(57)【要約】【構成】オペアンプ２８は、プラス入力端子およびマイナス入力端子を有する。伝送経路ＬＮ１は、抵抗素子Ｒ１８を有して基準電圧Ｖｒｅｆをプラス入力端子に伝送する。また、伝送経路ＬＮ２は、抵抗素子Ｒ１５を有して基準電圧Ｖｒｅｆをマイナス入力端子に伝送する。電源回路３０は、オペアンプの出力に基づいて制御される出力を発生する。電源回路３０の出力に基づく帰還電圧は、帰還コイルＬ１，整流平滑回路２４，抵抗素子Ｒ２０およびコンデンサＣ１３を介して伝送経路ＬＮ１に供給される。また、ＰＷＭ信号に基づく平滑電圧は、インバータ１８および平滑回路２０を介して伝送経路ＬＮ２に供給される。さらに、抵抗素子Ｒ１８およびＲ１５のうち抵抗素子Ｒ１５にのみ、コンデンサＣ１１が並列接続される。【効果】起動時の予期しない動作を回避することができる。【選択図】図１
2015012788.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラス入力端子およびマイナス入力端子を有するオペアンプ、
第１抵抗素子を有して基準電圧を前記プラス入力端子に伝送する第１伝送経路、
第２抵抗素子を有して前記基準電圧を前記マイナス入力端子に伝送する第２伝送経路、
前記オペアンプの出力に基づいて制御される出力を発生する電源回路、
前記電源回路の出力に基づく帰還電圧を前記第１伝送経路に供給する第１電圧供給回路、および
出力制御信号に基づく制御電圧を前記第２伝送経路に供給する第２電圧供給回路を備える電源装置であって、
前記第１抵抗素子および前記第２抵抗素子のうち前記第２抵抗素子にのみ容量素子が並列接続されている、電源装置。
【請求項２】
前記マイナス入力端子に印加される電圧レベルは少なくとも起動からの所定期間において前記プラス入力端子に印加される電圧レベルを上回る、請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
前記出力制御信号はＰＷＭ信号に相当し、
前記第２電圧供給回路は前記ＰＷＭ信号を平滑して前記制御電圧を作成する平滑回路を含む、請求項１または２記載の電源装置。
【請求項４】
前記第２電圧供給回路は前記ＰＷＭ信号のレベルを反転させるべく前記平滑回路の前段に設けられたインバータをさらに含む、請求項３記載の電源装置。
【請求項５】
前記インバータは前記基準電圧によって駆動される、請求項４記載の電源装置。
【請求項６】
前記マイナス入力端子側のＣＲ時定数は前記プラス入力端子側のＣＲ時定数よりも小さい、請求項１ないし５のいずれかに記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電源装置に関し、特にオペアンプを用いて電源回路の出力を制御する、電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の電源装置を図４に示す。図４によれば、基準電圧Ｖｒｅｆが印加される入力端子１は、抵抗素子Ｒ１を介してオペアンプ７のプラス入力端子に接続され、かつ抵抗素子Ｒ２を介してオペアンプ７のマイナス入力端子に接続される。オペアンプ７の出力端子は、コンデンサＣ３および抵抗素子Ｒ６を介してオペアンプ７のマイナス入力端子と接続される。なお、オペアンプ７は、電源端子６に印加された２４Ｖの電源電圧によって駆動される。
【０００３】
オペアンプ７のプラス入力端子はまた、コンデンサＣ２を介して基準電位面に接続され、かつ抵抗素子Ｒ５およびコンデンサＣ４を介して基準電位面に接続される。抵抗Ｒ５およびコンデンサＣ４の接続点はダイオードＤ１のアノードに接続され、ダイオードＤ１のカソードは帰還コイルＬ４を介して基準電位面と接続される。ここで、コンデンサＣ４およびダイオードＤ１は、整流平滑回路５を構成する。
【０００４】
オペアンプ７のマイナス入力端子は、コンデンサＣ１を介して基準電位面と接続されるとともに、抵抗素子Ｒ４を介して基準電位面と接続される。オペアンプ７のマイナス入力端子はまた、抵抗素子Ｒ３およびインバータ３を介して入力端子２に接続される。ここで、コンデンサＣ１および抵抗素子３は平滑回路４を構成し、入力端子２にはＰＷＭ信号が印加される。
【０００５】
電源回路８は、制御回路８ａおよびトランス８ｂを含む。トランス８ｂの１次コイルＬ１〜Ｌ２は制御回路８ａの出力側に設けられ、２次コイルＬ３は１次コイルＬ１〜Ｌ２と誘導結合される。２次コイルＬ３の一方端にはダイオードＤ２のカソードが接続され、ダイオードＤ２のアノードは出力端子９と接続される。２次コイルＬ３の他方端は基準電位面に直接的に接続される一方、出力端子９はコンデンサＣ５を介して基準電位面に接続される。ダイオードＤ２およびコンデンサＣ５は整流平滑回路８ｃを構成し、出力端子９からは直流電圧が出力される。
【０００６】
入力端子２に印加されたＰＷＭ信号は、インバータ３で反転された後に平滑回路４によって平滑される。オペアンプ７のマイナス入力端子には、平滑回路４から出力された平滑電圧と基準電圧Ｖｒｅｆとに基づく直流電圧Ｖ１が印加される。
【０００７】
一方、帰還コイルＬ４には、トランス８ｂに発生した交流電圧に基づく交流電圧（帰還電圧）が励起される。励起された帰還電圧は、整流平滑回路５によって整流平滑された後、抵抗素子Ｒ５およびコンデンサＣ２によって波形整形される。オペアンプ７のマイナス入力端子には、波形整形された帰還電圧と基準電圧Ｖｒｅｆとに基づく直流電圧Ｖ２が印加される。
【０００８】
電源装置が起動されると、入力端子１に基準電圧Ｖｒｅｆが印加される。ＰＷＭ信号は起動から所定期間が経過するまでＬレベルを維持し、この所定期間においてインバータ３の出力はＨレベルを示す。帰還コイルＬ４に帰還電圧が励起されるタイミングは所定期間の終期よりも遅い。したがって、所定期間において、直流電圧Ｖ１は基準電圧Ｖｒｅｆに基づいて規定され、直流電圧Ｖ２は基準電圧ＶｒｅｆとＨレベルを示すインバータ３の出力とに基づいて規定される。
【０００９】
ただし、直流電圧Ｖ１の立ち上がりは抵抗素子Ｒ１およびＲ５とコンデンサＣ２およびＣ４とによって規定される時定数に依存し、直流電圧Ｖ２の立ち上がりは抵抗素子Ｒ２〜Ｒ４とコンデンサＣ１とによって規定される時定数に依存する。したがって、直流電圧Ｖ１およびＶ２は、所定期間において、たとえば図５に示すように立ち上がる。ＰＷＭ信号は、所定期間が経過した後に所定デューティ比に変化する。これによって、平滑回路４の出力レベルが低下し、ひいては直流電圧Ｖ２のレベルも低下する。
【００１０】
オペアンプ７の出力は、直流電圧Ｖ２が直流電圧Ｖ１以上であるときにＬレベルを示し、直流電圧Ｖ２が直流電圧Ｖ１を下回るときにＨレベルを示す。制御回路８ａは、オペアンプ７の出力がＨレベルを示すときに自励発振方式でトランス８ｂを駆動し、オペアンプ７の出力がＬレベルを示すときにトランス８ｂを停止させる。
【００１１】
帰還コイルＬ４に接続された整流平滑回路５はいわゆるマイナス整流を行うため、トランス８ｂが駆動されると、整流平滑回路５から出力される帰還電圧のレベルが低下し、ひいては直流電圧Ｖ１のレベルが低下する。これによって直流電圧Ｖ１が直流電圧Ｖ２と一致するように、オペアンプ７は出力を制御し、トランス８ｂが駆動される。
【００１２】
直流電圧Ｖ２はＰＷＭ信号のデューティ比に従うレベルまで低下し続け、トランス８ｂの自励発振による出力電圧は直流電圧Ｖ１およびＶ２の大小関係に対応して変化する。この結果、トランス８ｂの出力電圧は直流電圧Ｖ１と直流電圧Ｖ２が一致するようにオペアンプ７により制御され、直流電圧Ｖ１およびＶ２のいずれもがＰＷＭ信号のデューティ比に従うレベルに収束する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００１−１９００６７号公報（図７、段落０００４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述のように、直流電圧Ｖ１の立ち上がりは抵抗素子Ｒ１およびＲ５とコンデンサＣ２およびＣ４とによって規定される時定数に依存し、直流電圧Ｖ２の立ち上がりは抵抗素子Ｒ２〜Ｒ４とコンデンサＣ１とによって規定される時定数に依存する。すると、時定数によっては、図６に示すように所定期間において直流電圧Ｖ１が直流電圧Ｖ２を一時的に上回り、これによって起動時に予期しない動作が引き起こされるおそれがある。なお、コンデンサＣ１およびＣ２は電源装置の出力特性に応じて容量値を設定するため、これらの容量を容易に変更することはできない。
【００１５】
ここで、起動時の予期しない動作を回避するために、図７に示す回路を追加してオペアンプ７への電源電圧の供給を遅らせることが考えられる。図７によれば、電源端子６はトランジスタＴｒ１のエミッタと接続される。また、トランジスタＴｒ１のエミッタは互いに並列接続されたコンデンサＣ６および抵抗素子Ｒ７を介してトランジスタＴｒ１のベースと接続される。トランジスタＴｒ１のベースはまた、抵抗素子Ｒ８を介して基準電位面と接続される。このような回路を追加することで、オペアンプ６の起動タイミングが図５に示すタイミングＴ１まで遅れ、これによって起動時の予期しない動作が回避される。しかし、図７に示す回路の追加は部品点数の増加を招く。
【００１６】
それゆえに、この発明の主たる目的は、部品点数を抑えつつ、起動時における予期しない動作を回避することができる、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】
【００１７】
この発明に従う電源装置(10：実施例で相当する参照符号。以下同じ)は、プラス入力端子およびマイナス入力端子を有するオペアンプ(28)、第１抵抗素子(R18)を有して基準電圧をプラス入力端子に伝送する第１伝送経路(LN1)、第２抵抗素子(R15)を有して基準電圧をマイナス入力端子に伝送する第２伝送経路(LN2)、オペアンプの出力に基づいて制御される出力を発生する電源回路(30)、電源回路の出力に基づく帰還電圧を第１伝送経路に供給する第１電圧供給回路(L14, 24, R20, C13)、および出力制御信号に基づく制御電圧を第２伝送経路に供給する第２電圧供給回路(18, 20)を備える電源装置(10)であって、第１抵抗素子および第２抵抗素子のうち第２抵抗素子にのみ容量素子(C11)が並列接続されている。
【００１８】
好ましくは、マイナス入力端子に印加される電圧レベルは少なくとも起動からの所定期間においてプラス入力端子に印加される電圧レベルを上回る。
【００１９】
好ましくは、出力制御信号はＰＷＭ信号に相当し、第２電圧供給回路はＰＷＭ信号を平滑して制御電圧を作成する平滑回路(20)を含む。
【００２０】
さらに好ましくは、第２電圧供給回路はＰＷＭ信号のレベルを反転させるべく平滑回路の前段に設けられたインバータ(18)をさらに含む。
【００２１】
より好ましくは、インバータは基準電圧によって駆動される。
【００２２】
好ましくは、マイナス入力端子側のＣＲ時定数はプラス入力端子側のＣＲ時定数よりも小さい。
【発明の効果】
【００２３】
基準電圧は、第１抵抗素子が設けられた第１伝送経路を介してオペアンプのプラス入力端子に伝送され、さらに第２抵抗素子が設けられた第２伝送経路を介してオペアンプのマイナス入力端子に伝送される。ただし、第２抵抗素子には、容量素子が並列接続される。したがって、基準電圧の供給が開始されたとき、マイナス入力端子に印加される電圧はプラス入力端子に印加される電圧よりも速やかに立ち上がる。これによって、起動時の予期しない動作を回避することができる。また、容量素子を第２抵抗素子に並列接続するだけでよいため、部品点数を抑えることができる。
【００２４】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明の一実施例の構成を示す回路図である。
【図２】（Ａ）は起動時おけるＰＷＭ信号の変化の一例を示す波形図であり、（Ｂ）は起動時におけるインバータの出力の変化の一例を示す波形図である。
【図３】図１に示すオペアンプのプラス入力端子およびマイナス入力端子にそれぞれ印加される直流電圧Ｖ１１およびＶ１２の変化とＰＷＭ信号および図１に示すインバータの出力との関係の一例を示す図解図である。
【図４】従来の電源装置の構成の一例を示す回路図である。
【図５】図４に示すオペアンプのプラス入力端子およびマイナス入力端子にそれぞれ印加される直流電圧Ｖ１およびＶ２の変化とＰＷＭ信号および図４に示すインバータの出力との関係の一例を示す図解図である。
【図６】図４に示すオペアンプのプラス入力端子およびマイナス入力端子にそれぞれ印加される直流電圧Ｖ１１およびＶ１２の変化の他の一例を示すグラフである。
【図７】図４に示す電源装置に追加する回路の構成の一例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１を参照して、この実施例の電源装置１０は、２４Ｖの直流電圧が印加される入力端子１２を含む。入力端子１２は、抵抗素子Ｒ１１を介してツェナーダイオードＺＤ１１のカソードに接続され、ツェナーダイオードＺＤ１１のアノードは基準電位面に接続される。ツェナーダイオードＺＤ１１のカソードはまた、抵抗素子Ｒ１２，Ｒ１３および可変抵抗素子Ｒ１４を介して基準電位面に接続される。抵抗素子Ｒ１２およびＲ１３の接続点はオペアンプ１４のプラス入力端子と接続され、オペアンプ１４の出力端子はマイナス入力端子と接続される。
【００２７】
オペアンプ１４のプラス入力端子には、ツェナーダイオードＺＤ１１によって固定され、かつ抵抗素子Ｒ１２，Ｒ１３および可変抵抗素子Ｒ１４によって分圧された直流電圧が印加される。可変抵抗素子Ｒ１４はオペアンプ１４のプラス入力端子に印加される直流電圧のレベルを微調整するための素子であり、オペアンプ１４はインピーダンス変換のための素子である。オペアンプ１４は、入力端子１２に印加された直流電圧によって駆動され、基準電圧Ｖｒｅｆを出力端子から出力する。
【００２８】
オペアンプ１４の出力端子は、抵抗素子Ｒ１８およびコンデンサＣ１３を介して基準電位面と接続される。また、抵抗素子Ｒ１８およびコンデンサＣ１３の接続点は、オペアンプ２８のプラス入力端子と接続されるとともに、抵抗素子Ｒ２０およびコンデンサＣ１５を介して基準電位面と接続される。さらに、抵抗素子Ｒ２０およびコンデンサＣ１５の接続点はダイオードＤ１１のアノードと接続され、ダイオードＤ１１のカソードは帰還コイルＬ１４を介して基準電位面と接続される。なお、コンデンサＣ１５およびダイオードＤ１１は、整流平滑回路２４を構成する。
【００２９】
オペアンプ１４の出力端子はまた、抵抗素子Ｒ１５を介してオペアンプ２８のマイナス入力端子と接続される。抵抗素子Ｒ１５にはコンデンサＣ１１が並列接続され、コンデンサＣ１１と抵抗素子Ｒ１５とによってＣＲ回路２２が構成される。オペアンプ２８のマイナス入力端子はまた、抵抗素子Ｒ１７を介して基準電位面に接続される。抵抗素子Ｒ１７には、コンデンサＣ１２が並列接続される。オペアンプ２８のマイナス入力端子とコンデンサＣ１２との接続点は抵抗素子Ｒ１６を介してインバータ１８の出力端子と接続され、インバータ１８の入力端子はＰＷＭ信号が印加される入力端子１６と接続される。
【００３０】
なお、インバータ１８は、オペアンプ１４から出力された基準電圧Ｖｒｅｆによって駆動される。また、抵抗素子Ｒ１６およびコンデンサＣ１２は、平滑回路２０を構成する。さらに以下では、抵抗素子Ｒ１８が設けられた伝送経路を特に“ＬＮ１”と定義し、ＣＲ回路２２が設けられた伝送経路を特に“ＬＮ２”と定義する。
【００３１】
オペアンプ２８の出力端子は、コンデンサＣ１４および抵抗素子Ｒ１９を介してオペアンプ２８のマイナス入力端子と接続される。オペアンプ２８は、電源端子２６に印加された２４Ｖの直流電圧によって駆動される。オペアンプ２８のプラス入力端子に印加される直流電圧を“Ｖ１１”と定義し、オペアンプ２８のマイナス入力端子に印加される直流電圧を“Ｖ１２”と定義すると、オペアンプ２８の出力は、直流電圧Ｖ１２が直流電圧Ｖ１１以上であるときにＬレベルを示し、直流電圧Ｖ１２が直流電圧Ｖ１１を下回るときにＨレベルを示す。このようなオペアンプ２８の出力は、電源回路３０を構成する制御回路３０ａに供給される。
【００３２】
制御回路３０ａの出力側には、１次コイルＬ１１およびＬ１２と２次コイルＬ１３とを有するトランス３０ｂが設けられる。制御回路３０ａは、オペアンプ２８の出力がＨレベルを示すときに自励発振方式でトランス３０ｂを駆動し、オペアンプ２８の出力がＬレベルを示すときにトランス３０ｂを停止させる。
【００３３】
２次コイルＬ１３の一方端にはダイオードＤ１２のカソードが接続され、ダイオードＤ１２のアノードは出力端子３２と接続される。２次コイルＬ１３の他方端は直接的に基準電位面と接続され、ダイオードＤ１２のアノードはコンデンサＣ１６を介して基準電位面と接続される。コンデンサＣ１６およびダイオードＤ１２は、整流平滑回路３０ｃを構成する。したがって、自励発振によって２次コイルＬ３に励起された交流電圧は、整流平滑回路３０ｃで整流平滑された後、直流電圧として出力端子９から出力される。また、上述した帰還コイルＬ１４は、トランス３０ｂと誘導結合される。
【００３４】
入力端子１２と電源端子２６に２４Ｖの直流電圧が入力されて電源装置１０が起動されると、オペアンプ１４から出力される基準電圧Ｖｒｅｆが立ち上がる。また、図２（Ａ）に示すように、入力端子１６に印加されるＰＷＭ信号は電源装置１０の起動から所定期間が経過するまでＬレベルを維持する。図２（Ｂ）に示すように、この所定期間において、インバータ１８の出力はＨレベルを示す。
【００３５】
トランス３０ｂの駆動前は、帰還コイルＬ１４に帰還電圧が励起されない。したがって、上述した所定期間において、直流電圧Ｖ１１は基準電圧Ｖｒｅｆに基づいて規定され、直流電圧Ｖ１２は基準電圧ＶｒｅｆとＨレベルを示すインバータ１８の出力とに基づいて規定される。
【００３６】
さらに、直流電圧Ｖ１１の立ち上がりは抵抗素子Ｒ１８およびＲ２０とコンデンサＣ１３およびＣ１５とによって規定される時定数に依存し、直流電圧Ｖ１２の立ち上がりは抵抗素子Ｒ１５〜Ｒ１７とコンデンサＣ１１およびＣ１２とによって規定される時定数に依存する。ここで、オペアンプ２８のマイナス入力端子側のＣＲ時定数は、オペアンプ２８のプラス入力端子側のＣＲ時定数よりも小さい。したがって、直流電圧Ｖ１１およびＶ１２は、所定期間において、図３に示すように立ち上がる。つまり、コンデンサＣ１１が抵抗素子Ｒ１５に並列接続されているため、直流電圧Ｖ１２は、直流電圧Ｖ１１の立ち上がりと比較して急激に立ち上がる。
【００３７】
ＰＷＭ信号は、所定期間が経過した後に所定デューティ比に変化する。これによって、平滑回路２０の出力レベルが低下し、ひいては直流電圧Ｖ１２のレベルも低下する。上述のように、オペアンプ２８の出力は、直流電圧Ｖ１２が直流電圧Ｖ１１以上であるときにＬレベルを示し、直流電圧Ｖ１２が直流電圧Ｖ１１を下回るときにＨレベルを示す。また、制御回路３０ａは、オペアンプ２８の出力がＨレベルを示すときに自励発振方式でトランス３０ｂを駆動し、オペアンプ２８の出力がＬレベルを示すときにトランス３０ｂを停止させる。
【００３８】
帰還コイルＬ１４に接続された整流平滑回路２４はいわゆるマイナス整流を行うため、トランス３０ｂが駆動されると、整流平滑回路２４から出力される帰還電圧のレベルが低下し、ひいては直流電圧Ｖ１１のレベルが低下する。これによって直流電圧Ｖ１１が直流電圧Ｖ１２と一致するように、オペアンプ２８は出力を制御し、トランス３０ｂが駆動される。
【００３９】
直流電圧Ｖ１２はＰＷＭ信号のデューティ比に従うレベルまで低下し続け、トランス３０ｂの自励発振による出力電圧は直流電圧Ｖ１１およびＶ１２の大小関係に対応して変化する。この結果、トランス３０ｂの出力電圧は直流電圧Ｖ１１と直流電圧Ｖ１２が一致するようにオペアンプ７により制御され、直流電圧Ｖ１１およびＶ１２のいずれもがＰＷＭ信号のデューティ比に従うレベルに収束する。
【００４０】
以上の説明から分かるように、オペアンプ２８は、プラス入力端子およびマイナス入力端子を有する。伝送経路ＬＮ１は、抵抗素子Ｒ１８を有して基準電圧Ｖｒｅｆをプラス入力端子に伝送する。また、伝送経路ＬＮ２は、抵抗素子Ｒ１５を有して基準電圧Ｖｒｅｆをマイナス入力端子に伝送する。電源回路３０は、オペアンプの出力に基づいて制御される出力を発生する。電源回路３０の出力に基づく帰還電圧は、帰還コイルＬ１，整流平滑回路２４，抵抗素子Ｒ２０およびコンデンサＣ１３を介して伝送経路ＬＮ１に供給される。また、ＰＷＭ信号（出力制御信号）に基づく平滑電圧は、インバータ１８および平滑回路２０を介して伝送経路ＬＮ２に供給される。さらに、抵抗素子Ｒ１８およびＲ１５のうち抵抗素子Ｒ１５にのみ、コンデンサＣ１１が並列接続される。
【００４１】
基準電圧Ｖｒｅｆは、抵抗素子Ｒ１８が設けられた伝送経路ＬＮ１を介してオペアンプ２８のプラス入力端子に伝送され、さらに抵抗素子Ｒ１５が設けられた伝送経路ＬＮ２を介してオペアンプ２８のマイナス入力端子に伝送される。ただし、抵抗素子Ｒ１５には、コンデンサＣ１１が並列接続される。したがって、基準電圧Ｖｒｅｆの供給が開始されたとき、マイナス入力端子に印加される電圧はプラス入力端子に印加される電圧よりも速やかに立ち上がる。これによって、起動時の予期しない動作を回避することができる。また、コンデンサＣ１１を抵抗素子Ｒ１５に並列接続するだけでよいため、部品点数を抑えることができる。
【００４２】
なお、この実施例では、出力電圧を制御する電源装置を想定しているが、この発明は出力電流を制御する電源装置にも適用することができる。また、この実施例では、出力制御信号としてＰＷＭ信号を想定しているが、指定レベルを有する直流電圧を出力制御信号として想定するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１０  …電源装置
１４，２８  …オペアンプ
２０，２４  …平滑回路
２２  …ＣＲ回路
３０  …電源回路
【図１】
2015012788.tif 000003
【図２】
2015012788.tif 000004
【図３】
2015012788.tif 000005
【図４】
2015012788.tif 000006
【図５】
2015012788.tif 000007
【図６】
2015012788.tif 000008
【図７】
2015012788.tif 000009