JP2006320060A - 電源供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
クロックを必要としない簡易な構成により電源出力の順序制御を行う電源供給装置を提供する。
【解決手段】
２系統の電源出力を行うシリーズ・レギュレータ１は、電源線２４に電源出力を行うシリーズ・レギュレータ２と、電源線２５に電源出力を行うシリーズ・レギュレータ１０と、シリーズ・レギュレータ１０の出力とＯＮ／ＯＦＦ制御信号による起動指示のいずれかの存在を判定した場合にｈｉｇｈレベル信号を出力してシリーズ・レギュレータ２を起動するＯＲ回路４と、シリーズ・レギュレータ２とＯＮ／ＯＦＦ制御信号による起動指示の両方の存在を判定した場合にｈｉｇｈレベル信号を出力してシリーズ・レギュレータ１０を起動するＡＮＤ回路１２とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の電源出力を行う電源供給装置に関し、特に、複数の電源出力の開始順序及び停止順序の制御が可能な電源供給装置に関する。

複数のＩＣを組み合わせて構成されるシステムにおいては、電圧の異なる複数の電源電圧が必要である場合が多い。また、マイコン、ＡＳＩＣ等のＬＳＩでは、製造プロセスの微細化による電源電圧の低下を図る等の省電力化が行われており、１つのＬＳＩに複数種類の電源電圧が必要な場合も多い。

このようなＬＳＩにおいては、電源電圧の供給開始及び供給停止を所定の順序で行う必要があるものが存在する。例えば、３．３Ｖと２．５Ｖの２系統の電源電圧を必要とするＬＳＩにおいて、ＬＳＩの立ち上げ時には３．３Ｖの電源電圧の供給を先に開始し、ＬＳＩの立ち下げ時には２．５Ｖの電源電圧の供給を先に停止する等、立ち上げ時と立ち下げ時とで電源電圧の制御順序が異なる場合がある。

上記のようなシステム、ＬＳＩ等に電源電圧を供給する従来の電源供給装置の一例として、２系統の電圧出力を行うシリーズ・レギュレータ３０の構成を図３に示す。ここで、シリーズ・レギュレータ３１は、電源入力端子３１に供給される電圧を元に、降圧及び平滑化を行って所定の出力電圧Ｖ３１を電源出力端子３４に出力するものである。なお、ＯＮ／ＯＦＦ信号端子３３は、シリーズ・レギュレータ３１の出力開始及び停止を制御するＯＮ／ＯＦＦ信号の入力用の端子である。同様に、シリーズ・レギュレータ３５は、電源入力端子３６に供給される電圧を元に、所定の出力電圧Ｖ３５を電源出力端子３８に出力する。ＯＮ／ＯＦＦ信号端子３７は、シリーズ・レギュレータ３５の出力開始及び停止を制御するＯＮ／ＯＦＦ信号の入力用の端子である。

図３のシリーズ・レギュレータ３０において、シリーズ・レギュレータ３１及び３５の出力開始・停止順序を制御するためには、ＯＮ／ＯＦＦ信号端子３３及び３７に２系統の制御信号（ＯＮ／ＯＦＦ信号）を入力する必要があった。なお、ＯＮ／ＯＦＦ信号の入力線上に遅延回路を挿入することによって、シリーズ・レギュレータ３１と３５の間で出力開始タイミング及び停止タイミングに時間差を設けることはできる。しかしこの場合は、電圧出力の開始順序と停止順序は同一であり、出力開始時と停止時とで制御順序を逆にすることができない。

これに対して、１系統の制御信号によって電圧出力の開始順序と停止順序を逆にすることができる電源供給装置が、特許文献１及び２に開示されている。特許文献１に開示された電源供給装置は、電源出力を開始する場合に１系統のＯＮ信号を入力し、そのＯＮ信号の状態をフリップフロップ回路に取り込み、当該フリップフロップ回路の出力によって最初に立ち上げる電源の出力を開始する。次に、最初に立ち上がった電源の出力電圧の変化を検知し、この検知した信号を次段の電源の出力を制御するためのフリップフロップ回路に取り込み、フリップフロップ回路の出力によって２番目の電源の出力を開始する。このような動作を繰り返すことにより、複数の電源の出力を順次開始するものである。なお、電圧出力を停止する場合は、立ち上げ時とは逆の順序で出力制御用のフリップフロップに値を取り込むことにより、出力開始時とは逆の順序で電源出力を停止することができる。

また、特許文献２に開示された電源供給装置は、マイコンを使用した出力監視回路によって、複数の電圧生成回路が生成する出力電圧の変化を監視し、電圧生成回路の出力の立ち上げ及び立ち下げが所定の順序で行われるよう制御するものである。
特開平１０−２２４２００号公報 特開平６−２５９１７１号公報

複数の電源出力の開始順序及び停止順序の制御が可能な従来の電源供給装置では、フリップフロップやマイコンを使用しなければならないという問題がある。

特許文献１の構成は、フリップフロップを用いて複数の電源の出力順序を制御するため、フリップフロップを動作させるためのクロック信号を装置外部から入力する必要がある。したがって、クロック信号入力用の端子を設ける必要があること、ＩＣ化した場合のパッケージサイズが大きくなる等の問題がある。また、電源供給装置の出力信号にクロックによるノイズ成分が重畳される可能性があることから、クロック信号を必要としない構成が望ましい。

また、特許文献２に開示された電源供給装置は、マイコンを使用した出力監視回路によって、複数の電圧生成回路が生成する出力電圧の変化を監視し、電圧生成回路の出力の立ち上げ及び立ち下げが所定の順序で行われるよう制御するものである。しかしながら、マイコンを用いると消費電力が大きいという問題がある。また、ＩＣ化した場合のパッケージサイズが大きくなる等の問題がある。

本発明にかかる電源供給装置は、外部からのＯＮ／ＯＦＦ制御信号に基づいて複数の電源線に所定の順序で電源出力を行う電源供給装置であって、第１の電源線に電源出力を行う第１の電源出力部と、第２の電源線に電源出力を行う第２の電源出力部と、前記第２の電源出力部の出力と前記ＯＮ／ＯＦＦ制御信号による起動指示のいずれかの存在を判定し、前記第１の電源出力部を起動する第１の判定部と、前記第１の電源出力部の出力と前記ＯＮ／ＯＦＦ制御信号による起動指示の両方の存在を判定し、前記第１の電源出力部を起動する第２の判定部とを備えており、前記第１の判定部及び前記第２の判定部は論理ゲートにより構成されているものである。

このような構成により、論理ゲート回路で構成された判定回路によって、複数の電源出力の開始順序及び停止順序の制御を行うことができ、フリップフロップ回路やマイコンを用いる必要がない。

本発明により、クロックを必要せず、簡易な構成により電源出力の順序制御を行う電源供給装置を提供することができる。

以下では、本発明を適用した具体的な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、以下に説明する実施の形態は、複数の出力電圧を供給可能なシリーズ・レギュレータに対して本発明を適用したものである。

本実施の形態にかかるシリーズ・レギュレータ１の構成を図１に示す。ここで、シリーズ・レギュレータ２は、電源入力端子３及び電源線２２を介して入力される電圧を元に、降圧及び平滑化を行って所定の出力電圧Ｖ１１を電源線２４及び電源出力端子６に出力するものである。なお、シリーズ・レギュレータ２が備えるＯＮ／ＯＦＦ信号端子２０は、シリーズ・レギュレータ２の出力開始及び停止を制御するＯＮ／ＯＦＦ信号の入力用の端子である。同様に、シリーズ・レギュレータ１０は、電源入力端子１８及び電源線２３を介して入力される電圧を元に、所定の出力電圧Ｖ１２を電源線２５及び電源出力端子１４に出力する。ＯＮ／ＯＦＦ信号端子２１は、シリーズ・レギュレータ１０の出力開始及び停止を制御するＯＮ／ＯＦＦ信号の入力端子である。

また、ＯＮ／ＯＦＦ制御端子１９は、シリーズ・レギュレータ１全体の電源出力を制御するＯＮ／ＯＦＦ信号の入力端子である。その他のＯＲ回路４、コンパレータ５、９、１３及び１７、ＥＸ−ＮＯＲ回路１１、ＡＮＤ回路１２並びに抵抗７、８、１５及び１６は、シリーズ・レギュレータ２及びシリーズ・レギュレータ１０の２系統の電源出力の開始順序及び停止順序を制御するための構成要素である。

続いて、シリーズ・レギュレータ２及びシリーズ・レギュレータ１０の出力順序の制御動作について説明する。なお、以下では、ＯＮ／ＯＦＦ信号端子２０にｈｉｇｈレベルの信号が入力されるとシリーズ・レギュレータ２の出力が開始し、ＯＮ／ＯＦＦ端子２０にｌｏｗレベルの信号が入力されるとシリーズ・レギュレータ２の出力が停止するものとする。シリーズ・レギュレータ１０のＯＮ／ＯＦＦ信号端子２１への入力も同様とする。

まず、シリーズ・レギュレータ１の電源出力を開始する場合、シリーズ・レギュレータ１の電源入力端子３及び１８に所定の電圧を印加した後に、装置内部のシリーズ・レギュレータ２及び１０を動作させるため、ＯＮ／ＯＦＦ制御端子１９にＨｉｇｈレベルの信号を入力する。ＯＮ／ＯＦＦ制御端子１９はＯＲ回路４と接続されており、ＯＮ／ＯＦＦ制御端子１９にｈｉｇｈレベルの信号が入力されると、ＯＲ回路４の出力はｈｉｇｈレベルとなる。ＯＲ回路４の出力は、コンパレータ５において基準電圧Ｖ１と比較される。ＯＲ回路４の出力信号レベルが基準電圧Ｖ１より高くなると、コンパレータ５の出力がｈｉｇｈレベルとなり、このｈｉｇｈレベルの出力信号がＯＮ／ＯＦＦ信号端子２０に入力されることによって、シリーズ・レギュレータ２の出力電圧Ｖ１１が発生する。

シリーズ・レギュレータ２の出力電圧Ｖ１１が発生すると、電圧Ｖ１１が抵抗７及び８によってコンパレータ９の入力に適した電圧に分圧される。コンパレータ９は、電圧Ｖ１１が所定の値を超えるとｈｉｇｈレベルの信号をＥＸ−ＮＯＲ回路１１に出力する。ＥＸ−ＮＯＲ回路１１には、ＯＮ／ＯＦＦ制御端子１９に対する入力信号とコンパレータ９の出力信号が入力される。ＥＸ−ＮＯＲ回路１１は、入力信号が共にｌｏｗレベル又は共にｈｉｇｈレベルの場合にｈｉｇｈレベルの信号を出力するため、ＯＮ／ＯＦＦ制御端子１９にｈｉｇｈレベルの信号が入力された後は、シリーズ・レギュレータ２の出力が開始されるまでｌｏｗレベルの信号を出力し、その後シリーズ・レギュレータ２の出力が開始されてコンパレータ９の出力がｈｉｇｈレベルに変化するとｈｉｇｈレベルの信号を出力する。

ＥＸ−ＮＯＲ回路１１の出力先にはＡＮＤ回路１２が設けられている。ＯＮ／ＯＦＦ制御端子１９に対する入力信号がｈｉｇｈレベルとなり、その後シリーズ・レギュレータ２の出力開始によってＥＸ−ＮＯＲ回路１１の出力もｈｉｇｈレベルとなると、ＡＮＤ回路１２に対する入力が全てｈｉｇｈレベルとなって、ＡＮＤ回路１２からｈｉｇｈレベルの信号が出力される。ＡＮＤ回路１２の出力信号レベルが基準電圧Ｖ３より高くなると、コンパレータ１３の出力がｈｉｇｈレベルとなり、このｈｉｇｈレベルの出力信号がＯＮ／ＯＦＦ信号端子２１に入力されることによって、シリーズ・レギュレータ１０の出力電圧Ｖ１２が発生する。

なお、このとき、シリーズ・レギュレータ１０の出力電圧Ｖ１１が抵抗１５及び１６によって分圧された後にコンパレータ１７に入力される。コンパレータ１７の基準電圧Ｖ４は、シリーズ・レギュレータ１０に所定の出力が発生している場合にコンパレータ１７の出力がｈｉｇｈレベルとなるよう設定されている。したがって、シリーズ・レギュレータ２及び１０が共に電源出力を開始した後は、ＯＲ回路４に入力されるコンパレータ１７の出力はｈｉｇｈレベルに変化する。

次に、シリーズ・レギュレータ１の電源出力を停止する場合の動作を説明する。ＯＮ／ＯＦＦ制御端子１９に対する信号レベルがｈｉｇｈレベルからｌｏｗレベルに変化したとき、ＯＲ回路４の出力はｈｉｇｈレベルのままである。シリーズ・レギュレータ２の出力が継続している限り、コンパレータ１７からｈｉｇｈレベルの信号が出力されるためである。

他方、ＯＮ／ＯＦＦ制御端子１９に対する信号レベルがｈｉｇｈレベルからｌｏｗレベルに変化したとき、ＥＸ−ＮＯＲ回路１１及びＡＮＤ回路１２の出力はｌｏｗレベルに変化する。ＥＸ−ＮＯＲ回路１１では、コンパレータ９から入力がｈｉｇｈレベル、ＯＮ／ＯＦＦ制御端子１９からの入力がｌｏｗレベルとなるためであり、ＡＮＤ回路１２では、少なくともＯＮ／ＯＦＦ制御端子１９からの入力がｌｏｗレベルとなるためである。

このため、ＡＮＤ回路１２の出力がｌｏｗレベルに変化すると、コンパレータ１３を介したＯＮ／ＯＦＦ信号端子２１への入力信号がｌｏｗレベルとなり、シリーズ・レギュレータ１０の電源出力がシリーズ・レギュレータ２の電源出力より先に停止する。

シリーズ・レギュレータ１０の電源出力が停止すると、コンパレータ１７の出力信号レベルがｌｏｗレベルに変化し、ＯＲ回路４の入力が全てｌｏｗレベルとなる。これにより、ＯＮ／ＯＦＦ信号端子２０への入力信号がｌｏｗレベルとなり、シリーズ・レギュレータ２の電源出力が停止する。

本実施の形態にかかるシリーズ・レギュレータ１のタイミング図を図２に示す。まず、ＯＮ／ＯＦＦ制御端子１９への入力信号がｌｏｗレベルからｈｉｇｈレベルに変化すると、シリーズ・レギュレータ２の出力電圧Ｖ１１が先に立ち上がる。出力電圧Ｖ１１の立ち上がりに応じてコンパレータ９の出力がｈｉｇｈレベルに変化すると、シリーズ・レギュレータ１０が起動し、出力電圧Ｖ１２が立ち上がる。

次に、ＯＮ／ＯＦＦ制御端子１９への入力信号がｈｉｇｈレベルからｌｏｗレベルに変化すると、シリーズ・レギュレータ１０が先に停止し、出力電圧Ｖ１２が低下する。出力電圧Ｖ１２の立ち下がりに応じて、コンパレータ１７の出力がｌｏｗレベルに変化するとシリーズ・レギュレータ２が停止し、出力電圧Ｖ１１が低下する。

なお、出力電圧Ｖ１１とＶ１２の立ち上がり及び立ち下がりの時間差は、コンパレータ９及び１７の基準電圧Ｖ３及びＶ４を変更することによって調整可能である。具体的には、コンパレータ９の基準電圧Ｖ２を小さくするほど、シリーズ・レギュレータ２の出力開始に応答してコンパレータ９の出力がｈｉｇｈレベルに変化するタイミングが早くなるため、シリーズ・レギュレータ１０が早く起動することになる。また、コンパレータ１７の基準電圧Ｖ４を大きくするほど、シリーズ・レギュレータ１０の出力停止に応答してコンパレータ１７の出力がｌｏｗレベルに変化するタイミングが早くなるため、シリーズ・レギュレータ２の出力停止が早くなる。

このように、本実施の形態にかかるシリーズ・レギュレータ１は、装置内部のシリーズ・レギュレータ１０のＯＮ／ＯＦＦ信号端子２１の手前にＡＮＤ回路１２を設けることによって、ＯＮ／ＯＦＦ制御端子１９へのｈｉｇｈレベルの信号入力とシリーズ・レギュレータ２の出力開始を、シリーズ・レギュレータ１０の出力開始の必須条件としている。これにより、ＯＮ／ＯＦＦ制御端子１９に入力される１つのＯＮ／ＯＦＦ制御信号によって、従来の電源供給装置のように、クロック信号の入力や、マイコンによる制御を伴うことなく、シリーズ・レギュレータ２及び１０の出力開始順序を制御することができる。

さらに、本実施の形態にかかるシリーズ・レギュレータ１は、装置内部のシリーズ・レギュレータ２のＯＮ／ＯＦＦ信号端子２０の手前にＯＲ回路４を設けることによって、ＯＮ／ＯＦＦ制御端子１９へのｌｏｗレベルの信号入力とシリーズ・レギュレータ１０の出力停止を、シリーズ・レギュレータ２の出力停止の必須条件としている。これにより、ＯＮ／ＯＦＦ制御端子１９に入力される１つのＯＮ／ＯＦＦ制御信号によって、従来の電源供給装置のように、クロック信号の入力や、マイコンによる制御を伴うことなく、シリーズ・レギュレータ２及び１０の出力停止順序が出力開始順序と逆順序になるように制御することができる。

なお、上述した実施の形態では、本発明をシリーズ・レギュレータに適用した場合を説明したが、スイッチング・レギュレータ等の他の直流安定化方法を用いた電源供給装置にも本発明を適用可能である。要するに、本発明は、シリーズ・レギュレータ等の電源出力部を少なくとも２つ備えている場合に、第１の電源出力部の出力は、他方の第２の電源出力部の出力とＯＮ／ＯＦＦ信号によるＯＮ指示のいずれかを検知した場合に行い、第２の電源出力部の出力は、第１の電源出力部の出力とＯＮ／ＯＦＦ信号によるＯＮ指示の両方を検知した場合に行うものである。さらには、上述した検知を簡単な論理ゲートによって行うことを可能としたものである。このため本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。

本発明にかかるシリーズ・レギュレータの構成図である。 本発明にかかるシリーズ・レギュレータ１の入出力信号のタイミング図である。 従来のシリーズ・レギュレータの構成図である。

符号の説明

１、２、１０ シリーズ・レギュレータ
３、１８ 電源入力端子
４ ＡＮＤ回路
５、９、１３、１７ コンパレータ
６、１４ 電源出力端子
７、８、１５、１６ 抵抗
１１ ＥＸ−ＮＯＲ回路
１２ ＡＮＤ回路
１９ ＯＮ／ＯＦＦ制御端子
２０、２１ ＯＮ／ＯＦＦ信号端子
Ｖ１〜Ｖ４ 基準電圧
Ｖ１１、Ｖ１２ 出力電圧

Claims (4)

1. 外部からのＯＮ／ＯＦＦ制御信号に基づいて複数の電源線に所定の順序で電源出力を行う電源供給装置であって、
   第１の電源線に電源出力を行う第１の電源出力部と、
   第２の電源線に電源出力を行う第２の電源出力部と、
   前記第２の電源出力部の出力と前記ＯＮ／ＯＦＦ制御信号による起動指示のいずれかの存在を判定し、前記第１の電源出力部を起動する第１の判定部と、
   前記第１の電源出力部の出力と前記ＯＮ／ＯＦＦ制御信号による起動指示の両方の存在を判定し、前記第１の電源出力部を起動する第２の判定部とを備え、
   前記第１の判定部及び前記第２の判定部は論理ゲートにより構成されている電源供給装置。
2. 前記第１の判定部はＯＲゲートを備え、前記第２の判定部はＡＮＤゲートを備える請求項１に記載の電源供給装置。
3. 前記第１の電源出力部の出力電圧と第１の基準電圧を比較し、比較結果を前記第２の判定部に与える第１のコンパレータを備え、
   前記第１の基準電圧の値により、前記第１の電源出力部と前記第２の電源出力部の電源出力開始タイミングの時間差を決定する請求項１に記載の電源供給装置。
4. 前記第２の電源出力部の出力電圧と第２の基準電圧を比較し、比較結果を前記第１の判定部に与える第２のコンパレータを備え、
   前記第２の基準電圧の値により、前記第２の電源出力部と前記第１の電源出力部の電源出力停止タイミングの時間差を決定する請求項１に記載の電源供給装置。

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