(57)【要約】【課題】電源回路のより好ましい出力制御を実現する。【解決手段】直流の入力電圧を変圧して直流の出力電圧を生成する電源主回路（１）と、出力電圧が第１の電圧よりも低い場合に、出力をアクティブにする出力短絡保護回路（５）と、入力電圧と出力電圧との差電圧が第２の電圧よりも低い場合に、出力をアクティブにする差電圧検出回路（６）と、出力短絡保護回路（５）の出力がアクティブかつ差電圧検出回路（６）の出力がインアクティブの場合に、電源主回路（１）を、再起動が必要なシャットダウン状態にする制御回路（７）と、入力電圧が第３の電圧よりも低い場合に、シャットダウン状態を解除するリセット回路（４）とを備えている。【選択図】図１
2011101506.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流の入力電圧を変圧して直流の出力電圧を生成する電源主回路と、
前記出力電圧が第１の電圧よりも低い場合に、出力をアクティブにする出力短絡保護回路と、
前記入力電圧と前記出力電圧との差電圧が第２の電圧よりも低い場合に、出力をアクティブにする差電圧検出回路と、
前記出力短絡保護回路の出力がアクティブかつ前記差電圧検出回路の出力がインアクティブの場合に、前記電源主回路を、再起動が必要なシャットダウン状態にする制御回路と、
前記入力電圧が第３の電圧よりも低い場合に、前記シャットダウン状態を解除するリセット回路とを備えている
ことを特徴とする電源回路。
【請求項２】
請求項２の電源回路において、
前記制御回路は、前記出力短絡保護回路の出力がアクティブかつ前記差電圧検出回路の出力がアクティブの場合に、前記電源主回路を、再起動が不要な出力停止状態にする
ことを特徴とする電源回路。
【請求項３】
請求項１の電源回路において、
前記制御回路は、前記出力短絡保護回路の出力がアクティブかつ前記差電圧検出回路の出力がインアクティブの状態が所定時間以上続いた場合に、前記電源主回路を、前記シャットダウン状態にする
ことを特徴とする電源回路。
【請求項４】
直流の入力電圧を変圧して直流の出力電圧を生成する電源回路の出力を制御する方法であって、
前記出力電圧が第１の電圧よりも低い場合に、第１の信号をアクティブにするステップと、
前記入力電圧と前記出力電圧との差電圧が第２の電圧よりも低い場合に、第２の信号をアクティブにするステップと、
前記第１の信号がアクティブかつ前記第２の信号がインアクティブの場合に、前記電源回路を、再起動が必要なシャットダウン状態にするステップと、
前記入力電圧が第３の電圧よりも低い場合に、前記シャットダウン状態を解除するステップとを備えている
ことを特徴とする電源回路の出力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源回路に関し、特に、低電圧入力および出力短絡から電源回路を保護する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
バッテリーやＡＣアダプタ等から供給される直流電圧を所望の電圧に変換して出力する電源回路が多くの電子機器に用いられている。一般に、電源回路は、出力短絡が発生すると、過電流による部品の破壊等を回避するために出力を停止する出力短絡保護回路を備えている。さらに、入力電圧検出回路を備え、入力電圧が低下し過ぎたことを検出した場合に出力短絡保護回路を動作させて出力を停止するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２８２９６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の電源回路は、出力停止に関して入力電圧の低下と出力短絡とを同列に扱っているため、入力電圧の低下によって出力電圧が低下した場合でも、出力短絡が発生したとみなして再起動が必要なシャットダウン状態となってしまう。しかし、出力停止の原因が入力側にある場合、すなわち、入力電圧の低下によって出力が停止した場合には、入力電圧が回復したら出力が自動的に復帰することが好ましい。
【０００５】
かかる点に鑑みて、本発明は、電源回路のより好ましい出力制御を実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため本発明によって次のような解決手段を講じた。すなわち、直流の入力電圧を変圧して直流の出力電圧を生成する電源主回路と、出力電圧が第１の電圧よりも低い場合に、出力をアクティブにする出力短絡保護回路と、入力電圧と出力電圧との差電圧が第２の電圧よりも低い場合に、出力をアクティブにする差電圧検出回路と、出力短絡保護回路の出力がアクティブかつ差電圧検出回路の出力がインアクティブの場合に、電源主回路を、再起動が必要なシャットダウン状態にする制御回路と、入力電圧が第３の電圧よりも低い場合に、シャットダウン状態を解除するリセット回路とを備えているものとする。
【０００７】
これによると、入力電圧はそのままで出力電圧のみが下がり過ぎた場合に、出力短絡が発生したとみなして、電源主回路がシャットダウンされ、入力電圧を一旦遮断することでシャットダウン状態が解除される。すなわち、入力電圧の低下によって出力電圧が低下しても、電源主回路はシャットダウンしないため、再起動の必要がない。
【０００８】
好ましくは、制御回路は、出力短絡保護回路の出力がアクティブかつ差電圧検出回路の出力がアクティブの場合に、電源主回路を、再起動が不要な出力停止状態にする。
【０００９】
これによると、電源主回路は、入力電圧の低下に伴って出力電圧が下がり過ぎた場合に、再起動が不要な出力停止状態となり、入力電圧が回復すると自動的に通常状態に復帰する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、入力電圧の低下によって電源回路が頻繁にシャットダウンすることを防止し、電源回路の可用性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態に係る電源回路の構成図である。
【図２】第１の実施形態に係る電源回路のタイミングチャートである。
【図３】第２の実施形態に係る電源回路の構成図である。
【図４】第２の実施形態に係る電源回路のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態に係る電源回路の構成図である。電源主回路１は、例えばバッテリーやＡＣアダプタ等から入力される直流電圧Ｖｉｎを降圧し、直流電圧Ｖｏｕｔを出力する。電源主回路１は、信号ＳＤがある程度の期間、例えば、電圧Ｖｏｕｔが０Ｖから出力下限電圧を上回るまでの起動時間以上アクティブ（例えば、Ｈレベル）であるときシャットダウン状態になる。また、電源主回路１は、信号ＲＳＴがアクティブ（例えば、Ｈレベル）になるとシャットダウン状態が解除される。電源主回路１は、例えば降圧型のＤＣ−ＤＣコンバータで構成することができる。
【００１３】
リセット回路４は、電圧Ｖｉｎが入力下限電圧よりも低い場合にリセット信号ＲＳＴをアクティブにする。入力下限電圧は、例えば、電源主回路１の動作電圧の下限値よりも少し高い電圧である。
【００１４】
出力短絡保護回路５は、電圧Ｖｏｕｔが出力下限電圧よりも低い場合に短絡検出信号ＳＨをアクティブ（例えば、Ｈレベル）にする。出力下限電圧は、例えば、目標出力電圧の７０％である。また、出力短絡保護回路５は、信号ＲＳＴがアクティブの場合にリセットされて信号ＳＨをインアクティブ（例えば、Ｌレベル）にする。
【００１５】
差電圧検出回路６は、電圧Ｖｉｎと電圧Ｖｏｕｔとの電圧差が最大差よりも低い場合に差電圧検出信号ＤＥＦをアクティブ（例えば、Ｈレベル）にする。最大差は、例えば、０．５Ｖである。
【００１６】
制御回路７は、信号ＳＨがアクティブかつ信号ＤＥＦがインアクティブ（例えば、Ｌレベル）である場合に、シャットダウン信号ＳＤをアクティブにする。具体的には、制御回路７は、例えばＮＯＴ回路７０とＡＮＤ回路７１とで構成することができる。
【００１７】
次に、本実施形態に係る電源回路の動作を図２を参照して説明する。なお、便宜上各信号のアクティブをＨレベル、インアクティブをＬレベルとする。時刻ｔ０では、電圧Ｖｉｎおよび電圧Ｖｏｕｔはともに０Ｖである。また、信号ＲＳＴ、ＳＨ、ＤＥＦ、ＳＤはすべてＬレベルである。
【００１８】
電圧Ｖｉｎが入力下限電圧を上回り、信号ＲＳＴがＬレベルとなると電圧Ｖｏｕｔは上昇する。これにより、信号ＳＤはＨレベルとなるが、Ｈレベルを維持する時間が起動時間未満であるため電源主回路１はシャットダウンしない。電圧Ｖｉｎおよび電圧Ｖｏｕｔがそれぞれの下限電圧を上回ると、電源主回路１は通常状態となる。
【００１９】
出力短絡や過負荷垂下等が発生すると、電圧Ｖｏｕｔは低下して時刻ｔ１で出力下限電圧を下回る。すると、信号ＳＨはＨレベルとなり、信号ＳＤはＨレベルとなる。時刻ｔ１から時刻ｔ２において、起動時間以上連続して信号ＳＤがＨレベルであるため、電源主回路１はシャットダウンする。シャットダウン後に、再起動操作が行われて電圧Ｖｉｎは低下する。時刻ｔ２で、電圧Ｖｉｎが入力下限電圧を下回ると信号ＲＳＴはＨレベルとなる。これにより、シャットダウン状態が解除されるとともに出力短絡保護回路５がリセットされて、信号ＳＨはＬレベルとなり、信号ＳＤはＬレベルとなる。再起動操作によって時刻ｔ３で電圧Ｖｉｎが上昇し始め、出力短絡や過負荷垂下等が解消されていれば、電源主回路１は通常状態となる。
【００２０】
バッテリーの消耗等により電圧Ｖｉｎが低下すると電圧Ｖｏｕｔも低下し、時刻ｔ４の直前で信号ＤＥＦはＨレベルとなる。時刻ｔ４で、電圧Ｖｏｕｔが出力下限電圧を下回ると、信号ＳＨはＨレベルとなるが、信号ＤＥＦはＨレベルであるため信号ＳＤはＬレベルのままである。したがって、電源主回路１はシャットダウンせず、出力下限電圧よりも低いながらも電圧Ｖｏｕｔを出力し続ける。その後、電源を例えばＡＣアダプタ等に接続することで電圧Ｖｉｎが回復して上昇し始めると、それに伴って電圧Ｖｏｕｔも回復する。
【００２１】
以上、本実施形態によると、電圧Ｖｉｎがそのままで電圧Ｖｏｕｔのみが低下した状態が一定時間以上連続すると電源主回路１はシャットダウンする。すなわち、電圧Ｖｉｎの低下では電源主回路１はシャットダウンしない。
【００２２】
なお、過電流保護機能として、電源主回路１を例えば、過電流領域において出力電圧および出力電流がともに減少する特性を持つように構成するとよい。これによると、電圧Ｖｉｎが低くかつ出力短絡が発生している場合に、シャットダウンしなくても電源回路を破壊等から保護することができる。
【００２３】
＜第２の実施形態＞
図３は、第２の実施形態に係る電源回路の構成図である。以下、第１の実施形態との相違点について説明する。
【００２４】
制御回路７Ａは、信号ＲＳＴがアクティブの場合、あるいは信号ＳＨおよび信号ＤＥＦがともにアクティブの場合に停止信号ＳＴをアクティブ（例えば、Ｈレベル）にする。すなわち、信号ＳＴは、信号ＲＳＴも兼ねている。具体的には、制御回路７Ａのうち信号ＳＴの出力に係る回路部分は、例えばＡＮＤ回路７２とＯＲ回路７３とで構成することができる。電源主回路１は、信号ＳＴがアクティブの場合に、再起動が不要な出力停止状態になる。
【００２５】
次に、本実施形態に係る電源回路の動作を図４を参照して説明する。時刻ｔ０から時刻ｔ１までの動作は図２の時刻ｔ０から時刻ｔ４までの動作と同様である。時刻ｔ１で、電圧Ｖｏｕｔが出力下限電圧を下回ると、信号ＳＨはＨレベルとなり、信号ＤＥＦがＨレベルであるため、信号ＳＴはＨレベルとなる。これにより、電源主回路１は出力停止状態となり、電圧Ｖｏｕｔはさらに低下する。
【００２６】
電圧Ｖｏｕｔが低下すると、時刻ｔ２で信号ＤＥＦはＬレベルとなり、信号ＳＤはＨレベル、信号ＳＴはＬレベルとなる。したがって、出力停止状態が解除されて電圧Ｖｏｕｔは上昇する。電圧Ｖｏｕｔが上昇すると、信号ＤＥＦがＨレベルとなり、信号ＳＤはＬレベル、信号ＳＴはＨレベルとなり、電源主回路１は再び出力停止状態となる。以後、同様の動作を繰り返す。その後、電圧Ｖｉｎが回復すると電圧Ｖｏｕｔも復帰する。
【００２７】
以上、本実施形態によると、電圧Ｖｉｎの低下に伴って電圧Ｖｏｕｔが低下すると、再起動が不要な出力停止状態となる。そして、電圧Ｖｉｎが回復すると電圧Ｖｏｕｔも自動的に回復する。また、電圧Ｖｉｎの低下に伴って電圧Ｖｏｕｔが低下した場合に、電源主回路１が出力と停止とを繰り返すことで、電圧Ｖｉｎが回復した場合にソフトスタートをかけることができ、出力負荷への突入電流を抑制することができる。
【００２８】
なお、上記各実施形態では、便宜上、電源主回路１を降圧型のＤＣ−ＤＣコンバータとして説明したが、昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータを用いてもよい。また、電源主回路１で起動時間をカウントしているが、出力短絡保護回路５で起動時間をカウントしてもよい。すなわち、出力短絡保護回路５は、電圧Ｖｏｕｔが出力下限電圧を下回る状態が起動時間以上続く場合に、信号ＳＨをアクティブにすればよい。この場合、電源主回路１は信号ＳＤがアクティブになるとすぐにシャットダウンするようにする。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明に係る電源回路は、入力電圧の低下によって電源回路が頻繁にシャットダウンすることを防止することができるため、バッテリーやＡＣアダプタなどの多様な電源電圧が接続される電子機器等に有用である。
【符号の説明】
【００３０】
１            電源主回路
４            リセット回路
５            出力短絡保護回路
６            差電圧検出回路
７、７Ａ      制御回路
ＳＨ          短絡検出信号（第１の信号）
ＤＥＦ        差電圧検出信号（第２の信号）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2011101506.tif 000006