十分な電源電圧を供給することができる。このことから、第２の定電圧回路３は、出力する定電圧Ｖ２に電圧制御用トランジスタ２１のソース・ドレイン間電圧を加えた値以上の入力電圧が入力端ＩＮ２に入力されれば、安定した定電圧Ｖ２を出力することができる。
【００２５】
例えば、第２の定電圧回路３の出力端ＯＵＴ２から出力される電流が１００ｍＡである場合、電圧制御用トランジスタ２１のソース・ドレイン間電圧０.１〜０.２Ｖ位であることから、定電圧Ｖ２が１.５Ｖとした場合、第２の定電圧回路３は、入力端ＩＮ２に入力される電圧が１.６〜１.７Ｖ以上であれば安定した定電圧Ｖ２を出力することができる。このように、第１の定電圧回路２の出力電圧は、第２の定電圧回路３が定電圧Ｖ２を生成して出力するために必要とする最小入力電圧になるようにすればよい。
【００２６】
また、第１の定電圧回路２が、ＤＣ／ＤＣコンバータのようなスイッチングレギュレータである場合、第１の定電圧回路２の出力電圧に含まれるリプルや高周波のスイッチングノイズが第２の定電圧回路３における基準電圧発生回路２３に入り込まないため、更に第２の定電圧回路３の出力電圧を安定させることができる。
【００２７】
次に、図１では第２の定電圧回路が１つである場合を例にして説明したが、複数の第２の定電圧回路を備えるようにしてもよく、図３は、このようにした場合の電源回路１の例を示した概略のブロック図である。なお、図３では、３つの第２の定電圧回路を有する降圧型の電源回路を例にして示しているが、本発明は、これに限定するものではなく、複数の第２の定電圧回路を備える場合に適用することができる。また、図３では、図１と同じものは同じ符号で示し、ここではその説明を省略する。
図３において、電源回路１は、第１の定電圧回路２と、該第１の定電圧回路２から出力された定電圧Ｖ１を所定の定電圧Ｖ２ａ〜Ｖ２ｃに降圧して対応する負荷回路（図示せず）に出力する第２の定電圧回路３ａ〜３ｃとで構成されている。
【００２８】
第２の定電圧回路３ａ〜３ｃは、図１の第２の定電圧回路３と同じ回路構成をそれぞれなしており、第２の定電圧回路３との相違点は、基準電圧発生回路から出力される基準電圧が異なるか否かにある。第２の定電圧回路３ａは、所定の基準電圧Ｖｒａを生成して出力する基準電圧発生回路２３ａを、第２の定電圧回路３ｂは、所定の基準電圧Ｖｒｂを生成して出力する基準電圧発生回路２３ｂを、第２の定電圧回路３ｃは、所定の基準電圧Ｖｒｃを生成して出力する基準電圧発生回路２３ｃをそれぞれ備えている。
【００２９】
基準電圧発生回路２３ａ〜２３ｃの各電源入力端ＩＮ３ａ〜ＩＮ３ｃには、直流電源１０からの電源電圧ＶＤＤがそれぞれ入力され、基準電圧発生回路２３ａ〜２３ｃは、直流電源１０からの電源電圧ＶＤＤを電源にしてそれぞれ動作する。また、第１の定電圧回路２の出力電圧は、第２の定電圧回路３ａ〜３ｃの中で最も高い入力電圧を必要とする電圧に設定する。すなわち、第１の定電圧回路２の出力電圧は、各第２の定電圧回路３ａ〜３ｃが対応する定電圧Ｖ２ａ〜Ｖ２ｃを生成して出力するために必要とするそれぞれの最小入力電圧の最大値になるようにする。このようにして、第２の定電圧回路３ａ〜３ｃで消費される電力が最小になるようにする。
【００３０】
なお、前記説明では、第２の定電圧回路にシリーズレギュレータを使用した場合を例にして説明したが、接続される負荷回路に応じて第２の定電圧回路に図２で示したようなスイッチングレギュレータを使用してもよい。このようにした場合、スイッチングレギュレータにおける基準電圧発生回路は、直流電源１０からの電源電圧ＶＤＤを電源にしてそれぞれ動作するようにする。また、前記説明では、第１の定電圧回路２にスイッチングレギュレーションを使用した場合を例にして説明したが、本発明は、これに限定するものではなく、第１の定電圧回路２にシリーズレギュレータを使用してもよい。
【００３１】
このように、本第１の実施の形態における電源回路は、直流電源１０からの電源電圧ＶＤＤを降圧して所定の定電圧Ｖ１を生成し出力する第１の定電圧回路２と、該第１の定電圧回路２から出力された定電圧Ｖ１を降圧して所定の定電圧を生成し出力する少なくとも１つの第２の定電圧回路からなり、該第２の定電圧回路における基準電圧発生回路が直流電源１０からの電源電圧ＶＤＤを電源として動作するようにした。このことから、第２の定電圧回路の入力電圧を低下させることができ、第２の定電圧回路での消費電力を少なくして実装面積を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施の形態における電源回路の例を示した図である。
【図２】図１における第１の定電圧回路２をスイッチングレギュレータで形成した場合の回路例を示した図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における電源回路の他の例を示した概略のブロック図である。
【図４】従来の電源回路の例を示した概略のブロック図である。
【図５】図４の第２の定電圧回路の回路例を示した図である。
【図６】図５の基準電圧発生回路１０５の回路例を示した図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  電源回路
２  第１の定電圧回路
３，３ａ〜３ｃ  第２の定電圧回路
１０  直流電源
２１  電圧制御用トランジスタ
２２，３４  誤差増幅器
２３，３１，２３ａ〜２３ｃ  基準電圧発生回路
２４，２５，３２，３３  抵抗
３５  比較器
３６  三角波発生回路
３７  スイッチングトランジスタ
３８  ダイオード
３９  コイル
４０  コンデンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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