(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
参照電圧を基準として出力電圧をモニタリングしたアナログ値に基づいてデジタル値を形成するＡ／Ｄコンバータ回路と、
前記デジタル値を平滑化するデジタルフィルタ回路と、
前記デジタルフィルタ回路の出力値からＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成回路と、
前記ＰＷＭ信号のデューティ比に基づいて回路動作モードを制御する動作モード制御回路と、
前記ＰＷＭ信号のデューティ比が一定に固定された場合、それを検知してフラグ信号を出力する回路とを有し、
前記動作モード制御回路は、前記フラグ信号から前記ＰＷＭ信号のデューティ比が固定された第１の動作モードと、デューティ比が変化する第２の動作モードとを制御し、
前記動作モード制御回路は、クロックゲーティング回路を有し、
前記クロックゲーティング回路は、ＰＷＭ信号のデューティ比が一定に固定される前記第１の動作モードにおいて、ＰＷＭ信号生成回路及び動作モード制御回路以外へのクロック信号の供給を停止することを特徴とする電源回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源回路、及びこれを備えた半導体装置に関する。
【０００２】
なお、本明細書中において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指し、電気光学装置、半導体回路および電子機器は全て半導体装置である。
【背景技術】
【０００３】
従来、スイッチングレギュレータなどの電源回路は、撮像装置や、表示装置をはじめとして、広範囲な電子機器に使用されている。携帯電話やゲーム装置などの携帯情報端末には、電源回路が組み込まれている。このような携帯情報端末において、軽量化のために小型化が求められ、電池を電源とした長時間の動作を実現するために低消費電力化も求められている。
【０００４】
電源回路に用いられるデジタル制御回路は、アナログ制御回路よりも部品点数を削減することができ、小型化することが可能である。
【０００５】
しかしながら、デジタル制御回路はアナログ制御回路よりも消費電力が増大してしまう問題がある。
【０００６】
特許文献１には、デバイス待機時などの軽負荷時に、電源回路部を間欠動作させることによって低消費電力化を図ることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１６３８１４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
電源回路の制御には、出力電力の調整にＰＷＭ（パルス幅変調）信号が用いられる。ＰＷＭ信号のデューティ比が存在しない場合がデバイス待機時などの軽負荷時に相当する。
【０００９】
その軽負荷時以外、即ちＰＷＭ信号のデューティ比が存在する場合において、電源回路に用いられるデジタル制御回路の低消費電力化を図ることを課題の一とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
ＰＷＭ信号のデューティ比が存在し、ＰＷＭ信号のデューティ比がある期間一定になった場合、デューティ比を固定して帰還制御回路（例えば、電圧変換回路の制御回路）を間欠動作する構成とする。ＰＷＭ信号のデューティ比の固定時において、デジタル制御回路の低消費電力化を実現できる。
【００１１】
本発明の一態様は、参照電圧を基準として出力電圧をモニタリングしたアナログ値に基づいてデジタル値を形成するＡ／Ｄコンバータ回路と、デジタル値を平滑化するデジタルフィルタ回路と、デジタルフィルタ回路の出力値からＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成回路と、ＰＷＭ信号のデューティ比に基づいて回路動作モードを制御する動作モード制御回路とを有することを特徴の一つとする電源回路である。
【００１２】
上記構成において、動作モード制御回路は、クロックゲーティング回路を有し、ＰＷＭ信号のデューティ比が一定に固定される動作モードにおいて、ＰＷＭ信号生成回路及び動作モード制御回路以外へのクロック信号の供給を停止することを特徴の一つとしている。
【００１３】
また、他の一様態は、参照電圧を基準として出力電圧をモニタリングしたアナログ値に基づいてデジタル値を形成するＡ／Ｄコンバータ回路と、デジタル値を平滑化するデジタルフィルタ回路と、デジタルフィルタ回路の出力値からＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成回路とを有し、ＰＷＭ信号のデューティ比が一定に固定された場合、それを検知してフラグ信号を出力する回路と、そのフラグ信号からＰＷＭ信号のデューティ比が固定された第１の動作モードと、デューティ比が変化する第２の動作モードとを制御する動作モード制御回路を有することを特徴の一つとする電源回路である。
【００１４】
上記構成において、動作モード制御回路は、クロックゲーティング回路を有し、ＰＷＭ信号のデューティ比が一定に固定される第１の動作モードにおいて、ＰＷＭ信号生成回路及び動作モード制御回路以外へのクロック信号の供給を停止することを特徴の一つとする。
【発明の効果】
【００１５】
ＰＷＭ信号のデューティ比が一定に固定される間、デジタル制御ブロック（Ａ／Ｄコンバータ回路やデジタルフィルタ回路など）へのクロック信号の供給を停止することで消費電力を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の形態の一である電源回路の構成図である。
【図２】本発明の形態の一であるモード制御のフローチャートである。
【図３】タイミングチャートを示す図である。
【図４】本発明の形態の一であるクロックゲーティング回路の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、その形態および詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。また、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は電源回路１０１の構成の一例である。
【００１９】
電源回路１０１は、電圧変換回路１０２及び電圧変換回路１０２の制御回路１０３を有している。電圧変換回路１０２は、トランジスタ１１１、コイル１１２、ダイオード１１３、コンデンサ１１４、抵抗１１５、及び抵抗１１６を有するＤＣ−ＤＣコンバータである。
【００２０】
制御回路１０３は、Ａ／Ｄコンバータ回路１２１、デジタルフィルタ回路１２２、ＰＷＭ信号生成回路１２３、動作モード制御回路１２４を有している。
【００２１】
抵抗１１５の出力電圧である帰還電圧ＶＦＢは、Ａ／Ｄコンバータ回路１２１に入力される。また、ＰＷＭ信号生成回路１２３の出力ＰＷＭは、トランジスタ１１１のゲートへ入力される。
【００２２】
ＤＣ−ＤＣコンバータは、直流電圧を、別の直流電圧に変換する回路である。ＤＣ−ＤＣコンバータの変換方式としては、リニア方式やスイッチング方式が代表的であるが、スイッチング方式のＤＣ−ＤＣコンバータは変換効率に優れる。本実施の形態では、電圧変換回路１０２として、スイッチング方式、特にチョッパ方式であり、トランジスタ、コイル、ダイオード、及びコンデンサを有するＤＣ−ＤＣコンバータを用いる。
【００２３】
Ａ／Ｄコンバータ回路１２１は、参照電圧ＶＲＥＦを基準として、電圧変換回路１０２からのフィードバック電圧をデジタル値ＤＳＥＴに変換する。
【００２４】
デジタルフィルタ回路１２２は、Ａ／Ｄコンバータ回路１２１から出力されたデジタル値ＤＳＥＴを平滑化して、デジタル値ＰＤＳＥＴを出力する。
【００２５】
ＰＷＭ信号生成回路１２３は、デジタルフィルタ回路１２２から出力されたデジタル値ＰＤＳＥＴと参照電圧ＶＲＥＦのデジタル値の差分を検出して、その差分からＰＷＭ信号のデューティ比を制御する。
【００２６】
ＰＷＭ信号生成回路１２３において、デジタルフィルタ回路１２２から出力されたデジタル値ＰＤＳＥＴより参照電圧ＶＲＥＦが大きい場合は、ＰＷＭ信号のデューティ比を大きくする。
【００２７】
ＰＷＭ信号生成回路１２３において、デジタルフィルタ回路１２２から出力されたデジタル値ＰＤＳＥＴより参照電圧ＶＲＥＦが小さい場合は、ＰＷＭ信号のデューティ比を小さくする。
【００２８】
ＰＷＭ信号生成回路１２３は、動作モード制御回路１２４からの動作モード制御信号ＭＯＤＥによって、ＰＷＭ信号のデューティ比を変化あるいは固定するための制御をする。
【００２９】
動作モード制御回路１２４は、ＰＷＭ信号のデューティ比を固定モードあるいは可変モードに制御するＭＯＤＥ信号を出力する。
【００３０】
ＭＯＤＥ信号が固定モードの場合、ＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成回路１２３以外の制御ブロックへのクロック信号ＣＬＫ２の供給を停止する。
【００３１】
動作モード制御回路１２４は、少なくともクロックゲーティング回路１２５を有し、ＰＷＭ信号のデューティ比が一定に固定される動作モードにおいて、ＰＷＭ信号生成回路及び動作モード制御回路以外へのクロック信号の供給を停止する。図４にクロックゲーティング回路１２５の回路の一例を示す。クロックゲーティング回路１２５は、インバータ回路とＡＮＤ回路で構成され、ＭＯＤＥ信号とクロック信号ＣＬＫを入力し、クロック信号ＣＬＫ２をＡ／Ｄコンバータ回路１２１またはデジタルフィルタ回路１２２に出力する。
【００３２】
図２に動作モード制御回路１２４のフローチャートの一例を示す。
【００３３】
まず、可変モード時におけるＰＷＭ信号のデューティ比の設定値に初期値を代入する（Ｓ２０１）。そして、その設定値をデジタルフィルタ回路１２２の出力値に応じて更新する（Ｓ２０２）。
【００３４】
そして、デジタルフィルタ回路１２２の出力が一定になる（Ｓ２０３）と、ＰＷＭ信号のデューティ比を固定する動作モードになる（Ｓ２０４）。
【００３５】
次に、ＰＷＭ信号生成回路、動作モード制御回路以外の制御ブロックに供給されるクロック信号ＣＬＫ２を停止する（Ｓ２０５）。
【００３６】
次に、クロック信号ＣＬＫ２が停止してからの時間を動作モード制御回路内のカウンターでカウントする（Ｓ２０６）。次に、そのカウンターの値が設定したある特定のカウント数になる（Ｓ２０７）。カウンター数がある特定の設定値になると停止していたクロック信号が再び供給される（Ｓ２０８）。
【００３７】
次に、ＰＷＭ信号のデューティ比を変化させる動作モードになる（Ｓ２０９）。
【００３８】
この一連のフローは、デジタルフィルタ回路１２２の出力が一定である間、継続される。
【００３９】
図３に信号のタイミングチャートを示す。
【００４０】
帰還電圧であるＶＦＢが参照電圧ＶＲＥＦから離れている第１の領域は、ＰＷＭ信号のデューティ比が変化する。
【００４１】
第１の領域では、動作モードを制御するＭＯＤＥ信号は、”ＬＯＷ”を出力して可変モードになる。
【００４２】
帰還電圧ＶＦＢが参照電圧ＶＲＥＦに近接または等しくなる第２の領域は、ＰＷＭ信号のデューティ比は一定となる。
【００４３】
第２の領域では、ＰＷＭ信号が一定になったことを検知して、ＣＯＮＳＴ信号にフラグを立てる。
【００４４】
第２の領域では、ＣＯＮＳＴ信号のフラグが立つと、ＭＯＤＥ信号が”ＨＩＧＨ”を出力して固定モードになる。
【００４５】
ＰＷＭ信号のデューティ比が固定モードになった場合、ＰＷＭ信号生成回路と動作モード制御回路以外の制御ブロック（Ａ／Ｄコンバータ回路１２１及びデジタルフィルタ回路１２２）に供給されるクロック信号ＣＬＫ２は停止する。
【００４６】
ＰＷＭ信号のデューティ比が固定モードになって、ある一定時間が経過した後の第３の領域においては、ＰＷＭ信号のデューティ比が変化する。
【００４７】
第３の領域では、ＰＷＭ信号のデューティ比が変化する場合は、ＰＷＭ信号のデューティ比が一定になるまでＰＷＭ信号のデューティ比の設定値を変化させる。
【００４８】
第３の領域では、ＰＷＭ信号のデューティ比が一定の場合は、第２の領域の状態に戻る。
【００４９】
ＰＷＭ信号のデューティ比が一定に固定される第２の領域において、制御ブロックへのクロック供給を停止することで消費電力を削減することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１０１電源回路
１０２電圧変換回路
１０３制御回路
１１１トランジスタ
１１２コイル
１１３ダイオード
１１４コンデンサ
１１５抵抗
１１６抵抗
１２１Ａ／Ｄコンバータ回路
１２２デジタルフィルタ回路
１２３ＰＷＭ信号生成回路
１２４モード制御回路
１２５クロックゲーティング回路
【図１】
0005775395.tif 000002
【図２】
0005775395.tif 000003
【図３】
0005775395.tif 000004
【図４】
0005775395.tif 000005