(57)【要約】【課題】  定電圧ＩＣを用いつつ、負荷を多段階制御可能な電源装置を提供する。【解決手段】  定電圧ＩＣ１１が出力電圧Ｖｏｕｔを分圧したフィードバック電圧Ｖｆｂをフィードバックし、このフィードバック電圧Ｖｆｂに基づいた出力電圧Ｖｏｕｔを出力し、制御手段３０は、分圧回路２０の分圧比を切り替えることで、定電圧ＩＣ１１に対して第一のフィードバック電圧Ｖｆｂ１と第二のフィードバック電圧Ｖｆｂ２とを周期的に切り替えて出力し、定電圧ＩＣ１１が入力した第一のフィードバック電圧Ｖｆｂ１と第二のフィードバック電圧Ｖｆｂ２に基づき第一の出力電圧Ｖ１と第二の出力電圧Ｖ２を周期的に出力する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力電圧を分圧したフィードバック電圧をフィードバックし、前記フィードバック電圧に応じた電圧を負荷に出力する電圧生成回路と、前記出力電圧を分圧し、少なくとも２つの分圧比に切り替え可能な分圧回路と、前記分圧比のデューティー比を調整し、前記分圧回路の分圧比を周期的に切り替える制御手段と、を備える、
ことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記負荷をＰＷＭ制御可能に接続されてなる、
ことを特徴とする請求項１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、直流電源からの電圧を入力し、目標とする電圧レベルの出力電圧に変換する電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電源装置は、例えば特許文献１に記載されており、定電圧ＩＣが、電源より電圧を入力し、この入力電圧を所望の出力電圧に変換し、出力電圧を分圧してフィードバック電圧に基づきフィードバック制御することにより、出力電圧を一定電圧に保持するものであり、所定の信号を入力した際に、前記分圧比を調整することにより定電圧ＩＣに入力されるフィードバック電圧を切り替えて、出力電圧を変化させるものであり、定電圧ＩＣに一律の動作をさせつつ、分圧比を変化させることで安定した定電圧を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３３３７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のような電源装置は、所定の信号が入力された際に、分圧比を第一の分圧比にして第一の出力電圧を出力し、他の信号が入力された際に、分圧比を第二の分圧比にして第二の出力電圧を出力するものであり、負荷を多段階で駆動させることができなかった。
【０００５】
本発明は上記問題を鑑みてなされたものであり、定電圧ＩＣを用いつつ、負荷を多段階制御可能な電源装置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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る第一の観点における電源装置は、出力電圧を分圧したフィードバック電圧をフィードバックし、前記フィードバック電圧に応じた電圧を負荷に出力する電圧生成回路と、前記出力電圧を分圧し、少なくとも２つの分圧比に切り替え可能な分圧回路と、前記分圧比のデューティー比を調整し、前記分圧回路の分圧比を周期的に切り替える制御手段と、を備えるものである。
【０００７】
本発明の第二の観点における電源装置において、前記制御手段は、前記負荷をＰＷＭ制御可能に接続されてなるものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、定電圧ＩＣを用いつつ、負荷を多段階制御可能な電源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態における電源装置の構成を説明する図である。
【図２】上記実施形態における信号のタイミングチャート図である。
【図３】第二実施形態における電源装置の構成を説明する図である。
【図４】上記実施形態における信号のタイミングチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第一実施形態）
以下に、本発明の電源装置を、車両に搭載された表示器を冷却する冷却装置に適用した実施形態を説明する。図１は、本実施形態の電源装置１の構成を示す図である。本実施形態における電源装置１は、車両３のバッテリ３１にイグニスイッチ３２を介して接続され入力電圧Ｖｉｎを入力する。電源装置１は、入力電圧Ｖｉｎを所望の電圧レベルを有する出力電圧Ｖｏｕｔを生成する。電源装置１は、モータ２に接続され、モータ２に出力電圧Ｖｏｕｔを出力することで、モータ２を所望の速度で駆動し、モータ２の軸に取り付けられたファンを回転させることで、表示器４を冷却するものである。また、電源装置１は、表示器４の温度を測定する温度センサ５から表示器４の温度に関する温度信号を入力し、この温度信号に基づき、モータ２に供給する電圧を調整する。なお、本実施形態における冷却装置は、電源装置１とモータ（ファン）２と温度センサ５とによって構成される。
【００１１】
電源装置１は、バッテリ３１から直流電圧である入力電圧Ｖｉｎを入力して、モータ（負荷）２に必要な電圧レベルの直流電圧である出力電圧Ｖｏｕｔを生成する電圧生成回路１０と、出力電圧Ｖｏｕｔを分圧して電圧生成回路１０にフィードバック電圧Ｖｆｂとして出力する分圧回路２０と、分圧回路２０の分圧比を制御する制御手段３０と、を備える。具体的に例えば、電源装置１は、バッテリ３１から１３Ｖの入力電圧Ｖｉｎを入力し、電圧レベルを変換して、５Ｖまたは４Ｖの出力電圧Ｖｏｕｔとしてモータ２に出力する。
【００１２】
電圧生成回路１０は、入力端子Ｐｉｎから直流電圧の入力電圧Ｖｉｎを入力し、電圧レベルを変換し、出力端子Ｐｏから直流電圧の出力電圧Ｖｏｕｔを出力するものであり、定電圧ＩＣ１１と、この定電圧ＩＣ１１と電圧生成回路１０の出力端子Ｐｏとの間に直列に接続された平滑用コイル１２と、一端が平滑用コイル１２と出力端子Ｐｏとの間に接続され、他端がグランドに接続された平滑用コンデンサ１３と、を備える。
【００１３】
定電圧ＩＣ１１は、スイッチング・レギュレータ方式のＤＣ−ＤＣコンバータＩＣなどであり、出力端子Ｐｏ側の電圧を後述する分圧回路２０が分圧したフィードバック電圧Ｖｆｂをフィードバック電圧入力配線ＦＢから入力する。
定電圧ＩＣ１１は、このフィードバック電圧Ｖｆｂにより、図示しない定電圧ＩＣ１１の内部のＰＦＭ（パルス周波数変調）制御用のコンパレータまたはＰＷＭ（パルス幅変調）制御用のコンパレータがオンオフ動作し、例えば、フィードバック電圧Ｖｆｂの電圧レベルが下がると、駆動用スイッチング素子のオン時間を長くするように周波数またはパルス幅を制御することで出力電圧Ｖｏｕｔを上げるように動作し、また、フィードバック電圧Ｖｆｂの電圧レベルが上がると、駆動用スイッチング素子のオン時間を短くするように周波数またはパルス幅の制御することで出力電圧Ｖｏｕｔを上げるように動作し、出力電圧Ｖｏｕｔを監視（フィードバック）することで出力電圧Ｖｏｕｔを一定の出力に保持しようとするものである。
すなわち、後に詳述するが、定電圧ＩＣ１１は、フィードバック電圧Ｖｆｂの電圧レベルを切り替えることで、出力電圧Ｖｏｕｔの電圧レベルを調整することができる。なお、定電圧ＩＣ１１から出力される電圧信号は、平滑用コイル１２及び平滑用コンデンサ１３により平滑され、出力端子Ｐｏから直流電圧である出力電圧Ｖｏｕｔとして出力される。
【００１４】
分圧回路２０は、出力電圧Ｖｏｕｔを分圧して、分圧した電圧レベルをフィードバック電圧Ｖｆｂとして電圧生成回路１０に出力するものであり、出力電圧Ｖｏｕｔを分圧する第一の抵抗器２１，第二の抵抗器２２と、一端が第一の抵抗器２１と第二の抵抗器２２との間に接続され、他端が定電圧ＩＣ１１のフィードバック電圧入力配線ＦＢに接続される第三の抵抗器２３と、一端が定電圧ＩＣ１１のフィードバック電圧入力配線ＦＢと第三の抵抗器２３との間に接続され、他端がグランドに接続されたコンデンサ２４と、第二の抵抗器２２とグランドとの間に配置され、後述する制御手段３０からの信号に基づき第二の抵抗器２２側とグランドとの接続を操作するｎ型チャネルＦＥＴなどで構成されるスイッチ手段２５と、スイッチ手段２５と並列に接続される第四の抵抗器２６と、を備える。
【００１５】
分圧回路２０は、後述する制御手段３０からの信号に基づきスイッチ手段２５をオンオフ動作させる。具体的には、分圧回路２０は、スイッチ手段２５が制御手段３０からの信号に基づきオンした場合、第二の抵抗器２２の一端とグランドが接続し、第一の抵抗器２１と第二の抵抗器２２との分圧比に基づいた第一のフィードバック電圧Ｖｆｂ１を、電圧生成回路１０のフィードバック電圧入力配線ＦＢに出力する。この際、電圧生成回路１０は、第一の出力電圧Ｖ１（例えば、５Ｖ）を出力電圧Ｖｏｕｔとして出力端子Ｐｏからモータ２に対して出力する。
また、スイッチ手段２５が制御手段３０からの信号に基づきオフした場合、分圧回路２０は、第二の抵抗器２２の一端とグランドとを切断するため、第一の抵抗器２１と第二の抵抗器２２及び第四の抵抗器２６との分圧比に基づき、第一のフィードバック電圧Ｖｆｂ１より大きい第二のフィードバック電圧Ｖｆｂ２を、電圧生成回路１０のフィードバック電圧入力配線ＦＢに出力する。この際、電圧生成回路１０は、大きな電圧レベルである第二のフィードバック電圧Ｖｆｂ２を入力したことにより、出力電圧Ｖｏｕｔを下げようと動作するため、第一の出力電圧Ｖ１よりも低い第二の出力電圧Ｖ２（例えば、４Ｖ）を出力電圧Ｖｏｕｔとして出力端子Ｐｏからモータ２に対して出力する。
【００１６】
制御手段３０は、図示しない１つもしくは複数のマイクロプロセッサ，コントローラ，マイクロコントローラ，ＡＳＩＣ，ＦＰＧＡ回路，任意の他のＩＣ（集積回路）などを有し、また、図示しない書き換え可能なメモリであるＲＡＭ、読み出し専用メモリであるＲＯＭ、消去可能なプログラマブル読み出し専用メモリであるＥＥＰＲＯＭ，不揮発性メモリであるフラッシュメモリなどのプログラムやデータを記憶することができる１つまたは複数のメモリを有している。制御手段３０は、温度センサ５からの温度信号を入力し、この温度信号に基づきスイッチ手段２５を周期的にオンオフ動作させるものであり、予め定められた一定の期間（例えば１〜１０ｓｅｃ）毎に、スイッチ手段２５をオン及びオフの動作をさせ、温度センサ５から検出される温度が高い程、一定の期間内のオン動作が占める割合であるオンデューティー比Ｑを大きくし、温度センサ５から検出される温度が低い程、オンデューティー比Ｑを小さくする。これらのオンデューティー比Ｑは、温度信号に対応付けられたテーブルデータとして予め前記メモリに記憶されている。以下に、本発明の冷却装置の動作を説明する。
【００１７】
（１）温度センサ５が表示器４の温度を測定し、電源装置１（制御手段３０）に温度信号を出力する。
（２）制御手段３０は、温度センサ５からの温度信号に基づきオンデューティー比Ｑを決定し、このオンデューティー比Ｑでスイッチ手段２５を予め定められた一定期間Ｔ０内でオンオフ動作させる。なお、温度センサ５からの温度信号が変化した場合、これに基づき、オンデューティー比Ｑを変化させる。具体的には、温度上昇した場合、図２に示すようにオンデューティー比Ｑを第一のオンデューティー比Ｑ１から第一のオンデューティー比Ｑ１より大きい第二のオンデューティー比Ｑ２に切り替える。
（３）分圧回路２０は、スイッチ手段２５の周期的なオンオフ動作に基づき、電圧生成回路１０のフィードバック電圧入力配線ＦＢに対して、図２（ａ）に示すように、周期的な第一のフィードバック電圧Ｖｆｂ１と第二のフィードバック電圧Ｖｆｂ２とを出力する。
（４）電圧生成回路１０は、フィードバック電圧入力配線ＦＢに入力された周期的なフィードバック電圧Ｖｆｂに基づき、出力端子Ｐｏからモータ２に対して周期的に第一の出力電圧Ｖ１または第二の出力電圧Ｖ２を出力する。
【００１８】
以上に説明したように、本実施形態の電源装置１において、電圧生成回路１０（定電圧ＩＣ１１）が出力電圧Ｖｏｕｔを分圧したフィードバック電圧Ｖｆｂをフィードバックし、このフィードバック電圧Ｖｆｂに基づいた出力電圧Ｖｏｕｔを出力し、制御手段３０は、分圧回路２０の分圧比を切り替えることで、定電圧ＩＣ１１に対して第一のフィードバック電圧Ｖｆｂ１と第二のフィードバック電圧Ｖｆｂ２とを周期的に切り替えて出力し、定電圧ＩＣ１１が入力した第一のフィードバック電圧Ｖｆｂ１と第二のフィードバック電圧Ｖｆｂ２に基づき第一の出力電圧Ｖ１と第二の出力電圧Ｖ２を周期的に出力し、制御手段３０は、温度センサ５からの温度信号の大きさに基づき、所定期間Ｔ０内におけるオンデューティー比Ｑを増減させることができるため、定電圧ＩＣを用いつつ、負荷（モータ２）を多段階制御することができる。
【００１９】
なお、本発明は上記実施形態及び図面によって限定されるものではない。これらに変更（構成要素の削除も含む）を加えることができるのはもちろんである。
【００２０】
（第二実施形態）
本発明の電源装置１の第二実施形態について、図３，４を用いて説明する。図３は、第二実施形態における電源装置１の構成を示す図であり、図３は、電源装置１におけるフィードバック電圧Ｖｆｂと出力電圧Ｖｏｕｔのタイミングチャートである。なお、第二実施形態における電源装置１は、フィードバック電圧Ｖｆｂを切り替える期間Ｔ１が異なる点と、制御手段３０から車両３をＰＷＭ制御する配線６を有する点で上記実施形態と異なり、これ以外の構成については、上記実施形態と同様であるため、同じ符号を付し説明は省略する。
【００２１】
上記実施形態においては、制御手段３０は、スイッチ手段２５を、１〜１０ｓｅｃ（１／１０〜１Ｈｚ）などの比較的長い期間Ｔ０内で周期的にオンオフ動作させるものであったが、第二実施形態における制御手段３０は、スイッチ手段２５を、１ｍｓｅｃ（１ｋＨｚ）の比較的短い期間Ｔ１内で周期的にオンオフ動作させるものであり、このようにスイッチ手段２５を高速で切り替えることで、フィードバック電圧Ｖｆｂも図４（ａ）に示すように切り替わる。すると、定電圧ＩＣ１１は、概ね一定の電圧レベルを有する出力電圧Ｖｏｕｔを出力し、オンデューティー比Ｑが切り替わった場合、電圧レベルが変化する。
【００２２】
そして、第二実施形態における制御手段３０は、外部の負荷（モータ２）にＰＷＭ信号を出力可能な配線６を有し、モータ２をＰＷＭ制御することができる。すなわち、第二実施形態における電源装置１は、温度センサ５からの温度信号に基づき、オンデューティー比Ｑを変化させることで出力電圧Ｖｏｕｔの電圧レベルを調整し、さらに配線６によりＰＷＭ制御することができるため、外部の負荷（モータ２）をより多段階制御することができる。
【００２３】
なお、上記実施形態において、負荷は、表示器４を冷却するファンを駆動するためのモータ２であり、表示器４の温度を温度センサ５により検出し、この検出信号に基づき負荷の駆動強度を調整していたが、これに限られず、負荷は光源であってもよく、この場合、光源の光量を検出する光強度センサの検出信号に基づき負荷（光源）の駆動強度を調整してもよい。
【符号の説明】
【００２４】
１    電源装置
２    モータ（負荷）
３    車両
４    表示器
５    温度センサ
６    配線
１０    電圧生成回路
１１    定電圧ＩＣ
１２    平滑用コイル
１３    平滑用コンデンサ
２０    分圧回路
２１    第一の抵抗器
２２    第二の抵抗器
２３    第三の抵抗器
２４    コンデンサ
２５    スイッチ手段
２６    第四の抵抗器
３０    制御手段
ＦＢ      フィードバック電圧入力配線
Ｐｉｎ    入力端子
Ｐｏ      出力端子
Ｖｉｎ    入力電圧
Ｖｏｕｔ  出力電圧
Ｖ１      第一の出力電圧
Ｖ２      第二の出力電圧
Ｖｆｂ    フィードバック電圧
Ｖｆｂ１  第一のフィードバック電圧
Ｖｆｂ２  第二のフィードバック電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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