(57)【要約】【課題】  この発明は、共通化した際に各機能に適した電圧を昇圧して、駆動の効率化を図ることを目的とする。【解決手段】  この発明の電源供給回路装置は、バッテリー９から供給される電源電圧から所定の定電圧を生成して出力する定電圧回路４と、電圧の電圧値に応じた倍率で電圧を昇圧し、負荷の電源として供給するチャージポンプ回路３と、バッテリー９からの電源をチャージポンプ回路３へ与えるか定電圧回路４へ与えるかを選択する選択回路とを備え、用いられる負荷に対応して選択回路の出力が選択されることを特徴とする。【選択図】    図１
2009089527.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源から供給される電源電圧から所定の定電圧を生成して出力する定電圧回路と、前記電圧の電圧値に応じた倍率で電圧を昇圧し、負荷の電源として供給するチャージポンプ回路と、前記直流電源からの電源電圧をチャージポンプ回路へ与えるか定電圧回路へ与えるかを選択する選択回路と、を備え、用いられ負荷に対応して前記選択回路の出力が選択されることを特徴とする電源供給回路装置。
【請求項２】
前記チャージポンプ回路の出力は、ＵＳＢ−ＯＴＧと発光ダイオードに与えられ、ＵＳＢ−ＯＴＧへ出力する際には、前記選択回路は、前記定電圧回路の電圧を選択し、発光ダイオードへ出力する際には、前記選択回路は、前記直流電源の電圧を選択することを特徴とする請求項1に記載の電源供給回路装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、チャージポンプ回路を用いた電源供給回路装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＵＳＢ  Ｏｎ−ｔｈｅ−Ｇｏ（ＯＴＧ）及びチャージポンプ回路を使用すると、ホストＰＣなしで、ＰＤＡ、携帯電話及びデジタルカメラなどのモバイル機器とＵＳＢ周辺機器を直接相互に接続することができる。
【０００３】
チャージポンプ回路は、直流電源からの電源電圧充電したコンデンサの電圧を加算して昇圧するため、出力電圧が電源電圧の整数倍の電圧しか得られず、電源電圧と負荷が必要とする電圧の関係によっては、負荷に必要以上の電圧が供給されて負荷の電力消費が大きくなり、効率を低下させる場合があった。
【０００４】
そこで、電源電圧の１／４ステップごとに出力電圧を設定できるチャージポンプ回路が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
一方、デジタルカメラ付き携帯電話やデジタルカメラにおいては、フラッシュが装備されているものが多い。かかるフラッシュは白色発光ダイオード（ＬＥＤ）を点灯させて動作させる。このＬＥＤを駆動するドライバとして、チャージポンプ式ＬＥＤドライバがある。チャージポンプ式ＬＥＤドライバは、チャージポンプ回路を備え、このチャージポンプ回路には、リチウムイオン電池などの電池から電池電圧が入力電圧として印加される。電池には入力コンデンサが並列の接続されており、この入力コンデンサの両端間で入力電圧が保持される。
【０００６】
チャージポンプ回路は、例えば、入力電圧を１倍、１．５倍または２倍にして、出力する機能を有する。この場合、チャージポンプ回路は、昇圧率として１倍、１．５倍または２倍を持つ。出力電圧は出力コンデンサに印加され、この出力コンデンサに、複数のＬＥＤが並列に接続され、各白色ＬＥＤには、定電流源が直列に接続されている。すなわち、チャージポンプ式ＬＥＤドライバでは、出力コンデンサに白色ＬＥＤを並列に接続し、それぞれのＬＥＤ電流を定電流源で駆動している。
【０００７】
従来、デジタルカメラ付き携帯電話やデジタルカメラにおいて、上記したＵＳＢ−ＯＴＧ機能とフラッシュ機能を備える場合、それぞれチャージポンプ回路を備えた２つの電源供給回路を用いていた。
【特許文献１】特開２００１-１６９５３７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＵＳＢ−ＯＴＧ機能とフラッシュ機能とは、両者を同時に使用することは殆ど無い。そこで、両者の電源回路を共有すれば回路規模を小さくすることができる。
【０００９】
この発明は、上記した事情に鑑みなされたものにして、複数の機能に電源を供給する電源供給回路を共通化し、回路規模の縮小と回路全体としての端子数を削減することを目的とする。
【００１０】
さらに、この発明は、共通化した際に各機能に適した電圧を昇圧して、駆動の効率化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明の電源供給回路装置は、直流電源から供給される電源電圧から所定の定電圧を生成して出力する定電圧回路と、前記電圧の電圧値に応じた倍率で電圧を昇圧し、負荷の電源として供給するチャージポンプ回路と、前記直流電源からの電源電圧をチャージポンプ回路へ与えるか定電圧回路へ与えるかを選択する選択回路と、を備え、用いられる負荷に対応して前記選択回路の出力が選択されることを特徴とする。
【００１２】
また、この発明は、前記チャージポンプ回路の出力は、ＵＳＢ−ＯＴＧと発光ダイオードに与えられ、ＵＳＢ−ＯＴＧへ出力する際には、前記選択回路は、前記定電圧回路の電圧を選択し、発光ダイオードへ出力する際には、前記選択回路は、前記直流電源の電圧を選択することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、複数の機能に電源を供給する電源供給回路を共通化することができ、回路規模の縮小と回路全体としての端子数を削減することができる。
【００１４】
また、用いられる負荷に応じて、直流電源からの出力をスルーしてチャージポンプ回路に与えるか、定電圧回路からの定電圧を与えるかが選択されるので、各機能に適した電圧を昇圧して、駆動の効率化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、説明の重複を避けるためにその説明は繰返さない。
【００１６】
図１は、この発明の実施の形態における電源供給回路の例を示したブロック回路図である。なお、この実施形態おいては、３種類の倍率で昇圧を行うことができる３モードのチャージポンプ回路を例にして示している。
【００１７】
図１における電源供給回路１は、直流電源としてのバッテリー９から入力された電源電圧ＶＤＤからの出力が端子ＶＲＧＢＩＮＢから定電圧回路４に与えられる。バッテリー９は、例えば、リチウムイオン電池で構成され、使用するに従って、４．５Ｖ〜３．１Ｖへ電圧が変動する。
【００１８】
定電圧回路４は、バッテリー９からの入力された電源電圧ＶＤＤから所定の定電圧を生成して出力電圧として出力する。この実施形態における定電圧回路４は、後述するように、用いられる負荷に応じて、バッテリー９からの出力をスルーしてチャージポンプ回路３に与えるか、定電圧回路４からの定電圧を与えるか選択する選択回路を備えている。
【００１９】
チャージポンプ回路３は、バッテリー９からスルーされたバッテリー９の電圧または定電圧回路３からの電圧を昇圧して出力する。チャージポンプ回路３の出力は昇圧率を決めるための電圧検出部３４に与えられる。電圧検出部３４は、差動アンプ５０を有し、一方にチャージポンプ回路３の出力が与えられ、他方に基準電圧回路５１の出力が与えられる。
【００２０】
また、定電圧回路４の出力は端子ＲＥＧＯＵＴから出力され、この出力電圧は出力コンデンサ７に印加される。
【００２１】
チャージポンプ回路３の出力は端子ＶＢＵＳから出力され、この出力電圧は出力コンデンサ８に印加される。また、端子ＶＲＧＢＧＮＤは接地されている。
【００２２】
チャージポンプ回路３の２対のコンデンサ端子ＣＡＰ１Ｐ、ＣＡＰ１Ｎ、ＣＡＰ２Ｐ、ＣＡＰ２Ｎを有し、ＣＡＰ１Ｐ、ＣＡＰ１Ｎにはコンデンサ１０が、ＣＡＰ２Ｐ、ＣＡＰ２Ｎはコンデンサ１１が接続されている。
【００２３】
出力コンデンサ８には白色ＬＥＤ６１、６１が並列に接続されている。白色ＬＥＤ６１、６１は、端子ＬＥＤＧ１、ＬＥＤＢ１に接続される。端子ＬＥＤＧ１、ＬＥＤＢ１には、トランジスタ５４、５５がそれぞれ接続され、トランジスタ５４、５５がドライバー回路５３により制御され、定電流駆動される。フラッシュを駆動するときには、ドライバー回路５３により、トランジスタ５４、５５がオンし、白色ＬＥＤ６１、６１にチャージポンプ回路３からの電圧が与えられ、白色ＬＥＤ６１、６１が点灯する。
【００２４】
また、白色ＬＥＤ６１、６１の順方向の降下電圧を電圧調整回路５２で検出し、この検出した電圧を電圧検出回路３４にフィードバックし、チャージポンプ回路３の昇圧率を制御する。
【００２５】
ＵＳＢ−ＯＴＧの使用時のチャージポンプ回路３の出力は、５Ｖ±０．２５Ｖで固定の定電圧制御が行われている。バッテリ−９のように、使用するに従って電源電圧が次第に低下するような場合には、一定の電圧を負荷に供給するために、バッテリー９から供給される電源電圧から所定の定電圧を出力する定電圧回路４からの出力をチャージポンプ回路３に入力するように構成している。
【００２６】
これに対して、ＬＥＤ駆動に用いるチャージポンプ回路３の出力は、バッテリー９の出力を電圧に応じて、１倍、１．５倍あるいは２倍に昇圧する定電流制御で十分である。このようなＬＥＤ駆動に対してＵＳＢ−ＯＴＧに使用するチャージポンプ回路３をそのまま用いて両者の電源供給回路を共用化した場合、ＬＥＤ駆動時にも定電圧回路４からの出力をチャージポンプ回路に与え、その電圧を昇圧することになる。
【００２７】
上記のように、ＬＥＤ駆動だけを考えた場合、定電圧回路４を用いる必要が無いので、単に共有化するだけでは、ＬＥＤ駆動だけを考えると効率が悪くなる。
【００２８】
そこで、この実施形態は、ＬＥＤ駆動の場合には、定電圧回路４をスルーして、チャージポンプ回路３にバッテリー９からの電圧を直接入力することで、効率化を図っている。この結果、電池(バッテリ)の消耗を少なくすることができる。このため、この実施形態における定電圧回路４は、図２に示すように、用いられる負荷に応じて、バッテリー９からの出力をスルーしてチャージポンプ回路３に与えるか、定電圧回路４からの定電圧を与えるか選択する選択回路４３を備えている。
【００２９】
図２は、上記した電源供給回路１の定電圧回路４の一例を示す回路図である。
【００３０】
この実施形態の定電圧回路４は、バッテリー９からの電源が与えられる選択回路４３、基準電圧発生回路（Ｖｒｅｆ）４６、演算増幅器（比較回路）４１、出力ドライバを構成するＰチャネルＭＯＳ（ＰＭＯＳ）トランジスタ４２、分割抵抗回路４４、４５、コンデンサ４７を備える。
【００３１】
選択回路４３は、用いられる負荷に応じて、バッテリー９からの出力をスルーするか、定電圧回路４のＰＭＯＳトランジスタ４２に与えるかを切り替える。この実施形態においては、ＵＳＢ−ＯＴＧの使用する場合には、制御信号により、選択回路４３がバッテリー９からの電源を定電圧回路側に切り替える。また、フラッシュ駆動時には、選択回路４３はバッテリー９からの出力をスルーしてチャージポンプ回路３側へ与えるように切り替える。
【００３２】
定電圧回路４の演算増幅器４１では、出力がＰＭＯＳトランジスタ４２のゲートに接続され、反転入力端子（−）には、基準電圧発生回路４６からの基準電圧Ｖｒｅｆが印加され、非反転入力端子（＋）に出力電圧を分割抵抗回路４４と４５で分割した電圧が印加され、分割抵抗回路４４、４５の分割電圧が基準電圧Ｖｒｅｆに等しくなるように制御され、ＰＭＯＳトランジスタ４２を制御する。ＰＭＯＳトランジスタ４２のドレイン電流はコンデンサ４７で安定化され、出力端から定電圧が出力される。
【００３３】
図３は、上記した電源供給回路１のチャージポンプ回路３の一例を示す回路図である。
【００３４】
図３に従いチャージポンプ回路３の構成についてさらに説明する。
【００３５】
チャージポンプ回路３は、定電圧回路４またはバッテリー９から入力された電圧を１倍、１.５倍又は２倍に昇圧して出力する３モードのチャージポンプ回路部３１と、所定の周波数（１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚ）のクロック信号ＣＬＫを生成して出力するクロック信号発生回路部３２と、該クロック信号発生回路部３２から入力されたクロック信号ＣＬＫを基にしてチャージポンプ回路部３１の昇圧動作の制御を行う制御回路部３３とを備えている。更に、チャージポンプ回路３は、電源電圧ＶＤＤの検出を行い、検出結果を制御回路部３３に出力する電圧検出回路部３４を備えている。
【００３６】
チャージポンプ回路部３１は、同じ容量の２個のコンデンサ（以下、フライバックコンデンサと呼ぶ）ＦＣ１，ＦＣ２と、チャージポンプ回路部３１の出力電圧を安定化させるコンデンサ（以下、キャッチアップコンデンサと呼ぶ）Ｃ１と、ＰＭＯＳトランジスタからなる第１スイッチ素子ＳＷ１、第２スイッチ素子ＳＷ２、第３スイッチ素子ＳＷ３、第４スイッチ素子ＳＷ４、第５スイッチ素子ＳＷ５、第６スイッチ素子ＳＷ６及び第７スイッチ素子ＳＷ７とを備えている。更に、チャージポンプ回路部３１は、ＮＭＯＳトランジスタからなる第８スイッチ素子ＳＷ８及び第９スイッチ素子ＳＷ９と、入力された制御信号に応じて切り換わる切り換えスイッチＳＷ１０及びＳＷ１１とを備えている。
【００３７】
なお、第１スイッチ素子ＳＷ１と第６スイッチ素子ＳＷ６はそれぞれ第１のスイッチ素子をなし、第２スイッチ素子ＳＷ２と第５スイッチ素子ＳＷ５はそれぞれ第２のスイッチ素子をなし、第３スイッチ素子ＳＷ３は第３のスイッチ素子をなす。また、第４スイッチ素子ＳＷ４は第４のスイッチ素子を、第７スイッチ素子ＳＷ７は第６のスイッチ素子を、第８スイッチ素子ＳＷ８は第５のスイッチ素子を、第９スイッチ素子ＳＷ９は第７のスイッチ素子をそれぞれなしている。また、切り換えスイッチＳＷ１０は第１の切り換えスイッチを、切り換えスイッチＳＷ１１は第２の切り換えスイッチをそれぞれなし、フライバックコンデンサＦＣ１及びＦＣ２はそれぞれ第１のコンデンサを、キャッチアップコンデンサＣ１は第２のコンデンサをそれぞれなす。
【００３８】
第１スイッチ素子から第９スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ９の各ゲートには、制御回路部３３からの制御信号Ｓ１〜Ｓ９が対応して入力されている。また、切り換えスイッチＳＷ１０及びＳＷ１１には、制御回路部３３からの制御信号Ｓ１０及びＳ１１が対応して入力されている。また、定電圧回路４におけるＮＭＯＳトランジスタ２２のゲート及び誤差増幅器２３のイネーブル信号入力端には、制御回路部３３からの制御信号Ｓ０がそれぞれ入力されている。
【００３９】
チャージポンプ回路部３１は、制御回路部３３から入力される制御信号Ｓ１〜Ｓ１１に応じて、入力された電圧を１倍、１.５倍又は２倍のいずれかに昇圧して出力端ＣＰＯＵＴから出力する。なお、チャージポンプ回路３において、入力された電圧に対して、１倍に昇圧する、すなわち定電圧回路４またはバッテリー９の出力電圧をそのまま出力する動作を第１動作モードとし、１.５倍に昇圧する動作を第２動作モードとし、２倍に昇圧する動作を第３動作モードとする。
【００４０】
チャージポンプ回路部３１において、定電圧回路４の出力電圧またはバッテリー９が入力される入力端ＣＰＩＮと負側電源電圧をなす接地電圧との間には、第４スイッチ素子ＳＷ４、フライバックコンデンサＦＣ１、第３スイッチ素子ＳＷ３、フライバックコンデンサＦＣ２及び第８スイッチ素子ＳＷ８が直列に接続されている。ここで、第４スイッチ素子ＳＷ４とフライバックコンデンサＦＣ１との接続部をＰ１とし、フライバックコンデンサＦＣ１と第３スイッチ素子ＳＷ３との接続部をＰ２とする。更に、第３スイッチ素子ＳＷ３とフライバックコンデンサＦＣ２との接続部をＰ３とし、フライバックコンデンサＦＣ２と第８スイッチ素子ＳＷ８との接続部をＰ４とする。
【００４１】
入力端ＣＰＩＮと接続部Ｐ２との間には第１スイッチ素子ＳＷ１が、入力端ＣＰＩＮと接続部Ｐ３との間には第７スイッチ素子ＳＷ７が、入力端ＣＰＩＮと接続部Ｐ４との間には第６スイッチ素子ＳＷ６がそれぞれ接続されている。また、接続部Ｐ１と出力端ＣＰＯＵＴとの間には第２スイッチ素子ＳＷ２が、接続部Ｐ３と出力端ＣＰＯＵＴとの間には第５スイッチ素子ＳＷ５がそれぞれ接続され、接続部Ｐ２と接地電圧との間には第９スイッチ素子ＳＷ９が接続されている。
【００４２】
切り換えスイッチＳＷ１０は、第３スイッチ素子ＳＷ３に対応して設けられており、入力される制御信号Ｓ１０に応じて第３スイッチ素子ＳＷ３のサブストレートゲート（バックゲート）に対するソース又はドレインへの接続の切り換えを行う。同様に、切り換えスイッチＳＷ１１は、第７スイッチ素子ＳＷ７に対応して設けられており、入力される制御信号Ｓ１１に応じて第７スイッチ素子ＳＷ７のサブストレートゲートに対するソース又はドレインへの接続の切り換えを行う。
【００４３】
出力端ＣＰＯＵＴには、接地電圧との間にキャッチアップコンデンサＣ１と負荷回路１１が並列に接続されている。
【００４４】
図４は、定電流時における入力される電圧と昇圧する電圧の倍数における効率を示す特性図である。この図４から入力電圧により、効率が変わる。フラッシュ駆動時は、定電流制御を行うので、入力される電圧に対して、最も効率が良い昇圧の倍数をチャージポンプ回路３が選択するように制御される。
【００４５】
制御回路部３３によるチャージポンプ回路部３１の動作制御例について、図５のフローチャートを用いて説明する。
【００４６】
図５において、制御回路部３３は、まず最初に、電圧検出回路部３４で検出された電源電圧ＶＤＤが所定値Ｖ１、例えば４.０Ｖを超えているか否かを調べ（ステップＳ１）、４.０Ｖを超えている場合（ＹＥＳ）は、チャージポンプ回路部３１に対して第１動作モードで動作させた（ステップＳ２）後、ステップＳＴ１に戻る。
【００４７】
ステップＳ１で、４.０Ｖ以下である場合（ＮＯ）、制御回路部３３は、電圧検出回路部３４で検出された電源電圧ＶＤＤが所定値Ｖ１よりも小さい所定値Ｖ２、例えば３.２Ｖを超えているか否かを調べる（ステップＳ３）。ステップＳ３で、３.２Ｖを超えている場合（ＹＥＳ）、チャージポンプ回路部３１に対して第２動作モードで動作させ（ステップＳ４）、電圧検出回路部３４で検出された電源電圧ＶＤＤが４.１Ｖを超えているか否かを調べる（ステップＳ５）。ステップＳ５で、４.１Ｖを超えている場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ２に進み、４.１Ｖ以下である場合（ＮＯ）は、ステップＳ３に戻る。
【００４８】
次に、ステップＳ３で、３.２Ｖ以下である場合（ＮＯ）、制御回路部３３は、チャージポンプ回路部３１に対して第３動作モードで動作させ（ステップＳ６）、この後、電圧検出回路部３４で検出された電源電圧ＶＤＤが３.３Ｖを超えているか否かを調べる（ステップＳ７）。ステップＳ７で、３.３Ｖを超えている場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ４に進み、３.３Ｖ以下である場合（ＮＯ）は、ステップＳＴ６に戻る。このようにして、制御回路部３３は、チャージポンプ回路部３１に対して、電圧検出回路部３４からの検出結果に応じて３モードでの動作を行わせる。
【００４９】
上記のように、この実施形態では、ＵＳＢ−ＯＴＧに使用する場合には、選択回路４３が定電圧回路４からの出力をチャージポンプ回路３に入力するように制御され、バッテリー９の電圧に応じて、チャージポンプ回路３が３モードで動作され、５Ｖ±０．２５Ｖの定電圧制御が行える。
【００５０】
一方、ＬＥＤ駆動の場合には、定電圧回路４をスルーして、チャージポンプ回路３にバッテリー９からの電圧を直接入力され、バッテリー９の電圧に応じて、チャージポンプ回路３が３モードで動作され、最も効率の良く定電流制御を行うことができる。この結果、電池(バッテリ)の消耗を少なくすることができる。
【００５１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】この発明の実施の形態における電源供給回路の例を示したブロック回路図である。
【図２】図１における電源供給回路の定電圧回路の一例を示す回路図である。
【図３】図１における電源供給回路のチャージポンプ回路の一例を示す回路図である。
【図４】定電流時における入力される電圧と昇圧する電圧の倍数における効率を示す特性図である。
【図５】チャージポンプ回路の動作制御例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５３】
１  電源供給回路、３  チャージポンプ回路、４  定電圧回路、９  バッテリー、４１  演算増幅器（比較回路）、４２  ＰＭＯＳトランジスタ、４３  選択回路、４４、４５  分割抵抗回路、４６  基準電圧発生回路（Ｖｒｅｆ）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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