(57)【要約】【課題】負荷保護の制御を迅速に行い、負荷を確実に保護する電源回路を得る。【解決手段】出力電圧の監視および過電流時の保護を行う回路を遮断用スイッチング素子と別個に構成し、出力電圧の該回路へのフィードバックラインを遮断用スイッチング素子と負荷との間に設けることにより、負荷保護の制御を迅速に行い、負荷を確実に保護する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された直流電圧を所定の電圧に昇圧して負荷に供給する昇圧制御部と、
前記昇圧制御部と前記負荷との間に直列に設けられ、導通状態または非導通状態のいずれかの状態にあるスイッチ部であって、導通状態では前記昇圧制御部の出力電圧を前記負荷に供給し、非導通状態では前記昇圧制御部の出力電圧を前記負荷に供給しないスイッチ部と、
前記スイッチ部を導通状態または非導通状態に制御するスイッチ制御部と、
前記スイッチ部と前記負荷との間の接続点での電圧を検出し、該電圧があらかじめ定められたしきい値を超えない時には前記スイッチ制御部を介して前記スイッチ部を導通状態に保持し、該電圧があらかじめ定められたしきい値を超えた時は前記スイッチ制御部を介して前記スイッチ部を非導通状態に制御するとともに前記昇圧制御部の動作を停止する監視保護制御部と、
を備えることを特徴とする電源回路。
【請求項２】
前記監視保護制御部は、前記しきい値を設定するしきい値設定部を有し、該しきい値は、前記負荷に供給される電圧の異常変化を監視するための所定の値に設定されることを特徴とする請求項１に記載の電源回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電源回路に係り、特に出力電圧制御を行う電源回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
出力電圧の制御を行う電源回路、例えば昇圧型電源回路では、負荷短絡時に短絡電流が流れないようにするため、入力／出力間に遮断用のスイッチング素子を設けた例が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この電源回路では、図２に示すように、スイッチング素子Ｑ２００よりも入力側の接続点Ｓにおいて抵抗器Ｒ１００および抵抗器Ｒ２００を用いて出力電圧を検出し、該検出結果に基づいてスイッチング素子Ｑ１００をオン／オフすることにより出力電圧を一定の値に制御（昇圧制御）している。
【０００４】
また、上記電源回路では、接続点Ｓにおける出力電圧の検出結果を異常検出部１３０にも入力し、異常検出部１３０が負荷短絡による異常を検出した時にはスイッチ制御部１２０を介してスイッチング素子Ｑ２００をオフにし、入力側と出力側とを遮断して短絡電流が流れないようにしている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−３２７０６７号公報（第２図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の例に示すような従来の電源回路では、負荷短絡による電圧降下が起きた時に、昇圧のためのコイルＬ１００やスイッチング素子Ｑ１００は昇圧制御を行って電流を流しつづけようとし、またスイッチング素子Ｑ２が遅れ要素として作用するため、負荷の電圧降下が起きても検出点Ｓでの電圧は直ちには降下しない。そのため、負荷短絡が起きてから異常検出回路が異常を検出してスイッチング素子Ｑ２００をオフするまでに時間的な遅れが生じ、短絡による過電流が負荷に流れて負荷を破損する可能性がある。
【０００７】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、負荷保護の制御を迅速に行い、負荷を確実に保護する電源回路を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された本発明の電源回路は、入力された直流電圧を所定の電圧に昇圧して負荷に供給する昇圧制御部と、前記昇圧制御部と前記負荷との間に直列に設けられ、導通状態または非導通状態のいずれかの状態にあるスイッチ部であって、導通状態では前記昇圧制御部の出力電圧を前記負荷に供給し、非導通状態では前記昇圧制御部の出力電圧を前記負荷に供給しないスイッチ部と、前記スイッチ部を導通状態または非導通状態に制御するスイッチ制御部と、前記スイッチ部と前記負荷との間の接続点での電圧を検出し、該電圧があらかじめ定められたしきい値を超えない時には前記スイッチ制御部を介して前記スイッチ部を導通状態に保持し、該電圧があらかじめ定められたしきい値を超えた時は前記スイッチ制御部を介して前記スイッチ部を非導通状態に制御するとともに前記昇圧制御部の動作を停止する監視保護制御部と、を備えることを特徴としている。
【０００９】
請求項１に記載の発明では、昇圧制御部が、入力された直流電圧を所定の電圧に昇圧して負荷に供給する。監視保護制御部は、スイッチ部と負荷との間の接続点での電圧を検出し、該電圧とあらかじめ定められたしきい値とを比較する。このしきい値は、１ないし複数のしきい値を設定することができる。
【００１０】
監視保護制御部は、上記の電圧があらかじめ定められたしきい値を超えない時には前記スイッチ制御部を介して前記スイッチ部を導通状態に保持し、該電圧があらかじめ定められたしきい値を超えた時は前記スイッチ制御部を介して前記スイッチ部を非導通状態に制御するとともに前記昇圧制御部の動作を停止する。ここで、監視制御部が上記比較に用いる接続点での電圧は、スイッチ部と負荷との間にあるため、負荷の電圧降下が起きると接続点での電圧も直ちに降下する。
【００１１】
このため、負荷の短絡による電圧降下等、しきい値を超えた電圧変動が起きた時は、直ちに昇圧制御部の動作が停止し、また直ちにスイッチ部が非導通状態に制御され入力側と出力側が遮断されるので、負荷に過電流が流れるのを防ぐことができる。
【００１２】
このようにして、負荷保護の制御を迅速に行い、負荷を確実に保護することができる。
【００１３】
請求項２に記載された発明は、請求項１に記載の発明において、前記監視保護制御部は、前記しきい値を設定するしきい値設定部を有し、該しきい値は、前記負荷に供給される電圧の異常変化を監視するための所定の値に設定されることを特徴としている。
【００１４】
請求項２に記載の発明では、しきい値設定部により、しきい値が負荷に供給される電圧の異常変化を監視するための所定の値に設定される。すなわち、想定される負荷の電圧変動範囲や電圧降下の大きさを考慮したしきい値を設定することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って本発明に係る電源回路の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１６】
図１に、本実施の形態が適用された昇圧型電源回路１０の構成を示す。昇圧型電源回路１０は、入力端子Ｔｉｎ、出力端子Ｔｏｕｔ、コイルＬ１、ダイオードＤ、コンデンサＣ、抵抗器Ｒ１、抵抗器Ｒ２、スイッチングトランジスタＱ１、コイルＬ２、スイッチングトランジスタＱ２、演算増幅器１２、参照電源１４、ドライブ回路１６、スイッチ制御部１８、監視保護回路制御部２０を備えている。
【００１７】
入力端子Ｔｉｎから入力された直流電圧は、コイルＬ１、ダイオードＤ、コイルＬ２、トランジスタＱ２、および出力端子Ｔｏｕｔを介して負荷へ供給される。
【００１８】
コンデンサＣの一端はダイオードＤおよびコイルＬ２に接続され、他端は接地される。コイルＬ２の他端はスイッチングトランジスタＱ２に接続される。
【００１９】
抵抗器Ｒ１と抵抗器Ｒ２とは直列に接続されており、抵抗器Ｒ１の他端はコンデンサＣおよびコイルＬ２に接続され、抵抗器Ｒ２の他端は接地される。
【００２０】
演算増幅器１２の一方の入力端子には抵抗器Ｒ１と抵抗器Ｒ２との間の接続点Ａでの電圧（以下、検出電圧という）が供給され、他方の入力端子には参照電源１４の電圧（以下、参照電圧という）が供給される。演算増幅器１２は、検出電圧と参照電圧との差を増幅してドライブ回路１６に出力する。
【００２１】
なお、参照電圧は、負荷に供給する電圧に応じて設定してよい。
【００２２】
ドライブ回路１６は、演算増幅器１２の出力に応じたデューティ（＝パルスオン時間÷パルス周期）のパルス波を一定の周期で連続的に生成し、このパルスがオンの時はスイッチングトランジスタＱ１をオンにし、パルスがオフの時はスイッチングトランジスタＱ１をオフにする。
【００２３】
監視保護回路制御部２０は、１ないし複数のしきい値を設定可能に構成されている。このしきい値は、１つの値を設定してもよいし、負荷の電圧変動範囲を考慮した上限値および下限値等、複数の値を設定するようにしてもよい。
【００２４】
監視保護回路制御部２０には、スイッチングトランジスタＱ２と負荷との間の接続点Ｐでの電圧（以下、接続点電圧という）が供給される。監視保護回路制御部２０は接続点電圧と上述のしきい値とを比較し、接続点電圧がしきい値を超えていない時にはスイッチ制御部１８を介してスイッチングトランジスタＱ２をオンに保持し、接続点電圧がしきい値を超えた時はスイッチ制御部１８を介してスイッチングトランジスタＱ２をオフにする。
【００２５】
次に、上記実施の形態の作用を説明する。
【００２６】
ドライブ回路１６の出力によってスイッチングトランジスタＱ１がオンになると、コイルＬ１に電流が流れる。所定の時間（ドライブ回路１６が生成するパルス波のオン時間）が経過すると、ドライブ回路１６はスイッチングトランジスタＱ１をオフにする。これによりコイルＬ１に流れる電流が変化して起電力が生じ、入力電圧とコイルＬ１の起電力の和に相当する電圧が負荷側へ供給される。
【００２７】
スイッチングトランジスタＱ１がオフにされると、時間の経過とともに出力電圧が低下するが、所定の時間（パルスのオフ時間）が経過するとパルスが再びオンになり、上記動作が繰り返されて入力電圧が昇圧される。
【００２８】
昇圧型電源回路１０は、このようにして入力された電圧を所定の値に昇圧し、保持することができる。
【００２９】
また、電流がダイオードＤを通って負荷側に流れ、コンデンサＣに電荷が蓄積される。負荷に大電流が流れたとき、入力端子Ｔｉｎに供給される電流だけでは不足する場合があるが、このときコンデンサＣに蓄積されていた電荷が放電することで、不足した電流を補うことができる。昇圧型電源回路１０は、このコンデンサＣとコイルＬ２とにより出力電流の平滑化を行う。
【００３０】
接続点電圧がしきい値を超えていない時、監視保護回路制御部２０は、スイッチ制御部１８を介してスイッチングトランジスタＱ２をオンに保持する。これにより、上記所定の値に昇圧された電圧が負荷に供給され、電流が負荷に流れる。
【００３１】
また、上記昇圧された電圧に対し、抵抗器Ｒ１と抵抗器Ｒ２とにより、接続点Ａで電圧が検出され、該電圧は検出電圧として演算増幅器１２に入力される。演算増幅器１２は検出電圧と参照電圧とを比較し、検出電圧と参照電圧との差を増幅してドライブ回路１６に出力する。
【００３２】
検出電圧が参照電圧を下回ると、ドライブ回路１６は演算増幅器１２の出力、すなわち検出電圧と参照電圧との差の大きさに応じてスイッチングトランジスタＱ１のオン／オフ動作のデューティ（＝オン時間÷動作周期）を変化させる。例えば、検出電圧が参照電圧よりも大きいときには、スイッチングトランジスタＱ１のオン／オフ動作のデューティを低くして出力電圧が小さくなるようにし、逆に検出電圧が参照電圧よりも小さいときには、スイッチングトランジスタＱ１のオン／オフ動作のデューティを高くして出力電圧が大きくなるようにする。
【００３３】
このように、昇圧型電源回路１０は、スイッチングトランジスタＱ１のオン／オフ動作のデューティを変化させることにより、電圧変動が起きた場合でも必要な電圧を負荷に供給することができる。
【００３４】
また、スイッチングトランジスタＱ２と負荷との間の接続点Ｐでも出力電圧（接続点電圧）を検出し、監視保護回路制御部２０に入力する。監視保護回路制御部は、入力された接続点電圧を前述のしきい値と比較し、比較結果に基づいて以下に示すようにスイッチングトランジスタＱ２およびドライブ回路１６の制御を行う。負荷の電圧が変動してから上記接続点Ｓでの電圧が変動するまでには時間的な遅れがあるが、接続点Ｐでの電圧は直ちに変動する。
【００３５】
接続点電圧がしきい値を超えていない時、監視保護回路制御部２０はスイッチ制御部１８を介してスイッチングトランジスタＱ２をオンに保持し、負荷の短絡等により電圧が想定範囲を超えて変動した時、すなわち接続点電圧がしきい値を超えた時には、監視保護回路制御部２０はドライブ回路１６の動作を停止させるとともに、スイッチ制御部２０を介してスイッチングトランジスタＱ２をオフにすることにより電源回路と負荷との間を遮断し、負荷に過電流が流れないようにする。
【００３６】
このように、昇圧型電源回路１０は、接続点電圧に基づいて制御を行うので、負荷保護の制御を迅速に行うことができ、また負荷を確実に保護することができる。
【００３７】
以上説明したように、本実施の形態が適用された昇圧型電源回路１０は、入力電圧を所定の電圧に昇圧し、これを保持して負荷に供給するとともに、負荷の電圧変動が起きた場合でも必要な電圧を負荷に供給することができる。
【００３８】
また、昇圧型電源回路１０は、負荷短絡等による大きな電圧変動が起きた場合でも負荷保護の制御を迅速に行い、負荷を確実に保護することができる。
【００３９】
なお、本発明の電源回路は、特定の負荷の接続を前提とするものではなく、入力電圧の昇圧が必要な負荷一般に適用することが可能であるが、入力される小さな電圧を負荷に必要な電圧に昇圧して出力するので、乾電池１〜２本程度に相当する小さな電圧を入力とするハンディ機器、例えば携帯電話、コンパクトカメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ等に対して特に有効である。
【００４０】
本発明の電源回路をこのような機器に対して用いる場合、入力電圧は１．５〜３．６Ｖ程度であり、この入力電圧を５Ｖ程度に昇圧して出力する。この出力電圧に対して、機器で想定される電圧変動の範囲、例えば±０．１Ｖをしきい値とすれば、短絡等により電圧がこの範囲を超えて変動した場合、監視保護制御部が直ちに昇圧制御部を停止させるとともにスイッチ部を非導通状態（オフ）にして入出力間を遮断し、機器を保護する。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電源回路によれば、負荷保護の制御を迅速に行い、負荷を確実に保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一の実施形態に係る昇圧型電源回路の構成図である。
【図２】従来の昇圧型電源回路の例を示す構成図である。
【符号の説明】
１０・・・昇圧型電源回路、１２・・・演算増幅器、１４・・・参照電源、１６・・・ドライブ回路、１８・・・スイッチ制御部、２０・・・監視保護回路制御部、Ｔｉｎ・・・入力端子、Ｔｏｕｔ・・・出力端子、Ｌ１およびＬ２・・・コイル、Ｑ１およびＱ２・・・スイッチングトランジスタ、Ｄ・・・ダイオード、Ｃ・・・コンデンサ、Ｒ１およびＲ２・・・抵抗器、ＰおよびＡ・・・接続点
【図１】
2004229407.tif 000003
【図２】
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