(57)【要約】【課題】入力される外部電源の電圧が、所定の電圧の出力電力を出力するための必要な所定のしきい値よりも低い場合であっても、安定した出力電力を出力することができる電源回路を提供すること。【解決手段】本発明にかかる電源回路は、外部電源から入力される電力を内部電力として出力する外部電源入力部、前記内部電力の電圧を所定のしきい値と比較して、その比較結果を出力する比較部、前記内部電力の電圧を所定の電圧に降圧して出力するスイッチングレギュレータ部、前記内部電力の電圧が前記所定のしきい値以上の場合は前記スイッチングレギュレータで降圧された電力を出力電力として出力し、内部電力の電圧が前記所定のしきい値未満の場合は前記外部電源入力部から出力される内部電力を出力電力として出力する出力切替部、及び、出力切替部から出力された出力電力を所定の設定電圧に安定化して出力するシリーズレギュレータを備えている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部電源から入力される電力を内部電力として出力する外部電源入力部、
前記内部電力の電圧を所定のしきい値と比較して、その比較結果を出力する比較部、
前記内部電力の電圧を所定の電圧に降圧して出力するスイッチングレギュレータ部、
及び、
前記内部電力の電圧が前記所定のしきい値以上の場合は前記スイッチングレギュレータで降圧された電力を出力電力として出力し、内部電力の電圧が前記所定のしきい値未満の場合は前記外部電源入力部から出力される内部電力を出力電力として出力する出力切替部
を含むことを特徴とする電源回路。
【請求項２】
出力切替部から出力された出力電力を所定の設定電圧に安定化して出力するシリーズレギュレータが付加されていることを特徴とする請求項１に記載の電源回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源回路に関するものであり、特には、複数の外部電源に対応するように構成された無線通信機で利用される電源回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の無線通信機では、外部電源から供給される電力をシリーズレギュレータあるいは３端子レギュレータを介して受信部等に供給するように構成されている。シリーズレギュレータを採用すると、スイッチングレギュレータを採用する場合に比べて、受信部等へ影響を与えるスイッチングノイズが少ないという効果が得られる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
反面、シリーズレギュレータは発熱しやすく、特に入出力の電圧差が大きい場合、発熱量が大きくなるという不具合がある。
このような不具合に対処するために、特開平９−８３０４号（特許文献１）等には、外部電源から供給される電力を一旦スイッチングレギュレータで所定の電圧に降圧し、安定電源を介して受信部に供給する手段が開示されている。
しかし、スイッチングレギュレータは、入力電圧が供給すべき出力電圧よりも一定以上大きなものでなければ、十分にスイッチングできないので、供給すべき出力電圧を安定して出力することができない。
このため、入力電圧が供給すべき出力電圧よりも一定以上大きなものでない場合、スイッチングレギュレータは所望の内部電圧を受信部に供給することができず、受信部の動作が不安定になるといった不具合があった。
特に、外部電源として、バッテリー等を使用する場合、バッテリーの消耗による電圧降下によって受信部の動作が不安定になる。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−８３０４号
【０００５】
そこで、本発明は、外部電源から供給される電力を、スイッチングレギュレータを介して安定化して出力電力として出力するように構成された電源回路において、供給された外部電源の電圧が、最低電圧よりも低い場合、スイッチングレギュレータを介さずに電力を出力することができる電源回路を提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明にかかる電源回路は、
外部電源から入力される電力を内部電力として出力する外部電源入力部、
前記内部電力の電圧を所定のしきい値と比較して、その比較結果を出力する比較部、
前記内部電力の電圧を所定の電圧に降圧して出力するスイッチングレギュレータ部、
及び、
前記内部電力の電圧が前記所定のしきい値以上の場合は前記スイッチングレギュレータで降圧された電力を出力電力として出力し、内部電力の電圧が前記所定のしきい値未満の場合は前記外部電源入力部から出力される内部電力を出力電力として出力する出力切替部
を含むことを特徴としている。
請求項２では、
出力切替部から出力された出力電力を所定の設定電圧に安定化して出力するシリーズレギュレータが付加されている。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１にかかる発明の電源回路では、
内部電力の電圧を所定のしきい値と比較して、内部電力の電圧が前記所定のしきい値以上の場合はスイッチングレギュレータで降圧された電力を出力電力として出力し、内部電力の電圧が前記所定のしきい値未満の場合は前記内部電力を出力電力として出力することにより、
内部電力の電圧が前記所定のしきい値以上の場合には、スイッチングレギュレータで降圧されるので、過大な電圧の出力電力が出力されることは防止され、
内部電力の電圧が前記所定のしきい値未満の場合には、スイッチングレギュレータの動作が不安定になっても、その出力が出力電力として出力されることは防止される。
このようにして、本発明によれば、外部電源から供給される電力の電圧が前記所定のしきい値以上であれば、スイッチングレギュレータで降圧して、受信回路等に電力を供給し、外部電源から供給される電力の電圧が前記所定のしきい値未満であれば、スイッチングレギュレータを介さずに電力を供給するので、外部電源としてバッテリー等を使用する場合、バッテリーの消耗によって電圧降下が発生した場合でも、スイッチングレギュレータの動作不良の影響を受けることはない。
したがって、本発明によれば、内部電力として入力される外部電源の電圧に大小によらず適正な電圧の出力電力が得られるという効果がある。
請求項２では、
出力電力を、シリーズレギュレータで所定の電圧に安定化して出力することにより、内部電力の電圧に大小によらず適正な電圧がスイッチングレギュレータから供給されるので、シリーズレギュレータからは安定したノイズの少ない出力電力を出力することができる。
また、シリーズレギュレータに入力された電圧は適度に降圧されているので、シリーズレギュレータが過大な発熱をすることもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、本発明にかかる電源回路を、その実施の形態を示した図面に基づいて詳細に説明する。
図１に本発明にかかる電源回路１０を示す。図１に示したように、電源回路１０は、安定化電源１ａ、バッテリーパック１ｂ、外部電源切替部２、スイッチングレギュレータ３、電源切替部４、コンパレータ５、および、シリーズレギュレータである３端子レギュレータ６を含んでいる。
【０００９】
電源回路１０には、第１の外部電源としての安定化電源１ａと、第２の外部電源としてのバッテリーパック１ｂの２種類の外部電源の何れか一方から供給された電力が内部電力として入力され、例えば3.3Ｖに安定化された出力電力が出力され、受信回路７の動作用電力として供給されるように構成されている。
バッテリーパック１ｂに収納される電池としては、乾電池等の一次電池でも、充電池等の二次電池でもよい。
なお、第１の外部電源として、安定化電源１ａから供給される電圧は10〜16Ｖであり、第２の外部電源としてバッテリーパック１ｂから供給される電圧は、充電された状態の二次電池の場合は６〜10Ｖである。このように、第１の外部電源の電圧と第２の外部電源の電圧は異なる電圧であってもよい。
【００１０】
外部電源切替部２は、第１の外部電源もしくは第２の外部電源の何れか一方の内部電力を選択切替えして、内部への出力Ａとして出力するように構成されている。
スイッチングレギュレータ３は、外部電源切替部２から出力された出力Ａを、規定の電圧、例えば５Ｖに降圧して出力Ｂとして出力するように構成されている。
スイッチングレギュレータ３から規定の電圧の出力Ｂとして安定して出力させるためには、スイッチングレギュレータ３の仕様に応じて、入力電圧（出力Ａの電圧）を、出力電圧（出力Ｂの電圧）よりも所定の電圧差以上高い電圧とする必要がある。
ここでは、スイッチングレギュレータ３から規定の電圧を出力Ｂとして安定して出力させるために必要な最低の入力電圧を、所定のしきい値と呼ぶ。したがって、出力Ａの電圧としては所定のしきい値以上の電圧が要求される。
実施例においては、スイッチングレギュレータ３から出力されるべき出力Ｂの電圧を５Ｖ、所定のしきい値を６Ｖとするものである。
【００１１】
コンパレータ５は、外部電源切替部２から出力された出力Ａの電圧が所定のしきい値以上であるか否かを判別し、その判別結果を電源切替部４に出力するように構成されている。
電源切替部４は、外部電源切替部２から出力される出力Ａと、スイッチングレギュレータ３から出力される出力Ｂとの入力を受け、コンパレータ５から出力される判別結果に基づいて、出力Ａもしくは出力Ｂの何れか一方を選択切替えして出力Ｃとして出力するように構成されている。電源切替部４は、コンパレータ５において、出力Ａが所定のしきい値未満であると判別されて、その判別結果が入力された場合は、外部電源切替部２からの出力Ａを選択切替えして出力Ｃとして出力し、コンパレータ５において、出力Ａが所定のしきい値以上であると判別されて、その判別結果が入力された場合は、スイッチングレギュレータ３からの出力Ｂを選択切替えして出力Ｃとして出力するように構成されている。
したがって、電源切替部４は、外部電源の電圧が所定のしきい値以上であれば、降圧された外部電源の電圧を出力し、外部電源の電圧が所定のしきい値未満であれば、降圧されていない外部電圧の電圧を出力するように動作する。
【００１２】
３端子レギュレータ６は、電源切替部４の出力Ｃを、受信回路７の動作用電力として適した所定の設定電圧である例えば3.3Ｖに降圧して、出力Ｄとして出力する。この出力Ｄを動作用電力として受信回路７は所定の受信機能を発揮するように構成されている。
３端子レギュレータ６に入力される電源切替部４の出力Ｃの電圧は、この３端子レギュレータ６の仕様により、例えば５〜６Ｖであることが望ましく、この望ましい電圧範囲である５〜６Ｖを大きく越える電圧が入力されると、３端子レギュレータ６の発熱が過大になるものである。なお、３端子レギュレータ６は、スイッチングレギュレータではなく、シリーズレギュレータであるので、受信回路に与えるノイズが少ない。
以上において、
外部電源切替部２は、特許請求の範囲の外部電源入力部に相当し、
スイッチングレギュレータ３は、特許請求の範囲のスイッチングレギュレータ部に相当し、
コンパレータ５は、特許請求の範囲の比較部に相当し、
電源切替部４は、特許請求の範囲の出力切替部に相当し、
３端子レギュレータ６は、特許請求の範囲のシリーズレギュレータに相当する構成である。
【００１３】
以上の構成の電源回路１０の動作について以下に説明する。
外部電源切替部２から出力された出力Ａの電圧が所定のしきい値以上である場合と、所定のしきい値未満である場合に分けて説明する。
【００１４】
はじめに、外部電源切替部２から出力された出力Ａの電圧が前記所定のしきい値（例えば６Ｖ）以上である場合、即ち、第１の外部電源もしくは第２の外部電源の何れかが外部電源切替部２によって選択切替えされ、出力Ａとして出力されたとき、その出力Ａの電圧が所定のしきい値（例えば６Ｖ）以上である場合を説明する。
外部電源切替部２の出力Ａは、スイッチングレギュレータ３とコンパレータ５に供給される。
【００１５】
この場合は、コンパレータ５から出力される判別結果は、出力Ａの電圧が所定のしきい値以上であるという判別結果であるので、この判別結果が電源切替部４に入力される。
電源切替部４は、外部電源切替部２の出力Ａと、スイッチングレギュレータ３の出力Ｂとを受けるとともに、判別結果が、出力Ａの電圧が所定のしきい値以上であるという判別結果の入力を受けるので、スイッチングレギュレータ３からの出力Ｂを選択切替えして、出力Ｃとして出力する。
この出力Ｃは、３端子レギュレータに入力される。ここで、前記出力Ｃの電圧は、スイッチングレギュレータ３によって例えば５Ｖに降圧されて安定化されているので、この３端子レギュレータ６の入力として望ましい電圧範囲であり、３端子レギュレータ６が所定の設定電圧である3.3Ｖに降圧して安定化した出力Ｄとして出力するときに、過大な発熱をすることは防止される。
【００１６】
つぎに、外部電源切替部２から出力された出力Ａの電圧が所定のしきい値（例えば６Ｖ）未満の、例えば5.1Ｖである場合、即ち、第１の外部電源もしくは第２の外部電源の何れかが外部電源切替部２によって選択切替えされ、出力Ａとして出力されたとき、その出力Ａの電圧が所定のしきい値（例えば６Ｖ）未満である場合を説明する。
外部電源切替部２の出力Ａは、スイッチングレギュレータ３とコンパレータ５に供給される。
この場合は、コンパレータ５から出力される判別結果は、出力Ａの電圧が所定のしきい値未満であるという判別結果であるので、この判別結果が電源切替部４に入力される。
電源切替部４は、外部電源切替部２の出力Ａと、スイッチングレギュレータ３の出力Ｂとを受けるとともに、前記判別結果が、出力Ａの電圧が前記所定のしきい値未満であるという判別結果の入力を受けるので、スイッチングレギュレータ３からの出力Ｂではなく、外部電源切替部２からの出力Ａを選択切替えして、出力Ｃとして出力する。
【００１７】
この出力Ｃは、３端子レギュレータに入力される。ここで、前記出力Ｃの電圧は前記所定のしきい値（例えば６Ｖ）未満であるので、３端子レギュレータに直接供給されても過大な電圧ではなく、この３端子レギュレータ６の入力として望ましい電圧の範囲であり、３端子レギュレータ６が所定の設定電圧である3.3Ｖに降圧した出力Ｄを安定して出力するために必要な電力を３端子レギュレータ６に供給することができるとともに、３端子レギュレータ６が過大な発熱をすることは防止される。
このとき、スイッチングレギュレータ３に供給される前記出力Ａは、前記所定のしきい値（例えば６Ｖ）未満であるため、スイッチングレギュレータ３の出力Ｂは５Ｖに安定せず、５Ｖ以下になる場合もあるが、このような不安定な出力Ｂは電源切替部４では選択されないので、３端子レギュレータ６の動作を不安定にすることはない。
このようにして、３端子レギュレータ６の出力Ｄは、所定の設定電圧である3.3Ｖで安定して出力され、受信回路７のための動作用電力として出力されるのである。
【００１８】
このようにして、外部電源切替部２から出力された出力Ａの電圧が所定のしきい値以上であっても、未満であっても、３端子レギュレータ６には、過大な電圧でなく望ましい電圧範囲の電力が供給されるので、３端子レギュレータ６は、過大な発熱をすることなく、所定の設定電圧に安定化した動作用電力を出力することができる。
【００１９】
なお、外部電源切替部２は、手動操作によって何れかの外部電源を選択切替えして出力Ａとして出力する。または、外部電源切替部２は、外部電源検知手段によって何れの外部電源が接続されたかを検知して、その検知結果に基づいて何れかの外部電源を自動的に選択切替えして出力Ａとして出力する。
以上の説明においては、外部電源切替部２には、第１の外部電源と第２の外部電源の２種類の外部電源が入力される場合を例示して説明したが、１つの外部電源の電圧が前記所定のしきい値以上であったり未満であったりするような場合も、本発明の特許請求の範囲に含まれることは当然である。
【００２０】
３端子レギュレータ６に入力される電源切替部４の出力Ｃの電圧が、この３端子レギュレータ６の仕様により望ましい電圧範囲として規定された例えば５〜６Ｖに満たない場合には、３端子レギュレータ６からの出力Ｄが所定の設定電圧、例えば3.3Ｖを維持することが困難になる。
したがって、コンパレータ５には、前記所定のしきい値とともに、３端子レギュレータに入力される電圧が低くすぎる場合に警報を発するための別のしきい値として下限電圧も設定しておくことができる。
【００２１】
この場合には、コンパレータ５は、出力Ａの電圧が前記下限電圧未満になったと判別した場合には、電圧が低すぎるという警報信号を発して、外部電源のチェックもしくは交換などを促して、受信回路７の動作が不安定になることを防ぐことができる。
または、出力Ａを、前記望ましい電圧範囲に昇圧して出力するように構成された昇圧型のスイッチングレギュレータを設け、コンパレータ５が、出力Ａの電圧が前記下限電圧未満になって低すぎると判別した場合には、電圧が低すぎるという判別結果に基づいて、前記昇圧型のスイッチングレギュレータの出力を選択して、その出力を３端子レギュレータ６へ供給するように構成することもできる。
【００２２】
この場合は、外部電源が低すぎる場合でも適正な動作用電力を受信回路７に供給することができる。
なお、受信回路７に代えて種々の負荷回路に前記３端子レギュレータ６からの出力Ｄを供給することができることは言うまでもない。
【００２３】
なお、本発明において、スイッチングレギュレータとは、トランジスタ等の半導体素子によって、供給される電流を高速でオンオフ制御するとき、そのデューティ比を制御することによって、所定の出力電圧に制御された安定化出力を得る構成の電力変換回路を指している。
また、３端子レギュレータとは、トランジスタ等の半導体素子の接合部における電圧降下を制御することによって所定の電圧に安定化された出力電圧を得る構成の電圧安定化回路を指している。
【実施例１】
【００２４】
実施例１では、電源回路１０は、携帯可能な無線通信機の電源回路に採用した実施例であり、スイッチングレギュレータ３に供給される前記所定のしきい値は例えば６Ｖ、
３端子レギュレータ６への供給電圧として望ましい電圧の範囲は５〜６Ｖ、
３端子レギュレータ６からの出力Ｄの設定電圧は、例えば3.3Ｖに、それぞれ設定されているが、これらの電圧に限定されるものではないことは当然である。
また、実施例１では、前記電源切替部４からの出力Ｃ（５Ｖ）は図示しないその他の回路及び外部接続機器に供給され、前記３端子レギュレータ６からの出力Ｄ（3.3Ｖ）は受信回路７およびその他の回路部分に供給されるように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明にかかる電源回路の実施の形態の構成を示した構成図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０  電源回路
１ａ  安定化電源、第１の外部電源
１ｂ  バッテリーパック、第２の外部電源
２    外部電源切替部、外部電源入力部
３    スイッチングレギュレータ
４    電源切替部、出力切替部
５    コンパレータ、比較部
６    ３端子レギュレータ、シリーズレギュレータ
【図１】
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