(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大電流負荷に電源電圧を供給する電圧源より入力される入力電圧に含まれるリップル成分が除去された出力電圧を出力するリップルフィルタと、
前記出力電圧を電源電圧として動作し、当該動作により第１信号を出力する負荷と、
前記出力電圧の電位と前記第１信号の電位を比較し、その電位差が所定の閾値以下の場合に第２信号を出力する比較器と、
前記第２信号が入力されると、当該第２信号の入力がなくなるまで前記第１信号の電位を低下させる制御回路とを備える、電圧監視回路。
【請求項２】
前記負荷は、所定の入力信号を生成する信号生成回路と、当該入力信号を増幅して前記第１信号を出力する増幅回路とを備え、
前記制御回路は、前記入力信号の電位と前記増幅回路の増幅率の少なくとも一方を低下させる、請求項１に記載の電圧監視回路。
【請求項３】
前記負荷は、発光素子に所定の光量を有する光を出射させる駆動信号を出力する駆動回路と、発光素子より受光した光の光量に応じて出力される受光素子からの出力信号を増幅する増幅回路とを備え、
前記制御回路は、前記駆動信号の電位と前記増幅回路の増幅率の少なくとも一方を低下させる、請求項１に記載の電圧監視回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リップルフィルタを含む定電圧回路を介して負荷に供給される電源電圧を監視する回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
定電圧回路は、電圧源より入力される電圧が各種要因により変動しても、負荷に一定の電源電圧（負荷電圧）を供給するために用いられる。定電圧回路が正常に動作するためには入力電圧を負荷電圧（出力電圧）よりも高くする必要がある。
【０００３】
定電圧回路の入出力電圧特性には製品ごとに数％程度のばらつきがあるため、出力電圧がばらつき範囲の上限にあるような場合においても定電圧回路を正常に動作させるためには、入力電圧値を高めに設定して余裕を持たせておく必要がある。このことは定電圧回路における電力消費が増加し、効率が低下することを意味する。
【０００４】
例えば特許文献１から３に記載のリップルフィルタを用いることによっても定電圧供給機能が得られる。リップルフィルタは電圧源より供給される電圧に含まれる高周波変動成分を除去するものであるため、入力電圧と略同値の出力電圧を得ることができる。上記のように入力電圧を高めに設定する必要がないため、消費電力が少なくて済む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２８４７１５号公報
【特許文献２】特公昭６２−３１３７０号公報
【特許文献３】特公昭５２−４０７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
大電流が流れる別の負荷が電圧源に接続されている場合、当該負荷の動作がリップルフィルタへの入力電圧の降下をもたらすことがある。リップルフィルタは入力電圧降下に伴う電位の変動を解消するように構成されたものではないため、その出力電圧は降下後の入力電圧からリップル成分が除去されたものとなる。
【０００７】
すなわちリップルフィルタからの出力電圧が、リップルフィルタに接続されている負荷が必要としている電源電圧を下回ることがある。この場合、負荷は所定の動作を遂行することができなくなってしまう。
【０００８】
よって本発明は、リップルフィルタへの入力電圧に降下が生じても、リップルフィルタから電源電圧の供給を受ける負荷を正常に動作させうる電圧監視回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために本発明がとりうる一態様は、電圧監視回路であって、
電圧源より入力される入力電圧に含まれるリップル成分が除去された出力電圧を出力するリップルフィルタと、
前記出力電圧を電源電圧として動作し、当該動作により第１信号を出力する負荷と、
前記出力電圧の電位と前記第１信号の電位を比較し、その電位差が所定の閾値以下の場合に第２信号を出力する比較器と、
前記第２信号が入力されると、当該第２信号の入力がなくなるまで前記第１信号の電位を低下させる制御回路とを備える。
【００１０】
このような構成によれば、リップルフィルタの出力電圧の電位が降下し、負荷の出力信号電位との電位差が閾値以下になると、比較器からの検出信号の入力を受けて制御回路が能動的に負荷の出力信号電位を低下させる。この結果、負荷の出力信号電位は、リップルフィルタの出力電圧の電位との電位差が閾値を上回るまで低下する。したがって負荷の動作不能状態が回避あるいは直ちに解消され、電源電圧の降下状態が継続しても負荷の動作を維持させることが可能となる。
【００１１】
前記負荷は、所定の入力信号を生成する信号生成回路と、当該入力信号を増幅して前記第１信号を出力する増幅回路とを備え、前記制御回路は、前記入力信号の電位と前記増幅回路の増幅率の少なくとも一方を低下させる構成としてもよい。
【００１２】
前記負荷は、発光素子に所定の光量を有する光を出射させる駆動信号を出力する駆動回路と、発光素子より受光した光の光量に応じて出力される受光素子からの出力信号を増幅する増幅回路とを備え、前記制御回路は、前記駆動信号の電位と前記増幅回路の増幅率の少なくとも一方を低下させるようにしてもよい。本構成は、例えばパルスオキシメータ等、発光素子と受光素子を特に測定の不断性が求められる生体信号の取得に用いる場合に好適である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の構成によれば、リップルフィルタへの入力電圧に降下が生じても、リップルフィルタから電源電圧の供給を受ける負荷を正常に動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電圧監視回路の構成を示す機能ブロック図である。
【図２】図１の電圧監視回路の動作を説明するための図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る電圧監視回路の構成を示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態を添付の図面を参照しつつ以下詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電圧監視回路１０の構成を示す機能ブロック図である。電圧監視回路１０は、リップルフィルタ１１、負荷１２、比較器１３、および制御回路１４を備えている。
【００１７】
電圧源２０は商用電源等より供給される交流電圧を整流し、入力電圧Ｖｉｎとして供給するものである。本実施形態においては、３．１Ｖを入力電圧Ｖｉｎの定格電位としている。
【００１８】
電圧源２０と接地の間には大電流負荷３０が挿入されている。大電流負荷３０は、電圧源２０より電源電圧の供給を受けて所定の動作を行なうにあたり、比較的大きな電力消費を伴う負荷である。
【００１９】
リップルフィルタ１１は、入力端子１１ａおよび出力端子１１ｂを有している。入力端子１１ａは電圧源２０と電気的に接続されており、入力電圧Ｖｉｎが入力される。リップルフィルタ１１は接地端子１１ｃを介して接地されている。
【００２０】
図２に示すように、電圧源２０から供給される入力電圧Ｖｉｎはリップル成分を含んでいる。リップルフィルタ１１は、このリップル成分を除去する周知の回路構成を備えている。リップルフィルタ１１の出力端子１１ｂからは、入力電圧Ｖｉｎに含まれるリップル成分が除去された出力電圧Ｖｄｄが出力される。
【００２１】
リップルフィルタ１１は、入力電圧Ｖｉｎの電位よりも０．２Ｖ低い電位を有する出力電圧Ｖｄｄが出力されるように構成されている。定格電位の３．１Ｖが入力された場合、出力電圧Ｖｄｄの電位は２．９Ｖとなる。
【００２２】
負荷１２は、出力電圧Ｖｄｄを電源電圧として動作するものであり、信号生成回路１６と増幅回路１７を備えている。出力電圧Ｖｄｄは信号生成回路１６の電源端子１６ａおよび増幅回路１７の電源端子１７ａに入力されている。信号生成回路１６と増幅回路１７はそれぞれ接地端子１６ｂ、１７ｂを介して接地されている。
【００２３】
信号生成回路１６は、所定の入力信号を生成して出力端子１６ｃより出力する周知の回路構成を備えている。信号生成回路１６により生成された入力信号は、増幅回路１７の信号入力端子１７ｃに入力される。
【００２４】
増幅回路１７は、信号入力端子１７ｃに入力された入力信号の電位Ｖｉｓを所定の増幅率で増幅し、電位Ｖｏｓを有する出力信号を本発明の第１信号として信号出力端子１７ｄより出力する、周知の回路構成を備えている。出力信号は負荷１２の出力として所望の用途に利用される。
【００２５】
大電流負荷３０が動作して比較的大きな電流が流れると、図２に示すように、電圧源２０より供給される入力電圧Ｖｉｎの電位が、例えば１００ｍｓｅｃの間、２．９Ｖ程度まで降下する。これに伴い、リップルフィルタ１１より出力される出力電圧Ｖｄｄの電位も２．７Ｖ程度まで降下する。
【００２６】
一方、増幅回路１７の出力信号の電位Ｖｏｓは、入力信号の電位Ｖｉｓに応じて変化する。但し増幅後の信号の電位Ｖｏｓがリップルフィルタ１１より供給されている電源電圧Ｖｄｄを上回ることはできない。
【００２７】
図２に符号Ｔ１で示す時間領域においては、大電流負荷３０の動作に伴う電源電圧Ｖｄｄの降下が生じている。しかしながら増幅回路１７の出力信号の電位Ｖｏｓの最高電位が電源電圧Ｖｄｄの電位を下回っているため、増幅回路１７の動作に支障はない。
【００２８】
図２に符号Ｔ２で示す時間領域においては、増幅回路１７に入力される信号の電位Ｖｉｓが高いために、出力信号の電位Ｖｏｓも高くなっている。しかしながら電源電圧Ｖｄｄに降下が生じておらず、出力信号の電位Ｖｏｓの最高電位が電源電圧Ｖｄｄの電位を下回っているため、やはり増幅回路１７の動作に支障はない。
【００２９】
図２に符号Ｔ３で示す時間領域においては、再び大電流負荷３０の動作に伴う電源電圧Ｖｄｄの降下が生じている。このとき増幅回路１７が時間領域Ｔ２と同等の電位を有する信号を出力しようとすると、増幅回路１７の出力信号の電位Ｖｏｓの最高電位が電源電圧Ｖｄｄの電位を上回ってしまう。この場合、増幅回路１７は正常に動作することができず、増幅回路１７の出力信号の電位Ｖｏｓの最高電位が電源電圧Ｖｄｄの電位を上回る状態が継続する限り、動作不可能状態が維持されてしまう。
【００３０】
この問題を解消するために、本実施形態の電圧監視回路１０は、リップルフィルタ１１の出力電圧Ｖｄｄを比較器１３が備える第１入力端子１３ａに入力するとともに、増幅回路１７より出力される本発明の第１信号としての出力信号を、比較器１３が備える第２入力端子１３ｂにも入力するように構成されている。
【００３１】
比較器１３は、第１入力端子１３ａと第２入力端子１３ｂの電位差が所定の閾値以下である場合に、本発明の第２信号としての検出信号を出力端子１３ｃから出力する周知の回路構成を備えている。
【００３２】
本実施形態においては、上記の閾値が３０ｍＶに設定されている。すなわち比較器１３は、リップルフィルタ１１の出力電圧の電位Ｖｄｄと負荷１２の出力信号の電位Ｖｏｓを比較し、その電位差が３０ｍＶ以下の場合に検出信号を出力する。
【００３３】
制御回路１４の入力端子１４ａには、比較器１３より出力された検出信号が入力される。制御回路１４は、入力端子１４ａに検出信号が入力されると、制御線１４ｂを介して増幅回路１７の増幅率を低下させるよう構成されている。
【００３４】
すなわち図２に示す時間領域Ｔ３において、大電流負荷３０の動作に伴ってリップルフィルタ１１の出力電圧の電位Ｖｄｄが降下し、増幅回路１７の出力信号電位Ｖｏｓとの電位差が３０ｍＶ以下になると、比較器１３からの検出信号の入力を受けて制御回路１４が能動的に増幅回路１７の増幅率を低下させる。増幅率の低下は、比較器１３からの検出信号の入力がなくなるまでフィードバック制御を通じて行なわれる。
【００３５】
この結果、図２に示すように増幅回路１７の出力信号電位Ｖｏｓは、電源電圧の電位Ｖｄｄとの電位差が閾値（３０ｍＶ）を上回るまで低下する。したがって増幅回路１７の動作不能状態が回避あるいは直ちに解消される。増幅率は所定値より下がるものの、電源電圧の降下状態が継続しても増幅回路１７の動作を維持させることが可能となる。
【００３６】
次に図３を参照しつつ、本発明の第２の実施形態に係る電圧監視回路１０Ａについて説明する。第１の実施形態と実質的に同一または同様の構成には同一の参照番号を付与し、繰り返しとなる説明は省略する。
【００３７】
本実施形態の電圧監視回路１０Ａは、２つの負荷として発光回路１８と受光回路１９を備えている点において第１の実施形態に係る電圧監視回路１０と相違する。
【００３８】
発光回路１８は、生体組織に透過または反射させる複数の波長の光を出射可能な発光素子と、当該発光素子を駆動するための駆動回路を備えている。受光回路１９は、発光素子からの透過光または反射光の光量に応じた信号を出力する受光素子と、受光素子からの出力信号を増幅する増幅回路を備えている。
【００３９】
すなわち発光回路１８と受光回路１９は、酸化ヘモグロビン等の対象物質に対する吸光特性が異なる複数の波長の光を生体組織に透過又は反射させ、受光量を連続的に測定することにより得られる脈波データ信号から動脈血中の酸素飽和度を求めるパルスオキシメータの一部（信号処理部）を構成している。発光素子と受光素子はプローブとして構成されており、コネクタを介して信号処理部に脱着できるように構成されている。
【００４０】
発光回路１８は、電源端子１８ａに入力されるリップルフィルタ１１の出力電圧Ｖｄｄを電源電圧として動作し、駆動回路は発光素子の出射光量に対応する電位を有する駆動信号を生成して発光素子に出力する。発光回路１８は、接地端子１８ｂを介して接地されている。
【００４１】
受光回路１９は、電源端子１９ａに入力されるリップルフィルタ１１の出力電圧Ｖｄｄを電源電圧として動作し、増幅回路は受光素子の受光量に応じた電位を有する信号を増幅して出力端子１９ｂより出力する。受光回路１９は、接地端子１９ｂを介して接地されている。
【００４２】
脈拍により組織内動脈血の血液量が変動するため、受光素子の受光量が変化し、出力端子１９ｂより出力される信号の電位Ｖｏｓも変化する。比較器１３は、リップルフィルタ１１の出力電圧の電位Ｖｄｄと受光回路１９の出力信号の電位Ｖｏｓを比較し、その電位差が所定の閾値以下である場合に検出信号を出力する。
【００４３】
第１の実施形態と同様に、大電流負荷３０の動作に伴ってリップルフィルタ１１の出力電圧の電位Ｖｄｄが降下し、受光回路１９の出力信号電位Ｖｏｓとの電位差が閾値以下になると、比較器１３からの検出信号の入力を受けて制御回路１４が能動的に受光回路１９が備える増幅回路の増幅率を低下させる。増幅率の低下は、比較器１３からの検出信号の入力がなくなるまでフィードバック制御を通じて行なわれる。
【００４４】
この結果、受光回路１９の出力信号電位Ｖｏｓは、電源電圧の電位Ｖｄｄとの電位差が閾値を上回るまで低下する。したがって受光回路１９の動作不能状態が回避あるいは直ちに解消される。増幅率は所定値より下がるものの、電源電圧の降下状態が継続しても受光回路１９の動作を維持させることが可能となる。本実施形態のように不断性が強く求められる生体信号の測定にあたっては、負荷の動作を維持することの意義は非常に高い。
【００４５】
上記の実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであって、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく変更・改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
【００４６】
比較器１３から検出信号が入力された場合において、図１および図３に破線で示すように、信号生成回路１６が生成する入力信号の電位Ｖｉｓ（図３の場合は出射光の光量）を低下させることによっても、増幅回路１７（図３の場合は受光素子１９）の出力信号電位Ｖｏｓを低下させることができる。すなわち制御回路１４は、信号生成回路１６が生成する入力信号の電位と増幅回路１７の増幅率の少なくとも一方を低下させる構成とすることができる。
【００４７】
負荷１２は、必ずしも増幅回路１７を備えることを要しない。リップルフィルタ１１の出力電圧Ｖｄｄを電源電圧として動作し、当該動作により所定の信号を出力可能な負荷に対して本発明を適用することができる。
【００４８】
制御回路１４は、負荷１２の一部として設けられる構成としてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１０：電圧監視回路、１１：リップルフィルタ、１２：負荷、１３：比較器、１４：制御回路、１６：信号生成回路、１７：増幅回路、１８：発光回路、１９：受光回路、２０：電圧源、Ｖｄｄ：リップルフィルタの出力電圧の電位、Ｖｏｓ：負荷の出力信号の電位
【図１】
0005845113.tif 000002
【図２】
0005845113.tif 000003
【図３】
0005845113.tif 000004