(57)【要約】【課題】  低電力化を図ることができるとともに、回路の発熱および電磁ノイズの発生を低減させることのできるスイッチング電源装置を提供する。【解決手段】  入力する電力を交互に切り換えるスイッチングデバイスを備えたスイッチング回路と、スイッチング回路に電力を供給する電力生成回路と、電力生成回路からスイッチング回路の各スイッチングデバイスへの電力供給配線の中途部にそれぞれ設けられたコイルＬ１，Ｌ２と、を備えている。【選択図】      図１
2014200133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力する電力を交互に切り換えるスイッチングデバイスを備えたスイッチング回路と、
前記スイッチング回路に電力を供給する電力生成回路と、
前記電力生成回路から前記スイッチング回路の各スイッチングデバイスへの電力供給配線の中途部にそれぞれ設けられたコイルと、
を備えていることを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項２】
前記電力生成回路への電力供給配線の中途部に設けられたコイルをさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源装置。
【請求項３】
入力する電力を交互に切り換えるスイッチングデバイスを備えたスイッチング回路と、
前記スイッチング回路に電力を供給する電力生成回路と、
前記電力生成回路への電力供給配線の中途部に設けられたコイルと、
を備えていることを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項４】
入力する電力を交互に切り換えるスイッチングデバイスを備えたスイッチング部と、
前記スイッチング部に電力を供給する電力生成部と、
前記電力生成部から前記スイッチング部の各スイッチングデバイスへの電力供給配線の中途部にそれぞれ設けられたコイルと、
を備えていることを特徴とするスイッチング半導体装置。
【請求項５】
前記電力生成部への電力供給配線の中途部に設けられたコイルをさらに備えていることを特徴とする請求項４に記載のスイッチング半導体装置。
【請求項６】
入力する電力を交互に切り換えるスイッチングデバイスを備えたスイッチング部と、
前記スイッチング部に電力を供給する電力生成部と、
前記電力生成部への電力供給配線の中途部に設けられたコイルと、
を備えていることを特徴とするスイッチング半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスイッチング電源装置およびスイッチング半導体装置に係り、特に、低電力化を図ることができるとともに、回路の発熱および電磁ノイズの発生を低減させることを可能としたスイッチング電源装置およびスイッチング半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、電子機器において、電源電圧よりも高い電圧、あるいは低い電圧を負荷回路に供給するために、昇圧型あるいは降圧型のスイッチング電源が用いられている。
【０００３】
そして、このようなスイッチング電源を用いた電源装置として、従来、例えば、外部から与えられる入力電圧を安定化するスイッチング電源と、所定の基準電圧を生成する基準電圧源と、基準電圧源により生成される基準電圧に基づいて入力電圧を安定化するリニアレギュレータと、を備え、リニアレギュレータの出力電圧を、スイッチング電源の制御部および基準電圧源の電源電圧として供給するようにした技術が開示されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１６６６８８8号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の技術においては、スイッチング制御回路の低電力化を図ることができないという問題を有している。また、スイッチング制御回路の電流による発熱が生じてしまい、各回路に悪影響を及ぼすおそれがあるという問題を有している。さらに、スイッチング回路に供給されるベース電流は、一般的に数百ｋＨｚ〜数ＭＨｚを用いるものであるが、この周波数変動に伴う電流変動により、電磁ノイズが発生してしまうという問題をも有している。
【０００６】
本発明は前記した点に鑑みてなされたものであり、低電力化を図ることができるとともに、回路の発熱および電磁ノイズの発生を低減させることのできるスイッチング電源装置およびスイッチング半導体装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は前記目的を達成するために、請求項１の発明に係るスイッチング電源装置は、入力する電力を交互に切り換えるスイッチングデバイスを備えたスイッチング回路と、前記スイッチング回路に電力を供給する電力生成回路と、前記電力生成回路から前記スイッチング回路の各スイッチングデバイスへの電力供給配線の中途部にそれぞれ設けられたコイルと、を備えていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１において、前記電力生成回路への電力供給配線の中途部に設けられたコイルをさらに備えていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る発明は、入力する電力を交互に切り換えるスイッチングデバイスを備えたスイッチング回路と、前記スイッチング回路に電力を供給する電力生成回路と、前記電力生成回路への電力供給配線の中途部に設けられたコイルと、を備えていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明に係るスイッチング半導体装置は、入力する電力を交互に切り換えるスイッチングデバイスを備えたスイッチング部と、前記スイッチング部に電力を供給する電力生成部と、前記電力生成部から前記スイッチング部の各スイッチングデバイスへの電力供給配線の中途部にそれぞれ設けられたコイルと、を備えていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に係る発明は、請求項４において、前記電力生成部への電力供給配線の中途部に設けられたコイルをさらに備えていることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に係る発明は、入力する電力を交互に切り換えるスイッチングデバイスを備えたスイッチング部と、前記スイッチング部に電力を供給する電力生成部と、前記電力生成部への電力供給配線の中途部に設けられたコイルと、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る発明によれば、電力生成回路からスイッチング回路の各スイッチングデバイスへの電力供給配線の中途部にそれぞれコイルを設けるようにしているので、電源の出力部分における電流値およびコイルの出力部分における電流値を低減させることができる。その結果、電源による電流値を低減させることにより、スイッチングデバイスのベース電流変動に伴って発生する電磁ノイズを低減させることが可能となる。
【００１４】
請求項２に係る発明によれば、電力生成回路への電力供給配線の中途部にコイルを設けるようにしているので、電源の出力部分における電流値およびコイルの出力部分における電流値を低減させることができる。その結果、電源による電流値を低減させることにより、スイッチングデバイスのベース電流変動に伴って発生する電磁ノイズを低減させることが可能となる。
【００１５】
請求項３に係る発明によれば、電力生成回路への電力供給配線の中途部にコイルを設けるようにしているので、電源の出力部分における電流値およびコイルの出力部分における電流値を低減させることができる。その結果、電源による電流値を低減させることにより、スイッチングデバイスのベース電流変動に伴って発生する電磁ノイズを低減させることが可能となる。
【００１６】
請求項４に係る発明によれば、電力生成回路からスイッチング回路の各スイッチングデバイスへの電力供給配線の中途部にそれぞれコイルを設けるようにしているので、電源の出力部分における電流値およびコイルの出力部分における電流値を低減させることができる。その結果、電源による電流値を低減させることにより、スイッチングデバイスのベース電流変動に伴って発生する電磁ノイズを低減させることが可能となる。
【００１７】
請求項５に係る発明によれば、電力生成回路への電力供給配線の中途部にコイルを設けるようにしているので、電源の出力部分における電流値およびコイルの出力部分における電流値を低減させることができる。その結果、電源による電流値を低減させることにより、スイッチングデバイスのベース電流変動に伴って発生する電磁ノイズを低減させることが可能となる。
【００１８】
請求項６に係る発明によれば、電力生成回路への電力供給配線の中途部にコイルを設けるようにしているので、電源の出力部分における電流値およびコイルの出力部分における電流値を低減させることができる。その結果、電源による電流値を低減させることにより、スイッチングデバイスのベース電流変動に伴って発生する電磁ノイズを低減させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係るスイッチング電源装置の第１実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係るスイッチング電源装置の第２実施形態を示す概略構成図である。
【図３】本発明に係るスイッチング電源装置の第３実施形態を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は、本発明に係るスイッチング電源装置の第１実施形態を示す概略構成図であり、図１において、本実施形態のスイッチング電源装置は、スイッチングデバイスを備えたスイッチング回路と、スイッチング回路に電力を供給する電力生成回路と、を備えている。
【００２２】
スイッチング回路は、例えば、ＮＭＯＳ型の２つのトランジスタＱ３，Ｑ４を備えており、一方のトランジスタＱ３のドレイン側には、第１電源Ｖ１が接続されている。この第１電源Ｖ１により、各トランジスタＱ３，Ｑ４をＯＮ、ＯＦＦ動作させるように構成されている。
【００２３】
また、各トランジスタＱ３，Ｑ４のゲート側とソース側との間には、出力トランスＴ１，Ｔ２がそれぞれ接続されており、各トランジスタＱ３，Ｑ４のゲート側と各出力トランスＴ１，Ｔ２の二次コイル側との間には、抵抗Ｒ１，Ｒ３が直列に接続されるとともに、抵抗Ｒ２，Ｒ４およびダイオードＤ１，Ｄ２がそれぞれ出力トランスＴ１，Ｔ２と並列に接続されている。そして、これら各抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４およびダイオードＤ１，Ｄ２により各トランジスタＱ３，Ｑ４のゲート（もしくはベース）をＯＮ、ＯＦＦするための電力を最適化するように構成されている。また、２つの出力トランスＴ１，Ｔ２の一次コイル側を互いに接続することにより、入力トランスＴ０を構成するようになっている。
【００２４】
また、電力生成回路は、第２電源Ｖ２を備えており、第２電源Ｖ２は、直列に接続された２つのコンデンサＣ１，Ｃ２を介して一方のトランジスタＱ４のソース側に接続されている。また、第２電源Ｖ２は、極性が反転した２つのトランジスタＱ１，Ｑ２を介して、コンデンサＣ１，Ｃ２と一方のトランジスタＱ４のソース側との間に接続されている。陽極が反転したトランジスタＱ１，Ｑ２としては、例えば、一方のトランジスタＱ１は、Ｎ型トランジスタで構成されており、他方のトランジスタＱ２は、Ｐ型トランジスタで構成されている。なお、Ｎ型トランジスタの代わりにMＯＳＦＥＴに置き換えてもよく、Ｐ型トランジスタの代わりにMＯＳＦＥＴに置き換えてもよい。
【００２５】
また、第２電源Ｖ２は、一方のトランジスタＱ１のコレクタ側に接続されており、このトランジスタＱ１のエミッタ側には、他方のトランジスタＱ２のエミッタ側が接続されており、このトランジスタＱ２のコレクタ側がコンデンサＣ１，Ｃ２と一方のトランジスタＱ４のソース側との間に接続されるようになっている。また、一方のトランジスタＱ１のベース側と他方のトランジスタＱ２のベース側とは、互いに接続されており、各トランジスタＱ１，Ｑ２のベース側との間と、他方のトランジスタＱ２のコレクタ側との間には、パルス発信器ｅ１が接続されている。
【００２６】
そして、本実施形態においては、電力生成回路からスイッチング回路の各スイッチングデバイスへの電力供給配線の中途部としての、各出力トランスＴ１，Ｔ２の間と、各コンデンサＣ１，Ｃ２の間との間には、第１コイルＬ１が接続されている。また、入力トランスＴ０と各トランジスタＱ１，Ｑ２との間には、第２コイルＬ２が接続されている。
【００２７】
本実施形態においては、各出力トランスＴ１，Ｔ２の間と各コンデンサＣ１，Ｃ２の間との間に、第１コイルＬ１を接続するとともに、入力トランスＴ０と各トランジスタＱ１，Ｑ２との間に、第２コイルＬ２を接続することにより、第２電源Ｖ２の出力部分であるＡ点における電流値を低減させることが可能となるとともに、第１コイルＬ１の出力部分であるＢ点における電流値を低減させることが可能となる。
【００２８】
本発明者らが行った実験結果によれば、第１コイルＬ１および第２コイルＬ２を用いない従来の回路において、同一箇所で電流値を測定した結果、Ａ点では、１５０．１ｍＡ、Ｂ点では、３００．２ｍＡであった。これに対して、本実施形態においては、Ａ点では、６９．０２ｍＡ、Ｂ点では、１３８ｍＡであった。
【００２９】
このように本実施形態においては、第１コイルＬ１および第２コイルＬ２を設けることにより、第２電源Ｖ２の出力部分であるＡ点における電流値および第１コイルＬ１の出力部分であるＢ点における電流値を低減させることができるものである。
【００３０】
また、このように構成した回路において、本発明者らが行った実験結果によれば、トランジスタＱ３における制御電圧は、従来の回路においては、８２７．７ｍＶであったのに対して、本実施形態においては、８０５．７ｍＶであった。そのため、トランジスタＱ３の制御電圧は、従来の回路とほぼ同様であり、トランジスタＱ３の駆動に支障はなかった。さらに、この場合に、トランジスタＱ３の制御波形についても、従来の回路とほぼ変わらない方形波を確保することができることがわかった。
【００３１】
以上述べたように、本実施形態においては、電力生成回路からスイッチング回路の各スイッチングデバイスへの電力供給配線の中途部にそれぞれ第１コイルＬ１および第２コイルＬ２を設けるようにしているので、第２電源Ｖ２の出力部分であるＡ点における電流値および第１コイルＬ１の出力部分であるＢ点における電流値を低減させることができるものである。さらに、トランジスタＱ３の制御電圧および制御波形についても十分に確保することができる。
【００３２】
その結果、第２電源Ｖ２による電流値を低減させることにより、トランジスタＱ３のベース電流変動に伴って発生する電磁ノイズを低減させることが可能となる。
【００３３】
次に、本発明に係るスイッチング電源装置の第２実施形態について、図２を参照して説明する。
【００３４】
本実施形態においても、前記第１実施形態の場合と同様に、電力生成回路からスイッチング回路の各スイッチングデバイスへの電力供給配線の中途部としての、各出力トランスＴ１，Ｔ２の間と各コンデンサＣ１，Ｃ２の間との間に、第１コイルＬ１が接続されるとともに、入力トランスＴ０と各トランジスタＱ１，Ｑ２との間に、第２コイルＬ２が接続されている。本実施形態においては、さらに、電力生成回路への電力供給配線の中途部としての、第２電源Ｖ２の電力供給配線の中途部に、第３コイルＬ３が接続されるように構成されている。
【００３５】
その他の構成については、前記第１実施形態のものと同様であるので、同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００３６】
本実施形態においては、各出力トランスＴ１，Ｔ２の間と各コンデンサＣ１，Ｃ２の間との間に、第１コイルＬ１を接続するとともに、入力トランスＴ０と各トランジスタＱ１，Ｑ２との間に、第２コイルＬ２を接続し、さらに、第２電源Ｖ２の電力供給配線の中途部に、第３コイルＬ３を接続することにより、第２電源Ｖ２の出力部分であるＡ点における電流値を低減させることができるとともに、第１コイルＬ１の出力部分であるＢ点における電流値を低減させることができるものである。
【００３７】
本発明者らが行った実験結果によれば、従来の回路においては、Ａ点では、１５０．１ｍＡ、Ｂ点では、３００．２ｍＡであったのに対して、本実施形態においては、Ａ点では、３５．８９ｍＡ、Ｂ点では、１３８．６ｍＡであった。そのため、前記第１実施形態に比較して、さらにＡ点における電流値を低減させることができることがわかる。
【００３８】
このように本実施形態においては、第１コイルＬ１、第２コイルＬ２および第３コイルＬ３をそれぞれ設けることにより、第２電源Ｖ２の出力部分であるＡ点における電流値および第１コイルＬ１の出力部分であるＢ点における電流値を低減させることができるものである。
【００３９】
また、このように構成した回路において、本発明者らが行った実験結果によれば、トランジスタＱ３における制御電圧は、従来の回路においては、８２７．７ｍＶであったのに対して、本実施形態においては、８０５．７ｍＶであった。そのため、トランジスタＱ３の制御電圧は、従来の回路とほぼ同様であり、トランジスタＱ３の駆動に支障はなかった。さらに、この場合に、トランジスタＱ３の制御波形についても、従来の回路とほぼ変わらない方形波を確保することができることがわかった。
【００４０】
以上述べたように、本実施形態においては、電力生成回路からスイッチング回路の各スイッチングデバイスへの電力供給配線の中途部にそれぞれ第１コイルＬ１および第２コイルＬ２を設けるとともに、電力生成回路への電力供給配線の中途部に第３コイルＬ３を設けるようにしているので、第２電源Ｖ２の出力部分であるＡ点における電流値および第１コイルＬ１の出力部分であるＢ点における電流値を低減させることができるものである。さらに、トランジスタＱ３の制御電圧および制御波形についても十分に確保することができる。
【００４１】
その結果、第２電源Ｖ２による電流値を低減させることにより、トランジスタＱ３のベース電流変動に伴って発生する電磁ノイズを低減させることが可能となる。
【００４２】
次に、本発明に係るスイッチング電源装置の第３実施形態について、図３を参照して説明する。
【００４３】
本実施形態においては、電力生成回路からスイッチング回路の各スイッチングデバイスへの電力供給配線の中途部の第１コイルＬ１および第２コイルＬ２は、設けられておらず、電力生成回路への電力供給配線の中途部としての、第２電源Ｖ２の電力供給配線の中途部に、第３コイルＬ３のみが接続されるように構成されている。
【００４４】
その他の構成については、前記第１実施形態のものと同様であるので、同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００４５】
本実施形態においては、第２電源Ｖ２の電力供給配線の中途部に、第３コイルＬ３を接続することにより、第２電源Ｖ２の出力部分であるＡ点における電流値を低減させることができるとともに、第１コイルＬ１の出力部分であるＢ点における電流値を低減させることができるものである。
【００４６】
本発明者らが行った実験結果によれば、従来の回路においては、Ａ点では、１５０．１ｍＡ、Ｂ点では、３００．２ｍＡであったのに対して、本実施形態においては、Ａ点では、１１５．６ｍＡ、Ｂ点では、１６０．３ｍＡであった。そのため、前記第１実施形態および第２実施形態に比較すると、Ａ点およびＢ点における電流値の低減効果は、少ないものの、従来の回路に比較すると、十分な電流値の低減効果が期待できることがわかる。
【００４７】
このように本実施形態においては、第３コイルＬ３のみを設けることにより、第２電源Ｖ２の出力部分であるＡ点における電流値および第１コイルＬ１の出力部分であるＢ点における電流値を低減させることができるものである。
【００４８】
また、このように構成した回路において、本発明者らが行った実験結果によれば、トランジスタＱ３における制御電圧は、従来の回路においては、８２７．７ｍＶであったのに対して、本実施形態においては、８２９．６ｍＶであった。そのため、トランジスタＱ３の制御電圧は、従来の回路とほぼ同様であり、トランジスタＱ３の駆動に支障はなかった。さらに、この場合に、トランジスタＱ３の制御波形についても、従来の回路とほぼ変わらない方形波を確保することができることがわかった。
【００４９】
以上述べたように、本実施形態においては、電力生成回路への電力供給配線の中途部に第３コイルＬ３を設けるようにしているので、第２電源Ｖ２の出力部分であるＡ点における電流値および第１コイルＬ１の出力部分であるＢ点における電流値を低減させることができるものである。さらに、トランジスタＱ３の制御電圧および制御波形についても十分に確保することができる。
【００５０】
その結果、第２電源Ｖ２による電流値を低減させることにより、トランジスタＱ３のベース電流変動に伴って発生する電磁ノイズを低減させることが可能となる。
【００５１】
なお、前記各実施形態においては、スイッチング電源装置としての実施形態について説明したが、このような回路構成を１チップで構成したスイッチング半導体装置に適用するようにしてもよい。
【００５２】
また、前記各実施形態においては、第１電源Ｖ１と第２電源Ｖ２との２つの電源を用いるようにしているが、第２電源Ｖ２を省略して第１電源Ｖ１からの分岐配線により、電源を供給するようにしてもよい。この場合には、必要に応じて、電圧値を降圧または昇圧するようにしてもよい。
【００５３】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００５４】
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４  トランジスタ
Ｖ１  第１電源
Ｖ２  第２電源
ｅ１  パルス発信器
Ｔ１，Ｔ２  出力トランス
Ｔ０  入力トランス
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４  抵抗
Ｄ１，Ｄ２  ダイオード
Ｃ１，Ｃ２  コンデンサ
Ｌ１  第１コイル
Ｌ２  第２コイル
Ｌ３  第３コイル
【図１】
2014200133.tif 000003
【図２】
2014200133.tif 000004
【図３】
2014200133.tif 000005