(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力端子と、この入力端子にスイッチを介して接続したコンバータと、このコンバータに接続した出力端子とを備え、直流電源の正極側に接続される一方の入力端子に前記スイッチを介して第１のコンデンサを接続し、直流電源の負極側に接続される他方の入力端子と前記第１のコンデンサの間に放熱機構を有する第１の半導体スイッチング素子を接続し、この第１の半導体スイッチング素子の制御端子には、第１のコンデンサと第１の半導体スイッチング素子間の電圧を検出し、この検出電圧によって前記制御端子に印加する印加電圧を可変する制御回路を接続した電源装置。
【請求項２】
制御回路には、検出電圧が所定値またはこの所定値よりも高いときには、第１の半導体スイッチング素子の制御端子に印加する印加電圧を第１の電圧に実質的に保ち、前記検出電圧が所定値よりも低いときには、第１の半導体スイッチング素子の制御端子に印加する印加電圧を前記第１の電圧よりも高い第２の電圧とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
第１の半導体スイッチング素子の制御端子と他方の入力端子間に第２のコンデンサを接続し、第１のコンデンサと第１の半導体スイッチング素子の間と他方の入力端子との間に、第１の抵抗と第１の定電圧素子の直列体を接続し、第１の抵抗と第１の定電圧素子の接続点を、第２の抵抗を介して、半導体スイッチング素子の制御端子に接続した請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
第２のコンデンサと他方の入力端子間に第３の抵抗を介在させた請求項３に記載の電源装置。
【請求項５】
第３の抵抗に、第２のコンデンサ側がカソードとなるように第１のダイオードを並列接続した請求項４に記載の電源装置。
【請求項６】
入力端子側がアノード側となる第２のダイオードのカソードを第１の半導体スイッチング素子の制御端子に接続し、この第２のダイオードのアノードと他方の入力端子間に第３のコンデンサを接続した請求項５に記載の電源装置。
【請求項７】
スイッチの開放により第２、第３のコンデンサに充電された電荷を放電させる放電回路に第２の半導体スイッチング素子を介在させた請求項６に記載の電源装置。
【請求項８】
第２のダイオードと第３のコンデンサの接続点と一方の入力端子間に、第３の半導体スイッチング素子を接続し、この第３の半導体スイッチング素子には、コンバータ内に設けた第４の半導体スイッチング素子を開閉させる制御部を接続した請求項７に記載の電源装置。
【請求項９】
基板上に設けた放熱体に、第１の半導体スイッチング素子を熱的に結合した請求項１〜８のいずれか一つに記載の電源装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一つの電源装置の一方の入力端子と他方の入力端子の間にバッテリーを接続し、一方と他方の出力端子間に負荷を接続した電子機器。
【請求項１１】
バッテリーの定格を３６Ｖとし、一方と他方の出力端子間には定格で１２Ｖの出力を発生させる請求項１０に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源装置とそれを用いた電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、従来の車においては、１２Ｖのバッテリーから各種負荷に電流を供給するような構成となっている。ここで問題なのは、バッテリー電圧が１２Ｖと非常に電圧が低いので、負荷を駆動するためには、このバッテリーから非常に大きな電流を流さなければならないということであった。
【０００３】
すなわち、例えば車の中においては、バッテリーから負荷までの配線は非常に長く、その間を非常に大きな電流を流すようにすると、この配線部分で大きな電力消費が生じてしまい、省エネルギー化に反することになるものであった。そこで近年このような不用意な消費電力を抑えるために、バッテリー電圧を１２Ｖから３６Ｖに高めることによって負荷に流す電流を小さくすることが考えられている。
【０００４】
その場合に問題なのは、負荷は１２Ｖで動作するものであるので、この３６Ｖのバッテリーと負荷の間にはコンバータを介在させ、それによって３６Ｖを１２Ｖに変換することになる。この場合、コンバータは負荷に近い部分に設置すれば、このコンバータから負荷までの間で不用意な電力消費が抑えられることになるのである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例において、コンバータの動作を安定化させるためには、このバッテリーとコンバータの間に、コンデンサを設けることになる。すなわち、バッテリーからこのコンデンサに一旦充電させ、そのエネルギーでコンバータを動作させるようにすることで、コンバータへ印加される電圧の変動が，小さくなるようにするものである。
【０００６】
しかしながら、このようにコンデンサを用いてコンバータの動作を安定化させようとした場合に問題となることがある。それは、コンデンサに充電がされていない場合において、充電が完了するまでの間には、極めて大きな電流がコンデンサに向けて流れることになる。この電流は、例えば２００Ａ以上にも及ぶことになる。このように、極めて大きな電流が流れることになると、バッテリーからコンデンサへの充電経路において、不都合が発生することがある。そこで考えられるのが、このコンデンサの充電経路に、抵抗と半導体スイッチング素子の並列体を介在させ、充電初期においては半導体スイッチング素子をオフ状態にする。
【０００７】
すなわち、このようにすれば充電初期においては、抵抗を介してコンデンサへの充電が行われることになるので、大きな突入電流は生じる事がなく、そしてある程度の充電が進んだ状態においては、半導体スイッチング素子をオン状態にすることによって残りの充電を行わせると共に、以後の充電を、この半導体スイッチング素子を介して行うことで、充電のスピーディー化、すなわちコンバータへの入力電圧の安定化につながるものである。
【０００８】
しかしながら、このようにした場合に問題となってくるのは、この電源装置が大型化してしまうことである。すなわち、上述したごとくコンデンサの充電経路に抵抗を介在させれば、充電初期の突入電流を減少させることはできるのであるが、そのように抵抗を介在させたとしても、この抵抗に流れる電流は１Ａあるいはそれ以上のまだ大きな電流であって、このような１Ａもの大きな電流が継続的に流れることに耐えうる抵抗としては非常に大きなものとなり、一例ではあるがこの部分の抵抗だけで、現在用いられているカセットテープレコーダのケースと同等の大きさになってしまう。これが電源装置としての大型化につながってしまうものであった。そこで、本発明はこの電源装置の小型化を図ることを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明は、入力端子と、この入力端子にスイッチを介して接続したコンバータと、このコンバータに接続した出力端子とを備え、直流電源の正極側に接続される一方の入力端子に前記スイッチを介して第１のコンデンサを接続し、直流電源の負極側に接続される他方の入力端子と前記第１のコンデンサの間に放熱機構を有する第１の半導体スイッチング素子を接続し、この第１の半導体スイッチング素子の制御端子には、第１のコンデンサと第１の半導体スイッチング素子間の電圧を検出し、この検出電圧によって前記制御端子に印加する印加電圧を可変する制御回路を接続した電源装置としたものである。
【００１０】
すなわち第１のコンデンサの充電経路に介在することになった第１の半導体スイッチング素子は、第１のコンデンサへの充電が所定値に達するまでの間は、この第１の半導体スイッチング素子の制御端子に加える印加電圧を低くすることで、その抵抗を大きくし、これによって第１のコンデンサへの突入電流を抑制することができるようになるのである。
【００１１】
また、この第１のコンデンサへの充電が所定値よりも高くなった場合には、第１の半導体スイッチング素子の制御端子に加える電圧を、それまでよりは高くすることによって、この第１の半導体スイッチング素子の抵抗値を小さくし、それによって以降の、第１のコンデンサへの充電を短時間でスムーズに行わせることができるものである。
【００１２】
また、半導体スイッチング素子は放熱機構を有するものであるので、従来の抵抗と同じように初期に１Ａ程度の電流が流れることによって発熱が生じたとしても、それを積極的に外部に放熱させることができるので、この第１の半導体スイッチング素子自体として、大きな放熱機構を設ける必要がなくなり、これによって電源装置としての小型化が達成できるものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、入力端子と、この入力端子にスイッチを介して接続したコンバータと、このコンバータに接続した出力端子とを備え、直流電源の正極側に接続される一方の入力端子に前記スイッチを介して第１のコンデンサを接続し、直流電源の負極側に接続される他方の入力端子と前記第１のコンデンサの間に放熱機構を有する第１の半導体スイッチング素子を接続し、この第１の半導体スイッチング素子の制御端子には、第１のコンデンサと第１の半導体スイッチング素子間の電圧を検出し、この検出電圧によって前記制御端子に印加する印加電圧を可変する制御回路を接続したものである。
【００１４】
すなわち第１のコンデンサの充電経路に介在することになった第１の半導体スイッチング素子は、コンデンサへの充電が所定値に達するまでの間は、この第１の半導体スイッチング素子の制御端子に加える印加電圧を低くすることで、その抵抗を大きくし、これによって第１のコンデンサへの突入電流を抑制することができるようになるのである。
【００１５】
また、この第１のコンデンサへの充電が所定値よりも高くなった場合には、第１の半導体スイッチング素子の制御端子に加える電圧を、それまでよりは高くすることによって、この第１の半導体スイッチング素子の抵抗値を小さくし、それによって以降の、第１のコンデンサへの充放電を短時間でスムーズに行わせることができるものである。
【００１６】
また、第１の半導体スイッチング素子は放熱機構を有するものであるので、従来の抵抗と同じように初期に１Ａ程度の電流が流れることによって発熱が生じたとしても、それを積極的に外部に放熱させることができ、この第１の半導体スイッチング素子自体として、大きな放熱機構を設ける必要がなくなり、これによって電源装置としての小型化が達成できるものである。
【００１７】
さらに、直流電源の正極側に接続される一方の入力端子に第１のコンデンサを接続し、直流電源の負極側に接続される他方の入力端子と前記第１のコンデンサの間に第１の半導体スイッチング素子を接続することにより、直流電源の負極側を共通筐体に接続する構成においても前記第１のコンデンサへの突入電流を抑制できるものである。
【００１８】
その上、制御回路は、第１のコンデンサと半導体スイッチング素子間の電圧を検出する構成とすることにより、前記第１のコンデンサへの充電が十分に行われた状態において、第１の半導体スイッチング素子はオン状態であり、前記第１のコンデンサと第１の半導体スイッチング素子間と前記直流電源の負極側との間の電圧は十分小さい値であり、制御回路へ流入する電流を小さく抑えることができ、制御回路での消費電力を小さくすることができるものである。
【００１９】
次に本発明の請求項２に記載の発明は、制御回路には、検出電圧が所定値またはこの所定値よりも高いときには、第１の半導体スイッチング素子の制御端子に印加する印加電圧を第１の電圧に実質的に保ち、前記検出電圧が所定値よりも低いときには、第１の半導体スイッチング素子の制御端子に印加する印加電圧を前記第１の電圧よりも高い第２の電圧とする請求項１に記載の電源装置であって、第１のコンデンサへの充電が所定値に達するまでの間は、この第１の半導体スイッチング素子の制御端子に加える印加電圧を低くすることで、その抵抗を大きくし、これによって第１のコンデンサへの突入電流を抑制することができるようになるのである。
【００２０】
また、この第１のコンデンサへの充電が所定値よりも高くなった場合には、第１の半導体スイッチング素子の制御端子に加える電圧を、それまでよりは高くすることによって、この第１の半導体スイッチング素子の抵抗値を小さくし、それによって以降の、第１のコンデンサへの充電を短時間でスムーズに行わせることができるものである。
【００２１】
このように、第１の半導体スイッチング素子の制御端子に加える電圧を可変することで、第１の半導体スイッチング素子の制御電極と他方の入力端子間に接続した第２のコンデンサの容量を小さくすることができるものである。
【００２２】
次に本発明の請求項３に記載の発明は、第１の半導体スイッチング素子の制御端子と他方の入力端子間に第２のコンデンサを接続し、第１のコンデンサと第１の半導体スイッチング素子の間と他方の入力端子との間に、第１の抵抗と第１の定電圧素子の直列体を接続し、第１の抵抗と第１の定電圧素子の接続点を、第２の抵抗を介して、半導体スイッチング素子の制御端子に接続した請求項２に記載の電源装置であって、第１のコンデンサの充電によって、第１のコンデンサと第１の半導体スイッチング素子の間と他方の入力端子間にかかる電圧が、第１の定電圧素子の電圧に達するまで、第１の半導体スイッチング素子の制御電極にかかる電圧を、第１の定電圧素子の電圧に実質的に保ち、第１の半導体スイッチング素子の抵抗を大きくし、第１のコンデンサへの突入電流を抑制することができるものである。
【００２３】
次に本発明の請求項４に記載の発明は、第２のコンデンサと他方の入力端子間に第３の抵抗を介在させた請求項３に記載の電源装置であって、第１の半導体スイッチング素子の制御電極に加える電圧を、電源投入初期状態において、第１の定電圧素子の電圧を前記第２の抵抗と第３の抵抗で分割される分だけ印加させ、第１のコンデンサへ充電完了するまでの時間を速めることができるものである。
【００２４】
次に本発明の請求項５に記載の発明は、第１のダイオードを、カソードが第２のコンデンサ側となるように、第３の抵抗と並列に接続した請求項４に記載の電源装置であって、前記第２のコンデンサの電荷を放電する際、その時間を速めることができるものである。
【００２５】
次に本発明の請求項６に記載の発明は、入力端子側がアノード側となる第２のダイオードのカソードを第１の半導体スイッチング素子の制御端子に接続し、この第２のダイオードのアノードと他方の入力端子間に第３のコンデンサを接続した請求項５に記載の電源装置であって、第１のコンデンサへの充電がある所定値に達した後、第１の半導体スイッチング素子の制御電極へ加える電圧をそれまでの第１の電圧よりも十分高い、第２の電圧に切り替える際、第１のコンデンサへの充電電流が急峻にならないように、時定数を設け第１の半導体スイッチング素子の制御端子に第２の電圧を加えることができるものである。
【００２６】
次に本発明の請求項７に記載の発明は、スイッチの開放により第２、第３のコンデンサに充電された電荷を放電させる放電回路に第２の半導体スイッチング素子を介在させた請求項６に記載の電源装置であって、スイッチの開閉により第２、第３のコンデンサの電荷を放電し、次にスイッチ投入に備えることができるようにするものである。
【００２７】
次に本発明の請求項８に記載の発明は、第２のダイオードと第３のコンデンサの接続点と一方の入力端子間に、第３の半導体スイッチング素子を接続し、この第３の半導体スイッチング素子には、コンバータ内に設けた第４の半導体スイッチング素子を開閉させる制御部を接続した請求項７に記載の電源装置であって、第１の半導体スイッチング素子の制御電極に第３の半導体スイッチ素子を介して、前記第２の電圧が加えられた後に、後段のコンバータ内に設けた第４の半導体スイッチング素子を開閉させる制御部を駆動させることができるようにし、コンバータ動作の安定化を図ることができるものである。
【００２８】
次に本発明の請求項９に記載の発明は、基板上に設けた放熱体に、第１の半導体スイッチング素子を熱的に結合した請求項１〜８のいずれか一つに記載の電源装置であって、第１の半導体スイッチング素子で発生する熱を積極的に放熱することができるものである。
【００２９】
次に本発明の請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９のいずれか一つの電源装置の一方の入力端子と他方の入力端子の間にバッテリーを接続し、一方と他方の出力端子間に負荷を接続した電子機器を提供するものである。
【００３０】
次に本発明の請求項１１に記載の発明は、バッテリーの定格を３６Ｖとし、一方と他方の出力端子間には定格で１２Ｖの出力を発生させる請求項１０に記載の電子機器を提供するものである。
【００３１】
以下本発明の一実施の形態を添付図面に従って説明する。図１において１は車の本体を示し、この車の本体１のエンジンルーム２内には、エンジン３、発電機４、３６Ｖバッテリー５、３６Ｖスターター６、電動パワーステアリング７、電動エアコン８、１２Ｖバッテリー９、ヘッドライト１０などが設けられている。
【００３２】
また、トランクルーム１１内にはＤＣ／ＤＣコンバータ１２が設けられている。それらの電気的接続状態は、図２に示すようになっており、エンジン３で発電機４を駆動し、発電機４で３６Ｖの直流電圧を出力するようになっており、これには３６Ｖスターター６、３６Ｖバッテリー５、電動パワーステアリング７、電動エアコン８などが接続されており、さらに入力端子１３、スイッチ１４を介してＤＣ／ＤＣコンバータ１２が設けられている。
【００３３】
そしてＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力端子１５には、１２Ｖバッテリー９と、ヘッドライト１０が接続されている。すなわち、３６Ｖバッテリー５で３６Ｖスターター６を駆動し、エンジン３を始動させる。次にエンジン３で発電機４を駆動させ、定格３６Ｖを出力して、３６Ｖバッテリー５に電力を供給するようになっている。さらに、３６Ｖバッテリー５を介して、３６Ｖ負荷の一例として用いた電動パワーステアリング７、電動エアコン８に電力を供給するようになっており、それと共に３６Ｖ電圧が、入力端子１３、スイッチ１４を介してＤＣ／ＤＣコンバータ１２に加えられ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２から出た１２Ｖ出力が、出力端子１５を介して、１２Ｖバッテリー９に供給され、この１２Ｖバッテリー９を介して、１２Ｖ負荷の一例として用いたヘッドライト１０に供給されるようになっている。
【００３４】
本実施の形態において最も特徴的な所は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の部分であって、この部分の電気回路は図３に示すような構成となっている。３６Ｖバッテリー５には入力端子１３，１６が接続され、入力端子１３にはスイッチ１４を介して、コンデンサ１８と、半導体スイッチング素子の一例として用いたＦＥＴ１９の直列体が接続されている。このコンデンサ１８とＦＥＴ１９の直列体の両端には、コンバータ部２０が接続され、その出力端子１５，１７にはヘッドライト１０などの負荷２１が接続されている。
【００３５】
前記ＦＥＴ１９のドレインとソース間には、抵抗２２と、ソース端子にアノードを接続した定電圧素子２３の直列体が接続され、その抵抗２２と定電圧素子２３の接続点から抵抗２４を介して、前記ＦＥＴ１９のゲートに接続されている。前記ＦＥＴ１９のゲートとソース間には、コンデンサ２５と抵抗２６の直列体が接続されており、前記抵抗２６と並列にダイオード２７がアノードを前記ＦＥＴ１９のソース側になるように接続されている。さらに、前記ＦＥＴ１９のドレインとソース間には、ドレイン端子にカソードを接続した定電圧素子２８と抵抗２９の直列体が接続されており、どの定電圧素子２８と抵抗２９の接続点は、抵抗３０を介してトランジスタ３１のベースに接続されている。
【００３６】
そのトランジスタ３１のエミッタは、前記ＦＥＴ１９のソースに接続されており、トランジスタ３１のコレクタは、トランジスタ３２のベースに接続されている。さらにトランジスタ３１のコレクタは、抵抗３３を介して、前記コンデンサ１８の正極側にも接続されている。前記トランジスタ３２のコレクタも同じく、前記コンデンサ１８の正極側にも接続され、そのトランジスタ３２のエミッタは、抵抗３４を介して、ダイオード３５のアノードに接続され、そのダイオード３５のカソードは、前記ＦＥＴ１９のゲートに接続されている。
【００３７】
前記抵抗３４とダイオード３５の接続点と、前記ＦＥＴ１９のソースとの間には、コンデンサ３６が接続されている。さらに、前記トランジスタ３２のエミッタは、前記コンバータ部２０のリモートＯＮ／ＯＦＦ回路３７にも接続されている。前記コンデンサ１８の正極側は、抵抗３８と抵抗３９の直列体を介して、前記ＦＥＴ１９のソースに接続されており、その抵抗３８と抵抗３９の接続点には、トランジスタ４０のベースが接続されている。そのトランジスタ４０のコレクタは、抵抗４１を介して、前記ＦＥＴ１９のソースに接続されており、トランジスタ４０のエミッタは、前記ＦＥＴ１９のゲートに接続されている。
【００３８】
図３において、コンデンサ１８に電荷が全く供給されていない状態において、スイッチ１４が閉成すると、図６の（Ａ）に示すような電圧が、コンデンサ１８とＦＥＴ１９の直列体に印加され、コンデンサ１８に向けて急速に充電が始まろうとする。そのとき、ＦＥＴ１９のドレイン−ソース間の抵抗は非常に大きくなっている。すなわち、図６の（Ｃ）に示すようにコンデンサ１８へ充電が始まった状態においては、ＦＥＴ１９のドレイン−ソース間には、３６Ｖバッテリー５の電圧がほぼそのまま印加されることになる。
【００３９】
このＦＥＴ１９のドレイン−ソース間の電圧は、抵抗２２を介して、定電圧素子２３の両端に、定電圧素子２３によって決まる電圧を発生させ、その定電圧素子２３両端に発生する電圧は抵抗２４、コンデンサ２５、抵抗２６により分圧され、充電初期状態においてはコンデンサ２５の両端に電圧がほとんどかからないので、抵抗２６両端にかかる電圧がＦＥＴ１９のゲート−ソース間に印加されることになる。
【００４０】
このように図６の（Ｂ）に示すように、抵抗２６を接続することで、充電初期状態においてＦＥＴ１９のゲート−ソース間にかかる電圧を抵抗２６にかかる電圧分をかさ上げすることでＦＥＴ１９が導通するまでの時間の短縮を図っている。さらに充電初期状態において、ＦＥＴ１９のゲートに印加される電圧を、ＦＥＴ１９がオン状態となるしきい値程度の電圧または、しきい値よりも小さな電圧に設定し、ＦＥＴ１９が急峻にオンしてコンデンサ１８に向けて大きな突入電流が流れないようにしている。
【００４１】
その後、抵抗２２、抵抗２４を介して、コンデンサ２５に電流が流れ、コンデンサ２５の両端の電圧が徐々に上昇し、図６の（Ｂ）に示すように、ＦＥＴ１９のゲート−ソース間にかかる電圧が上昇して、しきい値に達するとＦＥＴ１９のドレイン−ソース間に電流が流れ出す。このときＦＥＴ１９のドレイン−ソース間の抵抗はまだ大きいので、図６の（Ｄ）に示すように、電流は徐々にしか流れない。
【００４２】
このようにＦＥＴ１９のドレイン−ソース間に電流が流れ出すと、コンデンサ１８には徐々に電圧が発生し、図６の（Ｃ）に示すように、ＦＥＴ１９のドレイン−ソースにかかる電圧が徐々に下がってくる。そしてコンデンサ１８の充電が進み、ＦＥＴ１９のドレイン−ソース間の電圧が、定電圧素子２８を導通できなくなるまで下がると、それまで導通していたトランジスタ３１のコレクタ−エミッタ間が導通しなくなる。その結果、トランジスタ３２のベース−エミッタ間、コレクタ−エミッタ間がそれぞれ導通するようになり、３６Ｖバッテリー５の電圧が、トランジスタ３２を介し、抵抗３４とコンデンサ３６で構成される時定数回路を介し、ダイオード３５を介して図６の（Ｂ）に示すように、ＦＥＴ１９のゲートに印加される。
【００４３】
このとき、ＦＥＴ１９のゲートに印加される電圧は、ＦＥＴ１９を十分にオンできる電圧になるように設定する。このとき、抵抗３４とコンデンサ３６で構成される時定数回路を設けることで、ＦＥＴ１９が急峻にオンしてコンデンサ１８に向けて大きな突入電流が流れないようにしている。また、図６の（Ｂ）に示すように、ＦＥＴ１９のゲートに印加する電圧を可変することで、ＦＥＴ１９が急峻にオンして、コンデンサ１８に向けて大きな突入電流が流れないようにする時定数回路のコンデンサ２５、および３６の容量を小さくすることができる。
【００４４】
さらに、前記トランジスタ３２のコレクタ−エミッタ間が導通すると、ＦＥＴ１９のゲートに十分な電圧を印加するのと同時に、コンバータ部２０のリモートＯＮ／ＯＦＦ回路３７にも電圧が印加されるようにし、その電圧を検出してコンバータ部２０の動作を、ＦＥＴ１９のドレイン−ソース間の抵抗が十分小さくなってから開始させ、コンバータ部２０の動作の安定度を向上している。以上のような、スイッチ１４の閉成から、コンバータ部２０の動作開始までの一連の動作を、一例ではあるが３００ｍｓ程度で実現することができる。
【００４５】
これは、１２Ｖ負荷２１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２が動作するまでは１２Ｖバッテリー９から供給される電力で動作することができるため、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２に急峻な応答性を必要とせず、妥当な時間である。この時間を縮めようとすると、ＦＥＴ１９にかかる熱的ストレスが増し、放熱機構のさらなる強化が必要になり、機器の大型化や素子の信頼性低下などにつながり好ましいものではない。またスイッチ１４の開閉や、３６Ｖバッテリー５の脱着などによる、断続的な電源の投入や切断に備え、前記抵抗３８と抵抗３９、トランジスタ４０、及び抵抗４１でリセット回路を構成し、スイッチ１４を開放したり、３６Ｖバッテリー５を取り外すと、抵抗３８と抵抗３９の直列体の両端に電圧が低下することで、トランジスタ４０のエミッタ−ベース間に電流が流れ始め、それに伴ってトランジスタ４０のエミッタ−コレクタ間にも電流が流れ始めるので、コンデンサ２５、及びコンデンサ３６に蓄積されている電荷を、放電させることができる構成となっている。
【００４６】
コンデンサ２５の電荷を放電する際、抵抗２６と並列にダイオード２７を接続することで、放電速度を速くすることができる。上述のごとく、図６の（Ａ）に示すようにスイッチ１４が開放になると、図６の（Ｂ），（Ｃ）に示すように、充電初期状態に戻すことで、電源の断続的な投入や切断に対しても、正常な動作を行うことができるのである。
【００４７】
さて図４、図５は、図３に示した回路の実装状態を示した図面である。図４に示すように、基板４２の上に中空の天井面４３を設けて、この天井面４３に形状が大きな前記コンデンサ１８が実装されている。この天井面４３と、コンデンサ１８を取り除いたものが図５であり、前記ＦＥＴ１９の構成としては、その最下部に放熱板があり、その放熱板の上面側に素子が実装されている。この図に示すように最も特徴的なところは、その素子の下面側に設けられている放熱板を、基板４２上に設けられたコンデンサ１８実装のための、大きな端子板４４の上に半田付けをして実装していることである。この端子板４４は図４からも明らかなように、このような大きなコンデンサ１８を支えるもので、基板４２上で接続しなければならないということから、大きくして、しかも基板４２の外にまで引き出している。
【００４８】
このような端子板４４上に、前記ＦＥＴ１９の下面側の放熱板を半田で接続している。このように、ＦＥＴ１９からの熱を端子板４４や放熱性のよい基板４２に積極的に放熱させることで、ＦＥＴ１９が損失による熱に対する耐熱性を増すことにつながっている。これは従来の一例ではあるが、現在用いられているカセットテープレコーダーのケースと同等の大きさの抵抗が必要であったものが、わずかこのようなＦＥＴ１９のみに置き換えることができることにもつながっている。なお、この放熱の方法としては、さまざまな方法が考えられる。例えば放熱フィンを利用して、それに熱的に結合させることなどであるが、いずれにせよＦＥＴ１９にはこのような十分な放熱対策を施さなければ本発明の実現は困難である。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように本発明は、入力端子と、この入力端子にスイッチを介して接続したコンバータと、このコンバータに接続した出力端子とを備え、直流電源の正極側に接続される一方の入力端子に前記スイッチを介して第１のコンデンサを接続し、直流電源の負極側に接続される他方の入力端子と前記第１のコンデンサの間に放熱機構を有する第１の半導体スイッチング素子を接続し、この第１の半導体スイッチング素子の制御端子には、第１のコンデンサと第１の半導体スイッチング素子間の電圧を検出し、この検出電圧によって前記制御端子に印加する印加電圧を可変する制御回路を接続した電源装置としたものである。
【００５０】
すなわち第１のコンデンサの充電経路に介在することになった第１の半導体スイッチング素子は、第１のコンデンサへの充電が所定値に達するまでの間は、この第１の半導体スイッチング素子の制御端子に加える印加電圧を低くすることで、その抵抗を大きくし、これによって第１のコンデンサへの突入電流を抑制することができるようになるのである。
【００５１】
また、この第１のコンデンサへの充電が所定値よりも高くなった場合には、第１の半導体スイッチング素子の制御端子に加える電圧を、それまでよりは高くすることによって、この第１の半導体スイッチング素子の抵抗値を小さくし、それによって以降の、第１のコンデンサへの充電を短時間でスムーズに行わせることができるものである。
【００５２】
また、半導体スイッチング素子は放熱機構を有するものであるので、従来の抵抗と同じように初期に１Ａ程度の電流が流れることによって発熱が生じたとしても、それを積極的に外部に放熱させることができるので、この第１の半導体スイッチング素子自体として、大きな放熱機構を設ける必要がなくなり、これによって電源装置としての小型化が達成できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施の形態を採用した車の模式図
【図２】  本発明の一実施の形態を採用した車の回路ブロック図
【図３】  図２におけるＤＣ／ＤＣコンバータ部分の詳細な回路図
【図４】  図２におけるＤＣ／ＤＣコンバータの特にコンデンサとＦＥＴの部分を中心に示した実装状態を示す斜視図
【図５】  図２におけるＤＣ／ＤＣコンバータの特にコンデンサとＦＥＴの部分を中心に示した実装状態を示す平面図
【図６】  図２におけるＤＣ／ＤＣコンバータの各部の動作を説明するための波形図
【符号の説明】
１  車の本体
２  エンジンルーム
３  エンジン
４  発電機
５  ３６Ｖバッテリー
６  ３６Ｖスターター
７  電動パワーステアリング
８  電動エアコン
９  １２Ｖバッテリー
１０  ヘッドライト
１１  トランクルーム
１２  ＤＣ／ＤＣコンバータ
１３  入力端子
１４  スイッチ
１５  出力端子
１６  入力端子
１７  出力端子
１８  コンデンサ
１９  ＦＥＴ
２０  コンバータ部
２１  負荷
２２  抵抗
２３  定電圧素子
２４  抵抗
２５  コンデンサ
２６  抵抗
２７  ダイオード
２８  定電圧素子
２９  抵抗
３０  抵抗
３１  トランジスタ
３２  トランジスタ
３３  抵抗
３４  抵抗
３５  ダイオード
３６  コンデンサ
３７  リモートＯＮ／ＯＦＦ回路
３８  抵抗
３９  抵抗
４０  トランジスタ
４１  抵抗
４２  基板
４３  天井面
４４  端子板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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