專利名稱：直流－直流變換電路、電源選擇電路以及設(shè)備裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及配備有把DC電壓變換為另一DC電壓的DC-DC變換電路，選擇多個電源中的一個電源的電源選擇電路，以及配備有DC-DC變換電路的設(shè)備裝置。
筆記本電腦等的便攜式電子設(shè)備裝置大多的構(gòu)成是，除了靠從市電得到的電力工作之外，還可以安裝電池，用該電池工作。
在這樣構(gòu)成的設(shè)備裝置中，通常，裝入了把來自市電電源的電力和來自電池的電力之一切換用于設(shè)備裝置的工作的電路(例如，參照特開平9-182288號公報，特開平9-308102號公報)。其中的已知電路的類型是，在有來自市電電源的電力提供給該設(shè)備裝置時，優(yōu)先使用此電力，在檢測出來自市電電源的電力供給停止時切換到由電池供電。除此以外，已知還有這樣的電源切換電路，其構(gòu)成是利用來自市電電源的電力一般比電池電壓高這一點，在多個電力中接收來自電壓最高的電力的供電。
可是，因為電池的電壓隨著放電一般緩慢降低，因此在設(shè)備裝置中，為了把在其內(nèi)部使用的電力的電壓保持一定配備有DC-DC變換電路。
圖7是展示線性調(diào)節(jié)器的第1例的電路圖。線性調(diào)節(jié)器，是DC-DC變換電路的一種，一般被廣泛使用。
該線性調(diào)節(jié)器單元10安裝在1個LSI上，其構(gòu)成是從其輸入端子IN輸入電壓Vin的電力，在該線性調(diào)節(jié)器單元10中被變換為比該輸入電壓Vin還低的輸出電壓Vout(Vin＞Vout)的電力，從輸出端子OUT輸出輸出電壓Vout的電力。
在輸入端子IN和輸出端子OUT之間，配置輸出電壓調(diào)整用的NPN晶體管11，在輸入端子IN和該NPN晶體管11的基極之間配置有恒流源12，從該恒流源12輸出的電流除了作為NPN晶體管11的基極電流流動之外，還作為另一個NPN晶體管13的集電極電流流動。該NPN晶體管13的發(fā)射極被連接在接地端子GND上，該接地端子GND被接地。輸出端子OUT的電壓Vout，以用2個電阻14、15分壓的形式輸入到差動放大器16的正輸入端子上，在差動放大器16的負輸入端子，輸入由基準電壓源17生成的基準電壓。該差動放大器16的輸出端子，被連接在NPN晶體管13的基極。
在此，如果輸出端子OUT的電壓Vout偏離到比預(yù)先設(shè)定的某基準輸出電壓還高，則差動放大器16的輸出電壓提高，流過NPN晶體管13的集電極電流增加，在從恒流源12流出的電流中作為NPN晶體管13的集電極電流使用的部分增加，其結(jié)果，輸出電壓調(diào)整用的NPN晶體管11的基極電流減少，輸出端子OUT的電壓Vout下降。
另一方面，與此相反，如果輸出端子OUT的電壓Vout偏離到比預(yù)先設(shè)定的某基準輸出還低的電壓時，差動放大器16的輸出電壓降低，流過NPN晶體管13的集電極電流減少，此部分電流使晶體管11的電流增加，輸出端子OUT的電壓Vout提高。
通過這樣的控制，就可以從輸出端子輸出一定的輸出電壓Vout的電力。
圖8是展示線性調(diào)節(jié)器的第2例的電路圖。說明和圖7所示的第1例的不同點。
在圖8所示的線性調(diào)節(jié)器單元10′中，代替圖7所示的線性調(diào)節(jié)器單元10中的輸出電壓調(diào)整用的NPN晶體管11，配備PNP晶體管18用于輸出電壓調(diào)整，隨之，以2個電阻14、15分壓形式的輸出端子OUT的電壓Vout被輸入到差動放大器16的負輸入端子，基準電壓源17，被連接在該差動放大器16的正輸入端子。
在此，如果輸出端子OUT的電壓Vout偏離到比預(yù)先設(shè)定的基準輸出電壓還高的電壓時，差動放大器16的輸出電壓下降，流過NPN晶體管的集電極電流減少，因為從恒流源中流出的電流一定，所以集電極電流減少的部分PNP晶體管18的基極電流減少，伴隨該PNP晶體管18的基極電流的減少，輸出端子OUT的電壓Vout下降。
另一方面，與此相反，如果輸出端子OUT的電壓Vout偏離到比預(yù)先設(shè)定的基準輸出電壓還低的電壓時，差動放大器16的輸出電壓上升，流過NPN晶體管的集電極電流增加，因為從恒流源中流出的電流一定，所以集電極電流增加的部分PNP晶體管18的基極電流增加，伴隨該PNP晶體管18的基極電流的增加，輸出端子OUT的電壓Vout上升。
在圖8所示的線性調(diào)節(jié)器單元10′中，通過這樣的控制，就可以從輸出端子OUT中輸出一定的電壓Vout的電力。
圖9是展示線性調(diào)節(jié)器的第3例的電路圖。
和圖8所示的第2例不同之處是，代替圖8所示的輸出電壓調(diào)整用的PNP晶體管18、配置了P溝道MOS晶體管19。由于電路動作和圖8所示的第2例的情況一樣，固而省略重復(fù)說明。
圖10是展示開關(guān)調(diào)節(jié)器的一例的電路圖。開關(guān)調(diào)節(jié)器也是DC-DC變換電路的一種，一般被廣泛應(yīng)用。
從該開關(guān)調(diào)節(jié)器的輸入端子IN輸入電壓Vin的電力，從第1以及第2輸出端子OUT1、OUT2中的第2輸出端子OUT2輸出輸出電壓Vout(在此以降壓型為對象，因而Vin＞Vout)的電力。在2個輸出端子OUT1、OUT2之間連接外部線圈31，在該第2輸出端子OUT2和接地之間連接著外部電容器32。
除去該開關(guān)調(diào)節(jié)器20的被設(shè)置在外部的線圈31以及電容器32的部分制作在1個LSI上。
在輸入端子IN和第1輸出端子OUT1之間，配置P溝道MOS晶體管21，在其柵極上，連接PWM比較器26的輸出。在該PWM比較器26上，輸入差動放大器24的輸出和三角波振蕩器27的輸出。PWM比較器26的作用后述。
在差動放大器24的正輸入端子上，以用2個電阻22、23分壓的形式輸入第2輸出端子OUT2的電壓Vout，在差動放大器24的負輸入端子上，輸入在基準電壓源25中生成的基準電壓。另外，在第1輸出端子OUT1和接地端子GND之間連接著二極管，該二極管的陰極連接在第1輸出端子OUT一側(cè)，陽極連接在接地端子GND一側(cè)。接地端子GND被接地。
在此，PWM比較器26，比較差動放大器24的輸出電壓和從三角波振蕩器27輸出的三角波信號，當(dāng)差動放大器24的輸出電壓比三角波電壓還低時生成‘H’電平的脈沖信號，當(dāng)差動放大器24的輸出電壓比三角波電壓還高時生成‘L’電平的脈沖信號，在MOS晶體管21的柵極上輸入該脈沖信號，該MOS晶體管21根據(jù)該脈沖信號的‘H’電平、‘L’電平的變化，分別變?yōu)榻刂?，?dǎo)通。即，MOS晶體管21以和三角波的重復(fù)頻率相同的重復(fù)頻率開關(guān)輸入電壓Vin。
二極管28，線圈31，以及電容器32起到平滑開關(guān)后的輸入電壓Vin生成Vout的作用。
如果輸出電壓Vout與已設(shè)定的電壓相比稍微升高，則差動放大器24的輸出電壓降低，在PWM比較器26中生成的脈沖信號的脈沖寬度(‘L’低電平的脈沖寬度)稍微變窄，輸出電壓Vout降低。與此相反，如果輸出電壓Vout降低，則差動放大器24的輸出電壓增高，在PWM比較器26中生成的脈沖信號的脈沖寬度(‘L’電平的脈沖寬度)變寬，輸出電壓Vout上升。在該開關(guān)調(diào)節(jié)器20中，如此控制使得輸出一定電壓Vout的電力。
在此，例如在個人計算機等的電子設(shè)備裝置內(nèi)大多存在以多個不同的DC電壓分別動作的電路單元，在這樣的設(shè)備裝置內(nèi)，配備分別輸出各種電壓的電力的多個DC-DC變換電路。DC-DC變換電路，在DC電壓的變換時消耗相當(dāng)多的無功電力，導(dǎo)致消耗電力的增大，有使電池過早消耗或者導(dǎo)致設(shè)備裝置的溫度上升的弊端。例如在圖7～圖9所示的線性調(diào)節(jié)器方式的DC-DC變換電路的情況下，為了從16V的輸入電壓變換為3.3V的輸出電壓，變換效率為20％，剩余的80％全部為電力損失。特別是在在內(nèi)部使用多個不同的DC電壓，為了制作這些不同的DC電壓需要多個DC-DC變換電路的設(shè)備裝置中，存在如何提高在DC-DC變換電路中的變換效率的問題。
本發(fā)明就是鑒于上述問題，以提供變換效率高的DC-DC變換電路，使用現(xiàn)有的DC-DC變換電路進行變換效率高的電壓變換的電源選擇電路，以及內(nèi)置有這種變換效率高的DC-DC變換電路的設(shè)備裝置為目的。
為了實現(xiàn)上述目的的本發(fā)明的DC-DC變換電路中的第1DC-DC變換電路，其特征在于包括電源選擇單元，它具有多個輸入端子，從這些輸入端子的各自分別輸入多個DC電源，在這些DC電源中，以電壓在規(guī)定電壓以上為條件選擇最低電壓的DC電源；降壓型的調(diào)節(jié)器，它具有輸出端子，把在電源選擇單元中選擇出的DC電源電壓，變換為比該電壓還低的規(guī)定的電壓從輸出端子輸出。
如上所述，在線性調(diào)節(jié)器方式的DC-DC變換電路的情況下，為了把16V變換為3.3V的變換效率是20％，而在5V電源存在的情況下，在使用該5V電源變換為3.3V時的變換效率變?yōu)?6％。這樣，從盡可能接近輸出電壓的輸入電壓得到輸出電壓，就可以大大改善變換效率。使用盡可能低的輸入電壓的變換效率上升的情況，不僅在線性調(diào)節(jié)器方式中而且在開關(guān)調(diào)節(jié)器方式中也一樣。
本發(fā)明的第1DC-DC變換電路，就是利用了這種原理。
即，在電源選擇單元中，在被輸入的多個DC電源中選擇最低電壓的DC電源送到調(diào)節(jié)器。但是，即便是最低的電壓，為了防止把未連接電源，或者被連接的電源是處于沒有功能的0V作為最低的電壓檢測出，以在規(guī)定電壓以上為條件。在調(diào)節(jié)器單元中，把這樣選擇出的DC電源的電壓變化為比該電壓還低的DC電壓后輸出。由此，可以根據(jù)這時的電源的狀況進行已選擇出的最佳電源的高效率的電壓變換。
另外，本發(fā)明的DC-DC變換電路中的第2DC-DC變換電路，其特征在于包括電源選擇單元，它具有輸入規(guī)定的第1DC電源的第1輸入端子、輸入比第1DC電源的電壓還低的第2DC電源的第2輸入端子，根據(jù)從第2輸入端子輸入的第2DC電源電壓是否在規(guī)定電壓以上，分別選擇從第2輸入端子輸入的第2DC電源，以及從第1輸入端子輸入的第1DC電源；降壓型調(diào)節(jié)器單元，具有輸出端子，把在電源選擇單元選擇出的DC電源的電壓變換為比該電壓還低的規(guī)定的電壓后從輸出端子輸出。
當(dāng)確定與從第1輸入端子輸入的第1DC電源相比從第2輸入端子輸入的第2DC電源電壓一方是低電壓DC電源時，或者是已連接上那樣構(gòu)成時，沿襲上述的本發(fā)明的第1DC-DC變換電路的考慮方法，可以如上述那樣簡化電源選擇單元。
在此，無論在本發(fā)明的第1以及第2DC-DC變換電路的哪個電路中，上述調(diào)節(jié)器單元，都可以由線性調(diào)節(jié)器組成。這種情況下，最好把用電源選擇單元，以及用線性調(diào)節(jié)器構(gòu)成的調(diào)節(jié)器單元，形成在單片集成電路內(nèi)?；蛘?，在外部安裝輸出電壓調(diào)整用的晶體管的情況下，最好把除去用電源選擇單元，以及線性調(diào)節(jié)器構(gòu)成的調(diào)節(jié)裝置中的安裝在外部的輸出電壓調(diào)整用晶體管的部分，形成在單片集成電路內(nèi)。
另外，無論在本發(fā)明的第1以及第2DC-DC變換電路哪個中，上述調(diào)節(jié)器單元，都可以由開關(guān)調(diào)節(jié)器組成。這種情況下，最好把除去用電源選擇單元，以及開關(guān)調(diào)節(jié)器構(gòu)成的調(diào)節(jié)器單元中的安裝在外部的電壓平滑電路部分的部分，形成在單片集成電路內(nèi)。
通過形成在單片集成電路內(nèi)，就可以實現(xiàn)更穩(wěn)定的動作、成本降低、省空間。
另外，在實現(xiàn)上述目的的本發(fā)明的電源選擇電路中的第1電源選擇電路，其特征在于包括多個輸入端子，輸入多個DC電源各自；電源選擇單元，從被連接在這些輸入端子上的多個DC電源中，以電壓在規(guī)定電壓以上為條件選擇最低電壓的DC電源；輸出端子，輸出在電源選擇單元中選擇出的DC電源。
另外，在本發(fā)明的電源選擇電路中的第2電源選擇電路的特征在于包括第1以及第2輸入端子，分別輸入規(guī)定的第1DC電源以及以及比此第1DC電源電壓還低的第2電壓的第2DC電源；電源選擇單元，根據(jù)從第2輸入端子輸入的第2電源電壓是否在規(guī)定電壓以上，分別選擇從第2輸入端子輸入的第2DC電源，以及從第1輸入端子輸入的第1DC電源；輸出端子，輸出在電源選擇單元選擇出的DC電源。
本發(fā)明的第1以及第2電源選擇電路，分別相當(dāng)于本發(fā)明的第1以及第2DC-DC變換電路的各電源選擇單元，在這些第1以及第2電源選擇電路的后段，連接相當(dāng)于本發(fā)明的第1以及第2DC-DC變換電路的調(diào)節(jié)器單元的DC-DC變化電路，可以在該DC-DC變換電路中進行高效率的DC-DC變換。
另外，實現(xiàn)上述目的的本發(fā)明的設(shè)備裝置，其特征在于在接受電力的供給后動作的設(shè)備裝置中，包括，降壓型的第1DC-DC變換器，它把規(guī)定的第1DC電源的第1DC電壓，變換為比該第1電壓還低的規(guī)定的第2DC電壓輸出；第1動作電路，它接收在第1DC-DC變換器中得到的第2DC電壓的電力供給動作；第2DC-DC變換器，它包括降壓型調(diào)節(jié)器單元，其接收DC電壓的供給，變換為比該DC電壓還低的規(guī)定的第3DC電壓輸出；電源選擇單元，其輸入上述第1DC電源和上述第1DC-DC變換器輸出的雙方，根據(jù)第1DC-DC變換器的輸出是否在規(guī)定電壓以上，分別把第1DC-DC變換器的輸出，以及第1DC電源，傳遞到上述調(diào)節(jié)器單元；第2動作電路，它接收在第2DC-DC變換器中得到的第2DC電壓的電力供給動作。
本發(fā)明的設(shè)備裝置，在內(nèi)部配備第1DC-DC變換器和第2DC-DC變換器這2個DC-DC變換器，通過把輸出更低的DC電壓的第2DC-DC變換器作為本發(fā)明的第1或者第2DC-DC變換電路的構(gòu)成，就可以作為整體進行效率高的DC-DC變換，實現(xiàn)消耗電力的降低化、抑制設(shè)備裝置的溫度上升。
在此，在設(shè)備裝置內(nèi)部一般是電源系統(tǒng)等預(yù)先配線，因而，作為上述第2DC-DC變換器一般可以使用本發(fā)明的第2DC-DC變換電路，但也可以采用本發(fā)明的第1DC-DC變換電路。這時，上述第2DC-DC變換器的電源選擇部分，在第1DC-DC變換器的輸出是未達到規(guī)定電壓的情況下，當(dāng)?shù)?DC電源也未達到規(guī)定電壓時，切斷把第1DC-DC變換器的輸出傳遞到調(diào)節(jié)器單元上的經(jīng)路，以及把第1DC電源傳遞到調(diào)節(jié)器單元的經(jīng)路的雙方。
圖1是包含本發(fā)明的電源選擇電路的實施方案1的本發(fā)明的DC-DC變換電路的實施方案1的電路圖。
圖2是包含本發(fā)明的電源選擇電路的實施方案2的本發(fā)明的DC-DC變換電路的實施方案2的電路圖。
圖3是本發(fā)明的DC-DC變換電路的實施方案3的電路圖。
圖4是本發(fā)明的DC-DC變換電路的實施方案4的電路圖。
圖5是本發(fā)明的DC-DC變換電路的實施方案5的電路圖。
圖6是展示本發(fā)明的設(shè)備裝置的一實施方案的方框圖。
圖7是線性調(diào)節(jié)器的第一例的電路圖。
圖8是線性調(diào)節(jié)器的第二例的電路圖。
圖9是線性調(diào)節(jié)器的第三例的電路圖。
圖10是開關(guān)調(diào)節(jié)器的一例的電路圖。
以下，說明本發(fā)明的實施方案。
圖1是包含本發(fā)明的電源選擇電路的實施方案1的本發(fā)明的DC-DC變換電路的實施方案1的電路圖。
圖1所示的DC-DC變換電路100，由輸入選擇電路110和線性調(diào)節(jié)器單元10構(gòu)成。在此，該DC-DC變換電路100，其全部被制作在1個LSI芯片190內(nèi)。輸入選擇電路110，也是本發(fā)明的電源選擇電路的一個實施方案。
在該輸入選擇電路110中，配備有分別連接DC電源的2個輸入端子IN1、IN2，在此，假設(shè)從各輸入端子IN1、IN2輸入輸入電壓Vin1、Vin2。
在各輸入端子IN1、IN2，和用于從輸入選擇電路110向線性調(diào)節(jié)器單元10授受信號的節(jié)點TML(在把輸入選擇電路110作為已和線性調(diào)節(jié)器單元10分開的電路構(gòu)成(例如只把輸入選擇電路110安裝在1個LSI上)的情況下，該節(jié)點TML成為輸入選擇電路110的輸出端子)之間，配置陽極與輸入端子IN1、IN2連接的各二極管111、112，以及各P溝道MOS晶體管113、114。另外P溝道MOS晶體管113、114的輸入一側(cè)和各自的柵極分別通過電阻115、116連接。另外，在P溝道MOS晶體管113、114的柵極和接地端子GND之間分別配置N溝道MOS晶體管117、118。接地端子GND被接地。
另外，在該輸入選擇電路中，配備有第1、第2以及第3比較器121、122、123和1個基準電壓源124，在第1比較器121上，在其正輸入端子上連接二極管111的陰極，在其負輸入端子上連接基準電壓源124，在第2比較器122上，在正輸入端子5上連接二極管112的陰極，在負輸入端子上連接二極管111的陰極，在第3比較器123上，在其正輸入端子上連接基準電壓源124，在負輸入端子上連接二極管112的陰極。
這3個比較器121、122、123的輸出，經(jīng)過由AND門131和OR門132組成的第1邏輯電路133傳遞到N溝道MOS晶體管117，另外，經(jīng)過由OR門134和NAND門135組成的第2邏輯電路136傳遞到另一N溝道MOS晶體管118的柵極。
在此，第1比較器121，比較第1輸入端子IN1的電壓Vin1和基準電壓源124的電壓，判定第1輸入端子IN1的電壓Vin1是否比基準電壓源124的電壓還高。換句話說，就是判定在第1輸入端子IN1上是否正連接著電源。
與此相同，第3比較器123，比較第2輸入端子IN2的電壓Vin2和基準電壓源124的電壓，判定第2輸入端子IN2的電壓Vin2是否比基準電壓源124的電壓還高。也是判定在第2輸入端子IN2上是否正連接著電源。
第2比較器122，和第1比較器121以及第3比較器123不同，是2個輸入端子IN1、IN2各自的電壓Vin1、Vin2相互比較。
在輸入端子IN1的電壓Vin1是基準電壓以上的電壓，并且Vin1＜Vin2時，從第1邏輯電路133輸出‘H’電平的信號，NMOS晶體管117變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，PMOS晶體管113的柵極被降低到接地一側(cè)的電位，該PMOS晶體管113變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，第1輸入端子IN1的電壓Vin1經(jīng)過節(jié)點TML傳遞到線性調(diào)節(jié)器單元10。這時，第2邏輯電路136的輸出(NMOS晶體管118的柵極)變?yōu)椤甃’電平，NMOS晶體管118變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)，PMOS晶體管114也變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)，第2輸入端子IN2的電壓Vin2不能向線性調(diào)節(jié)器單元10傳遞。
在此，作為一例，如果假設(shè)Vin1=5.0V,Vin2=16.0V，則在線性調(diào)節(jié)器單元10輸出3.3V的電壓時，在輸入選擇電路110中，因為選擇Vin1=5.0V，所以線性調(diào)節(jié)器單元10的效率變?yōu)?6％。
另外，與此相反，在Vin2＜Vin1時，把Vin2的電壓在基準電壓以上作為條件，第1邏輯電路133的輸出變?yōu)椤甃’電平，第2邏輯電路136的輸出變?yōu)椤瓾’電平。由此，NMOS晶體管117以及PMOS晶體管113變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)，在阻止向線性調(diào)節(jié)器單元10傳遞Vin1的同時，NMOS晶體管118以及PMOS晶體管114變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，Vin2傳遞到線性調(diào)節(jié)器單元10。這種情況下，作為一例，如果假設(shè)Vin1=16.0V,Vin2=5.0V，線性調(diào)節(jié)器單元10輸出3.3V的電壓，則在輸入選擇電路110中因為選擇Vin2=5.0V，所以線性調(diào)節(jié)器單元的效率變?yōu)?6％。
另外，在Vin1在基準電壓以上，但Vin2不足基準電壓(典型的是輸入端子IN2斷開電源)時，第1比較器121輸出‘H’電平信號，第2比較器122輸出‘L’電平信號，第3比較器123輸出‘H’電平信號，其結(jié)果，從第1邏輯電路133輸出‘H’電平信號，從第2邏輯電路136輸出‘L’電平信號，NMOS晶體管117變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，PMOS晶體管113也變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，另一方面，NMOS晶體管118變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)，PMOS晶體管114也變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)。因而，這種情況下，向線性調(diào)節(jié)器單元10傳遞從第1輸入端子IN1輸入的電壓Vin1。當(dāng)線性調(diào)節(jié)器單元10輸出3.3V電壓時，該線性調(diào)節(jié)器單元10的效率，在Vin1=5.0V時為66％，在Vin1=16.0V時為20％。
另一方面，與此相反，在Vin1不足基準電壓(典型的是輸入端子IN1斷開電源)，Vin2在基準電壓以上時，從第1比較器121輸出‘L’電平信號，從第2比較器122中輸出‘H’電平信號，從第3比較器123中輸出‘L’電平信號，其結(jié)果，從第1邏輯電路133輸出‘L’電平信號，從第2邏輯電路136輸出‘H’電平信號。因而，NMOS晶體管117變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)，PMOS晶體管113也變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)，另一方面，NMOS晶體管118變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，PMOS晶體管114也變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)。因而，向線性調(diào)節(jié)器單元10傳遞從第2輸入端子IN2輸入的電壓Vin2。在線性調(diào)節(jié)器單元10輸出3.3V電壓的情況下，在Vin2=5.0V時，線性調(diào)節(jié)器單元10的效率是66％，在Vin2=16.0V時，線性調(diào)節(jié)器單元10的效率變?yōu)?0％。
線性調(diào)節(jié)器單元10，和圖7所示的線性調(diào)節(jié)器的構(gòu)成相同，根據(jù)參照圖7說明的原理，生成比2個輸入端子IN1、IN2的各電壓Vin1、Vin2都低的穩(wěn)定的輸出電壓Vout(Vout＜Vin1、Vin2)，例如生成Vout=3.3V從輸出端子OUT輸出。
這樣，在該圖1所示的DC-DC變化電路100的情況下，因為，在2個輸入電壓Vin1、Vin2中，以在基準電壓以上為條件，把電壓小的一方傳遞到線性調(diào)節(jié)器單元10用于生成輸出電壓Vout，所以可以進行變換效率高的DC-DC變換。
圖2是包含本發(fā)明的電源選擇電路的實施方案2的本發(fā)明的DC-DC變換電路的實施方案2的電路圖。
圖2所示的DC-DC變換電路200，配備比圖1所示的實施方案1的輸入選擇電路110還簡單的輸入選擇電路210，以及和圖1所示的實施方案1的線性調(diào)節(jié)器單元10構(gòu)成相同的線性調(diào)節(jié)器單元10。在此，和圖1所示的實施方案1一樣，該DC-DC變換電路200，其全部被制作在1個LSI芯片290內(nèi)。
圖2所示的DC-DC變換電路200，是預(yù)先設(shè)定了從各輸入端子IN1、IN2輸入的各輸入電壓Vin1、Vin2保證處于Vin1＞Vin2的狀態(tài)的電路。作為Vin1＞Vin2的保證，例如可以通過使連接端子的形式不同，或者在設(shè)備裝置內(nèi)部預(yù)先固定地配線等實現(xiàn)。
當(dāng)在2個輸入端子IN1、IN2中的第1輸入端子IN1，以及連接輸入選擇電路210和線性調(diào)節(jié)器單元10之間的節(jié)點TML(當(dāng)把輸入選擇電路(在本發(fā)明中所說的電源選擇電路的一例)設(shè)置成和線性調(diào)節(jié)器單元10分開的電路(例如只把輸入選擇電路210制作在1個LSI芯片上)的情況下，該節(jié)點TML成為輸入選擇電路210的輸出端子)之間，配備陽極與輸入端子IN1一側(cè)連接的二極管211、PMOS晶體管213。該PMOS晶體管213的二極管211一側(cè)和其柵極通過電阻215連接。另外，在該PMOS晶體管213的柵極和接地端子GND之間配置NMOS晶體管217。接地端子GND被接地。
另外，在另一輸入端子IN2和節(jié)點TML之間，配置陽極與輸入端子2一側(cè)連接的二極管212，該二極管212的陰極還與比較器221的負輸入端子連接。還在其中配備基準電壓源224，該基準電壓源224與比較器221的正輸入端子連接。該比較器221的輸出，與NMOS晶體管217的柵極連接。
在此，在比較器221中，比較第2輸入端子IN2的電壓Vin2和在基準電壓源224中得到的基準電壓。由此判定在第2輸入端子IN2上是否正連接著電源。
在Vin2比基準電壓還高時，比較器221的輸出變?yōu)椤甃’電平，NMOS晶體管217變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)，由此PMOS晶體管212也變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)，阻止第1輸入端子IN1的電壓Vin1傳遞到線性調(diào)節(jié)器單元10，而向線性調(diào)節(jié)器單元10傳遞第2輸入端子IN2的電壓Vin2。另一方面，第2輸入端子IN2的電壓，例如在第2輸入端子上未連接電源，或者被連接在第2輸入端子上的電源處于關(guān)狀態(tài)等，比基準電壓還低的電壓(典型的是0V)時，比較器221的輸出變?yōu)椤瓾’電平，NMOS晶體管217變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，因而，PMOS晶體管213也變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，第1輸入端子IN1的電壓Vin1傳遞到線性調(diào)節(jié)器單元10。
這樣，該圖2的輸入選擇電路210，是在保證Vin1＞Vin2的條件下有效的電路，在Vin2有效時把Vin2傳遞到線性調(diào)節(jié)器單元10，在Vin2無效時(0V等)把Vin1傳遞到線性調(diào)節(jié)器單元10。
線性調(diào)節(jié)器單元10，其構(gòu)成和圖1所示的線性調(diào)節(jié)器相同，生成比各電壓Vin1、Vin2都低的穩(wěn)定的輸出電壓Vout從輸出端子OUT輸出。
這樣，在圖2所示的DC-DC變換電路200的情況下，也是在2個輸入電壓Vin1、Vin2(Vin1＞Vin2)中，在Vin2有效時把Vin2傳遞到線性調(diào)節(jié)器單元10用于輸出電壓Vout的生成，可以進行變換效率高的DC-DC變換。
圖3是本發(fā)明的DC-DC變換電路的實施方案3的電路圖。說明與圖2所示的實施方案2的不同點。
圖3所示的DC-DC變換電路300和圖2所示的實施方案2的不同點在于，把除去構(gòu)成線性調(diào)節(jié)器單元10的輸出電壓調(diào)整單元的NPN晶體管11的部分制作在1個LSI芯片390上，把NPN晶體管11安裝在外部。因此，LSI芯片390，需要設(shè)置除了相當(dāng)于圖2的實施方案2的輸出端子OUT的輸出端子OUT3之外的2個輸出端子OUT1、OUT2。
電路動作上，因為和圖2的實施方案2一樣所以省略重復(fù)說明，而把晶體管11安裝在外部的理由是因為，由于該DC-DC變換電路300在次級(輸出端子處)可以消耗相當(dāng)大的電力，處于大電流的狀態(tài)，作為晶體管11需要使用可以耐受這種狀態(tài)的電平的器件，因而該晶體管11為大型晶體管，另外例如還需要安裝散熱片等散熱，因而是不適宜內(nèi)置在LSI芯片中的晶體管的緣故。
這樣，在線性調(diào)節(jié)器方式的DC-DC變換電路中，也有把輸出電壓調(diào)整用晶體管安裝在外部的。
圖4是本發(fā)明的DC-DC變換電路的實施方案4的電路圖。
圖4所示的DC-DC變換電路400，由作為圖1所示的本發(fā)明的電源選擇電路的實施方案1的輸入選擇電路110、和圖10所示的開關(guān)調(diào)節(jié)器一樣的開關(guān)調(diào)節(jié)器單元20組成。這些輸入選擇電路110和開關(guān)調(diào)節(jié)器單元20的電路動作，因為都已說明，固而在此省略其說明。圖4所示的DC-DC變換電路，除去構(gòu)成開關(guān)調(diào)節(jié)器單元20的線圈31和電容器32外制作在1個LSI芯片490上。這是因為線圈31以及電容器32很大，不適宜制作在LSI芯片內(nèi)的緣故。
在輸入選擇電路110中，從2個輸入端子IN1、IN2輸入2個輸入電壓Vin1、Vin2(Vin1和Vin2都可以是低電壓)，在這2個輸入電壓Vin1、Vin2中，以在基準電壓以上為條件把低電壓一方的電壓輸入到開關(guān)調(diào)節(jié)器單元20。因為開關(guān)調(diào)節(jié)器單元20是生成比Vin1、Vin2都低的輸出電壓Vout輸出的降壓型，所以以更低的輸入電壓(當(dāng)然在輸出電壓Vout以上)為基礎(chǔ)生成輸出電壓Vout的一方的變換效率高。這樣，在該圖4所示的實施方案中也采用輸入Vin1、Vin2中的低電壓一方的電壓生成輸出電壓Vout的方式，實現(xiàn)效率高的DC-DC變換。
圖5是本發(fā)明的DC-DC變換電路的實施方案5的電路圖。
圖5所示的DC-DC變換電路500，由圖2所示的本發(fā)明的電源選擇電路的實施方案2的輸入選擇電路210、和圖4所示的開關(guān)調(diào)節(jié)器單元20一樣的開關(guān)調(diào)節(jié)器單元20組成。因為這些輸入選擇電路210以及開關(guān)調(diào)節(jié)器單元20的電路動作都已說明，固而在此省略說明。圖5所示的DC-DC變換電路，和圖4所示的實施方案4一樣，除去構(gòu)成開關(guān)調(diào)節(jié)器單元20的線圈31和電容器32外，制作在1個LSI芯片590上。
在輸入選擇電路110中，當(dāng)在2個輸入端子IN1、IN2雙方連接電源的情況下必須保證滿足Vin1＞Vin2，只在滿足該條件的狀態(tài)中，當(dāng)Vin2是規(guī)定的基準電壓以上的電壓時，把Vin2傳遞到開關(guān)調(diào)節(jié)器單元20，當(dāng)Vin2是基準電壓以下的電壓時把Vin1傳遞到開關(guān)調(diào)節(jié)器單元20。因而，在開關(guān)調(diào)節(jié)器單元20中，全部進行高效率的DC-DC變換。
圖6是展示本發(fā)明的設(shè)備裝置的一實施方案的方框圖。
該設(shè)備裝置600，例如是筆記本電腦等，在外部的AC插座(未圖示)中從市電電源生成的16.0V的DC電力，以及來自內(nèi)置電池611的12～9V的DC電力，分別經(jīng)由各二極管612、613輸入。來自AC插座的DC電力的一方是16.0V，因為比電池的電壓(12～9V)還高，所以從AC插座輸入DC電力時由于二極管613的作用從電池中不輸出電力。在來自AC插座的電力輸入中斷，并且該設(shè)備裝置動作時，從電池611提供電力。來自AC插座的電力或者來自電池611的電力，被輸入到DC-DC變換器614(是本發(fā)明所說的第1DC-DC變換器的一例)和調(diào)節(jié)器615(是本發(fā)明的第2DC-DC變換器的一例)。
DC-DC變換器614以被輸入的電力為基礎(chǔ)生成5.0V的電力提供給第1動作電路616。該第1動作電路616由在DC-DC變換器614中生成的5.0V的電力驅(qū)動動作。在該DC-DC變換器614中，輸入用于開/關(guān)該DC-DC變換器的動作的控制信號(開/關(guān)信號)，在不需要第1動作電路616動作時為了省電DC-DC變換器614自身的動作也停止。
在調(diào)節(jié)器615中，除了來自AC插座或者電池611的電力外，輸入在DC-DC變換器614中生成的5.0V的電力，在該調(diào)節(jié)器615中以被輸入的2個電力中的電壓低的一方的電力為基礎(chǔ)，生成3.3V電力。在調(diào)節(jié)器615中生成的3.3V電力，被提供給第2動作電路617，第2動作電路617，以從該調(diào)節(jié)器615提供的3.3V電力動作。該第2動作電路617，由需要不斷電連續(xù)動作的電路等構(gòu)成。
在調(diào)節(jié)器615中，雖然可以采用上述的本發(fā)明的DC-DC變換電路的各種實施方案之一，但因為為了安裝在設(shè)備裝置內(nèi)預(yù)先配線，所以例如典型地，可以采用圖2所示的DC-DC變換電路圖。
在DC-DC變換器614動作，向調(diào)節(jié)器615輸入來自DC-DC變換器614的5.0V的電力時，在調(diào)節(jié)器615中，以該5.0V電力為基礎(chǔ)生成3.3V的電力，如果DC-DC變換器614的動作停止，則調(diào)節(jié)器615在未連接來自AC插座16.0V的電力，或者未連接在AC插座時，以來自電池611的12V～9V電力為基礎(chǔ)生成3.3V的電力。
這樣，調(diào)節(jié)器615，因為，其構(gòu)成是在DC-DC變換器614動作時由在此生成的5.0V的電力生成3.3V的電力，所以，在調(diào)節(jié)器615中，與不管DC-DC變換器是否動作都使用來自AC插座或者電池的電力的情況相比實現(xiàn)節(jié)電。
進而，作為調(diào)節(jié)器615，例如也可以采用圖1所示的DC-DC變換電路。這種情況下，在配線時可以把DC-DC變換器614的輸入和輸出連接在2個輸入端子的任意一個上，配線操作變得容易，并且可以徹底防止弄錯這2根配線的配線差錯。
如上所述，如果采用本發(fā)明就可以進行高效率的DC-DC變換。
權(quán)利要求
1.一種DC-DC變換電路，以配備以下裝置為特征電源選擇單元，它從多個輸入端子輸入多個DC電源，以電壓在規(guī)定電壓以上為條件選擇最低電壓的DC電源；降壓型調(diào)節(jié)器單元，它把在上述電源選擇單元中選擇出的DC電源的電壓，變換為比該電壓還低的規(guī)定的電壓從輸出端子輸出。
2.一種DC-DC變換電路，以配備以下裝置為特征電源選擇單元，具有輸入規(guī)定的第1DC電源的第1輸入端子、輸入比該第1DC電源電壓還低的電壓的第2DC電源的第2輸入端子，根據(jù)從該第2輸入端子輸入的第2DC電源的電壓是否在規(guī)定電壓以上，分別選擇從上述第2輸入端子輸入的第2DC電源，以及從第1輸入端子輸入的第1DC電源；降壓型調(diào)節(jié)器單元，把在上述電源選擇單元中選擇出的DC電源的電壓變換為比該電壓還低的規(guī)定的電壓從輸出端子輸出。
3.如權(quán)利要求1或者2所述的DC-DC變換電路，其特征在于上述調(diào)節(jié)器單元由線性調(diào)節(jié)器組成。
4.如權(quán)利要求3所述的DC-DC變換電路，其特征在于由上述電源選擇單元以及線性調(diào)節(jié)器構(gòu)成的上述調(diào)節(jié)器單元被形成在單片集成電路內(nèi)。
5.如權(quán)利要求3所述的DC-DC變換電路，其特征在于除去以上述電源選擇單元，以及線性調(diào)節(jié)器構(gòu)成的上述調(diào)節(jié)器單元中的安裝在外部的輸出電壓調(diào)整用晶體管之外的其它部分，被形成在單片集成電路內(nèi)。
6.如權(quán)利要求1或者2所述的DC-DC變換電路，其特征在于上述調(diào)節(jié)器單元由開關(guān)調(diào)節(jié)器構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求6所述的DC-DC變換電路，其特征在于除去用上述電源選擇單元，以及開關(guān)調(diào)節(jié)器構(gòu)成的上述調(diào)節(jié)器單元中的安裝在外部的電壓平滑電路部分之外的其它部分，被形成在單片集成電路內(nèi)。
8.一種電源選擇電路，其特征在于配備有用來輸入多個DC電源的多個輸入端子；電源選擇單元，在被連接在上述多個輸入端子上的多個DC電源中，以電壓在規(guī)定電壓以上為條件選擇最低電壓的DC電源；輸出端子，輸出在上述電源選擇單元中選擇出的DC電源。
9.一種電源選擇電路，其特征在于配備有第1以及第2輸入端子，分別輸入規(guī)定的第1DC電源以及比該第1DC電源的電壓還低的第2電壓的第2DC電源；電源選擇單元，根據(jù)從上述第2輸入端子輸入的第2電源的電壓是否在規(guī)定電壓以上，分別選擇從上述第2輸入端子輸入的第2DC電源，以及從上述第1輸入端子輸入的第1DC電源；輸出端子，輸出在上述電源選擇單元中選擇出的DC電源。
10.接收電力供給來進行動作的設(shè)備裝置，包括降壓型的第1DC-DC變換器，它把規(guī)定的第1DC電源的第1DC電壓，變換為比該第1電壓還低的規(guī)定的第2DC電壓并輸出；第1動作電路，它接收在上述第1DC-DC變換器中得到的上述第2DC電壓的電力供給來進行動作；第2DC-DC變換器，具有降壓型調(diào)節(jié)器單元，它接收DC電壓的供給變換為比該DC電壓還低的規(guī)定的第3DC電壓并輸出；電源選擇單元，它輸入上述第1DC電源和上述第1DC-DC變換器的輸出的雙方，根據(jù)該第1DC-DC變換器的輸出是否在規(guī)定電壓以上，分別把上述第1DC-DC變換器的輸出，以及上述第1DC電源，傳遞到上述調(diào)節(jié)器單元；第2動作電路，它接收在上述第2DC-DC變換器中得到的上述第2DC電壓的電力供給來進行動作。
全文摘要
本發(fā)明涉及把DC電壓變換為比其還低的DC電壓的DC－DC變換電路等,提高變換效率。配備有電源選擇單元110,它具有多個輸入端子IN1、IN2,從這些輸入端子輸入多個DC電源Vin1、Vin2,在這些DC電源中,以電壓在規(guī)定電壓以上為條件選擇最低電壓的DC電源;降壓型調(diào)節(jié)器單元10,具有輸出端子OUT,把在電源選擇單元中選擇出的DC電源的電壓,變換為比該電壓還低的規(guī)定的電壓Vout從輸出端子輸出。
文檔編號H02M3/00GK1310504SQ0013281
公開日2001年8月29日 申請日期2000年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月22日
發(fā)明者松田浩一, 佐伯充雄, 小澤秀清 申請人:富士通株式會社