(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電圧を所定の昇圧率で昇圧して、出力電圧を出力する昇圧回路と、
前記出力電圧が基準電圧に一致するよう前記入力電圧を調節するレギュレータ回路と、
前記昇圧率として１倍が指定されたとき、前記レギュレータ回路を省電力モードへ移行せしめる制御回路と、
を備え、
前記レギュレータ回路は、
その入力端子と出力端子との間に設けられた第１トランジスタと、
前記第１トランジスタの制御端子と第１の固定電位間に設けられたプルアップ抵抗と、
前記第１トランジスタの制御端子と第２の固定電位間に設けられた定電流回路と、
前記第１トランジスタの制御端子と前記第２の固定電位間に設けられた第２トランジスタと、
出力が前記第２トランジスタの制御端子に接続され、非反転入力端子に所定の基準電圧が印加され、反転入力端子に前記昇圧回路の出力電圧が帰還される演算増幅器と、
前記第２トランジスタのオンオフを制御する第１制御スイッチと、
前記定電流回路をオンオフを制御する第２制御スイッチと、
を備えることを特徴とする電圧生成装置。
【請求項２】
前記制御回路は、昇圧率として１倍が指定されたとき、前記レギュレータ回路の前記第１制御スイッチをオンして前記第２トランジスタをオフ状態とするとともに、前記第２制御スイッチをオンして前記定電流回路をオン状態とすることを特徴とする請求項１に記載の電圧生成装置。
【請求項３】
前記制御回路は、昇圧率として１倍が指定されたとき、前記演算増幅器をオフ状態とすることと特徴とする請求項２に記載の電圧生成装置。
【請求項４】
昇圧動作のためのクロック信号生成回路をさらに備え、前記昇圧回路はチャージポンプ型であり、前記昇圧率として１倍が指定されたとき、前記制御回路は、前記クロック信号生成回路を省電力モードへ移行せしめることを特徴とする請求項１に記載の電圧生成装置。
【請求項５】
本電圧生成装置の起動時において前記昇圧回路の昇圧率として１倍が指定されたとき、前記定電流回路は、生成する定電流値を逓増せしめることを特徴とする請求項１に記載の電圧生成装置。
【請求項６】
前記昇圧回路は、昇圧用容量を含むチャージポンプ型の昇圧回路であって、
昇圧動作時に前記昇圧用容量への充放電を行う複数のスイッチであって、本昇圧回路の入力端子と出力端子との間の第１の経路上に直列に設けられた少なくとも２つのスイッチを含む第１スイッチ群と、
前記複数のスイッチのオンオフ状態を制御するスイッチング制御回路と、を備え、
前記スイッチング制御回路は、本昇圧回路の昇圧率として１倍が指定されたとき、前記第１スイッチ群をオンすることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の電圧生成装置。
【請求項７】
前記昇圧回路は、本昇圧回路の前記入力端子と前記出力端子との間の第２の経路上に直列に設けられた少なくとも２つのスイッチを含む第２スイッチ群を更に備え、
前記スイッチング制御回路は、本昇圧回路の昇圧率として１倍が指定されたとき、前記第１スイッチ群に加えて、前記第２スイッチ群のスイッチをオンすることを特徴とする請求項６に記載の電圧生成装置。
【請求項８】
前記昇圧回路は、昇圧用容量を含むチャージポンプ型の昇圧回路であって、
昇圧動作時に前記昇圧用容量への充放電を行うよう動作する複数のスイッチのうち、少なくとも２つを、本昇圧回路の電圧入力端子と電圧出力端子とを結ぶ経路に直列に配置するとともに、昇圧率として１倍が指定されたとき、これら２つのスイッチをオンして前記電圧入力端子と前記電圧出力端子とを短絡させるよう構成したことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の電圧生成装置。
【請求項９】
４個以上のスイッチをオンすることで、前記電圧入力端子と前記電圧出力端子とを２以上の経路で短絡することを特徴とする請求項８に記載の電圧生成装置。
【請求項１０】
入力電圧を指定の昇圧率で昇圧して、出力電圧を出力する昇圧回路と、
前記出力電圧が基準電圧に一致するよう前記入力電圧を調節するフィードバック回路と、
前記昇圧率として１倍が指定されたとき、前記フィードバック回路を省電力モードへ移行せしめる制御回路と、
前記昇圧率として１倍が指定されたとき、前記昇圧回路の内部で前記入力電圧を入力する入力端子と前記出力電圧を出力する出力端子とを短絡するスイッチと、
前記昇圧回路の内部で前記入力端子と前記出力端子とが短絡されるとき、所定の電源から前記入力端子へ突入する電流を制限するソフトスタート回路と、
を備えることを特徴とする電圧生成装置。
【請求項１１】
昇圧動作のためのクロック信号生成回路をさらに備え、前記昇圧回路はチャージポンプ型であり、前記昇圧率として１倍が指定されたとき、前記制御回路により前記クロック信号生成回路も省電力モードへ移行せしめることを特徴とする請求項１０に記載の電圧生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、昇圧回路、およびそれを利用可能な電圧生成装置ならびに電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機やＰＤＡ（Personal Data Assistant）などの電池駆動型の携帯機器では、ＬＥＤ（Light-Emitting Diode）素子をＬＣＤ（Liquid Crystal Display）のバックライトや付属のＣＣＤ（Charge-Coupled Device）カメラのフラッシュとして用いたり、発光色の異なるＬＥＤ素子を点滅させて用いたりするなど、各種の目的でＬＥＤ素子が利用されている。ＬＥＤ素子を駆動するためには、リチウムイオン電池などによる３．６Ｖ程度の電池電圧を４．５Ｖ程度に昇圧し、駆動電圧として供給する必要がある。また、電池の消耗により電池電圧が低下した場合や、ＬＥＤ素子に流れる負荷電流が増加し、電圧降下が大きくなる場合には、より高い昇圧率で電池電圧を昇圧する必要がある。
【０００３】
このように、ＬＥＤ素子などの目的の負荷を駆動するための電源装置では、動作環境に応じて電池電圧を適切な昇圧率で昇圧して、駆動電圧を生成する必要がある。例えば、特許文献１には、複数段の昇圧用コンデンサを備えた昇圧回路に、昇圧率に応じて必要な昇圧コンデンサを選択する選択スイッチと、その選択スイッチに接続されて昇圧率を選択する外部選択端子とを付設した駆動電圧供給装置が開示されている。
【特許文献１】特開平６−７８５２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
確かに、特許文献１によれば、電源電圧を所望の昇圧率で昇圧できるが、昇圧コンデンサの初期充電のために、瞬時的に過大な電流が流れることがある。この電流を突入電流と呼び、電源装置そのものや電源装置を含む機器の信頼性に影響を及ぼしたり、誤作動などの原因となる恐れがあることから、この突入電流を抑えることが好ましい。また、電源装置への入力電源として利用される電池などの消耗を抑制させるために、回路に流れる消費電流をも抑えることが好ましい。
【０００５】
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、突入電流の抑制ないし低消費電力を実現する昇圧回路、電圧生成回路およびそれらを利用可能な電子装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様は昇圧回路に関する。この昇圧回路は、昇圧用容量を含むチャージポンプ型の昇圧回路において、昇圧動作時に昇圧用容量への充放電を行う複数のスイッチであって、本昇圧回路の入力端子と出力端子との間の第１の経路上に直列に設けられた少なくとも２つのスイッチを含む第１スイッチ群と、複数のスイッチのオンオフ状態を制御するスイッチング制御回路と、を備える。スイッチング制御回路は、本昇圧回路の昇圧率として１倍が指定されたとき、第１スイッチ群をオンする。
【０００７】
この態様によると、昇圧回路の入力端子に入力される電圧がスイッチを介して直接、出力端子に出力され、電力損失を低減させることができる。
【０００８】
本昇圧回路の入力端子と出力端子との間の第２の経路上に直列に設けられた少なくとも２つのスイッチを含む第２スイッチ群を更に備えてもよい。スイッチング制御回路は、本昇圧回路の昇圧率として１倍が指定されたとき、第１スイッチ群に加えて、第２スイッチ群のスイッチをオンしてもよい。
２つの経路上で入力端子と出力端子との間を短絡することにより、スイッチの抵抗を小さくすることができ、電力損失をさらに低減することができる。
【０００９】
本発明の別の態様は、電圧生成装置である。この装置は、入力電圧を所定の昇圧率で昇圧して、出力電圧を出力する昇圧回路と、出力電圧が基準電圧に一致するよう入力電圧を調節するレギュレータ回路と、昇圧率として１倍が指定されたとき、レギュレータ回路を省電力モードへ移行せしめる制御回路と、を備える。
【００１０】
この態様によると、レギュレータ回路による電圧調節を行わない際にレギュレータ回路を構成する演算増幅器などをオフすることにより、低消費電力を実現することができる。
【００１１】
レギュレータ回路は、その入力端子と出力端子との間に設けられた第１トランジスタと、第１トランジスタの制御端子と第１の固定電位間に設けられたプルアップ抵抗と、第１トランジスタの制御端子と第２の固定電位間に設けられた定電流回路と、第１トランジスタの制御端子と第２の固定電位間に設けられた第２トランジスタと、出力が第２トランジスタの制御端子に接続され、非反転入力端子に所定の基準電圧が印加され、反転入力端子に昇圧回路の出力電圧が帰還される演算増幅器と、第２トランジスタのオンオフを制御する第１制御スイッチと、定電流回路をオンオフを制御する第２制御スイッチと、を備えてもよい。
【００１２】
制御回路は、昇圧率として１倍が指定されたとき、レギュレータ回路の第１制御スイッチをオンして第２トランジスタをオフ状態とするとともに、第２制御スイッチをオンして定電流回路をオン状態としてもよい。
【００１３】
トランジスタの制御端子とはバイポーラトランジスタにおいてベース端子、電界効果トランジスタにおいてゲート端子を意味する。
レギュレータ回路による帰還制御を行う際には、第１制御スイッチにより、第２トランジスタをオン状態とする。一方、帰還制御を行わない場合には、第２トランジスタをオフして帰還経路を遮断するとともに、定電流回路により生成される定電流をプルアップ抵抗に流すことにより第１トランジスタをフルオンさせる。レギュレータ回路をこのように構成することにより、レギュレータ回路の状態を切り替えることができる。
【００１４】
制御回路は、昇圧率として１倍が指定されたとき、演算増幅器をオフ状態としてもよい。昇圧率が１倍のとき、第２トランジスタはオフとなるため、帰還経路は遮断される。そのため、演算増幅器をオフすることによりさらなる低消費電力化を図ることができる。
【００１５】
昇圧動作のためのクロック信号生成回路をさらに備え、昇圧回路はチャージポンプ型であり、昇圧率として１倍が指定されたとき、制御回路は、クロック信号生成回路を省電力モードへ移行せしめる。
【００１６】
本電圧生成装置の起動時において昇圧回路の昇圧率として１倍が指定されたとき、定電流回路は、生成する定電流値を逓増せしめる。
定電流回路により生成される電流を徐々に増加させることにより、プルアップ抵抗での電圧降下が徐々に大きくなり、第１トランジスタが徐々にオンする。その結果、突入電流の発生を好適に抑制することができる。
【００１７】
本発明のある態様は、チャージポンプ型の昇圧回路に関する。この昇圧回路は、昇圧用容量を含むチャージポンプ型であり、昇圧動作時に昇圧用容量への充放電を行うよう動作する複数のスイッチのうち、少なくとも２つを、本昇圧回路の電圧入力端子と電圧出力端子とを結ぶ経路に直列に配置するとともに、昇圧率として１倍が指定されたとき、これら２つのスイッチをオンして電圧入力端子と電圧出力端子とを短絡させるよう構成したものである。これにより、電圧入力端子に入力される電圧が直接、電圧出力端子を介して出力されることで、電力ロスを低減させることができる。
【００１８】
また、４個以上のスイッチをオンすることで、電圧入力端子と電圧出力端子とを２以上の経路で短絡してもよい。これにより、電圧入力端子と電圧出力端子間の抵抗を減らすことができる。
【００１９】
本発明の別の態様は、電圧生成装置に関する。この電圧生成装置は、入力電圧を指定の昇圧率で昇圧して、出力電圧を出力する昇圧回路と、その出力電圧が基準電圧に一致するよう入力電圧を帰還制御するフィードバック回路と、昇圧率として１倍が指定されたとき、そのフィードバック回路を省電力モードへ移行せしめる制御回路とを備える。また、この電圧生成回路は、昇圧動作のためのクロック信号生成回路をさらに備え、昇圧回路はチャージポンプ型であり、昇圧率として１倍が指定されたとき、制御回路によりクロック信号生成回路も省電力モードへ移行せしめてもよい。これにより、低消費電力を実現する電圧生成装置を提供できる。
【００２０】
本発明のさらに別の態様は、電圧生成装置に関する。この電圧生成装置は、入力電圧を指定の昇圧率で昇圧して、出力電圧を出力する昇圧回路と、その出力電圧が基準電圧に一致するよう入力電圧を帰還制御するフィードバック回路と、昇圧率として１倍が指定されたとき、昇圧回路の内部で入力電圧を入力する入力端子と出力電圧を出力する出力端子とを短絡するスイッチとを備える。また、昇圧回路の内部で入力端子と出力端子とが短絡されるとき、所定の電源から入力端子へ突入する電流を制限するソフトスタート回路をさらに備えてもよい。ソフトスタート回路を設けることにより、突入電流を抑制する電圧生成装置を提供できる。
【００２１】
本発明のさらに別の態様は、電子装置に関する。この電子装置は、所定の電源から電圧が印加されるレギュレータ回路と、そのレギュレータ回路の出力を昇圧する昇圧回路と、昇圧回路の出力によって駆動される負荷と、所定の条件下で、前記レギュレータ回路および昇圧回路による電圧操作をスキップして前記電源からの電圧が直接前記負荷に印加されるよう経路を形成するスイッチとを備える。所定の電源とはたとえば電池であり、電子装置はたとえば携帯機器である。これにより、所定の電源から入力された電圧を直接負荷に印加することができ、電力ロスを低減させることができる。
【００２２】
本発明のさらに別の態様は、電圧生成装置に関する。この電圧生成装置は、入力電圧を指定の昇圧率で昇圧して、出力電圧を出力する昇圧回路と、その出力電圧が基準電圧に一致するよう入力電圧を帰還制御するフィードバック回路と、昇圧率として１倍が指定されたとき、そのフィードバック回路を省電力モードへ移行せしめる制御回路と、所定の電源から入力電圧を入力する入力端子へ流れる電流を制限するソフトスタート回路とを備え、フィードバック回路は、所定の電源と入力端子間のトランジスタのオンの程度を制御するものであり、昇圧率として１倍が指定されたとき、その制御回路によって、フィードバック回路は省電力モードへ移行するとともに、その制御が無効化されて、トランジスタが完全にオンされ、ソフトスタート回路により、完全にオンされたトランジスタを介して前記の電源から入力端子への突入電流が緩和されることを特徴とする。ソフトスタート回路を設けることにより、突入電流を抑制する電圧生成装置を提供できる。
【００２３】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、突入電流の抑制または低消費電力を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
まず、実施の形態の概要を述べる。本実施の形態に係る電圧生成装置は、電子装置、例えば、携帯電話機やＰＤＡなどの電池駆動型の携帯機器で用いられ、リチウムイオン、その他の電池の電池電圧を昇圧した駆動電圧を、その携帯機器が有するバックライトなどに使用されるＬＥＤ素子に供給する。この携帯機器に搭載される電池には寿命があり、その寿命を延ばすために、消費電流を抑制するのが好ましい。そこで、この電圧生成装置は、回路内部などに流れる消費電流を抑制することで低消費電力を実現し、さらに所定の条件のもとで発生する突入電流を抑制することで、回路内部素子やＬＥＤ素子への悪影響や誤作動を少なくし、ＬＥＤ素子の良好な発光状態を実現する。
【００２６】
本実施の形態に係る電圧生成装置は、チャージポンプ回路を有し、そのチャージポンプ回路を利用することにより、電池電圧を昇圧し、ＬＥＤ素子を駆動する電圧を供給する。このとき、電圧生成装置は、チャージポンプ回路にて１倍、１．５倍または２倍のいずれかの昇圧率を指定できるが、この実施の形態固有の特徴として、昇圧率が１．５倍または２倍のとき、この電圧生成装置は、電池電圧を所定の目標電圧値になるよう制御し、その制御された電圧に対して、１．５倍、２倍に昇圧した出力電圧を出力する一方、１倍のときは、電圧生成装置に印加された電池電圧をそのまま出力電圧として出力する。その際、電池電圧を所定の目標電圧値にするような制御を行わない。このように、電池電圧をそのまま出力電圧として出力させるモードをショートモードと称し、１倍の昇圧率が指定されたとき、電圧生成装置はショートモードを実現する。
【００２７】
上述のごとく、チャージポンプ回路に設定された昇圧率が１．５倍または２倍である場合、この電圧生成装置は、電圧生成装置の入力端子に印加される電池電圧を所定の目標電圧値になるよう制御し、その制御された電圧をチャージポンプ回路の入力端子に入力する。また、電圧生成装置は、チャージポンプ回路内部に設けられたスイッチのオン／オフ制御を行い、その回路に入力された電圧を１．５倍、２倍のいずれかの昇圧率で昇圧し、チャージポンプ回路の出力端子を介してＬＥＤ素子に供給する。これにより、所定の目標電圧値になるよう制御された電池電圧の１．５倍または２倍の電圧を駆動電圧としてＬＥＤ素子に供給できる。例えば、電圧生成装置に印加される電池電圧が３．６Ｖであり、ＬＥＤ素子を駆動するために必要な電圧が４．５Ｖであった場合、まず、電池電圧を目標電圧値である３Ｖに制御し、それをチャージポンプ回路により１．５倍に昇圧することで、４．５Ｖの駆動電圧をＬＥＤ素子に供給できる。
【００２８】
一方、チャージポンプ回路に設定された昇圧率が１倍である場合、この電圧生成装置は、当該回路の入力端子に印加される電池電圧を所定の目標電圧値になるよう制御せず、電池電圧をそのままチャージポンプ回路の入力端子に入力する。さらに、チャージポンプ回路内部の入力端子と出力端子間は短絡されているため、電池電圧とほぼ等しい電圧を駆動電圧としてＬＥＤ素子に供給できる。これにより、ショートモードを実現する。例えば、電圧生成装置に印加される電池電圧が３．６Ｖであり、ＬＥＤ素子を駆動するために必要な電圧が３．６Ｖであった場合、ショートモードを実現することで、電池電圧をそのまま、駆動電圧としてＬＥＤ素子に供給できる。ただし、このとき、詳細は後述するが、電池電圧からの突入電流が発生するため、これを緩和する回路を設けている。
【００２９】
また、ショートモードを実現するとき、上述のごとく電池電圧を所定の目標電圧値に制御しないため、その制御を行う回路の動作を停止させる。さらに、チャージポンプ回路内部の入力端子と出力端子間を短絡することにより、入力端子と出力端子間に設けられたスイッチを繰り返しオン／オフ制御させる発振回路の動作を停止させる。これにより、動作停止対象の回路に流す電流を低減でき、格別な省電力効果が得られる。
【００３０】
図１は、本実施の形態に係る電圧生成装置３０の構成を示す。電圧生成装置３０は、電圧生成回路１００および昇圧率制御回路２００を含む。電圧生成回路１００は、第１、第２、第３、第４の信号線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４を介して、昇圧率制御回路２００に接続されている。電圧生成回路１００は、昇圧率制御回路２００に、第４の信号線Ｌ４を介して、昇圧後の電圧（以下、単に「昇圧電圧」という）Ｖｃを供給する。昇圧率制御回路２００は、それぞれ第１、第２、第３の信号線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を介して、第１、第２、第３の信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２、Ｓｉｇ３を供給する。
【００３１】
電圧生成回路１００は、入力電圧Ｖｉｎを設定された昇圧率で昇圧するチャージポンプ回路１６、チャージポンプ回路１６への入力電圧Ｖｉｎを定電圧化するためのレギュレータ回路１０、クロック信号ＣＬＫをチャージポンプ回路１６に供給する発振回路１８、電圧生成回路１００において、検出の対象となる電圧（以下、単に「検出出力電圧」という）Ｖｓを生成する分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２および反転回路２０を備える。昇圧率制御回路２００からの第１、第２、第３の信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２、Ｓｉｇ３は、チャージポンプ回路１６に入力される。さらに、昇圧率制御回路２００からの第３の信号Ｓｉｇ３は、途中に設けられた反転回路２０により反転され、発振回路１８およびレギュレータ回路１０内の演算増幅器１４、第１制御スイッチＳＷＡ、第２制御スイッチＳＷＢに入力される。チャージポンプ回路１６、レギュレータ回路１０および昇圧率制御回路２００の内部は後述する。
【００３２】
電圧生成回路１００は、リチウムイオン電池１１の電池電圧Ｖｂａｔを入力電圧として、電圧生成回路１００の外付けの昇圧用コンデンサＣ１、Ｃ２を用いたチャージポンプ回路１６においてチャージポンプ方式により昇圧して、昇圧電圧Ｖｃを出力する。電圧生成回路１００の出力端子には複数のＬＥＤ素子４００が平滑用コンデンサＣとともに並列接続され、抵抗Ｒを介してグランドＧＮＤに接地されている。電圧生成回路１００は、電池電圧Ｖｂａｔを４．５〜５Ｖの昇圧電圧Ｖｃに昇圧し、並列接続されたＬＥＤ素子４００の各々の駆動電圧として供給する。
【００３３】
チャージポンプ回路１６は、内部に設けられたスイッチのオン／オフ動作により、昇圧用コンデンサＣ１、Ｃ２を選択的に充放電して、入力電圧Ｖｉｎを設定された昇圧率で昇圧して、出力電圧Ｖｏｕｔを出力する昇圧回路である。チャージポンプ回路１６における２倍、１．５倍、１倍の昇圧率は、それぞれ第１、第２、第３の信号線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に供給される第１、第２、第３の信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２、Ｓｉｇ３のうち、いずれか一つの信号がＨレベルであり、その他二つの信号がＬレベルに設定されることで実現される。つまり、第１、第２、第３の信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２、Ｓｉｇ３のうち、第１の信号Ｓｉｇ１がＨレベルで他がＬレベルであれば２倍の昇圧率、第２の信号Ｓｉｇ２がＨレベルで他がＬレベルであれば１．５倍の昇圧率、第３の信号Ｓｉｇ３がＨレベルで他がＬレベルであれば１倍の昇圧率が、チャージポンプ回路１６に設定される。また、チャージポンプ回路１６の出力電圧Ｖｏｕｔを２つの分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２で分圧することにより得られる検出出力電圧Ｖｓは、レギュレータ回路１０に帰還される。
【００３４】
レギュレータ回路１０は、基準電圧Ｖｒｅｆおよび検出出力電圧Ｖｓを比較する演算増幅器１４と、演算増幅器１４の出力がベースに接続されるエミッタ接地のｎｐｎ型の第２トランジスタＴｒ２と、その第２トランジスタＴｒ２のベースとグランドＧＮＤ間に接続された第１制御スイッチＳＷＡと、第２トランジスタＴｒ２のコレクタ側に接続されるプルアップ抵抗ＲＬと、そのプルアップ抵抗ＲＬを介して印加される電源ラインＶＣＣと、第２トランジスタＴｒ２とプルアップ抵抗ＲＬ間の接続ノードがゲートに接続され、リチウムイオン電池１１の正極がソースに接続されるＰＭＯＳ型の第１トランジスタＴｒ１と、第１トランジスタＴｒ１のゲートとグランドＧＮＤ間に直列に接続された第２制御スイッチＳＷＢおよび定電流回路１２とを有する。
【００３５】
演算増幅器１４は、基準電圧源からの基準電圧Ｖｒｅｆとチャージポンプ回路１６の検出出力電圧Ｖｓとを大小比較し、その誤差電圧に応じて第２トランジスタＴｒ２を介して、第１トランジスタＴｒ１のオンの程度を制御する。これにより、レギュレータ回路１０は、電池電圧Ｖｂａｔを調整して、入力電圧Ｖｉｎを目標電圧値に安定化し、平滑用コンデンサＣ３を介してチャージポンプ回路１６に供給する。これにより、検出出力電圧Ｖｓと基準電圧Ｖｒｅｆの差が０になるように制御でき、チャージポンプ回路１６の入力電圧Ｖｉｎを目標電圧値に定電圧化することができる。
すなわち、演算増幅器１４は、検出出力電圧Ｖｓとが基準電圧Ｖｒｅｆに一致するようチャージポンプ回路１６の入力電圧Ｖｉｎを帰還制御するフィードバック回路として機能する。
【００３６】
Ｖｓ＜Ｖｒｅｆの場合、第２トランジスタＴｒ２をオンの程度を強めることで、プルアップ抵抗ＲＬに大きめの電流が流れる。このとき、第１トランジスタＴｒ１のゲート電圧が低くなり、第１トランジスタＴｒ１のオンの程度が強くなる。これにより、チャージポンプ回路１６への入力電圧Ｖｉｎが高くなり、その結果、検出出力電圧Ｖｓが高くなる。
【００３７】
また、Ｖｓ＞Ｖｒｅｆの場合、第２トランジスタＴｒ２をオンの程度を弱めることで、
プルアップ抵抗ＲＬに小さめの電流が流れる。このとき、第１トランジスタＴｒ１のゲート電圧が高くなり、第１トランジスタＴｒ１のオンの程度が弱くなる。これにより、チャージポンプ回路１６への入力電圧Ｖｉｎが低くなり、その結果、検出出力電圧Ｖｓが低くなる。つまり、レギュレータ回路１０は、Ｖｓを設定されたＶｒｅｆと等しくなるよう制御でき、チャージポンプ回路１６への目標電圧値である入力電圧Ｖｉｎを定電圧化することができる。
【００３８】
演算増幅器１４は、第３の信号線Ｌ３を介して供給される第３の信号Ｓｉｇ３により、１倍の昇圧時に停止し、１．５倍または２倍の昇圧時に動作するよう制御される。つまり、１倍の昇圧時には、Ｈレベルの第３の信号Ｓｉｇ３が送出されるが、途中、反転回路２０によりＬレベルに反転され、それにより演算増幅器１４は停止するよう制御される。１．５倍または２倍の昇圧時には、Ｌレベルの第３の信号Ｓｉｇ３が送出されるが、途中、反転回路２０によりＨレベルに反転され、それにより演算増幅器１４は動作するよう制御される。
【００３９】
第１制御スイッチＳＷＡおよび第２制御スイッチＳＷＢは、第３の信号線Ｌ３を介して供給される第３の信号Ｓｉｇ３により、１倍の昇圧時にオン、１．５倍または２倍の昇圧時にオフになるよう制御される。つまり、１倍の昇圧時には、Ｈレベルの第３の信号Ｓｉｇ３が送出されるが、途中、反転回路２０によりＬレベルに反転され、それにより第１制御スイッチＳＷＡおよび第２制御スイッチＳＷＢがオンするよう制御される。１．５倍または２倍の昇圧時には、Ｌレベルの第３の信号Ｓｉｇ３が送出されるが、途中、反転回路２０によりＨレベルに反転され、それにより第１制御スイッチＳＷＡおよび第２制御スイッチＳＷＢがオフするよう制御される。第１制御スイッチＳＷＡがオンになったとき、第２トランジスタＴｒ２は完全にオフされ、第２制御スイッチＳＷＢがオンになったとき、定電流回路１２は所定値の定電流Ｉｃを流す。以下、本実施の形態では、信号がＨレベルであればスイッチをオフ、Ｌレベルであればスイッチをオンするよう動作するものとする。
【００４０】
発振回路１８は、クロック信号生成回路であって、クロック信号ＣＬＫをチャージポンプ回路１６に供給する。また、発振回路１８は、演算増幅器１４の場合と同様に、第３の信号線Ｌ３を介して供給される第３の信号Ｓｉｇ３により、１倍の昇圧時に停止し、１．５倍または２倍の昇圧時に動作するよう制御される。
【００４１】
図２は、昇圧率制御回路２００の構成を示す図である。昇圧率制御回路２００は、電圧生成回路１００から供給される昇圧電圧Ｖｃと所定の基準電圧とを大小比較し、ＨレベルまたはＬレベルの信号を出力する昇圧電圧比較部２１０、チャージポンプ回路の昇圧率を保持する昇圧率保持部２２０、それぞれ第１、第２、第３の信号線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を介してチャージポンプ回路１６の昇圧率の設定を行い、さらに、第３の信号線Ｌ３を介して第１制御スイッチＳＷＡおよび第２制御スイッチＳＷＢのオン／オフ制御と演算増幅器１４および発振回路の動作／停止制御を行う昇圧率設定部２３０を備える。
【００４２】
昇圧電圧比較部２１０は、検出昇圧電圧Ｖａを生成するための分圧抵抗Ｒ３、Ｒ４および電圧比較器２１２を有する。昇圧電圧比較部２１０は、昇圧電圧Ｖｃを２つの分圧抵抗Ｒ３、Ｒ４で分圧することにより得られる検出昇圧電圧Ｖａと、基準昇圧電圧Ｖｂとを電圧比較器２１２により大小比較して、検出昇圧電圧Ｖａが基準昇圧電圧Ｖｂより低い場合はＨレベルの信号を、そうでない場合はＬレベルの信号を出力し、昇圧率設定部２３０に与える。
【００４３】
昇圧率保持部２２０は、昇圧率を保持する。例えば、昇圧率保持部２２０は、２ビットのレジスタであってもよく、１倍の昇圧率として２進パラメータ“００”、１．５倍の昇圧率として２進パラメータ“０１”、２倍の昇圧率として２進パラメータ“１０”が記憶されていてもよい。
【００４４】
昇圧率設定部２３０は、昇圧率保持部２２０に保持された昇圧率を読み出し、昇圧電圧比較部２１０より与えられた信号がＨレベルであれば、読み出した昇圧率よりも一段高い昇圧率を、Ｌレベルであれば、読み出した昇圧率よりも一段低い昇圧率を、第１、第２、第３の信号線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を介して、電圧生成回路１００に送出するとともに、送出した昇圧率を昇圧率保持部２２０に記憶させる。例えば、昇圧率保持部２２０から読み出した昇圧率が１．５倍で昇圧電圧比較部２１０から与えられた信号がＨレベルであれば、第１の信号線Ｌ１にＨレベル、第２の信号線Ｌ２にＬレベル、第３の信号線Ｌ３にＬレベルの信号を送出するとともに、昇圧率保持部２２０に２倍の昇圧率として２進パラメータ“１０”を記憶させる。
【００４５】
図３は、チャージポンプ回路１６の構成を示す。このチャージポンプ回路１６は、それぞれ第１〜第７のスイッチング制御回路３００ａ〜３００ｇからの出力信号のＨレベル、Ｌレベルに応じて、第１〜第７のスイッチＳＷ１〜ＳＷ７をオン／オフ制御することにより、２つの昇圧用コンデンサＣ１、Ｃ２の接続形態と充放電のタイミングを切り替え、入力端子Ｔ１に印加された入力電圧Ｖｉｎを出力電圧Ｖｏｕｔに昇圧し、出力端子Ｔ２から出力する。
【００４６】
以下、スイッチの２つの端を説明するとき、図３において、上に位置する端を上端、下に位置する端を下端、左に位置する端を左端、右に位置する端を右端と称する。入力端子Ｔ１を介して入力される入力電圧Ｖｉｎは、第１のスイッチＳＷ１の上端に入り、第１のスイッチＳＷ１の下端は、第２のスイッチＳＷ２の上端および昇圧用コンデンサＣ２の一方の端に入る。第２のスイッチＳＷ２の下端は、グランドＧＮＤに接地されて昇圧用コンデンサＣ２のもう一方の端は、第４のスイッチＳＷ４の下端および第５のスイッチＳＷ５の左端に入る。第４のスイッチＳＷ４の上端には、第３のスイッチＳＷ３の下端および昇圧用コンデンサＣ１の一方の端に入り、第３のスイッチＳＷ３の上端には入力電圧Ｖｉｎが入る。昇圧用コンデンサＣ１のもう一方の端は、第６のスイッチＳＷ６の下端および第７のスイッチＳＷ７の左端に入り、第６のスイッチＳＷ６の上端は、入力電圧Ｖｉｎが入る。第５のスイッチＳＷ５の右端および第７のスイッチＳＷ７の右端には、出力電圧Ｖｏｕｔが現れ、出力端子Ｔ２を介して出力される。
【００４７】
チャージポンプ回路１６内部に設けられた第１〜第７のスイッチング制御回路３００ａ〜３００ｇは、昇圧率制御回路２００から送出された第１、第２、第３の信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２、Ｓｉｇ３および発振回路１８から供給されたクロック信号ＣＬＫに基づいて、第１〜第７のスイッチＳＷ１〜ＳＷ７のオン／オフ制御を行う。それら信号を入力するための４本の信号線は、本来、それぞれの第１〜第７のスイッチング制御回路３００ａ〜３００ｇに入るものであるが、図上の煩雑さを避けるため、図示のごとく、チャージポンプ回路１６の境界線部分に入るよう描かれている。以下、第１〜第７のスイッチング制御回路３００ａ〜３００ｇを総称してスイッチング制御回路３００ということもある。
【００４８】
図４は、スイッチング制御回路３００の構成を示す図である。ここでは、第１〜第７のスイッチング制御回路３００ａ〜３００ｇの構成を単一の図で表している。第１〜第７のスイッチング制御回路３００ａ〜３００ｇの内部構成は、それぞれ個別に設計されており、第１、第２、第３の信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２、Ｓｉｇ３を基にして、後述する４つの入力信号のうち、必要な入力信号を選択して出力する。
【００４９】
このスイッチング制御回路３００は、セレクタ３１０を有し、このセレクタ３１０は、第１、第２、第３の信号線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を介して供給される第１、第２、第３の信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２、Ｓｉｇ３に基づいて、クロック信号ＣＬＫの非反転信号である第１入力信号Ｓ１、クロック信号ＣＬＫの反転信号である第２入力信号Ｓ２、電源ラインＶＣＣから供給されるＨレベルの第３入力信号Ｓ３、あるいは、グランドＧＮＤから供給されるＬレベルの第４入力信号Ｓ４のいずれかを選択し、その信号をそれぞれ第１〜第７のスイッチＳＷ１〜ＳＷ７に送出する。
【００５０】
まず、１倍の昇圧率を実現する場合を説明する。図５は、１倍の昇圧率を実現する場合の第１〜第７のスイッチＳＷ１〜ＳＷ７のオン／オフ状態を示す図である。同図のように、チャージポンプ回路１６は、スイッチング制御回路３００ｂがＨレベルの第３入力信号Ｓ３を出力し、それ以外の回路がＬレベルの第４入力信号Ｓ４を出力することで、第２のスイッチＳＷ２がオフで、それ以外のスイッチがオンに設定される。これにより、入力端子Ｔ１から第１スイッチ群である第３のスイッチＳＷ３、第４のスイッチＳＷ４、第５のスイッチＳＷ５を経て出力端子Ｔ２に至る経路と、入力端子Ｔ１から第２スイッチ群である第６のスイッチＳＷ６、第７のスイッチＳＷ７を経て出力端子Ｔ２に至る経路の２つの短絡された経路が存在する。このように、短絡された経路が２つ存在することで、１つの短絡された経路の場合に比べて、入力端子Ｔ１と出力端子Ｔ２間の抵抗を減らすことができる。１倍の昇圧率を実現する場合、第３入力信号Ｓ３あるいは第４入力信号Ｓ４のいずれかが選択されるので、クロック信号ＣＬＫの非反転信号である第１入力信号Ｓ１およびクロック信号ＣＬＫの反転信号である第２入力信号Ｓ２を必要としない。従って、クロック信号ＣＬＫを供給する発振回路１８の動作は不要である。
【００５１】
次に、１．５倍の昇圧率を実現する場合を説明する。図６は、スイッチングの第１のタイミングにおける第１〜第７のスイッチＳＷ１〜ＳＷ７のオン／オフ状態を示す図である。第１のタイミングにおいては、発振回路１８からのクロック信号ＣＬＫがＨレベルであるため、スイッチング制御回路３００ｂ、３００ｄ、３００ｆがＬレベルの第２入力信号Ｓ２を出力し、それ以外の回路がＨレベルの第１入力信号Ｓ１を出力する。これにより、第２、第４、第６のスイッチＳＷ２、ＳＷ４、ＳＷ６をオンにし、それ以外のスイッチをオフにする。こうして、２つの昇圧用コンデンサＣ１、Ｃ２を直列接続する回路を形成し、次の第２のタイミングまでの間、入力電圧Ｖｉｎの電力により２つの昇圧用コンデンサＣ１、Ｃ２を充電する。これにより、２つの昇圧用コンデンサＣ１、Ｃ２にはそれぞれ０．５Ｖｉｎの電圧が生じる。
【００５２】
図７は、スイッチングの第２のタイミングにおける第１〜第７のスイッチＳＷ１〜ＳＷ７のオン／オフ状態を示す図である。第２のタイミングにおいては、発振回路１８からのクロック信号ＣＬＫがＬレベルであるため、スイッチング制御回路３００ｂ、３００ｄ、３００ｆがＨレベルの第２入力信号Ｓ２を出力し、それ以外の回路がＬレベルの第１入力信号Ｓ１を出力することで、第１のタイミングでオンに設定した第２、第４、第６のスイッチＳＷ２、ＳＷ４、ＳＷ６をオフに切り替える一方、第１、第３、第５、第７のスイッチＳＷ１、ＳＷ３、ＳＷ５、ＳＷ７をオンに切り替えることにより、２つの昇圧用コンデンサＣ１、Ｃ２を並列接続して、０．５Ｖｉｎの電圧で充電された２つの昇圧用コンデンサＣ１、Ｃ２に入力電圧Ｖｉｎを充電時とは逆方向に加え、２つの昇圧用コンデンサＣ１、Ｃ２を放電して、出力端子に電力を供給する。これにより、入力電圧Ｖｉｎに２つの昇圧用コンデンサＣ１、Ｃ２の電圧０．５Ｖｉｎが加算されて、出力電圧Ｖｏｕｔは１．５Ｖｉｎとなる。
【００５３】
こうして、チャージポンプ回路１６は、発振回路１８のクロック信号ＣＬＫのＨレベルまたはＬレベルに応じて、第１、第２のタイミングにおける第１〜第７のスイッチＳＷ１〜ＳＷ７のオン／オフ状態を交互に繰り返すことで、２つの昇圧用コンデンサＣ１、Ｃ２の充電と放電を繰り返し、入力電圧Ｖｉｎを１．５倍に昇圧した出力電圧Ｖｏｕｔを出力する。
【００５４】
最後に２倍の昇圧率を実現する場合を説明する。図８は、スイッチングの第１のタイミングにおける第１〜第７のスイッチＳＷ１〜ＳＷ７のオン／オフ状態を示す図である。第１のタイミングにおいては、発振回路１８からのクロック信号ＣＬＫがＨレベルであるため、スイッチング制御回路３００ｂ、３００ｃ、３００ｄがＬレベルの第２入力信号Ｓ２を出力し、それ以外の回路がＨレベルの第１入力信号Ｓ１を出力することで、第２、第３、第４のスイッチＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４をオンに設定し、それ以外のスイッチをオフに設定する。こうして、２つの昇圧用コンデンサＣ１、Ｃ２を並列接続する回路を形成し、次の第２のタイミングまでの間、入力電圧Ｖｉｎの電力により２つの昇圧用コンデンサＣ１、Ｃ２を充電する。これにより、２つの昇圧用コンデンサＣ１、Ｃ２にはそれぞれＶｉｎの電圧が生じる。
【００５５】
図９は、スイッチングの第２のタイミングにおける第１〜第７のスイッチＳＷ１〜ＳＷ７のオン／オフ状態を示す図である。第２のタイミングにおいては、発振回路１８からのクロック信号ＣＬＫがＬレベルであるため、スイッチング制御回路３００ｂ、３００ｃ、３００ｄがＬレベルの第２入力信号Ｓ２を出力し、それ以外の回路がＨレベルの第１入力信号Ｓ１を出力することで、第１のタイミングでオンに設定した第２、第３、第４のスイッチＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４をオフに切り替える一方、第１、第５のスイッチＳＷ１、ＳＷ５をオンに切り替える。こうして、２つの昇圧用コンデンサＣ１、Ｃ２を並列接続して、Ｖｉｎの電圧で充電された２つの昇圧用コンデンサＣ１、Ｃ２に入力電圧Ｖｉｎを充電時とは逆方向に加え、２つの昇圧用コンデンサＣ１、Ｃ２を放電して、出力端子に電力を供給する。これにより、入力電圧Ｖｉｎに２つの昇圧用コンデンサＣ１、Ｃ２の電圧Ｖｉｎが加算されて、出力電圧Ｖｏｕｔは２Ｖｉｎとなる。
【００５６】
こうして、チャージポンプ回路１６は、発振回路１８のクロック信号ＣＬＫのＨレベルまたはＬレベルに応じて、第１、第２のタイミングにおける第１〜第７のスイッチＳＷ１〜ＳＷ７のオン／オフ状態を交互に繰り返すことで、２つの昇圧用コンデンサＣ１、Ｃ２の充電と放電を繰り返し、入力電圧Ｖｉｎを２倍に昇圧した出力電圧Ｖｏｕｔを出力する。
【００５７】
以上が、本実施の形態における電圧生成装置３０の構成である。以下、この構成による動作を説明する。
【００５８】
電圧生成装置３０の電源初期投入時、チャージポンプ回路１６の昇圧率は１倍に設定される。このとき、昇圧率設定部２３０は、１倍の昇圧率を実現するためのＬレベルの第１の信号Ｓｉｇ１、Ｌレベルの第２の信号Ｓｉｇ２、Ｈレベルの第３の信号Ｓｉｇ３を生成し、それぞれ第１、第２、第３の信号線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を介して、チャージポンプ回路１６に送出する。上述のごとく、スイッチング制御回路３００が、それら信号をもとに、第１〜第７のスイッチＳＷ１〜ＳＷ７のオン／オフ制御を行うことで、１倍の昇圧率、いわゆるショートモードを実現する。
【００５９】
このとき、昇圧率制御回路２００は、第３の信号線Ｌ３を介し、途中に設けられた反転回路２０により第３の信号Ｓｉｇ３をＬレベルに反転させ、第１制御スイッチＳＷＡをオンする。第１制御スイッチＳＷＡをオンすることで、第２トランジスタＴｒ２がオフする。その結果、演算増幅器１４による第２トランジスタＴｒ２を介しての第１トランジスタＴｒ１への制御が無効化される。
このとき、昇圧率制御回路２００は、反転回路２０によりＬレベルに反転される第３の信号Ｓｉｇ３を送出し、第２制御スイッチＳＷＢをオンする。第２制御スイッチＳＷＢがオンすることにより、プルアップ抵抗ＲＬには、定電流回路１２により生成される定電流Ｉｃが流れることになる。この定電流Ｉｃによって、プルアップ抵抗ＲＬにはＲＬ×Ｉｃの電圧降下が発生する。プルアップ抵抗ＲＬにおける電圧降下は、第１トランジスタＴｒ１のゲートソース間に印加されるため、第１トランジスタＴｒ１は完全にオンする。これにより、リチウムイオン電池１１の電池電圧Ｖｂａｔを直接そのまま駆動電圧としてＬＥＤ素子４００に供給でき、電力ロスを低減させることができる。
【００６０】
昇圧率制御回路２００により第１制御スイッチＳＷＡがオンされたとき、リチウムイオン電池１１の電池電圧Ｖｂａｔからチャージポンプ回路１６へ突入電流が発生する。そこで、昇圧率制御回路２００は、途中、反転回路２０によりＬレベルに反転される第３の信号Ｓｉｇ３を送出し、第２制御スイッチＳＷＢをオンするとともに、第１トランジスタＴｒ１をゆっくりオンさせるよう定電流回路１２により生成される定電流Ｉｃを徐々に増加させる。これにより、プルアップ抵抗ＲＬにおける電圧降下、すなわち第１トランジスタＴｒ１のゲートソース間電圧は、定電流Ｉｃの増加にともなって徐々に大きくなり、第１トランジスタＴｒ１は、オフの状態から徐々にオンの状態に近づいていく。すなわち、定電流回路１２、プルアップ抵抗ＲＬは、ソフトスタート回路として機能する。
こうしたソフトスタート動作によって、上述の突入電流を抑制することができ、その結果、電圧生成装置３０内のさまざまな回路や外部負荷であるＬＥＤ素子４００などに対する悪影響を低減することができる。
【００６１】
また、昇圧率制御回路２００は、途中、反転回路２０によりＬレベルに反転される第３の信号Ｓｉｇ３を演算増幅器１４に送出し、その動作を停止させる。上述のごとく演算増幅器１４による第１トランジスタＴｒ１への制御は無効化され、演算増幅器１４を動作させる必要がないためである。さらに、昇圧率制御回路２００は、途中、反転回路２０によりＬレベルに反転される第３の信号Ｓｉｇ３を発振回路１８に送出し、その動作を停止させる。上述のごとくチャージポンプ回路１６の入力端子と出力端子間は短絡され、チャージポンプ回路１６内部のスイッチのオン／オフを交互に制御させるクロック信号ＣＬＫを供給する発振回路１８を動作させる必要がないためである。これにより、それら回路に流す消費電流を低減でき、格別な省電力効果が得られる。
【００６２】
長期間の使用などによるリチウムイオン電池１１の消耗で、電池電圧Ｖｂａｔが低下すると、昇圧電圧Ｖｃも低下し、ＬＥＤ素子４００の良好な発光状態を実現するのが困難になる。そこで、昇圧電圧Ｖｃを分圧することにより得られる検出昇圧電圧Ｖａが、基準昇圧電圧Ｖｂ以下になったとき、昇圧電圧比較部２１０は、昇圧率設定部２３０にＨレベルの信号を送出する。昇圧率設定部２３０は、昇圧率保持部２２０から読み出した１倍の昇圧率よりも一段高い１．５倍の昇圧率を実現するためのＬレベルの第１の信号Ｓｉｇ１、Ｈレベルの第２の信号Ｓｉｇ２、Ｌレベルの第３の信号Ｓｉｇ３を生成する。昇圧率設定部２３０は、それら３つの信号をそれぞれ第１、第２、第３の信号線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を介して、チャージポンプ回路１６に送出する。
【００６３】
また、このとき、昇圧率制御回路２００は、途中、反転回路２０によりＨレベルに反転される第３の信号Ｓｉｇ３を、第１制御スイッチＳＷＡおよび第２制御スイッチＳＷＢに送出し、それらをオフにする。同様に、途中、反転回路２０によりＨレベルに反転される第３の信号Ｓｉｇ３を演算増幅器１４および発振回路１８にも送出し、その回路を動作させる。上述のごとく、スイッチング制御回路３００が、第１、第２、第３の信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２、Ｓｉｇ３および発振回路１８から供給されるクロック信号ＣＬＫをもとに、第１〜第７のスイッチＳＷ１〜ＳＷ７のオン／オフ制御を行うことで、１．５倍の昇圧率を実現する。
【００６４】
さらに、演算増幅器１４は、検出出力電圧Ｖｓが基準電圧Ｖｒｅｆに一致するよう、第２トランジスタＴｒ２を介して第１トランジスタＴｒ１のオンの程度を制御し、チャージポンプ回路１６への入力電圧Ｖｉｎを調整する。これにより、電圧生成装置３０に入力される電池電圧Ｖｂａｔを所定の目標電圧値になるよう制御できる。その結果、例えば、その制御された入力電圧ＶｉｎがＶｂａｔの０．８倍で、チャージポンプ回路の昇圧率が１．５倍に設定されたとき、Ｖｂａｔの１．２倍に昇圧した駆動電圧をＬＥＤ素子４００に供給できる。リチウムイオン電池１１のさらなる消耗で、電池電圧Ｖｂａｔが低下したとき、電圧生成装置３０は、チャージポンプ回路の昇圧率を１．５倍から２倍に引き上げる。
【００６５】
一方、リチウムイオン電池１１が新品に取り替えられたことや充電されたことにより、電池電圧Ｖｂａｔが上昇したとき、昇圧電圧Ｖｃも上昇する。昇圧電圧Ｖｃを分圧することにより得られる検出昇圧電圧Ｖａが、基準昇圧電圧Ｖｂを超えたとき、昇圧電圧比較部２１０は、昇圧率設定部２３０にＬレベルの信号を送出する。昇圧率設定部２３０は、昇圧率保持部２２０から読み出した昇圧率が２倍であれば、一段低い１．５倍の昇圧率を実現するためのＬレベルの第１の信号Ｓｉｇ１、Ｈレベルの第２の信号Ｓｉｇ２、Ｌレベルの第３の信号Ｓｉｇ３を生成する。昇圧率設定部２３０は、それら３つの信号をそれぞれ第１、第２、第３の信号線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を介して、チャージポンプ回路１６に送出し、１．５倍の昇圧率を実現する。
【００６６】
このように、リチウムイオン電池１１の電池電圧Ｖｂａｔに応じて、適切な昇圧率に切り替えることで、ＬＥＤ素子の良好な発光状態を維持できる。さらに、この電圧生成装置３０は、ショートモードを実現するとき、回路に流す消費電流を低減でき、リチウムイオン電池１１の寿命を延ばすことができる。
【００６７】
上述のごとく、この電圧生成装置は、携帯機器のような電子装置に用いられる。そのため、電子装置は、通信機能などの本来の機能を果たす処理回路を有するとともに、電圧生成装置により消費電流や突入電流の抑制がなされ、効果的である。とくに、携帯機器などの電子装置の場合は、電池寿命が製品の仕様として重要な項目になるため、本実施の形態に係る電圧生成装置の電子装置への適用は有意義である。
【００６８】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００６９】
一般に、チャージポンプ回路の昇圧率は、昇圧用コンデンサの個数とその切り替え接続の形態、昇圧段数など、昇圧用コンデンサのスイッチング構成により決まる。実施の形態では、チャージポンプ回路の昇圧用コンデンサの個数を２個とし、昇圧率が１倍、１．５倍、２倍に切り替えられる構成を説明したが、これは一例を示したものであり、チャージポンプ回路の構成には設計の自由度があり、昇圧用コンデンサの個数、切り替え可能な昇圧率の範囲は設計により異なる。
【００７０】
実施の形態では、電圧生成装置３０に接続する負荷としてＬＥＤ素子４００を例に挙げたが、これは当然、電圧生成装置３０を電力供給用として利用することにより動作する機器であればよく、例えばファン、ヒーター、モータや通信ユニットなどであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】実施の形態に係る電圧生成装置の構成を示す図である。
【図２】図１の昇圧率制御回路の構成を示す図である。
【図３】図１のチャージポンプ回路の構成を示す図である。
【図４】図３のスイッチング制御回路の構成を示す図である。
【図５】図３のチャージポンプ回路の昇圧率が１倍に設定された場合におけるスイッチのオン／オフ状態を示す図である。
【図６】図３のチャージポンプ回路の昇圧率が１．５倍に設定された場合において、充電時のスイッチのオン／オフ状態を示す図である。
【図７】図３のチャージポンプ回路の昇圧率が１．５倍に設定された場合において、放電時のスイッチのオン／オフ状態を示す図である。
【図８】図３のチャージポンプ回路の昇圧率が２倍に設定された場合において、充電時のスイッチのオン／オフ状態を示す図である。
【図９】図３のチャージポンプ回路の昇圧率が２倍に設定された場合において、放電時のスイッチのオン／オフ状態を示す図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０  レギュレータ回路、  １１  リチウムイオン電池、  １２  定電流回路、  １４  演算増幅器、  １６  チャージポンプ回路、  １８  発振回路、  ３０  電圧生成装置、  １００  電圧生成回路、  ２００  昇圧率制御回路、  ２１０  昇圧電圧比較部、  ２３０  昇圧率設定部、  ３００  スイッチング制御回路、  Ｖｂａｔ  電池電圧、  Ｖｉｎ  入力電圧、  Ｖｏｕｔ  出力電圧、  Ｖａ  検出昇圧電圧、  Ｖｂ  基準昇圧電圧、  Ｖｃ  昇圧電圧、  Ｖｓ  検出出力電圧、  ＶＣＣ  電源ライン、  Ｖｒｅｆ  基準電圧、  Ｔｒ１  第１トランジスタ、  Ｔｒ２  第２トランジスタ、  ＳＷ１〜７  第１〜第７のスイッチ、  ＳＷＡ  第１制御スイッチ、  ＳＷＢ  第２制御スイッチ。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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