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発明の名称 電源装置とその制御方法及び前記電源装置を用いた電子機器
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−82324(P2007−82324A)
公開日 平成19年3月29日(2007.3.29)
出願番号 特願2005−266536(P2005−266536)
出願日 平成17年9月14日(2005.9.14)
代理人 【識別番号】100097445
【弁理士】
【氏名又は名称】岩橋 文雄
発明者 野田 雅明
要約 課題
レギュレータによる電力損失が大きかった。かといって、DC−DCコンバータをそのまま用いると、ノイズが発生して回路に悪影響を与えた。

解決手段
DC−DCコンバータ25の出力に接続された切り替えスイッチ27と、この切り替えスイッチ27に接続されたコンデンサ28,29と、このコンデンサ28,29に接続され電子スイッチ30,32と、これらのスイッチ27,30,32を制御するとともに制御信号入力端子34に接続されたスイッチ制御部35とから成り、前記制御部35の作用により、切り替えスイッチ27の入力側と電子スイッチ30,32の出力側との間の直接導通は何れの瞬時においても非導通に制御されるものである。
特許請求の範囲
【請求項1】
直流電力が供給される入力端子と、この入力端子に接続されたDC−DCコンバータと、このDC−DCコンバータの出力が接続された電源リップル除去回路と、この電源リップル除去回路の出力が接続された第1の出力端子とを備え、前記電源リップル除去回路は、前記DC−DCコンバータの出力に接続された充電用スイッチと、この充電用スイッチ接続されるとともに電荷を充電する第1、第2のコンデンサと、この第1、第2のコンデンサに接続されるとともに前記充電された電荷を前記第1の出力端子に放電する放電用スイッチと、この放電用スイッチと前記充電用スイッチを制御するとともに制御信号入力端子に接続されたスイッチ制御部とから成り、前記スイッチ制御部により、前記充電用スイッチを制御して前記第1、第2のコンデンサへ交互に充電させるとともに、前記放電用スイッチを制御して前記第1、第2のコンデンサへ前記充電された電荷を交互に放電させ、前記充電用スイッチの入力側と前記放電用スイッチの出力側との間の直接導通は何れの瞬時においても非導通に制御される電源装置。
【請求項2】
制御信号入力端子に入力される制御信号のオン・オフ比と、第1、第2のコンデンサの静電容量の比とは比例関係にある請求項1に記載の電源装置。
【請求項3】
DC−DCコンバータの出力を第2の出力端子へ直接導出した請求項1に記載の電源装置。
【請求項4】
入力端子に内部抵抗を有する電池を接続するとともに、DC−DCコンバータは高電圧から低電圧へ降下制御する請求項1に記載の電源装置。
【請求項5】
電源リップル除去回路の充電用スイッチは切り替えスイッチで形成されるとともにDC−DCコンバータの出力はこの切り替えスイッチの共通端子に接続され、この切り替えスイッチの一方の端子とグランドとの間に第1のコンデンサが接続され、前記切り替えスイッチの他方の端子とグランドとの間に第2のコンデンサが接続され、前記切り替えスイッチの一方の端子と第1の出力端子との間に第1の放電用スイッチが接続され、前記切り替えスイッチの他方の端子と前記第1の出力端子との間に第2の放電用スイッチが接続され、前記第1の出力端子とグランドとの間に第3のコンデンサが接続された請求項1に記載の電源装置。
【請求項6】
電源リップル除去回路の充電用スイッチは、第1の充電用スイッチと第2の充電用スイッチとで構成されるとともに、放電用スイッチも第1の放電用スイッチと第2の放電用スイッチとで構成され、DC−DCコンバータの出力と第1の出力端子との間には、前記第1の充電用スイッチと前記第1の放電用スイッチとが直列接続された第1の直列接続体と、前記第2の充電用スイッチと前記第2の放電用スイッチとが直列接続された第2の直列接続体とが並列接続されて挿入され、前記第1の充電用スイッチと前記第1の放電用スイッチの接続点とグランドとの間に第1のコンデンサを接続するとともに、前記第2の充電用スイッチと前記第2の放電用スイッチの接続点とグランドとの間に第2のコンデンサが接続された請求項1に記載の電源装置。
【請求項7】
直流電力が供給される入力端子と、この入力端子に接続されたDC−DCコンバータと、このDC−DCコンバータの出力が接続された電源リップル除去回路と、この電源リップル除去回路の出力が接続された第1の出力端子とを備え、前記電源リップル除去回路は、前記DC−DCコンバータの出力と前記第1の出力端子との間に複数個並列接続された充放電回路で形成され、この充放電回路は、充電用スイッチと、この充電用スイッチと直列接続された放電用スイッチと、前記充電用スイッチと前記放電用スイッチの接続点とグランドとの間に接続されたコンデンサとから成り、前記充電用スイッチによる充電時間と前記放電用スイッチによる放電時間の比に合わせて、放電するコンデンサと充電するコンデンサの数量を変化させるとともに、前記充電用スイッチの入力側と前記放電用スイッチの出力側との間の直接導通は何れの瞬時においても非導通に制御される電源装置。
【請求項8】
請求項5に記載の電源装置において、電源リップル除去回路は、第1の放電用スイッチをオフする第1のステップと、この第1のステップの後で切り替えスイッチの一方の端子をオンするとともに他方の端子をオフする第2のステップと、この第2のステップの後で第2の放電用スイッチをオンする第3のステップと、この第3のステップの後で第2の放電用スイッチをオフする第4のステップと、この第4のステップの後で切り替えスイッチの一方の端子をオフするとともに他方の端子をオンする第5のステップと、この第5のステップの後で第1の放電用スイッチをオンする第6のステップを有する電源装置の制御方法。
【請求項9】
請求項6に記載の電源装置において、電源リップル除去回路は、第1の充電用スイッチをオフする第1のステップと、この第1のステップの後で第1の放電用スイッチをオンする第2のステップと、この第2のステップの後で第2の放電用スイッチをオフする第3のステップと、この第3のステップの後で第2の充電用スイッチをオンする第4のステップと、この第4のステップの後で第2の充電用スイッチをオフする第5のステップと、この第5のステップの後で第2の放電用スイッチをオンする第6のステップと、この第6のステップの後で第1の放電用スイッチをオフする第7のステップと、この第7のステップの後で第1の充電用スイッチをオンする第8のステップを有する電源装置の制御方法。
【請求項10】
請求項1に記載の電源装置と、デジタル放送を受信するアンテナと、このアンテナから入力される入力信号が一方の入力に供給されるとともに他方の入力には発振器の出力が接続された混合器と、この混合器の出力が供給されるベースバンド処理部と、このベースバンド処理部の出力が接続された表示部とを備え、前記ベースバンド処理部の出力に接続されたガードインターバルタイミング抽出回路を設け、このガードインターバルタイミング抽出回路の出力が制御信号入力端子に接続された電子機器。
【請求項11】
少なくとも発振器には電源装置の第1の出力端子から電力が供給される請求項10に記載の電子機器。
【請求項12】
ガードインターバルタイミング抽出回路からの出力信号はガードインターバル期間内において、ガードインターバル開始から予め定められた期間を得て信号を出力する請求項10に記載の電子機器。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、電源装置とその制御方法及び前記電源装置を用いた電子機器に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来の電源装置とこれを用いた電子機器は、図9に示す構成となっていた。図9において、1は3.0〜4.2ボルト(以下、Vと記す)を出力する電池であり、この電池1のマイナス極側はグランドに接続されるとともに、プラス極側は電子機器を形成する携帯電話装置2と、電源装置3の入力端子4に接続されている。
【0003】
集積回路(以下、ICと記す)の微細化により、機器の電源電圧が1.2V〜1.8Vと低電圧化されており、これに対応するため、電源装置3は、電池1の出力電圧を1.2V〜1.8Vに変換して用いなければならない。また、携帯電話装置2は送信時に大電流が流れるため、この大電流の影響で入力端子4に電源リップルが重畳されることになる。従って、この電源リップルの影響を特に受け易い回路(例えばアナログ回路)に供給する電源には電源リップルを除去することが必要である。
【0004】
即ち、電源装置3は、入力端子4に接続されるとともに1.2Vに電圧変換するDC−DCコンバータ5と、このDC−DCコンバータ5の出力に接続された出力端子6と、前記入力端子4に接続されるとともに1.2Vに電圧変換するレギュレータ7と、このレギュレータ7の出力に接続されるとともに電源リップルを除去するフィルタ8と、このフィルタ8の出力に接続された出力端子9と、前記入力端子4に接続されるとともに1.8V或いは2.8Vに電圧変換するレギュレータ10と、このレギュレータ10の出力に接続された出力端子11とで構成されている。ここで、フィルタ8はレギュレータ7で除去しきれない電源リップルを更に除去して安定化させるために挿入されたものである。
【0005】
そして、出力端子9には、ノイズの影響を最も受け易いアナログ回路13が接続されている。また、出力端子11には、次にノイズの影響を受け易い高周波回路14が接続されている。なお、出力端子6には、比較的ノイズの影響を受け難いロジック回路12が接続されている。
【0006】
ここで、DC−DCコンバータ5は電圧を変換するに際して高周波ノイズを発生する。しかし、こういった問題点はあるもののDC−DCコンバータ5は変換効率が良いので、ノイズの影響を比較的受け難いロジック回路12に供給する電源に用い、省電力性能を優先することが好ましい。
【0007】
このような状況を考慮して、アナログ回路13や高周波回路14は、ノイズの影響を受け易いので、それ自体ではノイズを発生しないレギュレータ7,10を用いている。特に、アナログ回路13はノイズの影響を最も受け易いので、更に、フィルタ8を用いてノイズの伝達を抑制している。
【0008】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
【特許文献1】特開2002−291172号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながらこのような従来の電源装置3では、レギュレータ7,10を用いていたため、このレギュレータ7,10で消費される電力を無視することはできず省電力化を達成するには不向きであった。
【0010】
この点を今少し説明すると、例えば図10において、電池1から出力される電圧を3.6Vとして、レギュレータ7とアナログ回路13に流れる電流が20ミリアンペア(以下、mAと記す)であったとする。また、アナログ回路13に印加する電圧を1.2Vとすると、レギュレータ7の両端での電位差は2.4V(3.6V−1.2V)となる。従ってアナログ回路13で消費される電力は24ミリワット(以下、mWと記す)である。これに対して、レギュレータ7で消費される電力は48mWにもなる。即ち、電子機器としての実際に必要な機能をさせるために、略その2倍の電力をレギュレータ7で無駄に消費していることになる。
【0011】
この無駄な電力消費を軽減するため、電圧変換効率の良いDC−DCコンバータ5を用いながら、しかもノイズの発生を抑制した電源装置3が望まれている。
【0012】
そこで本発明は、低消費電力を実現するとともにノイズの発生を抑制した電源装置を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【0013】
そしてこの目的を達成するために、本発明の電源装置の電源リップル除去回路は、DC−DCコンバータの出力に接続された充電用スイッチと、この充電用スイッチ接続されるとともに電荷を充電する第1、第2のコンデンサと、この第1、第2のコンデンサに接続されるとともに前記充電された電荷を第1の出力端子に放電する放電用スイッチと、この放電用スイッチと前記充電用スイッチを制御するとともに制御信号入力端子に接続されたスイッチ制御部とから成り、前記スイッチ制御部により、前記充電用スイッチを制御して前記第1、第2のコンデンサへ交互に充電させるとともに、前記放電用スイッチを制御して前記第1、第2のコンデンサへ前記充電された電荷を交互に放電させ、前記充電用スイッチの入力側と前記放電用スイッチの出力側との間の直接導通は何れの瞬時においても非導通に制御されるものである。これにより、所期の目的を達成することができる。
【発明の効果】
【0014】
以上のように本発明の電源装置の電源リップル除去回路は、DC−DCコンバータの出力に接続された充電用スイッチと、この充電用スイッチ接続されるとともに電荷を充電する第1、第2のコンデンサと、この第1、第2のコンデンサに接続されるとともに前記充電された電荷を第1の出力端子に放電する放電用スイッチと、この放電用スイッチと前記充電用スイッチを制御するとともに制御信号入力端子に接続されたスイッチ制御部とから成り、前記スイッチ制御部により、前記充電用スイッチを制御して前記第1、第2のコンデンサへ交互に充電させるとともに、前記放電用スイッチを制御して前記第1、第2のコンデンサへ前記充電された電荷を交互に放電させ、前記充電用スイッチの入力側と前記放電用スイッチの出力側との間の直接導通は何れの瞬時においても非導通に制御されるものである。
【0015】
即ち、以上の構成とすれば、変換効率の良いDC−DCコンバータを使用しているので、無駄な電力を極力抑えて低消費電力化を図ることができる。
【0016】
また、充電用スイッチの入力と放電用スイッチの出力との間の直接導通は何れの瞬時においても非導通に制御されるので、一瞬たりともDC−DCコンバータの出力と第1の出力端子との間が直接に接続されることは無く、たとえ、DC−DCコンバータの出力にノイズが重畳していたとしても、第1の出力端子にノイズが出力されることはない。
【0017】
更に、従来、レギュレータの出力側に接続されていたフィルタは不要となり、その分、小型化と低価格化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0018】
(実施の形態1)
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。図1において、21は内部抵抗を有する3.6Vの電池である。この電池21のマイナス極側はグランドに接続されるとともに、プラス極側は携帯電話装置22と電源装置23の入力端子24に接続されている。
【0019】
電源装置23は、入力端子24からDC−DCコンバータ25の入力に接続されている。このDC−DCコンバータ25は、3.6Vの入力電圧を1.2Vに変換して出力するスイッチング電源で構成されており、そのスイッチング周波数は約400KHzのものを用いている。また、1.2Vに変換する理由は、ICの微細化により、電源電圧が低電圧化したことによるものである。
【0020】
このDC−DCコンバータ25の出力は、出力端子26に直接接続されるとともに、充電用の切り替えスイッチ27の共通端子27aに接続されている。また、この切り替えスイッチ27の一方の端子27bとグランドとの間にはコンデンサ28が接続されている。同様に、切り替えスイッチ27の他方の端子27cとグランドとの間にもコンデンサ29が接続されている。なお、この切り替えスイッチ27は電子回路で形成されている。また、第1、第2のコンデンサ28,29は共に100マイクロファラッド(以下、μFと記す)の静電容量のものを用いている。この静電容量100μFの値は(数1)に示す式によって導出したものである。
【0021】
【数1】


【0022】
切り替えスイッチ27の一方の端子27bからは放電用の電子スイッチ30を介して出力端子31に接続されている。また、切り替えスイッチ27の他方の端子27cからも放電用の電子スイッチ32を介して出力端子31に接続されている。また、出力端子31とグランドとの間には、コンデンサ33が接続されている。このコンデンサ33は、第1、第2のコンデンサ28,29より小容量のものを用いている。
【0023】
34は、オン・オフ比が共に略50%の制御信号が入力される制御信号入力端子であり、スイッチ制御部35に接続されている。そして、このスイッチ制御部35の出力は切り替えスイッチ27と電子スイッチ30,32の制御端子に夫々接続されており、これらのスイッチのオン・オフを制御している。即ち、スイッチ制御部35により、充電用の切り替えスイッチ27を制御して第1、第2のコンデンサ28,29を交互に充電させるとともに放電用の電子スイッチ30,32を制御して、第1、第2のコンデンサ28,29に充電された電荷を交互に放電させるものである。
【0024】
スイッチ制御部35による制御において、充電用の切り替えスイッチ27の共通端子27a(入力側)と放電用の電子スイッチ30,32の出力側との間の直接導通は何れの瞬時においても非導通に制御されている。従って、一瞬たりともDC−DCコンバータ25の出力と出力端子31との間が直接に接続されることは無く、たとえ、DC−DCコンバータ25の出力にノイズが重畳していたとしても、出力端子31にノイズが出力されることはない。従って、従来例において、レギュレータ7の出力に接続されたノイズ除去用のフィルタ8が不要となり、その分、小型・低価格化を図ることができる。なお、この詳細については、図2を用いて後述する。
【0025】
36は、電子機器内に設けられたロジック回路部であり、出力端子26に接続されている。また、37は、電子機器内に設けられたアナログ回路部であり、出力端子31に接続されている。そして、これら電池21、携帯電話装置22、電源装置23、ロジック回路部36、アナログ回路部37で電子機器を構成している。
【0026】
また、制御信号入力端子34に入力される制御信号のオン・オフ比(デューティ比)に比例して、コンデンサ28,29への充電や放電が行われる。従って、制御信号のオン・オフ比と、コンデンサ28,29の静電容量とは、比例関係にしておくことが望ましい。本実施の形態では、制御信号のオン・オフ比を等しくしているので、コンデンサ28,29の静電容量も等しくしている。
【0027】
更に、DC−DCコンバータ25の出力を直接出力端子26に接続している。従って、この出力端子26に比較的ノイズの影響を受けないロジック回路部36に接続することができ、省電力化に貢献することができる。即ち、レギュレータ7,10を用いて無駄な電力を消費しないようにしている。
【0028】
また、本実施の形態では、電池21に内部抵抗を有するものを用い、DC−DCコンバータ25では、3.6Vから1.2Vに降圧している。従って、このような構成とすることにより、DC−DCコンバータ25の変換効率(約85%)を差し引いても、DC−DCコンバータ25の出力から流出する電流より、DC−DCコンバータ25の入力へ流入する電流の方が少なくなる。即ち、電力は流れる電流の二乗に比例して増加するので、電池21内に存在する内部抵抗で消費される電力を少なくすることができる。また、電池21の発熱も少なくすることができる。
【0029】
なお、切り替えスイッチ27と、電子スイッチ30,32と、コンデンサ28,29,33と、スイッチ制御部35とで電源リップル除去回路38を形成している。
【0030】
以下、電源リップル除去回路38の動作を説明する。図2は、制御信号入力端子34に入力される制御信号により、切り替えスイッチ27や電子スイッチ30,32を制御するタイミングチャートである。
【0031】
図2において、40は、制御信号入力端子34に入力される制御信号の波形であり、オンとオフの比が1対1でその時間長は0.5ミリセカンド(以下、msと記す)の信号である。このような制御信号が入力されると、スイッチ制御部35では各スイッチを以下のように制御する。即ち、制御信号の波形40の波形40aに示す時間になった時点で、波形41に示すように電子スイッチ30をオフにする。次に、波形41aに示す時間遅れて、波形42,43に示すように切り替えスイッチ27の一方の端子27bをオンにするとともに他方の端子27cをオフにする。その後、波形43aに示す時間遅れて、波形44に示すように電子スイッチ32をオンにする。
【0032】
この動作をした後、次の制御信号のオン・オフ変化を待つ。本実施の形態では、0.5ms間待つ。そして、制御信号が変化すると以下の動作となる。
【0033】
即ち、制御信号の波形40の波形40bに示す時間になった時点で、波形44に示すように電子スイッチ32をオフにする。次に、波形44bで示す時間遅れて、波形42,43に示すように切り替えスイッチ27の一方の端子27bをオフにするとともに他方の端子27cをオンにする。その後、波形43bに示す時間遅れて、波形41に示すように電子スイッチ30をオンにする。以上の動作を制御信号のオン・オフ変化の度に繰り返す。
【0034】
以上の動作により、切り替えスイッチ27の一方の端子27bがオンとなるので、このオンとなる波形42jで示す時間コンデンサ28が充電される。また、波形43jで示す時間は、切り替えスイッチ27の他方の端子27cがオンとなっているので、このオンの時間中コンデンサ29が充電される。
【0035】
また、このコンデンサ28,29の放電は次のようになる。即ち、波形41hに示す時間では、電子スイッチ30がオンとなっているので、コンデンサ28に充電された電荷が出力端子31に放電される。また、波形44hに示す時間では、電子スイッチ32がオンとなっているので、コンデンサ29に充電された電荷が出力端子31に放電される。
【0036】
このように、コンデンサ28とコンデンサ29へは交互に電荷が充電される。また、このコンデンサ28とコンデンサ29に充電された電荷は交互に放電される。
【0037】
このとき、切り替えスイッチ27の一方の端子27bがオン(波形42j)の間は、この一方の端子27bに直接接続された電子スイッチ30がオフ(波形41d)となっており、DC−DCコンバータ25の出力は直接出力端子31に接続されるタイミングは無い。
【0038】
同様に、切り替えスイッチ27の他方の端子27cがオン(波形43j)の間は、この他方の端子27cに直接接続された電子スイッチ32がオフ(波形44d)となっており、DC−DCコンバータ25の出力は直接出力端子31に接続されるタイミングは無い。
【0039】
従って、たとえDC−DCコンバータ25の出力にノイズが重畳されていたとしても、そのノイズは直接出力端子31に導かれるタイミングは無く、DC−DCコンバータ25の出力側に重畳されたノイズが出力されることは無い。
【0040】
なお、このコンデンサ28,29による放電は、波形45の波形45a,45bに示すように連続していない。即ち、このままでは、この波形45a,45bに示す時間は、出力端子31に電源が供給されないことになる。この時間を補完して電源を連続して出力端子31に供給するためにコンデンサ33を用いている。即ち、このコンデンサ33には、コンデンサ28,29の放電時に同時に充電させて、波形45a,45bに示す時間において放電する。このことにより、出力端子31からは連続して電力が供給されることになる。
【0041】
(実施の形態2)
実施の形態2は電源装置のみ実施の形態1と異なる。従って、異なっているところを中心に説明する。なお、実施の形態1と同じものについては、同符号を付して説明を簡略化している。
【0042】
図3は、実施の形態2における電源装置50のブロック図である。この電源装置50は、入力端子24からDC−DCコンバータ25の入力に接続されている。このDC−DCコンバータ25の出力は、出力端子26に直接接続されるとともに、充電用の電子スイッチ51,52の一方の端子(入力側)に接続されている。また、この電子スイッチ51,52の他方の端子(出力側)は夫々、放電用の電子スイッチ53,54の一方の端子に夫々接続されている。そして、これら電子スイッチ53,54の他方の端子は共に出力端子31に接続されている。
【0043】
即ち、電子スイッチ51と電子スイッチ53とが直列に接続された第1の直列接続体と、電子スイッチ52と電子スイッチ54とが直列に接続された第2の直列接続体とが並列接続されて、DC−DCコンバータ25の出力と出力端子31との間に挿入されている。
【0044】
また、第1の直列接続体を形成する電子スイッチ51と電子スイッチ53の接続点と、グランドとの間には、コンデンサ55が接続されている。このコンデンサ55は実施の形態1のコンデンサ28に該当する役目のものであり、静電容量100μFのものを用いている。同様に、第2の直列接続体を形成する電子スイッチ52と電子スイッチ54の接続点と、グランドとの間には、コンデンサ56が接続されている。このコンデンサ56は実施の形態1のコンデンサ29に該当する役目のものであり、静電容量100μFのものを用いている。また、本実施の形態では、出力端子31とグランド間に実施の形態1で説明したコンデンサ33は挿入されていない。従って、小型化が実現できる。
【0045】
34は、制御信号が入力される制御信号入力端子であり、スイッチ制御部57に接続されている。そして、このスイッチ制御部57の出力は電子スイッチ51〜54の制御端子に接続されており、これらのスイッチのオン・オフを制御する。
【0046】
なお、電子スイッチ51〜54と、コンデンサ55,56と、スイッチ制御部57とで電源リップル除去回路58を形成している。
【0047】
以上のように構成された電源装置50について、以下にその動作を説明する。図4において、60は、制御信号入力端子34に入力されるオン・オフ比が共に50%の制御信号の波形である。このような制御信号が入力されると、制御部57では各スイッチを以下のように制御する。即ち、制御信号の波形60の波形60aに示す時間になった時点で、波形61に示すように電子スイッチ51をオフにする。次に、波形61aの時間遅れて、波形62に示すように電子スイッチ53をオンにする。そして、波形62aの時間遅れて、波形63に示すように電子スイッチ54をオフにする。その後、波形63aの時間遅れて、波形64に示すように電子スイッチ52をオンにする。
【0048】
この動作をした後、次に制御信号のオン・オフ変化を待つ。本実施の形態では、0.5ms間待つ。そして、制御信号が変化すると以下の動作となる。
【0049】
即ち、制御信号の波形60bに示す時間になった時点で、波形64に示すように電子スイッチ52をオフにする。次に、波形64bの時間遅れて、波形63に示すように電子スイッチ54をオンにする。そして、波形63bの時間遅れて、波形62に示すように電子スイッチ53をオフにする。その後、波形62bの時間遅れて、波形61に示すように電子スイッチ51をオンにする。以上の動作を制御信号のオン・オフ変化の度に繰り返す。
【0050】
以上の動作により、波形61jで示す時間において電子スイッチ51がオンとなっているので、コンデンサ55が充電される。また、波形64jで示す時間において電子スイッチ52がオンとなっているので、コンデンサ56が充電される。
【0051】
また、このコンデンサ55,56の放電は次のようになる。即ち、波形62hに示す時間において、電子スイッチ53がオンとなっているので、コンデンサ55に充電された電荷が出力端子31に放電される。また、波形63hに示す時間において、電子スイッチ54がオンとなっているので、コンデンサ56に充電された電荷が出力端子31に放電される。
【0052】
このように、電子スイッチ51と52が交互にオンとなるので、コンデンサ55とコンデンサ56へは交互に電荷が充電される。また、このコンデンサ55とコンデンサ56に充電された電荷は、電子スイッチ53と54が交互にオンとなるので、交互に放電される。
【0053】
また、電子スイッチ51がオン(波形61j)の間は、直列に接続された電子スイッチ53がオフ(波形62d)となっており、DC−DCコンバータ25の出力は直接出力端子31に接続されるタイミングは無い。同様に、電子スイッチ52がオン(波形64j)の間は、電子スイッチ54がオフ(波形63d)となっており、DC−DCコンバータ25の出力は直接出力端子31に接続されるタイミングは無い。
【0054】
従って、たとえDC−DCコンバータ25の出力にノイズが重畳されていても、そのノイズが直接出力端子31に導かれるタイミングは無い。従って、DC−DCコンバータ25の出力にノイズが重畳されていたとしても、そのノイズが出力端子31へ出力されることは無い。
【0055】
また、このコンデンサ55,56による放電は、波形62の62a、波形63の63bに示すように重なっている。即ち、コンデンサ55,56の電荷の放電は連続して出力端子31に供給されることになる。従って、実施の形態1で述べたコンデンサ33は不要となる。
【0056】
以上のように本実施の形態においても、その効果は、実施の形態1と同様である。
【0057】
(実施の形態3)
実施の形態3においても電源装置のみ実施の形態1と異なる。従って、異なっているところを中心に説明する。なお、実施の形態1と同じものについては、同符号を付して説明を簡略化している。
【0058】
図5は、実施の形態3における電源装置150のブロック図である。この電源装置150は、入力端子24からDC−DCコンバータ25の入力に接続されている。このDC−DCコンバータ25の出力は、直接出力端子26に接続されている。また、このDC−DCコンバータ25の出力と出力端子31との間には複数個の充放電回路151a〜151nが並列に接続されている。
【0059】
充放電回路151a〜151nは、全て同様に構成されているので、充放電回路151aで代表して説明する。充放電回路151aは、DC−DCコンバータ25の出力に一方の端子が接続された充電用の電子スイッチ152aと、この電子スイッチ152aの他方の端子と出力端子31との間に接続された放電用の電子スイッチ153aと、この電子スイッチ152aと電子スイッチ153aの接続点とグランドとの間に接続されたコンデンサ154aとで構成されている。
【0060】
このコンデンサ154aは実施の形態1のコンデンサ28,29に該当する役目のものであり、静電容量100μFのものを用いている。また、本実施の形態では、出力端子31とグランド間に実施の形態1で説明したコンデンサ33は挿入されていない。従って、小型化が実現できる。
【0061】
34は、制御信号が入力される制御信号入力端子であり、スイッチ制御部155に接続されている。そして、このスイッチ制御部155の出力は電子スイッチ152a〜152n、及び電子スイッチ153a〜153nの制御端子に接続されており、これらのスイッチのオン・オフを制御する。
【0062】
なお、これらの充放電回路151a〜151nと、スイッチ制御部155とで電源リップル除去回路156を形成している。
【0063】
以上のように構成された電源装置150について、以下にその動作を説明する。図5において、充電用の電子スイッチ152a〜152nとそれに対応する放電用の電子スイッチ153a〜153nとは夫々同時に同通することはないようにスイッチ制御部155で制御される。即ち、放電用の電子スイッチ153a〜153nがオンの時は、必ずそれに対応する充電用の電子スイッチ152a〜152nはオフに制御される訳である。
【0064】
このことにより、一瞬たりともDC−DCコンバータ25の出力と出力端子31との間が直接に接続されることは無く、たとえ、DC−DCコンバータ25の出力にノイズが重畳していたとしても、そのノイズが出力端子31に出力されることはない。
【0065】
また、充電用の電子スイッチ152a〜152nによる充電時間と、放電用の電子スイッチ153a〜153nによる放電時間の比に合わせて、夫々対応する放電するコンデンサ154a〜154nと充電用コンデンサ154a〜154nの数量を変化させているので、充放電時間に差がある場合にその効果を発揮するものである。
【0066】
更に、出力端子31に接続される負荷の大きさに対応させて、放電用の電子スイッチ153a〜153nの数を変えることもできる。
【0067】
(実施の形態4)
実施の形態4は、本発明による電源装置を用いた電子機器について述べる。電子機器の一例として、テレビ付き携帯電話装置について説明する。なお、実施の形態1、2、3と同じものについては、同符号を付して説明を簡略化している。
【0068】
図6は、実施の形態4におけるテレビ付き携帯電話装置のブロック図である。図6において、71は電話信号の受信や送信に用いられるアンテナであり、このアンテナ71は携帯電話送受信部72に接続されている。また、この携帯電話送受信部72はベースバンド処理部73に接続されており、このベースバンド処理部73には、表示部74と、スピーカ75と、マイクロフォン76が接続されている。
【0069】
また、81は、デジタル放送波が入力されるアンテナであり、テレビ用受信部82に接続されている。このテレビ用受信部82の出力は、復調部83を介してベースバンド処理部73の入力に接続されている。そして、この復調部83は、本実施の形態1、2、3で説明した電源装置23(電源装置50,150も同様に用いることができる。しかしここでは説明を簡略化するため、電源装置23を代表として用いる。)の制御信号入力端子34に接続されている。この電源装置23には電池21が接続されている。
【0070】
携帯電話送受信部72は、受信系と送信系とから構成されており、前記受信系は、アンテナ71に接続された切り替えスイッチ101と、この切り替えスイッチ101の一方の端子に接続された低雑音増幅器102と、この低雑音増幅器102の出力が接続された混合器103と、この混合器103の出力が中間周波フィルタ104を介して接続された混合器105と、この混合器105の出力とベースバンド処理部73との間に接続された中間周波フィルタ106とで構成されている。
【0071】
また、送信系は、前記ベースバンド処理部73の出力に一方の入力が接続されるとともに他方の入力には発振器111の出力が接続された変調器112と、この変調器112の出力が接続された混合器113と、この混合器113の出力と、前記切り替えスイッチ101の他方の端子との間に接続された電力増幅器114とで構成されている。
【0072】
また、PLL回路115に接続された発振器116と117を設け、発振器116は前記混合器103と113の他方の入力に接続されている。また、発振器117の出力は、混合器105の他方の入力に接続されている。
【0073】
次に、デジタル放送を受信するためのテレビ用受信部82は、アンテナ81に接続された高周波増幅器121と、この高周波増幅器121の出力に一方の入力が接続されるとともに、他方の入力には発振器122の出力が接続された混合器123と、この混合器123の出力が中間周波フィルタ124を介して一方の入力に接続されるとともに、他方の入力には発振器125の出力が接続された混合器126と、この混合器126の出力と前記復調部83の入力との間に接続された中間周波フィルタ127と、前記発振器122に接続されたPLL回路128と、前記発振器125に接続されたPLL回路129とから構成されている。
【0074】
また、前記復調部83は、前記中間周波フィルタ127が接続されたADコンバータ85と、このADコンバータ85の出力が一方の端子に接続されたデジタル回路86と、このデジタル回路86の他方の端子に接続された発振器87と、このデジタル回路86の出力に接続されたガードインターバルタイミング抽出回路84で構成され、このガードインターバルタイミング抽出回路84の出力は電源装置23の制御信号入力端子34に接続されている。
【0075】
また、電池21の出力は、電源装置23に入力されるとともに、携帯電話送受信部72の電源に供給されている。電源装置23の出力端子26は、ベースバンド処理部73とデジタル回路86の電源に接続されている。また、出力端子31からはADコンバータ85と発振器87の電源、ならびにテレビ用受信部82の電源に接続されている。
【0076】
携帯電話送受信部72では、送信時に電力増幅器114が大電力を必要とする。即ち、この電力増幅器114の動作により、大電力がオン・オフされるので、電源ラインにリップルが重畳されることになる。
【0077】
ベースバンド処理部73とデジタル回路86は、低電圧で動作するICで構成されたロジック回路で形成されており、比較的ノイズの影響を受け難いので、変換効率の良いDC−DCコンバータ25から直接出力される出力端子26に接続されて、省電力化を図っている。
【0078】
また、テレビ用受信部82、ならびにADコンバータ85、発振器87は、アナログ回路で構成されており、ノイズの影響を受け易い。従って、ノイズが抑制された出力端子31に接続されている。特に、発振器122と125はC/N性能を向上させるため、出力端子31から出力される電源を使うことが重要である。
【0079】
以上のように構成されたテレビ付き携帯電話装置に付いて以下のその動作を説明する。
【0080】
アンテナ81から入力されたデジタル放送波は、混合器123で選局され、復調部83で復調される。その後、ベースバンド処理部73を経て表示部74に画像が表示される。このとき、デジタル回路86から出力される信号がガードインターバルタイミング抽出回路84で、ガードインターバルタイミング89が抽出される。ガードインターバルとは、マルチパス等の遅延波によるシンボル間干渉を除去することを目的に、有効シンボルの最後尾からある期間のデータを複写して有効シンボルの前もしくは後に付加したものである。
【0081】
図7にデジタル放送の概略信号を示す。89はデジタル放送信号であり、89aはガードインターバル、89bは有効シンボルを表わす。そこで、電源装置23の充電用スイッチ27や放電用スイッチ30,32の切り替えをこのガードインターバル89a内で行うようにしている。90はガードインターバルタイミング抽出回路84から出力される制御信号波形を示す。制御信号波形90はガードインターバル89aの期間の略1/2の91のタイミングで信号レベルのオン/オフの切替えを行い、制御信号入力端子34を介して電源装置23のスイッチ制御部35により充電用スイッチ27や放電用スイッチ30,32の切替えを行う。
【0082】
即ち、このガードインターバル89aの時間であったならば、映像等の有効シンボル情報が伝送されていないので、表示部74での画像が歪むようなことはない。また、制御信号波形90のオン/オフ切替えタイミング91をガードインターバル89aの期間の略1/2とすることにより、マルチパスの環境下における伝播遅延によって切替えタイミング91が有効シンボルに重ならないようにすることができる。また、ガードインターバルを同期信号として使用している場合、ガードインターバル89a期間中の充電用スイッチ27ならびに放電用スイッチ30,32の切替えによるノイズの影響を避けるため、この伝送されてくる複数個のガードインターバル89aの内、一回おきに電源装置23の制御信号として用いる場合もある。これによりガードインターバル信号89aの同期信号としての働きに支障を与えることは無い。なお、有効シンボル89bの時間長は、約0.5msであり、ガードインターバル89aの時間長は有効シンボル89bの時間長の1/4、1/8、1/16もしくは1/32である。
【0083】
図8は、テレビ付き携帯電話装置の外観斜視図であり、74aは液晶で形成された表示部である。また、71は電話用のアンテナである。
【産業上の利用可能性】
【0084】
本発明にかかる電源装置は、低消費電力を実現するとともにノイズの発生が抑制されているので、特に携帯装置等の電子機器に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0085】
【図1】本発明の実施の形態1における電源装置とこれを用いた電子機器の回路ブロック図
【図2】同、電源リップル除去回路のタイミングチャート
【図3】同、実施の形態2における電源装置の回路ブロック図
【図4】同、電源リップル除去回路のタイミングチャート
【図5】同、実施の形態3における電源装置の回路ブロック図
【図6】同、実施の形態4における電子機器の回路ブロック図
【図7】同、ガードインターバル信号のフォーマット図
【図8】同、電子機器の外観斜視図
【図9】従来の電源装置とこれを用いた電子機器の回路ブロック図
【図10】同、要部回路ブロック図
【符号の説明】
【0086】
24 入力端子
25 DC−DCコンバータ
27 切り替えスイッチ
28 コンデンサ
29 コンデンサ
30 電子スイッチ
31 出力端子
32 電子スイッチ
34 制御信号入力端子
35 スイッチ制御部
38 電源リップル除去回路




 

 


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