專利名稱：電源裝置及便攜設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將來自電池等直流電源的電源電壓變換為規(guī)定的輸出電壓并輸出的電源裝置、以及安裝了該電源裝置的便攜設(shè)備。
背景技術(shù)：
串聯(lián)調(diào)節(jié)器等電源裝置，將來自直流電源的電源電壓變換為規(guī)定的輸出電壓并輸出。在該電源裝置中，即使針對負載的變動或電源電壓的變動也需要向負載供給穩(wěn)定的輸出電壓。因此，為了提高輸出電壓控制的過渡響應(yīng)性，大多具備消耗電流大的電壓控制部。
當將具備這樣消耗電流大的電壓控制部的電源裝置，應(yīng)用在具有主動方式(active mode)(重負載狀態(tài))和待機模式(輕負載狀態(tài)；等待狀態(tài))的移動電話機等便攜設(shè)備中時，待機模式時在電壓控制部浪費的消耗電流變多。
因此，設(shè)置了高速電壓穩(wěn)定部和低速電壓穩(wěn)定部，高速電壓穩(wěn)定部具備消耗電流大的運算放大器；低速電壓穩(wěn)定部具備消耗電流小的運算放大器。將這兩個運算放大器的輸出端子通過切換機構(gòu)與流過大電流的共同輸出晶體管的柵電極連接。而且，在主動模式時使高速電壓穩(wěn)定部動作，在負載小的待機模式時使低速電壓穩(wěn)定部動作。另外，設(shè)置了在模式切換時，高速電壓穩(wěn)定部和低速電壓穩(wěn)定部同時動作的區(qū)間。專利文件1(特開2001-117650號公報)公開了如此構(gòu)成電源裝置，并按照負載狀態(tài)控制電壓穩(wěn)定部所消耗的電流的技術(shù)。
但是，在專利文獻1的發(fā)明中，為了進行模式切換需要從外部得到模式信號，但也存在自應(yīng)用了電源裝置的便攜設(shè)備得不到模式信號的情況，此時不能進行適當?shù)那袚Q控制。而且，在電源裝置的外部，需要用于判斷負載狀態(tài)來控制模式信號的控制裝置。
另外，由于利用高速電壓穩(wěn)定部和低速電壓穩(wěn)定部控制共同的輸出晶體管，所以，在基于低速電壓穩(wěn)定部控制時存在過渡響應(yīng)差的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明其目的在于，提供一種根據(jù)輸出電流自動地切換輕負載模式和重負載模式，且一邊降低輕負載時的消耗電流一邊提高過渡響應(yīng)性的電源裝置、以及包括該電源裝置的便攜設(shè)備。
本發(fā)明的電源裝置，包括第一輸出電路10F，其具有供給第一電流等級的電流供給能力，用于對電源電壓Vcc進行調(diào)整，輸出規(guī)定的輸出電壓Vout；第二輸出電路10S，其具有供給比所述第一電流等級小的第二電流等級的電流供給能力，用于對所述電源電壓進行調(diào)整，輸出所述規(guī)定的輸出電壓；基準電壓產(chǎn)生電路30，其以規(guī)定的電平生成單一的基準電壓Vref；第一誤差放大電路20F，其根據(jù)模式控制信號MOD被控制為動作狀態(tài)或停止狀態(tài)，并且，用于將與所述輸出電壓對應(yīng)的反饋電壓Vfb和所述基準電壓Vref進行比較，根據(jù)該比較結(jié)果控制所述第一輸出電路10F，以使所述反饋電壓與所述基準電壓相等；第二誤差放大電路20S，其根據(jù)所述模式控制信號MOD被控制成與所述第一誤差放大電路20F相反的動作狀態(tài)或停止狀態(tài)，并且，一邊消耗比所述第一誤差放大電路20F的消耗電流小的消耗電流一邊動作，用于比較所述反饋電壓Vfb和所述基準電壓Vref，根據(jù)該比較結(jié)果控制所述第二輸出電路10S，以使所述反饋電壓等于所述基準電壓；電流檢測電路，其檢測與所述第一輸出電路10F和所述第二輸出電路10S輸出的輸出電流Io對應(yīng)的檢測信號；及模式控制信號生成電路44、45、46，其根據(jù)所述檢測信號的規(guī)定電平形成電流等級比較信號COMP，生成按照該電流等級比較信號COMP切換所述第一誤差放大電路20F和所述第二誤差放大電路20S的動作的所述模式控制信號MOD，將所有這些電路集成于IC中，所述電流檢測電路包括第一檢測電流用晶體管電路41F，其被所述第一誤差放大電路20F輸出的第一控制信號控制，流過從所述第一輸出電路10F輸出的輸出電流和第一規(guī)定比α的第一檢測電流；第二檢測電流用晶體管電路41S，其被從所述第二誤差放大電路20S輸出的第二控制信號控制，流過從所述第二輸出電路10S輸出的輸出電流和比所述第一規(guī)定比α小的第二規(guī)定比β的第二檢測電流；及檢測信號輸出電路，其流過所述第一檢測電流和所述第二檢測電流，輸出所述檢測信號，所述模式控制信號生成電路根據(jù)所述檢測信號，生成相對輸出電流具有遲滯特性的所述電流等級比較信號。
另外，本發(fā)明的電源裝置，包括第一輸出電路10F，其具有供給第一電流等級的電流供給能力，用于對電源電壓Vcc進行調(diào)整，輸出規(guī)定的輸出電壓Vout；第二輸出電路10S，其具有供給比所述第一電流等級小的第二電流等級的電流供給能力，用于對所述電源電壓進行調(diào)整，輸出所述規(guī)定的輸出電壓；基準電壓產(chǎn)生電路30，其以規(guī)定的電平生成單一的基準電壓Vref；第一誤差放大電路20F，其根據(jù)模式控制信號MOD被控制為動作狀態(tài)或停止狀態(tài)，并且，用于比較與所述輸出電壓對應(yīng)的反饋電壓Vfb和所述基準電壓Vref，根據(jù)該比較結(jié)果控制所述第一輸出電路10F，以使所述反饋電壓等于所述基準電壓；第二誤差放大電路20S，其一邊消耗比所述第一誤差放大電路20F的消耗電流小的消耗電流一邊動作，用于根據(jù)所述模式控制信號MOD，在所述第一誤差放大電路20F為停止狀態(tài)時，比較所述反饋電壓Vfb和所述基準電壓Vref，根據(jù)該比較結(jié)果控制所述第二輸出電路10S，以使所述反饋電壓等于所述基準電壓，另一方面，在所述第一誤差放大電路20F為動作狀態(tài)時，控制所述第二輸出電路10S，以輸出比所述規(guī)定輸出電壓低規(guī)定電壓電平的低輸出電壓；電流檢測電路，其輸出與從所述第一輸出電路10F和所述第二輸出電路10S輸出的輸出電流Io對應(yīng)的檢測信號；及模式控制信號生成電路44、45、46，其根據(jù)所述檢測信號的規(guī)定電平形成電流等級比較信號COMP，生成按照該電流等級比較信號COMP切換所述第一誤差放大電路20F和所述第二誤差放大電路20S的動作的所述模式控制信號MOD；這些所有的電路均集成在IC中。
而且，所述第二誤差放大電路20S具有偏置電壓，其按照與所述低輸出電壓對應(yīng)的方式，根據(jù)所述模式控制信號MOD實質(zhì)降低所述基準電壓Vref。
并且，所述模式控制信號生成電路具有延遲電路46，該延遲電路46在所述電流等級比較信號從表示所述輸出電流Io的低等級的狀態(tài)變化為表示高等級的狀態(tài)時，按照其變化，立即改變所述模式控制信號；另一方面，在從表示所述輸出電流Io的高等級狀態(tài)變化為表示低等級的狀態(tài)時，按照其變化延遲規(guī)定時間τ，使所述模式控制信號變化。
另外，所述電流檢測電路包括第一檢測電流用晶體管電路41F，其被所述第一誤差放大電路20F輸出的第一控制信號控制，流過從所述第一輸出電路10F輸出的輸出電流和第一規(guī)定比α的第一檢測電流；第二檢測電流用晶體管電路41S，其被從所述第二誤差放大電路20S輸出的第二控制信號控制，流過從所述第二輸出電路10S輸出的輸出電流和比所述第一規(guī)定比α小的第二規(guī)定比β的第二檢測電流；及檢測信號輸出電路，其流過所述第一檢測電流和所述第二檢測電流，輸出所述檢測信號，所述模式控制信號生成電路根據(jù)所述檢測信號，生成相對輸出電流具有遲滯特性的所述電流等級比較信號。
而且，所述基準電壓產(chǎn)生電路將來自外部的動作指令信號的電壓作為動作電壓。
本發(fā)明的便攜設(shè)備包括上述任意一項所述的電源裝置；產(chǎn)生所述電源電壓的電池電源；控制裝置，其生成對所述電源裝置指令動作狀態(tài)或停止狀態(tài)的動作指令信號；以及被供給所述輸出電壓的負載裝置。
根據(jù)本發(fā)明，設(shè)置了第一誤差放大電路20F和第二誤差放大電路20S，其中，第一誤差放大電路20F控制可以供給重負載時所需要的第一電流等級的第一輸出電路10F，第二誤差放大電路20S控制可以供給輕負載時小的第二電流等級(小于第一電流等級)的第二輸出電路10S。將該第一、第二誤差放大電路20F、20S，基于根據(jù)輸出電流Io的電平所形成的模式控制信號MOD，控制為互相相反的動作狀態(tài)或停止狀態(tài)。
由此，在進行保持動作或間歇動作的輕負載時，控制為輕負載模式，停止消耗電流大的第一誤差放大電路20F，僅使消耗電流小的第二誤差放大電路20S動作，因此，可以減少電源裝置的消耗電流。另外，在重負載時，控制為重負載模式，第一誤差放大電路20F動作，使第一輸出電路10F高速動作。
另外，在輕負載時，因為利用消耗電流小的第二誤差放大電路20S控制小的電流等級，即晶體管尺寸小的第二輸出電路10S，所以，可以減少消耗電流且避免電壓控制的過渡響應(yīng)性降低。
而且，由于在電源裝置的內(nèi)部檢測輸出電流等級、進行重負載模式和輕負載模式的切換，因此不需要來自外部的控制信號。因此，即使在從應(yīng)用了電源裝置的便攜設(shè)備得不到模式信號的時候，切換控制也不會發(fā)生故障。另外，由于可以減少用于切換控制的外部端子，因此在電源裝置被IC化的設(shè)備中，可以通過減少外部端子而使IC小型化。
并且，本發(fā)明在重負載時，不停止第二誤差放大電路20S，而是對來自第二輸出電路10S的輸出電壓進行控制，以輸出比來自第一輸出電路10F的輸出電壓低規(guī)定電壓的低輸出電壓。由于為了該控制，只要具有例如按照模式控制信號MOD實質(zhì)上將基準電壓Vref降低的偏置電壓即可，因此，可以通過簡單的構(gòu)成實現(xiàn)。由此，在從重負載模式切換為輕負載模式切換時，可以從第二輸出電路10S更迅速地輸出規(guī)定的輸出電壓。此外，由于重負載時的第一誤差放大電路20F的消耗電流原本就大，所以，重負載時第二誤差放大電流20S的消耗電流的增加也不算是什么問題。
另外，在電流等級比較信號COMP從表示輸出電流Io為低等級的狀態(tài)變化為表示高等級的狀態(tài)時，按照其變化立即改變模式控制信號MOD。另一方面，在從表示輸出電流Io為高等級的狀態(tài)變換為表示低等級的狀態(tài)時，按照其變化延遲規(guī)定時間τ，使模式控制信號改變。由此，結(jié)合按照輕負載時的電流等級降低第二輸出電路的輸出晶體管尺寸，可以得到切換時的高速過渡響應(yīng)性和穩(wěn)定的切換動作(防止抖動)。
此外，本發(fā)明中，在模式控制信號生成電路中生成相對輸出電流具有遲滯特性的電流等級比較信號。為了具有該遲滯特性，第一方法是設(shè)置比較電路，其按照檢測信號的規(guī)定電平生成具有遲滯特性的電流等級比較信號COMP。另外，第二方法是設(shè)置第一檢測電流用晶體管電路41F和第二檢測電流用晶體管電路41S，第一檢測電流用晶體管電路41F被第一誤差放大電路20F輸出的第一控制信號控制，且流過從第一輸出電路10F輸出的輸出電流和第一規(guī)定電流比α的第一檢測電流；第二檢測電流用晶體管41S被第二誤差放大電路20S輸出的第二控制信號控制，且流過從第二輸出電路10S輸出的輸出電流和比所述第一規(guī)定比α小的第二規(guī)定比β(α＞β)的第二檢測電流。而且，電平判斷與所流過的電流對應(yīng)的檢測信號，生成相對輸出電流具有遲滯特性的電流等級比較信號。
由此，可以使電流等級比較信號相對輸出電流具有遲滯特性。特別是根據(jù)第二方法，通過使第一、第二電流檢測用晶體管電路41F、41S具有規(guī)定的電流反射比，即僅使第一、第二輸出電路10F、10S的各個輸出晶體管之間的尺寸不同，就具有遲滯特性，因此可以使結(jié)構(gòu)簡單。


圖1是表示本發(fā)明第一實施例的電源裝置以及使用了該電源裝置的便攜設(shè)備的構(gòu)成圖。
圖2是說明圖1的動作的時序圖。
圖3是表示本發(fā)明第二實施例的電源裝置的構(gòu)成圖。
圖4是表示輸出電流Io和檢測信號Idet之間的關(guān)系圖。
圖5是表示輸出電流Io和電流等級比較信號COMP之間的關(guān)系圖。
圖6是表示本發(fā)明第三實施例的電源裝置的構(gòu)成圖。
圖7是表示具有偏置電壓的第二誤差放大電路的具體電路例子的圖。
具體實施例方式
下面，針對本發(fā)明的電源裝置和便攜設(shè)備的實施例，參照附圖進行說明。另外，由于本發(fā)明的電源裝置集成在LSI中，所以，也可以稱為半導體裝置。
圖1是表示本發(fā)明第一實施例的電源裝置以及使用了該電源裝置的便攜設(shè)備的構(gòu)成圖。
在圖1中，電池電源BAT產(chǎn)生電源電壓Vcc。該電源電壓Vcc根據(jù)電池電源BAT的充放電狀態(tài)改變電壓電平，而且，包括與負載裝置的負載量的變化對應(yīng)的波動(ripple)成份。
該電源電壓Vcc從電源電壓輸入端子Pvcc輸入到電源裝置100。作為輸出電路具有第一輸出電路10F和第二輸出電路10S。
第一輸出電路10F具有供給滿足與電源裝置100連接的負載裝置所要求的滿負載電流的第一電流等級的電流供給能力，調(diào)整電源電壓Vcc并輸出規(guī)定的輸出電壓Vout。該第一輸出電路10F由包括第一輸出晶體管11F的串聯(lián)調(diào)節(jié)器的形式構(gòu)成。第一輸出晶體管11F可以是P型MOS晶體管。
第二輸出電路10S具有供給第二電流等級的電流供給能力，該第二電流等級滿足與電源裝置100連接的負載裝置進行保持動作或間歇動作的輕負載時的負載電流(即第二電流等級＜第一電流等級)，所述第二輸出電路10S調(diào)整電源電壓Vcc并輸出規(guī)定的輸出電壓Vout。該第二輸出電路10S由包括第二輸出晶體管11S的串聯(lián)調(diào)節(jié)器形式構(gòu)成。第二輸出晶體管11S也可以是P型MOS晶體管，但是該晶體管的尺寸與應(yīng)該供給的負載電流相匹配，其尺寸比第一輸出晶體管11F小很多。
該第一輸出電路10F、第二輸出電路10S在圖1中作為串聯(lián)調(diào)節(jié)器，但是并不局限于此，也可以是開關(guān)型的晶體管輸出電路。
輸出電壓Vout從電源裝置100的輸出端子Pvout供給到輸出平滑用電容器310、負載裝置320。Io是輸出電流。輸出電壓Vout被分壓電阻12、13分壓，成為反饋電壓Vfb。
作為誤差放大電路分別包括誤差放大器，具備由第一控制信號控制第一輸出電路10F的第一誤差放大電路20F、由第二控制信號控制第二輸出電路10S的第二誤差放大電路20S。
第一誤差放大電路20F比較與輸出電壓Vout對應(yīng)的反饋電壓Vfb和基準電壓Vref，根據(jù)該比較結(jié)果控制第一輸出電路10F以使反饋電壓Vfb與基準電壓Vref相等。第一誤差放大電路20F以比較大的電流動作，以便可以過渡響應(yīng)性好且高速地控制電流供給能力大的第一輸出電路10F。因此，消耗很大的消耗電流。
該第一誤差放大電路20F根據(jù)模式控制信號MOD控制為動作狀態(tài)或停止狀態(tài)。在該例子中，模式控制信號MOD高(H)電平為動作狀態(tài)，低(L)電平為停止狀態(tài)。
第二誤差放大電路20S比較與輸出電壓Vout對應(yīng)的反饋電壓Vfb和基準電壓Vref，根據(jù)該比較結(jié)果控制第二輸出電路10S以使反饋電壓Vfb與基準電壓Vref相等。由于第二誤差放大電路20S控制電流供給能力小的第二輸出電路10S即可，所以，以小的電流動作。因此，第二誤差放大電路20S與第一誤差放大電路20F的消耗電流相比僅消耗相當小的消耗電流。
并且，由于在本發(fā)明中第二輸出電路10S的第二輸出晶體管11S的尺寸與其電流供給能力相匹配地小，所以，由第二誤差放大電路20S和第二輸出電路10S進行的控制具有相當好的過渡響應(yīng)性。因此，還可以高速地進行電壓控制。
該第二誤差放大電路20S根據(jù)模式控制信號MOD，被控制為停止狀態(tài)或動作狀態(tài)。在該例子中，模式控制信號MOD低等級時為動作狀態(tài)，高等級時為停止狀態(tài)。即，第二誤差控制電路20S與第一誤差放大電路20F動作狀態(tài)相反。
基準電壓產(chǎn)生電路30被輸入作為動作指令信號STB為高等級的動作指令電壓Vstb，根據(jù)該動作指令電壓Vstb生成規(guī)定電平的基準電壓Vref?；鶞孰妷寒a(chǎn)生電路30例如由帶隙型穩(wěn)壓電路等構(gòu)成，以盡量輸出穩(wěn)定的基準電壓Vref。并且，因為動作指令電壓Vstb自控制裝置200供給所以電壓電平穩(wěn)定，因此，例如即使在電源電壓Vcc中存在波動成份的時候，也可以輸出波動成份少的基準電壓Vref。因此，輸出電壓控制穩(wěn)定。
另外，基準電壓產(chǎn)生電路30具有熱切斷(TSDthermal shut down)電路31。該TSD31監(jiān)視電源裝置100的內(nèi)部溫度，在達到了應(yīng)該保護的規(guī)定溫度時，停止電源裝置100的動作。由于如果該基準電壓產(chǎn)生電路30的監(jiān)視僅在重負載時進行，則可以起到過熱保護的作用，因此在輕負載時，中止基準電壓產(chǎn)生電路30的監(jiān)視。由此，可以節(jié)約基準電壓產(chǎn)生電路30的監(jiān)視所需要消耗電流。
電流檢測電路40檢測與第一輸出電路10F和第二輸出電路10S輸出的輸出電流Io對應(yīng)的檢測信號Idet。電流檢測電路40具有P型MOS晶體管的第一電流檢測用晶體管41F，其柵極被供給與第一輸出晶體管11F相同的第一控制信號；P型MOS晶體管的第二電流檢測用晶體管41S，其柵極被供給與第二輸出晶體管11S相同的第二控制信號；和流過來自該第一、第二電流檢測用晶體管41F、41S的檢測電流Ioo的電阻器42、43。而且，生成與該檢測電流Ioo對應(yīng)的電壓電平的檢測信號Idet。
比較電路44將檢測信號Idet與基準電平進行比較，生成電流等級比較信號COMP。為了避免電流等級比較信號COMP的抖動等，比較電路44優(yōu)選具有滯后(hysteresis)特性。電流等級比較信號COMP按照在重負載時為高等級，在輕負載時為低等級的方式設(shè)定比較基準值。
電流等級比較信號COMP經(jīng)由或電路45被提供給延遲電路46。在電流等級比較信號COMP從表示輸出電流Io為低等級的狀態(tài)(L電平)變化為表示高等級的狀態(tài)(H電平)時，延遲電路46根據(jù)該變化使模式控制信號MOD直接從輕負載模式變?yōu)橹刎撦d模式。
另外，在從表示輸出電流Io為高等級的狀態(tài)(H電平)變?yōu)楸硎镜偷燃壍臓顟B(tài)(L電平)時，根據(jù)該變化延遲規(guī)定時間τ，使模式控制信號MOD從重負載模式變?yōu)檩p負載模式。
通過該延遲動作，結(jié)合使第二輸出電路10S的第二輸出晶體管11S的大小與輕負載的電流等級相對應(yīng)地減小，得到切換時的高速過渡響應(yīng)性和穩(wěn)定的切換動作(防止抖動)。
用于將電源裝置100控制為動作狀態(tài)或停止狀態(tài)的動作指令信號(即，準備信號)STB，經(jīng)由動作指令信號用輸入端子Pstb輸入到電源裝置100作為起動/停止信號。動作指令信號STB也可以稱為準備(stand by)信號。在該電源裝置100的停止裝置中，電源裝置100的輸出電壓Vout、輸出電流Io為零，并且，電源裝置內(nèi)部的消耗電流降低為零或最小限度的極小電流。
動作指令信號STB為高等級或低等級。電源裝置100被設(shè)定為在動作指令信號STB為高等級時成為動作狀態(tài)；在低等級時成為停止狀態(tài)。在停止狀態(tài)下，切斷對包括第一誤差放大電路20F、第二誤差放大電路20S、基準電壓產(chǎn)生電路30、比較電路44的各個電路的動作電源。
動作指令信號STB由控制裝置200供給。動作指令信號STB在高等級時為動作指令電壓Vstb(例如1.5～3V左右)，在低等級時例如為接地電平。該動作指令電壓Vstb作為動作電壓輸入到基準電壓產(chǎn)生電路30。
控制裝置200包括對該便攜設(shè)備各個裝置的控制進行管理的計算機220。另外，控制裝置200包括電壓調(diào)整電路(調(diào)節(jié)器)210，該調(diào)節(jié)器210將電源電壓Vcc調(diào)整為計算機220所需要的電壓電平，并提供給計算機220。即使在電源電壓Vcc含有波動成份的情況下，也可將抑制了波動成份電壓穩(wěn)定地提供給計算機220。另外，也可以從計算機220經(jīng)由動作控制端子Psel，將動作控制信號SEL輸入到電源裝置100。該動作控制信號SEL和電流等級比較信號COMP輸入給或電路45。
本發(fā)明是檢測輸出電流Io的電平，自動地切換輕負載模式和重負載模式的發(fā)明，但也可以按照需要，根據(jù)動作控制信號SEL進行切換。
由于計算機220根據(jù)該穩(wěn)定后的電壓動作，所以，動作指令信號STB的動作指令電壓Vstb也是波動成份少且穩(wěn)定的電壓。
另外，電源電壓Vcc，也可以提供給以負載裝置330為代表的該便攜設(shè)備內(nèi)的各種負載裝置。
參照圖2的時序圖說明該圖1的電源裝置以及便攜設(shè)備的動作。
圖2中，在時刻t1以前動作指令信號STB為低等級，電源裝置100處于停止狀態(tài)。在該停止狀態(tài)下，由于切斷了對第一誤差放大電路20F、第二誤差放大電路20S、基準電壓產(chǎn)生電路30、比較電路44等的電源供電，所以，電流等級比較信號COMP、模式控制信號MOD不穩(wěn)定。
在時刻t1處，當動作指令信號STB變?yōu)楦叩燃墪r，電源裝置100成為動作狀態(tài)。由此，電源電壓被供給到第一誤差放大電路20F、第二誤差放大電路20S、基準電壓產(chǎn)生電路30、比較電路44等各個電路。另外，產(chǎn)生了基準電壓Vref。
在該例子中，到達了時刻t1之后的輸出電流Io小，為輕負載狀態(tài)。在時刻t1處的電流等級比較信號COMP為低等級，作為延遲電路46的輸出的模式控制信號MOD也為低等級。即處于輕負載模式。
在該輕負載狀態(tài)下，第二誤差放大電路20S處于動作狀態(tài)，第二輸出電路10S基于第二控制信號動作。第二輸出電路10S的第二輸出晶體管11S的尺寸，與應(yīng)該供給的輸出電流匹配地被設(shè)定為小尺寸。因此，根據(jù)來自消耗電流小的第二誤差放大電路20S的第二控制信號，也能夠迅速地響應(yīng)而時間延遲少。由于該第二控制信號也被提供給第二電流檢測用晶體管41S的柵極，所以，會流入與第二輸出電路10S所輸出的輸出電流Io對應(yīng)的檢測電流Ioo。
該輕負載狀態(tài)持續(xù)到時刻t2。由于在該輕負載狀態(tài)下電源裝置100的消耗電流小，所以，也稱為低消耗電流模式。
到達時刻t2，檢測電流Ioo達到比較電路44的遲滯特性上升時的反轉(zhuǎn)電平。電流等級比較信號COMP變?yōu)楦叩燃?，模式控制信號MOD也不受延遲電路46的延遲立即變?yōu)楦叩燃?。即變?yōu)橹刎撦d模式。
因此，第二誤差放大電路20S處于停止狀態(tài)。相反，第一誤差放大電路20F處于動作狀態(tài)，第一輸出電路10F基于第一控制信號動作。第一誤差放大電路20F以比較大的電流進行動作，以便過渡響應(yīng)性良好且快速地控制電流供給能力大的第一輸出電路10F。因此，即使對于重負載也能無延遲地進行控制。
由于在該重負載狀態(tài)下對于大的負載電流也能高速地進行響應(yīng)，所以也稱為高速動作模式。
達到時刻t3，當檢測電流Ioo達到比較電路44的遲滯特性下降時的反轉(zhuǎn)電平時，電流等級比較信號COMP變?yōu)榈偷燃?。在電流等級比較信號COMP從高等級變?yōu)榈偷燃墪r，延遲電路46作為通電延遲(on-delay)計時器而動作。因此，模式控制信號MOD延遲了規(guī)定時間τ變?yōu)榈偷燃墶?br> 該規(guī)定時間τ的期間，輸出電流Io是相當于輕負載狀態(tài)的電流等級。但是，因為模式控制信號MOD處于高等級，所以第一誤差放大電路20F動作，從第一輸出電路10F輸出了輸出電流。通過設(shè)置該規(guī)定時間τ，在負載增減劇烈變動的情況下，由于輸出電流從電流供給能力大的第一輸出電路10F持續(xù)地被輸出，因此可以對負載供給更穩(wěn)定的電壓。
達到時刻t4，當模式控制信號MOD變?yōu)榈偷燃墪r，電源裝置100與時刻t1-t2同樣地變?yōu)檩p負載狀態(tài)。另外，在時刻t5，當動作指令信號STB變?yōu)榈偷燃墪r，電源裝置100與t1以前同樣，處于停止狀態(tài)。
這樣，在進行保持動作或間歇動作的輕負載狀態(tài)時，消耗電流大的第一誤差放大電路20F停止，另一方面，僅消耗電流小的第二誤差放大電路20S動作。因此，在輕負載狀態(tài)時，電源裝置的消耗電流變少。
另外，在輕負載時，因為由消耗電流小的第二誤差放大電路20S控制晶體管尺寸小的第二輸出電路10S，所以，可以減小消耗電流且避免電壓控制的過渡響應(yīng)性降低。
而且，由于在電源裝置100的內(nèi)部檢測輸出電流Io的電平進行重負載模式和輕負載模式的切換，所以，不需要來自外部的信號。因此，即使從應(yīng)用了電源裝置的便攜設(shè)備得不到模式信號的情況下，切換控制也不會產(chǎn)生故障。并且，由于可以消減切換控制用的外部端子，所以在電源裝置被IC化的設(shè)備中，通過減少外部端子數(shù)目可以使IC小型化。
另外，當電流等級比較信號COMP從表示輸出電流Io為低等級的狀態(tài)變?yōu)楸硎靖叩燃壍臓顟B(tài)時，根據(jù)該變化立即改變模式控制信號MOD。另一方面，當從表示輸出電流Io為高等級的狀態(tài)變化為表示低等級的狀態(tài)時，根據(jù)該變化延遲規(guī)定時間τ，改變模式控制信號。由此，接合第二輸出電路10S的第二輸出晶體管11S的尺寸與輕負載時的電流等級對應(yīng)地變小，可以得到切換時的高速過渡響應(yīng)性和穩(wěn)定的切換動作(防止抖動)。
而且，因為由輸入了抑制波動成份后的動作指令電壓Vstb的基準電壓產(chǎn)生電路30生成基準電壓Vref，所以幾乎不含有波動成份。因此，即使在電源電壓Vcc包括波動成份的情況下，輸出電壓Vout中包括的波動成份也會顯著降低。由此，作為電源裝置100對基準電壓產(chǎn)生電路30的動作電壓，使用了由控制裝置200供給的動作指令信號STB，所以提高了波動抑制特性。
另外，由于動作指令信號STB除了用于指令電源裝置100的動作或停止的本來用途，還作為對基準電壓產(chǎn)生電路30的動作電壓而使用，所以不會增加IC化后電源裝置的端子數(shù)目。
圖3是表示本發(fā)明第二實施例的電源裝置100的構(gòu)成圖。
圖3的電源裝置100中，與圖1的不同點在于使電流等級比較信號COMP具有遲滯特性的方法。
在圖3中，電流檢測電路40的第一電流檢測用晶體管41F由第一誤差放大電路20F輸出的第一控制信號控制。而且，第一電流檢測用晶體管41F流過第一輸出電路10F輸出的輸出電流Io和第一規(guī)定比α的第一檢測電流Ioof。
另一方面，第二電流檢測用晶體管41S由第二誤差放大電路20S輸出的第二控制信號控制。而且，第二電流檢測用晶體管41S流過第二輸出電流10S輸出的輸出電流Io和比第一規(guī)定比α小的第二規(guī)定比β(即α＞β)的第二檢測電流Ioos。
因此，即使輸出電流Io是相同的值，根據(jù)該輸出電流Io是從第一輸出電路10F輸出的還是從第二輸出電路10S輸出的，流入電阻器42、43的檢測電流Ioo也會不同為第一檢測電流Ioof和第二檢測電流Ioos。
比較電路44不具有遲滯特性，在所輸入的檢測信號Idet未達到規(guī)定的閾值Vth時，輸出低電平的電流等級比較信號COMP，在超過規(guī)定閾值Vth時，輸出高等級的電流等級比較信號COMP。
圖4表示了該狀態(tài)下輸出電流Io和檢測信號Idet之間的關(guān)系，圖5表示該狀態(tài)下輸出電流Io和電流等級比較信號COMP之間關(guān)系。
參照圖4、圖5，輸出電流Io從零增加到第二規(guī)定電流I2的期間，流過第二檢測電流Ioos。該期間的電流等級比較信號COMP為低等級。
當輸出電流Io增加到第二規(guī)定電流I2時，因為檢測信號Idet超過比較電路44的閾值Vth，所以，電流等級比較信號COMP變?yōu)楦叩燃?。由此，第二誤差放大電路20S處于停止狀態(tài)，第一誤差放大電路20F為動作狀態(tài)。因此，流過第一檢測電流Ioof。此時，根據(jù)第一、第二規(guī)定比α、β的關(guān)系，檢測信號Idet增大。然后，如果輸出電流Io增加，則檢測信號Idet按照規(guī)定的比率增加。
當輸出信號Io減少時，在輸出電流Io減少到比第二規(guī)定電流I2小的第一規(guī)定電流I1時，檢測信號Idet小于比較電路44的閾值Vth。因此，電流等級比較信號COMP變?yōu)榈偷燃墶Ｓ纱?，第一誤差放大電路20F為停止狀態(tài)，第二誤差放大電路20S為動作狀態(tài)，因此流過第二檢測電流Ioos。
這樣，使第一、第二電流檢測用晶體管電路41F、41S具有規(guī)定的電流反射比，即，使第一、第二輸出電路10F、10S的各個輸出晶體管之間的尺寸比不同。這樣，由于使電流等級比較信號COMP具有遲滯特性，因此可以使結(jié)構(gòu)簡單。
圖6是表示本發(fā)明第三實施例的電源裝置100的構(gòu)成圖。
在圖6的電源裝置100中，與圖1的不同點在于基于模式控制信號MOD的第二誤差放大電路20S的控制狀態(tài)不同。對該不同點進行說明。
圖6中，在重負載時并不停止第二誤差放大電路20S，而是按照從第二輸出電路20S輸出比第一輸出電路10F的輸出電壓低規(guī)定電壓電平的低輸出電壓的方式進行控制。
在圖6中，第二誤差放大電路20S一邊消耗比第一誤差放大電路20F的消耗電流小的消耗電流一邊動作。
在模式控制信號MOD為低等級、第一誤差放大電路20F為停止狀態(tài)時，第二誤差放大電路20S控制第二輸出電路10S，輸出規(guī)定輸出電壓Vout。此時，第二誤差放大電路20S比較反饋電壓Vrb和基準電壓Vref，根據(jù)比較結(jié)果控制第二輸出電路10S，以使反饋電壓Vfb與基準電壓Vref相等。
另外，在模式控制信號MOD為高等級、第一誤差放大電路20F為動作狀態(tài)時，第二誤差放大電路20S控制第二輸出電路10S，以輸出比規(guī)定輸出電壓Vout低規(guī)定電壓電平的低輸出電壓。
由此，與圖1的第一實施例相同，從電源裝置100輸出規(guī)定輸出電壓Vout。但是，第二誤差放大電路20S和第二輸出電路10S輸出比規(guī)定輸出電壓Vout低規(guī)定電壓電平的低輸出電壓。因此，在模式控制信號MOD變?yōu)榈偷燃壍臅r刻，可以從第二輸出電路1OS更迅速地輸出規(guī)定輸出電壓Vout。
因此，第二誤差放大電路20S具有以與低輸出電壓對應(yīng)的方式，在模式控制信號MOD為高等級時，使第二誤差放大電路20S的基準電壓Vref實質(zhì)上減小的極性的偏置電壓Voff。該偏置電壓Voff按照在模式控制信號MOD為低等級時被去除的方式由開關(guān)21除去，。
圖7表示具有偏置電壓Voff的第二誤差放大電路20S的具體電路例子的主要部分。
如圖7所示，第一串聯(lián)電路和第二串聯(lián)電路并聯(lián)連接，第一串聯(lián)電路串聯(lián)連接有柵極被施加反饋電壓Vfb的P型MOS晶體管23、和漏極與柵極連接的N型MOS晶體管25；第二串聯(lián)電路串聯(lián)連接有柵極被施加了基準電壓Vref的P型MOS晶體管24、和柵極與N型MOS晶體管25的柵極連接的N型MOS晶體管26。從恒流源電路22向該并聯(lián)電路供給電流。而且，從P型MOS晶體管24和N型MOS晶體管26之間的連接點輸出第二控制信號。
并且，柵極被施加基準電壓Vref的P型MOS晶體管27、和柵極被施加由非電路29反轉(zhuǎn)后的模式控制信號MOD的P型MOS晶體管28之間的串聯(lián)電路，與P型MOS晶體管24并聯(lián)連接。
根據(jù)該圖7的電路，在模式控制信號MOD為高等級的重負載模式時，具有使第二誤差放大電路20S的基準電壓Vref實質(zhì)上減少的極性的偏置電壓Voff。
另外，因為重負載時的第一誤差放大電路20F的消耗電流本來很大，所以，重負載時的第二誤差放大電路20S消耗電流的增加并不算問題。
產(chǎn)業(yè)上的可應(yīng)用性本發(fā)明的電源裝置設(shè)置有對重負載時用的第一輸出電路進行控制的第一誤差放大電路、和對輕負載用的第二輸出電路進行控制的第二誤差放大電路，將第一誤差放大電路和第二誤差放大電路根據(jù)輸出電流的電平控制為互相相反的動作狀態(tài)或停止狀態(tài)。由于該電源裝置按照輸出電流等級降低輕負載時的消耗電流同時提高過渡響應(yīng)性，所以，可以有效地用于便攜設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種電源裝置，其特征在于，包括第一輸出電路，其具有供給第一電流等級的電流供給能力，用于對電源電壓進行調(diào)整，輸出規(guī)定的輸出電壓；第二輸出電路，其具有供給比所述第一電流等級小的第二電流等級的電流供給能力，對所述電源電壓進行調(diào)整，輸出所述規(guī)定的輸出電壓；基準電壓產(chǎn)生電路，其以規(guī)定電平生成單一的基準電壓；第一誤差放大電路，其根據(jù)模式控制信號被控制為動作狀態(tài)或停止狀態(tài)，并且，用于比較與所述輸出電壓對應(yīng)的反饋電壓和所述基準電壓，根據(jù)該比較結(jié)果控制所述第一輸出電路，以使所述反饋電壓等于所述基準電壓；第二誤差放大電路，其根據(jù)所述模式控制信號被控制成與所述第一誤差放大電路相反的動作狀態(tài)或停止狀態(tài)，并且一邊消耗比所述第一誤差放大電路的消耗電流小的消耗電流一邊動作，用于比較所述反饋電壓和所述基準電壓，根據(jù)該比較結(jié)果控制所述第二輸出電路，以使所述反饋電壓等于所述基準電壓；電流檢測電路，其檢測與從所述第一輸出電路和所述第二輸出電路輸出的輸出電流對應(yīng)的檢測信號；及模式控制信號生成電路，其按照所述檢測信號的規(guī)定電平形成電流等級比較信號，生成按照該電流等級比較信號切換所述第一誤差放大電路和所述第二誤差放大電路的動作的所述模式控制信號；將這些所有的電路集成于IC中，所述電流檢測電路包括第一檢測電流用晶體管電路，其被所述第一誤差放大電路輸出的第一控制信號控制，流過從所述第一輸出電路輸出的輸出電流和第一規(guī)定比α的第一檢測電流；第二檢測電流用晶體管電路，其被從所述第二誤差放大電路輸出的第二控制信號控制，流過從所述第二輸出電路輸出的輸出電流和比所述第一規(guī)定比α小的第二規(guī)定比β的第二檢測電流；及檢測信號輸出電路，其流過所述第一檢測電流和所述第二檢測電流，輸出所述檢測信號，所述模式控制信號生成電路根據(jù)所述檢測信號，生成相對輸出電流具有遲滯特性的所述電流等級比較信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源裝置，其特征在于，所述模式控制信號生成電路具有延遲電路，該延遲電路在所述電流等級比較信號從表示所述輸出電流的低等級狀態(tài)變化為表示高等級的狀態(tài)時，按照其變化立即改變所述模式控制信號；另一方面，在從表示所述輸出電流的高等級狀態(tài)變化為表示低等級的狀態(tài)時，按照其變化延遲規(guī)定時間，使所述模式控制信號變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源裝置，其特征在于，所述基準電壓產(chǎn)生電路將來自外部的動作指令信號的電壓作為動作電壓。
4.一種電源裝置，其特征在于，包括第一輸出電路，其具有供給第一電流等級的電流供給能力，用于對電源電壓進行調(diào)整，輸出規(guī)定的輸出電壓；第二輸出電路，其具有供給比所述第一電流等級小的第二電流等級的電流供給能力，用于對所述電源電壓進行調(diào)整，輸出所述規(guī)定的輸出電壓；基準電壓產(chǎn)生電路，其以規(guī)定的電平生成單一的基準電壓；第一誤差放大電路，其根據(jù)模式控制信號被控制為動作狀態(tài)或停止狀態(tài)，并且，用于比較與所述輸出電壓對應(yīng)的反饋電壓和所述基準電壓，根據(jù)該比較結(jié)果控制所述第一輸出電路，以使所述反饋電壓等于所述基準電壓；第二誤差放大電路，其一邊消耗比所述第一誤差放大電路的消耗電流小的消耗電流一邊動作，用于根據(jù)所述模式控制信號，在所述第一誤差放大電路為停止狀態(tài)時，比較所述反饋電壓和所述基準電壓，根據(jù)該比較結(jié)果控制所述第二輸出電路，以使所述反饋電壓等于所述基準電壓，另一方面，在所述第一誤差放大電路為動作狀態(tài)時，控制所述第二輸出電路，以輸出比所述規(guī)定輸出電壓低規(guī)定電壓電平的低輸出電壓；電流檢測電路，其檢測與從所述第一輸出電路和所述第二輸出電路輸出的輸出電流對應(yīng)的檢測信號；及模式控制信號生成電路，其按照所述檢測信號的規(guī)定電平形成電流等級比較信號，生成按照該電流等級比較信號切換所述第一誤差放大電路和所述第二誤差放大電路的動作的所述模式控制信號，這些所有的電路均集成在IC中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電源裝置，其特征在于，所述第二誤差放大電路具有按照與所述低輸出電壓對應(yīng)的方式，根據(jù)所述模式控制信號使所述基準電壓實質(zhì)降低的偏置電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電源裝置，其特征在于，所述模式控制信號生成電路具有延遲電路，該延遲電路在所述電流等級比較信號從表示所述輸出電流的低等級狀態(tài)變化為表示高等級的狀態(tài)時，按照其變化立即改變所述模式控制信號；另一方面，在從表示所述輸出電流的高等級狀態(tài)變化為表示低等級的狀態(tài)時，按照其變化延遲規(guī)定時間，使所述模式控制信號變化。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電源裝置，其特征在于，所述模式控制信號生成電路具有延遲電路，該延遲電路在所述電流等級比較信號從表示所述輸出電流的低等級狀態(tài)變化為表示高等級的狀態(tài)時，按照其變化立即改變所述模式控制信號；另一方面，在從表示所述輸出電流的高等級狀態(tài)變化為表示低等級的狀態(tài)時，按照其變化延遲規(guī)定時間，使所述模式控制信號變化。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電源裝置，其特征在于，所述電流檢測電路包括第一檢測電流用晶體管電路，其被所述第一誤差放大電路輸出的第一控制信號控制，流過從所述第一輸出電路輸出的輸出電流和第一規(guī)定比的第一檢測電流；第二檢測電流用晶體管電路，其被從所述第二誤差放大電路輸出的第二控制信號控制，流過從所述第二輸出電路輸出的輸出電流和比所述第一規(guī)定比小的第二規(guī)定比的第二檢測電流；及檢測信號輸出電路，其流過所述第一檢測電流和所述第二檢測電流，輸出所述檢測信號，所述模式控制信號生成電路根據(jù)所述檢測信號，生成相對輸出電流具有遲滯特性的所述電流等級比較信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電源裝置，其特征在于，所述基準電壓產(chǎn)生電路將來自外部的動作指令信號的電壓作為動作電壓。
10.一種便攜設(shè)備，包括權(quán)利要求1至9中任意一項所述的電源裝置；產(chǎn)生所述電源電壓的電池電源；控制裝置，其生成對所述電源裝置指令動作狀態(tài)或停止狀態(tài)的動作指令信號；和被供給所述輸出電壓的負載裝置。
全文摘要
一種電源裝置，按照輸出電流自動地切換輕負載模式和重負載模式。設(shè)置有第一誤差放大電路，其控制在重負載時可供給必要的第一電流等級的第一輸出電路；第二誤差放大電路，其控制在輕負載時可供給小的第二電流等級(第二電流等級<第一電流等級)的第二輸出電路?；诟鶕?jù)輸出電流的等級所形成的模式控制信號，將該第一、第二誤差放大電路控制為互相相反的動作狀態(tài)或停止狀態(tài)。由此，使輕負載時的消耗電流減少且提高過渡響應(yīng)性。
文檔編號G05F1/575GK101048717SQ20058003635
公開日2007年10月3日 申請日期2005年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月4日
發(fā)明者星野太一, 菊池弘基 申請人:羅姆股份有限公司