電源装置
【課題】シリーズレギュレータとスイッチングレギュレータとを切り換えて動作させる電源装置において、その切り換え動作を迅速かつ円滑に行うことができるようにした。
【解決手段】この発明は、制御回路３が、シリーズレギュレータ１とスイッチングレギュレータ２との動作を切り換えるようになっている。また、制御回路３は、シリーズレギュレータ１の動作時には、スイッチングレギュレータ２の回路のうち、発振器２２を動作状態にして比較回路２３からはパルスが生成されるようにし、この際に発振器２２の発振周波数は通常動作時よりも相対的に低下させる。また、このときには、プリドライブ回路１４の動作は停止され、スイッチング素子であるＭＯＳトランジスタ２５、２６はその動作が停止するようになっている。
【解決手段】この発明は、制御回路３が、シリーズレギュレータ１とスイッチングレギュレータ２との動作を切り換えるようになっている。また、制御回路３は、シリーズレギュレータ１の動作時には、スイッチングレギュレータ２の回路のうち、発振器２２を動作状態にして比較回路２３からはパルスが生成されるようにし、この際に発振器２２の発振周波数は通常動作時よりも相対的に低下させる。また、このときには、プリドライブ回路１４の動作は停止され、スイッチング素子であるＭＯＳトランジスタ２５、２６はその動作が停止するようになっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置に関し、特に、シリーズレギュレータとスイッチングレギュレータとを備え、これらを負荷の大きさに応じて切り換えて動作させる電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電源装置としては、例えば特許文献１に記載のものが知られている。
この電源装置は、共通の出力端子に電圧を出力するシリーズレギュレータと、その共通の出力端子に電圧を出力するスイッチングレギュレータと、負荷電流の大きさに応じてそのシリーズレギュレータとそのスイッチングレギュレータとを切り換えて動作させる切換制御部とを含んでいる。
【０００３】
そして、切換制御部は、シリーズレギュレータからスイッチングレギュレータへの切り換え時に、シリーズレギュレータとスイッチングレギュレータの同時動作期間を設け、この同時動作期間内では、スイッチングレギュレータの能力を通常より弱めるようにしている。
このような構成からなる従来の電源装置によれば、シリーズレギュレータとスイッチングレギュレータの切り換え時に、出力電圧の安定化を図ることができる。
【特許文献１】特開２００５−１３０６２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の電源装置では、シリーズレギュレータとスイッチングレギュレータとの切り換え動作時に、その動作を迅速かつ円滑に行えないという不具合が考えられる。
そこで、本発明の目的は、上記の点に鑑み、シリーズレギュレータとスイッチングレギュレータとを切り換えて動作させる電源装置において、その切り換え動作を迅速かつ円滑に行うことができる電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決し本発明の目的を達成するために、各発明は、以下のような構成からなる。
すなわち、第１の発明は、出力電圧を基準電圧を用いて比較し、この比較出力で制御部を動作させて共通の出力端子に出力する出力電圧を所定値に制御するシリーズレギュレータと、出力電圧を基準電圧を用いて比較し、この比較出力と発振器の出力とを用いて所定のパルスを生成し、このパルスに基づいてスイッチング素子をオンオフ制御することで、共通の出力端子に出力する出力電圧を所定値に制御するスイッチングレギュレータと、前記シリーズレギュレータと前記スイッチングレギュレータとを負荷の大きさに応じて切り換えて動作させる制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記シリーズレギュレータの動作時には、前記スイッチングレギュレータに前記パルスを生成せ、その際に前記発振器の発振周波数を通常動作時よりも相対的に低下させるようになっている。
【０００６】
第２の発明は、第１の発明において、前記制御回路は、前記シリーズレギュレータの動作時には、前記生成されるパルスに基づく前記スイッチング素子のオンオフ動作を停止させるようになっている。
第３の発明は、第１または第２の発明において、前記スイッチングレギュレータは、入力電圧をオンオフするスイッチング素子と、出力電圧を基準電圧と比較し、その比較結果に応じた誤差信号を出力する誤差増幅器と、所定の発振周波数で発振し、その発振周波数が可変できる発振器と、前記誤差増幅器の誤差信号と前記発振器の発振出力とに基づき、前記誤差信号の大小に応じたパルスを発生する比較回路と、比較回路から出力されるパルスに基づいて前記スイッチング素子をオンオフさせるプリドライブ回路と、を備えている。
【０００７】
第４の発明は、第３の発明において、前記制御回路は、前記シリーズレギュレータの動作時には、前記発振器を動作させて前記比較回路からパルスを発生させ、この際に前記発振器の発振周波数を通常動作時よりも相対的に低下させ、かつ、前記プリドライブ回路の動作を停止状態にさせるようになっている。
第５の発明は、出力電圧を基準電圧を用いて比較し、この比較出力で制御部を動作させて共通の出力端子に出力する出力電圧を所定値に制御するシリーズレギュレータと、出力電圧を基準電圧を用いて比較し、この比較出力と発振器の出力とを用いて所定のパルスを生成し、このパルスに基づいてスイッチング素子をオンオフ制御することで、共通の出力端子に出力する出力電圧を所定値に制御するスイッチングレギュレータと、前記シリーズレギュレータと前記スイッチングレギュレータとを負荷の大きさに応じて切り換えて動作させる制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記シリーズレギュレータの動作時には、前記スイッチングレギュレータの構成回路のうち、バイアスで動作が制御できる所定の回路については、バイアスを通常動作時よりも低減させて供給させ、待機状態にさせるようになっている
第６の発明は、第５の発明において、前記制御回路は、前記シリーズレギュレータの動作時には、前記発振器の発振周波数を通常動作時よりも相対的に低下させるようになっている。
【０００８】
第７の発明は、第５または第６の発明において、前記スイッチングレギュレータは、入力電圧をオンオフするスイッチング素子と、出力電圧を基準電圧と比較し、その比較結果に応じた誤差信号を出力する誤差増幅器と、所定の発振周波数で発振し、その発振周波数が可変できる発振器と、前記誤差増幅器の誤差信号と前記発振器の発振出力とに基づき、前記誤差信号の大小に応じたパルスを発生する比較回路と、比較回路から出力されるパルスに基づいて前記スイッチング素子をオンオフさせるプリドライブ回路と、を備えている。
【０００９】
第８の発明は、第７の発明において、前記制御回路は、前記シリーズレギュレータの動作時には、前記誤差増幅器および前記比較回路の各電流源のバイアス電圧を通常動作時よりも低減させて待機状態にさせ、前記発振器の発振周波数を通常動作時よりも相対的に低下させ、かつ、前記発振器のプリドライブ回路の動作を停止させるようになっている。
このような構成からなる本発明によれば、シリーズレギュレータからスイッチングレギュレータへの動作の切り換え時に、スイッチングレギュレータは迅速かつ円滑にその動作を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
本発明の電源装置の第１実施形態の構成について、図１を参照して説明する。
この第１実施形態に係る電源装置は、図示のように、シリーズレギュレータ１と、スイッチングレギュレータ２と、シリーズレギュレータ１とスイッチングレギュレータ２の動作を制御する制御回路３と、共通の出力端子４と、を備えたものである。
【００１１】
そして、この第１実施形態は、負荷の大きさに応じて、シリーズレギュレータ１とスイッチングレギュレータ２との切り換え動作が行われるようになっている。
また、この第１実施形態は、シリーズレギュレータ１の動作時には、スイッチングレギュレータ２側では、誤差増幅器２１、発振器（ＯＳＣ）２２、および比較回路２３が動作して比較回路２３からは所定のパルスが生成され、この際に発振器２２の発振周波数を通常動作時よりも相対的に低下させるようになっている。
【００１２】
さらに この第１実施形態は、そのシリーズレギュレータ１の動作時には、プリドライブ回路１４の動作は停止され、スイッチング素子であるＭＯＳトランジスタ２５、２６はその動作が停止するようになっている。
ここで、この第１実施形態は、図示のように、スイッチングレギュレータ２を構成するコイルＬ１と、シリーズレギュレータ１とスイッチングレギュレータ２に兼用されるコンデンサＣ１と、抵抗Ｒ１、Ｒ２からなり出力電圧ＶＯＵＴを検出するための出力電圧検出回路とを含み、これらは外付けとなっている。
【００１３】
シリーズレギュレータ１は、出力電圧を基準電圧を用いて比較し、この比較出力で制御部を動作させて共通の出力端子４に出力する出力電圧ＶＯＵＴを所定値に制御するようになっている。
このため、シリーズレギュレータ１は、誤差増幅器１１とＰ型のＭＯＳトランジスタ１２とを備え、その動作時に、出力電圧ＶＯＵＴが所定値になるようにＭＯＳトランジスタ１２の導通制御を連続的に行うようになっている。
【００１４】
誤差増幅器１１は、出力電圧ＶＯＵＴを検出した検出電圧を基準電圧ＶＲＦ１と比較し、その差に応じた誤差信号を生成して出力するようになっている。
このため、誤差増幅器１１は、その−入力端子にソフトスタート回路１０の出力電圧または基準電圧ＶＲＦ１が供給され、その＋入力端子に出力電圧ＶＯＵＴを抵抗Ｒ１、Ｒ２で分圧した検出電圧が供給されるようになっている。誤差増幅器１１の出力はＭＯＳトランジスタ１２のゲートに供給されるようになっている。
【００１５】
また、誤差増幅器１１は、電流源回路１３を含み、制御回路３が電流源回路１３のバイアス電圧を制御することで、誤差増幅器１１の動作が制御されるようになっている。ＭＯＳトランジスタ１２のソースには入力電圧ＶＤＤが印加され、そのドレインが共通の出力端子４に接続されている。
スイッチングレギュレータ２は、出力電圧を基準電圧を用いて比較し、この比較出力で制御部を動作させて共通の出力端子４に出力する出力電圧ＶＯＵＴを所定値に制御するようになっている。
【００１６】
このため、スイッチングレギュレータ２は、図示のように、誤差増幅器２１と、発振器（ＯＳＣ）２２と、比較回路２３と、プリドライブ回路２４と、Ｐ型のＭＯＳトランジスタ２５と、Ｎ型のＭＯＳトランジスタ２６と、コイルＬ１と、コンデンサＣ１とを備え、その動作時に、出力電圧ＶＯＵＴが所定値になるように入力電圧ＶＤＤをオンオフ制御するようになっている。
【００１７】
誤差増幅器２１は、出力電圧ＶＯＵＴを検出した検出電圧を基準電圧ＶＲＦ１と比較し、その差に応じた誤差信号を生成して出力するようになっている。
このため、誤差増幅器２１は、その＋入力端子に基準電圧ＶＲＦ１が供給され、その−入力端子に出力電圧ＶＯＵＴを抵抗Ｒ１、Ｒ２で分圧した検出電圧が供給されるようになっている。誤差増幅器２１の出力は比較回路２３の＋入力端子に供給されるようになっている。
【００１８】
発振器２２は、所定の発振周波数で発振するとともに、後述のように制御回路３によって、その発振周波数が可変制御できるようになっている。また、発振器２２の発振出力は、比較回路２３の−入力端子に供給されるようになっている。
比較回路２３は、誤差増幅器２１からの誤差出力と発振器２２からの発振出力とに基づき、所定のＰＷＭ波を生成し、この生成されたＰＷＭ波をプリドライブ回路２４に出力するようになっている。すなわち、比較回路２３は、誤差増幅器２１からの誤差信号の大小に応じて、そのパルス幅が異なる所定のパルスを生成して出力するようになっている。
【００１９】
誤差増幅器２１と比較回路２３は、それぞれ電流源回路２７、２８を含み、その電流源回路２７、２８に所定のバイアス電圧が常時印加されることで、常時動作状態になるように構成されている。
プリドライブ回路２４は、比較回路２３からのパルスに基づき、ＭＯＳトランジスタ２５、２６をそれぞれオンオフ動作させるオンオフ信号を生成するようになっている。また、プリドライブ回路２４は、後述のように制御回路３によって、その動作が起動または停止するようになっている。
【００２０】
ＭＯＳトランジスタ２５とＭＯＳトランジスタ２６とは、プリドライブ回路２４からのオンオフ信号に応じて一方がオンのときには他方がオフとなり、入力電圧ＶＤＤをオンオフ制御するようになっている。
コイルＬ１とコンデンサＣ１とは、出力端子４から出力されるスイッチングレギュレータ２の出力電圧ＶＯＵＴを平滑化するようになっている。
【００２１】
制御回路３は、起動信号Ｓ１に基づき、シリーズレギュレータ１またはスイッチングレギュレータ２の何れか一方を起動させるようになっている。
また、制御回路３は、シリーズレギュレータ１またはスイッチングレギュレータ２の起動後には、動作切り換え号Ｓ２に従って、シリーズレギュレータ１とスイッチングレギュレータ２との動作を切り換えるようになっている。この動作の切り換えは、負荷の大きさに応じて行う。
【００２２】
さらに、制御回路３は、シリーズレギュレータ１の動作時には、スイッチングレギュレータ２側では、誤差増幅器２１および比較回路２３は動作状態のままであるので、発振器２２を動作状態にして比較回路２３からはパルスが生成されるようにし、この際に発振器２２の発振周波数を通常動作時よりも相対的に低下させるようになっている。また、このときには、プリドライブ回路１４の動作は停止され、ＭＯＳトランジスタ２５、２６はその動作が停止するようになっている。
【００２３】
次に、図１に示す発振器２２の具体的な回路などについて、図２を参照しながら説明する。
この発振器２２は、図２に示すように、充電回路２２１と、基準電圧選択回路２２２と、比較回路２２３と、ＭＯＳトランジスタ２２４と、出力端子２２５とを備え、出力端子２２５から発振出力を取り出すようになっている。
【００２４】
充電回路２２１は、図示のように、電流源Ｉ１と、ＭＯＳトランジスタＴＲ１と、ＭＯＳトランジスタＴＲ２、ＴＲ３と、切り換えスイッチＳＷ１、ＳＷ２と、コンデンサＣ２、Ｃ３と、を備えている。
電流源Ｉ１は、ＭＯＳトランジスタＴＲ１に所定の電流を流すようになっている。ＭＯＳトランジスタＴＲ１は、ＭＯＳトランジスタＴＲ２、ＴＲ３のゲートにそれぞれ供給する所定電圧を発生するようになっている。すなわち、ＭＯＳトランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３はミラー関係にあり、ＭＯＳトランジスタＴＲ２、ＴＲ３にはＭＯＳトランジスタＴＲ１に流れる電流に比例する電流が流れるようになっている。
【００２５】
そして、そのＭＯＳトランジスタＴＲ２、ＴＲ３と、切り換えスイッチＳＷ１と、切り換えスイッチＳＷ２と、コンデンサＣ２、Ｃ３とは、電源とグランドとの間に直列に接続されている。このため、切り換えスイッチＳＷ１、ＳＷ２の切り換え動作により、コンデンサＣ２はＭＯＳトランジスタＴＲ２に流れる定電流により充電され、コンデンサＣ３はＭＯＳトランジスタＴＲ３に流れる定電流により充電されるようになっている。そして、この充電電圧は、比較回路２２３の＋入力端子に供給されるようになっている。
【００２６】
ここで、ＭＯＳトランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３のサイズは、ＴＲ１＝ＴＲ２、ＴＲ２＞ＴＲ３の関係にあり、ＭＯＳトランジスタＴＲ２の方がＭＯＳトランジスタＴＲ３よりも大きな電流が流せるようになっている。また、コンデンサＣ２、Ｃ３の容量値は、Ｃ２＜Ｃ３の関係にある。
切り換えスイッチＳＷ１、ＳＷ２は、図１に示す制御回路３によって切り換え制御が行われるようになっている。
【００２７】
基準電圧選択回路２２２は切り換えスイッチＳＷ３を備え、この切り換えスイッチＳＷ３の切り換え動作によって、基準電圧ＶＲＦ２と基準電圧ＶＲＦ３とを選択的に比較回路２２３の−入力端子に供給するようになっている。ここで、基準電圧ＶＲＦ２と基準電圧ＶＲＦ３は、ＶＲＦ２＜ＶＲＦ３の関係にある。
切り換えスイッチＳＷ３は、図１に示す制御回路３によって切り換え制御が行われるようになっている。
【００２８】
比較回路２２３は、切り換えスイッチＳＷ１〜ＳＷ３の各切り換え接点がＡ側に接続されるときに、ＭＯＳトランジスタＴＲ２によるコンデンサＣ２の充電電圧を基準電圧ＶＲＦ２と比較し、その充電電圧が基準電圧ＶＲＦ２以上になったときにＨレベルの信号を出力し、ＭＯＳトランジスタ２２４をオンしてコンデンサＣ２の電荷を放電するようになっている。このときには、出力端子２２５からは発振周波数がｆ１からなる三角波が出力されて、図１に示す比較回路２３に供給される。
【００２９】
また、比較回路２２３は、切り換えスイッチＳＷ１〜ＳＷ３の各切り換え接点がＢ側に接続されるときに、コンデンサＣ３の充電電圧を基準電圧ＶＲＦ３と比較し、その充電電圧が基準電圧ＶＲＦ３以上になったときにＨレベルの信号を出力し、ＭＯＳトランジスタ２２４をオンしてコンデンサＣ３の電荷を放電するようになっている。このときには、出力端子２２５からは発振周波数がｆ２からなる三角波が出力されて、図１に示す比較回路２３に供給される。
【００３０】
このように、図２からなる発振器２２では、切り換えスイッチＳＷ１〜ＳＷ３の各切り換え接点がＡ側に接続されるときには、出力端子２２５からは発振周波数がｆ１からなる三角波が出力される。一方、切り換えスイッチＳＷ１〜ＳＷ３の各切り換え接点がＢ側に接続されるときには、出力端子２２５からは発振周波数がｆ２からなる三角波が出力される。そして、その発振周波数ｆ１とｆ２は、ｆ１＞ｆ２の関係にある。
【００３１】
次に、このような構成からなる電源装置の第１実施形態について、その動作例を説明する。
この電源装置の起動時には、制御回路３に起動信号Ｓ１が入力される。これにより、制御回路３は、シリーズレギュレータ１またはスイッチングレギュレータ２のいずれか一方を動作させる。
【００３２】
制御回路３は、シリーズレギュレータ１を起動させる場合には、電流源回路１３に所定のバイアス電圧を供給して誤差増幅器１１を動作させる。一方、スイッチングレギュレータ２を起動させる場合には、図２の発振器２２の切り換えスイッチＳＷ１〜ＳＷ３の各切り換え接点をＡ側に倒し、発振器２２を通常動作の周波数ｆ１で発振させ、かつ、プリドライブ回路２４を動作させる。
【００３３】
これにより、シリーズレギュレータ１またはスイッチングレギュレータ２のいずれか一方が起動される。
いま、例えばシリーズレギュレータ１が起動されてその起動が完了すると、シリーズレギュレータ１は動作モードになり、制御回路３は電流源回路１３に所定のバイアス電圧を供給するので、シリーズレギュレータ１は動作状態を継続する。このため、シリーズレギュレータ１の出力電圧が出力端子４から出力される。
【００３４】
このシリーズレギュレータ１の動作モード時には、スイッチングレギュレータ２側は非動作モードとなるが、このときには、スイッチングレギュレータ２の各部は以下のような動作状態になるように、制御回路３により各部が制御される。
すなわち、スイッチングレギュレータ２の非動作モード時には、誤差増幅器２１および比較回路２３はそれぞれ動作状態にある。また、図２の発振器２２の切り換えスイッチＳＷ１〜ＳＷ３の各切り換え接点をＢ側に倒し、発振器２２を通常動作の周波数ｆ１よりも低い周波数Ｆｆ２で発振させる。そして、プリドライブ回路２４は、その動作を停止状態とする。
【００３５】
このため、スイッチングレギュレータ２の非動作モード時には、比較回路２３からはパルスが出力されるが、プリドライブ回路２４は動作が停止状態にあるので、ＭＯＳトランジスタ２５、２６は動作することがない。
また、比較回路２３から出力されるパルスは、通常動作時（スイッチングレギュレータ２の動作モード時）に比べて、その単位時間あたりのオン時間が短くなるので、発振周波数を低下させない場合に比べて電力消費の低減化を図ることができる。
【００３６】
次に、スイッチングレギュレータ２が、上記のように非動作モードから動作モード時に移行する場合について説明する。
このときには、スイッチングレギュレータ２の各部は以下のような動作状態になるように、制御回路３により各部が制御される。
すなわち、スイッチングレギュレータ２を非動作モードから動作モードに切り換える際には、誤差増幅器２１および比較回路２３はそれぞれ動作状態にある。また、発振器２２は周波数ｆ２で発振しているので、比較回路２３からはパルスが出力されている。そこで、まず、プリドライブ回路２４を動作状態にする。これにより、スイッチングレギュレータ２は、発振器２２の周波数はｆ２であるものの、仮の動作モードに移行できる。
【００３７】
その後、図２の発振器２２の切り換えスイッチＳＷ１〜ＳＷ３の各切り換え接点をＡ側に倒し、発振器２２を通常動作の周波数ｆ１で発振させる。これにより、スイッチングレギュレータ２は、発振器２２の周波数がｆ１からなる本来の動作モードに移行できる。
このため、スイッチングレギュレータ２が非動作モードから動作モードに移行する場合には、迅速かつ円滑に移行することができる。
【００３８】
以上のように、この第１実施形態では、シリーズレギュレータ１の動作時に、スイッチングレギュレータ２の比較回路２３はパルスの出力状態にあり、この際に発振器２２は通常動作の周波数ｆ１よりも低い周波数ｆ２で発振している状態にある。
このため、第１実施形態によれば、シリーズレギュレータ１からスイッチングレギュレータ２への動作の切り換え時に、スイッチングレギュレータ２は迅速かつ円滑にその動作に移行できる。
【００３９】
また、この第１実施形態では、シリーズレギュレータ１の動作時には、スイッチングレギュレータ２は次の動作に迅速かつ円滑に移行するためにその待機をするが、その待機中は、上記のように各部を動作させたので、その消費電力を低減できる。
（第２実施形態）
本発明の電源装置の第２実施形態の構成について、図３を参照して説明する。
【００４０】
この第２実施形態に係る電源装置は、図示のように、シリーズレギュレータ１と、スイッチングレギュレータ２Ａと、シリーズレギュレータ１とスイッチングレギュレータ２Ａの動作を制御する制御回路３Ａと、共通の出力端子４と、を備えたものである。
そして、この第２実施形態は、負荷の大きさに応じて、シリーズレギュレータ１とスイッチングレギュレータ２Ａとの切り換え動作を行なうようになっている。
【００４１】
また、この第２実施形態は、シリーズレギュレータ１の動作時には、スイッチングレギュレータ２Ａ側では、その構成回路のうち、バイアス（バイアス電圧）で動作が制御できる誤差増幅器２１および比較回路２３については、そのバイアスを通常動作時よりも低減して供給させ、必要なときに直ちに動作するように待機状態にさせるようになっている。
さらに、この第２実施形態では、シリーズレギュレータ１の動作時には、スイッチングレギュレータ２Ａ側では、発振器２２を動作状態とするが、その発振周波数を通常動作時よりも相対的に低下させるようになっている。また、このときには、プリドライブ回路１４の動作を停止状態として、スイッチング素子であるＭＯＳトランジスタ２５、２６はその動作が停止するようになっている。
【００４２】
ここで、この第２実施形態は、図示のように、スイッチングレギュレータ２Ａを構成するコイルＬ１と、シリーズレギュレータ１とスイッチングレギュレータ２Ａに兼用されるコンデンサＣ１と、抵抗Ｒ１、Ｒ２からなり出力電圧ＶＯＵＴを検出するための出力電圧検出回路とを含み、これらは外付けとなっている。
なお、この第２実施形態は、図１に示す第１実施形態と共通する構成要素を含むので、その共通する構成要素については、同一符号を付してその説明はできるだけ省略する。
【００４３】
シリーズレギュレータ１は、図１に示すシリーズレギュレータ１と同様に、誤差増幅器１１と、Ｐ型のＭＯＳトランジスタ１２とを備えている。誤差増幅器１１は、電流源回路１３を含み、制御回路３Ａが電流源回路１３のバイアス電圧を制御することで、誤差増幅器１１の動作が制御されるようになっている。
スイッチングレギュレータ２Ａは、出力電圧を基準電圧を用いて比較し、この比較出力で制御部を動作させて共通の出力端子４に出力する出力電圧ＶＯＵＴを所定値に制御するようになっている。
【００４４】
このため、スイッチングレギュレータ２Ａは、図示のように、誤差増幅器２１と、発振器２２と、比較回路２３と、プリドライブ回路２４と、Ｐ型のＭＯＳトランジスタ２５と、Ｎ型のＭＯＳトランジスタ２６と、コイルＬ１と、コンデンサＣ１とを備え、その動作時に、出力電圧ＶＯＵＴが所定値になるように入力電圧ＶＤＤをオンオフ制御するようになっている。
【００４５】
誤差増幅器２１および比較回路２３は、図１の誤差増幅器２１および比較回路２３と同様に構成されるが、制御回路３Ａがそれらに含まれる電流源回路２７Ａ、２８Ａのバイアス電圧をそれぞれ制御することで、誤差増幅器２１および比較回路２３の各動作が個別に制御されるようになっている点が異なる。
発振器２２は、図１の発振器２２と同様に構成されるが、制御回路３Ａによりその発振周波数が制御される点でその動作が異なる。
【００４６】
プリドライブ回路２４は、図１のプリドライブ回路２４と同様に構成されるが、制御回路３Ａによりその動作が制御される点で異なる。
制御回路３Ａは、起動信号Ｓ１に基づき、シリーズレギュレータ１またはスイッチングレギュレータ２Ａの何れか一方を起動させるようになっている。
また、制御回路３Ａは、シリーズレギュレータ１またはスイッチングレギュレータ２Ａの起動後には、動作切り換え号Ｓ２に従って、シリーズレギュレータ１とスイッチングレギュレータ２Ａとの動作を切り換えるようになっている。この動作の切り換えは、負荷の大きさに応じて行う。
【００４７】
さらに、制御回路３Ａは、シリーズレギュレータ１の動作時には、スイッチングレギュレータ２Ａの構成回路のうち、バイアス（バイアス電圧）で動作が制御できる誤差増幅器２１および比較回路２３については、そのバイアスを通常動作時よりも低減して供給させ、直ちに動作状態に移行できるようになっている。
また、制御回路３Ａは、シリーズレギュレータ１の動作時には、スイッチングレギュレータ２Ａ側では、発振器２２を動作状態とするが、その発振周波数を通常動作時よりも相対的に低下させるようになっている。また、このときには、プリドライブ回路２４の動作を停止状態として、ＭＯＳトランジスタ２５、２６はその動作を停止させるようになっている。
【００４８】
次に、このような構成からなる電源装置の第２実施形態について、その動作例を説明する。
この電源装置の起動時には、制御回路３Ａに起動信号Ｓ１が入力される。これにより、制御回路３Ａは、シリーズレギュレータ１またはスイッチングレギュレータ２Ａのいずれか一方を動作させる。
【００４９】
制御回路３Ａは、シリーズレギュレータ１を起動させる場合には、電流源回路１３に所定のバイアス電圧を供給して誤差増幅器１１を動作させる。
一方、スイッチングレギュレータ２Ａを起動させる場合には、電流源回路２７Ａ、２８Ａに所定のバイアス電圧を順次供給し、差動増幅器２１および比較回路２３を順次動作状態にする。さらに、図２の発振器２２の切り換えスイッチＳＷ１〜ＳＷ３の各切り換え接点をＡ側に倒し、発振器２２を通常動作の周波数ｆ１で発振させ、かつ、プリドライブ回路２４を動作状態にさせる。
【００５０】
これにより、シリーズレギュレータ１またはスイッチングレギュレータ２Ａのいずれか一方が起動される。
いま、例えばシリーズレギュレータ１が起動されてその起動が完了すると、シリーズレギュレータ１は動作モードになり、制御回路３は電流源回路１３に所定のバイアス電圧を供給するので、シリーズレギュレータ１は動作状態を継続する。このため、シリーズレギュレータ１の出力電圧が出力端子４から出力される。
【００５１】
このシリーズレギュレータ１の動作モード時には、スイッチングレギュレータ２Ａ側は非動作モードとなるが、このときには、スイッチングレギュレータ２Ａの各部は以下のような動作状態になるように、制御回路３Ａにより各部が制御される。
すなわち、スイッチングレギュレータ２Ａの非動作モード時には、電流源回路２７Ａ、２８Ａのバイアス電圧を通常動作よりも低減させ、誤差増幅器２１および比較回路２３を非動作状態であっても直ちに動作状態に移行できるように、待機状態とする。
【００５２】
また、図２の発振器２２の切り換えスイッチＳＷ１〜ＳＷ３の各切り換え接点をＢ側に倒し、発振器２２を通常動作の周波数ｆ１よりも低い周波数Ｆｆ２で発振させる。しかし、プリドライブ回路２４は、その動作を停止状態とする。
このため、スイッチングレギュレータ２Ａの非動作モード時には、誤差増幅器２１、比較回路２３、およびプリドライブ回路２４は停止状態（非動作状態）にあるので、ＭＯＳトランジスタ２５、２６は動作することがない。
【００５３】
次に、スイッチングレギュレータ２Ａが、上記のように非動作モードから動作モードに移行する場合について説明する。
このときには、スイッチングレギュレータ２Ａの各部は以下のような動作状態になるように、制御回路３Ａにより各部が制御される。
すなわち、スイッチングレギュレータ２Ａを非動作モードから動作モード時に切り換える際には、誤差増幅器２１および比較回路２３はいずれもバイアス電圧が通常動作よりも低減させた状態にあるので、非動作状態であっても直ちに動作状態に移行できる待機状態にある。また、このときには、発振器２２は通常動作の周波数ｆ１よりも低い周波数ｆ２で発振している。さらに、プリドライブ回路２４は非動作状態にある。
【００５４】
そこで、電流源回路２７Ａ、２８Ａに所定のバイアス電圧を順次供給し、差動増幅器２１および比較回路２３を順次動作状態にする。さらに、プリドライブ回路２４を動作状態にする。これにより、スイッチングレギュレータ２Ａは、発振器２２の周波数はｆ２であるものの、仮の動作モードに移行できる。
その後、図２の発振器２２の切り換えスイッチＳＷ１〜ＳＷ３の各切り換え接点をＡ側に倒し、発振器２２を通常動作の周波数ｆ１で発振させる。これにより、スイッチングレギュレータ２Ａは、発振器２２の周波数がｆ１からなる本来の動作モードに移行できる。
【００５５】
このため、スイッチングレギュレータ２Ａが非動作モードから動作モードに移行する場合には、迅速かつ円滑に移行することができる。
以上のように、この第２実施形態では、シリーズレギュレータ１の動作時に、誤差増幅器２１および比較回路２３はいずれもバイアス電圧が通常動作よりも低減させた状態にあり、非動作状態であっても直ちに動作状態に移行できる待機状態にある。また、このときには、発振器２２は通常動作の周波数ｆ１よりも低い周波数ｆ２で発振している。
【００５６】
このため、第２実施形態によれば、シリーズレギュレータ１からスイッチングレギュレータ２Ａへの動作の切り換え時に、スイッチングレギュレータ２Ａは迅速かつ円滑にその動作に移行できる。
また、この第２実施形態では、シリーズレギュレータ１の動作時には、スイッチングレギュレータ２Ａは次の動作に迅速かつ円滑に移行するためにその待機をするが、その待機中は、上記のように各部を動作させたので、その消費電力を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の電源装置の第１実施形態の構成を示す図である。
【図２】図１の発振器の構成を示す回路図である。
【図３】本発明の電源装置の第２実施形態の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１・・・シリーズレギュレータ、２、２Ａ・・・スイッチングレギュレータ、３、３Ａ・・・制御回路、４・・・出力端子、１１、２１・・・誤差増幅器、２２・・・発振器、２３・・・比較回路、２４・・・プリドライブ回路、２５、２６・・・ＭＯＳトランジスタ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置に関し、特に、シリーズレギュレータとスイッチングレギュレータとを備え、これらを負荷の大きさに応じて切り換えて動作させる電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電源装置としては、例えば特許文献１に記載のものが知られている。
この電源装置は、共通の出力端子に電圧を出力するシリーズレギュレータと、その共通の出力端子に電圧を出力するスイッチングレギュレータと、負荷電流の大きさに応じてそのシリーズレギュレータとそのスイッチングレギュレータとを切り換えて動作させる切換制御部とを含んでいる。
【０００３】
そして、切換制御部は、シリーズレギュレータからスイッチングレギュレータへの切り換え時に、シリーズレギュレータとスイッチングレギュレータの同時動作期間を設け、この同時動作期間内では、スイッチングレギュレータの能力を通常より弱めるようにしている。
このような構成からなる従来の電源装置によれば、シリーズレギュレータとスイッチングレギュレータの切り換え時に、出力電圧の安定化を図ることができる。
【特許文献１】特開２００５−１３０６２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の電源装置では、シリーズレギュレータとスイッチングレギュレータとの切り換え動作時に、その動作を迅速かつ円滑に行えないという不具合が考えられる。
そこで、本発明の目的は、上記の点に鑑み、シリーズレギュレータとスイッチングレギュレータとを切り換えて動作させる電源装置において、その切り換え動作を迅速かつ円滑に行うことができる電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決し本発明の目的を達成するために、各発明は、以下のような構成からなる。
すなわち、第１の発明は、出力電圧を基準電圧を用いて比較し、この比較出力で制御部を動作させて共通の出力端子に出力する出力電圧を所定値に制御するシリーズレギュレータと、出力電圧を基準電圧を用いて比較し、この比較出力と発振器の出力とを用いて所定のパルスを生成し、このパルスに基づいてスイッチング素子をオンオフ制御することで、共通の出力端子に出力する出力電圧を所定値に制御するスイッチングレギュレータと、前記シリーズレギュレータと前記スイッチングレギュレータとを負荷の大きさに応じて切り換えて動作させる制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記シリーズレギュレータの動作時には、前記スイッチングレギュレータに前記パルスを生成せ、その際に前記発振器の発振周波数を通常動作時よりも相対的に低下させるようになっている。
【０００６】
第２の発明は、第１の発明において、前記制御回路は、前記シリーズレギュレータの動作時には、前記生成されるパルスに基づく前記スイッチング素子のオンオフ動作を停止させるようになっている。
第３の発明は、第１または第２の発明において、前記スイッチングレギュレータは、入力電圧をオンオフするスイッチング素子と、出力電圧を基準電圧と比較し、その比較結果に応じた誤差信号を出力する誤差増幅器と、所定の発振周波数で発振し、その発振周波数が可変できる発振器と、前記誤差増幅器の誤差信号と前記発振器の発振出力とに基づき、前記誤差信号の大小に応じたパルスを発生する比較回路と、比較回路から出力されるパルスに基づいて前記スイッチング素子をオンオフさせるプリドライブ回路と、を備えている。
【０００７】
第４の発明は、第３の発明において、前記制御回路は、前記シリーズレギュレータの動作時には、前記発振器を動作させて前記比較回路からパルスを発生させ、この際に前記発振器の発振周波数を通常動作時よりも相対的に低下させ、かつ、前記プリドライブ回路の動作を停止状態にさせるようになっている。
第５の発明は、出力電圧を基準電圧を用いて比較し、この比較出力で制御部を動作させて共通の出力端子に出力する出力電圧を所定値に制御するシリーズレギュレータと、出力電圧を基準電圧を用いて比較し、この比較出力と発振器の出力とを用いて所定のパルスを生成し、このパルスに基づいてスイッチング素子をオンオフ制御することで、共通の出力端子に出力する出力電圧を所定値に制御するスイッチングレギュレータと、前記シリーズレギュレータと前記スイッチングレギュレータとを負荷の大きさに応じて切り換えて動作させる制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記シリーズレギュレータの動作時には、前記スイッチングレギュレータの構成回路のうち、バイアスで動作が制御できる所定の回路については、バイアスを通常動作時よりも低減させて供給させ、待機状態にさせるようになっている
第６の発明は、第５の発明において、前記制御回路は、前記シリーズレギュレータの動作時には、前記発振器の発振周波数を通常動作時よりも相対的に低下させるようになっている。
【０００８】
第７の発明は、第５または第６の発明において、前記スイッチングレギュレータは、入力電圧をオンオフするスイッチング素子と、出力電圧を基準電圧と比較し、その比較結果に応じた誤差信号を出力する誤差増幅器と、所定の発振周波数で発振し、その発振周波数が可変できる発振器と、前記誤差増幅器の誤差信号と前記発振器の発振出力とに基づき、前記誤差信号の大小に応じたパルスを発生する比較回路と、比較回路から出力されるパルスに基づいて前記スイッチング素子をオンオフさせるプリドライブ回路と、を備えている。
【０００９】
第８の発明は、第７の発明において、前記制御回路は、前記シリーズレギュレータの動作時には、前記誤差増幅器および前記比較回路の各電流源のバイアス電圧を通常動作時よりも低減させて待機状態にさせ、前記発振器の発振周波数を通常動作時よりも相対的に低下させ、かつ、前記発振器のプリドライブ回路の動作を停止させるようになっている。
このような構成からなる本発明によれば、シリーズレギュレータからスイッチングレギュレータへの動作の切り換え時に、スイッチングレギュレータは迅速かつ円滑にその動作を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
本発明の電源装置の第１実施形態の構成について、図１を参照して説明する。
この第１実施形態に係る電源装置は、図示のように、シリーズレギュレータ１と、スイッチングレギュレータ２と、シリーズレギュレータ１とスイッチングレギュレータ２の動作を制御する制御回路３と、共通の出力端子４と、を備えたものである。
【００１１】
そして、この第１実施形態は、負荷の大きさに応じて、シリーズレギュレータ１とスイッチングレギュレータ２との切り換え動作が行われるようになっている。
また、この第１実施形態は、シリーズレギュレータ１の動作時には、スイッチングレギュレータ２側では、誤差増幅器２１、発振器（ＯＳＣ）２２、および比較回路２３が動作して比較回路２３からは所定のパルスが生成され、この際に発振器２２の発振周波数を通常動作時よりも相対的に低下させるようになっている。
【００１２】
さらに この第１実施形態は、そのシリーズレギュレータ１の動作時には、プリドライブ回路１４の動作は停止され、スイッチング素子であるＭＯＳトランジスタ２５、２６はその動作が停止するようになっている。
ここで、この第１実施形態は、図示のように、スイッチングレギュレータ２を構成するコイルＬ１と、シリーズレギュレータ１とスイッチングレギュレータ２に兼用されるコンデンサＣ１と、抵抗Ｒ１、Ｒ２からなり出力電圧ＶＯＵＴを検出するための出力電圧検出回路とを含み、これらは外付けとなっている。
【００１３】
シリーズレギュレータ１は、出力電圧を基準電圧を用いて比較し、この比較出力で制御部を動作させて共通の出力端子４に出力する出力電圧ＶＯＵＴを所定値に制御するようになっている。
このため、シリーズレギュレータ１は、誤差増幅器１１とＰ型のＭＯＳトランジスタ１２とを備え、その動作時に、出力電圧ＶＯＵＴが所定値になるようにＭＯＳトランジスタ１２の導通制御を連続的に行うようになっている。
【００１４】
誤差増幅器１１は、出力電圧ＶＯＵＴを検出した検出電圧を基準電圧ＶＲＦ１と比較し、その差に応じた誤差信号を生成して出力するようになっている。
このため、誤差増幅器１１は、その−入力端子にソフトスタート回路１０の出力電圧または基準電圧ＶＲＦ１が供給され、その＋入力端子に出力電圧ＶＯＵＴを抵抗Ｒ１、Ｒ２で分圧した検出電圧が供給されるようになっている。誤差増幅器１１の出力はＭＯＳトランジスタ１２のゲートに供給されるようになっている。
【００１５】
また、誤差増幅器１１は、電流源回路１３を含み、制御回路３が電流源回路１３のバイアス電圧を制御することで、誤差増幅器１１の動作が制御されるようになっている。ＭＯＳトランジスタ１２のソースには入力電圧ＶＤＤが印加され、そのドレインが共通の出力端子４に接続されている。
スイッチングレギュレータ２は、出力電圧を基準電圧を用いて比較し、この比較出力で制御部を動作させて共通の出力端子４に出力する出力電圧ＶＯＵＴを所定値に制御するようになっている。
【００１６】
このため、スイッチングレギュレータ２は、図示のように、誤差増幅器２１と、発振器（ＯＳＣ）２２と、比較回路２３と、プリドライブ回路２４と、Ｐ型のＭＯＳトランジスタ２５と、Ｎ型のＭＯＳトランジスタ２６と、コイルＬ１と、コンデンサＣ１とを備え、その動作時に、出力電圧ＶＯＵＴが所定値になるように入力電圧ＶＤＤをオンオフ制御するようになっている。
【００１７】
誤差増幅器２１は、出力電圧ＶＯＵＴを検出した検出電圧を基準電圧ＶＲＦ１と比較し、その差に応じた誤差信号を生成して出力するようになっている。
このため、誤差増幅器２１は、その＋入力端子に基準電圧ＶＲＦ１が供給され、その−入力端子に出力電圧ＶＯＵＴを抵抗Ｒ１、Ｒ２で分圧した検出電圧が供給されるようになっている。誤差増幅器２１の出力は比較回路２３の＋入力端子に供給されるようになっている。
【００１８】
発振器２２は、所定の発振周波数で発振するとともに、後述のように制御回路３によって、その発振周波数が可変制御できるようになっている。また、発振器２２の発振出力は、比較回路２３の−入力端子に供給されるようになっている。
比較回路２３は、誤差増幅器２１からの誤差出力と発振器２２からの発振出力とに基づき、所定のＰＷＭ波を生成し、この生成されたＰＷＭ波をプリドライブ回路２４に出力するようになっている。すなわち、比較回路２３は、誤差増幅器２１からの誤差信号の大小に応じて、そのパルス幅が異なる所定のパルスを生成して出力するようになっている。
【００１９】
誤差増幅器２１と比較回路２３は、それぞれ電流源回路２７、２８を含み、その電流源回路２７、２８に所定のバイアス電圧が常時印加されることで、常時動作状態になるように構成されている。
プリドライブ回路２４は、比較回路２３からのパルスに基づき、ＭＯＳトランジスタ２５、２６をそれぞれオンオフ動作させるオンオフ信号を生成するようになっている。また、プリドライブ回路２４は、後述のように制御回路３によって、その動作が起動または停止するようになっている。
【００２０】
ＭＯＳトランジスタ２５とＭＯＳトランジスタ２６とは、プリドライブ回路２４からのオンオフ信号に応じて一方がオンのときには他方がオフとなり、入力電圧ＶＤＤをオンオフ制御するようになっている。
コイルＬ１とコンデンサＣ１とは、出力端子４から出力されるスイッチングレギュレータ２の出力電圧ＶＯＵＴを平滑化するようになっている。
【００２１】
制御回路３は、起動信号Ｓ１に基づき、シリーズレギュレータ１またはスイッチングレギュレータ２の何れか一方を起動させるようになっている。
また、制御回路３は、シリーズレギュレータ１またはスイッチングレギュレータ２の起動後には、動作切り換え号Ｓ２に従って、シリーズレギュレータ１とスイッチングレギュレータ２との動作を切り換えるようになっている。この動作の切り換えは、負荷の大きさに応じて行う。
【００２２】
さらに、制御回路３は、シリーズレギュレータ１の動作時には、スイッチングレギュレータ２側では、誤差増幅器２１および比較回路２３は動作状態のままであるので、発振器２２を動作状態にして比較回路２３からはパルスが生成されるようにし、この際に発振器２２の発振周波数を通常動作時よりも相対的に低下させるようになっている。また、このときには、プリドライブ回路１４の動作は停止され、ＭＯＳトランジスタ２５、２６はその動作が停止するようになっている。
【００２３】
次に、図１に示す発振器２２の具体的な回路などについて、図２を参照しながら説明する。
この発振器２２は、図２に示すように、充電回路２２１と、基準電圧選択回路２２２と、比較回路２２３と、ＭＯＳトランジスタ２２４と、出力端子２２５とを備え、出力端子２２５から発振出力を取り出すようになっている。
【００２４】
充電回路２２１は、図示のように、電流源Ｉ１と、ＭＯＳトランジスタＴＲ１と、ＭＯＳトランジスタＴＲ２、ＴＲ３と、切り換えスイッチＳＷ１、ＳＷ２と、コンデンサＣ２、Ｃ３と、を備えている。
電流源Ｉ１は、ＭＯＳトランジスタＴＲ１に所定の電流を流すようになっている。ＭＯＳトランジスタＴＲ１は、ＭＯＳトランジスタＴＲ２、ＴＲ３のゲートにそれぞれ供給する所定電圧を発生するようになっている。すなわち、ＭＯＳトランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３はミラー関係にあり、ＭＯＳトランジスタＴＲ２、ＴＲ３にはＭＯＳトランジスタＴＲ１に流れる電流に比例する電流が流れるようになっている。
【００２５】
そして、そのＭＯＳトランジスタＴＲ２、ＴＲ３と、切り換えスイッチＳＷ１と、切り換えスイッチＳＷ２と、コンデンサＣ２、Ｃ３とは、電源とグランドとの間に直列に接続されている。このため、切り換えスイッチＳＷ１、ＳＷ２の切り換え動作により、コンデンサＣ２はＭＯＳトランジスタＴＲ２に流れる定電流により充電され、コンデンサＣ３はＭＯＳトランジスタＴＲ３に流れる定電流により充電されるようになっている。そして、この充電電圧は、比較回路２２３の＋入力端子に供給されるようになっている。
【００２６】
ここで、ＭＯＳトランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３のサイズは、ＴＲ１＝ＴＲ２、ＴＲ２＞ＴＲ３の関係にあり、ＭＯＳトランジスタＴＲ２の方がＭＯＳトランジスタＴＲ３よりも大きな電流が流せるようになっている。また、コンデンサＣ２、Ｃ３の容量値は、Ｃ２＜Ｃ３の関係にある。
切り換えスイッチＳＷ１、ＳＷ２は、図１に示す制御回路３によって切り換え制御が行われるようになっている。
【００２７】
基準電圧選択回路２２２は切り換えスイッチＳＷ３を備え、この切り換えスイッチＳＷ３の切り換え動作によって、基準電圧ＶＲＦ２と基準電圧ＶＲＦ３とを選択的に比較回路２２３の−入力端子に供給するようになっている。ここで、基準電圧ＶＲＦ２と基準電圧ＶＲＦ３は、ＶＲＦ２＜ＶＲＦ３の関係にある。
切り換えスイッチＳＷ３は、図１に示す制御回路３によって切り換え制御が行われるようになっている。
【００２８】
比較回路２２３は、切り換えスイッチＳＷ１〜ＳＷ３の各切り換え接点がＡ側に接続されるときに、ＭＯＳトランジスタＴＲ２によるコンデンサＣ２の充電電圧を基準電圧ＶＲＦ２と比較し、その充電電圧が基準電圧ＶＲＦ２以上になったときにＨレベルの信号を出力し、ＭＯＳトランジスタ２２４をオンしてコンデンサＣ２の電荷を放電するようになっている。このときには、出力端子２２５からは発振周波数がｆ１からなる三角波が出力されて、図１に示す比較回路２３に供給される。
【００２９】
また、比較回路２２３は、切り換えスイッチＳＷ１〜ＳＷ３の各切り換え接点がＢ側に接続されるときに、コンデンサＣ３の充電電圧を基準電圧ＶＲＦ３と比較し、その充電電圧が基準電圧ＶＲＦ３以上になったときにＨレベルの信号を出力し、ＭＯＳトランジスタ２２４をオンしてコンデンサＣ３の電荷を放電するようになっている。このときには、出力端子２２５からは発振周波数がｆ２からなる三角波が出力されて、図１に示す比較回路２３に供給される。
【００３０】
このように、図２からなる発振器２２では、切り換えスイッチＳＷ１〜ＳＷ３の各切り換え接点がＡ側に接続されるときには、出力端子２２５からは発振周波数がｆ１からなる三角波が出力される。一方、切り換えスイッチＳＷ１〜ＳＷ３の各切り換え接点がＢ側に接続されるときには、出力端子２２５からは発振周波数がｆ２からなる三角波が出力される。そして、その発振周波数ｆ１とｆ２は、ｆ１＞ｆ２の関係にある。
【００３１】
次に、このような構成からなる電源装置の第１実施形態について、その動作例を説明する。
この電源装置の起動時には、制御回路３に起動信号Ｓ１が入力される。これにより、制御回路３は、シリーズレギュレータ１またはスイッチングレギュレータ２のいずれか一方を動作させる。
【００３２】
制御回路３は、シリーズレギュレータ１を起動させる場合には、電流源回路１３に所定のバイアス電圧を供給して誤差増幅器１１を動作させる。一方、スイッチングレギュレータ２を起動させる場合には、図２の発振器２２の切り換えスイッチＳＷ１〜ＳＷ３の各切り換え接点をＡ側に倒し、発振器２２を通常動作の周波数ｆ１で発振させ、かつ、プリドライブ回路２４を動作させる。
【００３３】
これにより、シリーズレギュレータ１またはスイッチングレギュレータ２のいずれか一方が起動される。
いま、例えばシリーズレギュレータ１が起動されてその起動が完了すると、シリーズレギュレータ１は動作モードになり、制御回路３は電流源回路１３に所定のバイアス電圧を供給するので、シリーズレギュレータ１は動作状態を継続する。このため、シリーズレギュレータ１の出力電圧が出力端子４から出力される。
【００３４】
このシリーズレギュレータ１の動作モード時には、スイッチングレギュレータ２側は非動作モードとなるが、このときには、スイッチングレギュレータ２の各部は以下のような動作状態になるように、制御回路３により各部が制御される。
すなわち、スイッチングレギュレータ２の非動作モード時には、誤差増幅器２１および比較回路２３はそれぞれ動作状態にある。また、図２の発振器２２の切り換えスイッチＳＷ１〜ＳＷ３の各切り換え接点をＢ側に倒し、発振器２２を通常動作の周波数ｆ１よりも低い周波数Ｆｆ２で発振させる。そして、プリドライブ回路２４は、その動作を停止状態とする。
【００３５】
このため、スイッチングレギュレータ２の非動作モード時には、比較回路２３からはパルスが出力されるが、プリドライブ回路２４は動作が停止状態にあるので、ＭＯＳトランジスタ２５、２６は動作することがない。
また、比較回路２３から出力されるパルスは、通常動作時（スイッチングレギュレータ２の動作モード時）に比べて、その単位時間あたりのオン時間が短くなるので、発振周波数を低下させない場合に比べて電力消費の低減化を図ることができる。
【００３６】
次に、スイッチングレギュレータ２が、上記のように非動作モードから動作モード時に移行する場合について説明する。
このときには、スイッチングレギュレータ２の各部は以下のような動作状態になるように、制御回路３により各部が制御される。
すなわち、スイッチングレギュレータ２を非動作モードから動作モードに切り換える際には、誤差増幅器２１および比較回路２３はそれぞれ動作状態にある。また、発振器２２は周波数ｆ２で発振しているので、比較回路２３からはパルスが出力されている。そこで、まず、プリドライブ回路２４を動作状態にする。これにより、スイッチングレギュレータ２は、発振器２２の周波数はｆ２であるものの、仮の動作モードに移行できる。
【００３７】
その後、図２の発振器２２の切り換えスイッチＳＷ１〜ＳＷ３の各切り換え接点をＡ側に倒し、発振器２２を通常動作の周波数ｆ１で発振させる。これにより、スイッチングレギュレータ２は、発振器２２の周波数がｆ１からなる本来の動作モードに移行できる。
このため、スイッチングレギュレータ２が非動作モードから動作モードに移行する場合には、迅速かつ円滑に移行することができる。
【００３８】
以上のように、この第１実施形態では、シリーズレギュレータ１の動作時に、スイッチングレギュレータ２の比較回路２３はパルスの出力状態にあり、この際に発振器２２は通常動作の周波数ｆ１よりも低い周波数ｆ２で発振している状態にある。
このため、第１実施形態によれば、シリーズレギュレータ１からスイッチングレギュレータ２への動作の切り換え時に、スイッチングレギュレータ２は迅速かつ円滑にその動作に移行できる。
【００３９】
また、この第１実施形態では、シリーズレギュレータ１の動作時には、スイッチングレギュレータ２は次の動作に迅速かつ円滑に移行するためにその待機をするが、その待機中は、上記のように各部を動作させたので、その消費電力を低減できる。
（第２実施形態）
本発明の電源装置の第２実施形態の構成について、図３を参照して説明する。
【００４０】
この第２実施形態に係る電源装置は、図示のように、シリーズレギュレータ１と、スイッチングレギュレータ２Ａと、シリーズレギュレータ１とスイッチングレギュレータ２Ａの動作を制御する制御回路３Ａと、共通の出力端子４と、を備えたものである。
そして、この第２実施形態は、負荷の大きさに応じて、シリーズレギュレータ１とスイッチングレギュレータ２Ａとの切り換え動作を行なうようになっている。
【００４１】
また、この第２実施形態は、シリーズレギュレータ１の動作時には、スイッチングレギュレータ２Ａ側では、その構成回路のうち、バイアス（バイアス電圧）で動作が制御できる誤差増幅器２１および比較回路２３については、そのバイアスを通常動作時よりも低減して供給させ、必要なときに直ちに動作するように待機状態にさせるようになっている。
さらに、この第２実施形態では、シリーズレギュレータ１の動作時には、スイッチングレギュレータ２Ａ側では、発振器２２を動作状態とするが、その発振周波数を通常動作時よりも相対的に低下させるようになっている。また、このときには、プリドライブ回路１４の動作を停止状態として、スイッチング素子であるＭＯＳトランジスタ２５、２６はその動作が停止するようになっている。
【００４２】
ここで、この第２実施形態は、図示のように、スイッチングレギュレータ２Ａを構成するコイルＬ１と、シリーズレギュレータ１とスイッチングレギュレータ２Ａに兼用されるコンデンサＣ１と、抵抗Ｒ１、Ｒ２からなり出力電圧ＶＯＵＴを検出するための出力電圧検出回路とを含み、これらは外付けとなっている。
なお、この第２実施形態は、図１に示す第１実施形態と共通する構成要素を含むので、その共通する構成要素については、同一符号を付してその説明はできるだけ省略する。
【００４３】
シリーズレギュレータ１は、図１に示すシリーズレギュレータ１と同様に、誤差増幅器１１と、Ｐ型のＭＯＳトランジスタ１２とを備えている。誤差増幅器１１は、電流源回路１３を含み、制御回路３Ａが電流源回路１３のバイアス電圧を制御することで、誤差増幅器１１の動作が制御されるようになっている。
スイッチングレギュレータ２Ａは、出力電圧を基準電圧を用いて比較し、この比較出力で制御部を動作させて共通の出力端子４に出力する出力電圧ＶＯＵＴを所定値に制御するようになっている。
【００４４】
このため、スイッチングレギュレータ２Ａは、図示のように、誤差増幅器２１と、発振器２２と、比較回路２３と、プリドライブ回路２４と、Ｐ型のＭＯＳトランジスタ２５と、Ｎ型のＭＯＳトランジスタ２６と、コイルＬ１と、コンデンサＣ１とを備え、その動作時に、出力電圧ＶＯＵＴが所定値になるように入力電圧ＶＤＤをオンオフ制御するようになっている。
【００４５】
誤差増幅器２１および比較回路２３は、図１の誤差増幅器２１および比較回路２３と同様に構成されるが、制御回路３Ａがそれらに含まれる電流源回路２７Ａ、２８Ａのバイアス電圧をそれぞれ制御することで、誤差増幅器２１および比較回路２３の各動作が個別に制御されるようになっている点が異なる。
発振器２２は、図１の発振器２２と同様に構成されるが、制御回路３Ａによりその発振周波数が制御される点でその動作が異なる。
【００４６】
プリドライブ回路２４は、図１のプリドライブ回路２４と同様に構成されるが、制御回路３Ａによりその動作が制御される点で異なる。
制御回路３Ａは、起動信号Ｓ１に基づき、シリーズレギュレータ１またはスイッチングレギュレータ２Ａの何れか一方を起動させるようになっている。
また、制御回路３Ａは、シリーズレギュレータ１またはスイッチングレギュレータ２Ａの起動後には、動作切り換え号Ｓ２に従って、シリーズレギュレータ１とスイッチングレギュレータ２Ａとの動作を切り換えるようになっている。この動作の切り換えは、負荷の大きさに応じて行う。
【００４７】
さらに、制御回路３Ａは、シリーズレギュレータ１の動作時には、スイッチングレギュレータ２Ａの構成回路のうち、バイアス（バイアス電圧）で動作が制御できる誤差増幅器２１および比較回路２３については、そのバイアスを通常動作時よりも低減して供給させ、直ちに動作状態に移行できるようになっている。
また、制御回路３Ａは、シリーズレギュレータ１の動作時には、スイッチングレギュレータ２Ａ側では、発振器２２を動作状態とするが、その発振周波数を通常動作時よりも相対的に低下させるようになっている。また、このときには、プリドライブ回路２４の動作を停止状態として、ＭＯＳトランジスタ２５、２６はその動作を停止させるようになっている。
【００４８】
次に、このような構成からなる電源装置の第２実施形態について、その動作例を説明する。
この電源装置の起動時には、制御回路３Ａに起動信号Ｓ１が入力される。これにより、制御回路３Ａは、シリーズレギュレータ１またはスイッチングレギュレータ２Ａのいずれか一方を動作させる。
【００４９】
制御回路３Ａは、シリーズレギュレータ１を起動させる場合には、電流源回路１３に所定のバイアス電圧を供給して誤差増幅器１１を動作させる。
一方、スイッチングレギュレータ２Ａを起動させる場合には、電流源回路２７Ａ、２８Ａに所定のバイアス電圧を順次供給し、差動増幅器２１および比較回路２３を順次動作状態にする。さらに、図２の発振器２２の切り換えスイッチＳＷ１〜ＳＷ３の各切り換え接点をＡ側に倒し、発振器２２を通常動作の周波数ｆ１で発振させ、かつ、プリドライブ回路２４を動作状態にさせる。
【００５０】
これにより、シリーズレギュレータ１またはスイッチングレギュレータ２Ａのいずれか一方が起動される。
いま、例えばシリーズレギュレータ１が起動されてその起動が完了すると、シリーズレギュレータ１は動作モードになり、制御回路３は電流源回路１３に所定のバイアス電圧を供給するので、シリーズレギュレータ１は動作状態を継続する。このため、シリーズレギュレータ１の出力電圧が出力端子４から出力される。
【００５１】
このシリーズレギュレータ１の動作モード時には、スイッチングレギュレータ２Ａ側は非動作モードとなるが、このときには、スイッチングレギュレータ２Ａの各部は以下のような動作状態になるように、制御回路３Ａにより各部が制御される。
すなわち、スイッチングレギュレータ２Ａの非動作モード時には、電流源回路２７Ａ、２８Ａのバイアス電圧を通常動作よりも低減させ、誤差増幅器２１および比較回路２３を非動作状態であっても直ちに動作状態に移行できるように、待機状態とする。
【００５２】
また、図２の発振器２２の切り換えスイッチＳＷ１〜ＳＷ３の各切り換え接点をＢ側に倒し、発振器２２を通常動作の周波数ｆ１よりも低い周波数Ｆｆ２で発振させる。しかし、プリドライブ回路２４は、その動作を停止状態とする。
このため、スイッチングレギュレータ２Ａの非動作モード時には、誤差増幅器２１、比較回路２３、およびプリドライブ回路２４は停止状態（非動作状態）にあるので、ＭＯＳトランジスタ２５、２６は動作することがない。
【００５３】
次に、スイッチングレギュレータ２Ａが、上記のように非動作モードから動作モードに移行する場合について説明する。
このときには、スイッチングレギュレータ２Ａの各部は以下のような動作状態になるように、制御回路３Ａにより各部が制御される。
すなわち、スイッチングレギュレータ２Ａを非動作モードから動作モード時に切り換える際には、誤差増幅器２１および比較回路２３はいずれもバイアス電圧が通常動作よりも低減させた状態にあるので、非動作状態であっても直ちに動作状態に移行できる待機状態にある。また、このときには、発振器２２は通常動作の周波数ｆ１よりも低い周波数ｆ２で発振している。さらに、プリドライブ回路２４は非動作状態にある。
【００５４】
そこで、電流源回路２７Ａ、２８Ａに所定のバイアス電圧を順次供給し、差動増幅器２１および比較回路２３を順次動作状態にする。さらに、プリドライブ回路２４を動作状態にする。これにより、スイッチングレギュレータ２Ａは、発振器２２の周波数はｆ２であるものの、仮の動作モードに移行できる。
その後、図２の発振器２２の切り換えスイッチＳＷ１〜ＳＷ３の各切り換え接点をＡ側に倒し、発振器２２を通常動作の周波数ｆ１で発振させる。これにより、スイッチングレギュレータ２Ａは、発振器２２の周波数がｆ１からなる本来の動作モードに移行できる。
【００５５】
このため、スイッチングレギュレータ２Ａが非動作モードから動作モードに移行する場合には、迅速かつ円滑に移行することができる。
以上のように、この第２実施形態では、シリーズレギュレータ１の動作時に、誤差増幅器２１および比較回路２３はいずれもバイアス電圧が通常動作よりも低減させた状態にあり、非動作状態であっても直ちに動作状態に移行できる待機状態にある。また、このときには、発振器２２は通常動作の周波数ｆ１よりも低い周波数ｆ２で発振している。
【００５６】
このため、第２実施形態によれば、シリーズレギュレータ１からスイッチングレギュレータ２Ａへの動作の切り換え時に、スイッチングレギュレータ２Ａは迅速かつ円滑にその動作に移行できる。
また、この第２実施形態では、シリーズレギュレータ１の動作時には、スイッチングレギュレータ２Ａは次の動作に迅速かつ円滑に移行するためにその待機をするが、その待機中は、上記のように各部を動作させたので、その消費電力を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の電源装置の第１実施形態の構成を示す図である。
【図２】図１の発振器の構成を示す回路図である。
【図３】本発明の電源装置の第２実施形態の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１・・・シリーズレギュレータ、２、２Ａ・・・スイッチングレギュレータ、３、３Ａ・・・制御回路、４・・・出力端子、１１、２１・・・誤差増幅器、２２・・・発振器、２３・・・比較回路、２４・・・プリドライブ回路、２５、２６・・・ＭＯＳトランジスタ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力電圧を基準電圧を用いて比較し、この比較出力で制御部を動作させて共通の出力端子に出力する出力電圧を所定値に制御するシリーズレギュレータと、
出力電圧を基準電圧を用いて比較し、この比較出力と発振器の出力とを用いて所定のパルスを生成し、このパルスに基づいてスイッチング素子をオンオフ制御することで、共通の出力端子に出力する出力電圧を所定値に制御するスイッチングレギュレータと、
前記シリーズレギュレータと前記スイッチングレギュレータとを負荷の大きさに応じて切り換えて動作させる制御回路と、を備え、
前記制御回路は、前記シリーズレギュレータの動作時には、前記スイッチングレギュレータに前記パルスを生成せ、その際に前記発振器の発振周波数を通常動作時よりも相対的に低下させるようになっていることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記制御回路は、
前記シリーズレギュレータの動作時には、前記生成されるパルスに基づく前記スイッチング素子のオンオフ動作を停止させるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記スイッチングレギュレータは、
入力電圧をオンオフするスイッチング素子と、
出力電圧を基準電圧と比較し、その比較結果に応じた誤差信号を出力する誤差増幅器と、
所定の発振周波数で発振し、その発振周波数が可変できる発振器と、
前記誤差増幅器の誤差信号と前記発振器の発振出力とに基づき、前記誤差信号の大小に応じたパルスを発生する比較回路と、
比較回路から出力されるパルスに基づいて前記スイッチング素子をオンオフさせるプリドライブ回路と、
を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記制御回路は、
前記シリーズレギュレータの動作時には、前記発振器を動作させて前記比較回路からパルスを発生させ、この際に前記発振器の発振周波数を通常動作時よりも相対的に低下させ、かつ、前記プリドライブ回路の動作を停止状態にさせるようになっていることを特徴とする請求項３に記載の電源装置。
【請求項５】
出力電圧を基準電圧を用いて比較し、この比較出力で制御部を動作させて共通の出力端子に出力する出力電圧を所定値に制御するシリーズレギュレータと、
出力電圧を基準電圧を用いて比較し、この比較出力と発振器の出力とを用いて所定のパルスを生成し、このパルスに基づいてスイッチング素子をオンオフ制御することで、共通の出力端子に出力する出力電圧を所定値に制御するスイッチングレギュレータと、
前記シリーズレギュレータと前記スイッチングレギュレータとを負荷の大きさに応じて切り換えて動作させる制御回路と、を備え、
前記制御回路は、前記シリーズレギュレータの動作時には、前記スイッチングレギュレータの構成回路のうち、バイアスで動作が制御できる所定の回路については、バイアスを通常動作時よりも低減させて供給させ、待機状態にさせるようになっていることを特徴とする電源装置。
【請求項６】
前記制御回路は、
前記シリーズレギュレータの動作時には、前記発振器の発振周波数を通常動作時よりも相対的に低下させるようになっていることを特徴とする請求項５に記載の電源装置。
【請求項７】
前記スイッチングレギュレータは、
入力電圧をオンオフするスイッチング素子と、
出力電圧を基準電圧と比較し、その比較結果に応じた誤差信号を出力する誤差増幅器と、
所定の発振周波数で発振し、その発振周波数が可変できる発振器と、
前記誤差増幅器の誤差信号と前記発振器の発振出力とに基づき、前記誤差信号の大小に応じたパルスを発生する比較回路と、
比較回路から出力されるパルスに基づいて前記スイッチング素子をオンオフさせるプリドライブ回路と、
を備えていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の電源装置。
【請求項８】
前記制御回路は、
前記シリーズレギュレータの動作時には、前記誤差増幅器および前記比較回路の各電流源のバイアス電圧を通常動作時よりも低減させて待機状態にさせ、前記発振器の発振周波数を通常動作時よりも相対的に低下させ、かつ、前記発振器のプリドライブ回路の動作を停止させるようになっていることを特徴とする請求項７に記載の電源装置。
【請求項１】
出力電圧を基準電圧を用いて比較し、この比較出力で制御部を動作させて共通の出力端子に出力する出力電圧を所定値に制御するシリーズレギュレータと、
出力電圧を基準電圧を用いて比較し、この比較出力と発振器の出力とを用いて所定のパルスを生成し、このパルスに基づいてスイッチング素子をオンオフ制御することで、共通の出力端子に出力する出力電圧を所定値に制御するスイッチングレギュレータと、
前記シリーズレギュレータと前記スイッチングレギュレータとを負荷の大きさに応じて切り換えて動作させる制御回路と、を備え、
前記制御回路は、前記シリーズレギュレータの動作時には、前記スイッチングレギュレータに前記パルスを生成せ、その際に前記発振器の発振周波数を通常動作時よりも相対的に低下させるようになっていることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記制御回路は、
前記シリーズレギュレータの動作時には、前記生成されるパルスに基づく前記スイッチング素子のオンオフ動作を停止させるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記スイッチングレギュレータは、
入力電圧をオンオフするスイッチング素子と、
出力電圧を基準電圧と比較し、その比較結果に応じた誤差信号を出力する誤差増幅器と、
所定の発振周波数で発振し、その発振周波数が可変できる発振器と、
前記誤差増幅器の誤差信号と前記発振器の発振出力とに基づき、前記誤差信号の大小に応じたパルスを発生する比較回路と、
比較回路から出力されるパルスに基づいて前記スイッチング素子をオンオフさせるプリドライブ回路と、
を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記制御回路は、
前記シリーズレギュレータの動作時には、前記発振器を動作させて前記比較回路からパルスを発生させ、この際に前記発振器の発振周波数を通常動作時よりも相対的に低下させ、かつ、前記プリドライブ回路の動作を停止状態にさせるようになっていることを特徴とする請求項３に記載の電源装置。
【請求項５】
出力電圧を基準電圧を用いて比較し、この比較出力で制御部を動作させて共通の出力端子に出力する出力電圧を所定値に制御するシリーズレギュレータと、
出力電圧を基準電圧を用いて比較し、この比較出力と発振器の出力とを用いて所定のパルスを生成し、このパルスに基づいてスイッチング素子をオンオフ制御することで、共通の出力端子に出力する出力電圧を所定値に制御するスイッチングレギュレータと、
前記シリーズレギュレータと前記スイッチングレギュレータとを負荷の大きさに応じて切り換えて動作させる制御回路と、を備え、
前記制御回路は、前記シリーズレギュレータの動作時には、前記スイッチングレギュレータの構成回路のうち、バイアスで動作が制御できる所定の回路については、バイアスを通常動作時よりも低減させて供給させ、待機状態にさせるようになっていることを特徴とする電源装置。
【請求項６】
前記制御回路は、
前記シリーズレギュレータの動作時には、前記発振器の発振周波数を通常動作時よりも相対的に低下させるようになっていることを特徴とする請求項５に記載の電源装置。
【請求項７】
前記スイッチングレギュレータは、
入力電圧をオンオフするスイッチング素子と、
出力電圧を基準電圧と比較し、その比較結果に応じた誤差信号を出力する誤差増幅器と、
所定の発振周波数で発振し、その発振周波数が可変できる発振器と、
前記誤差増幅器の誤差信号と前記発振器の発振出力とに基づき、前記誤差信号の大小に応じたパルスを発生する比較回路と、
比較回路から出力されるパルスに基づいて前記スイッチング素子をオンオフさせるプリドライブ回路と、
を備えていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の電源装置。
【請求項８】
前記制御回路は、
前記シリーズレギュレータの動作時には、前記誤差増幅器および前記比較回路の各電流源のバイアス電圧を通常動作時よりも低減させて待機状態にさせ、前記発振器の発振周波数を通常動作時よりも相対的に低下させ、かつ、前記発振器のプリドライブ回路の動作を停止させるようになっていることを特徴とする請求項７に記載の電源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−１５９３７１（Ｐ２００７−１５９３７１Ａ）
【公開日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３５５２１３（Ｐ２００５−３５５２１３）
【出願日】平成１７年１２月８日（２００５．１２．８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月８日（２００５．１２．８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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