(57)【要約】【課題】逆電圧の補償を取るために、負荷に高耐圧のタンタルコンデンサを選択するか、セラミックコンデンサを必要な容量値分並列接続させる必要があった。これにより、部品の大型化、又は使用数量増加による面積拡大、しいては、コストアップにつながり、機器の小型化、低コスト化を図る上で、困難にあるという問題を有していた。【解決手段】漏れ電圧の発生源である、負電圧シリーズレギュレーター８の電源をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、回路のＯＦＦ時に漏れ電圧の漏れ込みが発生しないように構成するもので、更に、負荷制御スイッチは不要になるものである。これにより、デカップコンデンサの耐圧や大きさ、あるいはその他の負荷側に構成されている回路の逆電圧耐圧を考慮することなく、最適な小型で、低コストな安定化電源装置を提供することができる。【選択図】図１
2005143154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される不安定電圧を安定化させて負荷へ出力する安定化電源装置であって、入力される電圧を変圧するトランスと、前記トランスの１次側に接続されてスイッチング駆動するスイッチ素子と、前記トランスの出力電圧が負電圧を出力しその負電圧を基準電圧と比較して一定に保つ電圧安定手段と、負荷条件により前記電圧安定手段からの電圧を負荷へ供給するのをＯＮ／ＯＦＦ制御する負荷制御手段とを備え、前記負荷制御手段のＯＦＦ時に、前記電圧安定手段の基準電圧をＯＮ／ＯＦＦさせることを特徴とする安定化電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラ一体型ＶＴＲ等や携帯電話、携帯情報端末機器のような電子機器の小型・軽量化、低消費電力化に際し、スイッチング電源を備えた安定化電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、カメラ一体型ＶＴＲ等や携帯電話、携帯情報端末機器のような電子機器の小型・軽量化を目的とした開発が急速に進められており、電子機器の各機能部分に電源を供給する電源装置についても同様である。特に、電源装置を構成する電子部品の中で、トランス、コイル等が大きな部品であり、これらの部品の小型化・軽量化、回路の小型化について、様々な技術が提案されている。
【０００３】
以下、図面を参照しながら、上述した従来の安定化電源装置の一例について説明する。
【０００４】
図４において、１０１のスイッチ素子であるトランジスタ、１０２ａ、１０２ｂは整流素子であるダイオード、１０３はトランス、１０４ａ，１０４ｂは平滑用のコンデンサ、１０５ａ，１０５ｂ，１０６ａ，１０６ｂは平滑用フィルター回路で、１０５はリアクタンス、１０６はコンデンサ、からなる、１０７は上記構成を備えたスイッチング部である。１０８はシリーズレギュレーター、１０９、１１０は負荷制御スイッチＡ，Ｂ、１１１は入力端子、１１２は正電圧出力端子、１１３は負電圧出力端子、１１４は機器の制御用マイコン、１１５は電源電圧ＶＣＣ、１１６はスイッチング部制御ＩＣから構成されている。
【０００５】
以上のように構成された従来の安定化電源装置について、以下その動作について図３を用いて説明する。
【０００６】
入力端子１１１より非安定化電圧（バッテリー等のＤＣ電圧）が入力され、スイッチング制御ＩＣ１１６からのスイッチング信号により、トランス１０３から電圧が出力される。ダイオード１０２ａを通った電圧は、スイッチング制御ＩＣ１１６にフィードバックされることにより、一定の電圧を得ることになる。トランス１０３は出力電圧として、２次側に正電圧を得ることになるが、２次側の巻き数との巻き比に応じて、負電圧を別の端子より出力することができる。この時、正電圧が前記制御構成のフィードバックにより一定に保たれるのに対し、負電圧の出力電圧は正電圧の電流値により、若干変化するため、高精度の出力電圧を選るには至らない。この課題に対し、負電圧側の出力へシリーズレギュレーター１０８を構成し、一定出力に保っている。更に、この出力を必要なときのみ供給するために、負荷制御スイッチ１１０を配した構成となる。
【０００７】
ここで、従来では、シリーズレギュレーター１０８と負荷制御スイッチ１１０により、負荷制御スイッチ１１０がＯＦＦの時も、微少ではあるが漏れ電圧が発生し、更に、この漏れ電圧は正電圧になるため、出力端子１１３を介して負荷側に微少ではあるが逆電圧が印可される構成となっていた。
【０００８】
この時、逆電圧に対して、補償が取れるよう、使用している負荷のデカップコンデンサは、セラミックコンデンサを使用するか、高容量の場合、タンタルコンデンサの耐圧の高いものを選出し使用していた。高耐圧のタンタルコンデンサは、逆電圧の補償電圧が高くなることで（一般には耐圧の５％か１Ｖ以下と定義される場合が多い）逆電圧に対する補償を取る構成となっていた。
【特許文献１】特開平６−３１９２３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら上記の従来の構成では、逆電圧の補償を取るために、負荷に高耐圧のタンタルコンデンサを選択するか、セラミックコンデンサを必要な容量値分並列接続させる必要があった。これにより、部品の大型化、又は使用数量増加による面積拡大、しいては、コストアップにつながり、機器の小型化、低コスト化を図る上で、困難にあるという問題を有していた。
【００１０】
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、漏れ電圧の発生源である、シリーズレギュレーターの電源をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、回路のＯＦＦ時に漏れ込みが発生しないように構成するもので、更に、負荷制御スイッチは不要になるものである。これにより、デカップコンデンサの耐圧や、大きさ、あるいは、その他の負荷側に構成されている回路の逆電圧耐圧を考慮することなく、最適な小型で、低コストな安定化電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的を達成するために本発明の安定化電源装置は、シリーズレギュレーターの電源にスイッチトランジスタを配した、負電圧シリーズレギュレーター制御回路を備えるものである。
【００１２】
この構成により、負電圧シリーズレギュレーター制御回路の制御は従来回路の負荷側制御スイッチのコントロール信号を代用したパルスを入力することで、タイミングは変わることなく供給できる。更に、モニター、ＣＣＤ等の場合同じコントロール信号を使用し動作させている正電圧制御回路が存在するため、この制御回路の駆動トランジスタに負電圧のシリーズレギュレーターの電源制御スイッチもドライブさせることで、更に回路規模が小さくなり、負電圧の制御スイッチ削除と合わせると、大きな回路合理化とすることができき、小型・低コストの安定化電源装置が得られる。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように本発明は、負電圧のシリーズレギュレーターでの正電圧の漏れ込みを対策し、各制御スイッチを共用化することで回路面積の低減、及び、回路合理化、さらには、負荷側のデカップコンデンサの耐圧、大きさ、負荷回路の逆電圧補償を考慮することなく小型・軽量かつ低コストな安定化電源装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の請求項１に記載の発明は、トランスと、前記トランスの１次側に接続されてスイッチング駆動するスイッチ素子と、前記トランスの２次側出力を整流する整流素子と、前記整流素子出力を平滑する平滑回路と、前記整流素子出力を基準電圧と差分する差動増幅回路と、前記差動増幅回路出力を入力しパルス幅変調方式制御により前記スイッチ素子のスイッチング駆動を制御する比較回路とからなる安定化電源装置であって、トランスの負電圧出力の漏れ電圧を防止するため、負電圧シリーズレギュレーター制御回路を具備して成る安定化電源装置であり、出力電圧の制御回路素子を大幅に合理化できるという作用を有する。
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は本発明の安定化電源装置の構成を示す回路図である。本実施の形態は、例えばビデオカメラなどのようにバッテリなどで駆動する電子機器における電源動作を安定化させる安定化電源装置である。一般的にバッテリからは不安定な電源電圧が入力されるので、それを安定化させて負荷（ビデオカメラの場合、ＣＣＤなどのカメラ回路や、液晶デバイスなどの表示回路に相当）に供給するものである。
【００１７】
図において、１はスイッチ素子であるトランジスタ、２ａ、２ｂは整流素子であるダイオード、３はトランジスタ１の出力信号が入力されるトランス、４ａ，４ｂは平滑用のコンデンサ、５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂは平滑用フィルター回路で、５はリアクタンス、６はコンデンサからなる、７は上記構成を備えたスイッチング部となる。
【００１８】
８はトランス３の負電圧側に接続された電圧安定手段であるシリーズレギュレーター、９、１０はそれぞれトランス３の正電圧側と負電圧側とに設けられ負荷への電圧供給をＯＮ／ＯＦＦする負荷制御手段である負荷制御スイッチＡ／Ｂで、その負電圧を基準電圧と比較して一定に保つものである。負荷制御スイッチＡ９は正電圧側、負荷制御スイッチＢ１０は負電圧側に設けられている。１１はバッテリなどの非安定電圧が入力される入力端子、１２は負荷制御スイッチＡ９からの出力電圧（正電圧）を負荷（図示せず）に出力する正電圧出力端子  １３は負荷制御スイッチＢ１０からの出力電圧（負電圧）を負荷に出力する負電圧出力端子、１４は本装置を備えた機器の各回路・構成を動作制御する制御用マイコン、１５は電源電圧ＶＣＣ、１６はトランス３の出力電圧をフィードバックしトランジスタ１のスイッチング制御を行うスイッチング部制御ＩＣである。例えば、本装置をビデオカメラに用いた場合、負電圧側は固体撮像素子や液晶モニターが負荷として接続される。
【００１９】
図２は図１の回路図における主要回路の内部回路構成を示す回路図で、図２（ａ）はシリーズレギュレータ８の回路図、図２（ｂ）は正電圧側の負荷制御スイッチ９の回路図、図２（ｃ）は負電圧柄の負荷制御スイッチ１０の回路図を示す。各回路はトランジスタ、抵抗、ダイオード、コンデンサを組み合わせて構成された回路であるので、各部品の詳細説明は省略する。３０〜３８は各回路における入力端子および出力端子を示しており、他の回路との信号の入出力を行っている端子である。
【００２０】
以上のように構成された本実施の形態の安定化電源装置について、図面を用いてその動作を説明する。
【００２１】
以下の説明では、本装置をビデオカメラに使用した時を一例として説明する。
【００２２】
まず、入力端子１１より非安定化電圧（バッテリー等のＤＣ電圧）が入力され、トランジスタ１で所定周期でＯＮ／ＯＦＦ動作し、安定した電圧をトランス３に出力する。トランジスタ１は、スイッチング部制御ＩＣ１６により動作制御されるが、スイッチング部制御ＩＣ１６はトランス３からダイオード２ａを通った電圧がフィードバックされることにより、トランジスタ１を一定周期でＯＮ／ＯＦＦするよう動作するので、トランジスタ１からは一定の電圧を得ることになる。
【００２３】
トランス３は出力電圧として、２次側に正電圧を得ることになるが、２次側正電圧の巻き数との巻き比に応じて、負電圧を別の端子より出力することができる（図１のＺ）。この時、正電圧が前記制御構成のフィードバックにより、一定周期でスイッチングする電圧に保たれるのに対し、負電圧の出力電圧は正電圧の電流値により若干変化するため、高精度でスイッチングする出力電圧を選るには至らない。この課題に対し、負電圧側の出力へ負電圧シリーズレギュレーター８を構成し、一定出力に保っている。更に、負電圧シリーズレギュレータ８の出力を、必要なときのみ供給するために、負荷制御スイッチ１０を配した構成となる。
【００２４】
ここで、従来では、シリーズレギュレーターと負荷制御スイッチにより、負荷制御スイッチがＯＦＦの時も、微少ではあるが漏れ電圧が発生し、更に、この漏れ電圧は正電圧になるため、負荷側に微少ではあるが逆電圧が印可される構成となっていた。この時、逆電圧に対して、補償が取れるよう、使用している負荷のデカップコンデンサは、セラミックコンデンサを使用するか、高容量の場合、タンタルコンデンサの耐圧の高いものを選出し使用していた。高耐圧のタンタルコンデンサは、逆電圧の補償電圧が高くなることで（一般には耐圧の５％か１Ｖ以下と定義される場合が多い）逆電圧に対する補償を取る構成となっていた。
【００２５】
このような従来の課題に対して本実施の形態は、漏れ電圧の発生源である、負電圧シリーズレギュレーター８の電源をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、回路のＯＦＦ時に漏れ込みが発生しないように構成するものである。図３に負荷制御スイッチ１０のＯＮ／ＯＦＦ動作と、制御マイコン１４からの制御信号との関係を示している。図３（ａ）は正電圧及び負電圧の特性を示し、図３（ｂ）は制御マイコン１４からの制御信号を示している。図示のように、タイミングＴ１で制御マイコン１４から制御信号が入力されると、負荷制御スイッチ１０はＯＦＦ状態となる。これにより、トランス３から出力される負電圧は負荷に供給されなくなり、よって漏れ電流も負荷に出力されなくなる。
【００２６】
負電圧シリーズレギュレーター８のＯＮ／ＯＦＦ制御は、従来回路の負荷側制御スイッチ１０のコントロール信号を代用したパルスを入力することで、タイミングは変わることなく供給できる。更に、出力端子に接続されている負荷が液晶モニターやＣＣＤ等の場合、同じコントロール信号を使用し動作させている正電圧制御回路が存在するため、この制御回路の駆動トランジスタに負電圧のシリーズレギュレーターの電源制御スイッチもドライブさせることで、更に回路規模が小さくなり、負電圧の制御スイッチ削除と合わせると、大きな回路合理化とすることができる。
【００２７】
以上のように本実施の形態によれば、漏れ電圧の発生源である、負電圧シリーズレギュレーター８の電源をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、回路のＯＦＦ時に漏れ電圧の漏れ込みが発生しないように構成するもので、更に、負荷制御スイッチは不要になるものである。これにより、デカップコンデンサの耐圧や大きさ、あるいはその他の負荷側に構成されている回路の逆電圧耐圧を考慮することなく、最適な小型で、低コストな安定化電源装置を提供することができる。
【００２８】
なお、実施の形態においてスイッチ素子としてトランジスタの例をあげたが、必ずしもこれに限るものでもない。さらに、入力端子とトランス１次側の間にスイッチ素子を構成した例をあげたが、入力端子とスイッチ素子の間にトランス１次側を構成してもかまわない。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、ビデオカメラのスイッチング電源回路における安定化電源回路に関するものであるが、ビデオカメラに限ることなく、電池で駆動し複数の負荷に電源供給する機器であれば、本発明を有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態の安定化電源装置の構成を示す回路図
【図２】本発明の実施の形態の安定化電源装置のブロック別詳細を示す回路図
【図３】本発明の実施の形態の出力波形図
【図４】従来の安定化電源装置の構成を示す回路図
【図５】従来の安定化電源装置のブロック別詳細を示す回路図
【図６】従来の構成での出力波形タイミング及び漏れ電圧を示す波形図
【符号の説明】
【００３１】
１    トランジスタ
２ａ    ダイオード
２ｂ    ダイオード
３    トランス
４ａ    平滑用のコンデンサ
４ｂ    平滑用のコンデンサ
５ａ    平滑用フィルター（リアクタンス）
５ｂ    平滑用フィルター（リアクタンス）
６ａ    平滑用フィルター（コンデンサ）
６ｂ    平滑用フィルター（コンデンサ）
７    スイッチング部
８    負電圧シリーズレギュレーター
９    負荷制御スイッチＡ
１０    負荷制御スイッチＢ
１１    入力端子
１２    正電圧出力端子
１３    負電圧出力端子
１４    機器制御用マイコン
１５    電源電圧ＶＣＣ
１６    スイッチング部制御ＩＣ
【図１】
2005143154.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005143154.tif 000005
【図４】
2005143154.tif 000006
【図５】
2005143154.tif 000007
【図６】
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