(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源の入力に基づいて、内部回路に内部電源を供給する電源供給回路と、
前記直流電源の入力に基づいて、バッテリーに充電電流を供給する充電回路と、
前記充電電流を制御する制御回路と
を備えたＤＣ−ＤＣコンバータであって、
前記制御回路は、
前記バッテリーの充電電圧をしきい値と比較し、その比較結果に基づいて該バッテリーの充電電流を制御する充電電圧制御部と、
前記充電回路からバッテリーに供給される充電電流をしきい値と比較し、その比較結果に基づいて該充電電流を制御する充電電流制御部と、
前記直流電源からの入力電流を第１のしきい値と比較し、その比較結果に基づいて前記充電電流を制御し、前記直流電源からの入力電圧が第２のしきい値よりも小さいことを示す信号に応答して前記第１のしきい値を小さく設定するしきい値変更回路を有する差動充電制御部と、
前記入力電圧をしきい値と比較し、その比較結果に基づいて前記充電電流を制御する動的充電制御部とを備え、
前記しきい値変更回路は、前記充電電圧がしきい値を超えたとき、前記充電電圧制御部の比較結果に基づいて、前記第１のしきい値として入力される基準電圧を変更後の基準電圧から変更前の基準電圧にリセットするリセット回路を備えたことを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項２】
直流電源の入力に基づいて、内部回路に内部電源を供給する電源供給回路と、
前記直流電源の入力に基づいて、バッテリーに充電電流を供給する充電回路と、
前記充電電流を制御する制御回路と
を備えたＤＣ−ＤＣコンバータであって、
前記制御回路は、
前記バッテリーの充電電圧をしきい値と比較し、その比較結果に基づいて該バッテリーの充電電流を制御する充電電圧制御部と、
前記充電回路からバッテリーに供給される充電電流を第３のしきい値と比較し、その比較結果に基づいて該充電電流を制御し、前記直流電源からの入力電圧が第４のしきい値よりも小さいことを示す信号に応答して前記第３のしきい値を小さく設定するしきい値変更回路を有する充電電流制御部と、
前記直流電源からの入力電流をしきい値と比較し、その比較結果に基づいて前記充電電流を制御する差動充電制御部と、
前記入力電圧をしきい値と比較し、その比較結果に基づいて前記充電電流を制御する動的充電制御部とを備え、
前記しきい値変更回路は、前記充電電圧がしきい値を超えたとき、前記充電電圧制御部の比較結果に基づいて、前記第３のしきい値として入力される基準電圧を変更後の基準電圧から変更前の基準電圧にリセットするリセット回路を備えたことを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項３】
前記差動充電制御部は、
異なる大きさの入力電流のうち、所定のしきい値以上の入力電流を検出した検出信号を出力する入力電流検出部と、
前記入力電流検出部の検出信号に基づいて、前記充電電流を減少させる制御信号を前記充電回路に出力する出力部とから構成し、
前記動的充電制御部は、
前記入力電圧を所定のしきい値と比較することにより、該入力電圧の低下を検出した検出信号を出力する入力電圧検出部と、
前記入力電圧検出部の検出信号に基づいて、前記充電電流を減少させる制御信号を前記充電回路に出力する出力部とから構成したことを特徴とする請求項１又は２記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項４】
前記しきい値変更回路は、しきい値として入力される基準電圧を前記入力電圧検出部の検出信号に基づいて変更する回路で構成したことを特徴とする請求項３に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項５】
前記リセット回路は、前記動的充電制御部の比較結果と前記充電電圧制御部の比較結果とに基づいて、前記基準電圧を交互に変更するための出力信号を出力するラッチ回路で構成したことを特徴とする請求項４記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の前記制御回路を１チップ上に搭載したことを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ用半導体集積回路装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、携帯用電子機器の電源として使用するＤＣ−ＤＣコンバータに関するものである。
【０００２】
近年、ノートパソコン等の携帯用電子機器では、外付けのＡＣアダプタから供給される直流電源に基づいて、内部回路に電源を供給しながら、補助電源として備えられているバッテリーを充電するＤＣ−ＤＣコンバータが搭載されている。
このようなＤＣ−ＤＣコンバータでは、ＡＣアダプタを安定した状態で、かつ安全に動作させるために、内部回路での消費電流と、バッテリーの充電電流との総和が、ＡＣアダプタの電流供給能力より小さくなるように設定されている。そして、電流供給能力の異なるＡＣアダプタを使い分ける場合にも、各ＡＣアダプタの電流供給能力を最大限に活用することが必要となっている。
【０００３】
【従来の技術】
図８は、ＤＣ−ＤＣコンバータの従来例を示す。ＤＣ−ＤＣコンバータ１は、１チップの半導体集積回路装置上に搭載された制御回路２と、複数の外付け素子とから構成される。
【０００４】
制御回路２の出力信号ＳＧ１は、ＰチャネルＭＯＳトランジスタで構成されるスイッチングトランジスタ３のゲートに供給される。スイッチングトランジスタのソースには、電子機器に外付けされるＡＣアダプタ４から、直流電源Ｖｉｎが抵抗Ｒ１を介して供給される。
【０００５】
また、直流電源Ｖｉｎは抵抗Ｒ１及びダイオードＤ１を介して第一の出力端子ＥＸ１に供給され、その出力端子ＥＸ１から出力される出力電圧Ｖout1が、電子機器の内部回路に電源電圧として出力される。
【０００６】
スイッチングトランジスタ３のドレインは、出力コイル５及び抵抗Ｒ２を介して第二の出力端子ＥＸ２に接続される。第二の出力端子ＥＸ２は、バッテリーＢＴに接続されるとともに、ダイオードＤ２を介して出力端子ＥＸ１に接続される。そして、第二の出力端子ＥＸ２から出力される出力電圧Ｖout2は、バッテリーＢＴの充電電圧となる。
【０００７】
また、スイッチングトランジスタ３のドレインは、フライホイールダイオード６のカソードに接続され、フライホイールダイオード６のアノードはグランドＧＮＤに接続される。
【０００８】
出力コイル５と抵抗Ｒ２の接続点は、容量７を介してグランドＧＮＤに接続されている。そして、出力コイル５と容量７とで出力電圧Ｖout2を平滑化する平滑回路が構成される。
【０００９】
制御回路２は、第一及び第二の電流検出回路８，９と、第一〜第三の差電圧増幅回路１０，１１，１２と、ＰＷＭ比較回路１３と、発振回路１４と、出力回路１５とから構成される。
【００１０】
第一の電流検出回路８の入力端子には、抵抗Ｒ１の両端子間電圧が入力され、第一の電流検出回路８は抵抗Ｒ１の両端子間電圧を増幅した出力信号ＳＧ２を第一の差電圧増幅回路１０の反転入力端子に出力する。
【００１１】
第一の差電圧増幅回路１０は、第一の電流検出回路８の出力信号ＳＧ２と、非反転入力端子に入力される基準電圧Ｖref1との差電圧を増幅した出力信号ＳＧ３をＰＷＭ比較回路１３に出力する。
【００１２】
第二の電流検出回路９の入力端子には、抵抗Ｒ２の両端子間電圧が入力され、第二の電流検出回路９は抵抗Ｒ２の両端子間電圧を増幅した出力信号ＳＧ４を第二の差電圧増幅回路１１の反転入力端子に出力する。
【００１３】
第二の差電圧増幅回路１１は、第二の電流検出回路９の出力信号ＳＧ４と、非反転入力端子に入力される基準電圧Ｖref2との差電圧を増幅した出力信号ＳＧ５をＰＷＭ比較回路１３に出力する。
【００１４】
第三の差電圧増幅回路１２の反転入力端子には、充電電圧Ｖout2が入力される。そして、第三の差電圧増幅回路１２は、充電電圧Ｖout2と、非反転入力端子に入力される基準電圧Ｖref3との差電圧を増幅した出力信号ＳＧ６をＰＷＭ比較回路１３に出力する。
【００１５】
第一〜第三の差電圧増幅回路１０，１１，１２の出力信号ＳＧ３，ＳＧ５，ＳＧ６は、ＰＷＭ比較回路１３の非反転入力端子に入力される。ＰＷＭ比較回路１３の反転入力端子には、発振回路１４から出力される所定周波数の三角波信号ＳＧ７が入力される。
【００１６】
ＰＷＭ比較回路１３は第一〜第三の差電圧増幅回路１０，１１，１２の出力信号ＳＧ３，ＳＧ５，ＳＧ６のうちで最も電圧が低い信号と、三角波信号ＳＧ７とを比較する。
【００１７】
そして、ＰＷＭ比較回路１３は三角波信号ＳＧ７の各周期において、三角波信号ＳＧ７の電圧レベルの方が高くなる期間では、Ｌレベルの出力信号ＳＧ８を出力し、三角波信号ＳＧ７の電圧レベルの方が低くなる期間では、Ｈレベルの出力信号ＳＧ８を出力する。
【００１８】
ＰＷＭ比較回路１３の出力信号ＳＧ８は、出力回路１５に入力される。出力回路１５は、ＰＷＭ比較回路１３の出力信号ＳＧ８を反転させた出力信号ＳＧ１をデューテイ制御信号としてスイッチングトランジスタ３のゲートに出力する。
【００１９】
従って、スイッチングトランジスタ３はデューティ制御信号ＳＧ１がＨレベルのときオフされ、Ｌレベルのときオンされる。
このように構成されたＤＣ−ＤＣコンバータでは、ＡＣアダプタ４から直流電圧Ｖｉｎが供給されると、第一の出力端子ＥＸ１から内部回路に電源電圧Ｖout1及び供給電流Ｉ１を出力する。
【００２０】
また、制御回路２から出力されるデューティ制御信号ＳＧ１に基づいて、スイッチングトランジスタ３がオン動作とオフ動作とを交互に繰り返す。すると、第二の出力端子ＥＸ２から充電電流Ｉ２がバッテリーＢＴに供給される。
【００２１】
このような動作時において、内部回路への供給電流Ｉ１と、バッテリーＢＴの充電電流Ｉ２の和であるＡＣアダプタ４の出力電流Ｉｏが増大すると、抵抗Ｒ１の両端子間の電位差が増大し、第一の電流検出回路８の出力信号ＳＧ２の電圧レベルが上昇する。
【００２２】
すると、第一の差電圧増幅回路１０の出力信号ＳＧ３の電圧レベルが低下し、この状態で出力信号ＳＧ３が出力信号ＳＧ５，ＳＧ６より低レベルであると、ＰＷＭ比較回路１３の出力信号ＳＧ８において、Ｌレベルの期間が長くなる。
【００２３】
この結果、デューティ制御信号ＳＧ１に基づいて、スイッチングトランジスタ３のオン時間が短くなり、バッテリーＢＴの充電電流Ｉ２が減少する。
また、ＡＣアダプタ４の出力電流Ｉｏが減少すると、抵抗Ｒ１の両端子間の電位差が減少し、第一の電流検出回路８の出力信号ＳＧ２の電圧レベルが低下する。
【００２４】
すると、第一の差電圧増幅回路１０の出力信号ＳＧ３の電圧レベルが上昇し、この状態で出力信号ＳＧ３が出力信号ＳＧ５，ＳＧ６より低レベルであると、ＰＷＭ比較回路１３の出力信号ＳＧ８において、Ｌレベルの期間が短くなる。
【００２５】
この結果、デューティ制御信号ＳＧ１に基づいて、スイッチングトランジスタ３のオン時間が長くなり、バッテリーＢＴの充電電流Ｉ２が増大する。
また、第一の差電圧増幅回路１０の出力信号ＳＧ３の電圧レベルが、他の差電圧増幅回路１１，１２の出力信号ＳＧ５，ＳＧ６より高い場合には、スイッチングトランジスタ３のオン時間は出力信号ＳＧ５，ＳＧ６のいずれかに基づいて制御される。
【００２６】
このような動作により、第一の電流検出回路８の出力信号ＳＧ２が基準電圧Ｖref1に収束するように、すなわち、ＡＣアダプタ４の出力電流Ｉｏが、当該ＡＣアダプタ４の電流供給能力の範囲内となるように制御される。
【００２７】
バッテリーＢＴの充電電流Ｉ２が増大して、抵抗Ｒ２の両端子間の電位差が増大すると、第二の電流検出回路９の出力信号ＳＧ４の電圧レベルが上昇する。
すると、第二の差電圧増幅回路１１の出力信号ＳＧ５の電圧レベルが低下し、この状態で出力信号ＳＧ５が出力信号ＳＧ３，ＳＧ６より低レベルであると、ＰＷＭ比較回路１３の出力信号ＳＧ８において、Ｌレベルの期間が長くなる。
【００２８】
この結果、デューティ制御信号ＳＧ１に基づいて、スイッチングトランジスタ３のオン時間が短くなり、バッテリーＢＴの充電電流Ｉ２が減少する。
また、バッテリーＢＴの充電電流Ｉ２が減少すると、抵抗Ｒ２の両端子間の電位差が減少し、第二の電流検出回路９の出力信号ＳＧ４の電圧レベルが低下する。
【００２９】
すると、第二の差電圧増幅回路１１の出力信号ＳＧ５の電圧レベルが上昇し、この状態で出力信号ＳＧ５が出力信号ＳＧ３，ＳＧ６より低レベルであると、ＰＷＭ比較回路１３の出力信号ＳＧ８において、Ｌレベルの期間が短くなる。
【００３０】
この結果、デューティ制御信号ＳＧ１に基づいて、スイッチングトランジスタ３のオン時間が長くなり、バッテリーＢＴの充電電流Ｉ２が増大する。
また、第二の差電圧増幅回路１１の出力信号ＳＧ５の電圧レベルが、他の差電圧増幅回路１０，１２の出力信号ＳＧ３，ＳＧ６より高い場合には、スイッチングトランジスタ３のオン時間は出力信号ＳＧ３，ＳＧ６のいずれかに基づいて制御される。
【００３１】
このような動作により、第二の電流検出回路９の出力信号ＳＧ４が基準電圧Ｖref2に収束するように、すなわち、バッテリーＢＴの充電電流Ｉ２が、バッテリーＢＴに対し過電流とならないような一定値に制御される。
【００３２】
バッテリーＢＴの充電電圧Ｖout2が上昇すると、第三の差電圧増幅回路１２の出力信号ＳＧ６の電圧レベルが低下し、この状態で出力信号ＳＧ６が出力信号ＳＧ３，ＳＧ５より低レベルであると、ＰＷＭ比較回路１３の出力信号ＳＧ８において、Ｌレベルの期間が長くなる。
【００３３】
この結果、デューティ制御信号ＳＧ１に基づいて、スイッチングトランジスタ３のオン時間が短くなり、バッテリーＢＴの充電電流Ｉ２が減少する。
また、バッテリーＢＴの充電電圧Ｖout2が低下すると、第三の差電圧増幅回路１２の出力信号ＳＧ６の電圧レベルが上昇し、この状態で出力信号ＳＧ６が出力信号ＳＧ３，ＳＧ５より低レベルであると、ＰＷＭ比較回路１３の出力信号ＳＧ８において、Ｌレベルの期間が短くなる。
【００３４】
この結果、デューティ制御信号ＳＧ１に基づいて、スイッチングトランジスタ３のオン時間が長くなり、バッテリーＢＴの充電電流Ｉ２が増大する。
また、第三の差電圧増幅回路１２の出力信号ＳＧ６の電圧レベルが、他の差電圧増幅回路１０，１１の出力信号ＳＧ３，ＳＧ５より高い場合には、スイッチングトランジスタ３のオン時間は出力信号ＳＧ３，ＳＧ５のいずれかに基づいて制御される。
【００３５】
このような動作により、バッテリーＢＴの充電電圧Ｖout2が基準電圧Ｖref3に収束するように、すなわち、バッテリーＢＴが過充電とならないような一定値に制御される。
【００３６】
従って、このＤＣ−ＤＣコンバータでは、第一の電流検出回路８及び第一の差電圧増幅回路１０の動作により、ＡＣアダプタ４の出力電流ＩｏがＡＣアダプタ４の電流供給能力の範囲内となるように制御される。
【００３７】
また、第二の電流検出回路９及び第二の差電圧増幅回路１１の動作により、バッテリーＢＴの充電電流Ｉ２が一定値となるように制御され、第三の差電圧増幅回路１２の動作により、充電電圧Ｖout2が一定値となるように制御される。
【００３８】
図９は、第二の従来例を示す。この従来例は、前記第一の従来例から抵抗Ｒ１及び第一の電流検出回路８が省略されている。そして、ＡＣアダプタ４の出力端子が抵抗Ｒ３，Ｒ４を介してグランドＧＮＤに接続されるとともに、抵抗Ｒ３，Ｒ４の接続点であるノードＮ１の電圧レベルが第一の差電圧増幅回路１０の非反転入力端子に入力されている。その他の構成は前記第一の従来例と同様である。
【００３９】
このように構成されたＤＣ−ＤＣコンバータでは、ＡＣアダプタ４の出力電流Ｉｏが増大して、ＡＣアダプタ４の電流供給能力を超えると、ＡＣアダプタ４から出力される直流電圧Ｖｉｎが低下する。
【００４０】
すると、ノードＮ１の電位が低下して、第一の差電圧増幅回路１０の出力信号ＳＧ３の電圧レベルが低下し、この状態で出力信号ＳＧ３が出力信号ＳＧ５，ＳＧ６より低レベルであると、ＰＷＭ比較回路１３の出力信号ＳＧ８において、Ｌレベルの期間が長くなる。
【００４１】
この結果、デューティ制御信号ＳＧ１に基づいて、スイッチングトランジスタ３のオン時間が短くなり、バッテリーＢＴの充電電流Ｉ２が減少するため、ＡＣアダプタ４の出力電流Ｉｏが減少する。
【００４２】
このような動作により、ＡＣアダプタ４の出力電流ＩｏはＡＣアダプタ４の電流供給能力の範囲内となるように制御される。また、第二の差電圧増幅回路１１の動作により、バッテリーＢＴの充電電流Ｉ２の制御が行われ、第三の差電圧増幅回路１２の動作により、バッテリーＢＴの充電電圧Ｖout2の制御が行われることは前記第一の従来例と同様である。
【００４３】
図１０において、ＡはＡＣアダプタの出力電圧−出力電圧特性を示し、ＢはＤＣ−ＤＣコンバータの充電電圧−充電電流特性を示す。すなわち、ＡＣアダプタ４は直流電圧Ｖｉｎを一定に維持しながら出力電流Ｉｏを可変とすることができる。
【００４４】
また、ＡＣアダプタ４には過電流リミッタが内蔵され、出力電流Ｉｏが動作上限値Ｐ１に達すると、過電流リミッタが作動して直流電圧Ｖｉｎが低下する。そして、出力電流Ｉｏが最大限界値Ｐ２に達すると、ＡＣアダプタ４はシャットダウン状態となり、電圧出力及び電流出力を停止する。
【００４５】
ＤＣ−ＤＣコンバータ１は、一定の充電電圧Ｖout2を維持しながら充電電流Ｉ２でバッテリーＢＴを充電するが、その充電電流Ｉ２の上限値Ｐ３はＡＣアダプタ４の出力電流Ｉｏの動作上限値Ｐ１より小さい値に設定される。
【００４６】
図１１は、ＡＣアダプタ４の出力電流Ｉｏが内部回路へ供給電流Ｉ１として供給されるとともに、充電電流Ｉ２として供給されるとき、供給電流Ｉ１と充電電流Ｉ２との関係を示すものである。
【００４７】
すなわち、内部回路への出力電流Ｉ１と充電電流Ｉ２との和がＡＣアダプタ４の出力電流Ｉｏとなるため、同図に示すように、出力電流Ｉ１と充電電流Ｉ２との一方が大きくなれば他方が小さくなる。この関係を示す特性線Ｌ１，Ｌ２はＡＣアダプタ４の電流供給能力の違いにより、傾きの異なる直線となる。
【００４８】
【発明が解決しようとする課題】
上記第一の従来例では、ＡＣアダプタ４の出力電流Ｉｏは、ＡＣアダプタの動作上限値Ｐ１より小さくなるように設定される。ＡＣアダプタ４の出力電流Ｉｏが、ＡＣアダプタ４の電流供給能力を超えてしまうと、ＡＣアダプタ４がシャットダウンしてしまうからである。
【００４９】
従って、携帯時には小容量のＡＣアダプタを使用し、在宅時には大容量のＡＣアダプタを使用するというように、電流供給能力の異なる複数のＡＣアダプタを取り替えて使用する場合には、電流供給能力の小さいＡＣアダプタを使用してもシャットダウンが発生しないように、出力電流Ｉｏを設定する必要がある。
【００５０】
すると、電流供給能力の大きなＡＣアダプタを使用しても、その電流供給能力を有効に使用することはできないという問題点がある。
第二の従来例では、ＡＣアダプタ４の出力電流ＩｏがＡＣアダプタ４の電流供給能力を超えた場合に、ＡＣアダプタ４から出力される直流電圧Ｖｉｎが低下するため、その直流電圧Ｖｉｎの低下を第一の差電圧増幅回路１０で検出して、充電電流Ｉ２を抑制する構成である。
【００５１】
従って、電流供給能力の異なる複数のＡＣアダプタを取り替えて使用する場合にも、ＡＣアダプタの電流供給能力を最大限利用することができる。
しかし、電流供給能力の大きいＡＣアダプタでは、電流供給能力を超えた出力電流を出力する場合の出力電圧垂下特性の精度を確保することは容易ではない。従って、ＡＣアダプタの許容出力電力を超えた電力でバッテリーＢＴを充電することがあり、このような場合にはＡＣアダプタが発熱するという問題点がある。
【００５２】
この発明の目的は、異なる電流供給能力を備えたＡＣアダプタを安定して動作させながら、その電流供給能力を最大限に活用し得るＤＣ−ＤＣコンバータを提供することにある。
【００５３】
【課題を解決するための手段】
図１は請求項１及び２の原理説明図である。すなわち、ＤＣ−ＤＣコンバータは、直流電源Ｖｉｎの入力に基づいて、内部回路に内部電源Ｖout1を供給する電源供給回路２２と、前記直流電源Ｖｉｎの入力に基づいて、バッテリーＢＴに充電電流Ｉ２を供給する充電回路２３と、前記充電電流Ｉ２を制御する制御回路２とを備える。前記制御回路２は、充電電圧制御部２４と、充電電流制御部２５と、差動充電制御部２６と、動的充電制御部２７とを備える。請求項１に記載の発明では、充電電圧制御部２４は、前記バッテリーＢＴの充電電圧Ｖout2をしきい値と比較し、その比較結果に基づいて該バッテリーＢＴの充電電流Ｉ２を制御する。充電電流制御部２５は、前記充電回路２３からバッテリーＢＴに供給される充電電流Ｉ２をしきい値と比較し、その比較結果に基づいて該充電電流Ｉ２を制御する。差動充電制御部２６は、前記直流電源Ｖｉｎからの入力電流Ｉｏを第１のしきい値と比較し、その比較結果に基づいて前記充電電流Ｉ２を制御し、前記直流電源からの入力電圧Ｖｉｎが第２のしきい値よりも小さいことを示す信号に応答して前記第１のしきい値を小さく設定するしきい値変更回路を有する。このしきい値変更回路は、前記充電電圧がしきい値を超えたとき、前記充電電圧制御部の比較結果に基づいて、前記第１のしきい値として入力される基準電圧を変更後の基準電圧から変更前の基準電圧にリセットするリセット回路を備える。動的充電制御部２７は、前記直流電源からの入力電圧Ｖｉｎをしきい値と比較し、その比較結果に基づいて前記充電電流Ｉ２を制御する。
また、請求項２に記載の発明では、充電電圧制御部２４は、前記バッテリーＢＴの充電電圧Ｖout2をしきい値と比較し、その比較結果に基づいて該バッテリーＢＴの充電電流Ｉ２を制御する。充電電流制御部２５は、前記充電回路２３からバッテリーＢＴに供給される充電電流Ｉ２を第３のしきい値と比較し、その比較結果に基づいて該充電電流Ｉ２を制御し、前記直流電源からの入力電圧が第４のしきい値よりも小さいことを示す信号に応答して前記第３のしきい値を小さく設定するしきい値変更回路を有する。しきい値変更回路は、前記充電電圧がしきい値を超えたとき、前記充電電圧制御部の比較結果に基づいて、前記第３のしきい値として入力される基準電圧を変更後の基準電圧から変更前の基準電圧にリセットするリセット回路を備える。差動充電制御部２６は、前記直流電源Ｖｉｎからの入力電流Ｉｏをしきい値と比較し、その比較結果に基づいて前記充電電流Ｉ２を制御する。動的充電制御部２７は、前記直流電源からの入力電圧Ｖｉｎをしきい値と比較し、その比較結果に基づいて前記充電電流Ｉ２を制御する。
【００５４】
【発明の実施の形態】
（第一の実施の形態）
図２は、この発明を具体化したＤＣ−ＤＣコンバータの第一の実施の形態を示す。
【００５５】
この実施の形態は、前記第一の従来例の制御回路２の構成を一部変更したものであり、他の同一構成部分は同一符号を付して詳細な説明を省略する。
制御回路２において、第一の電流検出回路８及び第一の差電圧増幅回路１０は、前記第一の従来例と同様であり、第一の電流検出回路８の入力端子には、抵抗Ｒ１の両端子間の電位差が入力される。
【００５６】
第二の電流検出回路９及び第二の差電圧増幅回路１１は、前記第一の従来例と同様であり、第二の電流検出回路９の入力端子には、抵抗Ｒ２の両端子間の電位差が入力される。
【００５７】
そして、第二の電流検出回路９及び第二の差電圧増幅回路１１は、抵抗Ｒ２の両端子間電圧に基づいて充電電流Ｉ２を制御する充電電流制御部として動作する。
【００５８】
第三の差電圧増幅回路１２の反転入力端子には、前記第一の従来例と同様に、充電電圧Ｖout2が入力される。
第三の差電圧増幅回路１２は、充電電流Ｉ２を制御することにより充電電圧Ｖout2を制御する充電電圧制御部として動作する。
【００５９】
ＡＣアダプタ４の出力端子は、前記第二の従来例と同様に、抵抗Ｒ３，Ｒ４を介してグランドＧＮＤに接続され、その抵抗Ｒ３，Ｒ４の接続点であるノードＮ１は、第四の差電圧増幅回路１６の非反転入力端子に接続される。
【００６０】
前記第四の差電圧増幅回路１６の反転入力端子には、基準電圧Ｖref4が入力される。
前記抵抗Ｒ１の抵抗値は、大容量のＡＣアダプタ４を使用したとき、その出力電流Ｉｏが動作上限値Ｐ１付近に達すると、第一の電流検出回路８及び第一の差電圧増幅回路１０の動作に基づいて、充電電流Ｉ２が抑制されるように設定する。
【００６１】
次に、このように構成されたＤＣ−ＤＣコンバータの動作を説明する。充電電流Ｉ２は第二の電流検出回路９及び第二の差電圧増幅回路１１の動作により、前記従来例と同様に制御される。
【００６２】
また、充電電圧Ｖout2は第三の差電圧増幅回路１２の動作により、前記従来例と同様に制御される。
図５において、Ａ１は大容量のＡＣアダプタの出力電圧−出力電流特性を示し、Ａ２は小容量のＡＣアダプタの出力電圧−出力電流特性を示す。また、Ｂ１はこの実施の形態で大容量のＡＣアダプタ使用した場合の充電電圧−充電電流特性を示し、Ｂ２は小容量のＡＣアダプタを使用した場合の充電電圧−充電電流特性を示す。
【００６３】
大容量のＡＣアダプタ４を使用した状態で、出力電流Ｉｏが動作上限値Ｐ１付近に達すると、抵抗Ｒ１の両端子間の電位差が増大し、その電位差に基づいて第一の電流検出回路８の出力信号ＳＧ２の電圧レベルが上昇する。
【００６４】
すると、第一の差電圧増幅回路１０の出力信号ＳＧ３の電圧レベルが低下し、デューティ制御信号ＳＧ１のＬレベルの期間が短くなる。この結果、スイッチングトランジスタ３のオン時間が短くなって、充電電流Ｉ２が減少する。従って、出力電流Ｉｏは大容量のＡＣアダプタ４の動作上限値Ｐ４を超えない範囲で制御される。
【００６５】
このような動作により、抵抗Ｒ１、第一の電流検出回路８及び第二の差電圧増幅回路１０は、大容量のＡＣアダプタ４を使用したとき、動作上限値Ｐ４付近の出力電流Ｉｏを検出して、充電電流Ｉ２を減少させる差動充電制御部として動作する。
【００６６】
小容量のＡＣアダプタ４を使用したとき、抵抗Ｒ１に流れる出力電流はＩｏは小さいので、その出力電流Ｉｏに基づいて差動充電制御部により充電電流Ｉ２が抑制されることはない。
【００６７】
そして、小容量のＡＣアダプタ４から当該アダプタの動作上限値Ｐ５を超える出力電流Ｉｏが出力されると、ＡＣアダプタ４の出力電圧Ｖｉｎが低下する。
すると、第四の差電圧増幅回路１６の出力電圧が低下し、デューティ制御信号ＳＧ１のＬレベルの期間が短くなる。この結果、スイッチングトランジスタ３のオン時間が短くなって、充電電流Ｉ２が減少する。
【００６８】
小容量のＡＣアダプタ４は、電流供給能力を超えた出力電流を出力する場合の出力電圧垂下特性の精度を確保することは容易である。従って、動作上限値Ｐ５を超える出力電流Ｉｏが出力されるときには、充電電流Ｉ２を減少させて、出力電流Ｉｏを確実に減少させることができる。
【００６９】
このような動作により、抵抗Ｒ３，Ｒ４、第四の差電圧増幅回路１６は、ＡＣアダプタ４の電流供給能力を超えた動作を動的に検出して、充電電流Ｉ２を制御する動的充電制御部として動作する。
【００７０】
上記のように構成されたＤＣ−ＤＣコンバータでは、次に示す作用効果を得ることができる。
（１）抵抗Ｒ２の両端子間電圧に基づく第二の電流検出回路９及び第二の差電圧増幅回路１１の動作により、充電電流Ｉ２を一定に維持することができる。
【００７１】
（２）充電電圧Ｖout2に基づく第三の差電圧増幅回路１２の動作により、充電電圧Ｖout2を一定に維持することができる。
（３）大容量のＡＣアダプタを使用したとき、差動充電制御部の動作により、出力電流Ｉｏを動作上限値Ｐ４以下に確実に維持することができる。従って、大容量のＡＣアダプタの電流供給能力を十分に活用しながら、許容出力電力を超えた電力出力を防止して、ＡＣアダプタの発熱を未然に防止することができる。
【００７２】
（４）小容量のＡＣアダプタを使用したとき、動的充電制御部の動作により、ＡＣアダプタの電流供給能力を最大限活用した出力電流Ｉｏを出力することができる。
（第二の実施の形態）
図３は、第二の実施の形態を示す。この実施の形態は、前記第一の実施の形態に第一及び第二の比較回路１７，１８及びラッチ回路１９を加えたものである。
【００７３】
すなわち、第四の差電圧増幅回路１６の出力信号ＳＧ９は、ＰＷＭ比較回路１３に出力されるとともに、第一の比較回路１７の反転入力端子に入力される。
前記第一の比較回路１７の非反転入力端子には、基準電圧Ｖref5が入力される。そして、第一の比較回路１７は第四の差電圧増幅回路１６の出力信号ＳＧ９の電圧レベルが基準電圧Ｖref5より低くなった時、Ｈレベルの出力信号をラッチ回路１９のセット端子Ｓに出力する。
【００７４】
第三の差電圧増幅回路１２の出力信号ＳＧ６は、ＰＷＭ比較回路１３に出力されるとともに、前記第二の比較回路１８の反転入力端子に入力される。
前記第二の比較回路１８の非反転入力端子には、基準電圧Ｖref6が入力される。そして、第二の比較回路１８は第三の差電圧増幅回路１２の出力信号ＳＧ６の電圧レベルが基準電圧Ｖref6より低くなると、Ｈレベルの出力信号を前記ラッチ回路２０のリセット端子Ｒに出力する。
【００７５】
前記ラッチ回路は、セット端子ＳにＨレベルの信号が入力されると、Ｈレベルの出力信号Ｑを出力し、リセット端子ＲにＨレベルの信号が入力されると、Ｌレベルの出力信号Ｑを出力する。
【００７６】
前記ラッチ回路１９の出力信号Ｑはスイッチ回路２０に入力される。前記スイッチ回路２０は、前記ラッチ回路１９からＬレベルの信号が入力されると、基準電圧Ｖref1を第一の差電圧増幅回路１０の非反転入力端子に入力し、前記ラッチ回路１９からＨレベルの信号が入力されると、基準電圧Ｖref7を第一の差電圧増幅回路１０の非反転入力端子に入力する。
【００７７】
前記基準電圧Ｖref1は、前記第一の実施の形態と同一電圧である。前記基準電圧Ｖref7は基準電圧Ｖref1より低電圧であって、第一の電流検出回路８及び第一の差電圧増幅回路１０を、小容量ＡＣアダプタ４から出力される出力電流Ｉｏに基づいて、差動充電制御部として動作させるための基準電圧である。
【００７８】
上記のように構成されたＤＣ−ＤＣコンバータでは、ラッチ回路１９の出力信号Ｑの初期値はＬレベルに設定されるので、第一の差電圧増幅回路１０には、スイッチ回路２０を介して基準電圧Ｖref1が供給されている。
【００７９】
この状態で大容量のＡＣアダプタ４を使用する場合には、第一の電流検出回路８及び第一の差電圧増幅回路１０は、前記第一の実施の形態と同様な差動充電制御部として動作し、図６に示すように、出力電流Ｉｏは動作上限値Ｐ４を超えない範囲で制御される。
【００８０】
そして、充電電圧Ｖout2が上昇して第三の差電圧増幅回路１２の出力信号ＳＧ６の電圧レベルが低下し、基準電圧Ｖref6より低くなると、第二の比較回路１８の出力信号がＨレベルとなり、ラッチ回路１９の出力信号ＱはＬレベルに維持される。
【００８１】
従って、大容量のＡＣアダプタ４を使用する場合には、前記第一の実施の形態と同様に動作する。
小容量のＡＣアダプタを使用する場合、第一の差電圧増幅回路１０に基準電圧Ｖref1が入力されている状態では、第一の差電圧増幅回路１０が小容量のＡＣアダプタの出力電流Ｉｏに基づいて、差動充電制御部として動作することはなく、第一の実施の形態と同様に、図６にＢ２で示す充電電圧−充電電流特性で動作する。
【００８２】
この状態で、図６に示すように、出力電流Ｉｏが当該アダプタの動作上限値Ｐ５を超えると、ＡＣアダプタ４の出力電圧Ｖｉｎが低下して、ノードＮ１の電位が低下する。
【００８３】
すると、第四の差電圧増幅回路１６の出力信号ＳＧ９の電圧レベルが低下し、基準電圧Ｖref5より低くなって、第一の比較回路１７からＨレベルの出力信号が出力される。
【００８４】
第一の比較回路１７からのＨレベルの出力信号に基づいて、ラッチ回路１９からＨレベルの出力信号Ｑが出力され、その出力信号Ｑに基づいてスイッチ回路２０が切替えられ、第一の差電圧増幅回路１０には基準電圧Ｖref7が供給される。
【００８５】
すると、第一の差電圧増幅回路１０の出力信号ＳＧ３の電圧レベルが低下し、ＰＷＭ比較回路１３はその出力信号ＳＧ３に基づいて動作する状態となる。そして、その出力信号ＳＧ３に基づいてスイッチングトランジスタ３のオン時間が短縮され、図６にＢ３で示す充電電圧−充電電流特性で動作する状態となる。
【００８６】
この結果、充電電流Ｉ２が減少して、充電電流Ｉ２の上限値は、差動充電制御による電流値Ｉｂ３に減少する。
従って、小さな充電電流によりバッテリーＢＴの充電が継続され、やがて充電電圧Ｖout2が所定電圧まで上昇すると、第三の差電圧増幅回路１２の出力電圧ＳＧ６の電圧レベルが基準電圧Ｖref６より低くなる。
【００８７】
すると、第二の比較回路１８からＨレベルの信号が出力され、ラッチ回路１９の出力信号ＱがＬレベルとなって、スイッチ回路２０が切替えられ、第一の差電圧増幅回路１０に基準電圧Ｖref１が供給される状態に復帰する。
【００８８】
上記のように構成されたＤＣ−ＤＣコンバータでは、前記第一の実施の形態と同様な作用効果に加えて、次に示す作用効果を得ることができる。
（１）小容量のＡＣアダプタ４を使用する場合、動的充電制御部でＡＣアダプタ４の出力電圧Ｖｉｎの低下を検出した後は、基準電圧Ｖref1を自動的に基準電圧Ｖref7に切替えて、差動充電制御部で出力電流Ｉｏを制御することができる。従って、出力電圧Ｖｉｎの低下を検出した後は、小さな充電電流Ｉ２でバッテリーＢＴを充電し続けることにより、ＡＣアダプタ４を安定して動作させることができる。
（第三の実施の形態）
図４は、第三の実施の形態を示す。この実施の形態は、前記第二の実施の形態の第一の差電圧増幅回路１０に供給する基準電圧を、第一の実施の形態と同様な基準電圧Ｖref1のみとし、第二の差電圧増幅回路１１には、スイッチ回路２１を介して、基準電圧Ｖref2，Ｖref8のいずれかを供給可能としている。
【００８９】
前記スイッチ回路２１は、前記第二の実施の形態と同様なラッチ回路１９の出力信号Ｑに基づいて切替え動作を行う。そして、ラッチ回路１９の出力信号ＱがＨレベルとなると、基準電圧Ｖref8を第二の差電圧増幅回路１１の非反転入力端子に入力し、ラッチ回路１９の出力信号ＱがＬレベルとなると、基準電圧Ｖref2を第二の差電圧増幅回路１１の非反転入力端子に入力する。
【００９０】
前記基準電圧Ｖref2は、前記第一及び第二の実施の形態と同一電圧である。前記基準電圧Ｖref8は、基準電圧Ｖref2より低電圧に設定され、バッテリーＢＴの充電電流Ｉ２を減少させるための基準電圧である。そして、上記以外の構成は、前記第二の実施の形態と同様である。
【００９１】
上記のように構成されたＤＣ−ＤＣコンバータでは、ラッチ回路１９の出力信号Ｑの初期値はＬレベルに設定されるので、第二の差電圧増幅回路１１には、スイッチ回路２１を介して基準電圧Ｖref2が供給されている。
【００９２】
この状態で大容量のＡＣアダプタ４を使用する場合には、第一の電流検出回路８及び第一の差電圧増幅回路１０は、前記第一の実施の形態と同様な差動充電制御部として動作し、図７に示すように、出力電流Ｉｏは動作上限値Ｐ４を超えない範囲で制御される。
【００９３】
そして、充電電圧Ｖout2が上昇して第三の差電圧増幅回路１２の出力信号ＳＧ６の電圧レベルが低下し、基準電圧Ｖref6より低くなると、第二の比較回路１８の出力信号がＨレベルとなり、ラッチ回路１９の出力信号ＱはＬレベルに維持される。
【００９４】
従って、大容量のＡＣアダプタ４を使用する場合には、前記第一の実施の形態と同様に動作する。
小容量のＡＣアダプタを使用する場合、第二の差電圧増幅回路１０に基準電圧Ｖref8が入力されている状態では、第一の実施の形態と同様に、図７にＢ２で示す充電電圧−充電電流特性で動作する。
【００９５】
この状態で、図７に示すように、出力電流Ｉｏが当該アダプタの動作上限値Ｐ５を超えると、ＡＣアダプタ４の出力電圧Ｖｉｎが低下して、ノードＮ１の電位が低下する。
【００９６】
すると、第四の差電圧増幅回路１６の出力信号ＳＧ９の電圧レベルが低下し、基準電圧Ｖref5より低くなって、第一の比較回路１７からＨレベルの出力信号が出力される。
【００９７】
第一の比較回路１７からのＨレベルの出力信号に基づいて、ラッチ回路１９からＨレベルの出力信号Ｑが出力され、その出力信号Ｑに基づいてスイッチ回路２１が切替えられ、第二の差電圧増幅回路１１には基準電圧Ｖref8が供給される。
【００９８】
すると、第二の差電圧増幅回路１１の出力信号ＳＧ５の電圧レベルが低下し、ＰＷＭ比較回路１３はその出力信号ＳＧ５に基づいて動作する状態となる。そして、その出力信号ＳＧ５に基づいてスイッチングトランジスタ３のオン時間が短縮され、充電電流Ｉ２が減少して、出力電流Ｉｏの上限値は、差動充電制御による電流値Ｉｂ４に減少する。
【００９９】
すなわち、第二の差電圧増幅回路１１に基準電圧Ｖref8が供給されることにより、図７にＢ４で示す充電電圧−充電電流特性で動作する状態となる。
従って、小さな充電電流によりバッテリーＢＴの充電が継続され、やがて充電電圧Ｖout2が所定電圧まで上昇すると、第三の差電圧増幅回路１２の出力電圧ＳＧ６の電圧レベルが基準電圧Ｖref６より低くなる。
【０１００】
すると、第二の比較回路１８からＨレベルの信号が出力され、ラッチ回路１９の出力信号ＱがＬレベルとなって、スイッチ回路２１が切替えられ、第二の差電圧増幅回路１１に基準電圧Ｖref2が供給される状態に復帰する。
【０１０１】
上記のように構成されたＤＣ−ＤＣコンバータでは、前記第一の実施の形態で得られた作用効果に加えて、次に示す作用効果を得ることができる。
（１）小容量のＡＣアダプタ４を使用する場合、動的充電制御部でＡＣアダプタ４の出力電圧Ｖｉｎの低下を検出した後は、基準電圧Ｖref２を自動的に基準電圧Ｖref8に切替えて、充電電流制御部で充電電流Ｉ２を制御することができる。従って、出力電圧Ｖｉｎの低下を検出した後は、小さな充電電流Ｉ２でバッテリーＢＴを充電し続けることにより、ＡＣアダプタ４を安定して動作させることができる。
【０１０２】
（２）出力電圧Ｖｉｎの低下を検出した後の充電電流Ｉｏの最大値は、基準電圧Ｖref8により適宜に設定することができる。
（付記１）  直流電源の入力に基づいて、内部回路に内部電源を供給する電源供給回路と、
前記直流電源の入力に基づいて、バッテリーに充電電流を供給する充電回路と、
前記充電電流を制御する制御回路と
を備えたＤＣ−ＤＣコンバータであって、
前記制御回路は、
前記バッテリーの充電電圧をしきい値と比較し、その比較結果に基づいて該バッテリーの充電電流を制御する充電電圧制御部と、
前記充電回路からバッテリーに供給される充電電流をしきい値と比較し、その比較結果に基づいて該充電電流を制御する充電電流制御部と、
前記直流電源の出力電流をしきい値と比較し、その比較結果に基づいて前記充電電流を制御する差動充電制御部と、
前記直流電源の出力電圧をしきい値と比較し、その比較結果に基づいて前記充電電流を制御する動的充電制御部と
を備えたことを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ。（１）
（付記２）  前記差動充電制御部は、
異なる大きさの入力電流のうち、所定のしきい値以上の入力電流を検出した検出信号を出力する入力電流検出部と、
前記入力電流検出部の検出信号に基づいて、前記充電電流を減少させる制御信号を前記充電回路に出力する出力部と
から構成し、
前記動的充電制御部は、
前記入力電圧を所定のしきい値と比較することにより、該入力電圧の低下を検出した検出信号を出力する入力電圧検出部と、
前記入力電圧検出部の検出信号に基づいて、前記充電電流を減少させる制御信号を前記充電回路に出力する出力部と
から構成したことを特徴とする付記１記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。（２）
（付記３）  前記入力電流検出部は、前記入力電圧検出部の検出信号に基づいて、前記しきい値を小さくするしきい値変更回路を備えたことを特徴とする付記２記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。（３）
（付記４）  前記充電電流制御部は、前記入力電圧検出部の検出信号に基づいて、前記充電電流を検出するしきい値を小さくするしきい値変更回路を備えたことを特徴とする付記２記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。（４）
（付記５）  前記しきい値変更回路は、しきい値として入力される基準電圧を前記入力電圧検出部の検出信号に基づいて変更する回路で構成したことを特徴とする付記３または４記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。（５）
（付記６）  付記１乃至５のいずれかに記載の前記制御回路を１チップ上に搭載したことを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ用半導体集積回路装置。（６）
（付記７）  前記しきい値変更回路は、前記充電電圧がしきい値を超えたとき、前記充電電圧制御部の比較結果に基づいて、前記変更後の基準電圧を変更前の基準電圧にリセットするリセット回路を備えたことを特徴とする付記５記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
（付記８）  前記リセット回路は、前記動的充電制御部の入力電圧検出部から出力される検出信号と、前記充電電圧制御部の比較結果とに基づいて、前記基準電圧を交互に変更するための出力信号を出力するラッチ回路で構成したことを特徴とする付記７記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
【０１０３】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明は異なる電流供給能力を備えたＡＣアダプタを安定して動作させながら、その電流供給能力を最大限に活用し得るＤＣ−ＤＣコンバータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の原理説明図である。
【図２】  第一の実施の形態を示す回路図である。
【図３】  第二の実施の形態を示す回路図である。
【図４】  第三の実施の形態を示す回路図である。
【図５】  第一の実施の形態の動作を示す電圧−電流特性図である。
【図６】  第二の実施の形態の動作を示す電圧−電流特性図である。
【図７】  第三の実施の形態の動作を示す電圧−電流特性図である。
【図８】  第一の従来例を示す回路図である。
【図９】  第二の従来例を示す回路図である。
【図１０】  従来例の動作を示す電圧−電流特性図である。
【図１１】  充電電流と内部回路での消費電流との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
２        制御回路
２２      電源供給回路
２３      充電回路
２４      充電電圧制御部
２５      充電電流制御部
２６      差動充電制御部
Ｖｉｎ    直流電源
Ｉｏ      出力電流
Ｉ２      充電電流
Ｖout1    内部電源
Ｖout2    充電電圧
ＢＴ      バッテリー
【図１】
0004647747.tif 000002
【図２】
0004647747.tif 000003
【図３】
0004647747.tif 000004
【図４】
0004647747.tif 000005
【図５】
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【図６】
0004647747.tif 000007
【図７】
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【図８】
0004647747.tif 000009
【図９】
0004647747.tif 000010
【図１０】
0004647747.tif 000011
【図１１】
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