JP4052088B2

JP4052088B2 - 電源回路装置

Info

Publication number: JP4052088B2
Application number: JP2002310980A
Authority: JP
Inventors: 哲哉牧原
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-10-25
Filing date: 2002-10-25
Publication date: 2008-02-27
Anticipated expiration: 2022-10-25
Also published as: JP2004145703A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基準電圧発生回路によって発生される基準電圧に基づいて電源供給部が生成した電源の電圧を制御する電源回路装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、基準電圧発生回路を用いて所定電圧の電源を生成する電源回路の従来例を示すものである。基準電圧発生回路１は、例えばバンドギャップリファレンスなどで構成されており、基準電圧Ｖrefを発生させるようになっている。基準電圧Ｖrefは、オペアンプ２の非反転入力端子に接続されており、オペアンプ２の出力端子は、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ３のゲートに接続されている。ＦＥＴ３のソースは電源ＶDDに接続されており、ドレインは、抵抗４及び５の直列回路を介してグランドに接続されている。抵抗４及び５の共通接続点は、オペアンプ２の反転入力端子に接続されている。以上が電源回路６を構成している。
【０００３】
そして、ＦＥＴ３のドレインは、負荷７に対して電圧Ｖoutの動作用電源を供給するようになっている。電圧Ｖoutは、抵抗４，５の抵抗値を夫々Ｒ１，Ｒ２とすると次式によって定まる。
Ｖout＝Ｖref×（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２
また、Ｉoutは、ＦＥＴ３を介して供給される電源回路６の出力電流であり、負荷７の消費電流である。例えばモータやその駆動回路などで構成される負荷７は、例えばマイクロコンピュータである制御部８によって駆動制御されるようになっている。従って、負荷７の動作状態が変化するのに応じて電流Ｉoutも変化する。
【０００４】
斯様な構成の電源回路６では、基準電圧発生回路１が発生する基準電圧Ｖrefのレベルやオペアンプ２のオフセット電圧などが、製造プロセスのばらつきにより変動することから、電圧Ｖoutにもばらつきが発生する。そのため、電圧Ｖoutが所望のレベルとなるように何らかの手段によってトリミングを行う必要があった。
【０００５】
図４には、そのようなトリミングを行なうための構成を付加した電源回路９を示す。即ち、ＦＥＴ３のドレインには、抵抗４，５に代えて複数の抵抗１０の直列回路１１が接続されている。そして、各抵抗１０の共通接続点とオペアンプ２の反転入力端子との間には、スイッチアレイ１２を構成する複数のスイッチ１３が夫々接続されている。
【０００６】
スイッチアレイ１２の各スイッチ１３は、スイッチ制御部１４によって出力される切替え信号により何れか１つだけが閉路されるようになっている。そのスイッチ制御部１４には、メモリ１５より読み出される補正値データが与えられるようになっている。即ち、スイッチ制御部１４はエンコーダとして構成されている。また、メモリ１５は、データが書き込み可能な不揮発性のメモリである。
【０００７】
そして、作業者は、例えば、製造ラインにおいて電源回路９が出力する電圧Ｖoutを計測し、その電圧が所定のレベルとなるようにオペアンプ２を中心とする増幅回路のゲインを直列抵抗回路１１の分圧比により調整するように、メモリ１５にデータを書き込む。そして、電源回路９を含む系に電源が投入されると、メモリ１５に書き込まれたデータはスイッチ制御部１４に出力され、スイッチ制御部１４は、与えられたデータに応じて切替え信号を出力してスイッチアレイ１２の何れかのスイッチ１３を１つだけ閉路する。すると、増幅回路のゲインは、スイッチ１３が閉路した分圧点によって決定される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように構成される電源回路９では、負荷７の動作モード（電流消費状態）が略一定であれば、その動作モードにおいて電圧Ｖoutが適切なレベルとなるように調整することができる。しかしながら、負荷７の動作モードが様々に変化し、その電流消費状態が大きく変動する場合は、電源配線が有する抵抗分による電圧降下の影響などが無視できなくなり、既存の電圧フィードバック系では電圧が調整したレベルに維持できなくなってしまうという問題があった。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、負荷の電流消費状態が大きく変動する場合でも、その変動に応じて電源電圧を調整することができる電源回路装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電源回路装置によれば、電圧制御部は、動作制御部が制御対象の動作モードを切替えるために出力するモード切替え信号を参照することで、制御対象の動作モード、即ち電流消費状態がどのように変化するのかを判別できる。従って、モード切替え信号に基づいて、電源供給部が制御対象に供給する電源の電圧を制御することで、制御対象の電流消費状態が大きく変動する場合でも、前記電圧が常に一定レベルとなるように制御することができる。
【００１１】
そして、電圧制御部のアドレス発生部は、モード切替え信号の出力状態に応じて異なるアドレスを発生させ、データ記憶部に出力する。すると、データ記憶部よりそのアドレスに記憶されているデータが読み出され、電圧制御部は、前記データに応じて電源電圧を調整する。
【００１２】
即ち、作業者は、予め以下のように設定を行う。先ず、電圧制御部における電源電圧レベルを適当に設定した状態で電源供給部より制御対象に電源を供給させ、制御対象の動作モードが変化した場合における電源電圧を測定する。そして、電源電圧が各動作モードにおいて一定レベルとなるように観測しながら電圧制御部における電圧設定を変化させる。電圧設定を決定すると、各動作モードに応じてアドレス発生部が発生させるデータ記憶部のアドレスに、電圧設定用のデータを書き込んで記憶させる。
以上のようにしてデータ記憶部にデータを記憶させることで、電源供給部より制御対象に供給される電源の電圧が、各動作モードにおいて一定レベルとなるように、広い範囲で調整することができる。
【００１３】
請求項２記載の電源回路装置によれば、電圧制御部は、基準電圧を増幅する増幅回路と増幅率切替え部とを備えるので、データ記憶部より与えられるデータに応じて増幅回路の増幅率を複数段階に変化させて、電源電圧を調整することができる。
【００１４】
請求項３記載の電源回路装置によれば、スイッチ制御部は、データ記憶部より与えられたデータに応じてスイッチアレイの複数のスイッチの内いずれかを択一的に閉路する。すると、閉路されたスイッチに応じて直列抵抗回路における抵抗と増幅回路との接続状態が変化することで当該増幅回路の増幅率が変化する。従って、増幅率を簡単な構成によって変化させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例について図１及び図２を参照して説明する。尚、図３及び図４と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。本実施例における電源回路（電源回路装置）２１は、図４に示す電源回路９のメモリ１５をメモリ（データ記憶部）２２に置き換えると共に、制御部８とメモリ２２との間にアドレス発生部２３を配置して構成されている。
【００１６】
アドレス発生部２３は、制御部（動作制御部）８によって出力されるモード切替え信号に応じて、複数のアドレスを発生させるように構成されている。メモリ２２及びアドレス発生部２３の構成は、直列抵抗回路１１及びスイッチアレイ１２の構成に応じて定められる。例えば、直列抵抗回路１１における抵抗１０の数が「１７」であり、スイッチアレイ１２におけるスイッチ１３の数が「１６」であれば、メモリ２２の１ワードにおけるデータビット数、並びに、アドレス発生部２３が発生させてメモリ２２に出力するアドレスのビット数は何れも「４」となる。
【００１７】
また、この場合、スイッチ制御部１４は、メモリ２２より出力される４ビットデータ「００００（０）」〜「１１１１（１５）」に応じて、スイッチ１３（１）〜１３（１６）を夫々閉路するように制御信号を出力する。
【００１８】
アドレス発生部２３は、制御部８が出力するモード切替え信号の状態遷移数に応じたアドレスを発生させるようになっている。例えば、状態遷移数が「３」であれば、３種類の４ビットアドレスを発生させる。また、メモリ２２は、アドレスが与えられている状態ではそのアドレスに対応するメモリセルのデータを常時スイッチ制御部１４に出力するように構成されている。
【００１９】
尚、オペアンプ２，直列抵抗回路１１及びスイッチアレイ１２は、増幅回路２４を構成しており、それにＦＥＴ３を加えたものが電源供給部２５を構成している。また、直列抵抗回路１１，スイッチアレイ１２，スイッチ制御部１４は、増幅率切替え部２６を構成しており、増幅回路２４と増幅率切替え部２６とは電圧変化部２７を構成している。また、増幅率切替え部２６にメモリ２２及びアドレス発生部２３を加えたものが電圧制御部２８を構成している。
【００２０】
図２は、電源回路２１のメモリ２２にデータを書き込んで設定する場合の手順を示すフローチャートである。尚、以下の作業を実行する場合、スイッチ制御部１４によるスイッチアレイ１２の選択は取り敢えず無効化しておく。先ず、作業者は、スイッチアレイ１２の何れかのスイッチ１３を閉じて電源供給部２５のゲインを仮に設定する（ステップＳ１）。例えば、Ｖref＝１．２４Ｖ程度であり、電源Ｖoutの電圧設定目標がＶout＝４．９６Ｖであれば、直列抵抗回路１１の分圧抵抗比によってゲイン（増幅率）が「４」となるスイッチ１３を閉じる。
【００２１】
そして、制御部８により負荷（制御対象）７を何れかの動作モードで動作させ（ステップＳ２）、各動作モードにおける電源Ｖoutの電圧を測定しながらスイッチアレイ１２の何れかのスイッチ１３を閉じてゲインを調整する（ステップＳ３）。電圧Ｖoutが適切なレベルに設定されるスイッチ１３を選択すると、その動作モードに応じてアドレス発生部２３が発生させるメモリ２２のアドレスに対応するメモリセルに、当該スイッチ１３を選択するためのデータを書き込んで記憶させる（ステップＳ４）。それから、全ての動作モードについて上記処理を実行した場合は（ステップＳ５，「ＹＥＳ」）処理を終了し、全ての動作モードについて実行していなければ(「ＮＯ」)ステップＳ１に戻る。
【００２２】
一例を挙げると、制御部８により負荷７に与えられるモード切替え信号（例えば、モータである負荷７の速度指令信号）がモードＡ，Ｂ，Ｃの三種類であり、負荷７による消費電流量はモードＡ，Ｂ，Ｃの順で増加するものとする。尚、この場合、モード切替え信号は、アナログ信号でも、２ビットデータのデジタル信号でも、３本の独立した信号線で出力されるものであっても良く、信号の出力形態に応じてアドレス発生部２３の入力側を適宜構成すれば良い。
【００２３】
そして、各動作モードＡ，Ｂ，Ｃに応じてアドレス発生部２３が発生させるアドレスが例えば「０００１」，「００１０」，「０１００」に設定されているとする。また、電源回路２１は、何れの動作モードにおいても電圧Ｖoutが一定となる定電圧回路として構成されており、電圧Ｖoutを一定に維持するため各モードについて選択すべきスイッチ１３が（５），（８），（１２）であったとすると、メモリ２２には、以下のようにデータが書き込まれる。

【００２４】
以上のようにして、メモリ２２にデータを書き込んだ後、スイッチ制御部１４によるスイッチアレイ１２の選択を有効化する。すると、以降は、制御部８が出力するモード切替え信号に応じてメモリ２２に書き込まれたデータが読み出されてスイッチ制御部１４に与えられ、前記データによって指定されるスイッチ１３が閉路する。そして、電源供給部２５には各動作モードで異なるゲインが設定されるようになり、電圧Ｖoutは略一定に維持される。
【００２５】
以上のように本実施例によれば、電圧制御部２８は、制御部８が出力するモード切替え信号を参照して負荷７の動作モード、即ち電流消費状態がどのように変化するのかを判別し、モード切替え信号に基づいて、電源供給部２５が負荷７に供給する電源Ｖoutの電圧を制御するので、負荷７の電流消費状態が大きく変動する場合でも、前記電圧が所定の値となるように制御することができる。
【００２６】
そして、電圧制御部２８のアドレス発生部２３は、異なるモード切替え信号に応じてアドレスを発生させてメモリ２２に出力し、メモリ２２がそのアドレスに対応するデータ出力すると、電圧変化部２７は、与えられたデータに応じて電源Ｖoutの電圧を変化させるので、電源Ｖoutの電圧が、各動作モードにおいて一定レベルとなるように広い範囲で調整することができる。
【００２７】
また、電圧変化部２７を、増幅回路２４と増幅率切替え部２６とで構成したので、メモリ２２より与えられるデータに応じて増幅回路２４の増幅率を複数段階に変化させて、電源Ｖoutの電圧を調整することができる。更に、増幅率切替え部２６を、直列抵抗回路１１，スイッチアレイ１２，スイッチ制御部１４で構成したので、スイッチ制御部１４は、与えられたデータに応じてスイッチアレイ１２の複数のスイッチ１３の内いずれかを択一的に閉路させて、電源供給部２５における増幅回路２４の増幅率を変化させるので、簡単な構成によって増幅率を変化させ、電圧調整を行なうことができる。
【００２８】
本発明は上記しかつ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形または拡張が可能である。
モード切替え信号は、必ずしも動作制御部が制御対象に直接出力する信号に限らず、別途、電源回路装置用に出力する信号であっても良い。例えば、動作制御部が制御対象に直接出力する信号がアナログ信号である場合に、アドレス発生部に出力されるモード切替え信号は、そのアナログ信号の変化に応じてステップ的に変化する信号であっても良い。
また、制御対象側にもサブ制御用のマイコンなどが配置されている場合、上述したようにモード切替え信号はデジタルデータであっても良い。
アドレス発生部とデータ記憶部とを一体に構成しても良い。
制御対象は、その他、例えばスリープ／ウェイクアップ，のように動作モードが切替わるマイクロコンピュータなどでも良い。その場合、動作制御部は、外部要因に応じてマイクロコンピュータにモード切替え信号を出力する構成要素となる。要は、各種の動作モードに応じて消費電流が比較的大きな範囲で変化する制御対象に電源を供給する電源回路装置であれば適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であり、電源回路の電気的構成を示す機能ブロック図
【図２】電源回路のメモリにデータを書き込んで設定する場合の手順を示すフローチャート
【図３】従来技術を示す図１相当図（その１）
【図４】図１相当図（その２）
【符号の説明】
７は負荷（制御対象）、８は制御部（動作制御部）、１２はスイッチアレイ、１４はスイッチ制御部、２１は電源回路（電源回路装置）、２２はメモリ（データ記憶部）、２３はアドレス発生部、２４は増幅回路、２５は電源供給部、２６は増幅率切替え部、２７は電圧変化部、２８は電圧制御部を示す。

Claims

基準電圧発生回路と、
この基準電圧発生回路によって発生される基準電圧に基づき所定電圧の電源を生成して供給する電源供給部と、
動作制御部が制御対象の動作モードを切替えることに伴って出力されるモード切替え信号を受けて、前記電源供給部により前記制御対象に供給される電源の電圧が常に一定レベルとなるように制御する電圧制御部とで構成され、
前記電圧制御部は、前記モード切替え信号の出力状態に応じて異なるアドレスを発生させるアドレス発生部と、前記アドレスが与えられると、そのアドレスに記憶されているデータが読み出されるデータ記憶部とを備え、
前記データ記憶部に記憶されているデータは、各動作モードに応じて予め書き込まれている電圧設定用のデータであり、
前記データ記憶部より読み出されたデータに応じて電源電圧を調整することを特徴とする電源回路装置。
前記電圧制御部は、
前記基準電圧を増幅する増幅回路と、
この増幅回路の増幅率を複数段階に切替えるように構成される増幅率切替え部とを備えることを特徴とする請求項１記載の電源回路装置。
前記増幅率切替え部は、
前記増幅回路の増幅率を設定するための複数の抵抗を直列接続してなる直列抵抗回路と、
この直列抵抗回路の各共通接続点と前記増幅回路の入力端子との間に接続される複数のスイッチよりなるスイッチアレイと、
前記データ記憶部より読み出されたデータに応じて前記スイッチアレイを構成するスイッチの内何れかを択一的に閉路するスイッチ制御部とで構成されることを特徴とする請求項２記載の電源回路装置。