(57)【要約】【課題】複数の機器に対してそれぞれ電源電圧を供給するマルチ出力電源回路において、出力ブーストトランジスタを除いた部分を小型のＩＣにできるようにする。【解決手段】複数の機器へ与える電圧を調整するマルチ出力電源回路において、入力端子の入力信号にＳ１，Ｓ２に応じて複数の出力ブーストトランジスタＱ１，Ｑ２のベース電圧を調整することでコレクタ電圧を一定に調整する複数のエラーアンプＡＭＰ１，ＡＭＰ２と、複数の出力ブーストトランジスタと主電源との間に電流検出抵抗Ｒ１を設け、電流検出抵抗に流れる電流としきい値を比較し、しきい値より大きな電流が電流検出抵抗に流れたとき異常信号を発する検出アンプと、複数の入力端子の入力信号に応じてしきい値を切り替えるしきい値設定回路を設け、ベース電圧が大きい出力ブーストトランジスタのみ電流制限をかける。【選択図】　　　図２
2004118591.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の入力端子の入力信号に応じて複数の出力ブーストトランジスタをそれぞれ制御し、複数の機器へ与える電圧を調整するマルチ出力電源回路において、入力端子の入力信号に応じて動作開始し、前記複数の出力ブーストトランジスタのベース電圧を調整することでコレクタ電圧を一定に調整する複数のエラーアンプと、ベース−エミッタ間の電圧が大きい出力ブーストトランジスタを過電流が流れている出力ブーストトランジスタと判定する過電流チャンネル検出回路と、前記複数の出力ブーストトランジスタと主電源との間に電流検出抵抗を設け、該電流検出抵抗に流れる電流としきい値を比較し、しきい値より大きな電流が前記電流検出抵抗に流れたとき異常と検出し、過電流が流れているブーストトランジスタの制御を停止又は電流を制限する過電流検出・電流制限アンプと、前記複数の入力端子の入力信号に応じて前記しきい値を切り替えるしきい値設定回路と、
を備えることを特徴とするマルチ出力電源回路。
【請求項２】
請求項１において、前記エラーアンプ、前記過電流検出・電流制限アンプ、前記しきい値設定回路及び前記過電流チャンネル検出回路を１つのＩＣで構成することを特徴とするマルチ出力電源回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、単一の主電源から複数の機器への電源電圧を生成するマルチ出力電源回路に関し、特に、過電流に対する防護を行う過電流保護回路を備えたマルチ出力電源回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両の周囲の画像をカメラで読み取り、運転の補助や運転の代行などを行う技術が開発されている。例えば、車両の前方及び後方の画像を解析して車線を認識する技術（特許文献１参照）や、車両の後方、左右、側前方、前方などの画像をそれぞれ複数のカメラで読み取り、車内のモニタに適切に写すことにより駐車をアシストする技術（特許文献２参照）がある。
【０００３】
このように、複数のカメラを操作するには、そのカメラに対してそれぞれ電源を用意する必要がある。また、カメラ以外にも、センサやアクチュエータを備える場合には、これらの機器にあった電源を用意する必要がある。通常、車両にはバッテリーが搭載されており、このバッテリーの電圧（通常は１２Ｖ）から、コンピュータ、カメラ、センサ、アクチュエータに適した電圧（５Ｖ、６Ｖ、３．３Ｖ等）をそれぞれ供給する電源回路が必要になる。また、カメラなどの機器は車両上でバッテリーや制御回路から離して置かれるため、制御回路と機器の間の配線がショートすることを考慮に入れる必要がある。そこで、バッテリー電圧から必要な電圧を出力する電源回路には、通常、過電流保護回路が置かれる。例えば、ソレノイドのオン／オフを切り替える出力側のトランジスタ（以下、出力ブーストトランジスタと呼ぶ）を保護するには、電流検出抵抗を配備し、出力ブーストトランジスタに流れる電流を検出して、この電流が規定値を超えたとき、出力ブーストトランジスタをオフする技術（特許文献３参照）や、図６に示すような過電流保護回路を内蔵したレギュレータＩＣの技術（非特許文献１参照）がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−９２７９６号公報（図１、図２）
【０００５】
【特許文献２】
特許第３２９８８５１号公報（図１）
【０００６】
【特許文献３】
特開平５−１４６０５８号公報（図１、図２）
【０００７】
【非特許文献１】
ＢＩＰＯＬＡＲ　ＡＮＤ　ＭＯＳ　ＡＮＡＬＯＧ　ＩＮＴＥＧＲＡＴＥＤ　ＣＩＲＣＵＩＴ　ＤＥＳＩＧＮ（５０６頁ＦＩＧＵＲＥ１０．１７．），著者：ＡＬＡＮ　Ｂ．ＣＲＥＢＥＮＥ，１９８４年米国のＪｏｈｎ　Ｗｉｌｅｙ　＆　Ｓｏｎｓ，Ｉｎｃ発行
【０００８】
【本発明が解決しようとする課題】
電源回路は出力ブーストトランジスタを除いた小電力部分をまとめてＩＣ化することで小型化でき、生産性も向上する。ところが、複数の機器に異なる電源回路を置く必要がある場合、それぞれの電顕回路にそれぞれ過電流保護回路を設ける必要がある。このため、部品点数、回路規模、回路入力端子数が、機器の数に比例して増加するため、大きなＩＣとならざるを得ない。
【０００９】
そこで、本発明は、複数の機器に対してそれぞれ電源電圧を供給するマルチ出力電源回路において、出力ブーストトランジスタを除いた部分を小型のＩＣにできるようにすることを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明は、請求項１に記載したように、複数の入力端子の入力信号に応じて複数の出力ブーストトランジスタをそれぞれ制御し、複数の機器へ与える電圧を調整するマルチ出力電源回路において、入力端子の入力信号に応じて動作開始し、複数の出力ブーストトランジスタのベース電圧を調整することでコレクタ電圧を一定に調整する複数のエラーアンプと、ベース−エミッタ間の電圧が大きい出力ブーストトランジスタを過電流が流れている出力ブーストトランジスタと判定する過電流チャンネル検出回路と、複数の出力ブーストトランジスタと主電源との間に電流検出抵抗を設け、電流検出抵抗に流れる電流としきい値を比較し、しきい値より大きな電流が電流検出抵抗に流れたとき異常と検出し、過電流が流れているブーストトランジスタの制御を停止又は電流を制限する過電流検出・電流制限アンプと、複数の入力端子の入力信号に応じてしきい値を切り替えるしきい値設定回路と、を備える。
【００１１】
これによれば、それぞれの機器に応じた電源供給が可能になる。しきい値設定回路は電源電圧が与えられ動作している機器に応じてしきい値を切り替える。ここで、１つの機器もしくはこの機器につながる電源ラインが短絡した場合、電流検出抵抗に過電流が流れる。電流制限アンプはこの過電流を検出して異常信号を発する。過電流が流れている出力ブーストトランジスタのベース−エミッタ間の電圧は、他の正常な出力ブーストトランジスタのベース−エミッタ間の電圧より大きくなる。過電流チャンネル検出回路は、ベース−エミッタ間の電圧が大きい出力ブーストトランジスタを過電流が流れているトランジスタと判定し、これに応じて電流制限アンプが、その出力ブーストトランジスタのみ、その制御を停止または電流制限する。よって、過電流が流れたチャンネルの出力のみ制限が行われ、回路が保護される。過電流が流れていない他の機器への電源供給は正常に行われる。
【００１２】
また、上記の課題を解決するため、本発明は、請求項２に記載したように、請求項１において、エラーアンプ、過電流検出・電流制限アンプ、しきい値設定回路及び過電流チャンネル検出回路を１つのＩＣで構成する。
【００１３】
これによれば、スイッチング素子と電流検出抵抗を除く部分が１つの集積回路で構成でき、組み付けが簡単になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は、２台のカメラを駆動する車載用の制御装置を示す。電源回路は車載の１２Ｖバッテリーからの１２Ｖ系電圧を受け、コントローラ用の電圧Ｖｃを出力する。コントローラは、車両に設けられた２つのカメラスイッチの入力信号を受け、２本のカメラ電源コントロール信号Ｓ１，Ｓ２を出力する。電源回路は、カメラ電源コントロール信号Ｓ１，Ｓ２を受け、２台のカメラのいずれか又は両方にレギュレータ電圧Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２を出力する。電圧が立ち上がったカメラは動作を開始する。
【００１６】
電源回路の内部は、図２に示すように、集積回路ＩＣ１、１本の電流検出抵抗Ｒ及び２台のカメラのレギュレータ電圧Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２を出力する出力ブーストトランジスタＱ１，Ｑ２を備えている。尚、これらの他に、図示していないが、コントローラ用のレギュレータ電圧を生成する回路も内蔵している。
【００１７】
集積回路ＩＣ１はそれぞれの出力ブーストトランジスタＱ１，Ｑ２に対応した数のエラーアンプＡＭＰ１，ＡＭＰ２を備えている。カメラ電源コントロール信号Ｓ１，Ｓ２がカメラ電源のオンを指示しているとき、エラーアンプＡＭＰ１，ＡＭＰ２が作動し、出力ブーストトランジスタＱ１，Ｑ２のコレクタ電圧が一定になるように出力ブーストトランジスタＱ１，Ｑ２を制御する。よって、一定のレギュレータ電圧Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２が出力される。２台のエラーアンプＡＭＰ１，ＡＭＰ２に与える規定電圧ＶＲＥＦまたは内部の抵抗の値を調整することによって、出力される電圧値をそれぞれのカメラに応じた値にすることができる。もちろん、同じ電圧値であってもかまわない。
【００１８】
スイッチＳＷとコンパレータＣＰ２及びＮＯＴ回路ＮＯＴ１〜３は、過電流チャンネル検出回路を構成している。スイッチＳＷは２連のスイッチであり、オペアンプＡＭＰ３と、トランジスタＱ３，Ｑ４のベースをつないでいる。このスイッチＳＷがオンするとき、オペアンプＡＭＰ３の出力に応じてトランジスタＱ３，Ｑ４がオン／オフする。コンパレータＣＰ２の入力には出力ブーストトランジスタＱ１及びＱ２のベース電圧が与えられる。コンパレータＣＰ２は出力ブーストトランジスタＱ１及びＱ２のエミッタ・ベース間電圧の大小を比較する。ＮＯＴ回路ＮＯＴ１〜３はコンパレータＣＰ２の出力に応じて、スイッチＳＷを操作する。出力ブーストトランジスタＱ１のエミッタ・ベース間電圧がトランジスタＱ２のエミッタ・ベース間電圧よりも低いとき、トランジスタＱ３のベースとオペアンプＡＭＰ３をつなぎ、トランジスタＱ４のベースとオペアンプＡＭＰ３を切り離す。また、出力ブーストトランジスタＱ２のエミッタ・ベース間電圧がトランジスタＱ１のエミッタ・ベース間電圧よりも低いとき、トランジスタＱ４のベースとオペアンプＡＭＰ３をつなぎ、トランジスタＱ３のベースとオペアンプＡＭＰ３を切り離す。
【００１９】
トランジスタＱ３，Ｑ４及びオペアンプＡＭＰ３は過電流検出・電流制限アンプを構成している。トランジスタＱ３，Ｑ４がオンの場合、出力ブーストトランジスタＱ１，Ｑ２のベース電圧を引き上げるので、出力ブーストトランジスタＱ１，Ｑ２がオフ又は出力電流が制限される。したがって、スイッチＳＷを閉じた状態でオペアンプＡＭＰ３の出力が低レベルとなると、エラーアンプＡＭＰ１，ＡＭＰ２の作動にかかわらず、カメラへの電圧の出力を停止できる。
【００２０】
オペアンプＡＭＰ３の入力には基準のしきい値電圧Ｖｏｃｒと、出力ブーストトランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタ電圧が与えられる。出力ブーストトランジスタＱ１，Ｑ２が作動しているとき、電流検出抵抗Ｒに電流が流れ，この電流に対応した電圧降下が起こる。出力ブーストトランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタ電圧がしきい値を下回るとオペアンプＡＭＰ３の出力が下がり、出力ブーストトランジスタＱ１，Ｑ２をオフさせようとする。このとき電流検出抵抗に流れる電流も減少する。そこで出力ブーストトランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタ電圧がしきい値を上回りオペアンプＡＭＰ３の出力が上がる。この作用により、電流検出抵抗Ｒに流れる電流は、しきい値電圧Ｖｏｃｒにより一義的に定まる電流値以下に制限される。ただし、スイッチＳＷがオフとなると、この電流制限機能は効かなくなる。後述する過電流チャンネル検出回路により過電流が流れている出力ブーストトランジスタを判定し、過電流が流れているチャンネルのみ、スイッチＳＷをオンとすることで、過電流が流れている出力ブーストトランジスタのみ電流制限をかけ、他の出力ブーストトランジスタからの電源供給は正常に行うことができる。
【００２１】
ここで、しきい値を一定にすると、少し問題がある。カメラの動作時の電流を２００ｍＡとした場合、電流制限は４００ｍＡほどでかけたい。しかし、カメラが２台同時に稼動しているとき、電流検出抵抗Ｒに流れる電流は４００ｍＡとなり、正常な場合でも電流制限がかかってしまう。そこで、カメラの台数に応じてしきい値を変更するしきい値設定回路を設ける。図２において、カメラ電源コントロール信号Ｓ１，Ｓ２はＮＡＮＤ回路に入力される。ＮＡＮＤ回路の出力はトランジスタＱ５のベースに与えられる。トランジスタＱ５のコレクタはＦＥＴトランジスタＱ６のゲートに接続されている。ＦＥＴトランジスタＱ６のソースは抵抗Ｒａを介して１２Ｖ系電圧に、ドレインは抵抗Ｒｂを介して１２Ｖ系電圧に接続されている。またドレインはオペアンプＡＭＰ４、トランジスタＱ７及び抵抗Ｒｃからなる定電流回路に接続されている。ここで、カメラ電源コントロール信号Ｓ１，Ｓ２の両方がオフ又は片方がオフの場合、ＮＡＮＤ回路の出力はハイレベルとなり、トランジスタＱ５がオンし、ＦＥＴトランジスタＱ６がオンするので、抵抗Ｒａと抵抗Ｒｂの並列回路に定電流が流れる。一方、カメラ電源コントロール信号Ｓ１，Ｓ２の両方がオンの場合、ＮＡＮＤ回路の出力はローレベルとなり、トランジスタＱ５がオフし、ＦＥＴトランジスタＱ６がオフするので、抵抗Ｒｂに定電流が流れる。したがって、しきい値電圧Ｖｏｃｒは、カメラ電源コントロール信号Ｓ１，Ｓ２の両方がオンしたときに下げられるため、電流制限値が大きくなり、より大きな電流を電流検出抵抗Ｒ１に流すことができるようになる。電流制限値は、１台のカメラを作動させる場合、それぞれのカメラの定格電流（例えば２００ｍＡ）の倍程度（４００ｍＡ）とし、２台のカメラを同時に作動させる場合、更に倍（８００ｍＡ）となるように、しきい値電圧Ｖｏｃｒを定めておく。
【００２２】
上記構成において、出力ブーストトランジスタＱ１のみが作動中（Ｓ１オン）に、仮に、出力ブーストトランジスタＱ１の出力Ｖｏｕｔ１がショートした場合、出力ブーストトランジスタＱ１には過電流が流れる。この過電流により出力ブーストトランジスタＱ１のベース−エミッタ間の電圧（ＶＢＥ）が上昇する。トランジスタのベース−エミッタ間の電圧（ＶＢＥ）は、図３に示すようにコレクタ電流に応じて上昇する。出力ブーストトランジスタＱ１とＱ２は同じ電源回路内に配置されるため、周囲の温度はほぼ同じになる。よって、コレクタ電流の多い出力ブーストトランジスタＱ１も方が出力ブーストトランジスタＱ２よりもベース−エミッタ間の電圧（ＶＢＥ）が大きくなる。過電流チャンネル検出回路は出力ブーストトランジスタＱ１とＱ２のベース電位を比較し、トランジスタＱ３のベースとオペアンプＡＭＰ３をつなぎ、トランジスタＱ４のベースとオペアンプＡＭＰ３を切り離す。一方、過電流により電流検出抵抗Ｒ１の電圧降下が大きくなり、過電流検出・電流制限アンプが電流制限を開始する。このとき、トランジスタＱ３のみ作動するので、出力ブーストトランジスタＱ１には電流制限がかかり、トランジスタＱ２には電流制限がかからない。よって、正常なチャンネルは正常に電圧を出力できる。
【００２３】
カメラの定格電流を２００ｍＡ、１台のカメラを作動させる場合、４００ｍＡ、２台のカメラを同時に作動させる場合８００ｍＡとなるように、しきい値電圧Ｖｏｃｒを定めておくと、トランジスタＱ２がオフ時には、電流制限値は４００ｍＡとなり、ショートしたチャンネルの出力ブーストトランジスタＱ１には４００ｍＡ流れる。また、出力ブーストトランジスタＱ２がオン時には、電流制限値は８００ｍＡとなり、正常な出力ブーストトランジスタＱ２には２００ｍＡ、ショートしたチャンネルの出力ブーストトランジスタＱ１には６００ｍＡ流れる。正常なチャンネルの出力ブーストトランジスタＱ２の動作を阻害することなない。
【００２４】
集積回路ＩＣ１は、コントローラ用の電源を除けば、バッテリーからの１２Ｖ系電圧と接地、カメラ電源コントロール信号Ｓ１，Ｓ２、電流検出抵抗につながる線、出力ブーストトランジスタＱ１，Ｑ２のベースとコレクタにそれぞれつながる線の、９端子で構成できる。コントローラ用の電源を内蔵すると、更に、コントローラ用の出力ブーストトランジスタのベースとコレクタの２本分が追加になり。端子数は１１本となる。
【００２５】
上記実施態様において、カメラの他に、例えば、アクチュエータやセンサなどの他の機器にも適用できる。また、車載以外の用途でもよい。
【００２６】
図４に、ｎ台の機器１〜ｎとコントローラ１台の電源回路（点線内）を示す。それぞれの機器１〜ｎとコントローラＩＣ２用の出力ブーストトランジスタＱ１〜ｎ、Ｑｃを備えている。電流検出抵抗Ｒは一本で、他の部分は集積回路ＩＣ１にＩＣ化してある。このＩＣの端子数は３＋３・ｎとなる。図５に従来のタイプの電流制限回路をもつ構成を示すが、この場合の端子数は２＋４・ｎとなり、チャンネル数が多いと膨大な端子数が必要になる。尚、コントローラを集積回路ＩＣ１に内蔵すると、コントローラからのコントロール信号Ｓ１〜ｎ用の端子が不要になり、図４の構成では、端子数は３＋２・ｎ、従来の図５の構成では、２＋３・ｎとなり、本実施態様のほうが格段に少ない端子数ですむ。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、それぞれの機器に応じた電源供給が可能になるとともに、電源ラインが短絡したチャンネルのみ電流制限をかけることができ、正常なチャンネルには正常な電圧を供給できる。
【００２８】
また、電流検出抵抗と出力ブーストトランジスタを除く部分をＩＣ化したとき、少ない端子数でＩＣ化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における車載用カメラのマルチ出力電源回路のシステム構成図である。
【図２】図１における電源回路の回路図である。
【図３】トランジスタのコレクタ電流対ベース電圧を示す特性図である。
【図４】本発明の一実施の形態におけるマルチ出力電源回路の回路図である。
【図５】従来技術におけるマルチ出力電源回路の回路図である。
【図６】従来技術における過電流保護回路を内蔵したレギュレータＩＣの回路図である。
【符号の説明】
ＡＭＰ１，ＡＭＰ２　エラーアンプ
ＡＭＰ３，ＡＭＰ４　オペアンプ
ＶＲＥＦ　規定電圧
Ｖｏｃｒ　しきい値電圧
ＣＰ２　コンパレータ
ＩＣ１　集積回路
ＩＣ２　コントローラ
ＮＯＴ１〜３　ＮＯＴ回路
Ｑ１〜ｎ、Ｑｃ　出力ブーストトランジスタ
Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ７　トランジスタ
Ｑ６　ＦＥＴトランジスタ
Ｒ，Ｒ１　電流検出抵抗
Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ　抵抗
Ｓ１，Ｓ２　カメラ電源コントロール信号
Ｓ１〜ｎ　コントロール信号
ＳＷ　スイッチ
Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２　レギュレータ電圧
Ｖｃ　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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【図５】
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【図６】
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