(57)【要約】【課題】バッテリ１６の出力電圧ＶＢが制御ＩＣの最低動作電圧を下回った場合でも、その機能を正常に維持することができ、且つ、それに必要なコストアップを抑制することができる昇圧装置を提供する。【解決手段】バッテリ１６に、ダイオードＤＡ１、抵抗ＲＡ１、及びコンデンサＣＡ１の直列回路を接続してコンデンサＣＡ１の一端をグランドに接地し、抵抗ＲＡ１とコンデンサＣＡ１との接続点である点Ｐ２から制御ＩＣ１１に駆動用電圧を供給する電源回路の、前記点Ｐ２の電圧を昇圧する昇圧装置であって、バッテリ１６より出力される電圧ＶＢを昇圧して、点Ｐ２に電圧を供給する昇圧回路２３を備え、該昇圧回路２３は、点Ｐ２の電圧が予め設定した閾値電圧Ｖth未満に低下した場合に、点Ｐ２の電圧を昇圧する。【選択図】図２
2010252540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源に、ダイオード、抵抗、及びコンデンサの直列回路を接続して前記コンデンサの一端をグランドに接地し、前記抵抗とコンデンサとの接続点を電圧供給点として、電子制御回路に駆動用電圧を供給する電源回路の、前記電圧供給点の電圧を昇圧する昇圧装置であって、
前記直流電源より出力される電圧を昇圧して、前記電圧供給点に電圧を供給する昇圧回路を備え、前記昇圧回路は、前記電圧供給点の電圧が予め設定した閾値電圧未満に低下した場合に、前記電圧供給点の電圧を昇圧することを特徴とする昇圧装置。
【請求項２】
直流電源に、ダイオード、抵抗、及びコンデンサの直列回路を接続して前記コンデンサの一端をグランドに接地し、前記抵抗とコンデンサとの接続点を電圧供給点として、電子制御回路（ＩＣ）に駆動用電圧を供給する電源回路の、前記電圧供給点の電圧を昇圧する昇圧装置であって、
前記電圧供給点の電圧が予め設定した閾値電圧以上である場合には駆動不可信号を出力し、前記閾値電圧未満である場合には前記駆動不可信号を反転させた駆動許可信号を出力するクランプ回路と、
前記クランプ回路より前記駆動許可信号が出力された場合に、パルス信号を出力する発振回路と、
前記発振回路よりパルス信号が出力された場合に、前記直流電源より出力される電圧により蓄積した電荷を、前記電圧供給点に供給してこの供給点の電圧を上昇させる昇圧回路と、
を備えたことを特徴とする昇圧装置。
【請求項３】
前記クランプ回路は、前記電圧供給点とグランドとの間に配置された、ツェナーダイオード（ＺＤ１）、第１の抵抗（Ｒ２１）、及び第２の抵抗（Ｒ２２）の直列接続回路と、
前記第１の抵抗と第２の抵抗との接続点が制御電極に接続され、前記第２の抵抗に生じる電圧に応じてオン、オフが切り換えられる第１のスイッチング素子（Ｑ１０）と、を有し、
前記第１のスイッチング素子がオンのとき前記駆動不可信号を出力し、オフのとき前記駆動許可信号を出力することを特徴とする請求項２に記載の昇圧装置。
【請求項４】
前記発振回路は、
前記駆動許可信号が供給された場合に充電が開始される第１のコンデンサ（Ｃ１）と、
前記第１のコンデンサ（Ｃ１）の充電電圧によってオンとなる第２のスイッチング素子（Ｑ１）と、
前記第２のスイッチング素子（Ｑ１）のオンにより、オフとなる第３のスイッチング素子（Ｑ２）と、
を有し、
前記第１のコンデンサ（Ｃ１）は、前記第３のスイッチング素子（Ｑ２）のオフにより放電を開始し、前記第１のコンデンサ（Ｃ１）の電圧低下により前記第２のスイッチング素子（Ｑ１）がオフとなって、前記第３のスイッチング素子（Ｑ２）がオンとなり、再度前記第１のコンデンサ（Ｃ１）の充電を開始することを繰り返すことにより、パルス信号を出力することを特徴とする請求項２または請求項３のいずれかに記載の昇圧装置。
【請求項５】
前記発振回路は、
前記クランプ回路の出力端子とグランドとの間に設けられた第１のコンデンサ（Ｃ１）を有し、
更に、第３の抵抗（Ｒ１）、第４の抵抗（Ｒ２）及び第２のスイッチング素子（Ｑ１）の直列接続と、第５の抵抗（Ｒ５）、第６の抵抗（Ｒ６）及び第３のスイッチング素子（Ｑ２）の直列接続を互いに並列接続した並列回路を有し、この並列回路の一端を前記電圧供給点（Ｐ２）に接続し、他端を第７の抵抗（Ｒ３）を介してグランドに接地し、
前記第２のスイッチング素子（Ｑ１）の制御電極を前記クランプ回路の出力端子に接続し、且つ、前記第２のスイッチング素子（Ｑ１）の一端を、第１２の抵抗（Ｒ４）を介して前記第３のスイッチング素子（Ｑ２）の制御電極に接続し、
更に、前記第３の抵抗（Ｒ１）と第４の抵抗（Ｒ２）の接続点に制御電極が接続された第４のスイッチング素子（Ｑ３）、及び第８の抵抗（Ｒ９），第９の抵抗（Ｒ１０）の直列接続回路を有し、この直列接続回路の一端を前記電圧供給点（Ｐ２）に接続し、他端をグランドに接地し、
更に、前記第５の抵抗（Ｒ５）と第６の抵抗（Ｒ６）の接続点に制御電極が接続された第５のスイッチング素子（Ｑ４）、第１０の抵抗（Ｒ７）、及び第１のダイオード（Ｄ１）の直列接続回路を有し、この一端を前記電圧供給点（Ｐ２）に接続し、他端を前記クランプ回路の出力端子に接続し、
更に、第２のダイオード（Ｄ２）、第１１の抵抗（Ｒ８）、及び第６のスイッチング素子（Ｑ５）の直列接続回路を有し、この一端を前記クランプ回路の出力端子に接続し、他端をグランドに接地し、
更に、前記第８の抵抗（Ｒ９）と第９の抵抗（Ｒ１０）の接続点を前記第６のスイッチング素子（Ｑ５）の制御電極に接続し、
前記第１１の抵抗（Ｒ８）と前記第６のスイッチング素子（Ｑ５）の接続点を、パルス信号の出力点とすることを特徴とする請求項２または請求項３のいずれかに記載の昇圧装置。
【請求項６】
前記昇圧回路は、
一端が前記直流電源に接続され、他端が前記パルス信号のオン、オフの変化に伴って交互に接地、非接地を繰り返す第２のコンデンサ（Ｃ２）、及び第３のコンデンサ（Ｃ３）を有し、
前記第２のコンデンサ（Ｃ２）の他端が接地された際に充電された電荷を、この他端が非接地に変化したときに前記第３のコンデンサ（Ｃ３）に移動させ、前記第３のコンデンサ（Ｃ３）の他端が接地された際に前記第２のコンデンサ（Ｃ２）より移動した電荷を第３のコンデンサ（Ｃ３）に充電し、
更に、該第３のコンデンサ（Ｃ３）の他端が非接地に変化したときに、この電荷を前記電圧供給点（Ｐ２）に供給して、該電圧供給点（Ｐ２）の電圧を昇圧することを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の昇圧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電源の出力電圧が低下する場合に、この出力電圧の低下を抑制する昇圧装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、車両に搭載される電子部品は、バッテリ（直流電源）より供給される電力により駆動する。このようなバッテリは、スタータクランキング中において、バッテリから大電流が出力されるのでバッテリ電圧が低下し、更に周囲温度が低いという条件が重なると、バッテリ電圧が通常時の電圧である１２〜１４Ｖから３〜４Ｖ程度まで低下する場合がある。このため、車両に搭載される各種電子部品が必要とする電圧を供給できなくなってしまう。具体的には、車両に搭載される制御回路、半導体スイッチ等の電子部品の最低動作電圧は、通常６Ｖ程度であるので、バッテリ電圧が３〜４Ｖ程度まで低下すると、これらの電子部品を正常に動作させることができなくなる場合がある。
【０００３】
以下、図６を参照して詳細に説明する。図６は、従来における負荷駆動回路の構成を示す回路図である。同図に示すように、バッテリ１０６（出力電圧ＶＢ）と負荷Ｒｚとの間に、ＭＯＳＦＥＴ（Ｔ１０１）が設けられ、該ＭＯＳＦＥＴ（Ｔ１０１）のゲートは、制御ＩＣ１０１に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ（Ｔ１０１）は、通常ＮＭＯＳが用いられる。また、制御ＩＣ１０１は、ＮＭＯＳを駆動するためのチャージポンプ１０２と、ＭＯＳＦＥＴ（Ｔ１０１）及び配線を過電流から保護する過電流保護回路１０３と、制御ロジック回路１０４、及びドライバ１０５を備えている。そして、スイッチＳＷ１のオン、オフ操作により、ＭＯＳＦＥＴ（Ｔ１０１）のオン、オフが切り換えられるようになっている。
【０００４】
また、バッテリ１０６のプラス側出力端子（ＭＯＳＦＥＴのドレイン）は、ダイオードＤＡ１、抵抗ＲＡ１、及びコンデンサＣＡ１を介してグランドに接地されている。更に、抵抗ＲＡ１とコンデンサＣＡ１の接続点は、制御ＩＣ１０１に接続されている。即ち、ダイオードＤＡ１と、抵抗ＲＡ１と、コンデンサＣＡ１の回路によって安定化された電圧ＶＢＢを生成し、この電圧ＶＢＢを制御ＩＣ１０１の電源電圧として使用する。ダイオードＤＡ１の順方向電圧をＶf1とすると、（ＶＢＢ＝ＶＢ−Ｖf1）となる。なお、抵抗ＲＡ１は３．９Ω程度であるので、電圧降下を無視している。
【０００５】
ここで、スタータクランキング等に起因して、バッテリ１０６の出力電圧ＶＢが低下すると、この低下時間が短時間であればダイオードＤＡ１とコンデンサＣＡ１により、電圧ＶＢＢの低下を防ぐことができる。しかし、バッテリ１０６の出力電圧ＶＢの低下が１秒を超える長時間になると、コンデンサＣＡ１に蓄えられた電荷は制御ＩＣ１０１により消費され、電圧ＶＢＢは低下する。
【０００６】
制御ＩＣ１０１の中には定電圧回路、定電流回路、増幅回路等が含まれ、多数のオペアンプやコンパレータ等の電子部品が使用されているので、これらの部品のヘッドルーム、フットルームを確保する必要があり、通常の制御ＩＣは、最低動作電圧が６Ｖ程度となっている。
【０００７】
一方、スタータクランキング時のバッテリ１０６の出力電圧ＶＢは上述したように、３〜４Ｖ程度まで低下するので、この電圧で制御ＩＣ１０１内部の回路を正常に動作させるためには、オペアンプやコンパレータのヘッドルーム、及びフットルームを小さくすることが必要になり、オペアンプやコンパレータを特殊な構成にする必要がある。これはＩＣのコストを増大させることに繋がる。また、電圧ＶＢＢが低下するとチャージポンプ１０２の昇圧能力が低下するので、チャージポンプ１０２の昇圧段数を増やすことが必要になる。これもコストアップの要因になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−５５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように、従来における負荷駆動回路では、直流電源（例えば、バッテリ）の出力電圧が何らかの理由（例えば、スタータクランキング）により低下し、電子部品（例えば、制御ＩＣ内に設けられる素子）を駆動するための最低駆動電圧を下回った場合には、各電子部品を正常に駆動させることができない場合があり、何とか直流電源の出力電圧の低下を抑制したいという要望が高まっていた。
【００１０】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、直流電源の出力電圧が低下する場合に、この電圧低下を抑制することのできる昇圧装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本願請求項１に記載の発明は、直流電源に、ダイオード、抵抗、及びコンデンサの直列回路を接続して前記コンデンサの一端をグランドに接地し、前記抵抗とコンデンサとの接続点を電圧供給点として、電子制御回路に駆動用電圧を供給する電源回路の、前記電圧供給点の電圧を昇圧する昇圧装置であって、前記直流電源より出力される電圧を昇圧して、前記電圧供給点に電圧を供給する昇圧回路を備え、前記昇圧回路は、前記電圧供給点の電圧が予め設定した閾値電圧未満に低下した場合に、前記電圧供給点の電圧を昇圧することを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、直流電源に、ダイオード、抵抗、及びコンデンサの直列回路を接続して前記コンデンサの一端をグランドに接地し、前記抵抗とコンデンサとの接続点を電圧供給点として、電子制御回路（ＩＣ）に駆動用電圧を供給する電源回路の、前記電圧供給点の電圧を昇圧する昇圧装置であって、前記電圧供給点の電圧が予め設定した閾値電圧以上である場合には駆動不可信号を出力し、前記閾値電圧未満である場合には前記駆動不可信号を反転させた駆動許可信号を出力するクランプ回路と、前記クランプ回路より前記駆動許可信号が出力された場合に、パルス信号を出力する発振回路と、前記発振回路よりパルス信号が出力された場合に、前記直流電源より出力される電圧により蓄積した電荷を、前記電圧供給点に供給してこの供給点の電圧を上昇させる昇圧回路と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項２において、前記クランプ回路は、前記電圧供給点とグランドとの間に配置された、ツェナーダイオード（ＺＤ１）、第１の抵抗（Ｒ２１）、及び第２の抵抗（Ｒ２２）の直列接続回路と、前記第１の抵抗と第２の抵抗との接続点が制御電極に接続され、前記第２の抵抗に生じる電圧に応じてオン、オフが切り換えられる第１のスイッチング素子（Ｑ１０）と、を有し、前記第１のスイッチング素子がオンのとき前記駆動不可信号を出力し、オフのとき前記駆動許可信号を出力することを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項２または３において、前記発振回路は、前記駆動許可信号が供給された場合に充電が開始される第１のコンデンサ（Ｃ１）と、前記第１のコンデンサ（Ｃ１）の充電電圧によってオンとなる第２のスイッチング素子（Ｑ１）と、前記第２のスイッチング素子（Ｑ１）のオンにより、オフとなる第３のスイッチング素子（Ｑ２）と、を有し、前記第１のコンデンサ（Ｃ１）は、前記第３のスイッチング素子（Ｑ２）のオフにより放電を開始し、前記第１のコンデンサ（Ｃ１）の電圧低下により前記第２のスイッチング素子（Ｑ１）がオフとなって、前記第３のスイッチング素子（Ｑ２）がオンとなり、再度前記第１のコンデンサ（Ｃ１）の充電を開始することを繰り返すことにより、パルス信号を出力することを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項２または３において、前記発振回路は、前記クランプ回路の出力端子とグランドとの間に設けられた第１のコンデンサ（Ｃ１）を有し、更に、第３の抵抗（Ｒ１）、第４の抵抗（Ｒ２）及び第２のスイッチング素子（Ｑ１）の直列接続と、第５の抵抗（Ｒ５）、第６の抵抗（Ｒ６）及び第３のスイッチング素子（Ｑ２）の直列接続を互いに並列接続した並列回路を有し、この並列回路の一端を前記電圧供給点（Ｐ２）に接続し、他端を第７の抵抗（Ｒ３）を介してグランドに接地し、前記第２のスイッチング素子（Ｑ１）の制御電極を前記クランプ回路の出力端子に接続し、且つ、前記第２のスイッチング素子（Ｑ１）の一端を、第１２の抵抗（Ｒ４）を介して前記第３のスイッチング素子（Ｑ２）の制御電極に接続し、更に、前記第３の抵抗（Ｒ１）と第４の抵抗（Ｒ２）の接続点に制御電極が接続された第４のスイッチング素子（Ｑ３）、及び第８の抵抗（Ｒ９），第９の抵抗（Ｒ１０）の直列接続回路を有し、この直列接続回路の一端を前記電圧供給点（Ｐ２）に接続し、他端をグランドに接地し、更に、前記第５の抵抗（Ｒ５）と第６の抵抗（Ｒ６）の接続点に制御電極が接続された第５のスイッチング素子（Ｑ４）、第１０の抵抗（Ｒ７）、及び第１のダイオード（Ｄ１）の直列接続回路を有し、この一端を前記電圧供給点（Ｐ２）に接続し、他端を前記クランプ回路の出力端子に接続し、更に、第２のダイオード（Ｄ２）、第１１の抵抗（Ｒ８）、及び第６のスイッチング素子（Ｑ５）の直列接続回路を有し、この一端を前記クランプ回路の出力端子に接続し、他端をグランドに接地し、更に、前記第８の抵抗（Ｒ９）と第９の抵抗（Ｒ１０）の接続点を前記第６のスイッチング素子（Ｑ５）の制御電極に接続し、前記第１１の抵抗（Ｒ８）と前記第６のスイッチング素子（Ｑ５）の接続点を、パルス信号の出力点とすることを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項２〜５において、前記昇圧回路は、一端が前記直流電源に接続され、他端が前記パルス信号のオン、オフの変化に伴って交互に接地、非接地を繰り返す第２のコンデンサ（Ｃ２）、及び第３のコンデンサ（Ｃ３）を有し、前記第２のコンデンサ（Ｃ２）の他端が接地された際に充電された電荷を、この他端が非接地に変化したときに前記第３のコンデンサ（Ｃ３）に移動させ、前記第３のコンデンサ（Ｃ３）の他端が接地された際に前記第２のコンデンサ（Ｃ２）より移動した電荷を第３のコンデンサ（Ｃ３）に充電し、更に、該第３のコンデンサ（Ｃ３）の他端が非接地に変化したときに、この電荷を前記電圧供給点（Ｐ２）に供給して、該電圧供給点（Ｐ２）の電圧を昇圧することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る昇圧装置では、直流電源の出力電圧が低下し、電圧供給点の電圧（ＶＢＢ）が電子制御回路を正常に作動できないレベルまで低下した場合であっても、電圧ＶＢＢが閾値電圧Ｖth未満となった場合に昇圧回路が作動して電圧ＶＢＢを上昇させるので、電子制御回路を正常に作動させることができる。また、電圧ＶＢＢが低下した場合でも正常に作動可能な特殊なＩＣを使用する必要がないので、コストアップを招くことを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る昇圧装置が搭載された負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る昇圧装置の構成を示す回路図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る昇圧装置の、電圧ＶＢ、ＶＢＢ、及び、トランジスタＱ１，Ｑ１０のベース電圧の変化を示す特性図である。
【図４】図３に示す特性図の、一部の時間帯を拡大した特性図である。
【図５】図３に示す特性図の、一部の時間帯を拡大した特性図である。
【図６】従来における負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る負荷駆動回路の構成を示す回路図である。同図に示すように、この負荷駆動回路は、出力電圧ＶＢのバッテリ１６（直流電源）と負荷Ｒｚとの間にＮ型のＭＯＳＦＥＴ（Ｔ１）が設けられ、該ＭＯＳＦＥＴ（Ｔ１）のオン、オフを切り換えることにより、負荷Ｒｚの駆動、停止を制御する。ＭＯＳＦＥＴ（Ｔ１）のゲートは、制御ＩＣ１１（電子制御回路）に接続されている。
【００２０】
また、バッテリ１６のプラス側端子とＭＯＳＦＥＴ（Ｔ１）のドレインとの接続点である点Ｐ１は、ダイオードＤＡ１、抵抗ＲＡ１、及びコンデンサＣＡ１を介してグランドに接地されている。更に、抵抗ＲＡ１とコンデンサＣＡ１の接続点である点Ｐ２（電圧ＶＢＢ）は、制御ＩＣ１１に接続されている。点Ｐ１と点Ｐ２との間には、昇圧装置１７が設けられている。
【００２１】
制御ＩＣ１１は、Ｎ型のＭＯＳＦＥＴ（Ｔ１）を駆動するためのチャージポンプ１２と、ＭＯＳＦＥＴ（Ｔ１）及び負荷回路の配線を過電流から保護するための過電流保護回路１３と、制御ロジック回路１４、及び、ＭＯＳＦＥＴ（Ｔ１）のゲートに駆動信号を出力するドライバ１５を備えている。そして、スイッチＳＷ１のオン、オフ操作により、ＭＯＳＦＥＴ（Ｔ１）のオン、オフが切り換えられるようになっている。
【００２２】
図２は、本発明の特徴部分である昇圧装置１７の詳細な構成を示す回路図である。図２に示すように昇圧装置１７は、クランプ回路２１と、発振回路２２、及び昇圧回路２３を備えている。
【００２３】
クランプ回路２１は、点Ｐ２（電圧ＶＢＢ）とグランドとの間に配置され、抵抗Ｒ２１とＲ２２の直列接続、及びツェナーダイオードＺＤ１を備えている。更に、トランジスタＱ１０（第１のスイッチング素子）を備えており、該トランジスタＱ１０のベースは、抵抗Ｒ２１（第１の抵抗）とＲ２２（第２の抵抗）の接続点に接続されている。
【００２４】
そして、該クランプ回路２１は、ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧、及び各抵抗Ｒ２１，Ｒ２２の抵抗値を適宜設定することにより、点Ｐ２の電圧が所定の電圧よりも高い場合に、抵抗Ｒ２２に生じる電圧が０．６Ｖを上回るように設定することができる。本実施形態では、この所定の電圧を、制御ＩＣ１１の最低動作電圧よりも高い閾値電圧Ｖth（例えば、７．２Ｖ）に設定する。即ち、点Ｐ２の電圧ＶＢＢが閾値電圧Ｖth以上である場合にトランジスタＱ１０をオンとし（駆動不可信号を出力）、反対に、電圧ＶＢＢが閾値電圧Ｖth未満である場合にトランジスタＱ１０をオフ（駆動許可信号を出力）とするように、ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧、抵抗Ｒ２１，Ｒ２２の抵抗値を設定する。
【００２５】
なお、図２において、各符号の下に記載した数値は、各素子の具体的な値を示している。例えば、抵抗Ｒ２１の下に記載した「２０Ｋ」は、この抵抗Ｒ２１の一例として２０ＫΩの抵抗を用いることを示している。
【００２６】
発振回路２２は、点Ｐ２とグランドとの間に設けられており、抵抗Ｒ１（第３の抵抗）、Ｒ２（第４の抵抗）、及びトランジスタＱ１（第２のスイッチング素子）の直列接続回路と、抵抗Ｒ５（第５の抵抗）、Ｒ６（第６の抵抗）、及びトランジスタＱ２（第３のスイッチング素子）の直列接続回路を備えており、各トランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタは、点Ｐ３にて接続されている。更に、この点Ｐ３は、抵抗Ｒ３（第７の抵抗）を介してグランドに接地されている。また、トランジスタＱ１のコレクタは、抵抗Ｒ４（第１２の抵抗）を介してトランジスタＱ２のベースに接続されている。なお、抵抗Ｒ６は抵抗Ｒ２よりも抵抗値が小さく設定されている。即ち、Ｒ２（１２０ＫΩ）＞Ｒ６（２０ＫΩ）である。
【００２７】
トランジスタＱ１のベースは、前述したトランジスタＱ１０のコレクタに接続されており、且つ、コンデンサＣ１（第１のコンデンサ）を介してグランドに接地されている。
【００２８】
更に、発振回路２２は、トランジスタＱ３（第４のスイッチング素子）、抵抗Ｒ９（第８の抵抗）、及び抵抗Ｒ１０（第９の抵抗）の直列接続回路を備えており、トランジスタＱ３のエミッタは、点Ｐ２に接続され、抵抗Ｒ１０はグランドに接地されている。トランジスタＱ３のベースは、抵抗Ｒ１とＲ２の接続点に接続されている。
【００２９】
また、抵抗Ｒ９とＲ１０の接続点は、トランジスタＱ５（第６のスイッチング素子）のベースに接続され、該トランジスタＱ５のエミッタはグランドに接地され、コレクタ（点Ｐ４）は抵抗Ｒ８（第１１の抵抗）、ダイオードＤ２（第２のダイオード）を介してコンデンサＣ１の図中上側の端子（点Ｐ５）に接続されている。
【００３０】
また、トランジスタＱ４（第５のスイッチング素子）、抵抗Ｒ７（第１０の抵抗）、ダイオードＤ１（第１のダイオード）の直列接続回路を備えており、ダイオードＤ１は、点Ｐ５に接続され、トランジスタＱ４のベースは、抵抗Ｒ５とＲ６の接続点に接続されている。
【００３１】
そして、発振回路２２は、トランジスタＱ１０がオフのとき（駆動許可信号が出力された場合）に、コンデンサＣ１の充電を開始し、コンデンサＣ１が充電されてトランジスタＱ１がオンとなると、トランジスタＱ４がオフとなり、トランジスタＱ５がオンとなることにより、コンデンサＣ１の放電を開始する。この動作を繰り返すことにより、点Ｐ４にパルス信号を発生させることができる。詳細については後述する。
【００３２】
昇圧回路２３は、コンデンサＣ２（第２のコンデンサ）及びＣ３（第３のコンデンサ）を有しており、コンデンサＣ２の一端は、ダイオードＤ３を介してバッテリ１６のプラス端子である点Ｐ１に接続され、且つダイオードＤ４，Ｄ５を介して点Ｐ２に接続されている。そして、コンデンサＣ２の他端は、トランジスタＱ６を介してグランドに接地されている。
【００３３】
コンデンサＣ３の一端は、ダイオードＤ４，Ｄ３を介して点Ｐ１に接続され、且つダイオードＤ５を介して点Ｐ２に接続されている。そして、コンデンサＣ３の他端は、発振回路２２の点Ｐ４に接続されている。
【００３４】
また、抵抗Ｒ１５、Ｒ１６、及びＲ１７の直列接続回路を備えており、抵抗Ｒ１５は点Ｐ２に接続され、抵抗Ｒ１７はグランドに接地されている。抵抗Ｒ１６とＲ１７の接続点は、トランジスタＱ６のベースに接続され、抵抗Ｒ１５とＲ１６の接続点はダイオードＤ７を介して点Ｐ４に接続されている。
【００３５】
更に、点Ｐ１には、抵抗Ｒ１１とＲ１２の直列接続回路が接続され、ダイオードＤ６を介して点Ｐ４に接続されている。抵抗Ｒ１１とＲ１２の接続点は、トランジスタＱ７のベースに接続され、このトランジスタＱ７のエミッタは、点Ｐ１に接続され、コレクタはコンデンサＣ２の図中下側の端子に接続されている。トランジスタＱ７は、コンデンサＣ２が非接地となった場合に、非接地となった端子（図中下側の端子）をバッテリ１６に接続するために設けている。
【００３６】
また、点Ｐ１には、抵抗Ｒ１３とＲ１４の直列接続回路が接続され、抵抗Ｒ１４は、コンデンサＣ２の図中下側の端子に接続されている。抵抗Ｒ１３とＲ１４の接続点は、トランジスタＱ８のベースに接続され、このトランジスタＱ８のエミッタは、点Ｐ１に接続され、コレクタはコンデンサＣ３の図中下側の端子に接続されている。トランジスタＱ８は、コンデンサＣ３が非接地となった場合に、非接地となった端子（図中下側の端子）をバッテリ１６に接続するために設けている。
【００３７】
次に、上述のように構成された本実施形態に係る昇圧装置１７の作用について説明する。図２に示すバッテリ１６の出力電圧ＶＢはダイオードＤＡ１、抵抗ＲＡ１を経由してコンデンサＣＡ１を充電し、点Ｐ２（電圧供給点）にて安定化した電圧ＶＢＢを生成する。この電圧ＶＢＢは、ダイオードＤＡ１の順方向電圧をＶf1とすると、ＶＢＢ＝ＶＢ−Ｖf1となり、電圧ＶＢＢはバッテリ１６の出力電圧ＶＢよりも低くなる。なお、抵抗ＲＡ１は抵抗値が極めて小さい（本実施形態では３．９Ω）ので、電圧降下は無視できる。
【００３８】
そして、バッテリ１６の出力電圧ＶＢが低下し、これに伴って電圧ＶＢＢが低下し、この電圧ＶＢＢが閾値電圧Ｖthを下回ると（ＶＢＢ＜Ｖth）、後述する動作により昇圧装置１７が点Ｐ２の電圧ＶＢＢを上昇させる。この電圧ＶＢＢは、制御ＩＣ１１（図１参照）に供給され、該制御ＩＣ１１により電力が消費される。図２に示す抵抗Ｒ２０は、制御ＩＣ１１の等価抵抗を示しており、該抵抗Ｒ２０が小さくなるほど、昇圧装置１７の昇圧能力を高める必要がある。
【００３９】
以下、クランプ回路２１の動作を具体的に説明する。図２に示すクランプ回路２１において、電圧ＶＢＢがツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧を上回ると、ＶＢＢ→ＺＤ１→Ｒ２１→Ｒ２２→ＧＮＤの経路で電流が流れ、抵抗Ｒ２２の電圧降下が０．６Ｖを上回るとトランジスタＱ１０がオンとなる。そして、このときの電圧ＶＢＢが閾値電圧Ｖthとなるように、各抵抗Ｒ２１，Ｒ２２の抵抗値、及びツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧が設定されている。
【００４０】
トランジスタＱ１０がオンとなっている期間は、発振回路２２に設けられるコンデンサＣ１の非接地側端子（図中、上側の端子）がトランジスタＱ１０を介してグランドに接地され、同時にトランジスタＱ１のベースが接地されるので、トランジスタＱ１のオフ状態が維持され、且つ、コンデンサＣ１の充電は開始されないので、発振回路２２の動作が停止する。即ち、電圧ＶＢＢが閾値電圧Ｖthを上回っている場合には、発振回路２２へ駆動不可信号が出力される。
【００４１】
次に、発振回路２２の動作について説明する。上述したように、点Ｐ２の電圧ＶＢＢが閾値電圧Ｖth以上（ＶＢＢ≧Ｖth）である場合には、クランプ回路２１のトランジスタＱ１０がオンとなるので、トランジスタＱ１はオフに保持され、発振動作は停止する。このとき、トランジスタＱ２はオン、Ｑ３はオフ、Ｑ４はオン、Ｑ５はオフに保持される。従って、トランジスタＱ５と抵抗Ｒ８の接続点である点Ｐ４の電圧はＬレベルを維持し、昇圧回路２３による昇圧動作は行われない。
【００４２】
また、トランジスタＱ１、Ｑ２のエミッタである点Ｐ３の電圧をＶＡＨとし、トランジスタＱ４のベース〜エミッタ間電圧を０．６Ｖとすると、電圧ＶＡＨは次の（１）式で示すことができる。
【００４３】
ＶＡＨ＝（ＶＢＢ−０．６）＊Ｒ３／（Ｒ３＋Ｒ６）      …（１）
ここで、点Ｐ２の電圧ＶＢＢが閾値電圧Ｖth未満となると（ＶＢＢ＜Ｖth）、トランジスタＱ１０がオフとなり、トランジスタＱ１のベース電圧のクランプが解除される。これにより、コンデンサＣ１の非接地側端子である点Ｐ５の接地状態が解除される。そして、上述したように、トランジスタＱ４はオンとなっているので、ＶＢＢ→Ｑ４→Ｒ７→Ｄ１→Ｃ１→ＧＮＤの経路で電流が流れ、コンデンサＣ１の充電が開始される。
【００４４】
コンデンサＣ１の非接地側端子（点Ｐ５）の電圧をＶＣ１とすると、コンデンサＣ１の充電が開始されたことにより、この電圧ＶＣ１が上昇し、ＶＣ１＝ＶＡＨ＋０．６となるとトランジスタＱ１がオンとなる。これに伴って、トランジスタＱ２がオフとなる。また、トランジスタＱ１がオンとなることにより、トランジスタＱ３及びＱ５がオンとなるので、点Ｐ４の電圧は「Ｌ」レベルとなる。
【００４５】
このときの点Ｐ３の電圧をＶＡＬとし、トランジスタＱ３のベース〜エミッタ間電圧を０．６Ｖとすると、電圧ＶＡＬは次の（２）式で示すことができる。
【００４６】
ＶＡＬ＝（ＶＢＢ−０．６）＊Ｒ３／（Ｒ３＋Ｒ２）      …（２）
ここで、上述したようにＲ６＜Ｒ２であるから、上述した（１）式との関係は、ＶＡＨ＞ＶＡＬとなる。
【００４７】
また、トランジスタＱ２がオフとなることにより、トランジスタＱ４がオフとなる。更に、トランジスタＱ１がオンとなることによりトランジスタＱ３，Ｑ５が共にオンとなる。これにより、上述したコンデンサＣ１の充電経路、ＶＢＢ→Ｑ４→Ｒ７→Ｄ１→Ｃ１→ＧＮＤが遮断され、Ｃ１→Ｄ２→Ｒ８→Ｑ５→ＧＮＤの経路でコンデンサＣ１に充電された電荷の放電が開始される。その結果、トランジスタＱ１のベース電圧が低下し、ＶＣ１−０．６＝ＶＡＬとなると、トランジスタＱ１がオフとなる。これにより、トランジスタＱ５がオフとなり、ＶＢ→Ｄ３→Ｒ１１→Ｒ１２→点Ｐ４によりプルアップされるので点Ｐ４の電圧は「Ｈ」レベルとなる。
【００４８】
そして、トランジスタＱ３がオフとなり、トランジスタＱ５がオフとなるので、コンデンサＣ１の放電経路が遮断される。更に、トランジスタＱ２がオンとなることにより、トランジスタＱ４がオンとなり、上述したコンデンサＣ１の充電経路が復活する。
【００４９】
上記のコンデンサＣ１が充電され、その後放電される過程で、昇圧回路２３の動作（詳細は後述）により点Ｐ２に電荷が供給されるので、電圧ＶＢＢが上昇し、これにより、クランプ回路２１のトランジスタＱ１０がオンとなって、トランジスタＱ１は一旦クランプされる。しかし、即時に電圧ＶＢＢが低下してトランジスタＱ１０がオフとなるので、トランジスタＱ１のクランプが解除され、該トランジスタＱ１はオンとなり、コンデンサＣ１の充電経路が形成されることになる。
【００５０】
また、電圧ＶＢＢが抵抗Ｒ２０（制御ＩＣ１１に相当）による電力消費に起因して低下し、ＶＢＢ≪Ｖthとなると、トランジスタＱ５のオン、オフによる昇圧動作があってもＶＢＢ＜Ｖthとなり、発振回路２２は停止期間のない（即ち、クランプ回路２１によるクランプが発生しない）連続動作となる。
【００５１】
上記の動作を繰り返すことにより、点Ｐ４の電圧は「Ｈ」、「Ｌ」レベルを交互に繰り返すことになり、昇圧回路２３にパルス信号が出力される。
【００５２】
即ち、発振回路２２では、クランプ回路２１によるクランプが一旦解除された場合には、トランジスタＱ１、Ｑ２のオン、オフ動作、及びトランジスタＱ１０のオン、オフ動作により、コンデンサＣ１の充電、放電が繰り返されることになり、この動作に伴って、点Ｐ４に「Ｈ」、「Ｌ」レベルが交互に繰り返されるパルス信号が発生し、このパルス信号が昇圧回路２３に出力されることになる。
【００５３】
次に、昇圧回路２３の動作について説明する。発振回路２２より出力されるパルス信号が「Ｈ」（トランジスタＱ５がオフ）の場合には、抵抗Ｒ１７に発生する電圧によってトランジスタＱ６がオンとなり、コンデンサＣ２の図中下側の端子が接地される。このとき、トランジスタＱ７はオフであるので、コンデンサＣ２にはバッテリ１６より供給される電圧ＶＢにより、所定量の電荷が蓄積される。
【００５４】
次いで、パルス信号が「Ｌ」（トランジスタＱ５がオン）に切り替わると、抵抗Ｒ１５とＲ１６の接続点がダイオードＤ７を介してグランドに接地されるので、トランジスタＱ６がオフとなり、コンデンサＣ２が非接地状態となり、更に、トランジスタＱ７がオンとなる。また、コンデンサＣ３の図中下側の端子がトランジスタＱ５を介してグランドに接地されるので、コンデンサＣ２に蓄積されている電荷は、ダイオードＤ４を経由してコンデンサＣ３に移動する。即ち、コンデンサＣ２に蓄積されていた電荷がコンデンサＣ３に移動し、該コンデンサＣ３に蓄積される。
【００５５】
その後、パルス信号が再度「Ｈ」に切り替わると、コンデンサＣ２の図中下側の端子が接地され、コンデンサＣ３の図中下側の端子が非接地となり、更に、トランジスタＱ８がオンとなるので、コンデンサＣ２には、バッテリ１６より供給される電圧により再度電荷が蓄積され、コンデンサＣ３に蓄積されている電荷は、ダイオードＤ５を経由して点Ｐ２に供給される。
【００５６】
即ち、昇圧回路２３は、発振回路２２より「Ｌ」、「Ｈ」で切り替わるパルス信号が供給されると、パルス信号の１周期毎にコンデンサＣ２へ電荷が蓄積され、この電荷が移動してコンデンサＣ３に蓄積され、更に、コンデンサＣ３に蓄積された電荷が点Ｐ２に供給される。そして、この電荷の供給により、点Ｐ２の電圧ＶＢＢが昇圧される。
【００５７】
上記のことから、点Ｐ２の電圧ＶＢＢが閾値電圧Ｖth未満に低下した場合には、クランプ回路２１によるクランプが解除されて発振回路２２よりパルス信号が出力され、このパルス信号が昇圧回路２３に供給されると、点Ｐ２に電荷が供給されて、点Ｐ２の電圧ＶＢＢが持ち上げられることになる。換言すれば、点Ｐ２の電圧ＶＢＢが低下した場合には、この電圧ＶＢＢを上昇させることができる。
【００５８】
そして、電圧ＶＢＢが上昇し、定常的に閾値電圧Ｖthに達すると、クランプ回路２１によりトランジスタＱ１がオフ状態にクランプされるので、昇圧回路２３は作動せず、これ以上の電荷の供給が停止される。
【００５９】
次に、図２に示した昇圧装置１７を作動させたときのシミュレーション結果を、図３〜図５を参照して説明する。図３は、バッテリ１６の出力電圧ＶＢ（曲線Ｓ１）と、点Ｐ２の電圧ＶＢＢ（曲線Ｓ２）と、トランジスタＱ１０のベース電圧（曲線Ｓ４）、及びトランジスタＱ１のベース電圧（曲線Ｓ３）の変化を示すタイミングチャートであり、電圧ＶＢを１０Ｖ→３．５Ｖ→１０Ｖに変化させた場合を示している。また、クランプ回路２１に設定される閾値電圧Ｖthを７．２Ｖに設定している。
【００６０】
また、図４は、図３における時刻１５．０ｍｓ〜２０．０ｍｓの波形を拡大した図、図５は、図３における時刻３０．０ｍｓ〜４０．０ｍｓの波形を拡大した図である。
【００６１】
図３において、ｔ＝０ｍｓの時点で、ＶＢ＝１０Ｖ、ＶＢＢ＝９．２Ｖでスタートし、ｔ＝１０ｍｓから電圧ＶＢが低下し始め、それに伴って電圧ＶＢＢも下降し始める。電圧ＶＢＢはコンデンサＣＡ１（３３μｆ）が存在することにより、電圧の低下がバッテリ１６の出力電圧ＶＢよりも遅れる。電圧ＶＢＢが７．２Ｖ（閾値電圧Ｖth）まで低下すると、トランジスタＱ１０のベース電圧が低下し、発振回路２２が動作を開始する。
【００６２】
これにより、バッテリ１６の出力電圧ＶＢが低下しても電圧ＶＢＢは一定電圧（＝７．２Ｖ）に保持される。トランジスタＱ１０のベース電圧は、ＶＢＢ＝９．２Ｖでは６８０ｍＶとなるがＶＢＢ＝７．２Ｖとなって発振回路２２が動作を開始するときは６５０ｍＶに低下する。そして、ＶＢ＝３．５Ｖとなる間にトランジスタＱ１０のベース電圧は６１０ｍＶまで低下するが、ＶＢＢ＝７．２Ｖが維持される限りそれ以下になることはない。
【００６３】
なお、トランジスタＱ１０のベース電圧は、６８０ｍＶから６１０ｍＶへ低下する程度の極めて小さい電圧の変化であるので、図３〜図５のスケール（１区画が４Ｖ）では、顕在化しない程度の変化となっている。このため、図３〜図５では、トランジスタＱ１０のベース電圧が変化している区間を太線で示している。即ち、この太線で示す期間は、トランジスタＱ１０の電圧は、数１０ｍＶ程度の範囲で上下に変動する波形となっている。
【００６４】
また、図４に示すように、ｔ＝１７．５ｍｓで発振動作が開始され、発振周期はバッテリ１６の出力電圧ＶＢの低下につれて徐々に短くなっている。更に、図５に示すように、電圧ＶＢが３．５Ｖから増加していくと発振周期が徐々に長くなることが理解される。これは、電圧ＶＢが高いほど、発振回路２２より１回のパルス信号が出力された場合の、クランプ回路２１でのクランプ時間が長くなることに起因する。
【００６５】
このようにして、本実施形態に係る昇圧装置では、バッテリ１６の出力電圧ＶＢが低下し、点Ｐ２の電圧ＶＢＢが、制御ＩＣ１１を正常に作動できないレベルまで低下した場合であっても、電圧ＶＢＢが閾値電圧Ｖth未満となった場合に昇圧回路２３が作動して電圧ＶＢＢを上昇させるので、制御ＩＣ１１を正常に作動させることができる。
【００６６】
また、電圧ＶＢＢが低下した場合でも正常に作動可能な特殊なＩＣを使用する必要がないので、コストアップを招くことを回避できる。
【００６７】
以上、本発明の昇圧装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。
【００６８】
例えば、上述した実施形態では、直流電源として車両に搭載されるバッテリを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の直流電源を用いた負荷回路に適用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、直流電源の電圧が一時的に低下する場合に、この電源電圧を上昇させてＩＣを正常に作動させる上で極めて有用である。
【符号の説明】
【００７０】
１１  制御ＩＣ
１２  チャージポンプ
１３  過電流保護回路
１４  制御ロジック回路
１５  ドライバ
１６  バッテリ
１７  昇圧装置
２１  クランプ回路
２２  発振回路
２３  昇圧回路
【図１】
2010252540.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2010252540.tif 000007
【図６】
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