(57)【要約】【課題】電源切替時の出力電圧のオーバーシュート、アンダーシュートを十分に抑制しながら、定常的な動作状態では電源の選択によらずに一定の出力電圧を供給可能な電源切替回路を提供すること。【解決手段】複数の入力端子１０１、１０２と少なくとも一つの定電圧回路１１０の出力ノードが直接接続された出力端子１０５を持つと共に、入力端子１０１、１０２の電圧条件によっていずれの入力電圧より電圧を出力するかを選択する様に構成され、第１入力端子１０１と出力端子１０５の間に直接介在する定電圧回路１１０の構成がシリーズレギュレータであり、第２入力端子１０２と出力端子１０５の間に導通状態を制御可能なスイッチ手段１０６を持つことを特徴とする。【選択図】      図１
2004180472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の入力端子と少なくとも一つの定電圧回路の出力ノードが直接接続された出力端子を持つと共に、前記入力端子の電圧条件によっていずれの入力端子より電圧を出力するかを選択する様に構成された電源切替回路であって、前記定電圧回路内に、電源切替時に過渡的に前記両入力電圧より出力電圧を供給する制御手段を設けた事を特徴とする電源切替回路。
【請求項２】
請求項１に記載の電源切替回路において、前記入力端子および出力端子として、第１、第２の入力端子と一つの出力端子を持ち、前記第１入力端子と前記出力端子の間に直接介在する定電圧回路を構成するシリーズレギュレータを持ち、前記第２入力端子と前記出力端子の間に導通状態を制御可能なスイッチ手段を持ち、前記第２入力端子の電源が選択されている時には、該シリーズレギュレータの設定電圧を出力端子の電圧より低い低設定電圧で動作させ、前記第１入力端子の電源が選択されている時には、前記低設定電圧より高い任意の設定電圧に復帰する事を特徴とする電源切替回路。
【請求項３】
請求項２に記載の電源切替回路において、前記第２入力端子と出力端子の間のスイッチ手段にダイオードを用いた電源切替回路。
【請求項４】
請求項２に記載の電源切替回路において、前記第２入力端子と出力端子の間のスイッチ手段にＭＯＳトランジスタを用いた電源切替回路。
【請求項５】
請求項２に記載の電源切替回路において、前記第２入力端子と出力端子の間のスイッチ手段の代わりに、第２のシリーズレギュレータが挿入された事を特徴とする電源切替回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路に属する電源切替回路に関するものであって、システムの動作状況に応じて電源回路を切り替えて電圧利用効率を上げる必要のある各種携帯電子機器への応用が可能な電源切替回路に関する
【０００２】
【従来の技術】
ここでの引用文献は、特許第２９７３０６３号公報「スイッチ回路」である。
従来提案されている上記スイッチ回路を図３に示す。入力端子３０１は入力電圧の電圧検出手段として電圧検出器３０７によってその電圧がモニタされている。
入力端子３０１と出力端子３０５の間には電圧制御回路３１６の出力によって制御されるスイッチングトランジスタ３０９が設けられ、入力端子３０２と出力端子３０５の間にはスイッチングトランジスタ３０６が設けられている。
【０００３】
電圧制御回路３１６は出力電圧を一定に制御する機能と共にトランジスタ３０６あるいは３０９のいずれか一つを導通するための制御手段としても機能している。すなわち、電圧検出器３０７の出力が高電圧レベルの時にはトランジスタ３０６をオフして電圧制御回路３１６をボルテージレギュレータとして動作させ、一方電圧検出器３０７の出力が低電圧レベルの時にはトランジスタ３０９をオフして、トランジスタ３０６をオンさせている。また、この図では電圧検出器３０７は入力端子３０１の電圧をモニターしているが、場合によっては入力端子３０２をモニターしても良い。
【０００４】
図３中の、３０３は誤差増幅器、３０４は基準電源、３１４はトランジスタ、３１５は抵抗群、３１６は電圧制御回路、３１７、３１８はダイオードである。
【０００５】
ここでの引用文献は、特願２００２−２１６９２９号明細書および図面に記載の「直流電源装置」である。その文献中の電源装置を図４に示す。
電源回路４０６の出力端子４０３と、制御入力付きの電源回路４０７の出力端子４０４を共通接続した共通出力端子４０５を備え、該制御入力に印加された制御信号の状態に応じて、電源回路４０７は作動もしくは非作動に切り替えられる。電源回路４０７は作動時には所定の電圧を前記共通出力端子に供給可能とし、非作動時には電圧を発生させないように構成されている。電源回路４０６は電源回路４０７が前記共通出力端子に電圧を発生させている場合は出力電圧を送出しないようにし、また電源回路４０７が電圧を発生させていない場合は出力電圧を送出するように構成している
【０００６】
特願２００２−２１６９２９号明細書および図面では、電源回路４０６の電圧送出、非送出の具体的な実現方法として、電源回路４０６にシリーズレギュレータを用いて、その出力電圧を電源回路４０７の設定電圧より低くする方法、あるいは電源回路４０６（の出力端子４０３）と共通出力端子４０５の間に制御素子として例えばダイオードを挿入する方法が提案されている。しかし、上記の方法では、いずれにしても出力端子４０３に出力される電圧を電源回路４０７の設定値より幾分下げた所に設定する必要がある。
【０００７】
本電源装置では、電源回路４０７の電圧降下に応じて電源回路４０６に負荷が次第にかかってゆく。通常、電源回路４０７の立下りスピードは電源回路４０６の応答速度よりも十分に遅いと考えられるので、アンダーシュートは共通出力端子４０５には生じないと思われる。
【０００８】
しかしながら、この電源装置では電源回路４０６の出力電圧の設定を電源回路４０７の出力電圧より若干下げる必要があり、負荷として接続されるＣＰＵの保証電圧範囲が狭い場合には不都合が生じる。また、ダイオードを接続する場合もその変動分を見越して電源回路４０６の出力電圧を設定する必要があり、設計上の難しさとなる。
【０００９】
図４中の、４０１は入力端子、４０２は入力端子、４０５は共通出力端子、４０８は制御入力、４０９は制御信号、４１０は電源ＢＡＴ、４１１は抵抗Ｒ１、４１２は抵抗Ｒ２、４１３はコンデンサＣ２、４１４は負荷、４１５はＭＯＳトランジスタＭ１、４１６は電源Ｖｒｅｆである。
【００１０】
【特許文献１】
特許第２９７３０６３号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
バッテリーで駆動するビデオカメラなどの携帯電子機器では、バッテリーから降圧してＣＰＵに電圧を与える際に電圧利用効率を高めるために、ＣＰＵの消費電力が大きい状態ではスイッチングレギュレータを利用し、消費電力が小さいスタンバイ状態ではシリーズレギュレータを利用するという方法がしばしば用いられる。
【００１２】
上記の様なシステムを想定した時、特許文献１記載のスイッチ回路の利用が考えられる。つまり図３において、入力端子３０１にバッテリーからの電圧を入力し、入力端子３０２にスイッチングレギュレータからの電圧を入力し、検出電圧３０７を入力端子３０２の電圧をモニターするように構成すれば、スイッチングレギュレータが動作している状態では入力端子３０２から出力端子３０５へ電圧が供給され、バッテリーから出力端子３０５への電源供給はトランジスタ３０９がオフに制御されることで遮断される。
【００１３】
一方、スイッチングレギュレータが非動作の状態に入り、入力端子３０２の電圧が降下すると、その状態を電圧検出器３０７が検出して高電圧レベルを出力する。トランジスタ６はオフし、トランジスタ３０９のゲートが電圧制御回路３１６によって制御される様になって、バッテリーから定電圧を出力するシリーズレギュレータとして機能する。
【００１４】
しかしながら、本スイッチ回路では電圧検出器３０７の出力が低電圧レベルの場合は電圧制御回路３１６とトランジスタ３０９で構成されるシリーズレギュレータは機能しておらず、誤差増幅器３０３が出力する値は入力端子３０２からトランジスタ３０６を介して出力端子３０５に出力される電圧の分圧成分を基準電圧と比較して得られたものであるため、前記のシリーズレギュレータに負荷を掛けた時の出力とは一致しないと考えるのが妥当である。
【００１５】
この様な状態から電圧検出器３０７が反転すると、その瞬間から前記のシリーズレギュレータが機能し始めるが、誤差増幅器３０３から負荷状態に応じた出力が得られるまでには少なからず遅延が生じるため、出力端子３０５に出力される電圧には瞬間的にオーバーシュートやアンダーシュートが発生する。この時、出力端子３０５に接続される負荷として主にＣＰＵなどが想定される場合、オーバーシュートやアンダーシュートは重大な問題になる。
【００１６】
本発明の目的は、係る問題に顧みてなされたものであり、電源切替時の出力電圧のオーバーシュート、アンダーシュートを十分に抑制しながら定常的な動作状態では電源の選択によらずに一定の出力電圧を供給可能な電源切替回路を提供する事である。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電源切替回路では、電源切替時に過渡的に二つの入力電圧より出力電圧を供給する状態を設けたことを特徴とする。
【００１８】
具体的には、複数の入力端子と少なくとも一つの定電圧回路の出力ノードが直接接続された出力端子を持つと共に、入力端子の電圧条件によっていずれの入力電圧より電圧を出力するか、を選択する様に構成されている。
【００１９】
本発明は、電源切替回路に関するものであって、第１、第２の入力端子と一つの出力端子を有し、第１入力端子と出力端子の間に直接介在する定電圧回路の構成においてシリーズレギュレータを有し、第２入力端子と出力端子の間に導通状態を制御可能なスイッチ手段を有することを特徴とする。
【００２０】
上記、電源切替回路において、第２の入力端子の電源が選択されている時には、該シリーズレギュレータの設定電圧を出力端子の電圧より低い低設定電圧で動作させ、第１の入力端子の電源が選択されている時には、低設定電圧より高い任意の設定電圧に復帰することが可能である。
【００２１】
また、上記電源切替回路において、第２入力端子と出力端子の間のスイッチ手段の代わりに、ダイオードまたはＭＯＳトランジスタ、もしくは第２のシリーズレギュレータを手段として用いることを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づいて、詳細に説明する。
【００２３】
本発明の第１実施例を図１に示す。入力端子１０１、出力端子１０５はシリーズレギュレータである定電圧回路１１０の入力端子、出力端子を成す一方、出力端子１０５と入力端子１０２の間には導通状態を制御可能なスイッチ手段１０６が接続されている。図１中の、１０３は誤差増幅器、１０４は基準電圧、１０７は電圧検出器、１０８、１０９はトランジスタ、１１１は抵抗Ｒ１、１１２は抵抗Ｒ２、１１３は抵抗Ｒ３である。
【００２４】
定電圧回路１１０は誤差増幅器１０３、基準電圧１０４、出力ドライバーとなるトランジスタ１０９、出力端子１０５およびグランド間に直列接続された抵抗Ｒ１−１１１、Ｒ２−１１２、Ｒ３−１１３、トランジスタ１０８からなり、誤差増幅器１０３にて出力端子１０５の電圧の分圧成分と基準電圧１０４を比較、ドライバーとなるトランジスタ１０９のゲートを制御して出力端子１０５に安定した定電圧を出力している。ここで定電圧回路１１０にはＲ２−１１２、Ｒ３−１１３の接続点とグランド間にトランジスタ１０８が存在し、トランジスタ１０８がオフする事によって該定電圧回路１１０の出力電圧を抵抗比の変化に応じて下げる事が可能となっている。
【００２５】
更に電源切替のために入力端子１０２の電圧レベルを検出する電圧検出器１０７を備え、該電圧検出器１０７の出力によってスイッチ手段１０６の導通状態および定電圧回路１１０の出力電圧を制御している。ここで、図１では、スイッチ手段１０６としてトランジスタを用いているが入力端子１０２と出力端子１０５の導通状態を制御可能な手段であれば利用可能であり、場合によってはアノードを入力端子１０２に、カソードを出力端子１０５に接続されたダイオードでも良い。また、電圧検出器１０７の出力が低電圧の場合には定電圧回路１１０は定常的な出力状態よりも低い電圧を出力する様に設定されるが、電圧検出器１０７の検出レベルは更に低い値に設定されている。
【００２６】
以上の様な構成で、入力端子１０１へはバッテリーからの電圧が、入力端子１０２へはスイッチングレギュレータからの電圧が供給される。
【００２７】
先ず、スイッチングレギュレータからの電圧供給がない場合は、電圧検出器１０７は高電圧レベルを出力し、スイッチング手段１０６をオフ、トランジスタ１０８をオンして出力端子１０５に例えば３Ｖの安定した定電圧を出力し、入力端子１０１からの供給電圧によるシリーズレギュレータとして機能している。
【００２８】
次にスイッチングレギュレータが動作して入力端子１０２の電圧が上昇し、例えば電圧検出器１０７の設定電圧２．８５Ｖまで上昇すると、スイッチング手段１０６がオンすると同時にトランジスタ１０８がオフし、定電圧回路１１０は２．９Ｖ出力のシリーズレギュレータとして動作する様になる。この時、結果的にスイッチングレギュレータの出力は２．９Ｖまで充電され、そこから更に正規の出力、例えば３Ｖまで上昇して安定する。この間、定電圧回路１０は２．９Ｖ出力のシリーズレギュレータとして動作し続けている。
【００２９】
一方、スイッチングレギュレータが動作状態から非動作状態に移行する場合は、以下の動作となる。先ず入力端子１０２の電圧が２．９Ｖまで降下すると、その瞬間から入力端子１０１からの供給電圧によるシリーズレギュレータ（つまり定電圧回路１１０）にも負荷がかかり、両入力端子１０１、１０２からの電圧によって出力する様になる。その状態のまま、更に入力端子１０２の端子電圧が２．８５Ｖまで降下すると、その瞬間に電圧検出器１０７の出力が高電圧レベルに反転し、定電圧回路１１０の出力電圧が３Ｖに復帰すると同時にスイッチング手段１０６がオフされる。入力端子１０２と出力端子１０５の導通状態が遮断される。
【００３０】
この様に、本発明回路では、入力端子１０２からの電圧が供給されている間も定電圧回路１１０を低電圧出力のシリーズレギュレータとして動作させ、更に電源切替時に両電源を用いて出力動作させる状態を設けた事により、出力端子１０５の電圧変動を緩やかにし、過渡的なアンダーシュートの発生を回避している。
なお、スイッチング手段として単純なダイオードを採用する場合は、該ダイオードの順方向電圧が０．６Ｖとすると、電圧検出器１０７の検出電圧を、例えば３．４５Ｖ（２．８５Ｖ＋０．６Ｖ）とする事で同様の効果を得られる。
【００３１】
本発明の第２実施例を図２に示す。図２中の、２０１は入力端子、２０２は入力端子、２０３は誤差増幅器、２０４は基準電源、２０５は出力端子、２０６はトランジスタ、２０７は電圧検出器、２０８はトランジスタ、２０９はトランジスタ、２１０は定電圧回路、２１１は誤差増幅器、２１２は基準電源、２１３は定電圧回路、２１４は抵抗Ｒ１、２１５は抵抗Ｒ２、２１６は抵抗Ｒ３、２１７は抵抗Ｒ４、２１８は抵抗Ｒ５である。
【００３２】
図２におけるシリーズレギュレータ、スイッチングレギュレータ等の動作は、図１と基本的には同じで、上記のスイッチ手段１０６を、定電圧回路２１３に置き換えたものとなる。この二つは同じ機能要素であるが、２１３の定電圧回路はその中の誤差増幅器２１１の出力を制御して定電圧回路２１３をオン、オフさせている。つまり図２の回路においては、入力端子２０２と出力端子２０５の導通状態を制御する機能と共に、定電圧回路の機能も有しているので、スイッチングレギュレータのリプルやばらつきも抑えられるように構成されている。
【００３３】
本発明によると第１実施例でスイッチング手段１０６であったものを定電圧回路２１３で置き換えているので、第１実施例の作用効果はそのままに、例えば第２入力端子２０２からスイッチングレギュレータの出力で電圧を供給する場合にもより安定した出力電圧を供給可能となる。また第２入力端子２０２のより広範囲な入力電圧に対して安定した電圧を供給可能となる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によると、少なくとも一方の定電圧回路を常時動作させ、電源切替時に両入力端子の電圧で出力端子を供給する状態を作る事によりＣＰＵ等の負荷に対してより安定した過渡特性をもつ電源切替回路を提供することができる。
【００３５】
本発明によると、定常状態で出力される電圧が正規の設定電圧に復帰する様に構成したので、負荷に対して好適な出力電圧を選択可能となった。
【００３６】
スイッチング手段として、簡単なダイオードを用いることで、その制御配線を省略可能となった。また同じく、ＭＯＳトランジスタを用いることで、電源切替時の電圧設定をより正確に行う事が可能となった。
【００３７】
また、本発明によると、第２入力端子からの供給電圧で出力電圧を供給する場合にもより安定した電圧を供給可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例（請求項１、２、４記載）である電源切替回路の回路図である。
【図２】本発明の第２実施例（請求項５記載）である電源切替回路の回路図である。
【図３】従来例のスイッチ回路（特願２００２−２１６９２９号明細書および図面記載）の回路図である。
【図４】従来例の（特願２００２−２１６９２９号明細書および図面記載）電源装置図である。
【符号の説明】
１０１  入力端子
１０２  入力端子
１０３  誤差増幅器
１０４  基準電源
１０５  出力端子
１０６  トランジスタ
１０７  電圧検出器
１０８  トランジスタ
１０９  トランジスタ
１１０  定電圧回路
１１１  抵抗Ｒ１
１１２  抵抗Ｒ２
１１３  抵抗Ｒ３
２０１  入力端子
２０２  入力端子
２０３  誤差増幅器
２０４  基準電源
２０５  出力端子
２０６  トランジスタ
２０７  電圧検出器
２０８  トランジスタ
２０９  トランジスタ
２１０  定電圧回路
２１１  誤差増幅器
２１２  基準電源
２１３  定電圧回路
２１４  抵抗Ｒ１
２１５  抵抗Ｒ２
２１６  抵抗Ｒ３
２１７  抵抗Ｒ４
２１８  抵抗Ｒ５
３０１  入力端子
３０２  入力端子
３０３  誤差増幅器
３０４  基準電源
３０５  出力端子
３０６  トランジスタ
３０７  電圧検出器
３０９  トランジスタ
３１４  トランジスタ
３１５  抵抗群
３１６  電圧制御回路
３１７  ダイオード
３１８  ダイオード
４０１  入力端子
４０２  入力端子
４０３  出力端子
４０４  出力端子
４０５  共通出力端子
４０６  電源回路
４０７  電源回路
４０８  制御入力
４０９  制御信号
４１０  電源ＢＡＴ
４１１  抵抗Ｒ１
４１２  抵抗Ｒ２
４１３  コンデンサＣ２
４１４  負荷
４１５  ＭＯＳトランジスタ
４１６  電源Ｖｒｅｆ
【図１】
2004180472.tif 000003
【図２】
2004180472.tif 000004
【図３】
2004180472.tif 000005
【図４】
2004180472.tif 000006