(57)【要約】【課題】複数レベルの電圧を出力可能でありながら、装置規模の増大を極力抑え得るとともに、安全性にも優れた電圧出力回路を提供する。【解決手段】コレクタおよびエミッタのうち、一方が、所定の電圧が入力される第１電圧入力端子に、他方が、出力端子に接続された出力用トランジスタと、出力用トランジスタのベースに接続された、所定の電圧が入力される第２電圧入力端子と、を備え、出力端子を通じて外部に電圧を出力する、電圧出力回路において、出力用トランジスタのベースと接地点との間に、互いに直列に接続された複数のツェナーダイオードを備え、前記接続状態において互いに隣り合う、ツェナーダイオード同士の間の各々は、接地点にＯＮ／ＯＦＦ切替可能に接続されているとともに、第２電圧入力端子に、抵抗器を介して接続されている電圧出力回路とする。【選択図】図１
2008077136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コレクタが、所定の電圧が入力される第１電圧入力端子に、エミッタが、出力端子に接続された出力用トランジスタと、
前記出力用トランジスタのベースに接続された、所定の電圧が入力される第２電圧入力端子と、を備え、
前記出力端子を通じて外部に電圧を出力する、電圧出力回路において、
前記出力用トランジスタのベースと接地点との間に、互いに直列に接続された複数のツェナーダイオードを備え、
前記接続状態において互いに隣り合う、前記ツェナーダイオード同士の間の各々は、
当該各々に対して設けられたスイッチ用トランジスタのコレクタに接続されているとともに、前記第２電圧入力端子に、抵抗器を介して接続されており、
さらに前記スイッチ用トランジスタの各々のエミッタは、接地されていることを特徴とする電圧出力回路。
【請求項２】
コレクタおよびエミッタのうち、一方が、所定の電圧が入力される第１電圧入力端子に、他方が、出力端子に接続された出力用トランジスタと、
前記出力用トランジスタのベースに接続された、所定の電圧が入力される第２電圧入力端子と、を備え、
前記出力端子を通じて外部に電圧を出力する、電圧出力回路において、
前記出力用トランジスタのベースと接地点との間に、互いに直列に接続された複数のツェナーダイオードを備え、
前記接続状態において互いに隣り合う、前記ツェナーダイオード同士の間の各々は、
接地点にＯＮ／ＯＦＦ切替可能に接続されているとともに、前記第２電圧入力端子に、抵抗器を介して接続されていることを特徴とする電圧出力回路。
【請求項３】
前記接続状態において互いに隣り合う、前記ツェナーダイオード同士の間の各々は、
当該各々に対して設けられたスイッチ用トランジスタのコレクタに接続されており、
該スイッチ用トランジスタの各々のエミッタは、接地されていることを特徴とする請求項２に記載の電圧出力回路。
【請求項４】
コレクタおよびエミッタのうち、一方が、所定の電圧が入力される第１電圧入力端子に、他方が、出力端子に接続された出力用トランジスタと、
前記出力用トランジスタのベースに接続された、所定の電圧が入力される第２電圧入力端子と、を備え、
前記出力端子を通じて外部に電圧を出力する、電圧出力回路において、
前記出力用トランジスタのベースと接地点との間に、互いに直列に接続されたｎ個（ｎは２以上とする）のツェナーダイオードからなるダイオード群と、
前記ダイオード群における、１番目と２番目の間、２番目と３番目の間、・・・、ｎ−１番目とｎ番目の間、の各々と；接地点と；を、ＯＮ／ＯＦＦ切替可能に接続する第１接続部と、
前記ダイオード群における、１番目と２番目の間、２番目と３番目の間、・・・ｎ−１番目とｎ番目の間、の各々と；前記第２電圧入力端子と；を、抵抗器を介して接続する第２接続部と、を備えたことを特徴とする電圧出力回路。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れかに記載の電圧出力回路を備え、前記出力に係る電圧を用いて、所定の処理を実行することを特徴とする電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧を出力する電圧出力回路に関し、特に、複数レベルの電圧を切替えて出力するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数レベルの電圧を適宜切替えて出力する装置としては、例えば図３にその構成例を示すように、各レベルの電圧を発生させるレギュレータを複数備えた電圧出力装置などが存在する。当該電圧出力装置の仕組を以下に説明する。
【０００３】
この電圧出力装置は、電圧入力端子１３、各レギュレータ（１１ａ〜１１ｃ）、切替スイッチ１２、切替信号入力端子１５、電圧出力端子１４などを備えている。各レギュレータ（１１ａ〜１１ｃ）は、何れも電圧入力端子１３に接続されており、この端子１３から電力供給を受けて、それぞれ、Ｖ１、Ｖ２、およびＶ３の電圧を発生させる。
【０００４】
一方、切替信号入力端子１５は、切替スイッチ１２を制御するための切替信号が入力され、切替スイッチ１２に伝送する。そして切替スイッチ１２では、切替信号に応じてレギュレータ（１１ａ〜１１ｃ）のうちの何れかを、後段の電圧出力端子１４に接続する。これにより本電圧出力装置は、Ｖ１、Ｖ２およびＶ３からなる３レベルの電圧を、切替信号に応じて切替えて出力することが可能である。
【特許文献１】実開平７−２９６１２号公報
【特許文献２】実開平５−８７６１３号公報
【特許文献３】特開２０００−２９４８００号公報
【特許文献４】特開平０５−２６５５８４号公報
【特許文献５】特開平２−２３２７０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した電圧出力装置のように、各々の電圧レベルに対応した複数のレギュレータを備えるものとすれば、装置規模の増大を招くことになり、ひいては製品の小型化や低廉化を妨げるおそれがある。またさらに、上述した切替スイッチとしてトランジスタを用いたような場合、出力として大きな電力を扱う可能性がある場合には、耐久性の高いトランジスタとする必要がある。そのため、装置規模や製造コストが増大するなどのおそれが生じることなる。
【０００６】
そこで本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、複数レベルの電圧を出力可能でありながら、装置規模の増大を極力抑え得るとともに、安全性にも優れた電圧出力回路の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明による電圧出力回路は、コレクタおよびエミッタのうち、一方が、所定の電圧が入力される第１電圧入力端子に、他方が、出力端子に接続された出力用トランジスタと、前記出力用トランジスタのベースに接続された、所定の電圧が入力される第２電圧入力端子と、を備え、前記出力端子を通じて外部に電圧を出力する、電圧出力回路において、前記出力用トランジスタのベースと接地点との間に、互いに直列に接続された複数のツェナーダイオードを備え、前記接続状態において互いに隣り合う、前記ツェナーダイオード同士の間の各々は、接地点にＯＮ／ＯＦＦ切替可能に接続されているとともに、前記第２電圧入力端子に、抵抗器を介して接続されている構成（第２の構成）とする。
【０００８】
本構成によれば、出力用トランジスタのベースと接地点との間に、互いに直列に接続された複数のツェナーダイオードを備え、接続状態において互いに隣り合うツェナーダイオード同士の間の各々は、接地点にＯＮ／ＯＦＦ切替可能に接続されている構成としているから、当該切替を通じて、複数レベルの電圧を出力することが可能となる。
【０００９】
また当該切替をトランジスタに行わせるものとしても、当該トランジスタは出力用トランジスタのベース電流を扱うだけでよいから、出力用トランジスタに比べて高い耐久性のものが要求されない。そのため、装置規模や製造コストの増大を極力抑えることが可能となる。
【００１０】
またさらに、接続状態において互いに隣り合うツェナーダイオード同士の間の各々は、第２電圧入力端子に、抵抗器を介して接続されている構成としているから、ツェナーダイオードに流れる電流を制限することが可能となっている。そのため、ツェナーダイオードに過電流が流れるのを防止し、回路の安全性をより向上させることが可能となる。
【００１１】
また上記第２の構成において、前記接続状態において互いに隣り合う、前記ツェナーダイオード同士の間の各々は、当該各々に対して設けられたスイッチ用トランジスタのコレクタに接続されており、該スイッチ用トランジスタの各々のエミッタは、接地されている構成（第３の構成）としてもよい。
【００１２】
本構成によれば、スイッチ用トランジスタのベース電流を、Ｈ／Ｌレベルに切替えることにより、上記第２の構成におけるＯＮ／ＯＦＦ切替がなされる。そのため、第２の構成を容易に実現することが可能となる。
【００１３】
また本発明に係る構成は、コレクタおよびエミッタのうち、一方が、所定の電圧が入力される第１電圧入力端子に、他方が、出力端子に接続された出力用トランジスタと、前記出力用トランジスタのベースに接続された、所定の電圧が入力される第２電圧入力端子と、を備え、前記出力端子を通じて外部に電圧を出力する、電圧出力回路において、前記出力用トランジスタのベースと接地点との間に、互いに直列に接続されたｎ個（ｎは２以上とする）のツェナーダイオードからなるダイオード群と、前記ダイオード群における、１番目と２番目の間、２番目と３番目の間、・・・、ｎ−１番目とｎ番目の間、の各々と；接地点と；を、ＯＮ／ＯＦＦ切替可能に接続する第１接続部と、前記ダイオード群における、１番目と２番目の間、２番目と３番目の間、・・・ｎ−１番目とｎ番目の間、の各々と；前記第２電圧入力端子と；を、抵抗器を介して接続する第２接続部と、を備えた構成（第４の構成）と表現することもできる。ここで「ｋ番目」とは、ダイオード群に係る直列接続状態について、その一端から数えた順番を表す。
【００１４】
なお、コレクタが、所定の電圧が入力される第１電圧入力端子に、エミッタが、出力端子に接続された出力用トランジスタと、前記出力用トランジスタのベースに接続された、所定の電圧が入力される第２電圧入力端子と、を備え、前記出力端子を通じて外部に電圧を出力する、電圧出力回路において、前記出力用トランジスタのベースと接地点との間に、互いに直列に接続された複数のツェナーダイオードを備え、前記接続状態において互いに隣り合う、前記ツェナーダイオード同士の間の各々は、当該各々に対して設けられたスイッチ用トランジスタのコレクタに接続されているとともに、前記第２電圧入力端子に、抵抗器を介して接続されており、さらに前記スイッチ用トランジスタの各々のエミッタは、接地されている構成（第１の構成）によれば、上記第２及び第３の両方の構成における利益を享受し得る。
【００１５】
また上記第１から第４の何れかの構成に係る電圧出力回路を備え、上記出力に係る電圧を用いて、所定の処理を実行する構成（第５の構成）の電気機器であれば、上記第１から第４の何れかの構成に係る利点を活かしつつ、所定の処理を実行することが可能である。
【発明の効果】
【００１６】
上述したように、本発明の電圧出力回路によれば、出力用トランジスタのベースと接地点との間に、互いに直列に接続された複数のツェナーダイオードを備え、接続状態において互いに隣り合うツェナーダイオード同士の間の各々は、接地点にＯＮ／ＯＦＦ切替可能に接続されている構成としているから、当該切替を通じて、複数レベルの電圧を出力することが可能となる。
【００１７】
また当該切替をトランジスタに行わせるものとしても、当該トランジスタは出力用トランジスタのベース側に設けるだけでよいから、高い耐久性のものが要求されない。そのため、装置規模や製造コストの増大を極力抑えることが可能となる。
【００１８】
またさらに、接続状態において互いに隣り合うツェナーダイオード同士の間の各々は、第２電圧入力端子に、抵抗器を介して接続されている構成としているから、ツェナーダイオードに流れる電流を制限することが可能となっている。そのため、ツェナーダイオードに過電流が流れるのを防止し、回路の安全性をより向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施形態として、具体的な電圧出力回路を例に挙げて説明する。図１に、当該電圧出力回路の構成図を示す。本図のように電圧出力回路１においては、ＮＰＮ型トランジスタである出力用トランジスタＱ０が設けられており、出力用トランジスタＱ０のコレクタには、抵抗Ｒａを介して、第１電圧入力端子Ｖin１が接続されている。また出力用トランジスタＱ０のエミッタには、電圧出力端子Ｖoutが接続されている。
【００２０】
また出力用トランジスタＱ０のベースには、抵抗Ｒｂを介して第２電圧入力端子Ｖin２が接続されている。またこのベースと抵抗Ｒｂの間には、他端が接地されたコンデンサＣ１が接続されている。このコンデンサＣ１は、ノイズの除去や、立上り・立下り時間の調整などの役割を果たす。なお第１電圧入力端子と第２電圧入力端子は、一つの端子で共用させるようにしても構わない。
【００２１】
また出力用トランジスタＱ０のベースは、互いに直列に接続されている３個のツェナーダイオードＺＤ（１）、ＺＤ（２）、およびＺＤ（３）を介して、接地点に接続されている。なおこれらのツェナーダイオードは何れも、出力用トランジスタＱ０のベース側がカソード、接地点側がアノードとなるように接続されている。
【００２２】
直列に接続されている各ツェナーダイオードＺＤ（１）、ＺＤ（２）、およびＺＤ（３）について、互いに隣り合うもの同士であるＺＤ（１）とＺＤ（２）の間に相当するポイントＰ（１）には、ＮＰＮ型トランジスタであるスイッチ用トランジスタＱ（１）のコレクタが接続されている。また同じく、ＺＤ（２）とＺＤ（３）の間に相当するポイントＰ（２）には、ＮＰＮ型トランジスタであるスイッチ用トランジスタＱ（２）のコレクタが接続されている。なおスイッチ用トランジスタＱ（１）およびＱ（２）のエミッタは、何れも接地されている。
【００２３】
またスイッチ用トランジスタＱ（１）のベースには、Ｑ（１）に対しスイッチ信号を出力するスイッチ信号供給部Ｓ（１）が接続されている。スイッチ信号供給部Ｓ（１）は、ＨまたはＬレベルの信号（スイッチ信号）を出力し、これにより、スイッチ用トランジスタＱ（１）におけるコレクタ−エミッタ間の導通／非導通が切替えられる。
【００２４】
同じくスイッチ用トランジスタＱ（２）のベースには、Ｑ（２）に対しスイッチ信号を出力するスイッチ信号供給部Ｓ（１）が接続されている。スイッチ信号供給部Ｓ（１）は、ＨまたはＬレベルの信号（スイッチ信号）を出力し、これにより、スイッチ用トランジスタＱ（２）におけるコレクタ−エミッタ間のＯＮ／ＯＦＦが切替えられる。
【００２５】
またポイントＰ（１）には、抵抗Ｒ（１）を介して、第２電圧入力端子Ｖin２が接続されている。同様にポイントＰ（２）には、抵抗Ｒ（２）を介して、第２電圧入力端子Ｖin２が接続されている。
【００２６】
以上の構成により電圧出力回路１は、第１電圧入力端子Ｖin１に供給される外部からの電力（電圧）により、出力用トランジスタＱ０のベース電圧に応じた電圧を、電圧出力端子Ｖoutから出力する。
【００２７】
次に、電圧出力回路１の動作内容について、スイッチ信号供給部（Ｓ（１）、Ｓ（２））の出力状態毎に分けて説明する。なお各電圧入力端子（Ｖin１、Ｖin２）には外部から電力（電圧）が供給されており、特に第１電圧入力端子Ｖin１には、必要とする出力電圧に比べて十分大きい電圧が供給されているものとする。
【００２８】
まず、スイッチ信号供給部Ｓ（１）およびＳ（２）が、何れもＬレベルの信号を出力しているケース（「ケースＡ」とする）について説明する。この場合、スイッチ用トランジスタＱ（１）およびＱ（２）は何れもＯＦＦ状態となる。
【００２９】
そのため、出力用トランジスタＱ０のベースに接続されている各ツェナーダイオードは、第２電圧入力端子Ｖin２側から電流が供給されることにより降伏し、所定のツェナー電圧を生ずることとなる。この結果、本ケースにおける出力電圧（電圧出力端子Ｖoutから出力される電圧）ＶＡは、以下の（１）式で表される通りとなる。
ＶＡ  ＝  ＶＺ（１）＋ＶＺ（２）＋ＶＺ（３）−ＶＢＥ      ・・・（１）
ただし、ＶＺ（ｋ）は、ツェナーダイオードＺＤ（ｋ）のツェナー電圧、ＶＢＥは、出力用トランジスタＱ０のベース−エミッタ間電圧である。
【００３０】
次に、スイッチ信号供給部Ｓ（１）が、Ｈレベルの信号を出力しているケース（「ケースＢ」とする）について説明する。この場合、スイッチ用トランジスタＱ（１）はＯＮ状態となる。
【００３１】
そのため、出力用トランジスタＱ０のベースに接続されているツェナーダイオードＺＤ１は、第２電圧入力端子Ｖin２側から電流が供給されることにより降伏し、所定のツェナー電圧を生ずることとなる。一方、ポイントＰ（１）においては、スイッチ用トランジスタＱ（１）がＯＮ状態となっているために、ほぼ接地された状態（より正確には、スイッチ用トランジスタＱ１の飽和電圧が存在する）となる。
【００３２】
この結果、本ケースにおける出力電圧ＶＢは、以下の（２）式で表される通りとなる。
ＶＢ  ＝  ＶＺ（１）＋Ｖｓａｔ（１）−ＶＢＥ      ・・・（２）
ただしＶｓａｔ（ｋ）は、スイッチ用トランジスタＱ（ｋ）におけるコレクタ−エミッタ間飽和電圧である。
【００３３】
次に、スイッチ信号供給部Ｓ（１）がＬレベル、スイッチ信号供給部Ｓ（２）がＨレベルの信号を出力しているケース（「ケースＣ」とする）について説明する。この場合、スイッチ用トランジスタＱ（１）はＯＦＦ状態、Ｑ（２）はＯＮ状態となる。
【００３４】
そのため、出力用トランジスタＱ０のベースに接続されているツェナーダイオードＺＤ１およびＺＤ２は、第２電圧入力端子Ｖin２側から電流が供給されることにより降伏し、所定のツェナー電圧を生ずることとなる。一方、ポイントＰ（２）においては、スイッチ用トランジスタＱ（２）がＯＮ状態となっているために、ほぼ接地された状態（より正確には、スイッチ用トランジスタＱ２の飽和電圧が存在する）となる。この結果、本ケースにおける出力電圧ＶＣは、以下の（３）式で表される通りとなる。
ＶＣ  ＝  ＶＺ（１）＋ＶＺ（２）＋Ｖｓａｔ（２）−ＶＢＥ      ・・・（３）
【００３５】
以上のように本電圧出力回路では、各スイッチ信号供給部の出力状態を通じて、出力電圧を切替えることが可能となっている。また先述した通り、ポイントＰ（１）およびＰ（２）は、それぞれ抵抗Ｒ（１）、Ｒ（２）を介して第２電圧出力端子Ｖin２に接続されているから、回路での安全性の向上などが実現されている。
【００３６】
すなわち、抵抗Ｒ（１）およびＲ（２）の抵抗が備えられていることにより、ツェナーダイオードに流れる電流に制限が加わる。そのため、これらの抵抗における抵抗値を、抵抗Ｒｂとの関係で適切に設定することにより、ツェナーダイオードに過剰な電流が流れることが防止することが可能となっている。
【００３７】
また本実施形態では、２段の切替手段（スイッチ用トランジスタ、ならびに、スイッチ信号供給部）を備えるものとしているが、切替手段を１段のみ、もしくは３段以上備えるものとしても構わない。切替手段をｎ段備えた場合における、出力用トランジスタＱ０のベース側の構成例を、図２に示す。
【００３８】
このように切替手段をｎ段備えた場合において、スイッチ信号供給部Ｓ（ｋ）にＨレベルの信号を出力させたとき（ただしＳ（１）〜Ｓ（ｋ−１）は、何れもＬレベルとする）の出力電圧Ｖ（ｋ）は、以下の（４）式で表される通りとなる。
Ｖ（ｋ）  ＝  Σ｛ＶＺ（ｋ）｝＋Ｖｓａｔ（ｋ）−ＶＢＥ      ・・・（４）
ただし、何れのスイッチ信号供給部にも、Ｌレベルの信号を出力させたときの出力電圧Ｖ（０）は、以下の（５）式で表される通りとなる。
Ｖ（０）  ＝  Σ｛ＶＺ（ｎ＋１）｝−ＶＢＥ      ・・・（５）
【００３９】
上述の通り、本実施形態の電圧出力回路１は、出力用トランジスタＱ０のベースと接地点との間に、互いに直列に接続された複数のツェナーダイオード（ＺＤ（１）、ＺＤ（２）、・・・、ＺＤ（ｎ））を備えており、かかる接続状態において互いに隣り合う、ツェナーダイオード同士の間（Ｐ（１）、Ｐ（２）、・・・、Ｐ（ｎ））の各ポイントは、接地点にＯＮ／ＯＦＦ切替可能に接続されている。
【００４０】
そのため、当該ＯＮ／ＯＦＦの切替を通じて、複数レベルの電圧を出力することが可能となっている。また当該切替は、各スイッチ用トランジスタＱ（ｎ）に行わせることとしているが、スイッチ用トランジスタはＱ（ｎ）出力用トランジスタのベース電流を扱うだけでよいから、出力用トランジスタＱ０に比べて高い耐久性のものが要求されない。そのため、装置規模や製造コストの増大を極力抑えることが可能となっている。
【００４１】
またさらに、（Ｐ（１）、Ｐ（２）、・・・、Ｐ（ｎ））の各ポイントは、第２電圧入力端子Ｖin２に、抵抗器（Ｒ（１）、Ｒ（２）、・・・、Ｒ（ｎ））の何れかを介して接続されている構成としているから、各ツェナーダイオードに流れる電流を制限することが可能となっている。そのため、ツェナーダイオードに過電流が流れるのを防止し、回路の安全性をより向上させることが可能となっている。
【００４２】
また本実施形態に係る電圧出力回路は、複数レベルの電圧を出力可能とする電源装置や、出力電圧を用いて所定の処理を行う電気機器などに用いることが可能である。例えば、インバータ調光を行うＣＣＦＬ［Cold Cathode Fluorescent Lamp：冷陰極蛍光ランプ］装置において、本実施形態の電圧出力回路の出力電圧をインバータ回路に入力させることで、より多彩な調光を実現することが可能となる。
【００４３】
上述の通り本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこの内容に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の活用例として、複数レベルの電圧を用いて処理を行う電気機器などが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施例に係る、電圧出力回路の構成図である。
【図２】本発明の実施例において、ツェナーダイオードをｎ＋１個備えた場合についての説明図である。
【図３】従来の電圧出力回路（複数レベル出力）に係る構成図である。
【符号の説明】
【００４６】
１      電圧出力回路
Ｖin１      第１電圧入力端子
Ｖin２      第２電圧入力端子
Ｖout       電圧出力端子
Ｑ０        出力用トランジスタ
Ｑ（１）〜Ｑ（ｎ）    スイッチ用トランジスタ
Ｓ（１）〜Ｓ（ｎ）    スイッチ信号供給部
ＺＤ（１）〜ＺＤ（ｎ＋１）  ツェナーダイオード
Ｒ（１）〜Ｒ（ｎ）    抵抗器
Ｒａ、Ｒｂ  抵抗器
Ｃ１        コンデンサ
【図１】
2008077136.tif 000003
【図２】
2008077136.tif 000004
【図３】
2008077136.tif 000005