(57)【要約】【課題】電源供給停止時に出力平滑用コンデンサへの充電電荷を速やかに放電し、内部素子を常に許容動作範囲で動作させる昇圧型スイッチング電源装置を提供する。【解決手段】電源供給停止後もＣ２に一定時間電荷を保持させ、この電圧を電源供給停止を判定する論理回路の電源として使用することで、電源供給停止後一定時間のみ電荷バイパス用スイッチをオンさせる事ができる。これにより電源供給停止後速やかに充電電荷を放電させ、その後内部スイッチをオフさせることで内部素子を全て定格電圧範囲内で動作させることができる。【選択図】図２
2008029134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電圧をスイッチングすることによって昇圧出力を生成するスイッチング電源装置であって、
前記生成された昇圧出力を平滑化する第１のコンデンサと、
前記生成された昇圧出力に結合して得られた当該昇圧出力に対応する電圧を入力して前記スイッチングを制御する制御回路と、
前記スイッチング電源装置の動作中に当該スイッチング電源装置の動作停止のタイミングを示す信号に基づいて当該スイッチング電源装置の動作停止を検出する検出手段と、
前記制御回路を構成する内部素子を動作させるための動作電源によって動作して、前記検出手段に当該検出手段を動作させるための電源を出力する補助電源手段であって、前記スイッチング電源装置の動作中に第２のコンデンサを充電し、当該スイッチング電源装置の動作停止時に前記第２のコンデンサからの放電電力を前記検出手段に電源として供給する補助電源手段と、
前記検出手段が前記スイッチング電源装置の動作停止を検出したことに応答してオンすることによって前記第１のコンデンサを放電する第１のスイッチとを具えたことを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項２】
前記生成された昇圧出力の出力端子と接地端子との間に、抵抗及び前記補助電源手段からの電源出力によってオンする第２のスイッチの直列回路を結合して、当該第２のスイッチがオンしている間は前記抵抗によって前記昇圧出力電圧を低下させた電圧を当該昇圧出力に対応する電圧として前記制御回路に入力し、前記第２のスイッチは前記補助電源手段からの電源出力が供給されている間はオンすることを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源装置。
【請求項３】
前記検出手段は、前記動作電源電圧を入力して前記スイッチング電源装置の動作停止を検出することを特徴とする請求項１または２に記載のスイッチング電源装置。
【請求項４】
前記検出手段は、前記スイッチング電源装置の動作オンオフを指示する指示信号を入力して前記スイッチング電源装置の動作停止を検出することを特徴とする請求項１または２に記載のスイッチング電源装置。
【請求項５】
前記検出手段は、前記動作電源電圧および前記スイッチング電源装置の動作オンオフを指示する指示信号を入力端に入力して、前記動作電源の停止または前記指示信号による前記スイッチング電源装置の動作オフに応答して得られる出力端からのハイレベル出力によって前記第１のスイッチをオンすることを特徴とする請求項１または２に記載のスイッチング電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスイッチング電源装置に関し、特にスイッチング電源装置の一部を構成する制御回路への電源供給停止時の保護回路に特徴を有するスイッチング電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のスイッチング電源装置は、例えば図１に示すような回路構成により実現されている（特許文献１参照）。図１に示すように、出力端子１２に得られる出力電圧ＶＯＵＴを抵抗Ｒ１，Ｒ２で分割して得られた電圧ＶＧと内部基準電圧ＶＲＥＦ１との差に応じた電圧を誤差増幅器７で増幅し、パルス幅変調回路６に供給する。パルス幅変調回路６では入力電圧に応じてデューティー比が決められ、入力電圧が低いときはデューティー比の高いパルスを、入力電圧が高いときはデューティー比の低いパルスを出力する。このデューティー比可変のパルス信号をバッファ回路５を介して主スイッチＳＷ（ＦＥＴ）１のゲートに供給し、当該パルス信号で主スイッチＳＷ１をオン・オフする（すなわち、スイッチングする）ことによりバッテリ１の出力に結合したコイル２に蓄積するエネルギーを制御し、更に、ダイオード（またはスイッチ）３を用いてコイル２に蓄積したエネルギーを転送することで出力端子１２に所望の出力電圧が得られるよう帰還スイッチング制御を行っている。Ｃ１は出力端子１２に結合された平滑用コンデンサであり、バッファ回路５、パルス幅変調回路６及び誤差増幅器７は、出力端子１２に得られた出力電圧に対応する電圧を検出して前記スイッチング動作を制御する制御回路を構成する。また、出力端子１２と接地端子との間には、抵抗Ｒ１，Ｒ２とスイッチＳＷ２との直列回路が結合されており、本スイッチング電源装置の動作オンを指示するＥＮＡＢＬＥ信号をバッファ回路８を介してスイッチＳＷ（ＦＥＴ）２のゲートに入力することによってオンして、上記スイッチング制御が実行され、ＥＮＡＢＬＥ信号がオフされることによって、スイッチＳＷ２はオフして、本スイッチング電源装置の未使用時にバッテリー１から抵抗Ｒ１，Ｒ２への漏れ電流を防止するようになっている。本スイッチング電源装置の一部である内部素子を構成する、バッファ回路５、パルス幅変調回路６、誤差増幅器７及びバッファ回路８は、不図示の動作電源ＶＤＤが供給されて動作する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１０３７３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図３に示すスイッチング電源装置の各部の電圧の変化を表す図を参照して説明すると、スイッチング電源装置の出力端子１２には出力平滑用コンデンサＣ１が接続されており、例えば、スイッチング電源装置が動作中に、その一部を構成する内部素子への動作電源ＶＤＤの供給が停止された場合には、スイッチＳＷ２のゲート電圧（ＳＷ２ＧＡＴＥ）は接地電圧となりオフとなるが、昇圧した出力電圧ＶＯＵＴがこのコンデンサＣ１に保持され自然放電により低下するまでの間、高電圧が出力端子１２に現れる。従って、動作電源ＶＤＤの供給が停止した場合、他機器への安全のため出力電圧は速やかに低下する事が望ましい。また、スイッチＳＷ２は動作電源ＶＤＤの供給停止時には瞬時に切断されるので、誤差増幅器７の入力端子には抵抗Ｒ１を介して昇圧した電圧（ＶＧ）が直接印加される。誤差増幅器７の入力端子のゲート酸化膜の耐圧がこの昇圧電圧より低い場合は素子の破壊に至るおそれがある。このおそれは、ＥＮＡＢＬＥ信号がオフされたときにも同様に生じる。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、スイッチング電源装置の動作電源供給が停止したとき、さらにはスイッチング電源装置の動作オンを指示するＥＮＡＢＬＥ信号がオフされたときにも、安全に出力電圧を低下させことができ、さらには、内部素子に許容電圧範囲以上の電圧が印加されないよう保護することができるスイッチング電源装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、入力電圧をスイッチングすることによって昇圧出力を生成するスイッチング電源装置であって、前記生成された昇圧出力を平滑化する第１のコンデンサと、前記生成された昇圧出力に結合して得られた当該昇圧出力に対応する電圧を入力して前記スイッチングを制御する制御回路と、前記スイッチング電源装置の動作中に当該スイッチング電源装置の動作停止のタイミングを示す信号に基づいて当該スイッチング電源装置の動作停止を検出する検出手段と、前記制御回路を構成する内部素子を動作させるための動作電源によって動作して、前記検出手段に当該検出手段を動作させるための電源を出力する補助電源手段であって、前記スイッチング電源装置の動作中に第２のコンデンサを充電し、当該スイッチング電源装置の動作停止時に前記第２のコンデンサからの放電電力を前記検出手段に電源として供給する補助電源手段と、前記検出手段が前記スイッチング電源装置の動作停止を検出したことに応答してオンすることによって前記第１のコンデンサを放電する第１のスイッチとを具えたことを特徴とする。
【０００７】
ここで、前記生成された昇圧出力の出力端子と接地端子との間に、抵抗及び前記補助電源手段からの電源出力によってオンする第２のスイッチの直列回路を結合して、当該第２のスイッチがオンしている間は前記抵抗によって前記昇圧出力電圧を低下させた電圧を当該昇圧出力に対応する電圧として前記制御回路に入力し、前記第２のスイッチは前記補助電源手段からの電源出力が供給されている間はオンすることができる。
【０００８】
さらに、前記検出手段は、前記動作電源電圧を入力して前記スイッチング電源装置の動作停止を検出することができる。
【０００９】
さらに、前記検出手段は、前記スイッチング電源装置の動作オンオフを指示する指示信号を入力して前記スイッチング電源装置の動作停止を検出することができる。
【００１０】
さらに、前記検出手段は、前記動作電源電圧および前記スイッチング電源装置の動作オンオフを指示する指示信号を入力端に入力して、前記動作電源の停止または前記指示信号による前記スイッチング電源装置の動作オフに応答して得られる出力端からのハイレベル出力によって前記第１のスイッチをオンすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように本発明のスイッチング電源装置によれば、内部素子への動作電源供給停止時に速やかに出力端子の充電電荷を放電することでデバイスを安全に停止させることができる。さらに、内部素子をすべて定格電圧範囲内で動作させる事ができるという効果がある。
【００１２】
さらに、動作状態のスイッチング電源装置をオフしたときにも、同様に、速やかに出力端子の充電電荷を放電することでデバイスを安全に停止させることができる。さらに、内部素子をすべて定格電圧範囲内で動作させる事ができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。但し、本明細書中の全図において相互に対応する部分には同一符号を付し、重複部分においては後述での説明を適宜省略することがある。
【００１４】
図２は、本発明の実施の形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。本スイッチング電源装置は、図１の構成に加えて、以下の構成を備えている。即ち、本スイッチング電源装置の動作中に当該スイッチング電源装置の動作停止のタイミングを示す信号に基づいて当該スイッチング電源装置の動作停止を検出する検出手段としてのナンドゲート９と、制御回路４を構成する内部素子を動作させるための動作電源ＶＤＤによって動作して、ナンドゲート９に当該ナンドゲート９を動作させるための電源を出力する補助電源手段を構成する演算増幅器１１と、ナンドゲート９がオンすることによってコンデンサＣ１を放電するスイッチＳＷ（ＦＥＴ）３とを具えている。
【００１５】
ナンドゲート９には、動作電源ＶＤＤとバッファ回路１０を介してＥＮＡＢＬＥ信号とが入力され、その出力端は、スイッチＳＷ３のゲートに結合される。出力電圧ＶＯＵＴの出力端子１２と接地端子との間に電荷バイパス用の抵抗Ｒ３とスイッチＳＷ３を直列に接続する。演算増幅器１１は、ＥＮＡＢＬＥ信号(あるいはVDD、あるいは内部の適当な基準電圧でも構わない)のバッファとして動作し、その出力ＶＣと接地端子間には、抵抗Ｒ４とコンデンサＣ２との並列回路が結合され、演算増幅器１１の出力ＶＣは、ナンドゲート９に動作のための電源として供給され、且つ、スイッチＳＷ２のゲートに、そのオンオフ制御信号として供給される。バッファ回路１０も動作電源ＶＤＤによって動作する。動作電源は、不図示であるが、例えば、バッテリー１を電源として構成することもでき、また、例えば、別の電池によって構成することもでき、さらには、商用ＡＣ電源から適当な整流装置を用いて生成することもできる。さらに、ＥＮＡＢＬＥ信号も、例えば、動作電源を適当なスイッチ手段を介して供給することによって実現できる。
【００１６】
このような構成のスイッチング電源装置は、次のように動作する。
【００１７】
まず、スイッチング電源装置が動作中に、何らかの原因で（例えば、動作電源ＶＤＤが電池駆動の場合、その電池が消耗して電圧低下したり、故意に取り去られたりしたとき）、動作電源ＶＤＤが供給停止した場合、ナンドゲート９の一方の入力であるＥＮＡＢＬＥ信号はオンであるが、動作電源ＶＤＤはオフになるので、ナンドゲート９の出力はオンになり、スイッチＳＷ３がオンして、コンデンサＣ１の充電電荷が速やかに放電される。なお、このとき、演算増幅器１１は、動作電源ＶＤＤはオフになっているので出力ＶＣはオフになるが、それまで出力ＶＣを充電していたコンデンサＣ２が放電開始してコンデンサＣ２と抵抗Ｒ４で定まる時定数に対応する時間だけ、ナンドゲート９に動作電源として放電電力が供給され、且つ、スイッチＳＷ２のゲートに、そのオン制御信号として供給される。この結果、コンデンサＣ２と抵抗Ｒ４で定まる時定数を適切に構成することによって、動作電源ＶＤＤが供給停止した場合でも、スイッチＳＷ３をオンし続けてコンデンサＣ１の充電電荷を安全に放電することができる。さらに、スイッチＳＷ２をオンし続けて出力電圧ＶＯＵＴの出力端子１２を抵抗Ｒ１，Ｒ２，スイッチＳＷ２を介して接地端子に接続することによって、誤差増幅器７の入力端子に不要な高電圧が印加されるのを防止することができる。
【００１８】
以上の、図２の回路動作における各部の電圧の状態を図４に示すが、出力電圧ＶＯＵＴが動作電源ＶＤＤの電圧低下に応答して速やかに低下しており、且つ、誤差増幅器７の入力端子に印加される電圧ＶＧの上昇も抑えられていることが明らかである。
【００１９】
また、スイッチング電源装置が動作中に、ＥＮＡＢＬＥ信号が（適当なスイッチ手段がオフされることによって）オフされた場合でも、動作電源ＶＤＤはオンであるので、ナンドゲート９の出力はオンになり、スイッチＳＷ３がオンして、コンデンサＣ１の充電電荷が速やかに放電される。このとき、演算増幅器１１は、ＥＮＡＢＬＥ信号はオフになっているので出力ＶＣはオフになるが、それまで出力ＶＣを充電していたコンデンサＣ２が放電開始してコンデンサＣ２と抵抗Ｒ４で定まる時定数に対応する時間だけ、ナンドゲート９に動作電源として放電電力が供給され、且つ、スイッチＳＷ２のゲートに、そのオン制御信号として供給されるので、上記同様に、スイッチＳＷ３をオンし続けてコンデンサＣ１の充電電荷を安全に放電することができ、さらに、スイッチＳＷ２をオンし続けて出力電圧ＶＯＵＴの出力端子１２を抵抗Ｒ１，Ｒ２，スイッチＳＷ２を介して接地端子に接続することによって、誤差増幅器７の入力端子に不要な高電圧が印加されるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】一般的な昇圧型スイッチング電源装置の構成を示す図である。
【図２】本発明にかかる昇圧型スイッチング電源装置の構成を示す図である。
【図３】図１の回路動作における各端子電圧の状態を示す図である。
【図４】図２の回路動作における各端子電圧の状態を示す図である。
【符号の説明】
【００２１】
１    バッテリー
２    コイル
３    ダイオード
４    制御回路
５    バッファ回路
６    パルス幅変調回路
７    誤差増幅器
８    バッファ回路
９    ナンドゲート９
１０    バッファ回路
１１    演算増幅器
ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３    スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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