(57)【要約】【課題】  電圧の安定度と電力消費の改善を図った電源回路を提供する。【解決手段】  トランジスタ（２４）のコレクタ−エミッタを介して負荷に電源を供給する電源回路（１０）において、前記トランジスタのコレクタにダイオード（１８）を介してバッテリ電圧（ＶＢＴ）を供給すると共に、前記トランジスタのコレクタ−ベース間に抵抗（２０）を接続し、前記トランジスタのベースとグランド間に電圧安定化素子（２６）を接続し、且つ、前記トランジスタのベースに、抵抗（２１）とダイオード（２５）からなる直列回路を介してイグニッションスイッチ（１６）の接点経由のバッテリ電圧を供給する。【選択図】  図１
2006243886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランジスタのコレクタ−エミッタを介して負荷に電源を供給する電源回路において、
前記トランジスタのコレクタにダイオードを介してバッテリ電圧を供給すると共に、
前記トランジスタのコレクタ−ベース間に抵抗を接続し、
前記トランジスタのベースとグランド間に電圧安定化素子を接続し、
且つ、前記トランジスタのベースに、抵抗とダイオードからなる直列回路を介してイグニッションスイッチの接点経由のバッテリ電圧を供給するように構成したことを特徴とする電源回路。
【請求項２】
前記トランジスタのベースとグランド間に接続される電圧安定化素子がシャントレギュレータであることを特徴とする請求項１記載の電源回路。
【請求項３】
前記直列回路を構成するダイオードがショットキーバリアダイオードであることを特徴とする請求項１記載の電源回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源回路に関し、たとえば、車両に搭載される電源回路であって、とりわけ、イグニッションスイッチをオフにしている間も負荷に電源を供給し続けることができる電源回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載されたいくつかの電装品、または、一部の電装品の内部回路は、イグニッションキーをオフにした後も電源電圧（以下、便宜的にスタンバイ電圧ＶＳという。）を必要とするものがある。たとえば、エンジン等の各種制御を行うための電子制御ユニットは、内部メモリの一部をバッテリバックアップするために、スタンバイ電圧ＶＳを必要とする。あるいは、イモビライザやキーレスエントリーシステムなども、イグニッションキーをオフにした後も認証回路や通信回路を動作させておかなければならず、同様に、スタンバイ電圧ＶＳを必要とする。
【０００３】
一般的にスタンバイ電圧ＶＳは、イグニッションキーをオンにした後に電装品等に供給される通常の電源電圧とは別の電源回路で作られる。
【０００４】
この種の電源回路の従来技術としては、たとえば、特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００５】
図３は、従来技術における電源回路（同文献の図１の定電圧回路１０を参照）の構成図である。この図において、バッテリ電圧ＶＢＴは、イグニッションスイッチを介さずに直接、電源回路１に印加される常時供給電圧である。電源回路１は、抵抗２とツェナーダイオード３とを直列接続して構成されており、そのツェナーダイオード３の両端電圧をスタンバイ電圧ＶＳとして取り出している。
【０００６】
ここで、ツェナーダイオード３の降伏電圧ＶZDを便宜的に５Ｖとすると、この電源回路１は、バッテリ電圧ＶＢＴが降伏電圧ＶZD越えている限り、スタンバイ電圧ＶＳ＝降伏電圧ＶZD、すなわち、５Ｖのスタンバイ電圧ＶＳを出力する。したがって、仮にバッテリ電圧ＶＢＴに変動があったとしても、スタンバイ電圧ＶＳを一定電圧（５Ｖ）に維持することができ、定電圧動作を行うことができる。
【０００７】
【特許文献１】特許第３４４６５９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記の従来技術にあっては、ツェナーダイオードを使用した最も単純な回路であるため、電圧の安定度が悪いという問題点がある。
【０００９】
また、ツェナーダイオードは、アノード−カソード間に印加した逆方向電圧を徐々に高くしていくと、ある電圧（降伏電圧）を境にしてｐｎ接合の逆方向の降伏現象を生じてインピーダンスが低下し、逆方向電流が急速に流れ始める性質を持っている。従来技術では、この降伏現象を利用しているため、ツェナーダイオードには常にバッテリ電圧ＶＢＴと降伏電圧ＶZDの差に相当する電流ｉZDが流れ込む。したがって、この電流ｉZDにより無駄な電力消費を招き、バッテリの寿命を短くするという問題点がある。
【００１０】
そこで本発明は、電圧の安定度と電力消費の改善を図った電源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】
【００１１】
本発明に係る電源回路は、トランジスタのコレクタ−エミッタを介して負荷に電源を供給する電源回路において、前記トランジスタのコレクタにダイオードを介してバッテリ電圧を供給すると共に、前記トランジスタのコレクタ−ベース間に抵抗を接続し、前記トランジスタのベースとグランド間に電圧安定化素子を接続し、且つ、前記トランジスタのベースに、抵抗とダイオードからなる直列回路を介してイグニッションスイッチの接点経由のバッテリ電圧を供給するように構成したことを特徴とするものである。
【００１２】
この発明では、イグニッションスイッチをオフにしているとき、トランジスタのベース及び電流安定化素子に流れる電流は、トランジスタのコレクタに接続されたダイオードと、トランジスタのコレクタ−ベース間に接続された抵抗とを介して単一の経路（第一の経路）で供給される一方、イグニッションスイッチをオンにしたときには、この第一の経路に加えて、抵抗とダイオードからなる直列回路（第二の経路）を介して供給される。
【００１３】
このように、イグニッションスイッチをオフにしているときは「第一の経路」、オンにしたときは「第一の経路と第二の経路」を介して、トランジスタのベース及び電流安定化素子に流れる電流を供給するので、各々の経路のインピーダンスを、イグニッションスイッチをオフにしているときと、オンにしたときの各々に最適化することができる。つまり、イグニッションスイッチをオフにしているときには、バッテリの放電を抑えるために第一の経路のインピーダンスを高くし、一方、イグニッションスイッチをオンにしたときには、電圧の安定化を図るために、トランジスタのベース及び電流安定化素子に流れる電流を増大させるべく、第二の経路のインピーダンスを低くすることが容易にできる。それゆえ、電圧の安定度と電力消費の改善を図った電源回路を提供することができる。
【００１４】
また、好ましくは、前記トランジスタのベースとグランド間に接続される電圧安定化素子がシャントレギュレータであることを特徴とするものである。このようにすると、たとえば、基本的な電圧安定化素子であるツェナーダイオードを用いた場合に比べて、より高精度且つ高安定度な電源電圧を発生することができる。
【００１５】
また、好ましくは、前記直列回路を構成するダイオードがショットキーバリアダイオードであることを特徴とするものである。
このようにすると、ショットキーバリアダイオードの順方向電圧は、通常のダイオード（ＰＮダイオード）の順方向電圧のほぼ１／２であるため、その電位差に相当する分だけ、バッテリ電圧の低下に伴う定電圧マージンを拡大することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、電圧の安定度と電力消費の改善を図った電源回路を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態における電源回路の構成図である。この図において、電源回路１０の正電位端子１１は、ケーブル１２を介してバッテリ１３の正電極に接続されており、グランド端子１４は、ケーブル１５を介してバッテリ１３の負電極に接続されている。バッテリ１３は、不図示のエンジンが回転している間、そのエンジンによって駆動される不図示の発電機の起電圧で充電されるようになっており、エンジン回転時はもちろんのこと、エンジン停止時であっても、その正電極と負電極の間の端子電圧、すなわち、バッテリ電圧ＶＢＴを、電源回路１０の正電位端子１１とグランド端子１４の間に常時継続的に供給する。
【００１８】
また、バッテリ１３の正電極には、イグニッションスイッチ１６が接続されており、このイグニッションスイッチ１６の接点が閉じられたときには、その接点を通して電源回路１０のＶＢ端子１７にバッテリ電圧ＶＢＴを供給するようになっている。
【００１９】
図示の電源回路１０は、２個のＰＮダイオード１８、１９、４個の抵抗２０、２１、２２、２３、１個のＮＰＮトランジスタ２４、１個のショットキーバリアダイオード２５、及び、１個のシャントレギュレータ２６で構成されている。
【００２０】
以下、説明の便宜上、２個のＰＮダイオード１８、１９を「第一のＰＮダイオード１８」、「第二のＰＮダイオード１９」ということにすると共に、４個の抵抗２０、２１、２２、２３を「第一の抵抗２０」、「第二の抵抗２１」、「第三の抵抗２２」、「第四の抵抗２３」ということにする。
【００２１】
これらの構成要素は、以下の接続関係にある。
第一のＰＮダイオード１８と第二のＰＮダイオード１９のカソード同士が接続されており、且つ、第一のＰＮダイオード１８のアノードが正電位端子１１に接続され、第二のＰＮダイオード１９のアノードがＶＢ端子１７に接続されている。
【００２２】
第一のＰＮダイオード１８のカソード（及び第二のＰＮダイオード１９のカソード）がＮＰＮトランジスタ２４のコレクタに接続され、さらに、このＮＰＮトランジスタ２４のベースにシャントレギュレータ２６のカソードが接続されていると共に、シャントレギュレータ２６のアノードがグランド端子１４に接続されている。
【００２３】
第一の抵抗２０の一端がＮＰＮトランジスタ２４のコレクタに接続され、この第一の抵抗２０の他端がＮＰＮトランジスタ２４のベースと第二の抵抗２１の一端に接続されると共に、この第二の抵抗２１の他端がショットキーバリアダイオード２５のカソードに接続され、さらに、このショットキーバリアダイオード２５のアノードがＶＢ端子１７に接続されている。
【００２４】
第三の抵抗２２の一端がＮＰＮトランジスタ２４のエミッタに接続され、この第三の抵抗２２の他端がシャントレギュレータ２６のリファレンス端子と第四の抵抗２３の一端に接続されると共に、この第四の抵抗２３の他端がグランド端子１４に接続されている。
【００２５】
このような構成を有する電源回路１０は、イグニッションスイッチ１６をオフにしているときと、オンにしたときのそれぞれにおいて、次のように動作する。
図２は、電源回路１０の動作説明図であり、（ａ）はイグニッションスイッチ１６をオフにしているときのもの、（ｂ）はイグニッションスイッチ１６をオンにしたときのものである。
【００２６】
＜イグニッションスイッチ１６をオフにしているときの動作＞
まず、イグニッションスイッチ１６をオフにしているときの動作を説明する。第一のＰＮダイオード１８の順方向電圧は、一般的なＰＮダイオードの順方向電圧と同じ「０．８Ｖ」である。また、ＮＰＮトランジスタ２４のベース−エミッタ間電圧降下も、一般的なＮＰＮトランジスタのベース−エミッタ間電圧降下と同じ「０．６Ｖ」である。
【００２７】
シャントレギュレータ２６は、ツェナーダイオードと同様の電圧安定素子であるが、ツェナーダイオードが二端子型の電圧安定素子であるのに対して、シャントレギュレータ２６は、リファレンス端子を含む三端子型の電圧安定素子である点で相違する。すなわち、このシャントレギュレータ２６は、ツェナーダイオードと同様にカソード−アノード間の電圧を所定電圧、たとえば、「５．６Ｖ」に安定化するものであるが、リファレンス端子（ＡＤＪ端子ともいう。）に加えられるリファレンス電圧（図示の構成では第三の抵抗２２と第四の抵抗２３で抵抗分圧された電圧）に基づいて、フィードバックループを形成し、より一層高精度且つ高安定度の電圧安定化動作を行う点で相違する。
【００２８】
イグニッションスイッチ１６をオフにしているとき、ＮＰＮトランジスタ２４のベース電流ｉｂとシャントレギュレータ２６のシャント電流ｉｓは、第一のＰＮオード１８と第一の抵抗２０の経路を介して供給されるが、この電流供給路のインピーダンスはできるだけ高くすべきである。イグニッションスイッチ１６をオフにしている間は、バッテリ１３が充電されないため、バッテリ１３の放電量を可能な限り少なくする必要があるからである。
【００２９】
つまり、イグニッションスイッチ１６をオフにしている間は、バッテリ１３の寿命を延ばすために、第一のＰＮオード１８と第一の抵抗２０を介して流れ込む電流ｉｂ＋ｉｓをできるだけ少なくしなければならないからである。
【００３０】
そのためには、第一の抵抗２０の値を大きくすればよい。第一の抵抗２０の適切な値は、ＮＰＮトランジスタ２４とシャントレギュレータ２６が動作し得る最大の値またはマージンを見込んでそれよりも若干小さな値とすればよく、設計的事項の範疇ではあるが、たとえば、２０ＫΩ以上とすることができる。
【００３１】
このようにすると、バッテリ１３に負担をかけない程度の少ない電流ｉｂ＋ｉｓを流すことができるようになり、バッテリ１３の寿命を延ばすことができる。さらに、バッテリ電圧ＶＢＴから第一のＰＮダイオード１８の順方向電圧「０．８Ｖ」だけ下がった電圧をシャントレギュレータ２６の両端電圧「５．６Ｖ」に安定化することができ、ＮＰＮトランジスタ２４のベース−エミッタ間電圧降下「０．６Ｖ」を引いた「５Ｖ」の安定化電圧をスタンバイ電圧ＶＳとして取り出すことができる。
【００３２】
ここで、イグニッションスイッチ１６をオフにしているときに、「５Ｖ」のスタンバイ電圧ＶＳが得られる最低のバッテリ電圧ＶＢＴmin は、次式（１）で与えられる。
ＶＢＴmin ＝シャントレギュレータ２６の両端電圧＋
第一のＰＮダイオード１８の順方向電圧
＝５．６Ｖ＋０．８Ｖ＝６．４Ｖ  ・・・・（１）
したがって、イグニッションスイッチ１６をオフにしている間は、バッテリ電圧ＶＢＴが「６．４Ｖ」を下回らない限り、「５Ｖ」一定のスタンバイ電圧ＶＳを発生して負荷に供給し続けることができる。
【００３３】
＜イグニッションスイッチ１６をオンにしたときの動作＞
次に、イグニッションスイッチ１６をオンにしたときの動作を説明する。冒頭でも説明したように、イグニッションスイッチ１６をオンにしてスタータモータが起動すると、バッテリ電圧ＶＢＴが大きく低下する。このため、バッテリ電圧ＶＢＴの低下具合によっては、シャントレギュレータ２６の制御下限（たとえば、上記のＶＢＴmin ）を下回るおそれがある。
【００３４】
このような場合に備えて本実施形態では、イグニッションスイッチ１６がオンになると、上記の第一のＰＮダイオード１８と第一の抵抗２０の経路（第一の経路という。）に加え、ショットキーバリアダイオード２５と第二の抵抗２１からなる第二の経路を介して電流ｉｂ＋ｉｓを供給するようにしている。
【００３５】
ここで、ショットキーバリアダイオード２５の順方向電圧は、第一のＰＮダイオード１８の順方向電圧のほぼ半分に相当する「０．３Ｖ」であるから、イグニッションスイッチ１６をオンにしたときに、「５Ｖ」のスタンバイ電圧ＶＳが得られる最低のバッテリ電圧ＶＢＴmin は、次式（２）で与えられる。
ＶＢＴmin ＝シャントレギュレータ２６の両端電圧＋
ショットキーバリアダイオード２５の順方向電圧
＝５．６Ｖ＋０．３Ｖ＝５．９Ｖ  ・・・・（２）
【００３６】
したがって、イグニッションスイッチ１６をオンにしたときは、バッテリ電圧ＶＢＴが、前式（１）の「６．４Ｖ」よりも低い「５．９Ｖ」を下回らない限り、「５Ｖ」一定のスタンバイ電圧ＶＳを発生して負荷に供給し続けることができるので、電圧安定化のマージンを「６．４Ｖ」と「５．９Ｖ」の差に相当する「０．３Ｖ」だけ改善することができ、スタータモータ起動時のトラブル防止を図ることができる。
【００３７】
しかも、ショットキーバリアダイオード２５と第二の抵抗２１からなる第二の経路は、イグニッションスイッチ１６をオンにしたときにしか機能しないため、第二の経路のインピーダンス（第二の抵抗２１の値）を自在に設定することができる。このため、第二の抵抗２１の値を小さく（たとえば、２００Ω〜１ＫΩ）して充分な量の電流ｉｂ＋ｉｓ（とりわけ、ＰＮＰトランジスタ２４のベース電流ｉｂ）を流すことができ、この点においても、スタンバイ電圧ＶＳの安定化を高めることができる。
【００３８】
なお、第二のＰＮダイオード１９は、本発明にとって必須の要素ではない。この第二のＰＮダイオード１９は、何らかのトラブルで正電位端子１１にバッテリ電圧ＶＢＴが加えられなくなった場合や第一のＰＮダイオード１８に故障が発生した場合などでもＮＰＮトランジスタ２４のコレクタに電圧を支障無く供給するためのバックアップ素子である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本実施形態における電源回路の構成図である。
【図２】電源回路１０の動作説明図である。
【図３】従来技術における電源回路の構成図である。
【符号の説明】
【００４０】
ＶＢＴ  バッテリ電圧
１０  電源回路
１６  イグニッションスイッチ
１８  第一のＰＮダイオード（ダイオード）
２０  第一の抵抗（抵抗）
２１  第二の抵抗（抵抗）
２４  ＮＰＮトランジスタ（トランジスタ）
２５  ショットキーバリアダイオード（ダイオード）
２６  シャントレギュレータ（電圧安定化素子）
【図１】
2006243886.tif 000003
【図２】
2006243886.tif 000004
【図３】
2006243886.tif 000005