(57)【要約】【課題】低電圧検出回路機能及びボルテージレギュレータを備えた電源供給装置の低コスト化、低消費電力化を可能とする。【解決手段】内部回路１２などに定電圧化した電源を供給するボルテージレギュレータの出力用ドライバとなるＭＯＳトランジスタ１６を制御するゲート電圧を、入力電圧レベルに応じてヒステリシス特性を持って２つの電圧レベルのいずれかを出力するヒステリシスバッファ２０に入力することにより、バッテリ１の低電圧を検出可能とし、バッテリ１の低電圧を検出した場合、インバータ１９を介して、ヒステリシスバッファ２０の出力を内部回路１２などに対して誤動作を防止するために、制御信号を出力すると共に、ＭＯＳトランジスタ１８を制御してボルテージレギュレータの比較用アンプに流れる電流を低減する。更に、電源供給を継続すべき内部回路１２などの場合、ＭＯＳトランジスタ２２，２３を制御して、バッテリ１の電源電圧を供給する。【選択図】        図１
2005050055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定められた基準電圧と比較することにより、定電圧化された電圧を出力するボルテージレギュレータを備えた電源供給装置において、前記基準電圧との比較結果として得られる前記ボルテージレギュレータの制御用の出力電圧を用いて、電源電圧が予め定められた電源基準電圧よりも低電圧になっているか否かを検出することができる電源電圧検出手段を備えていることを特徴とする電源供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電源供給装置において、前記ボルテージレギュレータの出力ドライバから出力される出力電圧を分圧した帰還電圧と前記基準電圧とを比較する比較用アンプの出力側に、前記電源電圧検出手段として、入力電圧レベルの変動に応じてヒステリシス特性を持って２つの安定した電圧レベルのいずれかを出力するヒステリシスバッファを備え、前記ボルテージレギュレータの出力ドライバを制御するために前記比較用アンプから出力されて前記ヒステリシスバッファに入力される入力電圧レベルにより、電源電圧が予め定められた基準電源電圧よりも低電圧になっているか否かを前記ヒステリシスバッファにおいて検出し、低電圧であることを検出した場合、前記ボルテージレギュレータから出力電圧を供給する内部回路及び／又は他の機器に対して、誤動作を防止するための制御信号を出力することを可能としたことを特徴とする電源供給装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電源供給装置において、前記ヒステリシスバッファにより、電源電圧が予め定められた前記基準電源電圧よりも低電圧であることを検出した場合は、前記比較用アンプのバイアス電圧を制御し、前記比較用アンプに流れる電流を低減することを特徴とする電源供給装置。
【請求項４】
請求項２に記載の電源供給装置において、前記ヒステリシスバッファにより、電源電圧が予め定められた前記基準電源電圧よりも低電圧であることを検出した場合は、前記内部回路及び／又は他の機器に対して供給する出力電圧を帰還抵抗比に基づいて分圧して前記比較用アンプに前記帰還電圧として帰還する場合における、該帰還抵抗比を、低電圧検出の際の帰還抵抗比から変更して設定することを特徴とする電源供給装置。
【請求項５】
請求項２に記載の電源供給装置において、前記ヒステリシスバッファにより、電源電圧が予め定められた前記基準電源電圧よりも低電圧であることを検出した場合は、前記ボルテージレギュレータの出力ドライバのバイアス電圧を制御して、前記内部回路及び／又は他の機器に対して供給する出力電圧として、電源電圧をそのまま供給することを特徴とする電源供給装置。
【請求項６】
請求項２に記載の電源供給装置において、前記ヒステリシスバッファにより、電源電圧が予め定められた前記基準電源電圧よりも低電圧であることを検出した場合は、前記ボルテージレギュレータの出力ドライバのバイアス電圧を制御して、前記内部回路及び／又は他の機器に対して供給する出力をオフに設定することを特徴とする電源供給装置。
【請求項７】
請求項２に記載の電源供給装置において、前記ヒステリシスバッファにより、電源電圧が予め定められた前記基準電源電圧よりも低電圧であることを検出した場合は、前記内部回路及び／又は他の機器に対して供給する出力電圧を帰還抵抗比に基づいて分圧して前記比較用アンプに帰還する代わりに、電源電圧そのものを帰還抵抗比に基づいて分圧して前記比較用アンプに前記帰還電圧として帰還する動作に切り替えることを特徴とする電源供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源供給装置に関し、特に、携帯機器等に搭載されて、ボルテージレギュレータ機能及び電源の低電圧検出機能を有する電源供給装置において、電源の低電圧検出機能をボルテージレギュレータ回路に内蔵させることにより、消費電流の低減、コスト低減を可能とする電源供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、携帯機器においては、バッテリからの電源供給により動作するように構成されており、バッテリからの電源はボルテージレギュレータにより定電圧化されて、内部回路に供給される。
更に、バッテリの出力電圧が低い場合には、ボルテージレギュレータや内部回路の誤動作を防ぐために、例えば、特許文献１に示す特開２００１−６９６７７号公報「電源供給装置及びその制御方法」に記載された技術のように、ボルテージレギュレータとは独立にバッテリの電圧を監視する低電圧検出回路が設けられている。
【０００３】
図３は、従来の電源供給装置の構成の一例を示す回路図である。図３の電源供給装置は、従来の携帯機器に内蔵されるものであり、電源となるバッテリ１から電源の供給を受け、基準電圧源２、ＭＯＳトランジスタ３〜８、帰還抵抗９，１０から構成されるボルテージレギュレータによって、定電圧化された出力電圧を出力用ドライバのＭＯＳトランジスタ５からレギュレータ出力として内部回路１２に供給している。
【０００４】
なお、図３に示すＭＯＳトランジスタ３〜８のうち、矢印が二重線と反対方向に向いている記号で表記されているＭＯＳトランジスタ３，４，５はＰ型のＭＯＳトランジスタであることを示し、矢印が二重線の方向に向いている記号で表記されているＭＯＳトランジスタ６，７，８はＮ型のＭＯＳトランジスタであることを示している。以下の各図面におけるＭＯＳトランジスタの表記についても全く同様である。
【０００５】
また、低電圧検出回路１１によりバッテリ１の電圧低下を検出して、低電圧検出時に、内部回路１２の誤動作を防ぐために、内部回路１２に対する制御信号（システムリセット）を出力する。ここで、低電圧検出回路１１には、基準電圧源２の電圧とバッテリ１の電圧とを比較するために、前述したボルテージレギュレータと同様に、例えばＭＯＳトランジスタを用いた比較用のアンプが内蔵されている。
【０００６】
また、図３に示す構成の電源供給装置においては、バッテリ１の電圧低下時に、ボルテージレギュレータがレギュレーション動作をしなくなり、定電圧化された出力電圧を出力しない状態に至っているにも関わらず、ボルテージレギュレータそのものが電流を消費し続ける不都合が生じる。
【０００７】
図４は、従来の電源供給装置の他の構成例を示す回路図であり、図３の場合とは異なり、電源となるバッテリ１の電圧低下時は、内部回路１２や他の機器に対して電源を供給しない場合の電源供給装置の回路図である。低電圧検出回路１１によりバッテリ１の電圧低下を検出した時には、基準電圧源２の動作を停止すると共に、インバータ１４、ＭＯＳトランジスタ１３，１５を介してボルテージレギュレータそのものの動作を停止し、無駄な電流を消費しないようにする構成となっている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−６９６７７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述のごとき従来の電源供給装置においては、図３，図４に示すいずれの場合であっても、共に基準電圧源２の電圧と比較する動作を行なう必要があるにも関わらず、低電圧検出回路１１とボルテージレギュレータとが別々に構成されているため、回路部品点数が多くなり、コストがかかると共に、それぞれの回路で、電流を消費するという問題があった。
【００１０】
本発明は、かくのごとき双方の回路を統合して、ボルテージレギュレータにおいても低電圧検出回路として動作させることを可能とすることにより、低消費電力化、部品点数削減による低コスト化を実現することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電源供給装置は、前述のごとき目的を達成するために、以下の発明から構成されている。
請求項１に記載の発明は、予め定められた基準電圧と比較することにより、定電圧化された電圧を出力するボルテージレギュレータを備えた電源供給装置において、前記基準電圧との比較結果として得られる前記ボルテージレギュレータの制御用の出力電圧を用いて、電源電圧が予め定められた電源基準電圧よりも低電圧になっているか否かを検出することができる電源電圧検出手段を備えていることを特徴とするものである。
【００１２】
即ち、ボルテージレギュレータと電源電圧の検出手段とを統合することが可能であり、従来の電源供給装置のように、ボルテージレギュレータと電源電圧の検出部とを独立して別個に設ける必要はなく、電源供給装置の消費電流を低減することが可能になると共に、部品点数が低減することにより低コスト化が可能になる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電源供給装置において、前記ボルテージレギュレータの出力ドライバから出力される出力電圧を分圧した帰還電圧と前記基準電圧とを比較する比較用アンプの出力側に、前記電源電圧検出手段として、入力電圧レベルの変動に応じてヒステリシス特性を持って２つの安定した電圧レベルのいずれかを出力するヒステリシスバッファを備え、前記ボルテージレギュレータの出力ドライバを制御するために前記比較用アンプから出力されて前記ヒステリシスバッファに入力される入力電圧レベルにより、電源電圧が予め定められた基準電源電圧よりも低電圧になっているか否かを前記ヒステリシスバッファにおいて検出し、低電圧であることを検出した場合、前記ボルテージレギュレータから出力電圧を供給する内部回路及び／又は他の機器に対して、誤動作を防止するための制御信号を出力することを可能としたことを特徴とするものである。
【００１４】
即ち、ボルテージレギュレータの出力ドライバである例えばＭＯＳトランジスタを制御するゲート電圧を、ヒステリシスバッファに入力し、該ヒステリシスバッファからの出力を電源電圧の低電圧検出信号として使用するものであり、かくのごとき構成を用いることにより、従来の電源供給装置に内蔵していた電源の低電圧検出用の専用回路は不要となり、電源供給装置の消費電流の低減が可能となると共に、部品点数低減によりコスト低減を実現することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の電源供給装置において、前記ヒステリシスバッファにより、電源電圧が予め定められた前記基準電源電圧よりも低電圧であることを検出した場合は、前記比較用アンプのバイアス電圧を制御し、前記比較用アンプに流れる電流を低減することを特徴とするものである。
而して、電源電圧の低電圧を検出した場合、前記比較用アンプに流れる電流を低減することにより、電源供給装置の消費電流の更なる低減を実現することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の電源供給装置において、前記ヒステリシスバッファにより、電源電圧が予め定められた前記基準電源電圧よりも低電圧であることを検出した場合は、前記内部回路及び／又は他の機器に対して供給する出力電圧を帰還抵抗比に基づいて分圧して前記比較用アンプに前記帰還電圧として帰還する場合における、該帰還抵抗比を、低電圧検出の際の帰還抵抗比から変更して設定することを特徴とするものである。
【００１７】
而して、電源電圧の低電圧を検出した場合、低電圧状態を解除する解除電圧を、低電圧状態を検出する検出電圧より高い電圧値に設定することにより、状態遷移にヒステリシス特性を付与し、状態遷移の際の安定した動作を実現することができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項２に記載の電源供給装置において、前記ヒステリシスバッファにより、電源電圧が予め定められた前記基準電源電圧よりも低電圧であることを検出した場合は、前記ボルテージレギュレータの出力ドライバのバイアス電圧を制御して、前記内部回路及び／又は他の機器に対して供給する出力電圧として、電源電圧をそのまま供給することを特徴とするものである。
【００１９】
即ち、電源電圧の低電圧を検出した場合でも前記内部回路及び／又は他の機器に対して電源を必ず供給する必要があるようなボルテージレギュレータにおいては、電源電圧の低電圧を検出した場合、当該ボルテージレギュレータの出力ドライバを制御することにより、該出力ドライバを構成する例えばＰ型ＭＯＳトランジスタを制御するゲート電圧をＬレベルに固定することにより、電源電圧そのものを供給するように制御するものであり、かくのごとき構成を用いることにより、従来の電源供給装置と比較して、出力ドライバのＭＯＳトランジスタの面積を低減することができ、もって、比較用アンプの消費電流を低減したとしても、従来の電源供給装置と同等の特性を得ることが可能となり、電源供給装置の消費電流の低減を実現することができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、請求項２に記載の電源供給装置において、前記ヒステリシスバッファにより、電源電圧が予め定められた前記基準電源電圧よりも低電圧であることを検出した場合は、前記ボルテージレギュレータの出力ドライバのバイアス電圧を制御して、前記内部回路及び／又は他の機器に対して供給する出力をオフに設定することを特徴とするものである。
【００２１】
而して、電源電圧の低電圧を検出した場合には前記内部回路及び／又は他の機器に対して電源を供給する必要がないようなボルテージレギュレータにおいて、電源電圧の低電圧を検出した場合、当該ボルテージレギュレータの出力ドライバを制御することにより、該出力ドライバを構成する例えばＰ型ＭＯＳトランジスタを制御するゲート電圧をＨレベルに固定することにより、前記内部回路及び／又は他の機器への出力を停止させることができ、電源供給装置の消費電流の低減を実現することができる。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、請求項２に記載の電源供給装置において、前記ヒステリシスバッファにより、電源電圧が予め定められた前記基準電源電圧よりも低電圧であることを検出した場合は、前記内部回路及び／又は他の機器に対して供給する出力電圧を帰還抵抗比に基づいて分圧して前記比較用アンプに帰還する代わりに、電源電圧そのものを帰還抵抗比に基づいて分圧して前記比較用アンプに前記帰還電圧として帰還する動作に切り替えることを特徴とするものである。
【００２３】
而して、電源電圧の低電圧を検出した場合、電源電圧そのものを前記比較用アンプに対する帰還電圧として使用するように動作させることにより、前記比較用アンプを、電源電圧の低電圧検出回路として動作させることが可能となり、電源電圧の低電圧を検出するための検出電圧の精度を向上させ、例えば、前記内部回路及び／又は他の機器への出力を停止するような場合であっても、電源電圧を精度良く監視することを実現することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１，図２は、それぞれ、本発明に係る電源供給装置の実施形態の構成例を示した回路図である。図１は、電源となるバッテリ１の電圧低下時にも、内部回路１２や他の機器に対して電源を供給可能とする場合を示しており、電源となるバッテリ１の低電圧検出機能とボルテージレギュレータ機能とを統合して、ボルテージレギュレータにおいても低電圧検出回路として動作させることを可能としている一例を示している。なお、図１の電源供給装置は、従来技術で示した図３と同様に、特に、携帯機器に内蔵されて内部回路に電源を供給する電源供給装置に好適に適用可能であるが、本発明に係る電源供給装置はかかる場合のみに限るものではなく、前述のごとく、例えば、他の機器に対して電源を供給することとしても構わない。
【００２５】
また、図２は、本発明に係る電源供給装置の実施形態の図１とは異なる構成例を示した回路図であり、従来技術で示した図４と同様に、電源となるバッテリ１の電圧低下時は、内部回路や他の機器に対して電源を供給しない場合を示しており、更に、図１の電源供給装置の場合と同様に、電源となるバッテリ１の低電圧検出機能とボルテージレギュレータ機能とを統合して、ボルテージレギュレータにおいても低電圧検出回路として動作させることを可能としている一例を示している。
【００２６】
まず、図１に示す電源供給装置について説明する。図１において、定電圧化された出力電圧を出力する出力ドライバ用のＭＯＳトランジスタ１６（図３の場合のＭＯＳトランジスタ５と同様の出力ドライバ用ＭＯＳトランジスタ）のゲートには、図３の場合とは異なり、基準電圧源２の基準電圧とボルテージレギュレータの出力電圧を分圧した帰還電圧とを比較する比較用のアンプの出力即ちＭＯＳトランジスタ６の出力が、ＭＯＳトランジスタ２２を介して接続される。ここで、バッテリ１の電圧が低下して、ボルテージレギュレータの出力電圧が出力すべき定電圧を出力できないような状態に至った場合、ＭＯＳトランジスタ２３がオンとなり、ＭＯＳトランジスタ１６のゲート電圧は電源電圧Ｖｔｈ付近の電圧から０Ｖ付近の電圧まで低下する。
【００２７】
また、入力電圧レベルの変動に応じて２つの安定した電圧レベルのいずれかをヒステリシス特性を持って出力するヒステリシスバッファ２０は、通常の低電圧検出回路の場合と同様の特性を備えており、基準電圧とレギュレータ出力電圧との比較用のアンプ即ちＭＯＳトランジスタ６の出力を受けて、電源電圧が予め定められた基準電源電圧よりも低い低電圧を検出した際に、ヒステリシスバッファ２０の出力状態をＬレベルからＨレベルに変化させる。
【００２８】
なお、ヒステリシスバッファ２０とは、特定の電圧レベル近辺で変動を繰り返すような不安定な入力電圧レベルの変動状態を除去するためのいわゆるシュミットトリガ回路を構成しているものであり、ＭＯＳトランジスタ６の出力即ちボルテージレギュレータの出力ドライバのＭＯＳトランジスタ１６を制御するためのゲート電圧が入力されると、該入力電圧の電圧レベルを、電源電圧の分圧された電圧レベルと見なして、不安定な電圧レベルを吸収可能なヒステリシス特性を有する各閾値レベル（即ち、電源電圧が低下してきた場合と、上昇してきた場合とにおいて、予め定められた基準電源電圧が分圧された電圧レベルと等価の電圧レベル）と比較して、電源電圧が、基準電源電圧のレベルよりも低電圧になっているか否かに応じて、ＬレベルとＨレベルとのいずれかを出力するように動作する。
【００２９】
ヒステリシスバッファ２０の出力として、電源電圧の低電圧を検出して、ＬレベルからＨレベルに変化すると、インバータ１９を介してＭＯＳトランジスタ１８をオフにし、基準電圧とレギュレータ出力電圧との比較用アンプのＭＯＳトランジスタに流れるドレーン電流が殆ど流れないモードに変化する。更に、ＭＯＳトランジスタ２２及び２３が制御されることにより、ボルテージレギュレータの出力ドライバを構成するＰ型のＭＯＳトランジスタ１６のゲート電圧が、比較用のアンプの出力即ちＭＯＳトランジスタ６の出力から切り離されて、Ｌレベルに固定される。もって、ＭＯＳトランジスタ１６のゲート電圧がＬレベルに固定されることにより、出力ドライバであるＭＯＳトランジスタ１６は完全にオンの状態に設定されて、内部回路１２や他の機器に対してバッテリ１の電源電圧そのものが供給される。
【００３０】
また、ＭＯＳトランジスタ２１が、ヒステリシスバッファ２０からの出力により、バッテリ１の低電圧時にはオン状態に変化することにより、帰還抵抗２４をバイパスさせた状態になり、低電圧状態からの解除電圧が、低電圧状態の検出電圧よりも高い電圧に設定されることとなり、もって、検出電圧近辺の電圧変動による電源供給回路の不安定な動作を防止するようにしている。
【００３１】
次に、図２に示す電源供給装置について説明する。図２の電源供給装置は、図１において説明した電源供給装置と同様に、電源となるバッテリ１の低電圧検出機能とボルテージレギュレータ機能とを統合して、ボルテージレギュレータにおいても低電圧検出回路として動作させることを可能する一方、電源となるバッテリ１の電圧低下を検出した時は、内部回路１２や他の機器に対してボルテージレギュレータの出力電圧を供給しないように動作する場合を示している。
【００３２】
図２の電源供給装置の構成回路部品が図１と同じ機能を果たす回路部品である場合には、図１と同じ符号を付して示しており、バッテリ１の低電圧を検出した場合における比較用アンプのＭＯＳトランジスタに流れるドレーン電流の低減によるボルテージレギュレータの消費電流の低減、低電圧状態からの解除電圧の変更設定動作に関しては、図１の電源供給装置の場合と全く同様に動作する。
【００３３】
ここで、図２の電源供給装置のボルテージレギュレータにおいては、バッテリ１の低電圧検出時には、内部回路１２や他の機器に対してボルテージレギュレータの出力電圧を供給しないように、ＭＯＳトランジスタ２５をオンにすることにより、ボルテージレギュレータの出力用ドライバを構成するＰ型のＭＯＳトランジスタ１６のゲート電圧をＨレベルに固定し、ボルテージレギュレータから内部回路１２や他の機器に対する出力をオフに設定させる。
【００３４】
また、ボルテージレギュレータの出力がオフしている場合には、ボルテージレギュレータの定電圧化された出力電圧の電圧レベルを監視するのではなく、バッテリ１の電源電圧そのものの電圧レベルを精度良く監視できるように、ＭＯＳトランジスタ２６をオフ、ＭＯＳトランジスタ２７をオンの状態に切り替えて、比較用のアンプに対する帰還抵抗９，１０，２４からの帰還電圧の接続先をボルテージレギュレータの出力電圧からバッテリ１の電源電圧側に切り替える。
【００３５】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明に係る電源供給装置によれば、電源供給装置内のボルテージレギュレータに電源の低電圧検出機能をも統合して持たせることにより、従来技術のごとく、ボルテージレギュレーション機能とは独立に別途必要としていた電源の低電圧検出部が不要となり、該低電圧検出部にて消費される消費電流がなくなり、電源供給装置の低消費電流化を可能にすると共に、部品点数の削減により低コスト化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電源供給装置の実施形態の構成例を示した回路図である。
【図２】本発明に係る電源供給装置の実施形態の図１とは異なる構成例を示した回路図である。
【図３】従来の電源供給装置の構成の一例を示す回路図である。
【図４】従来の電源供給装置の他の構成例を示す回路図である。
【符号の説明】
１…バッテリ、２…基準電圧源、３〜８…ＭＯＳトランジスタ、９，１０…帰還抵抗、１１…低電圧検出回路、１２…内部回路、１３…ＭＯＳトランジスタ、１４…インバータ、１５…ＭＯＳトランジスタ、１６〜１８…ＭＯＳトランジスタ、１９…インバータ、２０…ヒステリシスバッファ、２１〜２３…ＭＯＳトランジスタ、２４…帰還抵抗、２５〜２７…ＭＯＳトランジスタ。
【図１】
2005050055.tif 000003
【図２】
2005050055.tif 000004
【図３】
2005050055.tif 000005
【図４】
2005050055.tif 000006