(57)【要約】【課題】スイッチング電源装置における２次側平滑コンデンサＣ１や電池などの直流電源からの出力電圧Ｅを複数の電圧に分割し、かつ安定化させて出力する電源回路１１において、回路構成を簡素化することができるとともに、出力電圧の調整を容易に行えるようにする。【解決手段】いわゆる３端子レギュレータなどで実現される安定化電源回路ＩＣ１を単一個だけ設け、前記出力電圧Ｅを安定化させる。そして、複数の電圧＋Ｖ，−Ｖへの分割は分圧回路１２で行い、その分圧した電位をゼロ電位または中点電位の基準電位とする。さらに、インピーダンス・バッファ・アンプが、高入力インピーダンスかつ低出力インピーダンスであることで、前記ＩＣ１の正および負の各出力端との間に現れる前記電圧＋Ｖ，−Ｖを高精度に安定化し、負荷Ｌ１，Ｌ２へ電源電圧として出力する。したがって、回路構成を非常に簡素化できる。【選択図】  図１
2004265023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源からの出力電圧を複数の電圧に分割し、かつ安定化させて出力する電源回路において、
前記直流電源からの出力電圧を安定化する安定化電源回路と、
前記安定化電源回路の出力側に接続され、複数の分圧抵抗から成る分圧回路と、
入力端が前記分圧回路の分圧抵抗の接続点に接続され、出力端をゼロ電位または中点電位とする高入力インピーダンスかつ低出力インピーダンスのインピーダンス・バッファ・アンプとを具備し、
前記インピーダンス・バッファ・アンプの出力端を基準電位として、前記安定化電源回路の正および負の各出力端との間で、前記分割し、かつ安定化させた電源電圧をそれぞれ出力することを特徴とする電源回路。
【請求項２】
前記分圧回路における分圧抵抗を３個以上とし、前記インピーダンス・バッファ・アンプの入力端が接続される分圧抵抗の接続点とは異なる接続点に入力端が接続され、出力端と前記ゼロ電位または中点電位との間の電圧を出力する高入力インピーダンスかつ低出力インピーダンスの他のインピーダンス・バッファ・アンプをさらに具備することを特徴とする請求項１記載の電源回路。
【請求項３】
前記直流電源を、スイッチング電源装置における２次側平滑コンデンサとすることを特徴とする請求項１記載の電源回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流電源の出力電圧から、安定化させた複数の電源電圧を作成する電源回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プロセスや能力の異なる半導体装置などのように、安定化された相互に異なる電源電圧で駆動される複数の負荷に対して、単一の直流電源から電源供給を行う場合がある。このような場合には、スイッチング電源装置における２次側平滑コンデンサや電池などの前記直流電源からの出力電圧を複数の電圧に分割し、かつ安定化させて、正負両極性の電源電圧や、相互に等しいまたは相互に異なる電源電圧を複数系統出力するようにした電源回路が使用される。
【０００３】
図３および図４は、そのような複数系統の電源電圧を出力する典型的な従来技術の電源回路１，２の電気的構成を示すブロック図である。これらの電源回路１，２は、スイッチング電源装置として実現され、正電圧＋Ｖ、および負電圧−Ｖの正負両極性の電源電圧を出力するものである。
【０００４】
先ず、図３の電源回路１では、トランスｔの２次側に設けた１個の巻線ｔ２で、中間タップをゼロ電位とし、該巻線ｔ２からの正負両極性の電源ラインｐ１，ｐ１のそれぞれに整流用のダイオードｄ１，ｄ２を設け、その各出力端とゼロ電位との間に平滑コンデンサｃ１，ｃ２が接続されている。さらに、電圧安定化のために、いわゆる３端子レギュレータなどで実現される安定化電源回路ｉｃ１，ｉｃ２が接続され、各安定化電源回路ｉｃ１，ｉｃ２の出力安定化電源回路ｉｃ１，ｉｃ２の出力端からそれぞれ前記正電圧＋Ｖ、および負電圧−Ｖの電源電圧を出力し、負荷ｌ１，ｌ２にそれぞれ与える。
【０００５】
次に、図４の電源回路２では、トランスｔの２次側に設けた２個の巻線ｔ２，ｔ３のそれぞれに整流用のダイオードｄ１，ｄ２と平滑コンデンサｃ１，ｃ２とが接続されている。さらに、前記安定化電源回路ｉｃ１，ｉｃ２が接続され、安定化電源回路ｉｃ１のゼロ電位端子ともう１つの安定化電源回路ｉｃ２のハイ側端子とが共通接続され、これによって安定化電源回路ｉｃ１のハイ側端子から前記正電圧＋Ｖを、共通帰線となる安定化電源回路ｉｃ２のロ−側端子から前記負電圧−Ｖを、それぞれ出力する。
【０００６】
また、他の従来技術である特開平１１−６５６８５号公報には、複数の負荷に、個別のオペアンプから、ＯＮ／ＯＦＦ制御可能に、電源供給を行うことが記載されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−６５６８５号公報（公開日：平成１１年３月９日）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような電源回路１，２では、２系統の電源電圧＋Ｖ，−Ｖを出力するために、２つの安定化電源回路ｉｃ１，ｉｃ２が必要になり、組立て工数が増加し、コストアップになるという問題がある。また、出力電圧を変更する場合、それぞれの安定化電源回路ｉｃ１，ｉｃ２の回路定数を変更しなければならな図示しない、手間がかかるという問題もある。
【０００９】
さらにまた、一般的に、３端子レギュレータの出力電圧定格は、たとえば５Ｖ、１２Ｖ、２４Ｖというように固定されており、前記電源電圧＋Ｖ，−Ｖが、それらの出力電圧定格に合致する場合は、これらの安定化電源回路ｉｃ１，ｉｃ２を用いることで電源電圧を作成できるけれども、たとえば９Ｖ、１３Ｖ、１９Ｖ等の中間的な電圧を必要とする場合には、さらにコンバータ回路を設ける必要がある。
【００１０】
一方、前記特開平１１−６５６８５号公報でも、図示しない安定化電源回路で作成された電源電圧Ｖｃｃを用いて、各出力系統毎に設けたオペアンプによって、それぞれ所望とする電源電圧を作成するので、構成が複雑であるという問題がある。
【００１１】
本発明の目的は、安定化電源回路からの出力電圧の中間的な電圧を必要とする場合に、回路構成を簡素化することができるとともに、出力電圧の調整を容易に行うことができる電源回路を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の電源回路は、直流電源からの出力電圧を複数の電圧に分割し、かつ安定化させて出力する電源回路において、前記直流電源からの出力電圧を安定化する安定化電源回路と、前記安定化電源回路の出力側に接続され、複数の分圧抵抗から成る分圧回路と、入力端が前記分圧回路の分圧抵抗の接続点に接続され、出力端をゼロ電位または中点電位とする高入力インピーダンスかつ低出力インピーダンスのインピーダンス・バッファ・アンプとを具備し、前記インピーダンス・バッファ・アンプの出力端を基準電位として、前記安定化電源回路の正および負の各出力端との間で、前記分割し、かつ安定化させた電源電圧をそれぞれ出力することを特徴とする。
【００１３】
上記の構成によれば、直流電源からの出力電圧を複数の電圧に分割し、かつ安定化させて、正負両極性の電源電圧や、相互に等しいまたは相互に異なる電源電圧を複数系統出力するようにした電源回路において、スイッチング電源装置における２次側平滑コンデンサや電池などの直流電源に対して、いわゆる３端子レギュレータなどで実現される安定化電源回路を単一個だけ設け、その直流電源からの出力電圧を安定化させる。そして、前記複数の電圧への分割は分圧回路で行い、その分圧した電位をゼロ電位または中点電位の基準電位とする。さらに、インピーダンス・バッファ・アンプが、その高入力インピーダンスかつ低出力インピーダンスであることで、分圧抵抗にかかる安定化電源回路の出力電圧は負荷変動に対して安定し、インピーダンス・バッファ・アンプの出力端と前記安定化電源回路の正および負の各出力端との間に現れる前記複数の電圧を高精度に安定化し、電源電圧として出力することができる。
【００１４】
したがって、前記安定化電源回路からの出力電圧の中間的な電圧を必要とする場合に、該安定化電源回路を複数設けたり、コンバータ回路を構成したりすることに比べて、回路構成を非常に簡素化することができる。これによって、組立て工数を削減し、コストダウンを図ることができる。また、出力電圧の調整は、分圧抵抗による分圧比を変更するだけでよいので、容易に行うことができる。
【００１５】
また、本発明の電源回路は、前記分圧回路における分圧抵抗を３個以上とし、前記インピーダンス・バッファ・アンプの入力端が接続される分圧抵抗の接続点とは異なる接続点に入力端が接続され、出力端と前記ゼロ電位または中点電位との間の電圧を出力する高入力インピーダンスかつ低出力インピーダンスの他のインピーダンス・バッファ・アンプをさらに具備することを特徴とする。
【００１６】
上記の構成によれば、前記分圧抵抗によって安定化電源回路の出力電圧を多（３以上）分割し、その分圧抵抗の接続点と前記ゼロ電位または中点電位との間に他のインピーダンス・バッファ・アンプをさらに設ける。
【００１７】
したがって、前記ゼロ電位または中点電位を作成するインピーダンス・バッファ・アンプの２系統の出力に加えて、他のインピーダンス・バッファ・アンプの個数だけ、出力系統数を増やすことができる。
【００１８】
さらにまた、本発明の電源回路は、前記直流電源を、スイッチング電源装置における２次側平滑コンデンサとすることを特徴とする。
【００１９】
上記の構成によれば、複数の電圧を作成するにあたって、トランスの２次側回路は１つでよく、該トランスの絶縁は容易であり、また整流回路や電圧制御部等を前記単一個とすることができる。こうして、構成を簡素化したスイッチング電源装置を実現することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について、図１に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００２１】
図１は、本発明の実施の一形態の電源回路１１の電気的構成を示すブロック図である。この電源回路１１は、前記図３および図４で示す従来の電源回路１，２と同様に、スイッチング電源装置として実現され、正電圧＋Ｖ、および負電圧−Ｖの正負両極性の電源電圧を、２つの負荷Ｌ１，Ｌ２へそれぞれ出力するものである。
【００２２】
先ず、トランスＴの２次側に設けた１個の巻線Ｔ２に、整流用のダイオードＤ１と平滑コンデンサＣ１とが接続されている。そして、直流電源となる前記平滑コンデンサＣ１の出力電圧は、安定化電源回路ＩＣ１において一定の出力電圧Ｅに安定化されて、正負の電源ラインＰ１，Ｐ２間に出力される。
【００２３】
注目すべきは、この電源回路１１では、単一個の前記安定化電源回路ＩＣ１の出力電圧Ｅを、分圧回路１２において前記２つの電圧＋Ｖ，−Ｖに分割し、その電圧＋Ｖ，−Ｖを、インピーダンス・バッファ・アンプＩＣ２によって、負荷変動に対して安定させることである。具体的には、前記電源ラインＰ１，Ｐ２間には、直列に分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２が接続されており、これらの分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２の分圧比Ｒ１：Ｒ２は、接続点の電位がゼロ電位または中点電位の基準電位となるように決定されている。そして、前記接続点には、前記インピーダンス・バッファ・アンプＩＣ２の正入力端子が接続され、負入力端子は出力端子と接続されて負帰還されている。
【００２４】
前記インピーダンス・バッファ・アンプＩＣ２は、演算増幅器などから成り、これによって理想的には無限大の入力インピーダンスを有し、出力インピーダンスは殆どゼロである。したがって、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２にかかる前記安定化電源回路の出力電圧Ｅは負荷変動に対して安定し、該インピーダンス・バッファ・アンプＩＣ２が電圧保持動作を行うと、その出力端子の電位は前記基準電位となり、この出力端子とハイ側の電源ラインＰ１との間に、高精度に安定化した前記正電圧＋Ｖが出力され、負荷Ｌ１へ電源電圧として供給される。また、前記出力端子と共通帰線となるロ−側の電源ラインＰ２との間に、高精度に安定化した前記負電圧―Ｖが出力され、負荷Ｌ２へ電源電圧として供給される。但し、数アンペア以上の大電流を取り出す場合は、前記ゼロ電位または中点電位を安定させるために、付加回路が必要になることもある。
【００２５】
上記のように構成される電源回路１１において、インピーダンス・バッファ・アンプＩＣ２の入力電圧ｅｉは、
ｅｉ＝Ｅ＊Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）
となり、出力電圧ｅｏも、
ｅｏ＝ｅｉ＝Ｅ＊Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）
となる。故に、該インピーダンス・バッファ・アンプＩＣ１の出力電圧ｅｏを電圧Ｅの中点電位として考えれば、
＋Ｖ＝Ｅ＊Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）
―Ｖ＝Ｅ＊Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）
となる正、負の電圧を得ることができる。しかも、Ｒ１＝Ｒ２とすれば正、負ともＥ／２の等しい電圧を得ることができる。Ｒ１≠Ｒ２であれば、＋Ｖ≠−（−Ｖ）、すなわちゼロ電位からの絶対値が異なる。
【００２６】
このようにして、安定化電源回路ＩＣ１からの出力電圧Ｅの中間的な電圧を必要とする場合に、該安定化電源回路を複数設けたり、コンバータ回路を構成したりすることに比べて、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２およびインピーダンス・バッファ・アンプＩＣ２を用いることで、回路構成を非常に簡素化することができる。これによって、組立て工数を削減し、コストダウンを図ることができる。また、出力電圧＋Ｖ，−Ｖの調整は、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２による分圧比を変更するだけでよいので、容易に行うことができる。
【００２７】
また、上述の電源回路１１では、直流電源をスイッチング電源装置における２次側平滑コンデンサＣ１としているので、複数の電圧＋Ｖ，−Ｖを作成するにあたって、トランスＴの２次側回路は１つでよく、該トランスＴの絶縁は容易であり、また前記ダイオードＤ１および平滑コンデンサＣ１のような整流回路や安定化電源回路ＩＣ１等を前記単一個とすることができる。こうして、構成を簡素化したスイッチング電源装置を実現することができる。
【００２８】
本発明の実施の他の形態について、図２に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００２９】
図２は、本発明の実施の他の形態の電源回路２１の電気的構成を示すブロック図である。この電源回路２１は、前述の電源回路１１に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。注目すべきは、この電源回路２１では、前記インピーダンス・バッファ・アンプＩＣ２による出力電圧＋Ｖ，−Ｖの２系統の出力に、さらにインピーダンス・バッファ・アンプＩＣ３による出力電圧＋Ｖ３のもう１系統の出力が追加され、負荷Ｌ３に電源供給を行うことである。
【００３０】
このため、分圧回路２２は、３つの分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を備え、前記安定化電源回路ＩＣ１からの出力電圧Ｅが与えられる正負の電源ラインＰ１，Ｐ２間に直列に接続されている。そして、分圧抵抗Ｒ２とＲ３との接続点が前記インピーダンス・バッファ・アンプＩＣ２の正入力端子に接続されてゼロ電位となり、分圧抵抗Ｒ１とＲ２との接続点がこのインピーダンス・バッファ・アンプＩＣ３の正入力端子に接続され、その負入力端子は出力端子と接続されて負帰還されるとともに、負荷Ｌ３を介して前記ゼロ電位に接続され、正の出力電圧＋Ｖ３を得る。
【００３１】
したがって、前述のように安定化電源回路ＩＣ１の出力電圧をＥとすると、それぞれの出力電圧＋Ｖ，＋Ｖ３、−Ｖは、
＋Ｖ＝Ｅ＊（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）
＋Ｖ３＝Ｅ＊Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）
―Ｖ＝Ｅ＊Ｒ３／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）
となる。
【００３２】
このようにして、前記ゼロ電位または中点電位を作成するインピーダンス・バッファ・アンプＩＣ２の２系統の出力に加えて、他のインピーダンス・バッファ・アンプＩＣ３の個数だけ、出力系統数を増やすことができる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の電源回路は、以上のように、直流電源からの出力電圧を複数の電圧に分割し、かつ安定化させて、正負両極性の電源電圧や、相互に等しいまたは相互に異なる電源電圧を複数系統出力するようにした電源回路において、スイッチング電源装置における２次側平滑コンデンサや電池などの直流電源に対して、いわゆる３端子レギュレータなどで実現される安定化電源回路を単一個だけ設け、その直流電源からの出力電圧を安定化させる。そして、前記複数の電圧への分割は分圧回路で行い、その分圧した電位をゼロ電位または中点電位の基準電位とする。さらに、インピーダンス・バッファ・アンプが、その高入力インピーダンスかつ低出力インピーダンスであることで、分圧抵抗にかかる安定化電源回路の出力電圧は負荷変動に対して安定し、インピーダンス・バッファ・アンプの出力端と前記安定化電源回路の正および負の各出力端との間に現れる前記複数の電圧を高精度に安定化し、電源電圧として出力することができる。
【００３４】
それゆえ、前記安定化電源回路からの出力電圧の中間的な電圧を必要とする場合に、該安定化電源回路を複数設けたり、コンバータ回路を構成したりすることに比べて、回路構成を非常に簡素化することができる。これによって、組立て工数を削減し、コストダウンを図ることができる。また、出力電圧の調整は、分圧抵抗による分圧比を変更するだけでよいので、容易に行うことができる。
【００３５】
また、本発明の電源回路は、以上のように、前記分圧抵抗によって安定化電源回路の出力電圧を多（３以上）分割し、その分圧抵抗の接続点と前記ゼロ電位または中点電位との間に他のインピーダンス・バッファ・アンプをさらに設ける。
【００３６】
それゆえ、前記ゼロ電位または中点電位を作成するインピーダンス・バッファ・アンプの２系統の出力に加えて、他のインピーダンス・バッファ・アンプの個数だけ、出力系統数を増やすことができる。
【００３７】
さらにまた、本発明の電源回路は、以上のように、前記直流電源を、スイッチング電源装置における２次側平滑コンデンサとする。
【００３８】
それゆえ、前記複数の電圧を作成するにあたって、トランスの２次側回路は１つでよく、該トランスの絶縁は容易であり、また整流回路や電圧制御部等を前記単一個とすることができる。こうして、構成を簡素化したスイッチング電源装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】スイッチング電源装置として実現され、複数系統の電源電圧を出力する本発明の実施の一形態の電源回路の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】スイッチング電源装置として実現され、複数系統の電源電圧を出力する本発明の実施の他の形態の電源回路の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】スイッチング電源装置として実現され、複数系統の電源電圧を出力する典型的な従来技術の電源回路の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】スイッチング電源装置として実現され、複数系統の電源電圧を出力する他の従来技術の電源回路の電気的構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１，２１    電源回路
１２，２２    分圧回路
Ｃ１    平滑コンデンサ
Ｄ１    整流用のダイオード
ＩＣ１  安定化電源回路
ＩＣ２，ＩＣ３    インピーダンス・バッファ・アンプ
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３    負荷
Ｐ１，Ｐ２    電源ライン
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３    分圧抵抗
Ｔ    トランス
Ｔ２    ２次巻線
【図１】
2004265023.tif 000003
【図２】
2004265023.tif 000004
【図３】
2004265023.tif 000005
【図４】
2004265023.tif 000006