半導体集積回路とこれを使用した多出力電源装置
【課題】入力電源として低圧または高圧を使用することができ、高圧の入力電源を使用する場合、設定を変更することで低消費電力化することができる多出力電源装置用の半導体集積回路を提供する。
【解決手段】第１の電源回路（１０Ａ）は、入力端子（Ｐ１）と第１の出力端子（Ｖｏ１）の間に介装されたスイッチング手段（１１，１２，１３，１４）に、第１の出力電圧に応じた帰還電圧（Ｖｆ１）が目標値に近づくようにスイッチング信号を供給する第１の制御回路（１７）を有しており、かつ第１の電源回路は、第１の電圧にかかわらず帰還電圧を規定の電位に設定する外部設定端子（Ｐ３）を有している。第１の出力を入力電源とした第２の電源回路（２０）を有する多出力電源装置を構成し、第１の出力電圧相当の高圧の入力電源を使用する場合には、第１の入出力を短絡し、外部設定端子を接地することにより、第１の電源回路を停止し、第２の電源回路が動作できる。
【解決手段】第１の電源回路（１０Ａ）は、入力端子（Ｐ１）と第１の出力端子（Ｖｏ１）の間に介装されたスイッチング手段（１１，１２，１３，１４）に、第１の出力電圧に応じた帰還電圧（Ｖｆ１）が目標値に近づくようにスイッチング信号を供給する第１の制御回路（１７）を有しており、かつ第１の電源回路は、第１の電圧にかかわらず帰還電圧を規定の電位に設定する外部設定端子（Ｐ３）を有している。第１の出力を入力電源とした第２の電源回路（２０）を有する多出力電源装置を構成し、第１の出力電圧相当の高圧の入力電源を使用する場合には、第１の入出力を短絡し、外部設定端子を接地することにより、第１の電源回路を停止し、第２の電源回路が動作できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の出力電圧を生成する多出力電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯機器のような電子機器はバッテリを電力源とし、このバッテリ電圧を機器内の各種電子回路への所望の電源電圧に変換するため、複数の電源回路からなる多出力電源装置が搭載される。
【０００３】
多出力電源装置の入力電圧となるバッテリ電圧は、例えばバッテリが１セルのリチウムイオン電池の場合、２．５〜４Ｖである。一方、要望される電源電圧は多種多様であり、例えばデジタルスチルカメラの場合、レンズ駆動用の５Ｖや、ＣＣＤバイアス用の１２Ｖや−６Ｖといった電圧がある。
【０００４】
図４に示した従来の多出力電源装置は、上記のような電源仕様に基づいて設計された回路構成図である。
図４において、１は入力電圧Ｖｉを供給する入力電源で、１セルのリチウムイオン電池の場合、Ｖｉ＝２．５〜４Ｖである。１０は第１の電源回路としての昇圧コンバータで、入力電源１に並列に直列接続されたインダクタ１１と主スイッチ１２と、主スイッチ１２とインダクタ１１との接続点に接続されたダイオード１３と、ダイオード１３の出力に接続されて第１の出力電圧Ｖｏ１（例えば５Ｖ）を出力する出力コンデンサ１４と、第１の出力電圧Ｖｏ１を分圧して帰還電圧Ｖｆ１を発生する抵抗１５と抵抗１６と、主スイッチ１２をオンオフする第１の制御回路１７とから構成されている。
【０００５】
第１の制御回路１７は、コントロール端子１７ａと帰還端子１７ｂとパルス出力端子１７ｃを有し、コントロール端子１７ａへ印加される第１のコントロール信号Ｖｃ１がＨレベルであれば動作を開始し、帰還端子１７ａに入力される帰還電圧Ｖｆ１が所定の基準電圧Ｖｒになるように、オンオフ時間比を調整されたパルス信号Ｖｇ１をパルス出力端子１７ｃから出力する。
【０００６】
２０は第２の電源回路としての昇圧コンバータで、第１の電源回路１０の出力コンデンサ１４に並列に直列接続されたインダクタ２１と主スイッチ２２と、主スイッチ２２とインダクタ２１との接続点に接続されたダイオード２３と、ダイオード２３の出力に接続されて第２の出力電圧Ｖｏ２（例えば１２Ｖ）を出力する出力コンデンサ２４と、第２の出力電圧Ｖｏ２を分圧して帰還電圧Ｖｆ２を発生する抵抗２５と抵抗２６と、主スイッチ２２をオンオフする第２の制御回路２７とから構成される。
【０００７】
第２の制御回路２７は、コントロール端子２７ａと帰還端子２７ｂとパルス出力端子２７ｃを有し、コントロール端子２７ａへのＨレベルの信号の印加によって動作を開始し、帰還端子２７ｂに入力される帰還電圧Ｖｆ２が所定の基準電圧Ｖｒになるように、オンオフ時間比を調整されたパルス信号Ｖｇ２をパルス出力端子２７ｃから出力する。
【０００８】
２８はＡＮＤ回路であり、後述するパワーオン信号Ｖｏｎと第２のコントロール信号Ｖｃ２の論理積である第２の信号Ｖ２をコントロール端子２７ａへ出力する。
３０はパワーオン信号発生回路で、第１の出力電圧Ｖｏ１が所定値（例えば目標電圧の９０％）以上であればＨレベルの信号を出力する比較回路３１と、比較回路３１の出力と第１のコントロール信号Ｖｃ１との論理積であるパワーオン信号Ｖｏｎを出力するＡＮＤ回路３２とで構成されている。
【０００９】
第１の電源回路１０の動作を説明する。
第１のコントロール信号Ｖｃ１がＨレベルになると第１の制御回路１７は動作を開始し、パルス出力端子１７ｂから出力するパルス信号Ｖｇ１によって主スイッチ１２がオンすると、入力電圧Ｖｉが印加されたインダクタ１１は励磁されて電流が流れる。
【００１０】
次に主スイッチ１２がオフすると、減少する電流がインダクタ１１とダイオード１３を介して出力コンデンサ１４に流れる。このオンオフ動作の繰り返しによって入力電源１から電力が供給され、出力コンデンサ１４から第１の出力電圧Ｖｏ１が出力される。
【００１１】
第１の出力電圧Ｖｏ１は、主スイッチ１２のオンオフ時間比によって制御され、第１の制御回路１７は帰還電圧Ｖｆ１が所定の基準電圧Ｖｒになるようにパルス信号Ｖｇ１のオンオフ時間比を調整する。このことによって、第１の出力電圧Ｖｏ１は目標値に安定化される。
【００１２】
次に、第１の出力電圧Ｖｏ１が所定値以上であると、パワーオン信号発生回路３０の比較回路３１はＨレベルを出力する。この比較回路３１の出力と第２のコントロール信号Ｖｃ２と、既にＨレベルである第１のコントロール信号Ｖｃ１との論理積を出力しているＡＮＤ回路３２の出力のパワーオン信号Ｖｏｎは、第２のコントロール信号Ｖｃ２がＨレベルになるとＨレベルを出力する。
【００１３】
第２の電源回路２０では第２の制御回路２７が、コントロール端子２７ａにＨレベルのパワーオン信号Ｖｏｎを入力されると動作を開始し、パルス出力端子２７ｃからのパルス信号Ｖｇ２によって主スイッチ２２をオンオフ動作するようになる。以後の第２の電源回路２０の動作は第１の電源回路１０と同様であり、主スイッチ２１のオンオフ動作によって第１の出力電圧Ｖｏ１を第２の出力電圧Ｖｏ２に昇圧変換し、これを目標値に安定化する。
【００１４】
多出力電源装置では、起動時の突入電流を分散化する目的や、電源電圧を供給される各電子回路側（以後、負荷側と称する）からの要望で各電源電圧の起動を前後する場合が多い。図４の多出力電源装置においては、第１のコントロール信号Ｖｃ１によって第１の出力電圧Ｖｏ１を立ち上げ、第２のコントロール信号Ｖｃ２によって第２の出力電圧Ｖｏ２を立ち上げることを基本仕様としている。
【００１５】
しかし、第２の電源回路２０の入力を第１の出力電圧Ｖｏ１とする構成上、第１の電源回路１０が動作し、かつ第１の出力電圧Ｖｏ１が充分立ち上がっている状態でないと、第２の電源回路２０を動作させられない。このため第２の電源回路２０の第２の制御回路２７のコントロール端子２７ａへ入力される第２の信号Ｖ２は、パワーオン信号Ｖｏｎと第２のコントロール信号Ｖｃ２との論理積となっているのである。
【００１６】
さて、入力電源として上記のような１セルのリチウムイオン電池ではなく、例えばＤＣ４．５〜５．５Ｖ出力のＡＣアダプタや、２セルのリチウムイオン電池を入力として５Ｖを出力する降圧電源装置を使用するような電子機器もある。このような電子機器に上記の多出力電源装置を兼用したい場合、入力仕様の異なる第１の電源回路１０は対応できない。
【００１７】
図４の多出力電源装置をこのような入力仕様に対応させるには、例えば下記の特許文献１のような方法がある。
特許文献１は多出力電源装置ではないが、異なる入力電圧に対応するために、入力電圧によって電源装置を介するか、入力電圧を直接に出力するかの切換手段を設けたものである。図示による説明は省略するが、特許文献１の方法を図４の多出力電源装置に適用すると、新たに設けた切換手段によって、ＡＣアダプタなどの外部電源装置の出力を入力された場合、第１の電源回路１０は停止され、代わりに外部電源装置の出力が第１の出力電圧Ｖｏ１となる。
【特許文献１】特開平５−１８４１３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
上記のような従来の多出力電源装置では、入力仕様の異なるＡＣアダプタや他の電源装置を入力電源として使用するような場合に対応できない。特許文献１の方法を参考にして、ＡＣアダプタなどの外部電源装置の出力を第１の出力電圧とする構成の場合には、以下の問題点がある。
【００１９】
第１の電源回路１０が動作できる状態であると、第１の制御回路１７の帰還端子１７ｂへの帰還電圧によっては主スイッチ１２のオンオフ動作を行い、無駄な電力を消費してしまう。第１の電源回路１０を停止するには第１のコントロール信号Ｖｃ１をＬレベルにすればよいが、その場合、パワーオン信号ＶｏｎがＬレベルとなって第２の電源回路２０が動作できなくなってしまう。
【００２０】
換言すると、所定の電池を入力電源とする場合に、第１の電源回路１０が動作し、第１の出力電圧Ｖｏ１が安定供給されることを動作条件とする第２の電源回路２０は、外部電源装置の出力を第１の出力電圧Ｖｏ１とする構成の場合、低消費電力化のためなどで第１の電源回路１０を停止すると動作することができない。
【００２１】
本発明は、所定の電池を入力電源とする場合の第１の電源回路１０として使用することができ、また外部電源装置の出力を第１の出力電圧Ｖｏ１とする構成の場合であっても低消費電力化することができる半導体集積回路を提供することを目的とする。また、この半導体集積回路を使用した多出力電源装置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】
【００２２】
本発明の請求項１記載の半導体集積回路は、入力端子に印加される入力電源電圧を第１の出力電圧に変換して第１の出力端子から出力する第１の電源回路と、前記第１の電源回路の第１の出力端子から出力された第１の出力電圧を第２の出力電圧に変換して第２の出力端子から出力する第２の電源回路を有する多出力電源装置に使用される半導体集積回路であって、前記第１の電源回路は、入力端子と第１の出力端子の間に介装されたスイッチング手段に、前記第１の出力端子の出力電圧に応じた帰還電圧が目標値に近づくようにスイッチング信号を供給する第１の制御回路を有しており、かつ前記第１の電源回路は、第１の出力端子の電圧にかかわらず前記帰還電圧を規定の電位に設定する外部設定端子を有していることを特徴とする。
【００２３】
本発明の請求項２記載の多出力電源装置は、請求項１記載の半導体集積回路を使用した多出力電源装置であって、入力端子に印加される入力電源電圧を第１の出力電圧に変換して第１の出力端子から出力する第１の電源回路と、前記第１の電源回路の第１の出力端子から出力された第１の出力電圧を第２の出力電圧に変換して第２の出力端子から出力する第２の電源回路を有し、前記第２の電源回路は前記第１の電源回路から発生するパワーオン信号を検出して動作可能とし、前記第１の電源回路は、前記外部設定端子が規定の所定の下限電位に設定されることによって前記スイッチング信号の供給をオフするように前記第１の制御回路を構成するとともに、前記第１の出力電圧が所定の出力電圧値以上である検出信号と、帰還電圧が規定の電位以下である検出信号との論理積を検出して前記パワーオン信号を生成するパワーオン信号発生回路を設けたことを特徴とする。
【００２４】
本発明の請求項３記載の多出力電源装置は、請求項２において、前記パワーオン信号発生回路は、前記帰還電圧の電圧が所定の出力電圧値以上であることを検出する第１の比較回路と、前記帰還電圧の電圧が規定の電位以下であることを検出する第２の比較回路と、前記第１の比較回路の出力側の検出信号と前記第２の比較回路の出力側の検出信号との論理積を検出して前記パワーオン信号を生成するＡＮＤ回路とを有していることを特徴とする。
【００２５】
本発明の請求項４記載の多出力電源装置は、請求項２において、前記第２の電源回路は、第１の出力端子と第２の出力端子の間に介装された第２のスイッチング手段に、前記第２の出力端子の出力電圧に応じた帰還電圧が目標値に近づくようにスイッチング信号を供給する第２の制御回路を有しており、かつ前記第２の電源回路は、外部から前記第２の電源回路の動作／停止を指示する第２のコントロール信号との論理演算結果に基づいて前記パワーオン信号発生回路から第２の制御回路への前記ワーオン信号の供給を制御するよう構成したことを特徴とする。
【００２６】
本発明の請求項５記載の多出力電源装置は、請求項２において、前記パワーオン信号発生回路は、前記第１の出力電圧もしくは前記第１の出力電圧を分圧した電圧と、前記所定の基準電圧を分圧した電圧とを比較して前記第１の出力電圧が前記所定の出力電圧値以上か否かを判定する第１の比較回路を設けたことを特徴とする。
【００２７】
本発明の請求項６記載の多出力電源装置は、請求項２において、前記パワーオン信号発生回路は、前記帰還端子の電圧と前記所定の下限値とを比較する第２の比較回路を有し、前記第２の比較回路は、前記入力電圧印加時もしくは前記第１のコントロール信号入力時の起動時における所定期間、前記帰還端子の電圧が前記所定の下限値以上であるように出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の半導体集積回路によると、通常の電池入力と同じ構成でありながら、ＡＣアダプタや他の電源装置を入力電源とする場合に、ＡＣアダプタ等の出力を第１の出力電圧とし、第１の電源回路を停止しながら、第２の電源回路が動作できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の各実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。
（第１の実施形態）
図１は本発明の半導体集積回路を使用した多出力電源装置を示す。
【００３０】
この多出力電源装置は、第１の電源回路１０Ａと第２の電源回路２０とで構成されている。第１の電源回路１０Ａの第１の出力電圧Ｖｏ１は、例えば５Ｖである。この第１の出力電圧Ｖｏ１を入力電源とした第２の電源回路２０の第２の出力電圧Ｖｏ２は、例えば１２Ｖである。
【００３１】
この図１では、入力電源として例えば１セルのリチウムイオン電池１が装着され、入力電圧Ｖｉが２．５〜４Ｖの場合を示している。この第１の電源回路１０Ａは半導体集積回路で構成されており、リチウムイオン電池１が接続される第１の外部接続端子Ｐ１，第１の出力電圧Ｖｏ１が発生する第２の外部接続端子Ｐ２，使用する入力電源の種類を設定する第３の外部接続端子Ｐ３，第１の電源回路１０Ａの動作開始を指示する第１のコントロール信号Ｖｃ１が入力される第４の外部接続端子Ｐ４，第２の電源回路２０へのパワーオン信号Ｖｏｎが出力される第５の外部接続端子Ｐ５を有している。
【００３２】
なお、入力電源としてＡＣアダプタのような外部電源装置が装着され、入力電圧Ｖｉが４．５〜５．５Ｖである電子機器の多出力電源装置を、同じ第１の電源回路１０Ａと第２の電源回路２０を使って構成する場合には、図２に示すように、第１の電源回路１０Ａの入出力を外部接続５０によって短絡すると共に、第３の外部接続端子Ｐ３を接地して使用することにより、第１の電源回路１０Ａを停止しながら、第２の電源回路２０が動作できる。
【００３３】
図１を詳しく説明する。
１は入力電圧Ｖｉを供給するリチウムイオン電池であり、１セルのリチウムイオン電池の場合、Ｖｉ＝２．５〜４Ｖである。１０Ａは第１の電源回路で、具体的には昇圧コンバータであり、入力電源１に並列に直列接続されたインダクタ１１と主スイッチ１２と、主スイッチ１２とインダクタ１１との接続点に接続されたダイオード１３と、ダイオード１３の出力に接続されて第１の出力電圧Ｖｏ１（例えば５Ｖ）を出力する出力コンデンサ１４と、第１の出力電圧Ｖｏ１を分圧して帰還電圧Ｖｆ１を発生する抵抗１５と抵抗１６と、主スイッチ１２をオンオフする第１の制御回路１７とから構成される。第１の制御回路１７はコントロール端子１７ａと帰還端子１７ｂとパルス出力端子１７ｃを有し、コントロール端子１７ａへのＨレベルの信号の印加によって動作を開始し、帰還端子１７ａに入力される帰還電圧Ｖｆ１が所定の基準電圧Ｖｒになるように、オンオフ時間比を調整されたパルス信号Ｖｇ１をパルス出力端子１７ｃから出力する。
【００３４】
３はパワーオン信号発生回路であり、第１の出力電圧Ｖｏ１が所定の出力電圧値（例えば目標電圧の９０％）以上であればＨレベルの信号を出力する比較回路３１と、第１の電源回路１０の帰還電圧Ｖｆ１が所定の下限値（例えば０．２Ｖ）以上であればＨレベルの信号を出力する比較回路３３と、比較回路３３の出力と第１のコントロール信号Ｖｃ１との論理積である第１の信号Ｖ１を出力するＡＮＤ回路３４と、比較回路３３の出力を反転するインバータ３５と、インバータ３５の出力と第１のコントロール信号Ｖｃ１との論理和を出力するＯＲ回路３６と、比較回路３１の出力とＯＲ回路３６の出力との論理積であるパワーオン信号を出力するＡＮＤ回路３７を備える。ここでは、前記第１の出力電圧が所定の出力電圧値以上であることの検出信号がＶｓ１、帰還電圧Ｖｆ１が規定の電位（０．２Ｖ）以下である検出信号がＶｓ２である。ＡＮＤ回路３４の出力する第１の信号Ｖ１は第１の制御回路１７のコントロール端子１７ａに入力される。
【００３５】
２０は第２の電源回路で、具体的には昇圧コンバータであり、第１の電源回路１０Ａの出力が接続される第６の外部接続端子Ｐ６，第２の出力電圧Ｖｏ２が発生する第７の外部接続端子Ｐ７，第１の電源回路１０Ａからパワーオン信号Ｖｏｎが入力される第８の外部接続端子Ｐ８，第２の電源回路２０の動作開始を指示する第２のコントロール信号Ｖｃ２が入力される第９の外部接続端子Ｐ９を有している。
【００３６】
更に具体的には、第２の電源回路２０は、第１の電源回路１０Ａの出力コンデンサ１４に並列に直列接続されたインダクタ２１と主スイッチ２２と、主スイッチ２２とインダクタ２１との接続点に接続されたダイオード２３と、ダイオード２３の出力に接続されて第２の出力電圧Ｖｏ２（例えば１２Ｖ）を出力する出力コンデンサ２４と、第２の出力電圧Ｖｏ２を分圧して帰還電圧Ｖｆ２を発生する抵抗２５と抵抗２６と、主スイッチ２２をオンオフする第２の制御回路２７とから構成される。第２の制御回路２７はコントロール端子２７ａと帰還端子２７ｂとパルス出力端子２７ｃを有し、コントロール端子２７ａへのＨレベルの信号の印加によって動作を開始し、帰還端子２７ｂに入力される帰還電圧Ｖｆ２が所定の基準電圧Ｖｒになるように、オンオフ時間比を調整されたパルス信号Ｖｇ２をパルス出力端子２７ｃから出力する。２８はＡＮＤ回路であり、パワーオン信号Ｖｏｎと第２のコントロール信号Ｖｃ２の論理積をコントロール端子２７ａへ出力する。
【００３７】
図１の多出力電源装置における第１の電源回路１０Ａの動作を説明する。
まず、入力電圧Ｖｉ（２．５〜４Ｖ）が既に印加されている状態では、第１の出力電圧Ｖｏ１にも電圧が発生し、抵抗１５と抵抗１６による分圧電圧も所定の下限値以上ある。
【００３８】
従って比較回路３３の出力はＨレベルとなっている。ここで、第１のコントロール信号Ｖｃ１がＨレベルになると、ＡＮＤ回路３４の出力である第１の信号Ｖ１はＨレベルとなって第１の制御回路１７は動作を開始し、パルス出力端子１７ｃからパルス信号Ｖｇ１を出力する。パルス信号Ｖｇ１によって主スイッチ１２がオンすると、入力電圧Ｖｉが印加されたインダクタ１１は励磁され、増加する電流が流れる。次に主スイッチ１２がオフすると、インダクタ１１のエネルギーを放出するように、減少する電流がダイオード１３を介して出力コンデンサ１４に流れる。このオンオフ動作の繰り返しによって入力電源１から出力コンデンサ１４へ電力が供給され、第１の出力電圧Ｖｏ１が出力される。第１の出力電圧Ｖｏ１は主スイッチ１２のオンオフ時間比によって制御される。ダイオード１３の順方向電圧降下などを無視した理想条件下において、主スイッチ１２の１スイッチング周期に占めるオン時間の割合（デューティ比と称する。）をδ１とすると、第１の出力電圧Ｖｏ１は次式で表される。
【００３９】
Ｖｏ１ ＝ Ｖｉ／（１−δ１） （１）
第１の制御回路１７は帰還電圧Ｖｆ１が所定の基準電圧Ｖｒになるようにパルス信号Ｖｇ１のデューティ比を調整することによって、第１の出力電圧Ｖｏ１は目標値に安定化される。抵抗１５と抵抗１６の各抵抗値をＲ１５，Ｒ１６とすると、安定化された第１の出力電圧Ｖｏ１は次式で表される。
【００４０】
Ｖｏ１ ＝ Ｖｒ・（１＋Ｒ１５／Ｒ１６） （２）
次に、第１の出力電圧Ｖｏ１が所定電圧値を越えるとパワーオン信号発生回路３の比較回路３１はＨレベルを出力する。一方、既にＨレベルである第１のコントロール信号Ｖｃ１を入力されているＯＲ回路３６もＨレベルを出力している。このＯＲ回路３６の出力と比較回路３１の出力との論理積であるＡＮＤ回路３７の出力であるパワーオン信号ＶｏｎはＨレベルである。従って、第２のコントロール信号Ｖｃ２がＨレベルになると、第２のコントロール信号Ｖｃ２とパワーオン信号Ｖｏｎとの論理積である第２の信号Ｖ２もＨレベルとなる。第２の電源回路２０では第２の制御回路２７が、コントロール端子２７ａにＨレベルの第２の信号Ｖ２を入力されると動作を開始し、パルス出力端子２７ｃからのパルス信号Ｖｇ２によって主スイッチ２２をオンオフ動作するようになる。以後の第２の電源回路２０の動作は第１の電源回路１０Ａと同様であり、主スイッチ２２のオンオフ動作によって第１の出力電圧Ｖｏ１を第２の出力電圧Ｖｏ２に昇圧変換し、これを目標値に安定化する。
【００４１】
さて、入力電源として上記のような１セルのリチウムイオン電池１ではなく、例えばＤＣ４．５〜５．５Ｖ出力のＡＣアダプタや、２セルのリチウムイオン電池を入力として５Ｖを出力する降圧電源装置を使用するような電子機器もある。このような電子機器に本発明の多出力電源装置が兼用できることを、図２を用いて説明する。
【００４２】
図２の構成が図１の構成と異なる点は、入力電源としてバッテリではなくＡＣアダプタのような外部電源装置２が装着され、さらに第１の出力電圧Ｖｏ１としても供給されるように出力コンデンサ１４にも接続されている点と、第１の出力電圧Ｖｏ１を検出して帰還する抵抗１５と抵抗１６は省かれ、第１の制御回路１７の帰還端子１７ｂ及び比較回路３３の入力が接地されている点である。
【００４３】
図２の多出力電源装置の動作を、パワーオン信号発生回路３を中心に説明する。
比較回路３３の入力が接地されているため、比較回路３３の出力はＬレベルである。このためＡＮＤ回路３４の出力もＬレベルとなり、第１の制御回路１７はコントロール端子１７ａにＬレベルを入力されて動作を停止する。一方、インバータ３５はＨレベルを出力するので、意味を成さなくなった第１のコントロール信号Ｖｃ１にかかわらず、ＯＲ回路３６はＨレベルを出力する。また、外部電源装置２からの電力供給によって第１の出力電圧Ｖｏ１には充分な電圧が発生し、比較回路３１の出力もＨレベルになっている。この比較回路３１の出力とＯＲ回路３６の出力との論理積であるＡＮＤ回路３７の出力であるパワーオン信号ＶｏｎはＨレベルである。従って第２のコントロール信号Ｖｃ２がＨレベルになると、第２のコントロール信号Ｖｃ２とパワーオン信号Ｖｏｎとの論理積である第２の信号Ｖ２もＨレベルとなる。第２の電源回路２０では第２の制御回路２７が、コントロール端子２７ａにＨレベルの第２の信号Ｖ２を入力されると動作を開始する。
【００４４】
このように、入力電源としてリチウムイオン電池１を用いて第１の電源回路１０Ａを動作させる場合には、抵抗１５，１６を用いて第１の出力電圧Ｖｏ１の分圧電圧を帰還端子１７ｂに印加し、入力電源としてＡＣアダプタのような外部電源装置２が用いて、外部電源装置２の出力電圧が第１の出力電圧Ｖｏ１として直接に印加される場合には、帰還端子１７ｂを接地する構成とすることにより、第１の電源回路１０Ａを停止しながらも第２の電源回路２０を動作可能とすることができる。
【００４５】
なお、説明の便宜上、第１の制御回路１７とパワーオン信号設定回路３は別ブロックとしたが、少なくともこの両者を同一半導体集積回路で形成することにより、図１と図２の構成の差は、入力電源の接続方法を除けば帰還端子１７ｂの処理のみとなる。
【００４６】
また、第１の外部接続端子Ｐ１と第２の外部接続端子Ｐ２の間に介装されたスイッチング手段を構成するインダクタ１１，主スイッチ１２，ダイオード１３，出力コンデンサ１４の内で、例えばインダクタ１１は、半導体回路装置の外部に設けられている。
【００４７】
なお、上記第１の電源回路１０Ａと第２の電源回路２０はともに昇圧コンバータの構成を用いて説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。本発明は第１の電源回路の帰還端子を接地することで第１の電源回路を停止状態とするので、起動時に第１の出力電圧がゼロ電圧となるような場合、例えば降圧コンバータのような場合には、比較回路３３に起動時不感時間を設け、この不感時間内では帰還端子の電圧が所定の下限値以上であるように、即ち比較回路３３がＨレベルを出力するように設定しておくとよい。このことにより、昇圧コンバータ以外の電圧変換回路を用いることができる。
【００４８】
（第２の実施形態）
図３（ａ）（ｂ）は本発明の第２の実施形態に係る多出力電源装置の一部の回路構成図である。
【００４９】
第１の実施形態では、比較回路３１への入力は、帰還電圧Ｖｆ１を生成する抵抗１５と抵抗１６とは別に設けたが、この場合、第１の出力電圧Ｖｏ１に別途検出抵抗を設ける必要がある。なぜなら入力電源として外部電源装置が装着する場合には、帰還端子１７ｂを接地するためである。
【００５０】
そこで、図３（ａ）に示す本第２の実施形態においては、パワーオン信号設定回路３と第１の制御回路１７を制御部１８にまとめ、比較回路３３への入力と帰還端子１７ｂを兼用して帰還端子１８ａとし、比較回路３１への入力を端子１８ｂとした。他の構成は図１及び図２と同様なので省略した。ここでは、帰還端子１８ａが第１の実施形態の第３の外部接続端子Ｐ３に相当している。
【００５１】
図３（ａ）は入力電源として例えば１セルのリチウムイオン電池１が装着され、入力電圧Ｖｉが２．５〜４Ｖである電子機器の多出力電源装置の場合の接続の場合の、制御部１８の一部及びその周辺の回路構成を示す。１８０は基準電圧源であり、基準電圧Ｖｒを生成する。１８１〜１８３は抵抗であり、基準電圧Ｖｒを分圧する。抵抗１８１と抵抗１８２の接続点は、例えば基準電圧Ｖｒの９０％に設定され、抵抗１８２と抵抗１８３の接続点は、所定の下限値（例えば０．２Ｖ）に設定される。１７０は第１の制御回路１７に含まれる誤差増幅器であり、帰還端子１８ａの帰還電圧Ｖｆ１と基準電圧Ｖｒを比較して、その誤差電圧を増幅した誤差信号Ｖｅを出力する。図示していないが、第１の制御回路１７はこの誤差信号Ｖｅに応じてパルス信号Ｖｇ１のデューティ比を調整する。
【００５２】
比較回路３１は、帰還電圧Ｖｆ１と基準電圧Ｖｒの９０％の電圧を比較し、Ｖｆ１＞０．９Ｖｒの場合にＨレベルを出力する。
比較回路３３は、帰還電圧Ｖｆ１と電圧値０．２Ｖを比較し、Ｖｆ１＞０．２Ｖの場合にＨレベルを出力する。
【００５３】
図３（ｂ）は入力電源としてＡＣアダプタなどの外部電源装置が装着され、入力電圧Ｖｉが４．５〜５．５Ｖである電子機器の多出力電源装置の場合である。少なくとも制御部１８を含む半導体集積回路が所定電圧入力時と兼用できるように、制御部１８の構成は図３（ａ）と等しい。図３（ｂ）の構成が図３（ａ）の構成と異なるのは、帰還端子１８ａが接地されている点だけである。帰還端子１８ａが接地されると、比較器３３の非反転入力端子が接地されて０．２Ｖより低くなり、比較器３３がＬレベルを出力する。これにより、第１の制御回路１７が動作を停止するとともに、パワーオン信号ＶｏｎはＨレベルとなる。第２の信号Ｖ２は第２のコントロール信号Ｖｃ２と等しくなり、第２の電源回路２０が動作可能となる。
【００５４】
この構成によると、バッテリ装着の低入力時には、帰還端子１８ａへの印加電圧と比較回路３１への入力端子１８ｂへの印加電圧が、抵抗１５と抵抗１６の接続点電圧に共通化できる。また、外部電源装置の装着時には帰還端子１８ａを接地し、端子１８ｂには抵抗１５と抵抗１６の接続点電圧を印加すればよい。即ち、第１の出力電圧Ｖｏ１を所定の出力電圧値と比較するために別途検出抵抗を設ける必要は無い。
【００５５】
なお、第１，第２の実施形態の説明の中で触れなかったが、第１の制御回路１７や第２の制御回路２７は、入力電圧Ｖｉまたは第１の出力電圧Ｖｏ１からの電力供給で動作しているものとする。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、各種の電子機器に直流電圧を供給する多出力電源装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の半導体集積回路を使用して構成する場合の多出力電源装置の構成図
【図２】入力電源として図１の場合よりも高圧のＡＣアダプタを使用して構成した場合の多出力電源装置の構成図
【図３】本発明の第２の実施形態に係る多出力電源装置の一部の構成図と入力電源として高圧のＡＣアダプタを使用して構成した場合の多出力電源装置の一部の構成図
【図４】従来の多出力電源装置の構成図
【符号の説明】
【００５８】
１ 入力電源
２ 外部電源装置
３ パワーオン信号発生回路
１０Ａ 第１の電源回路
１１ インダクタ
１２ 主スイッチ
１３ ダイオード
１４ 出力コンデンサ
１５ 抵抗
１６ 抵抗
１７ 制御回路
１７ａ コントロール端子
１７ｂ 帰還端子
１７ｃ パルス出力端子
２０ 第２の電源回路
２１ インダクタ
２２ 主スイッチ
２３ ダイオード
２４ 出力コンデンサ
２５ 抵抗
２６ 抵抗
２７ 制御回路
２７ａ コントロール端子
２７ｂ 帰還端子
２７ｃ パルス出力端子
３１ 比較回路
３３ 比較回路
３４ ＡＮＤ回路
３５ インバータ
３６ ＯＲ回路
３７ ＡＮＤ回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の出力電圧を生成する多出力電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯機器のような電子機器はバッテリを電力源とし、このバッテリ電圧を機器内の各種電子回路への所望の電源電圧に変換するため、複数の電源回路からなる多出力電源装置が搭載される。
【０００３】
多出力電源装置の入力電圧となるバッテリ電圧は、例えばバッテリが１セルのリチウムイオン電池の場合、２．５〜４Ｖである。一方、要望される電源電圧は多種多様であり、例えばデジタルスチルカメラの場合、レンズ駆動用の５Ｖや、ＣＣＤバイアス用の１２Ｖや−６Ｖといった電圧がある。
【０００４】
図４に示した従来の多出力電源装置は、上記のような電源仕様に基づいて設計された回路構成図である。
図４において、１は入力電圧Ｖｉを供給する入力電源で、１セルのリチウムイオン電池の場合、Ｖｉ＝２．５〜４Ｖである。１０は第１の電源回路としての昇圧コンバータで、入力電源１に並列に直列接続されたインダクタ１１と主スイッチ１２と、主スイッチ１２とインダクタ１１との接続点に接続されたダイオード１３と、ダイオード１３の出力に接続されて第１の出力電圧Ｖｏ１（例えば５Ｖ）を出力する出力コンデンサ１４と、第１の出力電圧Ｖｏ１を分圧して帰還電圧Ｖｆ１を発生する抵抗１５と抵抗１６と、主スイッチ１２をオンオフする第１の制御回路１７とから構成されている。
【０００５】
第１の制御回路１７は、コントロール端子１７ａと帰還端子１７ｂとパルス出力端子１７ｃを有し、コントロール端子１７ａへ印加される第１のコントロール信号Ｖｃ１がＨレベルであれば動作を開始し、帰還端子１７ａに入力される帰還電圧Ｖｆ１が所定の基準電圧Ｖｒになるように、オンオフ時間比を調整されたパルス信号Ｖｇ１をパルス出力端子１７ｃから出力する。
【０００６】
２０は第２の電源回路としての昇圧コンバータで、第１の電源回路１０の出力コンデンサ１４に並列に直列接続されたインダクタ２１と主スイッチ２２と、主スイッチ２２とインダクタ２１との接続点に接続されたダイオード２３と、ダイオード２３の出力に接続されて第２の出力電圧Ｖｏ２（例えば１２Ｖ）を出力する出力コンデンサ２４と、第２の出力電圧Ｖｏ２を分圧して帰還電圧Ｖｆ２を発生する抵抗２５と抵抗２６と、主スイッチ２２をオンオフする第２の制御回路２７とから構成される。
【０００７】
第２の制御回路２７は、コントロール端子２７ａと帰還端子２７ｂとパルス出力端子２７ｃを有し、コントロール端子２７ａへのＨレベルの信号の印加によって動作を開始し、帰還端子２７ｂに入力される帰還電圧Ｖｆ２が所定の基準電圧Ｖｒになるように、オンオフ時間比を調整されたパルス信号Ｖｇ２をパルス出力端子２７ｃから出力する。
【０００８】
２８はＡＮＤ回路であり、後述するパワーオン信号Ｖｏｎと第２のコントロール信号Ｖｃ２の論理積である第２の信号Ｖ２をコントロール端子２７ａへ出力する。
３０はパワーオン信号発生回路で、第１の出力電圧Ｖｏ１が所定値（例えば目標電圧の９０％）以上であればＨレベルの信号を出力する比較回路３１と、比較回路３１の出力と第１のコントロール信号Ｖｃ１との論理積であるパワーオン信号Ｖｏｎを出力するＡＮＤ回路３２とで構成されている。
【０００９】
第１の電源回路１０の動作を説明する。
第１のコントロール信号Ｖｃ１がＨレベルになると第１の制御回路１７は動作を開始し、パルス出力端子１７ｂから出力するパルス信号Ｖｇ１によって主スイッチ１２がオンすると、入力電圧Ｖｉが印加されたインダクタ１１は励磁されて電流が流れる。
【００１０】
次に主スイッチ１２がオフすると、減少する電流がインダクタ１１とダイオード１３を介して出力コンデンサ１４に流れる。このオンオフ動作の繰り返しによって入力電源１から電力が供給され、出力コンデンサ１４から第１の出力電圧Ｖｏ１が出力される。
【００１１】
第１の出力電圧Ｖｏ１は、主スイッチ１２のオンオフ時間比によって制御され、第１の制御回路１７は帰還電圧Ｖｆ１が所定の基準電圧Ｖｒになるようにパルス信号Ｖｇ１のオンオフ時間比を調整する。このことによって、第１の出力電圧Ｖｏ１は目標値に安定化される。
【００１２】
次に、第１の出力電圧Ｖｏ１が所定値以上であると、パワーオン信号発生回路３０の比較回路３１はＨレベルを出力する。この比較回路３１の出力と第２のコントロール信号Ｖｃ２と、既にＨレベルである第１のコントロール信号Ｖｃ１との論理積を出力しているＡＮＤ回路３２の出力のパワーオン信号Ｖｏｎは、第２のコントロール信号Ｖｃ２がＨレベルになるとＨレベルを出力する。
【００１３】
第２の電源回路２０では第２の制御回路２７が、コントロール端子２７ａにＨレベルのパワーオン信号Ｖｏｎを入力されると動作を開始し、パルス出力端子２７ｃからのパルス信号Ｖｇ２によって主スイッチ２２をオンオフ動作するようになる。以後の第２の電源回路２０の動作は第１の電源回路１０と同様であり、主スイッチ２１のオンオフ動作によって第１の出力電圧Ｖｏ１を第２の出力電圧Ｖｏ２に昇圧変換し、これを目標値に安定化する。
【００１４】
多出力電源装置では、起動時の突入電流を分散化する目的や、電源電圧を供給される各電子回路側（以後、負荷側と称する）からの要望で各電源電圧の起動を前後する場合が多い。図４の多出力電源装置においては、第１のコントロール信号Ｖｃ１によって第１の出力電圧Ｖｏ１を立ち上げ、第２のコントロール信号Ｖｃ２によって第２の出力電圧Ｖｏ２を立ち上げることを基本仕様としている。
【００１５】
しかし、第２の電源回路２０の入力を第１の出力電圧Ｖｏ１とする構成上、第１の電源回路１０が動作し、かつ第１の出力電圧Ｖｏ１が充分立ち上がっている状態でないと、第２の電源回路２０を動作させられない。このため第２の電源回路２０の第２の制御回路２７のコントロール端子２７ａへ入力される第２の信号Ｖ２は、パワーオン信号Ｖｏｎと第２のコントロール信号Ｖｃ２との論理積となっているのである。
【００１６】
さて、入力電源として上記のような１セルのリチウムイオン電池ではなく、例えばＤＣ４．５〜５．５Ｖ出力のＡＣアダプタや、２セルのリチウムイオン電池を入力として５Ｖを出力する降圧電源装置を使用するような電子機器もある。このような電子機器に上記の多出力電源装置を兼用したい場合、入力仕様の異なる第１の電源回路１０は対応できない。
【００１７】
図４の多出力電源装置をこのような入力仕様に対応させるには、例えば下記の特許文献１のような方法がある。
特許文献１は多出力電源装置ではないが、異なる入力電圧に対応するために、入力電圧によって電源装置を介するか、入力電圧を直接に出力するかの切換手段を設けたものである。図示による説明は省略するが、特許文献１の方法を図４の多出力電源装置に適用すると、新たに設けた切換手段によって、ＡＣアダプタなどの外部電源装置の出力を入力された場合、第１の電源回路１０は停止され、代わりに外部電源装置の出力が第１の出力電圧Ｖｏ１となる。
【特許文献１】特開平５−１８４１３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
上記のような従来の多出力電源装置では、入力仕様の異なるＡＣアダプタや他の電源装置を入力電源として使用するような場合に対応できない。特許文献１の方法を参考にして、ＡＣアダプタなどの外部電源装置の出力を第１の出力電圧とする構成の場合には、以下の問題点がある。
【００１９】
第１の電源回路１０が動作できる状態であると、第１の制御回路１７の帰還端子１７ｂへの帰還電圧によっては主スイッチ１２のオンオフ動作を行い、無駄な電力を消費してしまう。第１の電源回路１０を停止するには第１のコントロール信号Ｖｃ１をＬレベルにすればよいが、その場合、パワーオン信号ＶｏｎがＬレベルとなって第２の電源回路２０が動作できなくなってしまう。
【００２０】
換言すると、所定の電池を入力電源とする場合に、第１の電源回路１０が動作し、第１の出力電圧Ｖｏ１が安定供給されることを動作条件とする第２の電源回路２０は、外部電源装置の出力を第１の出力電圧Ｖｏ１とする構成の場合、低消費電力化のためなどで第１の電源回路１０を停止すると動作することができない。
【００２１】
本発明は、所定の電池を入力電源とする場合の第１の電源回路１０として使用することができ、また外部電源装置の出力を第１の出力電圧Ｖｏ１とする構成の場合であっても低消費電力化することができる半導体集積回路を提供することを目的とする。また、この半導体集積回路を使用した多出力電源装置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】
【００２２】
本発明の請求項１記載の半導体集積回路は、入力端子に印加される入力電源電圧を第１の出力電圧に変換して第１の出力端子から出力する第１の電源回路と、前記第１の電源回路の第１の出力端子から出力された第１の出力電圧を第２の出力電圧に変換して第２の出力端子から出力する第２の電源回路を有する多出力電源装置に使用される半導体集積回路であって、前記第１の電源回路は、入力端子と第１の出力端子の間に介装されたスイッチング手段に、前記第１の出力端子の出力電圧に応じた帰還電圧が目標値に近づくようにスイッチング信号を供給する第１の制御回路を有しており、かつ前記第１の電源回路は、第１の出力端子の電圧にかかわらず前記帰還電圧を規定の電位に設定する外部設定端子を有していることを特徴とする。
【００２３】
本発明の請求項２記載の多出力電源装置は、請求項１記載の半導体集積回路を使用した多出力電源装置であって、入力端子に印加される入力電源電圧を第１の出力電圧に変換して第１の出力端子から出力する第１の電源回路と、前記第１の電源回路の第１の出力端子から出力された第１の出力電圧を第２の出力電圧に変換して第２の出力端子から出力する第２の電源回路を有し、前記第２の電源回路は前記第１の電源回路から発生するパワーオン信号を検出して動作可能とし、前記第１の電源回路は、前記外部設定端子が規定の所定の下限電位に設定されることによって前記スイッチング信号の供給をオフするように前記第１の制御回路を構成するとともに、前記第１の出力電圧が所定の出力電圧値以上である検出信号と、帰還電圧が規定の電位以下である検出信号との論理積を検出して前記パワーオン信号を生成するパワーオン信号発生回路を設けたことを特徴とする。
【００２４】
本発明の請求項３記載の多出力電源装置は、請求項２において、前記パワーオン信号発生回路は、前記帰還電圧の電圧が所定の出力電圧値以上であることを検出する第１の比較回路と、前記帰還電圧の電圧が規定の電位以下であることを検出する第２の比較回路と、前記第１の比較回路の出力側の検出信号と前記第２の比較回路の出力側の検出信号との論理積を検出して前記パワーオン信号を生成するＡＮＤ回路とを有していることを特徴とする。
【００２５】
本発明の請求項４記載の多出力電源装置は、請求項２において、前記第２の電源回路は、第１の出力端子と第２の出力端子の間に介装された第２のスイッチング手段に、前記第２の出力端子の出力電圧に応じた帰還電圧が目標値に近づくようにスイッチング信号を供給する第２の制御回路を有しており、かつ前記第２の電源回路は、外部から前記第２の電源回路の動作／停止を指示する第２のコントロール信号との論理演算結果に基づいて前記パワーオン信号発生回路から第２の制御回路への前記ワーオン信号の供給を制御するよう構成したことを特徴とする。
【００２６】
本発明の請求項５記載の多出力電源装置は、請求項２において、前記パワーオン信号発生回路は、前記第１の出力電圧もしくは前記第１の出力電圧を分圧した電圧と、前記所定の基準電圧を分圧した電圧とを比較して前記第１の出力電圧が前記所定の出力電圧値以上か否かを判定する第１の比較回路を設けたことを特徴とする。
【００２７】
本発明の請求項６記載の多出力電源装置は、請求項２において、前記パワーオン信号発生回路は、前記帰還端子の電圧と前記所定の下限値とを比較する第２の比較回路を有し、前記第２の比較回路は、前記入力電圧印加時もしくは前記第１のコントロール信号入力時の起動時における所定期間、前記帰還端子の電圧が前記所定の下限値以上であるように出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の半導体集積回路によると、通常の電池入力と同じ構成でありながら、ＡＣアダプタや他の電源装置を入力電源とする場合に、ＡＣアダプタ等の出力を第１の出力電圧とし、第１の電源回路を停止しながら、第２の電源回路が動作できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の各実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。
（第１の実施形態）
図１は本発明の半導体集積回路を使用した多出力電源装置を示す。
【００３０】
この多出力電源装置は、第１の電源回路１０Ａと第２の電源回路２０とで構成されている。第１の電源回路１０Ａの第１の出力電圧Ｖｏ１は、例えば５Ｖである。この第１の出力電圧Ｖｏ１を入力電源とした第２の電源回路２０の第２の出力電圧Ｖｏ２は、例えば１２Ｖである。
【００３１】
この図１では、入力電源として例えば１セルのリチウムイオン電池１が装着され、入力電圧Ｖｉが２．５〜４Ｖの場合を示している。この第１の電源回路１０Ａは半導体集積回路で構成されており、リチウムイオン電池１が接続される第１の外部接続端子Ｐ１，第１の出力電圧Ｖｏ１が発生する第２の外部接続端子Ｐ２，使用する入力電源の種類を設定する第３の外部接続端子Ｐ３，第１の電源回路１０Ａの動作開始を指示する第１のコントロール信号Ｖｃ１が入力される第４の外部接続端子Ｐ４，第２の電源回路２０へのパワーオン信号Ｖｏｎが出力される第５の外部接続端子Ｐ５を有している。
【００３２】
なお、入力電源としてＡＣアダプタのような外部電源装置が装着され、入力電圧Ｖｉが４．５〜５．５Ｖである電子機器の多出力電源装置を、同じ第１の電源回路１０Ａと第２の電源回路２０を使って構成する場合には、図２に示すように、第１の電源回路１０Ａの入出力を外部接続５０によって短絡すると共に、第３の外部接続端子Ｐ３を接地して使用することにより、第１の電源回路１０Ａを停止しながら、第２の電源回路２０が動作できる。
【００３３】
図１を詳しく説明する。
１は入力電圧Ｖｉを供給するリチウムイオン電池であり、１セルのリチウムイオン電池の場合、Ｖｉ＝２．５〜４Ｖである。１０Ａは第１の電源回路で、具体的には昇圧コンバータであり、入力電源１に並列に直列接続されたインダクタ１１と主スイッチ１２と、主スイッチ１２とインダクタ１１との接続点に接続されたダイオード１３と、ダイオード１３の出力に接続されて第１の出力電圧Ｖｏ１（例えば５Ｖ）を出力する出力コンデンサ１４と、第１の出力電圧Ｖｏ１を分圧して帰還電圧Ｖｆ１を発生する抵抗１５と抵抗１６と、主スイッチ１２をオンオフする第１の制御回路１７とから構成される。第１の制御回路１７はコントロール端子１７ａと帰還端子１７ｂとパルス出力端子１７ｃを有し、コントロール端子１７ａへのＨレベルの信号の印加によって動作を開始し、帰還端子１７ａに入力される帰還電圧Ｖｆ１が所定の基準電圧Ｖｒになるように、オンオフ時間比を調整されたパルス信号Ｖｇ１をパルス出力端子１７ｃから出力する。
【００３４】
３はパワーオン信号発生回路であり、第１の出力電圧Ｖｏ１が所定の出力電圧値（例えば目標電圧の９０％）以上であればＨレベルの信号を出力する比較回路３１と、第１の電源回路１０の帰還電圧Ｖｆ１が所定の下限値（例えば０．２Ｖ）以上であればＨレベルの信号を出力する比較回路３３と、比較回路３３の出力と第１のコントロール信号Ｖｃ１との論理積である第１の信号Ｖ１を出力するＡＮＤ回路３４と、比較回路３３の出力を反転するインバータ３５と、インバータ３５の出力と第１のコントロール信号Ｖｃ１との論理和を出力するＯＲ回路３６と、比較回路３１の出力とＯＲ回路３６の出力との論理積であるパワーオン信号を出力するＡＮＤ回路３７を備える。ここでは、前記第１の出力電圧が所定の出力電圧値以上であることの検出信号がＶｓ１、帰還電圧Ｖｆ１が規定の電位（０．２Ｖ）以下である検出信号がＶｓ２である。ＡＮＤ回路３４の出力する第１の信号Ｖ１は第１の制御回路１７のコントロール端子１７ａに入力される。
【００３５】
２０は第２の電源回路で、具体的には昇圧コンバータであり、第１の電源回路１０Ａの出力が接続される第６の外部接続端子Ｐ６，第２の出力電圧Ｖｏ２が発生する第７の外部接続端子Ｐ７，第１の電源回路１０Ａからパワーオン信号Ｖｏｎが入力される第８の外部接続端子Ｐ８，第２の電源回路２０の動作開始を指示する第２のコントロール信号Ｖｃ２が入力される第９の外部接続端子Ｐ９を有している。
【００３６】
更に具体的には、第２の電源回路２０は、第１の電源回路１０Ａの出力コンデンサ１４に並列に直列接続されたインダクタ２１と主スイッチ２２と、主スイッチ２２とインダクタ２１との接続点に接続されたダイオード２３と、ダイオード２３の出力に接続されて第２の出力電圧Ｖｏ２（例えば１２Ｖ）を出力する出力コンデンサ２４と、第２の出力電圧Ｖｏ２を分圧して帰還電圧Ｖｆ２を発生する抵抗２５と抵抗２６と、主スイッチ２２をオンオフする第２の制御回路２７とから構成される。第２の制御回路２７はコントロール端子２７ａと帰還端子２７ｂとパルス出力端子２７ｃを有し、コントロール端子２７ａへのＨレベルの信号の印加によって動作を開始し、帰還端子２７ｂに入力される帰還電圧Ｖｆ２が所定の基準電圧Ｖｒになるように、オンオフ時間比を調整されたパルス信号Ｖｇ２をパルス出力端子２７ｃから出力する。２８はＡＮＤ回路であり、パワーオン信号Ｖｏｎと第２のコントロール信号Ｖｃ２の論理積をコントロール端子２７ａへ出力する。
【００３７】
図１の多出力電源装置における第１の電源回路１０Ａの動作を説明する。
まず、入力電圧Ｖｉ（２．５〜４Ｖ）が既に印加されている状態では、第１の出力電圧Ｖｏ１にも電圧が発生し、抵抗１５と抵抗１６による分圧電圧も所定の下限値以上ある。
【００３８】
従って比較回路３３の出力はＨレベルとなっている。ここで、第１のコントロール信号Ｖｃ１がＨレベルになると、ＡＮＤ回路３４の出力である第１の信号Ｖ１はＨレベルとなって第１の制御回路１７は動作を開始し、パルス出力端子１７ｃからパルス信号Ｖｇ１を出力する。パルス信号Ｖｇ１によって主スイッチ１２がオンすると、入力電圧Ｖｉが印加されたインダクタ１１は励磁され、増加する電流が流れる。次に主スイッチ１２がオフすると、インダクタ１１のエネルギーを放出するように、減少する電流がダイオード１３を介して出力コンデンサ１４に流れる。このオンオフ動作の繰り返しによって入力電源１から出力コンデンサ１４へ電力が供給され、第１の出力電圧Ｖｏ１が出力される。第１の出力電圧Ｖｏ１は主スイッチ１２のオンオフ時間比によって制御される。ダイオード１３の順方向電圧降下などを無視した理想条件下において、主スイッチ１２の１スイッチング周期に占めるオン時間の割合（デューティ比と称する。）をδ１とすると、第１の出力電圧Ｖｏ１は次式で表される。
【００３９】
Ｖｏ１ ＝ Ｖｉ／（１−δ１） （１）
第１の制御回路１７は帰還電圧Ｖｆ１が所定の基準電圧Ｖｒになるようにパルス信号Ｖｇ１のデューティ比を調整することによって、第１の出力電圧Ｖｏ１は目標値に安定化される。抵抗１５と抵抗１６の各抵抗値をＲ１５，Ｒ１６とすると、安定化された第１の出力電圧Ｖｏ１は次式で表される。
【００４０】
Ｖｏ１ ＝ Ｖｒ・（１＋Ｒ１５／Ｒ１６） （２）
次に、第１の出力電圧Ｖｏ１が所定電圧値を越えるとパワーオン信号発生回路３の比較回路３１はＨレベルを出力する。一方、既にＨレベルである第１のコントロール信号Ｖｃ１を入力されているＯＲ回路３６もＨレベルを出力している。このＯＲ回路３６の出力と比較回路３１の出力との論理積であるＡＮＤ回路３７の出力であるパワーオン信号ＶｏｎはＨレベルである。従って、第２のコントロール信号Ｖｃ２がＨレベルになると、第２のコントロール信号Ｖｃ２とパワーオン信号Ｖｏｎとの論理積である第２の信号Ｖ２もＨレベルとなる。第２の電源回路２０では第２の制御回路２７が、コントロール端子２７ａにＨレベルの第２の信号Ｖ２を入力されると動作を開始し、パルス出力端子２７ｃからのパルス信号Ｖｇ２によって主スイッチ２２をオンオフ動作するようになる。以後の第２の電源回路２０の動作は第１の電源回路１０Ａと同様であり、主スイッチ２２のオンオフ動作によって第１の出力電圧Ｖｏ１を第２の出力電圧Ｖｏ２に昇圧変換し、これを目標値に安定化する。
【００４１】
さて、入力電源として上記のような１セルのリチウムイオン電池１ではなく、例えばＤＣ４．５〜５．５Ｖ出力のＡＣアダプタや、２セルのリチウムイオン電池を入力として５Ｖを出力する降圧電源装置を使用するような電子機器もある。このような電子機器に本発明の多出力電源装置が兼用できることを、図２を用いて説明する。
【００４２】
図２の構成が図１の構成と異なる点は、入力電源としてバッテリではなくＡＣアダプタのような外部電源装置２が装着され、さらに第１の出力電圧Ｖｏ１としても供給されるように出力コンデンサ１４にも接続されている点と、第１の出力電圧Ｖｏ１を検出して帰還する抵抗１５と抵抗１６は省かれ、第１の制御回路１７の帰還端子１７ｂ及び比較回路３３の入力が接地されている点である。
【００４３】
図２の多出力電源装置の動作を、パワーオン信号発生回路３を中心に説明する。
比較回路３３の入力が接地されているため、比較回路３３の出力はＬレベルである。このためＡＮＤ回路３４の出力もＬレベルとなり、第１の制御回路１７はコントロール端子１７ａにＬレベルを入力されて動作を停止する。一方、インバータ３５はＨレベルを出力するので、意味を成さなくなった第１のコントロール信号Ｖｃ１にかかわらず、ＯＲ回路３６はＨレベルを出力する。また、外部電源装置２からの電力供給によって第１の出力電圧Ｖｏ１には充分な電圧が発生し、比較回路３１の出力もＨレベルになっている。この比較回路３１の出力とＯＲ回路３６の出力との論理積であるＡＮＤ回路３７の出力であるパワーオン信号ＶｏｎはＨレベルである。従って第２のコントロール信号Ｖｃ２がＨレベルになると、第２のコントロール信号Ｖｃ２とパワーオン信号Ｖｏｎとの論理積である第２の信号Ｖ２もＨレベルとなる。第２の電源回路２０では第２の制御回路２７が、コントロール端子２７ａにＨレベルの第２の信号Ｖ２を入力されると動作を開始する。
【００４４】
このように、入力電源としてリチウムイオン電池１を用いて第１の電源回路１０Ａを動作させる場合には、抵抗１５，１６を用いて第１の出力電圧Ｖｏ１の分圧電圧を帰還端子１７ｂに印加し、入力電源としてＡＣアダプタのような外部電源装置２が用いて、外部電源装置２の出力電圧が第１の出力電圧Ｖｏ１として直接に印加される場合には、帰還端子１７ｂを接地する構成とすることにより、第１の電源回路１０Ａを停止しながらも第２の電源回路２０を動作可能とすることができる。
【００４５】
なお、説明の便宜上、第１の制御回路１７とパワーオン信号設定回路３は別ブロックとしたが、少なくともこの両者を同一半導体集積回路で形成することにより、図１と図２の構成の差は、入力電源の接続方法を除けば帰還端子１７ｂの処理のみとなる。
【００４６】
また、第１の外部接続端子Ｐ１と第２の外部接続端子Ｐ２の間に介装されたスイッチング手段を構成するインダクタ１１，主スイッチ１２，ダイオード１３，出力コンデンサ１４の内で、例えばインダクタ１１は、半導体回路装置の外部に設けられている。
【００４７】
なお、上記第１の電源回路１０Ａと第２の電源回路２０はともに昇圧コンバータの構成を用いて説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。本発明は第１の電源回路の帰還端子を接地することで第１の電源回路を停止状態とするので、起動時に第１の出力電圧がゼロ電圧となるような場合、例えば降圧コンバータのような場合には、比較回路３３に起動時不感時間を設け、この不感時間内では帰還端子の電圧が所定の下限値以上であるように、即ち比較回路３３がＨレベルを出力するように設定しておくとよい。このことにより、昇圧コンバータ以外の電圧変換回路を用いることができる。
【００４８】
（第２の実施形態）
図３（ａ）（ｂ）は本発明の第２の実施形態に係る多出力電源装置の一部の回路構成図である。
【００４９】
第１の実施形態では、比較回路３１への入力は、帰還電圧Ｖｆ１を生成する抵抗１５と抵抗１６とは別に設けたが、この場合、第１の出力電圧Ｖｏ１に別途検出抵抗を設ける必要がある。なぜなら入力電源として外部電源装置が装着する場合には、帰還端子１７ｂを接地するためである。
【００５０】
そこで、図３（ａ）に示す本第２の実施形態においては、パワーオン信号設定回路３と第１の制御回路１７を制御部１８にまとめ、比較回路３３への入力と帰還端子１７ｂを兼用して帰還端子１８ａとし、比較回路３１への入力を端子１８ｂとした。他の構成は図１及び図２と同様なので省略した。ここでは、帰還端子１８ａが第１の実施形態の第３の外部接続端子Ｐ３に相当している。
【００５１】
図３（ａ）は入力電源として例えば１セルのリチウムイオン電池１が装着され、入力電圧Ｖｉが２．５〜４Ｖである電子機器の多出力電源装置の場合の接続の場合の、制御部１８の一部及びその周辺の回路構成を示す。１８０は基準電圧源であり、基準電圧Ｖｒを生成する。１８１〜１８３は抵抗であり、基準電圧Ｖｒを分圧する。抵抗１８１と抵抗１８２の接続点は、例えば基準電圧Ｖｒの９０％に設定され、抵抗１８２と抵抗１８３の接続点は、所定の下限値（例えば０．２Ｖ）に設定される。１７０は第１の制御回路１７に含まれる誤差増幅器であり、帰還端子１８ａの帰還電圧Ｖｆ１と基準電圧Ｖｒを比較して、その誤差電圧を増幅した誤差信号Ｖｅを出力する。図示していないが、第１の制御回路１７はこの誤差信号Ｖｅに応じてパルス信号Ｖｇ１のデューティ比を調整する。
【００５２】
比較回路３１は、帰還電圧Ｖｆ１と基準電圧Ｖｒの９０％の電圧を比較し、Ｖｆ１＞０．９Ｖｒの場合にＨレベルを出力する。
比較回路３３は、帰還電圧Ｖｆ１と電圧値０．２Ｖを比較し、Ｖｆ１＞０．２Ｖの場合にＨレベルを出力する。
【００５３】
図３（ｂ）は入力電源としてＡＣアダプタなどの外部電源装置が装着され、入力電圧Ｖｉが４．５〜５．５Ｖである電子機器の多出力電源装置の場合である。少なくとも制御部１８を含む半導体集積回路が所定電圧入力時と兼用できるように、制御部１８の構成は図３（ａ）と等しい。図３（ｂ）の構成が図３（ａ）の構成と異なるのは、帰還端子１８ａが接地されている点だけである。帰還端子１８ａが接地されると、比較器３３の非反転入力端子が接地されて０．２Ｖより低くなり、比較器３３がＬレベルを出力する。これにより、第１の制御回路１７が動作を停止するとともに、パワーオン信号ＶｏｎはＨレベルとなる。第２の信号Ｖ２は第２のコントロール信号Ｖｃ２と等しくなり、第２の電源回路２０が動作可能となる。
【００５４】
この構成によると、バッテリ装着の低入力時には、帰還端子１８ａへの印加電圧と比較回路３１への入力端子１８ｂへの印加電圧が、抵抗１５と抵抗１６の接続点電圧に共通化できる。また、外部電源装置の装着時には帰還端子１８ａを接地し、端子１８ｂには抵抗１５と抵抗１６の接続点電圧を印加すればよい。即ち、第１の出力電圧Ｖｏ１を所定の出力電圧値と比較するために別途検出抵抗を設ける必要は無い。
【００５５】
なお、第１，第２の実施形態の説明の中で触れなかったが、第１の制御回路１７や第２の制御回路２７は、入力電圧Ｖｉまたは第１の出力電圧Ｖｏ１からの電力供給で動作しているものとする。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、各種の電子機器に直流電圧を供給する多出力電源装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の半導体集積回路を使用して構成する場合の多出力電源装置の構成図
【図２】入力電源として図１の場合よりも高圧のＡＣアダプタを使用して構成した場合の多出力電源装置の構成図
【図３】本発明の第２の実施形態に係る多出力電源装置の一部の構成図と入力電源として高圧のＡＣアダプタを使用して構成した場合の多出力電源装置の一部の構成図
【図４】従来の多出力電源装置の構成図
【符号の説明】
【００５８】
１ 入力電源
２ 外部電源装置
３ パワーオン信号発生回路
１０Ａ 第１の電源回路
１１ インダクタ
１２ 主スイッチ
１３ ダイオード
１４ 出力コンデンサ
１５ 抵抗
１６ 抵抗
１７ 制御回路
１７ａ コントロール端子
１７ｂ 帰還端子
１７ｃ パルス出力端子
２０ 第２の電源回路
２１ インダクタ
２２ 主スイッチ
２３ ダイオード
２４ 出力コンデンサ
２５ 抵抗
２６ 抵抗
２７ 制御回路
２７ａ コントロール端子
２７ｂ 帰還端子
２７ｃ パルス出力端子
３１ 比較回路
３３ 比較回路
３４ ＡＮＤ回路
３５ インバータ
３６ ＯＲ回路
３７ ＡＮＤ回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力端子に印加される入力電源電圧を第１の出力電圧に変換して第１の出力端子から出力する第１の電源回路と、
前記第１の電源回路の第１の出力端子から出力された第１の出力電圧を第２の出力電圧に変換して第２の出力端子から出力する第２の電源回路を有する多出力電源装置に使用される半導体集積回路であって、
前記第１の電源回路は、入力端子と第１の出力端子の間に介装されたスイッチング手段に、前記第１の出力端子の出力電圧に応じた帰還電圧が目標値に近づくようにスイッチング信号を供給する第１の制御回路を有しており、かつ前記第１の電源回路は、第１の出力端子の電圧にかかわらず前記帰還電圧を規定の電位に設定する外部設定端子を有している
半導体集積回路。
【請求項２】
請求項１記載の半導体集積回路を使用した多出力電源装置であって、
入力端子に印加される入力電源電圧を第１の出力電圧に変換して第１の出力端子から出力する第１の電源回路と、前記第１の電源回路の第１の出力端子から出力された第１の出力電圧を第２の出力電圧に変換して第２の出力端子から出力する第２の電源回路を有し、前記第２の電源回路は前記第１の電源回路から発生するパワーオン信号を検出して動作可能とし、
前記第１の電源回路は、前記外部設定端子が規定の所定の下限電位に設定されることによって前記スイッチング信号の供給をオフするように前記第１の制御回路を構成するとともに、
前記第１の出力電圧が所定の出力電圧値以上である検出信号と、帰還電圧が規定の電位以下である検出信号との論理積を検出して前記パワーオン信号を生成するパワーオン信号発生回路を設けた
多出力電源装置。
【請求項３】
前記パワーオン信号発生回路は、
前記帰還電圧の電圧が所定の出力電圧値以上であることを検出する第１の比較回路と、
前記帰還電圧の電圧が規定の電位以下であることを検出する第２の比較回路と、
前記第１の比較回路の出力側の検出信号と前記第２の比較回路の出力側の検出信号との論理積を検出して前記パワーオン信号を生成するＡＮＤ回路と
を有していることを特徴とする
請求項２記載の多出力電源装置。
【請求項４】
前記第２の電源回路は、第１の出力端子と第２の出力端子の間に介装された第２のスイッチング手段に、前記第２の出力端子の出力電圧に応じた帰還電圧が目標値に近づくようにスイッチング信号を供給する第２の制御回路を有しており、かつ前記第２の電源回路は、外部から前記第２の電源回路の動作／停止を指示する第２のコントロール信号との論理演算結果に基づいて前記パワーオン信号発生回路から第２の制御回路への前記ワーオン信号の供給を制御するよう構成した
請求項２記載の多出力電源装置。
【請求項５】
前記パワーオン信号発生回路は、前記第１の出力電圧もしくは前記第１の出力電圧を分圧した電圧と、前記所定の基準電圧を分圧した電圧とを比較して前記第１の出力電圧が前記所定の出力電圧値以上か否かを判定する第１の比較回路を設けた
請求項２記載の多出力電源装置。
【請求項６】
前記パワーオン信号発生回路は、前記帰還端子の電圧と前記所定の下限値とを比較する第２の比較回路を有し、前記第２の比較回路は、前記入力電圧印加時もしくは前記第１のコントロール信号入力時の起動時における所定期間、前記帰還端子の電圧が前記所定の下限値以上であるように出力することを特徴とする
請求項２記載の多出力電源装置。
【請求項１】
入力端子に印加される入力電源電圧を第１の出力電圧に変換して第１の出力端子から出力する第１の電源回路と、
前記第１の電源回路の第１の出力端子から出力された第１の出力電圧を第２の出力電圧に変換して第２の出力端子から出力する第２の電源回路を有する多出力電源装置に使用される半導体集積回路であって、
前記第１の電源回路は、入力端子と第１の出力端子の間に介装されたスイッチング手段に、前記第１の出力端子の出力電圧に応じた帰還電圧が目標値に近づくようにスイッチング信号を供給する第１の制御回路を有しており、かつ前記第１の電源回路は、第１の出力端子の電圧にかかわらず前記帰還電圧を規定の電位に設定する外部設定端子を有している
半導体集積回路。
【請求項２】
請求項１記載の半導体集積回路を使用した多出力電源装置であって、
入力端子に印加される入力電源電圧を第１の出力電圧に変換して第１の出力端子から出力する第１の電源回路と、前記第１の電源回路の第１の出力端子から出力された第１の出力電圧を第２の出力電圧に変換して第２の出力端子から出力する第２の電源回路を有し、前記第２の電源回路は前記第１の電源回路から発生するパワーオン信号を検出して動作可能とし、
前記第１の電源回路は、前記外部設定端子が規定の所定の下限電位に設定されることによって前記スイッチング信号の供給をオフするように前記第１の制御回路を構成するとともに、
前記第１の出力電圧が所定の出力電圧値以上である検出信号と、帰還電圧が規定の電位以下である検出信号との論理積を検出して前記パワーオン信号を生成するパワーオン信号発生回路を設けた
多出力電源装置。
【請求項３】
前記パワーオン信号発生回路は、
前記帰還電圧の電圧が所定の出力電圧値以上であることを検出する第１の比較回路と、
前記帰還電圧の電圧が規定の電位以下であることを検出する第２の比較回路と、
前記第１の比較回路の出力側の検出信号と前記第２の比較回路の出力側の検出信号との論理積を検出して前記パワーオン信号を生成するＡＮＤ回路と
を有していることを特徴とする
請求項２記載の多出力電源装置。
【請求項４】
前記第２の電源回路は、第１の出力端子と第２の出力端子の間に介装された第２のスイッチング手段に、前記第２の出力端子の出力電圧に応じた帰還電圧が目標値に近づくようにスイッチング信号を供給する第２の制御回路を有しており、かつ前記第２の電源回路は、外部から前記第２の電源回路の動作／停止を指示する第２のコントロール信号との論理演算結果に基づいて前記パワーオン信号発生回路から第２の制御回路への前記ワーオン信号の供給を制御するよう構成した
請求項２記載の多出力電源装置。
【請求項５】
前記パワーオン信号発生回路は、前記第１の出力電圧もしくは前記第１の出力電圧を分圧した電圧と、前記所定の基準電圧を分圧した電圧とを比較して前記第１の出力電圧が前記所定の出力電圧値以上か否かを判定する第１の比較回路を設けた
請求項２記載の多出力電源装置。
【請求項６】
前記パワーオン信号発生回路は、前記帰還端子の電圧と前記所定の下限値とを比較する第２の比較回路を有し、前記第２の比較回路は、前記入力電圧印加時もしくは前記第１のコントロール信号入力時の起動時における所定期間、前記帰還端子の電圧が前記所定の下限値以上であるように出力することを特徴とする
請求項２記載の多出力電源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−８６１７３（Ｐ２００８−８６１７３Ａ）
【公開日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２６６１５１（Ｐ２００６−２６６１５１）
【出願日】平成１８年９月２９日（２００６．９．２９）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月２９日（２００６．９．２９）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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