(57)【要約】【課題】本発明は、電源装置の効率低下や規模拡大を招くことなく、負電圧の出力禁止時に出力キャパシタを急速放電することが可能な負電圧放電回路の提供を目的とする。【解決手段】本発明に係る負電圧放電回路Ｘは、一端が出力用キャパシタＣｏの負極端に接続された抵抗Ｒ１と；ソースが抵抗Ｒ１の他端に接続され、ドレインが接地端に接続されたトランジスタＮ１と；ソースが出力用キャパシタＣｏの負極端に接続され、ドレインがトランジスタＮ１のゲートに接続され、ゲートが接地端に接続されたトランジスタＮ２と；ソースが電源電圧Ｖｂａｔの入力端に接続され、ドレインがトランジスタＮ１のゲートに接続され、ゲートが制御信号Ｓ１の入力端に接続されたトランジスタＰ１と；を有して成る構成とされている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負電圧生成回路の出力動作を許可／禁止するための制御信号に応じて前記負電圧生成回路の出力禁止時にその出力に接続されたキャパシタの電荷を放電させる負電圧放電回路であって、一端が前記キャパシタの負極端に接続された抵抗と；ソースが前記抵抗の他端に接続され、ドレインが接地端に接続された第１Ｎチャネル型電界効果トランジスタと；ソースが前記キャパシタの負極端に接続され、ドレインが第１Ｎチャネル型電界効果トランジスタのゲートに接続され、ゲートが接地端に接続された第２Ｎチャネル型電界効果トランジスタと；ソースが電源電圧入力端に接続され、ドレインが第１Ｎチャネル型電界効果トランジスタのゲートに接続され、ゲートが制御信号入力端に接続されたＰチャネル型電界効果トランジスタと；を有して成ることを特徴とする負電圧放電回路。
【請求項２】
所定の制御信号に応じて負電圧の出力動作が許可／禁止される負電圧生成回路と、前記制御信号に応じて前記負電圧生成回路の出力禁止時にその出力に接続されたキャパシタの電荷を放電させる負電圧放電回路と、を有して成る電源装置であって、前記負電圧放電回路として、請求項１に記載の負電圧放電回路を有することを特徴とする電源装置。
【請求項３】
電源電圧から負電圧を生成するとともに制御信号に応じて前記負電圧の出力動作を許可／禁止可能な負電圧生成回路と、該負電圧生成回路の出力を入力し、所定の負電圧を出力するレギュレータ回路と、該レギュレータ回路からの所定の負電圧出力を保持する容量素子と、前記負電圧出力が禁止されているときに前記容量素子に充電された電荷を前記電源電圧に放電するための負電圧放電回路と、を有して成ることを特徴とする電源装置。
【請求項４】
前記負電圧放電回路として、請求項１に記載の負電圧放電回路を有することを特徴とする電源装置。
【請求項５】
機器電源と、前記機器電源の出力変換手段である電源装置と、前記電源装置から電力供給を受けて駆動する負荷と、を有して成る電気機器であって、前記電源装置として、請求項２〜請求項４のいずれかに記載の電源装置を有して成ることを特徴とする電気機器。
【請求項６】
前記負荷は、前記電源装置から正負両電圧の供給を受けて駆動するものであり、かつ、正電圧の供給停止よりも先に負電圧の供給停止を要するものであることを特徴とする請求項５に記載の電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負電圧生成回路の出力停止時にその出力用キャパシタを放電させる負電圧放電回路、並びに、これを用いた電源装置及び電気機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図４は、負電圧放電回路を備えた電源装置の一従来例を示すブロック図である。
【０００３】
図示のように、従来の電源装置は、一般に、電源電圧Ｖｃｃ（例えば＋３．０［Ｖ］）から所望の負電圧ＶＭ１（例えば−１０．０［Ｖ］）を生成する負電圧生成回路ａ（スイッチングレギュレータ回路やチャージポンプ回路など）と、負電圧生成回路ａの出力禁止時にその出力に接続されたキャパシタＣｏ（以下、出力用キャパシタＣｏと呼ぶ）の電荷を放電させる負電圧放電回路ｂと、を有して成る構成とされていた。
【０００４】
なお、上記従来の負電圧放電回路ｃは、出力用キャパシタＣｏの放電経路となる抵抗Ｒ１及びＮチャネル型電界効果トランジスタＮ１と、負電圧生成回路ａの出力動作を許可／禁止するための制御信号Ｓ１をトランジスタＮ１のゲートに反転出力するインバータＩＮＶ１と、を有して成り、負電圧生成回路ａの出力禁止時（制御信号Ｓ１のローレベル時）には、トランジスタＮ１をオンさせて出力用キャパシタＣｏの放電経路を導通する一方、負電圧生成回路ａの出力許可時（制御信号Ｓ１のハイレベル時）には、トランジスタＮ１をオフさせて出力用キャパシタＣｏの放電経路を遮断する構成とされていた。
【０００５】
その他、本願発明に関連する従来技術としては、特許文献１や特許文献２などを挙げることができる。
【０００６】
特許文献１では、放電スイッチとしてＮチャネルのＭＯＳＦＥＴトランジスタを使用することが可能で、かつ、絶縁型の昇降圧コンバータを使用することなく、任意の充電電圧に対して充電すること可能なバッテリ充放電回路が開示・提案されている。
【０００７】
また、特許文献２では、発振回路の周波数を高くすることができ、過充電、過放電、放電過電流、または、充電過電流の検出時に遅延時間を短縮してテスト時間を短縮することが可能な充放電保護回路が開示・提案されている。
【０００８】
【特許文献１】特開平７−７８５９号公報
【特許文献２】特開２００２−１７６７３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
確かに、上記従来の電源装置において、負電圧ＶＭ１が常に供給されるのであれば、インバータＩＮＶ１によるトランジスタＮ１の制御を問題なく行うことができるが、負電圧生成回路ａの出力動作を制御信号Ｓ１によって許可／禁止する場合には、負電圧ＶＭ１が常に供給されるわけではなくなるので、インバータＩＮＶ１によるトランジスタＮ１の制御ができなくなってしまう。
【００１０】
すなわち、制御信号Ｓ１に応じて負電圧生成回路ａの出力可否を制御する場合には、負荷への負電圧ＶＭ１を負電圧放電回路ｃの駆動電圧としても用いねばならなくなるため、負電圧生成回路ａの出力禁止時には、負電圧放電回路ｃの駆動電圧まで停止されてしまう形となり、出力用キャパシタＣｏを急速放電することができなくなる。そのため、負電圧生成回路ａの出力を禁止する場合には、別途の負電圧生成手段を設けない限り、上記従来の負電圧放電回路ｃを用いることができなかった。
【００１１】
なお、上記特許文献１は、あくまで、バッテリの充放電技術に関するものであり、正・負間の放電を行うための回路が示されているだけであって、負電圧の急速放電技術ではなく、また、バッテリの充放電時には非絶縁型の負電圧コンバータを用いていることから、本願発明とは、その本質的構成を明らかに異にするものである。
【００１２】
また、上記特許文献２は、一見すると、その第２図及び第３図に示される回路構成が本願発明の構成と類似するようにも思われるが、当該従来技術は、あくまで、異常電流を検出するための回路構成の一部であり、本願発明とは、その本質的構成を明らかに異にするものである。
【００１３】
本発明は、上記の問題点に鑑み、電源装置の効率低下や回路動作の不安定状態を招くことなく、負電圧生成回路の出力禁止時にその出力に接続されたキャパシタの電荷を急速放電することが可能な負電圧放電回路、並びに、これを用いた電源装置及び電気機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成すべく、本発明に係る負電圧放電回路は、負電圧生成回路の出力動作を許可／禁止するための制御信号に応じて前記負電圧生成回路の出力禁止時にその出力に接続されたキャパシタの電荷を放電させる負電圧放電回路であって、一端が前記キャパシタの負極端に接続された抵抗と；ソースが前記抵抗の他端に接続され、ドレインが接地端に接続された第１Ｎチャネル型電界効果トランジスタと；ソースが前記キャパシタの負極端に接続され、ドレインが第１Ｎチャネル型電界効果トランジスタのゲートに接続され、ゲートが接地端に接続された第２Ｎチャネル型電界効果トランジスタと；ソースが電源電圧入力端に接続され、ドレインが第１Ｎチャネル型電界効果トランジスタのゲートに接続され、ゲートが制御信号入力端に接続されたＰチャネル型電界効果トランジスタと；を有して成る構成（第１の構成）としている。
【００１５】
また、本発明に係る電源装置は、所定の制御信号に応じて負電圧の出力動作が許可／禁止される負電圧生成回路と、前記制御信号に応じて前記負電圧生成回路の出力禁止時にその出力に接続されたキャパシタの電荷を放電させる負電圧放電回路と、を有して成る電源装置であって、前記負電圧放電回路として、上記第１の構成から成る負電圧放電回路を有する構成（第２の構成）とされている。
【００１６】
また、本発明に係る電源装置は、電源電圧から負電圧を生成するとともに制御信号に応じて前記負電圧の出力動作を許可／禁止可能な負電圧生成回路と、該負電圧生成回路の出力を入力し、所定の負電圧を出力するレギュレータ回路と、該レギュレータ回路からの所定の負電圧出力を保持する容量素子と、前記負電圧出力が禁止されているときに前記容量素子に充電された電荷を前記電源電圧に放電するための負電圧放電回路と、を有して成る構成（第３の構成）としてもよい。
【００１７】
なお、上記第３の構成から成る電源装置は、前記負電圧放電回路として、上記第１の構成から成る負電圧放電回路を有する構成（第４の構成）にするとよい。
【００１８】
また、本発明に係る電気機器は、機器電源と、前記機器電源の出力変換手段である電源装置と、前記電源装置から電力供給を受けて駆動する負荷と、を有して成る電気機器であって、前記電源装置として、上記第２〜第４いずれかの構成から成る電源装置を有して成る構成（第５の構成）とされている。
【００１９】
なお、上記第５の構成から成る電気機器において、前記負荷は、前記電源装置から正負両電圧の供給を受けて駆動するものであり、かつ、正電圧の供給停止よりも先に負電圧の供給停止を要するものである構成（第６の構成）とされている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、電源装置の効率低下や規模拡大を招くことなく、負電圧生成回路の出力禁止時にその出力に接続されたキャパシタの電荷を急速放電することが可能な負電圧放電回路、並びに、これを用いた電源装置及び電気機器を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下では、携帯電話端末に搭載され、バッテリの出力電圧を変換して端末各部（特に、ＣＣＤ［Charge Coupled Devices］カメラ）の駆動電圧を生成するシステムレギュレータＩＣに本発明を適用した場合を例に挙げて説明を行う。
【００２２】
図１は、本発明に係る携帯電話端末の一実施形態を示すブロック図（特に、ＣＣＤカメラへの電源系部分）である。本図に示すように、本実施形態の携帯電話端末は、装置電源であるバッテリ１と、バッテリ１の出力変換手段であるシステムレギュレータＩＣ２と、携帯電話端末の撮像手段であるＣＣＤカメラモジュール３と、を有して成る。なお、本図には明示されていないが、本実施形態の携帯電話端末は、上記構成要素のほか、その本質機能（通信機能など）を実現する手段として、送受信回路部、スピーカ部、マイク部、表示部、操作部、メモリ部など、を当然に有して成る。
【００２３】
ＣＣＤカメラモジュール３は、それを構成するＣＣＤ素子やＤＳＰ［Digital Signal Processor］、或いは、そのＩ／Ｏ［Input/Output］回路の駆動に際して、複数の駆動電圧（例えば、＋１５．０［Ｖ］、＋３．０［Ｖ］、＋１．８［Ｖ］、−８．０［Ｖ］）を必要とする。そのため、システムレギュレータＩＣ２は、バッテリ電圧Ｖｂａｔ（例えば＋３．０［Ｖ］）を所定の正電圧ＶＰ（例えば＋１８．０［Ｖ］）まで正昇圧する正電圧生成回路２Ｐ（スイッチングレギュレータ回路やチャージポンプ回路など）と、同じく、バッテリ電圧Ｖｂａｔを所定の負電圧ＶＭ（例えば−８．０［Ｖ］）まで負昇圧する負電圧生成回路２Ｍと、を有するほか、バッテリ電圧Ｖｂａｔ或いは正電圧ＶＰから複数の正電圧ＶＰ１〜ＶＰｎ（例えば、＋１５．０［Ｖ］、＋３．０［Ｖ］、＋１．８［Ｖ］）を生成する手段として、第１〜第ｎレギュレータ回路２１〜２ｎ（シリーズレギュレータ回路など）を有して成る。なお、正電圧ＶＰ１〜ＶＰｎ及び負電圧ＶＭは、いずれもＣＣＤカメラモジュール３に供給される。
【００２４】
また、本実施形態の負電圧生成回路２Ｍは、所定の制御信号Ｓ１に応じて負電圧ＶＭの出力動作が許可／禁止されるものであり、さらに、その出力端には、上記の制御信号Ｓ１に応じて、負電圧生成回路２Ｍの出力停止時にその出力用キャパシタを急速放電させる負電圧放電回路Ｘ（本図では不図示）が設けられている。
【００２５】
図２は、負電圧生成回路２Ｍと負電圧放電回路Ｘの一構成例を示す回路図（一部にブロック図を含む）である。
【００２６】
本図に示すように、本実施形態の負電圧生成回路２Ｍは、Ｐチャネル型電界効果トランジスタ（出力トランジスタ）Ｑ１と、インダクタＬ１と、ダイオードＤ１と、出力用キャパシタＣｏと、制御部ＣＮＴと、を有して成る一般的な負昇圧型のスイッチングレギュレータ回路である。
【００２７】
トランジスタＱ１のソースは、バッテリ電圧Ｖｂａｔの入力端に接続されている。トランジスタＱ１のドレインは、インダクタＬ１を介して、接地端に接続されている。トランジスタＱ１のゲートは、制御部ＣＮＴのゲート信号出力端に接続されている。ダイオードＤ１のカソードは、トランジスタＱ１のドレインに接続されている。ダイオードＤ１のアノードは、出力用キャパシタＣｏを介して、接地端に接続されている。出力用キャパシタＣｏの負極端は、負電圧ＶＭの引出端に接続される一方、制御部ＣＮＴの出力帰還信号入力端にも接続されている。
【００２８】
上記構成から成る負電圧生成回路２Ｍでは、制御部ＣＮＴによるトランジスタＱ１のスイッチング制御に応じて、エネルギ貯蔵素子であるインダクタＬ１が駆動され、出力用キャパシタＣｏの負極端から所望の負電圧ＶＭが引き出される。
【００２９】
なお、本実施形態の負電圧生成回路２Ｍにおいて、制御部ＣＮＴには、制御信号Ｓ１に応じた出力可否機能が具備されている。具体的に述べると、制御部ＣＮＴは、制御信号Ｓ１がハイレベルであるときには、負電圧ＶＭの出力動作が許可されていると認識し、出力帰還信号（出力電圧帰還信号及び／または出力電流帰還信号）に基づいてトランジスタＱ１のスイッチング制御を行い、逆に、制御信号Ｓ１がローレベルであるときには、負電圧ＶＭの出力動作が禁止されていると認識し、出力帰還信号に依ることなく、トランジスタＱ１のスイッチング制御を停止してオフ状態とする構成とされている。
【００３０】
また、本実施形態の負電圧放電回路Ｘは、一端が出力用キャパシタＣｏの負極端に接続された抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ３と；ソースが抵抗Ｒ１の他端に接続され、ドレインが接地端に接続されたＮチャネル型電界効果トランジスタＮ１と；ソースが抵抗Ｒ３の他端に接続され、ドレインがＮチャネル型電界効果トランジスタＮ１のゲートに接続され、ゲートが接地端に接続されたＮチャネル型電界効果トランジスタＮ２と；一端がＮチャネル型電界効果トランジスタＮ１のゲートに接続された抵抗Ｒ２と；ソースがバッテリ電圧Ｖｂａｔの入力端に接続され、ドレインが抵抗Ｒ２の他端に接続され、ゲートが制御信号Ｓ１の入力端に接続されたＰチャネル型電界効果トランジスタＰ１と；を有して成る。
【００３１】
上記構成から成る負電圧放電回路Ｘの動作について詳細な説明を行う。
【００３２】
まず、負電圧ＶＭの出力許可時について説明する。負電圧ＶＭの出力が許可されている場合、トランジスタＮ２は、そのゲート電位（接地電圧ＧＮＤ）がソース電位（負電圧ＶＭ）よりも高電位となるのでオンとなる。その結果、トランジスタＮ１は、そのゲート電位がローレベル（ほぼ負電圧ＶＭ）となるのでオフとなり、出力用キャパシタＣｏの放電経路が遮断される形となる。なお、このとき、トランジスタＰ１は、ハイレベルの制御信号Ｓ１に応じてオフとなるので、負電圧ＶＭの出力許可時における負電圧放電回路Ｘの消費電力はゼロとなる。
【００３３】
次に、負電圧ＶＭの出力停止時について説明する。負電圧ＶＭの出力が停止されている場合、トランジスタＰ１は、ローレベルの制御信号Ｓ１に応じてオンとなる。その結果、トランジスタＮ１はオンされ、出力用キャパシタＣｏの放電経路が導通される形となる。このような放電経路の導通により、負電圧ＶＭの停止時には、出力用キャパシタＣｏの急速放電が実現される。なお、出力用キャパシタＣｏが放電されると、トランジスタＮ２はそのゲート電位とソース電位が同電位（接地電圧ＧＮＤ）となるのでオフとなり、電源電圧入力端から負電圧引出端に至る電流経路が遮断される形となる。従って、出力用キャパシタＣｏの放電後は負電圧放電回路Ｘの消費電力がゼロとなる。
【００３４】
このように、上記構成から成る負電圧放電回路Ｘであれば、駆動電圧として別途の負電圧を要することなく、負電圧生成回路２Ｍの出力停止時にその出力用キャパシタＣｏを急速放電させることが可能となる。
【００３５】
特に、本実施形態の携帯電話端末において、負荷となるＣＣＤカメラモジュール３は、システムレギュレータＩＣ２から正電圧ＶＰ１〜ＶＰｎ及び負電圧ＶＭの両供給を受けて駆動するものであり、かつ、その駆動停止に際しては、正電圧ＶＰ１〜ＶＰｎの供給停止よりも先に負電圧ＶＭの供給停止を要するものである（図３を参照）。従って、システムレギュレータＩＣ２において、昇圧効率の向上と上記出力シーケンスの実現を両立させるためには、本実施形態の負電圧放電回路Ｘを用いて、負電圧生成回路２Ｍの出力停止時にその出力用キャパシタＣｏを急速放電させることが必要と考えられる。
【００３６】
なお、上記の実施形態では、携帯電話端末に搭載され、バッテリの出力電圧を変換して端末各部の駆動電圧を生成するシステムレギュレータＩＣに本発明を適用した場合を例に挙げて説明を行ったが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、負電圧生成回路を備えた電源装置全般に広く適用することが可能である。
【００３７】
また、本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。
【００３８】
例えば、本実施形態では、熱損失の低減や効率の向上を優先し、負電圧生成回路２Ｍとして、スイッチングレギュレータ回路を用いた構成を例に挙げたが、負電圧生成回路２Ｍの構成はこれに限定されるものではなく、スイッチングノイズの低減を優先するのであれば、負出力型のチャージポンプ回路などを用いても構わない。
【００３９】
また、上記の実施形態では、負電圧生成回路２Ｍの構成要素として、ダイオードＤ１を用いた構成を例示して説明を行ったが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、ダイオードＤ１に代えて、同期整流トランジスタを用いても構わない。
【００４０】
また、上記の実施形態では、負電圧ＶＭを直接負荷であるＣＣＤカメラ３に供給する構成を例示して説明を行ったが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、負電圧生成回路２Ｍの出力をレギュレートするレギュレータ回路を挿入してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、負電圧生成回路を備えた電源装置の効率向上と出力停止の迅速化とを両立させる上で有用な技術であり、例えば、携帯電話端末に搭載され、バッテリの出力電圧を変換してＣＣＤカメラモジュールの駆動電圧を生成するシステムレギュレータＩＣに好適な技術である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】は、本発明に係る携帯電話端末の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】は、負電圧生成回路２Ｍと負電圧放電回路Ｘの構成例を示す回路図である。
【図３】は、システムレギュレータＩＣ２の出力シーケンス図である。
【図４】は、負電圧放電回路を備えた電源装置の一従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４３】
１    バッテリ
２    システムレギュレータＩＣ
２Ｐ    正電圧生成回路（スイッチングレギュレータ回路）
２Ｍ    負電圧生成回路（スイッチングレギュレータ回路）
２１〜２ｎ    第１〜第ｎレギュレータ回路（シリーズレギュレータ回路）
３    ＣＣＤカメラモジュール
Ｑ１    出力トランジスタ（Ｐチャネル電界効果トランジスタ）
Ｌ１    インダクタ
Ｄ１    ダイオード
Ｃ１    出力用キャパシタ
ＣＮＴ    制御部
Ｘ    負電圧放電回路
Ｐ１    Ｐチャネル電界効果トランジスタ
Ｎ１〜Ｎ２    Ｎチャネル電界効果トランジスタ
Ｒ１〜Ｒ３    抵抗
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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