(57)【要約】【課題】入力電圧を安定化した出力電圧を出力する電源回路及びその起動方法に関し、特に、起動時の過大電流の発生を防止できる電源回路及びその起動方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、入力電圧を安定化した出力電圧を出力する電源回路において、出力電圧が一定の電圧より小さい所定の電圧以下では出力電流を第１の電流に制限し、出力電圧が所定の電圧より大きい電圧では出力電流を第２の電流以下に制限する電流制御回路を有することを特徴とする。【選択図】図１
2007181290.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電圧を安定化した出力電圧を出力する電源回路において、
前記出力電圧が前記一定の電圧より小さい所定の電圧以下では出力電流を定電流に制御し、前記出力電圧が前記所定の電圧より大きい電圧では前記出力電流を所望の電流−電圧特性となるように制御する電流制御回路を有することを特徴とする電源回路。
【請求項２】
前記電流制御回路は、前記出力電流に対する前記出力電圧の特性を前記所望の特性に制御する特性制御回路と、
前記出力電圧が所定の電圧範囲で出力電流を一定に制限する電流制限回路と、
前記出力電圧を検出する電圧検出回路と、
前記電圧検出回路の検出結果に応じて前記特性制御回路及び前記定電流制御回路の動作を切り替える切替回路とを有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】
前記特性制御回路は、前記出力電流に対する前記出力電圧の特性をフの字特性に制御することを特徴とする請求項２記載の電源回路。
【請求項４】
前記出力電流により充電されるキャパシタが接続されており、
前記電流制限回路は、前記キャパシタにラッシュ電流が発生しない程度の定電流を供給することを特徴とする請求項２記載の電源回路。
【請求項５】
出力電圧を一定の電圧に安定化させる電源回路の起動方法において、
前記出力電圧が前記一定の電圧より小さい所定の電圧以下では出力電流を定電流に制御し、前記出力電圧が前記所定の電圧より大きい電圧では前記出力電流を所望の電流−電圧特性となるように制御することを特徴とする電源回路の起動方法。
【請求項６】
前記出力電流に対する前記出力電圧の特性をフの字特性に制御し、
前記所定の電圧より小さい電圧のときに、前記出力電流を前記定電流に制御することを特徴とする請求項５記載の電源回路の起動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電源回路及びその起動方法に係り、特に、入力電圧を安定化した出力電圧を出力する電源回路及びその起動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリーズレギュレータなどの電源回路の立ち上げ時にはラッシュ電流が発生する。ラッシュ電流は、電源に接続されたキャパシタ成分へのチャージアップを急速に行なうことにより発生する過大電流である。ラッシュ電流が大きい場合、ＵＳＢやＤＣ／ＤＣコンバータから電源の供給を受けている場合、それらの電流供給能力により起動できない場合が生じる。
【０００３】
したがって、ラッシュ電流を抑制するために、起動時に電流制限回路により過大電流を制限した電源回路が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−２７１６８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかるに、従来の電源回路では起動後、出力電圧−出力電流の特性をフの字特性など所望の特性にすることはできなかった。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、起動時の過大電流の発生を防止できるかつ、起動後、出力電圧−出力電流の特性を所望の特性とすることができる電源回路及びその起動方法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】
【０００６】
本発明は、入力電圧を安定化した出力電圧を出力する電源回路において、出力電圧が一定の電圧より小さい所定の電圧以下では出力電流を定電流に制御し、出力電圧が所定の電圧より大きい電圧では出力電流を電流−電圧特性を所望の特性となるように制御する電流制御回路（１１４）を有することを特徴とする。
【０００７】
電流制御回路（１１４）は、出力電流に対する出力電圧の特性を所望の特性に制御する特性制御回路（１３２）と、出力電圧が所定の電圧範囲で出力電流を定電流に制御する定電流制御回路（１３１）と、出力電圧を検出する電圧検出回路（１３５）と、電圧検出回路（１３５）の検出結果に応じて特性制御回路（１３２）及び定電流制御回路（１３１）の動作を切り替える切替回路（１３６、１３７、１３８）とを有することを特徴とする。
【０００８】
特性制御回路（１３２）は、出力電流に対する出力電圧の特性をフの字特性に制御することを特徴とする。
【０００９】
出力電流により充電されるキャパシタが接続されており、定電流制御回路（１３１）はキャパシタにラッシュ電流が発生しない程度の定電流を供給することを特徴とする。
【００１０】
なお、上記参照符号は、あくまでも参考であり、これによって、特許請求の範囲の記載が限定されるものではない。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、出力電圧が一定の電圧より小さい所定の電圧以下では出力電流を定電流に制御し、出力電圧が所定の電圧より大きい電圧では出力電流を電流−電圧特性が所望の特性となるように制御することにより、起動時に出力端子に接続されたキャパシタを比較的小さな電流でチャージアップすることができるため、キャパシタのチャージアップに伴うラッシュ電流の発生を防止できる。よって、出力端子にラッシュ電流を低減するために容量の大きなキャパシタを接続する必要はなくなる。また、起動後は、フの字特性で出力電流Ｉoutを制御でき、負荷電流の増大に対応できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は本発明の一実施例の回路構成図を示す。
【００１３】
本実施例の電源回路１００は、いわゆる、シリーズレギュレータを構成しており、出力検出回路１１１、誤差アンプ１１２、基準電源回路１１３、電流制御回路１１４、制御トランジスタＭ８を含む構成とされている。
【００１４】
出力検出回路１１１は、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４とを直列に接続した直列回路を出力端子Ｔoutと接地端子Ｔgndとの間に接続した構成とされている。出力検出回路１１１は、出力端子Ｔoutから出力される出力電圧Ｖoutを抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４で分圧した検出電圧Ｖsを誤差アンプ１１２の非反転入力端子に供給する。
【００１５】
基準電源回路１１３は、基準電圧生成回路１２１、バイアス回路１２２から構成されている。基準電圧生成回路１２１とバイアス回路１２２は、直列に接続され、入力端子Ｔinと接地端子Ｔgndとの間に接続されており、基準電圧Ｖrefを発生する。
【００１６】
バイアス回路１２２には、コントロール端子Ｔcが接続されている。コントロール端子Ｔcには、コントロール信号が供給されている。バイアス回路１２２は、コントロール端子Ｔcに供給されるコントロール信号がハイレベルのときに基準電圧生成回路１２１をバイアスする。
【００１７】
基準電圧生成回路１２１は、バイアス回路１２２によりバイアスされたときに基準電圧Ｖrefを生成する。バイアス回路１２２は、コントロール端子Ｔcに供給されるコントロール信号がローレベルのときには基準電圧生成回路１２１へのバイアスを停止する。基準電圧生成回路１２１は、バイアス回路１２２によるバイアスが停止されている状態では基準電圧Ｖrefを０Ｖとする。
【００１８】
誤差アンプ１１２は、反転入力端子に基準電源回路１１３から基準電圧Ｖrefが供給され、非反転入力端子に出力検出回路１１１から検出電圧Ｖsが供給されている。誤差アンプ１１２は、基準電圧Ｖrefと検出電圧Ｖsとの差分に応じた電圧を制御トランジスタＭ８のゲートに供給する。
【００１９】
制御トランジスタＭ８は、ソース−ドレインが入力端子Ｔinと出力端子Ｔoutとの間に接続され、ゲートに誤差アンプ１１２の出力が供給されている。制御トランジスタＭ８は、誤差アンプ１１２の出力に応じて入力端子Ｔinから出力端子Ｔoutに供給される電流が制御され、出力電圧Ｖoutが一定となるように制御される。
【００２０】
電流制御回路１１４は、定電流制御回路１３１、電圧−電流特性制御回路１３２、電流制限回路１３３、出力制御回路１３４、電圧検出回路１３５、インバータ１３６、スイッチ回路１３７、１３８から構成されている。
【００２１】
定電流制御回路１３１は、トランジスタＭ１、Ｍ２、Ｍ３から構成されており、出力電流Ｉoutが一定になるように出力制御回路１３４を制御する。
【００２２】
電圧−電流特性制御回路１３２は、トランジスタＭ４〜Ｍ６から構成されており、出力電圧Ｖoutに対する出力電流Ｉoutの特性がフの字特性となるように出力制御回路１３４を制御する。
【００２３】
電流制限回路１３３は、トランジスタＭ１１、Ｍ１２、抵抗Ｒ２から構成されており、入力電流が制限電流を越えないように出力制御回路１３４を制御する。
【００２４】
出力制御回路１３４は、トランジスタＭ７、抵抗Ｒ１から構成されており、定電流制御回路１３１、電圧−電流特性制御回路１３２、電流制限回路１３３により、制御トランジスタＭ８のゲート電位を制御する。
【００２５】
電圧検出回路１３５は、出力端子Ｔoutと接地端子Ｔgndとの間に接続されている。電圧検出回路１３５は、いわゆる、ヒステリシス特性を有しており、出力電圧Ｖoutが立ち上がってから出力電圧Ｖoutが閾値電圧Ｖth1に前までは出力をローレベルとし、出力電圧Ｖoutが閾値電圧Ｖth1に達すると出力をハイレベルとし、出力電圧Ｖoutが閾値電圧Ｖth1に達した後は出力電圧Ｖoutが閾値電圧Ｖth2以下になるまで出力をハイレベルに維持し、閾値電圧Ｖth2以下になると出力をローレベルとする。電圧検出回路１３５の出力は、インバータ１３６及びスイッチ回路１３７に供給されている。
【００２６】
インバータ１３６は、電圧検出回路１３５の出力を反転する。インバータ１３６の出力は、スイッチ回路１３８に供給されている。
【００２７】
スイッチ回路１３７は、ｎチャネルＭＯＳトランジスタから構成されており、ソース−ドレイン間が定電流制御回路１３１と接地との間に接続されている。スイッチ回路１３７は、電圧検出回路１３５の出力がローレベルのとき、すなわち、出力電圧Ｖoutが閾値電圧Ｖth以下のときにはオフし、定電流制御回路１３１を構成するトランジスタＭ１、Ｍ２を動作可能な状態とし、出力電流Ｉoutが一定電流となるように制御トランジスタＭ８を制御する。また、スイッチ回路１３７は、電圧検出回路１３５の出力がハイレベルのとき、すなわち、出力電圧Ｖoutが閾値電圧Ｖthを超えたときにはオンし、定電流制御回路１３１を構成するトランジスタＭ１、Ｍ２を非動作状態とし、出力電流Ｉoutの定電流制御を停止する。
【００２８】
さらに、スイッチ回路１３８は、ｎチャネルＭＯＳトランジスタから構成されており、ソース−ドレイン間が電圧−電流特性制御回路１３２と接地との間に接続されている。スイッチ回路１３８は、インバータ１３６の出力がローレベルのとき、すなわち、出力電圧Ｖoutが閾値電圧Ｖth以下のときにはオフし、電圧−電流特性制御回路１３２を構成するトランジスタＭ４、Ｍ５を動作可能な状態とし、出力電圧Ｖoutに対する出力電流Ｉoutの特性がフの字が特性となるように制御トランジスタＭ８を制御する。また、スイッチ回路１３８は、インバータ１３６の出力がハイレベルのとき、すなわち、出力電圧Ｖoutが閾値電圧Ｖthを超えたときにはオンし、電圧−電流特性制御回路１３２を構成するトランジスタＭ４、Ｍ５を非動作状態とし、電圧−電流特性制御回路１３２による制御トランジスタＭ８の制御を停止する。
【００２９】
〔動作〕
図２は本発明の一実施例の動作説明図を示す。図２（Ａ）はコントロール端子Ｔcに供給されるコントロール信号、図２（Ｂ）は入力端子Ｔinから入力される入力電流Ｉin、図２（Ｃ）は出力端子Ｔoutから出力される出力電圧Ｖoutの波形を示している。
【００３０】
時刻ｔ１で、図２（Ａ）に示すようにコントロール端子Ｔcに供給されるコントロール信号がローレベルからハイレベルに立ち上がると、誤差アンプ１１２の出力が増加して、制御トランジスタＭ８を通して出力端子Ｔoutに電流が供給される。これによって、図２（Ｂ）に示すように入力電流Ｉinが増加する。
【００３１】
このとき、出力電圧Ｖoutは閾値電圧Ｖth1以下であるので、定電流制御回路１３１が動作状態なり、電圧−電流特性制御回路１３２は非動作状態となる。よって、図２（Ｂ）に示す入力電流Ｉinは、時刻ｔ２で、定電流制御回路１３１で設定されている定電流に達し、保持される。
【００３２】
よって、出力端子Ｔoutに接続されたキャパシタが定電流制御回路１３１で設定されている比較的低い電流でチャージアップされる。よって、キャパシタのチャージアップに伴うラッシュ電流の発生を防止できる。
【００３３】
時刻ｔ３で出力電圧Ｖoutが閾値電圧Ｖth1に達すると、定電流制御回路１３１が非動作状態となり、電圧−電流特性制御回路１３２が動作状態となる。これによって、電圧−電流特性制御回路１３２によって出力電流Ｉoutがフの字特性で制御される。これによって、図２（Ｂ）に示すように入力電流Ｉinは、出力端子Ｔoutに接続される負荷の状態に応じた電流を供給するようになる。
【００３４】
図３は本発明の一実施例の出力電圧−出力電流特性を示す図である。
【００３５】
本実施例によれば、起動時、出力電圧Ｖoutが閾値電圧Ｖth1以下の状態では、定電流制御回路１３１が動作状態となり、電圧−電流特性制御回路１３２が非動作状態となるので、出力電流Ｉoutは定電流Ｉ0となるように制御される。出力端子Ｔoutに接続されたキャパシタはこの定電流Ｉ0によりチャージアップされる。定電流Ｉ0は、キャパシタのチャージアップに伴うラッシュ電流の発生しない、比較的小さい値に設定されている。
【００３６】
出力電圧Ｖoutが閾値電圧Ｖth1になると、定電流制御回路１３１が非動作状態となり、電圧−電流特性制御回路１３２が動作状態となるので、出力電流Ｉoutは電圧−電流特性制御回路１３２によりフの字特性で制御される。なお、閾値Ｖth1で電流制御回路１３１から電圧−電流特性制御回路１３２のフの字特性に切り換わるときには、閾値Ｖth1から出力電圧Ｖout0までの電位差が小さいため、電流は図３に示すように完全なフの字特性で変化することはなく、わずかな電流増加で所定の出力電圧Ｖout0に達することになる。
【００３７】
これにより、出力電圧Ｖoutが閾値電圧Ｖth1に達した後には、負荷に供給される出力電流Ｉoutが増加した場合でも、電流はフの字特性で制御されるため、出力電流Ｉoutをフの字特性で増加させることが可能となる。
【００３８】
なお、電流制限回路１３３は、出力電流Ｉoutに制限をかけている。
【００３９】
本実施例によれば、起動時にチャージアップによるラッシュ電流の発生を防止できる。よって、出力端子Ｔoutにラッシュ電流を低減するために容量の大きなキャパシタを接続する必要はなくなる。また、起動後は、フの字特性で出力電流Ｉoutを制御でき、負荷電流の増大に対応できる。
【００４０】
なお、本実施例では、起動後、電圧−電流特性をフの字特性とした例について説明したが、起動後の電圧−電流特性はフの字特性に限定されるものではなく、所望の特性に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施例の回路構成図である。
【図２】本発明の一実施例の動作説明図である。
【図３】本発明の一実施例の出力電圧−出力電流特性を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１００  電源回路
１１１  出力検出回路、１１２  誤差アンプ、１１３  基準電源回路
１１４  電流制御回路、Ｍ８  制御トランジスタ
１２１  基準電圧生成回路、１２２  バイアス回路
１３１  定電流制御回路、１３２  電圧−電流特性制御回路、１３３  電流制限回路
１３４  出力制御回路、１３５  電圧検出回路、１３６  インバータ
１３７、１３８  スイッチ回路
【図１】
2007181290.tif 000003
【図２】
2007181290.tif 000004
【図３】
2007181290.tif 000005