(57)【要約】【課題】駆動しているデバイスがスリープ状態からアクティブ状態となった際の電源電圧の変動を抑制する。【解決手段】擬似負荷生成部１０４は、抵抗器とスイッチにより構成されていて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０１の出力電源に対して擬似負荷を与える。負荷制御部１０５は、動作クロックとしてＯＳＣ１０２からのクロックを使用し、ＡＳＩＣ２の動作状態(スリープ／アクティブ)を表すスリープ信号５が接続される。そして、負荷制御部１０５は、スリープ信号５によりＡＳＩＣ２がアクティブ状態に移行することを検出すると、擬似負荷生成部１０４に対して段階的に擬似負荷を増加させるような制御を行う。スイッチ１０３は、システムクロックゲート信号４が実際にアクティブ状態に移行したことを示した場合、つまりハイレベルの場合に擬似負荷生成部１０４を強制的にＤＣ／ＤＣコンバータ１０１の出力電源から切り離す切断手段として機能する。【選択図】図１
2005310060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動対象のデバイスに電源電圧を供給するための電源電圧生成回路であって、
入力された直流電源を変換して電源電圧を生成する直流電圧変換回路と、
前記直流電圧変換回路の出力電源に対して擬似負荷を与えるための擬似負荷生成部と、
前記デバイスのスリープ状態／アクティブ状態間の移行を示すスリープ信号により駆動対象である前記デバイスがスリープ状態からアクティブ状態に移行することを検出すると、前記擬似負荷生成部に対して段階的に擬似負荷を増加させるような制御を行う負荷制御部と、
前記デバイス中において実際にスリープ状態／アクティブ状態間を移行するための制御信号が入力されていて、該制御信号がアクティブ状態に移行したことを示した場合、前記擬似負荷生成部を強制的に前記出力電源から切り離す切断手段と、を備えている電源電圧生成回路。
【請求項２】
前記負荷制御部は、予め初期負荷、最終負荷、変動ステップが設定されていて、前記擬似負荷生成部に対して指示を行う負荷量を初期負荷から最終負荷まで変動ステップ毎に増加させることにより、前記擬似負荷生成部により生成される擬似負荷を段階的に増加させる請求項１記載の電源電圧生成回路。
【請求項３】
前記制御信号が、前記デバイス中においてシステムクロックを遮断するためのシステムクロックゲート信号である請求項１または２記載の電源電圧生成回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動対象のデバイスに電源電圧を供給するための電源電圧生成回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機に代表される携帯機器などでは様々な機能を実現するためにＡＳＩＣ（Application Specific IC:特定ユーザ向けＩＣ）が搭載されている。そして、このＡＳＩＣやその他のデバイスを動作させるためには一定電圧の電源電圧が必要となるため、携帯電話機等の携帯機器には、ＡＳＩＣや他のデバイスとともにこのようなデバイスを駆動するために電源電圧生成回路として電源ＩＣが搭載されている。
【０００３】
このような携帯機器では、近年小型化が進んだことにより、搭載できる電池の大きさも制限され、低消費電力化を実現しないと実使用時間が短くなってしまう。そのため、ＡＳＩＣの非動作時には、ＡＳＩＣ内部へのメインクロックを遮断してスリープ状態にし、ＡＳＩＣの消費電力をほぼデバイスのリーク電流のみに留め、電池の消耗を抑えることで実使用時間を延ばしてきた。
【０００４】
このような、従来の電源ＩＣ３１とＡＳＩＣ２の接続を図３に示す。従来の電源ＩＣ３１から出力された出力電圧は外付け部品３を介して駆動対象であるＡＳＩＣ２の電源端子に印加されている。外付け部品３は、出力電源中の交流成分を低減するためのＬＣフィルタにより構成されている。
【０００５】
ＡＳＩＣ２は、ＡＳＩＣ２内部のシステムクロックを供給するＰＬＬ２０１と、パワーマネジメント部２０２と、システムクロックを遮断するためのゲート回路２０３と、クロックツリーライン（ＣＴＳライン）２０４と、ＣＰＵ２０５と、ＤＳＰ２０６と、周辺状態監視部２０７等から構成される。
【０００６】
パワーマネジメント部２０２は、ＡＳＩＣ２がアクティブ状態からスリープ状態に移行する際には、システムクロックゲート信号４をロウレベルとしてシステムクロックを遮断するとともにスリープ信号５をスリープ状態とし、ＡＳＩＣ２がスリープ状態からアクティブ状態に移行する際には、スリープ信号５をアクティブ状態とするとともにシステムクロックゲート信号４をハイレベルとしてシステムクロックがＣＴＳライン２０４に供給されるようにする。
【０００７】
システムクロックゲート信号４は、ＡＳＩＣ２中において実際にスリープ状態／アクティブ状態間を移行するための制御信号であり、ＡＳＩＣ２中においてＰＬＬ２０１により生成されたシステムクロックを遮断するために用いられる。また、スリープ信号５は、電源ＩＣ３１にＡＳＩＣ２のスリープ状態／アクティブ状態間の移行を示す信号である。
【０００８】
ゲート回路２０３は、システムクロックゲート信号４がハイレベルの場合には、ＰＬＬ２０１からのシステムクロックをＣＴＳライン２０４に出力し、システムクロックゲート信号４がロウレベルの場合には、ＰＬＬ２０１からのシステムクロックを遮断する。
【０００９】
また、電源ＩＣ３１は、ＡＳＩＣ２用の電源を出力するＤＣ／ＤＣコンバータ１０１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０１用の動作クロックを生成するＯＳＣ１０２とから構成されている。
【００１０】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０１は、入力された直流電源を変換して電源電圧を生成する直流電圧変換回路であり、外付け部品３を介した後の出力電圧ＶＤＤがフィードバック端子を介して入力されていて、出力電圧を監視することにより出力電圧が設定された電圧となるように補正を行っている。
【００１１】
電源ＩＣ３１により生成された出力電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０１の外付け部品３を介して、ＡＳＩＣ２の電源端子に電源電圧ＶＤＤとして印加される。ここで、ＡＳＩＣ２の電源端子に供給される電流をＩＤＤとして表す。
【００１２】
次に、ＡＳＩＣ２がアクティブ状態からスリープ状態に移行する場合の、従来の電源ＩＣ３１の動作について説明する。
【００１３】
ＡＳＩＣ２は内蔵のＣＰＵ２０５にて処理すべきタスクが無くなった際に、割り込み待ち状態にしてスリープ状態に移行する。パワーマネジメント部２０２は、スリープ状態に移行するとＰＬＬ２０１をスタンバイにし、システムクロックゲート信号４をロウレベルとしてシステムクロックを遮断する事でＡＳＩＣ２全体の低消費電力を実現する。そして、パワーマネジメント部２０２は、スリープ信号５をスリープ状態とする。
【００１４】
スリープ状態のＡＳＩＣ２の消費電流はＡＳＩＣ２のリーク電流に相当する負荷のみが消費される。そのため、電源ＩＣ３１は、ＡＳＩＣ２のスリープ時にはＡＳＩＣ２内部のレジスタやメモリの保持が可能な電圧を供給すれば良い為、スリープ信号５がスリープ状態となると出力電圧を落す、或いは出力電流容量を制限する等の低消費電力化が可能である。
【００１５】
次に、ＡＳＩＣ２がスリープ状態からアクティブ状態に移行する場合の、従来の電源ＩＣ３１の動作を図４を参照して説明する。
【００１６】
ＡＳＩＣ２では周辺状態監視部２０７により外部の状態変化等の割り込みを検出する事で、アクティブ状態へ移行する。ＡＳＩＣ２では、アクティブ状態へ移行する際、パワーマネジメント部２０２は、先ずスリープ信号５をアクティブとする（時刻ｔ1）。電源ＩＣ３１では、パワーマネジメント部２０２より出力されるスリープ信号５にて、ＡＳＩＣ２がアクティブ状態へ移行することを認識し、ＡＳＩＣ２がアクティブ時に必要な動作電圧と電流容量をＡＳＩＣ２に供給する。
【００１７】
そして、パワーマネジメント部２０２は、外部から入力されるクロックの発振安定時間やＰＬＬ２０１の発振安定時間経過後、システムクロックゲート信号４をハイレベルとすることで、安定したクロックをＣＰＵ２０５やＤＳＰ２０６、周辺状態監視部２０７等の他のブロックへ供給する（時刻ｔ2）。その際にＣＴＳライン２０４にクロックが供給され動作時の電流が流れ始める。この時のＡＳＩＣ２の消費電流は図４の時刻ｔ2におけるＩＤＤの波形のように、急峻な立ち上がり波形となる。
【００１８】
上記において説明したように、図３に示した従来の電源ＩＣ３１では、ＡＳＩＣ２がスリープ状態なのかアクティブ状態なのかに応じて出力電圧や出力電流容量を変化させることにより低消費電力化を実現している。
【００１９】
しかし、近年の携帯電話機の高機能化に伴い、ＡＳＩＣの動作周波数や回路規模が増大し、それに伴い動作電流は増加する傾向にあり、ＡＳＩＣのスリープ状態とアクティブな状態との消費電流の差が増大していく傾向になる。そのため、図３に示した従来の電源ＩＣ３１では、ＡＳＩＣ２がスリープ状態からアクティブな状態に切り替わった時に、図４に示したように、電流変動が急峻でかつ、変動量そのものが大きくなる。そのため、ＡＳＩＣ２の消費電流の急峻な変化にＤＣ／ＤＣコンバータ１０１の電圧補正機能（負荷変動機能）が追従しきれずに、電源電圧のアンダーシュート、オーバーシュートが発生し、ＡＳＩＣ２の動作保証電圧範囲を超えてしまうこと可能性があるという問題がある。
【００２０】
このような問題を解決するために、負荷となるデバイスの動作開始前に、このデバイスを駆動するための駆動電源に一時的に負荷を与えることによりデバイスの動作開始時の電圧低下を防止する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）
この特許文献１記載の従来技術は、バブルメモリと同等の負荷回路を駆動電源であるスイッチングレギュレータに与えることにより、バブルメモの動作時には安定した電源を供給しようとするものである。しかし、この従来技術では、負荷回路をただ単に駆動電源に接続しているため負荷回路を駆動電源に接続する際には、オーバシュートおよびアンダーシュートが発生し電源電圧の変動を抑制することはできず、単に電源電圧が変動するタイミングをずらしているだけにすぎない。そのため、電源電圧がＡＳＩＣ２の動作保証電圧範囲を超えてしまう可能性を無くすことはできない。また、擬似負荷を電源から切り離すタイミングは、電源側で制御しているため、駆動されるデバイスが実際に重負荷となるタイミングにおいてまだ擬似負荷が駆動電源に対してオーバラップして接続されることも発生し得る。このように、駆動電源に対して擬似負荷と実際の負荷が同時に接続されてしまい駆動電源の電源能力を超えてしまうと過負荷状態となり電源が不安定になる等の問題が発生する。
【特許文献１】特開平１−３００４９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
上述した従来の電源電圧生成回路は、単に擬似負荷を駆動電源に対して接続するだけであるため、擬似負荷を接続する際には駆動電源の電源電圧が変動してしまうという問題点を有する。
【００２２】
本発明の目的は、駆動しているデバイスがスリープ状態からアクティブ状態となった場合でも、電源電圧の変動を抑制することが可能な電源電圧生成回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記目的を達成するために、本発明は、駆動対象のデバイスに電源電圧を供給するための電源電圧生成回路であって、
入力された直流電源を変換して電源電圧を生成する直流電圧変換回路と、
前記直流電圧変換回路の出力電源に対して擬似負荷を与えるための擬似負荷生成部と、
前記デバイスのスリープ状態／アクティブ状態間の移行を示すスリープ信号により駆動対象である前記デバイスがスリープ状態からアクティブ状態に移行することを検出すると、前記擬似負荷生成部に対して段階的に擬似負荷を増加させるような制御を行う負荷制御部と、
前記デバイス中において実際にスリープ状態／アクティブ状態間を移行するための制御信号が入力されていて、該制御信号がアクティブ状態に移行したことを示した場合、前記擬似負荷生成部を強制的に前記出力電源から切り離す切断手段とを備えている。
【００２４】
本発明によれば、負荷制御部は、スリープ信号により駆動対象であるデバイスがスリープ状態からアクティブ状態に移行しようとしていることを検出すると、擬似負荷生成部に対して段階的に擬似負荷を増加させるように指示して出力電源に対して段階的に擬似負荷を与えるようにしているので、駆動対象のデバイスが実際にアクティブ状態となり、消費電流が急激に増加した場合でも、急峻な負荷変動による出力電圧のアンダーシュート、オーバーシュートを低減することが可能になる。また、駆動対象のデバイスがアクティブ状態となった場合、制御信号がアクティブとなり、電圧生成回路の切断手段により擬似負荷生成部は直流電圧変換回路の出力電源から強制的に切り離されるため、駆動対象のデバイスがアクティブ状態となり重負荷となる前に擬似負荷生成部を切り離すことが可能となる。
【００２５】
また、前記負荷制御部は、予め初期負荷、最終負荷、変動ステップが設定されていて、前記擬似負荷生成部に対して指示を行う負荷量を初期負荷から最終負荷まで変動ステップ毎に増加させることにより、前記擬似負荷生成部により生成される擬似負荷を段階的に増加させるようにすることもできる。
【００２６】
本発明によれば、駆動対象なデバイスによりプログラム可能なレジスタを負荷制御部に設けて初期負荷、最終負荷、変動ステップを設定することができるようにすることにより、接続するデバイスに最適な値を段階的な擬似負荷として設定することが可能である。
【００２７】
さらに、前記制御信号として、前記デバイス中においてシステムクロックを遮断するためのシステムクロックゲート信号を用いるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２８】
以上説明したように、本発明によれば、スリープ信号がアクティブ状態となってから駆動対象のデバイスが実際にアクティブ状態となるまでの間に、電源電圧生成回路に対する擬似負荷を段階的に増加させることにより、実際にデバイスがアクティブ状態となった際の電流の変動量を小さくして、出力電源のアンダーシュート、オーバーシュートを低減できるという効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００３０】
図１は本発明の電源電圧生成回路の一実施形態の電源ＩＣ１および電源ＩＳ１により電源電圧を供給されるＡＳＩＣ２の構成を示すブロック図である。図１において、図３中の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略するものとする。
【００３１】
図１に示した本実施形態のシステムは、図３に示した従来のシステムに対して電源ＩＣ３１が電源ＩＣ１に置き換わった構成となっている。また、ＡＳＩＣ２においてシステムクロックを遮断するためのシステムクロックゲート信号４が、ＡＳＩＣ２から出力され電源ＩＣ１に入力されている。つまり、図１に示したＡＳＩＣ２は、システムクロックゲート信号４が電源ＩＣ１に出力されている以外は、図３に示したＡＳＩＣ２と同じ構成となっている。
【００３２】
本実施形態における電源ＩＣ１は、図３に示した従来の電源ＩＣ３１に対して、スイッチ１０３と、擬似負荷生成部１０４と、負荷制御部１０５が新たに設けられた構成となっている。
【００３３】
スイッチ１０３は、フィードバック端子と擬似負荷生成部１０４とを接続している。そして、スイッチ１０３は、ＡＳＩＣ２からのシステムクロックゲート信号４が入力されていて、このシステムクロックゲート信号４が実際にアクティブ状態に移行したことを示した場合、つまりハイレベルの場合に擬似負荷生成部１０４を強制的にＤＣ／ＤＣコンバータ１０１の出力電源から切り離す切断手段として機能する。
【００３４】
擬似負荷生成部１０４は、抵抗器とスイッチにより構成されていて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０１の出力電源に対して擬似負荷を与えるための回路である。
【００３５】
負荷制御部１０５は、動作クロックとしてＯＳＣ１０２からのクロックを使用し、ＡＳＩＣ２の動作状態(スリープ／アクティブ)を表すスリープ信号５が接続される。そして、負荷制御部１０５は、スリープ信号５によりＡＳＩＣ２がスリープ状態からアクティブ状態に移行することを検出すると、擬似負荷生成部１０４に対して段階的に擬似負荷を増加させるような制御を行う。
【００３６】
具体的には、負荷制御部１０５に、予め初期負荷、最終負荷、変動ステップを設定するようにして、擬似負荷生成部１０４に対して指示を行う負荷量を初期負荷から最終負荷まで変動ステップ毎に増加させることにより、擬似負荷生成部１０４により生成される擬似負荷をプログラマブルに段階的に増加させることができる。
【００３７】
例えば、負荷制御部１０５に３つのレジスタを備えるようにし、ＡＳＩＣ２によりそれぞれのレジスタに初期負荷、最終負荷、変動ステップを設定するようにすれば、ＡＳＩＣ２に最適な値を段階的な擬似負荷として設定することが可能である。
【００３８】
次に図１のブロック図と、図２のタイミングチャートを参照してＡＳＩＣ２、及び本実施形態の電源ＩＣ１の動作を説明する。
【００３９】
ＡＳＩＣ２はあらかじめ、電源ＩＣ１の負荷制御部１０５のレジスタに適切な初期負荷、負荷変動ステップ、最終負荷の３つのレジスタを設定しておく。
【００４０】
ＡＳＩＣ２では周辺状態監視部２０７により外部の状態変化等の割り込みが検出さると、アクティブ状態へ移行するために、パワーマネジメント部２０２は、先ずスリープ信号５をアクティブとする（時刻ｔ1）。電源ＩＣ１では、パワーマネジメント部２０２より出力されるスリープ信号５にて、ＡＳＩＣ２がアクティブ状態へ移行することを認識し、ＡＳＩＣ２がアクティブ時に必要な動作電圧と電流容量をＡＳＩＣ２に供給する。そして、負荷制御部１０５では、負荷量としてレジスタに設定されている初期負荷を擬似負荷生成部１０４に指示する。
【００４１】
そして、負荷制御部１０５は、初期負荷から最終負荷まで変動ステップずつ増やした負荷量を段階的に擬似負荷生成部１０４に順次指示する（時刻ｔ1〜ｔ2）。
【００４２】
そして、パワーマネジメント部２０２は、外部から入力されるクロックの発振安定時間やＰＬＬ２０１の発振安定時間経過後、システムクロックゲート信号４をハイレベルとすることで、安定したクロックをＣＰＵ２０５やＤＳＰ２０６、周辺状態監視部２０７等の他のブロックへ供給する（時刻ｔ2）。この時刻ｔ2の直前において擬似負荷生成部１０４には、最終負荷として設定されていた負荷量が負荷制御部１０５により指示されていることになる。そして、この時刻ｔ2では、システムクロックゲート信号４がアクティブであるハイレベルとなるため、スイッチ１０３がオフとなり、擬似負荷生成部１０４はＤＣ／ＤＣコンバータ１０１の出力電源から切り離される。
【００４３】
そして、ゲート回路２０３を介してシステムクロックがＣＴＳライン２０４に出力され、ＣＰＵ２０５、ＤＳＰ２０６等にシステムクロックが供給されることによりＡＳＩＣ２がアクティブ状態となり、ＡＳＩＣ２の消費電流ＩＤＤは急激に増加する。
【００４４】
本実施形態の電源ＩＣ１では、負荷制御部１０５は、スリープ信号５によりＡＳＩＣ２がスリープ状態からアクティブ状態に移行することを検出し、これをトリガにしてＯＳＣ１０２のクロックにて擬似負荷生成部１０４のスイッチを制御する事で、フィードバック端子を介して出力電源に擬似的な負荷電流を流すようにする。そして、擬似負荷電流を段階的に増加させることにより、負荷電流変動時のアンダーシュート、オーバーシュートを軽減する。また、負荷制御部１０５では、擬似負荷の初期負荷、変動ステップ、最終負荷の３つのレジスタをあらかじめＡＳＩＣ２に設定してもらうことにより、接続するＡＳＩＣ２の電流特性に最適な擬似負荷を出力電源に与える事が可能である。
【００４５】
そして、システムクロックゲート信号４がハイレベルになることにより、擬似負荷生成部１０４はスイッチ１０３によってＤＣ／ＤＣコンバータ１０１の出力電源から切り離される為、ＡＳＩＣ２の重負荷時には出力電源に対して不要な擬似負荷を切り離す事が可能である。そのため、擬似負荷生成部１０４が出力電源に接続されたままの状態となり無駄な電力が消費される等の弊害を防ぐことができる。ここで、重負荷時とは、ＡＳＩＣ２がアクティブ状態に移行することにより出力電圧ＶＤＤに対する負荷量が大きくなった時のことである。
【００４６】
この様に本実施形態によれば、ＡＳＩＣ２がスリープ状態からアクティブ状態へ移行を開始した時刻から、システムクロックゲート信号４がアクティブであるハイレベルになるまでの時間を利用して、負荷電流を除々に増加させる事で、出力電源に対する急峻な負荷変動を避ける事ができ、結果としてアンダーシュート、オーバーシュートを低減させる事が可能になる。
【００４７】
本実施形態では、擬似負荷生成部１０４を抵抗器とスイッチとで構成していたが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、トランジスタのカレントミラータイプの定電流源を用いて擬似負荷生成部１０４を構成した場合でも適用可能である。
【００４８】
また、本実施形態では、携帯電話機に組み込まれたＡＳＩＣに電源を供給する電源ＩＣを用いて説明しているが、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、電池にて動作する携帯機器全般に組み込まれる駆動対象のデバイスに電源電圧を供給するための電源電圧生成回路であれば同様に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態の電源電圧生成回路の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態の電源電圧生成回路における各種信号の動作を示すタイミングチャートである。
【図３】従来の電源電圧生成回路の構成を示すブロック図である。
【図４】従来の電源電圧生成回路における各種信号の動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００５０】
１    電源ＩＣ
２    ＡＳＩＣ
３    外付け部品
４    システムクロックゲート信号
５    スリープ信号
３１    電源ＩＣ
１０１    ＤＣ／ＤＣコンバータ
１０２    ＯＳＣ
１０３    スイッチ
１０４    擬似負荷生成部
１０５    負荷制御部
２０１    ＰＬＬ
２０２    パワーマネジメント部
２０３    ゲート回路
２０４    ＣＴＳライン
２０５    ＣＰＵ
２０６    ＤＳＰ
２０７    周辺状態監視部
【図１】
2005310060.tif 000003
【図２】
2005310060.tif 000004
【図３】
2005310060.tif 000005
【図４】
2005310060.tif 000006