(57)【要約】【課題】  シリーズレギュレータの電力損失を低減することができる電源装置を提供する。【解決手段】  トランジスタＴｒ１は、ベースおよびコレクタが、入力端子１０１が入力部１１を介して第１の直流電源に接続されているシリーズレギュレータ１０の出力端子１０２に接続され、エミッタが抵抗素子Ｒ１を介して出力部１３に接続されている。トランジスタＴｒ２は、コレクタが入力部１２を介して第２の直流電源に接続され、ベースがトランジスタＴｒ２のベースに接続され、エミッタが抵抗素子Ｒ２を介して出力部１３に接続されている。第２の直流電源の電圧を第１の直流電源の電圧未満の電圧とし、抵抗素子Ｒ１の抵抗値を抵抗素子Ｒ２の抵抗素子の抵抗値よりも大きい値としているので、電流ＩＯＵＴ２は電流ＩＯＵＴ１よりも大きい値となり、シリーズレギュレータ１０の電力損失をトランジスタＴｒ２に分散することができる。【選択図】      図２
2011034247.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の直流電源に接続されている第１の入力部と、
第１の直流電源とは異なる第２の直流電源に接続されている第２の入力部と、
負荷に接続されている出力部と、
第１の入力部に接続されている入力端子、出力端子および帰還端子を有し、出力部から帰還端子に印加される電圧に応じて出力端子から出力する出力電圧を制御するシリーズレギュレータと、
コレクタおよびベースが出力端子に接続されているＮＰＮ型の第１のトランジスタと、
一端が第１のトランジスタのエミッタに接続され、他端が出力部に接続されている第１の抵抗素子と、
コレクタが第２の入力部に接続され、ベースが第１のトランジスタのベースに接続されているＮＰＮ型の第２のトランジスタと、
一端が第２のトランジスタのエミッタに接続され、他端が出力部に接続されている第２の抵抗素子とを含むことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記第２の直流電源の電圧は、前記第１の直流電源の電圧未満であり、
前記第１の抵抗素子の抵抗値と前記第２の抵抗素子の抵抗値との比率は、前記第１のトランジスタから負荷に供給する電流よりも前記第２のトランジスタから負荷に供給する電流が多くなる比率であることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
コレクタ、エミッタおよびベースがそれぞれ前記第１のトランジスタのコレクタ、エミッタおよびベースに接続されているＮＰＮ型の第３のトランジスタと、
コレクタ、エミッタおよびベースがそれぞれ前記第２のトランジスタのコレクタ、エミッタおよびベースに接続されているＮＰＮ型の第４のトランジスタと、
前記第１の抵抗素子に並列に接続されている第３の抵抗素子と、
前記第２の抵抗素子に並列に接続されている第４の抵抗素子とを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記出力端子と前記第１のトランジスタのベースおよび前記第２のトランジスタのベースとの接続は、ベースが前記出力端子に接続され、エミッタが前記第１のトランジスタのベースおよび前記第２のトランジスタのベースに接続され、コレクタが前記第１の入力部に接続されているＮＰＮ型の第５のトランジスタを介して接続されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の電源装置。
【請求項５】
一端が出力部に接続されている第５の抵抗素子と、
一端が第５の抵抗素子の他端および帰還端子に接続され、他端が接地されている第６の抵抗素子とをさらに含み、
前記第１の入力部と前記入力端子との接続は、
一端が前記第１の入力部に接続され、他端が前記入力端子に接続されている第７の抵抗素子と、
エミッタが前記第１の入力部に接続され、ベースが前記入力端子に接続され、コレクタが前記第５の抵抗素子と前記第６の抵抗素子との接続点に接続されているＰＮＰ型の第６のトランジスタとを介して接続されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の電源装置。
【請求項６】
前記第１の直流電源と前記第１の入力部との間に設けられる第１のスイッチと、
前記第２の直流電源と前記第２の入力部との間に設けられ、第１のスイッチが遮断状態から導通状態に変化する時刻よりも早い時刻に遮断状態から導通状態に変化する第２のスイッチとをさらに含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の電源装置。
【請求項７】
前記シリーズレギュレータは、前記シリーズレギュレータの動作の開始および動作の停止のいずれかがが指示される動作指示端子をさらに含み、
一端が前記第１の入力部に接続され、他端が動作指示端子に接続されている第８の抵抗素子と、
一端が第８の抵抗素子の他端および動作指示端子に接続され、他端が接地されている第３のコンデンサとをさらに含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の電源装置。
【請求項８】
一端が前記出力電圧よりも高い電圧の第３の直流電源に接続され、他端が第１のトランジスタのエミッタと第１の抵抗素子との接続点に接続されている第９の抵抗素子と、
一端が第３の直流電源に接続され、他端が第２のトランジスタのエミッタと第２の抵抗素子との接続点に接続されている第１０の抵抗素子とをさらに含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の電源装置。
【請求項９】
第９の抵抗素子および第１０の抵抗素子の抵抗値は、第５の抵抗素子の抵抗値と第６の抵抗素子の抵抗値を合計した抵抗値よりも予め定める倍率以上大きいことを特徴とする請求項８に記載の電源装置。
【請求項１０】
一端が前記出力部に接続され、他端が接地され、抵抗値が第９の抵抗素子および第１０の抵抗素子の抵抗値の予め定める倍率分の１以下の抵抗値である第１１の抵抗素子をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力損失を分散することができる電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、シリーズレギュレータ１０を用いた従来の技術による電源装置９の構成を示す図である。電源装置９は、シリーズレギュレータ１０によって、入力部１１に入力される入力電圧ＶＩＮを出力電圧ＶＯＵＴに変換して出力部１３に接続されている図示しない負荷に出力する。
【０００３】
シリーズレギュレータ１０は、入力端子１０１、出力端子１０２および帰還端子１０３を含み、入力端子１０１が入力部１１に接続され、出力端子１０２が出力部１３に接続され、帰還端子１０３が、出力電圧ＶＯＵＴを分圧する抵抗素子Ｒ３と抵抗素子Ｒ４との接続点に接続されている。一端が接地されているコンデンサＣ１は、他端が入力端子１０１に接続され、一端が接地されているコンデンサＣ２は、他端が出力部１３に接続されている。
【０００４】
シリーズレギュレータ１０は、直流直流コンバータと比較して、安価で外付け部品が少なく使い易い反面、電力損失が大きく、低負荷の場合にしか使用することができない。シリーズレギュレータ１０の電力損失は、シリーズレギュレータ１０での電圧降下とシリーズレギュレータ１０から出力される出力電流ＩＯＵＴとの積である。すなわち、シリーズレギュレータ１０の電力損失は、（ＶＩＮ−ＶＯＵＴ）×ＩＯＵＴである。たとえば入力電圧ＶＩＮ＝３．３Ｖを出力電圧ＶＯＵＴ＝１．２Ｖに変換して負荷に出力電流ＩＯＵＴ＝１Ａを供給する場合、シリーズレギュレータ１０の電力損失は、（３．３Ｖ−１．２Ｖ）×１Ａ＝２．１Ｗである。シリーズレギュレータ１０が熱抵抗摂氏５０度／Ｗの集積回路（以下「ＩＣ」という）であるとすると、ＩＣの温度は摂氏１０５度上昇することになり、電力損失を減らして発熱量を低減しない限り、シリーズレギュレータ１０を用いることはできない。
【０００５】
電力損失を低くするために入力電圧を低くすればよいが、入力電圧を低くし過ぎると、シリーズレギュレータ１０の入出力電圧差特性を満足することができなくなるため、入力電圧をあまり低くすることができない。
【０００６】
電力損失を低くするために、特許文献１に記載される電力混合負荷分散回路は、２種類以上の電源から負荷に電力を供給する構成とし、それぞれ抵抗素子が直列に接続されている２系統以上の回路を差動回路にして、電力損失を各回路に分散している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−３３９８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載される電力混合負荷分散回路は、電力損失を分散することはできるが、負荷が変動すると、直列に接続されている抵抗素子での電圧降下も変動して、出力電圧も変動するため、定電圧が要求される回路、たとえばシリーズレギュレータには用いることができないという問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、シリーズレギュレータの電力損失を低減することができる電源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明（１）は第１の直流電源に接続されている第１の入力部と、
第１の直流電源とは異なる第２の直流電源に接続されている第２の入力部と、
負荷に接続されている出力部と、
第１の入力部に接続されている入力端子、出力端子および帰還端子を有し、出力部から帰還端子に印加される電圧に応じて出力端子から出力する出力電圧を制御するシリーズレギュレータと、
コレクタおよびベースが出力端子に接続されているＮＰＮ型の第１のトランジスタと、
一端が第１のトランジスタのエミッタに接続され、他端が出力部に接続されている第１の抵抗素子と、
コレクタが第２の入力部に接続され、ベースが第１のトランジスタのベースに接続されているＮＰＮ型の第２のトランジスタと、
一端が第２のトランジスタのエミッタに接続され、他端が出力部に接続されている第２の抵抗素子とを含むことを特徴とする電源装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明（１）によれば、第１の入力部は、第１の直流電源に接続され、第２の入力部は、第１の直流電源とは異なる第２の直流電源に接続され、出力部は、負荷に接続されている。第１の入力部に接続されている入力端子、出力端子および帰還端子を有するシリーズレギュレータによって、帰還端子に印加される電圧に応じて出力端子から出力する出力電圧が制御される。ＮＰＮ型の第１のトランジスタは、コレクタおよびベースが出力端子に接続され、第１の抵抗素子は、一端が第１のトランジスタのエミッタに接続され、他端が出力部に接続されている。そして、ＮＰＮ型の第２のトランジスタは、コレクタが第２の入力部に接続され、ベースが第１のトランジスタのベースに接続され、第２の抵抗素子は、一端が第２のトランジスタのエミッタに接続され、他端が出力部に接続されている。
【００１２】
したがって、シリーズレギュレータの電力損失の一部を第２のトランジスタに分散することができるので、シリーズレギュレータの電力損失を低減するとともに、シリーズレギュレータが供給することができる電流以上の大電流を負荷に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】シリーズレギュレータ１０を用いた従来の技術による電源装置９の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態である電源装置１の構成を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態である電源装置１ａの構成を示す図である。
【図４】本発明の第３実施形態である電源装置１ｂの構成を示す図である。
【図５】電源装置１のトランジスタＴｒ２のベース電流を説明するための図である。
【図６】本発明の第４実施形態である電源装置１ｃの構成を示す図である。
【図７】本発明の第５実施形態である電源装置１ｄの構成を示す図である。
【図８】本発明の第６実施形態である電源装置１ｅの構成を示す図である。
【図９】本発明の第７実施形態である電源装置１ｆの構成を示す図である。
【図１０】本発明の第８実施形態である電源装置１ｇの構成を示す図である。
【図１１】本発明の第９実施形態である電源装置１ｈの構成を示す図である。
【図１２】本発明の第１０実施形態である電源装置１ｊの構成を示す図である。
【図１３】本発明の第１１実施形態である電源装置１ｋの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図２は、本発明の第１実施形態である電源装置１の構成を示す図である。電源装置１は、シリーズレギュレータ１０、入力部１１，１２、出力部１３、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２、コンデンサＣ１，Ｃ２、および抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４を含んで構成されている。
【００１５】
第１の入力部である入力部１１は、入力電圧ＶＩＮ１を出力する図示しない第１の直流電源に接続され、第２の入力部である入力部１２は、入力電圧ＶＩＮ２を出力する図示しない第２の直流電源に接続され、出力部１３は、図示しない負荷に接続されている。シリーズレギュレータ１０は、入力端子１０１、出力端子１０２および帰還端子１０３を含んで構成されている。入力端子１０１は、入力部１１、および一端が接地されているコンデンサＣ１の他端に接続されている。
【００１６】
トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２は、ＮＰＮ型のトランジスタである。第１のトランジスタであるトランジスタＴｒ１は、ベースおよびコレクタが出力端子１０２、およびトランジスタＴｒ２のベースに接続され、エミッタが抵抗素子Ｒ１の一端に接続されている。第１の抵抗素子である抵抗素子Ｒ１は、一端が出力部１３、一端が接地されているコンデンサＣ２の他端、および抵抗素子Ｒ２の一端、および抵抗素子Ｒ３の一端に接続され、他端がトランジスタＴｒ１のエミッタに接続されている。
【００１７】
第２のトランジスタであるトランジスタＴｒ２は、コレクタが入力部１２に接続され、ベースが出力端子１０２、ならびにトランジスタＴｒ１のベースおよびコレクタに接続され、エミッタが抵抗素子Ｒ２の一端に接続されている。第２の抵抗素子である抵抗素子Ｒ２は、一端が出力部１３、コンデンサＣ２の他端、抵抗素子Ｒ１の一端、および抵抗素子Ｒ３の一端に接続され、他端がトランジスタＴｒ２のエミッタに接続されている。
【００１８】
第５の抵抗素子である抵抗素子Ｒ３は、一端が出力部１３、コンデンサＣ２の他端、および抵抗素子Ｒ１の一端、および抵抗素子Ｒ２の一端に接続され、他端が抵抗素子Ｒ４の一端および帰還端子１０３に接続されている。第６の抵抗素子である抵抗素子Ｒ４は、一端が抵抗素子Ｒ３の他端および帰還端子１０３に接続され、他端が接地されている。
【００１９】
シリーズレギュレータ１０は、帰還端子１０３に、出力電圧ＶＯＵＴを抵抗素子Ｒ３と抵抗素子Ｒ４で分圧した帰還電圧が印加され、この帰還端子１０３に印加される帰還電圧に基づいて、出力電圧ＶＯＵＴが所定の電圧になるように制御する。入力電圧ＶＩＮ１は、たとえば３．３Ｖであり、入力電圧ＶＩＮ２は、たとえば１．８Ｖであり、所定の電圧は、たとえば１．２Ｖである。出力部１３から出力される出力電流ＩＯＵＴは、トランジスタＴｒ１を流れる電流ＩＯＵＴ１と、トランジスタＴｒ２を流れる電流ＩＯＵＴ２とを合計した電流である。
【００２０】
トランジスタＴｒ１のベースエミッタ間での電圧降下をＶＢＥ１とし、トランジスタＴｒ２のベースエミッタ間での電圧降下をＶＢＥ２とすると、トランジスタＴｒ１のベースおよびコレクタとトランジスタＴｒ２のベースとが接続されているので、接続点Ａでの電圧は、ＶＯＵＴ＋ＩＯＵＴ１×Ｒ１＋ＶＢＥ１＝ＶＯＵＴ＋ＩＯＵＴ２×Ｒ２＋ＶＢＥ２である。したがって、電流ＩＯＵＴ１，２は、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２の特性と抵抗素子Ｒ１，Ｒ２の抵抗値とで決まり、抵抗素子Ｒ１の抵抗値と抵抗素子Ｒ２の抵抗値との比率を変えることによって、電流ＩＯＵＴ１と電流ＩＯＵＴ２との比率を変化させることができる。たとえば、抵抗素子Ｒ１の抵抗値と抵抗素子Ｒ２の抵抗値との比率を２対１とし、電圧降下ＶＢＥ１と電圧降下ＶＢＥ２とはほぼ等しいと仮定すれば、電流ＩＯＵＴ１の電流値と電流ＩＯＵＴ２の電流値との比率は、１対２となる。
【００２１】
このように、負荷に供給する出力電流ＩＯＵＴを、シリーズレギュレータ１０からの電流ＩＯＵＴ１と、トランジスタＴｒ２からの電流ＩＯＵＴ２とによって供給するので、シリーズレギュレータ１０での電力損失をトランジスタＴｒ２に分散することができる。したがって、シリーズレギュレータ１０だけでは供給しきれない電流をトランジスタＴｒ２によって補給し、シリーズレギュレータで供給することができる電流以上の大電流を負荷に供給することができる。
【００２２】
図２に示した電源装置１では、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２として、ＮＰＮ型のトランジスタを用いたが、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）を用いてもよい。
【００２３】
図３は、本発明の第２実施形態である電源装置１ａの構成を示す図である。電源装置１ａは、図２示した電源装置１の構成と同じ回路構成であり、同じ構成要素については、同じ参照符を付して、重複を避けるために説明は省略する。
【００２４】
電源装置１ａでは、第２の直流電源の電圧を第１の直流電源の電圧未満の電圧としている。さらに、電源装置１ａでは、抵抗素子Ｒ１の抵抗値を抵抗素子Ｒ２の抵抗素子の抵抗値よりも大きい値とすることによって、電流ＩＯＵＴ２を電流ＩＯＵＴ１よりも大きい値としている。
【００２５】
素子の電力損失は、素子での電圧降下と、素子を流れる電流とによって決まるので、電力損失を少なくするためには、素子での電圧降下を小さくするか、素子を流れる電流を少なくするか、あるいは素子での電圧降下を小さくかつ素子を流れる電流を少なくすればよい。シリーズレギュレータ１０は、入力電圧をあまり低くすることができないので、トランジスタＴｒ２に電力を供給する第２の直流電源の電圧を出力電圧ＶＯＵＴ近くまで下げることによって、シリーズレギュレータ１０での電力損失を低減するとともに、トランジスタＴｒ２での電力損失を減少させることができる。大電流が必要な場合は、抵抗素子Ｒ２の抵抗値を小さくして、出力電流ＩＯＵＴに対する電流ＩＯＵＴ２の割合を増やすことによって、シリーズレギュレータ１０での電力損失を増加させることなく、負荷に大電流を供給することができる。
【００２６】
シリーズレギュレータ１０は、予め定める電流値以上の電流が流れたことを検出して、出力を停止する電流制限回路を備えていてもよい。シリーズレギュレータ１０は、帰還端子１０３に印加される帰還電圧に基づいて、入力端子１０１に印加される電圧が所定の電圧になるように変換して、出力端子１０２から出力するスイッチング素子を備えている。スイッチング素子は、たとえばＰＮＰ型の出力トランジスタとＮＰＮ型の制御トランジスタとによって構成されている。出力トランジスタは、エミッタが入力端子１０１に接続され、ベースが制御トランジスタのコレクタに接続され、コレクタが出力端子１０２に接続されている。制御トランジスタは、エミッタが接地され、ベースが帰還端子１０３に接続され、コレクタが出力トランジスタのベースに接続されている。
【００２７】
電流制限回路は、たとえば電流検出用抵抗素子と、電流検出用抵抗素子の両端の電圧差が所定の基準電圧を超えたか否かを検出するコンパレータとを含み、コンパレータが電流検出用抵抗素子の両端の電圧差が所定の基準電圧を超えたことを検出すると、制御トランジスタを遮断状態とすることによって、出力トランジスタへのベース電流の供給を停止して、出力トランジスタを遮断状態として、出力を停止する回路である。
【００２８】
電流制御回路は、負荷が短絡したとき、予め定める電流値以上の電流が流れたことを検出して、シリーズレギュレータ１０の出力を停止する。シリーズレギュレータ１０の出力が停止すると、トランジスタＴｒ１およびトランジスタＴｒ２へのベース電流の供給が停止して、トランジスタＴｒ１およびトランジスタＴｒ２は遮断状態となるので、トランジスタＴｒ１およびトランジスタＴｒ２に過電流が流れることによる破壊を防止することができる。
【００２９】
シリーズレギュレータ１０は、シリーズレギュレータ１０の温度が予め定める温度以上になったことを検出する加熱検出回路を備えていてもよい。シリーズレギュレータ１０は、帰還端子１０３に印加される電圧に基づいて、入力端子１０１に印加される電圧が所定の電圧になるように変換して出力端子１０２から出力するスイッチング素子を備えている。スイッチング素子は、たとえばＰＮＰ型の出力トランジスタとＮＰＮ型の制御トランジスタとによって構成されている。出力トランジスタは、エミッタが入力端子１０１に接続され、ベースが制御トランジスタのコレクタに接続され、コレクタが出力端子１０２に接続されている。制御トランジスタは、エミッタが接地され、ベースが帰還端子１０３に接続され、コレクタが出力トランジスタのベースに接続されている。
【００３０】
加熱検出回路は、たとえばシリーズレギュレータ１０の温度が上昇するときに、ベースエミッタ間の電圧が小さくなるＮＰＮ型のトランジスタを用いる回路である。このトランジスタは、エミッタが接地され、ベースに予め定める温度に対応する基準電圧が印加され、コレクタが制御トランジスタのベースに接続される。
【００３１】
加熱検出回路は、シリーズレギュレータ１０の温度が予め定める温度以上になったことを検出すると、制御トランジスタを遮断状態とすることによって、出力トランジスタへのベース電流の供給を停止し、出力トランジスタを遮断状態とて、出力を停止する。シリーズレギュレータ１０の出力が停止すると、トランジスタＴｒ１およびトランジスタＴｒ２へのベース電流の供給が停止して、トランジスタＴｒ１およびトランジスタＴｒ２は遮断状態となるので、トランジスタＴｒ１およびトランジスタＴｒ２に過電流が流れることによる破壊を防止することができる。
【００３２】
図４は、本発明の第３実施形態である電源装置１ｂの構成を示す図である。電源装置１ｂは、図２に示した電源装置１の構成要素に、ＮＰＮ型のトランジスタであるトランジスタＴｒ３，Ｔｒ４、および抵抗素子Ｒ５，Ｒ６を追加した構成である。電源装置１ｂの構成要素のうち図２示した電源装置１の構成要素と同じ構成要素については、同じ参照符を付して、重複を避けるために説明は省略する。
【００３３】
第３のトランジスタであるトランジスタＴｒ３は、コレクタがトランジスタＴｒ１のコレクタに接続され、ベースがトランジスタＴｒ１のベースに接続され、エミッタがトランジスタＴｒ１のエミッタに接続されている。第４のトランジスタであるトランジスタＴｒ４は、コレクタがトランジスタＴｒ２のコレクタに接続され、ベースがトランジスタＴｒ２のベースに接続され、エミッタがトランジスタＴｒ２のエミッタに接続されている。第３の抵抗素子である抵抗素子Ｒ５は、抵抗素子Ｒ１と並列に接続され、第４の抵抗素子である抵抗素子Ｒ６は、抵抗素子Ｒ２と並列に接続されている。
【００３４】
電源装置１ｂの抵抗素子Ｒ１，Ｒ５の抵抗値は、図２に示した抵抗素子Ｒ１の抵抗値の２倍の抵抗値であり、電源装置１ｂの抵抗素子Ｒ２，Ｒ６の抵抗値は、図２に示した抵抗素子Ｒ２の抵抗値の２倍の抵抗値である。電源装置１ｂでは、図２に示した電源装置１のトランジスタＴｒ１の電力損失を、トランジスタＴｒ１とトランジスタＴｒ３とに分散し、図２に示した電源装置１のトランジスタＴｒ２の電力損失を、トランジスタＴｒ２とトランジスタＴｒ４とに分散する。そして、図２に示した電源装置１の抵抗素子Ｒ１の電力損失を、抵抗素子Ｒ１と抵抗素子Ｒ５とに分散し、図２に示した電源装置１の抵抗素子Ｒ２の電力損失を、抵抗素子Ｒ２と抵抗素子Ｒ６とに分散する。したがって、個々の素子での電力損失を低減し、発熱を抑えることができる。
【００３５】
図５は、電源装置１のトランジスタＴｒ２のベース電流を説明するための図である。図２に示した電源装置１では、シリーズレギュレータ１０は、トランジスタＴｒ２のベースにも電流Ｉｂａｓｅを供給している。したがって、電流Ｉｂａｓｅ分電力損失が多く発生する。
【００３６】
図６は、本発明の第４実施形態である電源装置１ｃの構成を示す図である。電源装置１ｃは、図２に示した電源装置１の構成要素に、ＮＰＮ型のトランジスタＴｒ５を追加した構成である。電源装置１ｃの構成要素のうち図２示した電源装置１の構成要素と同じ構成要素については、同じ参照符を付して、重複を避けるために説明は省略する。
【００３７】
第５のトランジスタであるトランジスタＴｒ５は、コレクタが入力部１１に接続され、ベースが出力端子１０２に接続され、エミッタがトランジスタＴｒ１のベースおよびトランジスタＴｒ２のベースに接続されている。トランジスタＴｒ５の電流増幅率をｈＦＥで表すと、トランジスタＴｒ５を設けることによって、シリーズレギュレータ１０がトランジスタＴｒ２のベースに供給していた電流Ｉｂａｓｅを、トランジスタＴｒ５のベース電流まで、つまり電流Ｉｂａｓｅの１／ｈＦＥにまで減らすことができる。電流増幅率ｈＦＥの値は、たとえば「１００」であり、シリーズレギュレータ１０がトランジスタＴｒ２を導通状態とするために供給する電流をほぼ無視することができる程度まで減少させることができる。
【００３８】
図７は、本発明の第５実施形態である電源装置１ｄの構成を示す図である。電源装置１ｄは、図２に示した電源装置１の構成要素に、抵抗素子Ｒ７を追加した構成である。電源装置１ｃの構成要素のうち図２示した電源装置１の構成要素と同じ構成要素については、同じ参照符を付して、重複を避けるために説明は省略する。
【００３９】
シリーズレギュレータ１０が上述した電流制限回路を備えており、シリーズレギュレータ１０が集積回路（以下「ＩＣ」という）である場合、電流を制限する予め定める電流値（以下「電流制限値」という）は、ＩＣの内部で設定されていることが多く、任意の電流制限値に設定することが困難である場合が多い。
【００４０】
第７の抵抗素子である抵抗素子Ｒ７は、一端が入力部１１に接続され、他端が入力端子１０１に接続されている。抵抗素子Ｒ７は、入力部１１からシリーズレギュレータ１０に流れる電流による電圧降下を生じるので、シリーズレギュレータ１０の入力端子１０１に印加される電圧は、入力電圧ＶＩＮ１よりも抵抗素子Ｒ７の電圧降下分低い値となる。シリーズレギュレータ１０は、入力端子１０１の電圧と出力端子１０２の電圧との差が、たとえば０．３Ｖ以下になると、動作しなくなる。したがって、設定したい電流制限値のときに、入力端子１０１の電圧が、シリーズレギュレータ１０が動作しなくなる電圧になるように、抵抗素子Ｒ７の抵抗値を設定すれば、抵抗素子Ｒ７によって、シリーズレギュレータ１０に流れる電流を制限することができる。
【００４１】
図８は、本発明の第６実施形態である電源装置１ｅの構成を示す図である。電源装置１ｅは、図７に示した電源装置１ｄの変形例であり、図７に示した電源装置１ｄの構成要素に、ＰＮＰ型のトランジスタＴｒ６を追加した構成である。電源装置１ｅの構成要素のうち図７示した電源装置１ｄの構成要素と同じ構成要素については、同じ参照符を付して、重複を避けるために説明は省略する。
【００４２】
第６のトランジスタであるトランジスタＴｒ６は、エミッタが入力部１１に接続され、ベースが入力端子１０１に接続され、コレクタが帰還端子１０３に接続されている。
【００４３】
トランジスタＴｒ６は、入力部１１からシリーズレギュレータ１０に流れる電流が増加して、抵抗素子Ｒ７での電圧降下がトランジスタＴｒ６のベースエミッタ間電圧以上になると、導通状態になり、帰還端子１０３の電圧が上昇する。したがって、シリーズレギュレータ１０は、出力電圧ＶＯＵＴが上昇したと判断して、出力電圧ＶＯＵＴを下げるように制御するので、出力電流ＩＯＵＴを制限することができる。
【００４４】
図９は、本発明の第７実施形態である電源装置１ｆの構成を示す図である。電源装置１ｆは、図２に示した電源装置１の構成要素に、スイッチ２３，２４を追加した構成である。電源装置１ｆの構成要素のうち図２示した電源装置１の構成要素と同じ構成要素については、同じ参照符を付して、重複を避けるために説明は省略する。
【００４５】
図２の電源装置１では、入力部１１に第１の直流電源の電圧が印加された後に、入力部１２に第２の直流電源の電圧が印加されると、入力部１２の電圧が上昇する過渡期に、シリーズレギュレータ１０からトランジスタＴｒ２のベースおよびコレクタを通して入力部１２の方向に逆流する電流Ｉｘが流れることがある。
【００４６】
第１のスイッチであるスイッチ２３は、一端が第１の直流電源２１に接続され、他端が入力部１１に接続され、マイクロコンピュータ（以下「マイコン」という）２０によって開閉が制御される。第２のスイッチであるスイッチ２４は、一端が第２の直流電源２２に接続され、他端が入力部１２に接続され、マイコン２０によって開閉が制御される。マイコン２０は、スイッチ２４を閉じた後、スイッチ２３を閉じるように制御する。すなわち、スイッチ２３が遮断状態から導通状態に変化する時刻よりも早い時刻に、スイッチ２４が遮断状態から導通状態に変化するので、シリーズレギュレータ１０から出力される電流が第２のトランジスタを介して第２の直流電圧に逆流することを防止することができる。
【００４７】
図１０は、本発明の第８実施形態である電源装置１ｇの構成を示す図である。電源装置１ｇは、図２に示した電源装置１の構成要素に、抵抗素子Ｒ８およびコンデンサＣ３を追加し、シリーズレギュレータ１０の代わりにシリーズレギュレータ１０ａを用いる構成である。電源装置１ｇの構成要素のうち図２示した電源装置１の構成要素と同じ構成要素については、同じ参照符を付して、重複を避けるために説明は省略する。
【００４８】
シリーズレギュレータ１０ａは、入力端子１０１、出力端子１０２および帰還端子１０３の他に、シリーズレギュレータ１０の動作の開始および動作の停止のいずれかが指示される動作指示端子（以下「ＯＮ−ＯＦＦ端子」という）１０４を含んで構成されている。第１の直流電源の電圧が入力端子１０１に印加されている場合、シリーズレギュレータ１０ａは、ＯＮ−ＯＦＦ端子１０４の電圧が第１の直流電源の電圧になると、動作を開始し、ＯＮ−ＯＦＦ端子１０４の電圧がグランドレベルになると、動作を停止する。
【００４９】
第８の抵抗素子である抵抗素子Ｒ８は、一端が入力部１１に接続され、他端がＯＮ−ＯＦＦ端子１０４に接続されている。第３のコンデンサであるコンデンサＣ３は、一端が抵抗素子Ｒ８の他端およびＯＮ−ＯＦＦ端子１０４に接続され、他端が接地されている。抵抗素子Ｒ８の抵抗値とコンデンサＣ３の静電容量とで決まる時定数は、第１の直流電源の電圧が入力部１１に印加される時刻から第２の直流電源の電圧が入力部１２に印加される時刻までの時間よりも長い時間である。
【００５０】
シリーズレギュレータ１０は、第１の直流電源の電圧が入力部１１に印加されても、ＯＮ−ＯＦＦ端子１０４の電圧が第１の直流電源の電圧になるまでは、動作を開始しない。前記時定数は、第１の直流電源の電圧が入力部１１に印加される時刻から第２の直流電源の電圧が入力部１２に印加される時刻までの時間よりも長い時間であるので、シリーズレギュレータ１０動作が開始されるのは、第２の直流電源の電圧が入力部１２に印加された後になる。したがって、シリーズレギュレータ１０は、第２の直流電源の電圧が入力部１２に印加された後、動作を開始して出力するので、シリーズレギュレータ１０から出力される電流がトランジスタＴｒ２を介して第２の直流電圧に逆流することを防止することができる。
【００５１】
図１０に示した電源装置１ｇでは、抵抗素子Ｒ８とコンデンサＣ３とを用いて、シリーズレギュレータ１０の動作開始を遅らせる時間を設定したが、第１の直流電源の電圧が入力部１１に印加される時刻からの時間をマイコン等で計測し、計測した時間が抵抗素子Ｒ８とコンデンサＣ３とで決まる時定数と同じ時間になった時刻に、第２の直流電源の電圧を入力部１２に印加するように制御してもよい。
【００５２】
図１１は、本発明の第９実施形態である電源装置１ｈの構成を示す図である。電源装置１ｈは、図２に示した電源装置１の構成要素に、抵抗素子Ｒ９，１０を追加した構成である。電源装置１ｈの構成要素のうち図２示した電源装置１の構成要素と同じ構成要素については、同じ参照符を付して、重複を避けるために説明は省略する。
【００５３】
第９の抵抗素子である抵抗素子Ｒ９は、一端が第１の直流電源に接続され、他端がトランジスタＴｒ１のエミッタと抵抗素子Ｒ１との接続点Ｂに接続されてプルアップされ、第１０の抵抗素子である抵抗素子Ｒ１０は、一端が第１の直流電源に接続され、他端がトランジスタＴｒ２のエミッタと抵抗素子Ｒ２との接続点Ｃに接続されてプルアップされている。
【００５４】
図２に示した電源装置１では、抵抗素子Ｒ１，Ｒ２が接続されず、オープン状態になっている場合、出荷試験で接続点Ｂ，Ｃの電圧を測定しても、接続点Ｂ，Ｃの電圧が、抵抗素子Ｒ１，Ｒ２が接続されているときと同じ電圧、つまり接続点Ａの電圧よりもトランジスタのベースエミッタ間電圧分低い電圧であるので、抵抗素子Ｒ１，Ｒ２がオープン状態であることを発見することはできない。
【００５５】
電源装置１ｈでは、抵抗素子Ｒ９，Ｒ１０によって接続点Ｂ，Ｃをプルアップしているので、抵抗素子Ｒ１，Ｒ２が接続されず、オープン状態になっている場合、出荷試験で接続点Ｂ，Ｃの電圧を測定すると、接続点Ｂ，Ｃの電圧が第１の直流電源の電圧になるので、抵抗素子Ｒ１，Ｒ２がオープン状態になっていることを検出することができる。
【００５６】
図１１に示した電源装置１ｈでは、抵抗素子Ｒ１，Ｒ２を第１の直流電源に接続してプルアップしたが、所定の電圧であるときの出力電圧ＶＯＵＴよりも高い電圧で、かつ第１の直流電源および第２の直流電源の電圧とは異なる電圧である第３の直流電源に接続してもよい。
【００５７】
図１２は、本発明の第１０実施形態である電源装置１ｊの構成を示す図である。電源装置１ｊは、図１１に示した電源装置１ｈの構成と同じ回路構成であり、同じ構成要素については、同じ参照符を付して、重複を避けるために説明は省略する。
【００５８】
電源装置１ｊでは、抵抗素子Ｒ９，Ｒ１０をプルアップする直流電源は、第３の直流電源である。第３の直流電源が、第１の直流電源の電圧が入力部１１に、および第２の直流電源の電圧が入力部１２に印加されるよりも前に抵抗素子Ｒ９，Ｒ１０に印加されると、抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４，Ｒ９，Ｒ１０で分圧される電圧は、出力部１３から出力される。
【００５９】
抵抗素子Ｒ９，Ｒ１０の抵抗値は、抵抗素子Ｒ３の抵抗値と抵抗素子Ｒ４の抵抗値との合計の抵抗値よりも予め定める倍率以上大きい抵抗値、たとえば２０倍以上の抵抗値とする。たとえば、抵抗素子Ｒ３，Ｒ４が１ｋオームであり、抵抗素子Ｒ９，Ｒ１０は１００ｋオームである。したがって、第３の直流電源の電圧が抵抗素子Ｒ９，Ｒ１０に印加されてから、第１の直流電源の電圧が入力部１１および第２の直流電源の電圧が入力部１２に印加されるまでの期間に、出力部１３から出力される出力電圧ＶＯＵＴをほぼ０Ｖとすることができる。
【００６０】
図１３は、本発明の第１１実施形態である電源装置１ｋの構成を示す図である。電源装置１ｋは、図１１に示した電源装置１ｈの構成要素に、抵抗素子Ｒ１１を追加した構成である。電源装置１ｋの構成要素のうち図１１示した電源装置１ｈの構成要素と同じ構成要素については、同じ参照符を付して、重複を避けるために説明は省略する。
【００６１】
第１１の抵抗素子である抵抗素子Ｒ１１は、一端が出力部１３に接続され、他端が接地されている。図１２に示した電源装置１ｊでは、プルアップする抵抗素子Ｒ９，Ｒ１０の抵抗値を、抵抗素子Ｒ３，Ｒ４の抵抗値よりも十分大きい抵抗値にする必要があるが、十分大きい抵抗値を選択することができない場合、図１３の電源装置１ｋに示すように、抵抗素子Ｒ１１をプルダウン抵抗として接続する。
【００６２】
抵抗素子Ｒ１１の抵抗値は、抵抗素子Ｒ９，Ｒ１０の抵抗値よりも予め定める倍率分の１以下の小さい抵抗値、たとえば１／２０倍以下の抵抗値である。抵抗素子Ｒ９，Ｒ１０の抵抗値は、たとえば４７０ｋオームであり、抵抗素子Ｒ１１の抵抗値は、たとえば２２ｋオームである。
【００６３】
したがって、第３の直流電源の電圧が抵抗素子Ｒ９，Ｒ１０に印加されてから、第１の直流電源の電圧が入力部１１および第２の直流電源の電圧が入力部１２に印加されるまでの期間に、出力部１３から出力される出力電圧ＶＯＵＴをほぼ０Ｖとすることができる。
【００６４】
電源装置１ｂ、電源装置１ｃ、電源装置１ｄまたは電源装置１ｅ、電源装置１ｆまたは電源装置１ｇ、および、電源装置１ｈ、電源装置１ｊまたは電源装置１ｋのうちのいずれかを組み合わせてもよい。
【００６５】
電源装置１，１ａ〜１ｋのいずれか１つ、またはこれらの可能な組み合わせを、電子機器、たとえば車載用のナビゲーション装置、オーディオ機器、ビデオ機器、あるいは電子制御装置などの電子機器に適用することができる。電源装置１，１ａ〜１ｋなどを用いる電子機器は、電力損失が分散されているので、局所的な温度の上昇を抑えることができる。
【００６６】
このように、入力部１１は、第１の直流電源に接続され、入力部１２は、第１の直流電源とは異なる第２の直流電源に接続され、出力部１３は、負荷に接続されている。入力部１１に接続されている入力端子１０１、出力端子１０２および帰還端子１０３を有するシリーズレギュレータ１０によって、出力部１３から帰還端子１０３に印加される電圧に応じて出力端子１０２から出力する出力電圧が制御される。ＮＰＮ型のトランジスタＴｒ１は、コレクタおよびベースが出力端子１０２に接続され、抵抗素子Ｒ１は、一端がトランジスタＴｒ１のエミッタに接続され、他端が出力部１３に接続されている。そして、ＮＰＮ型のトランジスタＴｒ２は、コレクタが入力部１２に接続され、ベースがトランジスタＴｒ１のベースに接続され、抵抗素子Ｒ２は、一端がトランジスタＴｒ２のエミッタに接続され、他端が出力部１３に接続されている。
【００６７】
したがって、シリーズレギュレータ１０の電力損失の一部をトランジスタＴｒ２に分散することができるので、シリーズレギュレータ１０の電力損失を低減するとともに、シリーズレギュレータ１０が供給することができる電流以上の大電流を負荷に供給することができる。
【００６８】
さらに、第２の直流電源の電圧は、第１の直流電源の電圧未満であり、抵抗素子Ｒ１の抵抗値と抵抗素子Ｒ２の抵抗値との比率は、トランジスタＴｒ１から負荷に供給する電流よりもトランジスタＴｒ２から負荷に供給する電流が多くなる比率である。したがって、シリーズレギュレータ１０を流れる電流を減少させることができるので、シリーズレギュレータ１０の電力損失を低減し、かつトランジスタＴｒ２での電圧降下を小さくすることができる。トランジスタＴｒ２の電力損失も低減することができ、電源装置としての電力損失を低減することができる。
【００６９】
さらに、ＮＰＮ型のトランジスタＴｒ３は、コレクタ、エミッタおよびベースがそれぞれトランジスタＴｒ１のコレクタ、エミッタおよびベースに接続され、ＮＰＮ型のトランジスタＴｒ４は、コレクタ、エミッタおよびベースがそれぞれトランジスタＴｒ２のコレクタ、エミッタおよびベースに接続されている。そして、抵抗素子Ｒ５は、抵抗素子Ｒ１に並列に接続され、抵抗素子Ｒ６は、抵抗素子Ｒ２に並列に接続されているので、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２および抵抗素子Ｒ１，Ｒ２での電力損失を、それぞれトランジスタＴｒ３，ＴＲ４および抵抗素子Ｒ５，Ｒ６に分散することができ、個々の素子での電力損失を低減し、発熱を抑えることができる。
【００７０】
さらに、出力端子１０２と、トランジスタＴｒ１のベースおよびトランジスタＴｒ２のベースとの接続は、ベースが出力端子１０２に接続され、エミッタがトランジスタＴｒ１のベースおよびトランジスタＴｒ２のベースに接続され、コレクタが入力部１１に接続されているＮＰＮ型のトランジスタＴｒ５を介して接続されているので、シリーズレギュレータ１０がトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のベースに供給する電流を減らすことができ、シリーズレギュレータ１０での電力損失を低減することができる。
【００７１】
さらに、抵抗素子Ｒ３は、一端が出力部１３に接続され、抵抗素子Ｒ４は、一端が抵抗素子Ｒ３の他端および帰還端子１０３に接続され、他端が接地されている。入力部１１と入力端子１０１との接続は、抵抗素子Ｒ７とトランジスタＴｒ６とを介して接続されている。抵抗素子Ｒ７は、一端が入力部１１に接続され、他端が入力端子１０１に接続され、ＰＮＰ型のトランジスタＴｒ６は、エミッタが入力部１１に接続され、ベースが入力端子１０１に接続され、コレクタが抵抗素子Ｒ３と抵抗素子Ｒ４との接続点に接続されている。したがって、負荷が短絡して、シリーズレギュレータ１０に流れ込む電流が増加したとき、トランジスタＴｒ６が遮断状態から導通状態に変化し、帰還端子１０３の電圧が上昇するので、シリーズレギュレータ１０は出力する電圧を下げる。シリーズレギュレータ１０が有する電流制限回路が検出する電流値とは異なる電流値で、シリーズレギュレータ１０の出力を制限することができる。
【００７２】
さらに、スイッチ２３は、第１の直流電源と入力部１１との間に設けられ、スイッチ２４は、第２の直流電源と入力部１２との間に設けられ、スイッチ２３が遮断状態から導通状態に変化する時刻よりも早い時刻に遮断状態から導通状態に変化される。したがって、シリーズレギュレータ１０から出力される電流がトランジスタＴｒ２を介して第２の直流電圧に逆流することを防止することができる。
【００７３】
さらに、シリーズレギュレータ１０ａは、シリーズレギュレータ１０ａの動作の開始および動作の停止のいずれかが指示されるＯＮ−ＯＦＦ端子１０４をさらに含み、抵抗素子Ｒ８は、一端が入力部１１に接続され、他端がＯＮ−ＯＦＦ端子１０４に接続されて、コンデンサＣ３は、一端が抵抗素子Ｒ８の他端およびＯＮ−ＯＦＦ端子１０４に接続され、他端が接地されている。したがって、抵抗素子Ｒ８とコンデンサＣ３とで決まる時定数を、第１の直流電源の電圧が入力部１１に印加される時刻から第２の直流電源の電圧が入力部１２に印加される時刻までの時間よりも長い時間にしておくことによって、シリーズレギュレータ１０ａから出力される電流がトランジスタＴｒ２を介して第２の直流電圧に逆流することを防止することができる。
【００７４】
さらに、抵抗素子Ｒ９は、一端が出力電圧ＶＯＵＴよりも高い電圧の第３の直流電源に接続され、他端がトランジスタＴｒ１のエミッタと抵抗素子Ｒ１との接続点に接続され、抵抗素子Ｒ１０は、一端が第３の直流電源に接続され、他端がトランジスタＴｒ２のエミッタと抵抗素子Ｒ２との接続点に接続されているので、抵抗素子Ｒ１，Ｒ２が接続されず、オープン状態であることを、出荷試験で検出することができる。
【００７５】
さらに、抵抗素子Ｒ９および抵抗素子Ｒ１０の抵抗値は、抵抗素子Ｒ３の抵抗値と抵抗素子Ｒ４の抵抗値を合計した抵抗値よりも予め定める倍率以上大きいので、第３の直流電源が第１，２の直流電源よりも先に投入されても、第３の直流電源の電圧を、抵抗素子Ｒ９および抵抗素子Ｒ１０と、抵抗素子Ｒ３の抵抗値と抵抗素子Ｒ４の抵抗値を合計した抵抗値とで分圧した電圧を出力電圧ＶＯＵＴとして出力するが、その出力電圧ＶＯＵＴをほぼ０Ｖとすることができる。
【００７６】
さらに、抵抗素子Ｒ１１は、一端が出力部１３に接続され、他端が接地され、抵抗値が抵抗素子Ｒ９および抵抗素子Ｒ１０の抵抗値の予め定める倍率分の１以下の抵抗値であるので、第３の直流電源が第１，２の直流電源よりも先に投入されても、第３の直流電源の電圧を、抵抗素子Ｒ９および抵抗素子Ｒ１０と、抵抗素子Ｒ１１の抵抗値とで分圧した電圧を出力電圧ＶＯＵＴとして出力するが、その出力電圧ＶＯＵＴをほぼ０Ｖとすることができる。
【符号の説明】
【００７７】
１，１ａ〜１ｋ，９  電源装置
１０，１０ａ  シリーズレギュレータ
１１  第１入力部
１２  第２入力部
１３  出力部
２０  マイコン
２１  第１の直流電源
２２  第２の直流電源
２３，２４  スイッチ
１０１  入力端子
１０２  出力端子
１０３  帰還端子
１０４  ＯＮ−ＯＦＦ端子
Ｃ１〜Ｃ３  コンデンサ
Ｒ１〜Ｒ１１  抵抗素子
Ｔｒ１〜Ｔｒ６  トランジスタ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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