專利名稱：電源控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源控制電路，該電源控制電路優(yōu)選地用于控制G類放大器的電源電壓。
背景技術(shù)：
放大器消耗等于流過負(fù)載的負(fù)載電流與在對放大器提供的電源電壓和從放大器向負(fù)載供應(yīng)的輸出電壓之間的差的乘積的電功率。為了減少包括放大器和負(fù)載的整個設(shè)備的功耗，在放大器本身中引起的功耗必須被抑制為盡可能低。作為滿足這樣的要求的放大器，G類放大器是已知的，其中，根據(jù)輸入信號或輸出信號的幅度來切換用于放大操作的電源電壓(例如，參見JP-A-2000-223966 )。 圖5是示出這種G類放大器的構(gòu)造的示例。在該示例中，G類放大器具有放大部
I、電荷泵2和電源控制電路3。在此，放大部I是諸如頭戴式耳機(jī)放大器的功率放大器，并且放大輸入電壓VIN以產(chǎn)生用于驅(qū)動諸如揚聲器的負(fù)載IA的輸出電壓V0UT。電荷泵2是電源，該電源對預(yù)定的電源電壓進(jìn)行升壓，以產(chǎn)生正電源電壓+VB和負(fù)電源電壓-VB，并且將電壓供應(yīng)至放大部I。電荷泵2的升壓模式包括中間功率模式，在中間功率模式中，生成預(yù)定幅度的正電源電壓+VDD和負(fù)電源電壓-VDD作為正電源電壓+VB和負(fù)電源電壓-VB ；以及低功率模式，在低功率模式中，生成幅度為中間功率模式中的幅度的一半的正電源電壓+VDD/2和負(fù)電源電壓-VDD/2。電源控制電路3監(jiān)視放大部I的輸出電壓VOUT以及用于放大部I的正電源電壓+VB和負(fù)電源電壓-VB，并且基于監(jiān)視的結(jié)果來執(zhí)行模式升高或模式下降，在模式升高中，將電荷泵2的升壓模式從低功率模式切換為中間功率模式，在模式降低中，將升壓模式從中間功率模式切換為低功率模式。將進(jìn)ー步詳細(xì)描述電源控制電路3。在電荷泵2以低功率模式進(jìn)行操作的狀態(tài)中，當(dāng)放大部I的輸出電壓VOUT的峰值與正電源電壓+VB和負(fù)電源電壓-VB彼此接近得超過預(yù)定限制值時，電源控制電路3將電荷泵2的模式從低功率模式改變?yōu)橹虚g功率模式(模式升高)，以便于防止在輸出電壓VOUT中發(fā)生波形失真。在電荷泵2以中間功率模式進(jìn)行操作的狀態(tài)中，當(dāng)其中放大部I的輸出電壓VOUT的絕對值小于預(yù)定閾值電壓的狀態(tài)持續(xù)預(yù)定時間段或更長吋，電源控制電路3將電荷泵2的模式從中間功率模式改變?yōu)榈凸β誓Ｊ?模式降低)，以便于減少放大部I本身的功耗。如上所述，根據(jù)放大部I的輸出電壓VOUT的幅度來切換從電荷泵2向放大部I供應(yīng)的正電源電壓+VB和負(fù)電源電壓-VB的幅度。因此，可以在防止在放大部I的輸出電壓VOUT中出現(xiàn)波形失真的同時減少放大部I本身的功耗。在上述相關(guān)的G類放大器中，在用于模式降低的條件寬松的情況下，特別是當(dāng)在輸出電壓VOUT的絕對值小于預(yù)定閾值電壓的狀態(tài)持續(xù)預(yù)定時間段或更長的條件下執(zhí)行模式降低時，閾值電壓很高的情況下，容易在模式升高之后執(zhí)行模式降低，并且發(fā)生模式升高和模式降低交替重復(fù)的現(xiàn)象。當(dāng)這樣的模式切換頻繁發(fā)生時，在放大部I的輸出電壓VOUT中頻繁產(chǎn)生噪聲。因此，在相關(guān)技術(shù)中，在考慮到在構(gòu)成G類放大器的元件中的生產(chǎn)分散以及負(fù)載IA的負(fù)載電流的范圍等的同時，充分嚴(yán)格地設(shè)定用于模式降低的條件，使得即使在最差的條件下上述頻率模式切換也不發(fā)生。這意味著，當(dāng)在輸出電壓VOUT的絕對值小于預(yù)定閾值電壓的狀態(tài)持續(xù)預(yù)定時間段或更長的條件下要執(zhí)行模式降低吋，閾值電壓很低。然而，因為用于模式降低的嚴(yán)格條件，所以下面的問題發(fā)生。盡管在中間功率模式中降低放大部I的輸出電壓VOUT的絕對值并且切換到低功率模式的狀態(tài)不是問題，但在長時間段不執(zhí)行模式降低，從而造成由于浪費的功耗發(fā)生而導(dǎo)致的問題。

發(fā)明內(nèi)容
已經(jīng)鑒于上述情況作出了本發(fā)明。本發(fā)明的目的在于，提供ー種電源控制電路，其中，可以根據(jù)G類放大器的生產(chǎn)分散、負(fù)載的幅度等來在最佳條件下執(zhí)行模式降低，并且可以抑制浪費功耗的發(fā)生。本發(fā)明提供了ー種電源控制電路，包括模式控制單元，該模式控制單元根據(jù)放大部的輸出電壓來執(zhí)行模式升高，該模式升高用于將所述放大部的當(dāng)前電源電壓切換為比當(dāng)前電源電壓更高的較高電源電壓，并且 在放大部的輸出電壓的幅度小于閾值電壓達(dá)到預(yù)定時間段或更長的情況下，該模式控制單元執(zhí)行模式降低，該模式降低用于將放大部的當(dāng)前電源電壓轉(zhuǎn)換為比當(dāng)前電源電壓更低的較低電源電壓；以及閾值設(shè)定單元，該閾值設(shè)定單元基于當(dāng)執(zhí)行模式升高時放大部的輸出電壓來設(shè)定閾值電壓。根據(jù)本發(fā)明，基于當(dāng)執(zhí)行模式升高時放大部的輸出電壓來設(shè)定閾值電壓，并且在所述放大部的輸出電壓的幅度小于閾值電壓達(dá)到預(yù)定時段或更長的情況下，執(zhí)行模式降低。因此，可以在可以避免模式升高和模式降低的重復(fù)、并且可以抑制浪費功耗發(fā)生的最佳條件下執(zhí)行模式降低。


通過參考附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選示例性實施例，本發(fā)明的以上的目的和優(yōu)點將變得明顯，在附圖中圖I是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的電源控制電路的構(gòu)造的電路圖。圖2是示出實施例中的在假設(shè)用于關(guān)于模式降低的確定的條件是固定的情況下的第一操作示例的時序圖。圖3是示出實施例中的在假設(shè)在關(guān)于模式降低的確定中使用的閾值電壓是固定的情況下的第二操作示例的時序圖。圖4是示出實施例中的在基于模式升高時的放大部的輸出電壓來控制在關(guān)于模式降低的確定中使用的閾值電壓的情況下的操作示例的時序圖。圖5是示出G類放大器的構(gòu)造的示例的電路圖。
具體實施例方式以下，將參考附圖來描述本發(fā)明的實施例。圖I是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的電源控制電路3A的構(gòu)造的電路圖。與上述圖5的電源控制電路3類似，電源控制電路3A控制對放大部I供應(yīng)電源電壓+VB、-VB的電荷泵2的升壓模式。在圖I中，為了促進(jìn)對電源控制電路3A的功能的理解，與電源控制電路3A 一起圖示了圖5中的放大部I和負(fù)載1A。在圖I中所示的電源控制電路3A中，模式控制部301是下述電路，該電路監(jiān)視放大部I的輸出電壓VOUT以及用于圖5的放大部I的正電源電壓+VB和負(fù)電源電壓-VB，并且基于監(jiān)視的結(jié)果來產(chǎn)生模式指定信號，該模式指定信號指定圖5的電荷泵2的升壓模式。更具體地，在電荷泵2以低功率模式進(jìn)行操作的情況下，當(dāng)檢測到滿足下面的模式升高條件I至4中的一個時，模式控制部301輸出模式指定信號，該模式指定信號使得電荷泵2轉(zhuǎn)換為中間功率模式，從而執(zhí)行模式升高。模式升高條件I :正電源電壓+VB低于閾值電壓Vuppl ；模式升高條件2 :輸出電壓VOUT相對于正電源電壓+VB的裕度(差)| +VB-VOUT |小于閾值電壓Vupp2 ；
模式升高條件3 :負(fù)電源電壓-VB大于閾值電壓Vupml ;以及模式升高條件4 :輸出電壓VOUT相對于負(fù)電源電壓-VB的裕度(差)| -VB-VOUT |小于閾值電壓Vupm2。在放大部I輸出正輸出電壓VOUT的情況下，有可能滿足模式升高條件I和2。在放大部I輸出負(fù)輸出電壓VOUT的情況下，有可能滿足模式升高條件3和4。在電荷泵2以中間功率模式進(jìn)行操作的情況下，當(dāng)檢測到滿足下面的模式降低條件時，模式控制部301輸出模式指定信號，該模式指定信號使得電荷泵2轉(zhuǎn)換為低功率模式，從而執(zhí)行模式降低。模式降低條件輸出電壓VOUT的絕對值持續(xù)低于預(yù)定閾值電壓Vdwn達(dá)到預(yù)定時間段或更長。參見圖I，比較器311將正電源電壓+VB與從未示出的基準(zhǔn)電壓源供應(yīng)的閾值電壓Vuppl作比較，以確定是否滿足模式升高條件1，并且在滿足模式升高條件I的情況下，將模式升高信號MUl設(shè)定為有效電平。與正電源電壓+VB串聯(lián)連接的電阻器312和恒流源313以及比較器314構(gòu)成下述電路，該電路在滿足模式升高條件2的情況下將模式升高信號MU2設(shè)定為有效電平。更具體地，在該實施例中，確定電阻器312的電阻以及恒流源313的電流值，使得跨電阻器312產(chǎn)生與閾值電壓Vupp2相對應(yīng)的電壓降。在放大部I的輸出電壓VOUT與電阻器312和恒流源313的節(jié)點的電壓+VB_Vupp2之間的關(guān)系是V0UT>+VB_Vupp2的情況下，即，在Vupp2> I +VB-VOUT I和滿足模式升高條件2的情況下，比較器314將模式升高信號MU2設(shè)定為有效電平。比較器321將負(fù)電源電壓-VB與從未示出的基準(zhǔn)電壓源供應(yīng)的閾值電壓Vupml作比較，以確定是否滿足模式升高條件3，并且在滿足模式升高條件3的情況下，將模式升高信號MU3設(shè)定為有效電平。與負(fù)電源電壓-VB串聯(lián)連接的電阻器322和恒流源323以及比較器324構(gòu)成下述電路，該電路在滿足模式升高條件4的情況下將模式升高信號MU4設(shè)定為有效電平。更具體地，在該實施例中，確定電阻器322的電阻和恒流源323的電流值，使得跨電阻器322產(chǎn)生與閾值電壓Vupm2相對應(yīng)的電壓降。在放大部I的輸出電壓VOUT與電阻器322和恒流源323的節(jié)點的電壓_VB+Vupm2之間的關(guān)系是V0UT〈_VB+Vupm2的情況下，即，在Vupm2> I -VB-VOUT |且滿足模式升高條件4的情況下，比較器324將模式升高信號MU4設(shè)定為有效電平。
在電荷泵2以低功率模式進(jìn)行操作的情況下，當(dāng)將上述模式升高信號MUl、MU2、MU3、MU4中的一個設(shè)定為有效電平時，模式控制部301輸出模式指定信號，該模式指定信號使得電荷泵2的升壓模式切換為中間功率模式。為了在輸出電壓VOUT的振幅增加時確定地且迅速地檢測到引起輸出電壓VOUT中波形失真的風(fēng)險，除了產(chǎn)生模式升高信號MU2、MU4的那些電路(執(zhí)行關(guān)于模式升高條件2和4的確定的電路)之外，進(jìn)一步布置產(chǎn)生模式升高信號MUl和MU3的電路(執(zhí)行關(guān)于模式升聞條件I和3的確定的電路)。 逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換器330是被配置為產(chǎn)生在是否滿足上述模式降低條件的確定中使用的閾值電壓+Vdwn、-Vdwn的電路。在輸出電壓VOUT小于閾值電壓+Vdwn的情況下，比較器331將電壓檢測信號VDl設(shè)定為有效電平，并且在輸出電壓VOUT大于閾值電壓-Vdwn的情況下，比較器332將電壓檢測信號VD2設(shè)定為有效電平。當(dāng)電壓檢測信號VD1、VD2都處于有效電平時，輸出電壓VOUT的絕對值小于閾值電壓IVdwnI。在電荷泵2以中間功率模式進(jìn)行操作的狀態(tài)中，當(dāng)電壓檢測信號VD1、VD2都保持處于有效電平達(dá)到預(yù)定時段或更長時，模式控制部301輸出模式指定信號，該模式指定信號使得電荷泵2的升壓模式切換為低功率模式。該實施例的特征在于逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換器330用作閾值設(shè)定單元，該閾值設(shè)定單?；谀Ｊ缴邥r的放大部I的輸出電壓VOUT來設(shè)定構(gòu)成用于模式降低的條件的閾值電壓+Vdwn、-Vdwn。以下，將描述逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換器330的構(gòu)造。逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換器330是下述電路該電路在模式控制部301的控制下，對模式升高時的放大部I的輸出電壓VOUT進(jìn)行采樣和保持，以將電壓轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制代碼，并且通過使用該二進(jìn)制代碼來產(chǎn)生具有略小于模式升高時的放大部I的輸出電壓VOUT的值的閾值電壓 +Vdwn、-Vdwn。如示，逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換器330具有D/A轉(zhuǎn)換器340、數(shù)據(jù)更新部350、開關(guān)361至365、電容器371、372以及比較器380。D/A轉(zhuǎn)換器340是下述電路該電路將從數(shù)據(jù)更新部350輸出的N比特(N是整數(shù)2或更大)二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換為具有相同絕對值的模擬形式的閾值電壓+Vdwn、-Vdwn，并且輸出該閾值電壓。下面將描述D/A轉(zhuǎn)換器340的內(nèi)部構(gòu)造。開關(guān)361、362、363分別被插入在D/A轉(zhuǎn)換器340對其輸出閾值電壓+Vdwn的節(jié)點、D/A轉(zhuǎn)換器對其輸出閾值電壓-Vdwn的節(jié)點以及放大部I對其輸出輸出電壓VOUT的節(jié)點與電容器371的一個電極之間。電容器371的另一個電極連接到比較器380的非反相輸入端子，并且通過開關(guān)364接地。電容器372的一個電極接地。電容器372的另一個電極連接到比較器380的反相輸入端子，并且通過開關(guān)365接地。通過模式控制部301來切換開關(guān)361至365的通/斷狀態(tài)。更具體地，在低功率模式中，模式控制部301將開關(guān)361、362設(shè)定為斷開狀態(tài)，并且將開關(guān)363、364設(shè)定為接通狀態(tài)，以向電容器371施加放大部I的輸出電壓V0UT，并且向電容器372施加OV (采樣操作)。當(dāng)上述的模式升高信號MU1、MU2、MU3、MU4中的一個被設(shè)定為有效電平時，模式控制部301執(zhí)行用于將電荷泵2的升壓模式切換為中間功率模式的模式升高，并且還執(zhí)行下面的控制。
首先，模式控制部301將開關(guān)363、364、365設(shè)定為斷開狀態(tài)，從而使得電容器371保持模式升高時的放大部I的輸出電壓V0UT，并且使電容器372保持0V。在模式升高信號MUl或MU2被設(shè)定為有效電平，并且執(zhí)行模式升高的情況下(SP，在放大部I輸出正輸出電壓VOUT時執(zhí)行模式升高的情況下)，模式控制部301將開關(guān)361從斷開狀態(tài)切換為接通狀態(tài)，對電容器371的一個電極提供從D/A轉(zhuǎn)換器340輸出的閾值電壓+Vdwn，并且指示數(shù)據(jù)更新部350開始N比特二進(jìn)制代碼的更新控制。結(jié)果，向比較器380的非反相輸入端子施加的輸入電壓是+Vdwn-VOUT。根據(jù)預(yù)定的算法，基于比較器380的輸出信號，數(shù)據(jù)更新部350控制二進(jìn)制代碼的更新，使得向比較器380的非反相輸入端子施加的輸入電壓變?yōu)镺V (即，從D/A轉(zhuǎn)換器340輸出的閾值電壓+Vdwn的絕對值與在電容371中所保持的輸出電壓VOUT的絕對值一致)。二進(jìn)制代碼的更新控制的內(nèi)容類似于在公知的逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換器中使用的那些。相比之下，在模式升高信號MU3或MU4被設(shè)定為有效電平，并且執(zhí)行模式升高的情 況下(即，當(dāng)放大部I輸出負(fù)輸出電壓VOUT時執(zhí)行模式升高的情況下)，模式控制部301將開關(guān)362從斷開狀態(tài)切換為接通狀態(tài)，對電容器371的一個電極提供從D/A轉(zhuǎn)換器340輸出的閾值電壓-Vdwn，并且指示數(shù)據(jù)更新部350開始N比特二進(jìn)制代碼的更新控制。結(jié)果，對比較器380的非反相輸入端子施加的輸入電壓是-Vdwn-VOUT。根據(jù)預(yù)定算法，基于比較器380的輸出信號，數(shù)據(jù)更新部350控制二進(jìn)制代碼的更新，使得對比較器380的非反相輸入端子施加的輸入電壓變?yōu)镺V (即，從D/A轉(zhuǎn)換器340輸出的閾值電壓-Vdwn的絕對值與在比較器371中保持的輸出電壓VOUT的絕對值相同)。在結(jié)束二進(jìn)制代碼的更新控制并且從D/A轉(zhuǎn)換器340輸出其中絕對值等于在電容器371中保持的輸出電壓VOUT閾值電壓+Vdwru-Vdwn之后，數(shù)據(jù)更新部350使二進(jìn)制代碼遞減預(yù)定值。結(jié)果，從D/A轉(zhuǎn)換器340向比較器331、332供應(yīng)的閾值電壓+Vdwn、-Vdwn的絕對值略小于在模式升高時的放大部I的輸出電壓V0UT。接下來，將描述D/A轉(zhuǎn)換器340的構(gòu)造。在D/A轉(zhuǎn)換器340中，對P溝道MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，以下，MOSFET被簡稱為晶體管)341、342、343的源極施加電源電壓+VA，并且將晶體管的柵極連接到P溝道晶體管341的漏極。電荷泵2使用電源電壓+VA來產(chǎn)生正電源電壓+VB和負(fù)電源電壓-VB。在P溝道晶體管341的漏極和接地線之間插入可變電流源344。可變電流源344通過下述來構(gòu)造N個恒流源，在恒流源的每一個中，例如，電流值是2_k · IO (k=l至N);以及N個開關(guān)，開關(guān)中的每一個根據(jù)從數(shù)據(jù)更新部350輸出的N比特二進(jìn)制代碼的比特來對是否將恒流源中的相應(yīng)的一個連接到P溝道晶體管341的漏極進(jìn)行切換?；鶞?zhǔn)電流值IO是，例如，從可變電流源344的輸出電流的最大值轉(zhuǎn)換的預(yù)定電流值。可變電流源344的輸出電流流向P溝道晶體管341。對N溝道晶體管345、346的源極提供負(fù)電源電壓_VB，并且將柵極連接到N溝道晶體管345的漏極。將N溝道晶體管345的漏極連接到P溝道晶體管342的漏極，使得P溝道晶體管342的漏極電流流向N溝道晶體管345。P溝道晶體管342、343與P溝道晶體管341 —起構(gòu)成電流鏡。N溝道晶體管346與N溝道晶體管345 —起構(gòu)成電流鏡。在該實施例中，P溝道晶體管341至343和N溝道晶體管345、346的晶體管大小被確定為使得與可變電流源344的輸出電流成比例并且具有相同程度的漏極電流流向P溝道晶體管343和N溝道晶體管346。在P溝道晶體管343的漏極和N溝道晶體管346的漏極之間串聯(lián)地插入相同電阻的電阻器347、348。電阻器347、348的公共節(jié)點被接地。輸出P溝道晶體管343的漏極的電壓作為閾值電壓+Vdwn，并且輸出N溝道晶體管346的漏極的電壓作為閾值電壓-Vdwn。在此，與可變電流源344的輸出電流成比例并且具有相同程度的漏極電流流向P溝道晶體管343和N溝道晶體管346，并且因此，獲得與由從數(shù)據(jù)更新部350輸出的二進(jìn)制代碼所指示的值成比例并且具有相同的絕對值的閾值電壓+Vdwn、-Vdwn。以上已經(jīng)詳細(xì)描述了 D/A轉(zhuǎn)換器340的構(gòu)造。圖2和圖3是示出在下述情況下的操作示例的時序圖在實施例中，假定閾值電壓+Vdwn、-Vdwn不是受控的而是固定的。圖2示出了在負(fù)載IA的負(fù)載電阻很小的情況下的 操作示例，并且圖3示出了在負(fù)載IA的負(fù)載電阻很大的情況下的操作示例。圖4是示出在下述情況下的操作示例的時序圖在實施例中，基于模式升高時的輸出電壓VOUT來可變地控制閾值電壓+Vdwn、-Vdwn。以下，將參考附圖來描述實施例的功能和效果。當(dāng)放大部I輸出正輸出電壓VOUT時，負(fù)載電流從在電荷泵2中的用于正電源電壓+VB的輸出端子通過放大部I和負(fù)載IA流向地線。在該情況下，當(dāng)輸出電壓VOUT的絕對值增加時，負(fù)載電流變大，并且在電荷泵2的輸出阻抗上的電壓降變大，使得對放大部I施加的正電源電壓+VB降低。當(dāng)放大部I輸出負(fù)輸出電壓VOUT時，負(fù)載電流從接地線通過負(fù)載IA和放大部I流向在電荷泵2中的用于負(fù)電源電壓-VB的輸出端子。在該情況下，當(dāng)輸出電壓VOUT的絕對值增加時，負(fù)載電流變大，并且因此，對放大部I施加的負(fù)電源電壓-VB上升。圖2至圖4示出下述方式其中，在放大部I輸出在接地電勢OV周圍擺動的正弦波狀的輸出電壓VOUT的情況下，與正輸出電壓VOUT的絕對值的增加相對應(yīng)地降低正電源電壓+VB,并且與負(fù)輸出電壓VOUT的絕對值的增加相對應(yīng)地降低負(fù)電源電壓-VB。當(dāng)放大部I輸出正輸出電壓VOUT時，放大部I和負(fù)載IA消耗等于正電源電壓+VB與負(fù)載電流的乘積的功率。當(dāng)放大部I輸出負(fù)輸出電壓VOUT時，放大部I和負(fù)載IA消耗等于負(fù)電源電壓-VB與負(fù)載電流的乘積的功率。圖3和圖4示出了在放大部I和負(fù)載IA中的功耗的波形。當(dāng)在低功率模式中放大部I的輸出電壓VOUT的振幅增大時，在正輸出電壓VOUT的峰值和正電源電壓+VB之間的裕度(差)或者在負(fù)輸出電壓VOUT的峰值和負(fù)電源電壓-VB之間的裕度(差)丟失，并且在輸出電壓VOUT的波形中出現(xiàn)失真。因此，在該實施例中，當(dāng)滿足模式升高條件I至4中的一個時，模式控制部301執(zhí)行模式升高，在模式升高中，將電荷泵2從低功率模式切換為中間功率模式，以便于防止在輸出電壓VOUT中出現(xiàn)波形失真。在圖2至圖4中所示的操作示例中，在低功率模式中，在輸出電壓VOUT和負(fù)電源電壓-VB之間的裕度(差)小于閾值電壓Vupm2，模式升高條件4被滿足，并且執(zhí)行從低功率模式切換到中間功率模式的模式升高。在中間功率模式中，對放大部I施加的正電源電壓+VB和負(fù)電源電壓-VB的絕對值是在低功率模式中的兩倍，并且因此，能夠避免在輸出電壓VOUT中出現(xiàn)波形失真。然而，在中間功率模式中，放大部I的功耗很大。在輸出電壓VOUT的振幅降低并且即使執(zhí)行對低功率模式的轉(zhuǎn)換在輸出電壓VOUT中也不出現(xiàn)波形失真的情況下，因此優(yōu)選地沒有延遲地執(zhí)行對低功率模式的轉(zhuǎn)換，以便于抑制整個G類放大器的功耗。因此，在圖2和圖3的示例中，在中間功率模式中，將放大部I的輸出電壓VOUT與固定閾值電壓+Vdwru-Vdwn作比較，并且在輸出電壓VOUT保持在從+Vdwn至-Vdwn的范圍內(nèi)的值達(dá)到預(yù)定時間段或更長的情況下，執(zhí)行模式降低，在模式降低中，將電荷泵2從中間功率模式切換到低功率模式。在從電荷泵2向放大部I提供的正負(fù)電源電壓+VB和負(fù)電源電壓-VB與放大部I的輸出電壓VOUT之間存在下面的關(guān)系。首先，在由于由在構(gòu)成電荷泵2的元件中的生產(chǎn)分散、用于電荷泵2的電源電壓的變化和溫度所引起的影響而導(dǎo)致電荷泵2中的開關(guān)的接通電阻很大的情況下，即使當(dāng)放大部I的輸出電壓VOUT的振幅很小并且負(fù)載電流很小時，從電荷泵2輸出的正電源電壓+VB和負(fù)電源電壓-VB的絕對值大幅度降低。因此，當(dāng)放大部I的輸出電壓VOUT的振幅很小時，模式升高條件I至4中的一個被滿足，并且執(zhí)行模式升高。相比之下，在電荷泵2中的開關(guān)的接通電阻很小的情況下，即使當(dāng)放大部I的輸出電壓VOUT的振幅很大并且負(fù)載電流很大時，從電荷泵2輸出的正電源電壓+VB和負(fù)電源電壓-VB的絕對值的降低也很小。在與在電荷泵2中的開關(guān)的接通電阻很大的情況相比放大部I的輸出電壓VOUT的振幅很大之前，不滿足任何模式升高條件，并且不執(zhí)行模式升高。在從電荷泵2向放大部I提供的正電源電壓+VB和負(fù)電源電壓-VB與放大部I的 輸出電壓VOUT之間的關(guān)系還取決于連接到放大部I的負(fù)載1A。在圖2中所示的示例中，負(fù)載IA的負(fù)載電阻很小。因此，即使當(dāng)放大部I的輸出電壓VOUT的振幅很小時，大的負(fù)載電流也通過放大部I流到負(fù)載1A，并且從電荷泵2輸出的正電源電壓+VB和負(fù)電源電壓-VB的絕對值大幅度降低。因此，當(dāng)放大部I的輸出電壓VOUT的振幅很小時，模式升高條件I至4中的一個被滿足，并且執(zhí)行模式升高。相比之下，如在圖3中所示的示例中，在負(fù)載IA的負(fù)載電阻很大的情況下，即使當(dāng)放大部I的輸出電壓VOUT的振幅很大時，大的負(fù)載電流也不流到負(fù)載1A，并且從電荷泵2輸出的正電源電壓+VB和負(fù)電源電壓-VB的絕對值的降低很小。在與負(fù)載IA的負(fù)載電阻小的情況相比放大部I的輸出電壓VOUT的振幅很大之前，都不滿足模式升高條件中的任何一個，并且不執(zhí)行模式升高。如上所述，當(dāng)滿足模式升高條件中的一個時，放大部I的輸出電壓VOUT的振幅取決于在構(gòu)成電荷泵2的元件之間的生產(chǎn)分散、用于電荷泵2的電源電壓的變化、溫度以及負(fù)載IA的負(fù)載電阻。因此，當(dāng)在關(guān)于模式降低的確定中使用的閾值電壓Vdwn很大時，根據(jù)在構(gòu)成電荷泵2的元件之間的生產(chǎn)分散、電荷泵2的電源電壓的變化、溫度或負(fù)載IA的負(fù)載電阻，在模式降低之后的正電源電壓+VB和負(fù)電源電壓-VB或者在該電壓和放大部I的輸出電壓VOUT之間的關(guān)系滿足模式升高條件I至4中的一個，并且執(zhí)行模式升高。在該情況下，在G類放大器中，在電荷泵2上交替地重復(fù)模式升高和模式降低，并且在模式升高或模式降低時的正電源電壓+VB和負(fù)電源電壓-VB的迅速改變被傳送到作為負(fù)載IA的頭戴式耳機(jī)，以作為噪聲進(jìn)行輸出。為了防止出現(xiàn)這樣的麻煩，在考慮到諸如構(gòu)成電荷泵2的元件中的生產(chǎn)分散、電荷泵2的電源電壓的變化、溫度和負(fù)載IA的負(fù)載電阻的所有因素時，在關(guān)于模式降低的確定中使用的閾值電壓Vdwn必須被設(shè)定為足夠低的電壓，使得在模式降低之后模式升高條件I至4中的一個不被滿足。當(dāng)在關(guān)于模式降低的確定中使用的閾值電壓Vdwn被設(shè)定為低電壓時，發(fā)生下述情況雖然即使執(zhí)行模式降低，但是由于在輸出電壓VOUT的峰值和電源電壓之間存在裕度(差)，所以不在輸出電壓VOUT中造成波形失真，不執(zhí)行模式降低，并且浪費地延長中間功率模式的持續(xù)時間段，從而引起功耗增大的問題。從圖2和圖4的比較中明顯的是，例如，在負(fù)載IA的負(fù)載電阻很大的情況下在模式升高中產(chǎn)生的輸出電壓VOUT的振幅(圖3)大于在負(fù)載IA的負(fù)載電阻很小的情況下在模式升高中生成的輸出電壓VOUT的振幅(圖2)。因此，為了防止上述模式升高和模式降低的重復(fù)的出現(xiàn)，考慮閾值電壓+Vdwru-Vdwn被設(shè)定為具有略小于輸出電壓VOUT的振幅(圖2)的絕對值，該輸出電壓VOUT在負(fù)載IA的負(fù)載電阻很小的情況下在模式升高中產(chǎn)生。當(dāng)在以該方式設(shè)定閾值電壓+Vdwru-Vdwn的情況下執(zhí)行模式降低,并且放大部I的輸出電壓VOUT保持在從+Vdwn至-Vdwn的范圍內(nèi)電壓值達(dá)到預(yù)定時間段或更長時，可以在負(fù)載IA的負(fù)載電阻很小并且負(fù)載IA的負(fù)載電阻很大的兩種情況下，避免在模式降低之后立即執(zhí)行模式升高的現(xiàn)象。然而，在負(fù)載IA的負(fù)載電阻很大的情況下(圖3)，當(dāng)以該方式設(shè)定閾值電壓+Vdwn>-Vdwn時,下面的現(xiàn)象出現(xiàn)。即使放大部I的輸出電壓VOUT的振幅充分地小于在模式升高時的輸出電壓VOUT的振幅，并且獲得下述情況，在該情況中，即使當(dāng)執(zhí)行模式降低 時，也不發(fā)生上述模式升高和模式降低的重復(fù)的情況，不執(zhí)行模式降低，并且浪費地消耗大的電力的時間段L出現(xiàn)。因此，在該實施例中，執(zhí)行下面的過程。如在圖4中例示，獲得在模式升高時放大部I的輸出電壓V0UT，設(shè)定具有略小于在模式升高時的輸出電壓VOUT的振幅的絕對值的閾值電壓+Vdwn、-Vdwn,并且在中間功率模式中輸出電壓VOUT保持在從+Vdwn至-Vdwn的范圍內(nèi)的電壓值達(dá)到預(yù)定時間段或更長的情況下，執(zhí)行從中間功率模式到低功率模式的模式降低。根據(jù)該實施例，即使當(dāng)由于在構(gòu)成電荷泵2的元件中的生產(chǎn)分散、用于電荷泵2的電源電壓的變化、溫度和負(fù)載IA的負(fù)載電阻所引起的影響而導(dǎo)致改變在模式升高時產(chǎn)生的輸出電壓VOUT時，設(shè)定與在模式升高時的輸出電壓VOUT相對應(yīng)的充分的閾值電壓+Vdwru-Vdwn來用于關(guān)于模式降低的確定。因此，根據(jù)該實施例，在避免模式升高和模式降低的重復(fù)的同時，可以設(shè)定用于關(guān)于模式降低的確定的充分的閾值電壓+Vdwn、-Vdwn，可以避免浪費地持續(xù)中間功率模式的情況，并且可以減少功耗。雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的實施例，但是其他實施例可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)是可能的。例如，可以使用下面的實施例。(I)在上述實施例中，具有兩個升壓模式或低功率模式和中間功率模式的電荷泵被用作用于G類放大器的電源。然而，本發(fā)明的電源控制電路可以適用于G類放大器，其中，具有三個或更多升壓模式的電荷泵被用作電源。在電荷泵具有低功率模式、中間功率模式和高功率模式的情況下，例如，電源控制電路可以基于從低功率模式向中間功率模式的模式升高時的放大部的輸出電壓來設(shè)定用作用于從中間功率模式向低功率模式的模式降低的條件的閾值電壓。而且，電源控制電路可以基于從中間功率模式向高功率模式的模式升高時的放大部的輸出電壓來設(shè)定用作用于從高功率模式向中間功率模式的模式降低的條件的閾值電壓。(2)在上述實施例中，當(dāng)模式升高條件I至4中的一個被滿足時，執(zhí)行模式升高。替代地，可以省略模式升高條件I和3，并且當(dāng)模式升高條件2和4中的一個被滿足時，可以執(zhí)行模式升高。替代地，可以省略模式升高條件2和4，并且當(dāng)模式升高條件I和3中的一個被滿足時，可以執(zhí)行模式升高。(3)在上述實施例中，基于放大部I的輸出電壓VOUT來切換由電荷泵2產(chǎn)生的正電源電壓+VB和負(fù)電源電壓-VB。替代地，例如，可以布置電荷泵，該電荷泵針對低功率模式產(chǎn)生正電源電壓+VBl=+VDD/2和負(fù)電源電壓-VBl=-VDD/2并且針對中間功率模式產(chǎn)生正電源電壓+VB2 = +VDD和負(fù)電源電壓-VB2 = -VDD,并且可以基于放大部I的輸出電壓VOUT來執(zhí)行對放大部I供應(yīng)一組正電源電壓+VBl和負(fù)電源電壓-VBl還是一組正電源電壓+VB2和負(fù)電源電壓-VB2進(jìn)行切換。(4)在上述實施例中，電荷泵被用作用于放大部I的電源。替代地，可以使用除了電荷泵之外的電源。[附圖標(biāo)記和符號的描述]
I…放大部，1A···負(fù)載，2…電荷泵，3、3A···電源控制電路，311、314、321、324、331、332、380…比較器，312、322、347、348· · ·電阻器、313、323...恒流源、330...逐次逼近 A/D轉(zhuǎn)換器、340. . .D/A轉(zhuǎn)換器、350...數(shù)據(jù)更新部、361至365...開關(guān)、371、372· · ·電容器、341至343. · · P溝道晶體管、345、346. · · N溝道晶體管、344. · ·可變電流源、301. · ·模式控制部
權(quán)利要求
1.一種電源控制電路，包括 模式控制單元，所述模式控制單元根據(jù)放大部的輸出電壓來執(zhí)行模式升高，所述模式升高用于將所述放大部的當(dāng)前電源電壓切換為比所述當(dāng)前電源電壓更高的較高電源電壓，并且在所述放大部的所述輸出電壓的幅度小于閾值電壓達(dá)到預(yù)定時間段或更長的情況下，所述模式控制單元執(zhí)行模式降低，所述模式降低用于將所述放大部的所述電源電壓切換為比當(dāng)前電源電壓更低的較低電源電壓；以及 閾值設(shè)定單元，所述閾值設(shè)定單元基于當(dāng)執(zhí)行所述模式升高時所述放大部的所述輸出電壓來設(shè)定所述閾值電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電源控制電路，其中，所述放大部接收正電源電壓和負(fù)電源電壓的供應(yīng)，并且輸出正輸出電壓和負(fù)輸出電壓作為所述輸出電壓；并且 其中，在所述放大部的所述輸出電壓接近所述正電源電壓或所述負(fù)電源電壓而使得在所述輸出電壓和所述正電源電壓或所述負(fù)電源電壓之間的差小于預(yù)定限制值的情況下，所述模式控制單元執(zhí)行所述模式升高。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電源控制電路，其中，所述放大部接收正電源電壓和負(fù)電源電壓的供應(yīng)，并且輸出正輸出電壓和負(fù)輸出電壓作為所述輸出電壓；并且 其中，在所述正電源電壓小于預(yù)定上限閾值或所述負(fù)電源電壓大于預(yù)定下限閾值的情況下，所述模式控制單元執(zhí)行所述模式升高。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電源控制電路，其中，所述放大部接收正電源電壓和負(fù)電源電壓的供應(yīng)，并且輸出正輸出電壓和負(fù)輸出電壓作為所述輸出電壓；并且 其中，在所述放大部的所述輸出電壓接近所述正電源電壓或所述負(fù)電源電壓而使得在所述輸出電壓和所述正電源電壓或所述負(fù)電源電壓之間的差小于預(yù)定限制值的情況下或者在所述正電源電壓或所述負(fù)電源電壓的絕對值小于預(yù)定值的情況下，所述模式控制單元執(zhí)行所述模式升高。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電源控制電路，其中，所述閾值設(shè)定單元將下述電壓設(shè)定為所述閾值電壓所述電壓的絕對值比在執(zhí)行所述模式升高時的所述放大部的所述輸出電壓小預(yù)定量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電源控制電路，其中，所述閾值設(shè)定單元根據(jù)來自所述模式控制單元的信號來對在執(zhí)行所述模式升高時的所述放大部的所述輸出電壓進(jìn)行采樣和保持，將所保持的輸出電壓轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制代碼，并且通過使用所述二進(jìn)制代碼來產(chǎn)生其絕對值比在執(zhí)行所述模式升高時的所述放大部的所述輸出電壓小所述預(yù)定量的電壓，以將所產(chǎn)生的輸出電壓設(shè)定為所述閾值電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電源控制電路，其中，所述閾值設(shè)定單元包括 數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器將所述二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換為模擬形式的所述閾值電壓，并且輸出所述閾值電壓； 多個開關(guān)，所述多個開關(guān)在所述模式控制單元的控制下分別被接通或斷開； 電容器，所述電容器通過所述多個開關(guān)選擇性地連接到所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的輸出和所述放大部的輸出之一； 比較器，所述比較器具有連接到所述電容器的輸入端子；以及 數(shù)據(jù)更新部，所述數(shù)據(jù)更新部控制所述二進(jìn)制代碼的更新，使得從所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器輸出的所述閾值電壓與在所述電容器中所保持的輸出電壓一致；并且 其中，所述數(shù)據(jù)更新部在所 述二進(jìn)制代碼的更新處理結(jié)束之后使所述二進(jìn)制代碼遞減預(yù)定值，并且從所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器輸出基于所更新的二進(jìn)制代碼的所述閾值電壓。
全文摘要
一種電源控制電路包括模式控制單元，該模式控制單元根據(jù)放大部的輸出電壓來執(zhí)行模式升高，該模式升高用于將放大部的當(dāng)前電源電壓切換為比當(dāng)前電源電壓的更高的較高電源電壓，并且在放大部的輸出電壓的幅度小于閾值電壓達(dá)到預(yù)定時間段或更長的情況下，該模式控制單元執(zhí)行模式降低，該模式降低用于將放大部的電源電壓切換為比當(dāng)前電源電壓更低的較低電源電壓；以及閾值設(shè)定單元，該閾值設(shè)定單元基于當(dāng)執(zhí)行模式升高時放大部的輸出電壓來設(shè)定閾值電壓。
文檔編號H03F1/02GK102820855SQ20121018875
公開日2012年12月12日 申請日期2012年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月8日
發(fā)明者春花英世, 吉田隆是, 小野秀和, 岸井達(dá)也 申請人:雅馬哈株式會社