(57)【要約】【課題】過電圧の限界電流値を設定可能なＤＣ−ＤＣコンバータを提供する。【解決手段】電圧変換部１３の出力と出力端子４との間に挿入された電流検出抵抗２０と、一方の入力に前記電流検出抵抗２０の前記電圧変換部１３側の電圧が供給され、他方の入力には前記電流検出抵抗２０の前記出力端子４側の電圧が供給されるとともに、その出力が制御部１７の入力に接続された比較器２１と、前記電流検出抵抗２０に接続された抵抗６と抵抗７との直列接続体と、抵抗２３と抵抗２４との接続点２６に接続された過電流設定端子２２とを設け、前記過電流設定端子２２には前記抵抗６あるいは抵抗７と並列となるように過電流設定抵抗３７が接続され、前記制御部１７は、前記比較器２１の一方の入力に入力される電圧が他方の入力に入力される電圧よりも高い場合に、前記スイッチング素子のオン・オフ時間を制御する。【選択図】図１
2007068353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力端子と、この入力端子に接続され、少なくともスイッチング素子を含む電圧変換部と、この電圧変換部の出力が接続された出力端子と、この出力端子から出力される出力電圧に比例する電圧が供給されるとともに、その出力が前記スイッチング素子のオン・オフ端子へ接続された制御部とを備え、前記電圧変換部の出力と前記出力端子との間に挿入された電流検出抵抗と、一方の入力に前記電流検出抵抗の前記電圧変換部側の電圧が供給され、他方の入力には前記電流検出抵抗の前記出力端子側の電圧が供給されるとともに、その出力が前記制御部の入力に接続された比較器と、この比較器の一方の入力へ入力される電圧を他方の入力に入力される電圧よりも低くするために前記電流検出抵抗に接続された第一の分圧手段と、この第一の分圧手段に接続された過電流設定端子とを設け、前記過電流設定端子には前記分圧手段と並列接続となるように過電流設定抵抗が接続され、前記制御部は、前記比較器の一方の入力に入力される電圧が他方の入力に入力される電圧よりも高い場合に、前記スイッチング素子のオン・オフ時間を制御するＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項２】
出力端子と制御部との間に挿入されるとともに、前記出力端子から出力される出力電圧に比例する電圧を発生させる第二の分圧手段と、この第二の分圧手段に接続された電圧設定端子とを設け、前記電圧設定端子へ電圧設定抵抗を接続し、制御部は前記電圧設定抵抗の抵抗値と前記第二の分圧手段とによって決定付けられる電圧に応じて出力電圧を変更する請求項１に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項３】
第一の分圧手段は、電流検出抵抗の電圧変換部側に設けられた第三の分圧手段と、前記電流検出抵抗の出力端子側に設けられた第四の分圧手段とを有し、過電流設定抵抗は前記第三の分圧手段に並列に接続された請求項１に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項４】
過電流設定抵抗は、過電流設定端子とグランドとの間に挿入された請求項３に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項５】
第四の分圧手段で分圧された電圧を制御部へ供給し、前記第四の分圧手段には電圧設定端子を接続するとともに、前記電圧設定端子には電圧設定抵抗を接続し、制御部は前記電圧設定抵抗の抵抗値と前記第四の分圧手段とによって決定付けられる電圧に応じて出力電圧を変化させる請求項３に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項６】
第一の分圧手段は、電流検出抵抗の電圧変換部側に設けられた第三の分圧手段と、前記電流検出抵抗の出力端子側に設けられた第四の分圧手段とを有し、過電流設定抵抗は前記第四の分圧手段に並列に接続された請求項１に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項７】
過電流設定抵抗は、過電流設定端子と出力端子との間に挿入される請求項６に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項８】
第一の分圧手段は、電流検出抵抗の電圧変換部側にのみ挿入された請求項１に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項９】
出力電圧設定抵抗は、電圧設定端子とグランドとの間に設けられた請求項２または５に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項１０】
請求項１に記載のＤＣ−ＤＣコンバータの入力端子に接続された電源と、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力端子に接続された電子回路とを有し、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧設定端子と過電流設定端子の夫々には、出力電圧設定抵抗と過電流設定抵抗が接続された電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、出力電圧が可変可能なＤＣ−ＤＣコンバータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下、従来のＤＣ−ＤＣコンバータ１について図面を用いて説明する。図４は、従来のＤＣ−ＤＣコンバータ１の回路図である。図４において、入力端子２は電圧変換部３が接続される。この電圧変換部３は、直流電源から入力された電圧を規定の電圧へ変換し、出力端子４から出力する。そしてこの電圧変換部３の入力には制御部５が接続される。
【０００３】
ここで、出力端子４とグランドとの間には抵抗６と抵抗７との直列接続体が挿入される。この抵抗６と抵抗７との接続点がオペアンプ８の入力８ａに接続される。一方オペアンプ８の入力８ｂには、基準電圧９が供給される。そしてオペアンプ８の出力が制御部５へ接続され、これによってオペアンプ８は、入力８ａに入力された電圧と基準電圧９との電圧差に応じた電圧を制御部５に出力する。この構成により制御部５は、オペアンプ８から入力された電圧差に応じて、電圧変換部３を制御し、出力電圧が一定に維持される。
【０００４】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開平６−５４５１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
昨今このようなＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、ＤＣ−ＤＣコンバータ外部でＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を設定したいという要求が出てきている。これは、ひとつの機器内に多くの電圧の電子回路を有するので、これらに対して同じＤＣ−ＤＣコンバータで対応したいとの欲求によるものである。そこで本発明は、特にこのような出力電圧を外部から設定できるＤＣ−ＤＣコンバータにおいて出力電圧を変化させた場合の過電流保護に関するものである。つまり、出力電圧を変化させると比較器に入力される電位差も変化する。従って、比較器において過電流と判定すべき電流が流れても過電流と判定されない場合や、逆に規定電流内であるにもかかわらず過電流であると判定することが発生する。
【０００６】
そこで本発明は、この問題を解決したもので、過電圧の限界電流値を設定可能なＤＣ−ＤＣコンバータを提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的を達成するために本発明のＤＣ−ＤＣコンバータは、電圧変換部の出力と前記出力端子との間に挿入された電流検出抵抗と、一方の入力に前記電流検出抵抗の前記電圧変換部側の電圧が供給され、他方の入力には前記電流検出抵抗の前記出力端子側の電圧が供給されるとともに、その出力が前記制御部の入力に接続された比較器と、この比較器の一方の入力へ入力される電圧を他方の入力に入力される電圧よりも低くするために前記電流検出抵抗に接続された第一の分圧手段と、この第一の分圧手段に接続された過電流設定端子とを設け、前記過電流設定端子には前記分圧手段と並列接続となるように過電流設定抵抗が接続され、前記制御部は、前記比較器の一方の入力に入力される電圧が他方の入力に入力される電圧よりも高い場合に、前記スイッチング素子のオン・オフ時間を制御するものである。これにより所期の目的を達成できる。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように本発明によれば、電圧変換部の出力と前記出力端子との間に挿入された電流検出抵抗と、一方の入力に前記電流検出抵抗の前記電圧変換部側の電圧が供給され、他方の入力には前記電流検出抵抗の前記出力端子側の電圧が供給されるとともに、その出力が前記制御部の入力に接続された比較器と、この比較器の一方の入力へ入力される電圧を他方の入力に入力される電圧よりも低くするために前記電流検出抵抗に接続された第一の分圧手段と、この第一の分圧手段に接続された過電流設定端子とを設け、前記過電流設定端子には前記分圧手段と並列接続となるように過電流設定抵抗が接続され、前記制御部は、前記比較器の一方の入力に入力される電圧が他方の入力に入力される電圧よりも高い場合に、前記スイッチング素子のオン・オフ時間を制御するものである。
【０００９】
これにより過電流設定端子を設け、この過電流設定端子に過電流設定抵抗を接続することで、過電流の設定が可能となる。つまり、過電流設定抵抗は、ＤＣ−ＤＣコンバータの外部に取り付けられることとなるので、容易に過電流の設定ができる。
【００１０】
また、出力電圧が変化しても精度良く過電流を検出できる。したがって、出力電圧の設定如何にかかわらず、過電圧保護することができる。
【００１１】
更に、過電流設定抵抗は、ＤＣ−ＤＣコンバータの外部であるので、ＤＣ−ＤＣコンバータを樹脂封止できる。したがって、吸湿などによって出力電圧が変動しにくい。また、他の回路との間とのショートを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（実施の形態１）
以下、本実施の形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータ１０について、図面を用いて説明する。図１は、本実施の形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータ１０の回路図であり、図２は同ＤＣ−ＤＣコンバータ１０を用いた電子機器１１の回路ブロック図である。図１、図２において、図３と同じものは同じ番号を用いてその説明は簡略化している。
【００１３】
図１、図２において、入力端子２には、２４Ｖの直流電圧を出力する電源１２が接続される。この入力端子２は電圧変換部１３に接続される。これによって入力端子２に供給された入力電圧が電圧変換部１３に供給される。本実施の形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータ１０はステップダウン型のＤＣ−ＤＣコンバータであり、電圧変換部１３では、直流電源１２から入力された２４Ｖの入力電圧を１．２Ｖから１６．５Ｖの規定の出力電圧へ変換して、出力端子４から出力する。そのためにこの電圧変換部１３には、入力端子２が接続されたスイッチ１４（スイッチング素子の一例として用いた）と、このスイッチ１４に接続されたコイル１５と、スイッチ１４とコイル１５との接続点とグランドとの間に挿入されたダイオード１６と、スイッチ１４のオン・オフ端子１４ａに制御部１７とを有している。なお、本実施の形態では、ステップダウン型ＤＣ−ＤＣコンバータとしたが、これはステップアップ型ＤＣ−ＤＣコンバータでも、極性反転型ＤＣ−ＤＣコンバータでもよい。
【００１４】
ここで、出力端子４とグランドとの間には抵抗６と抵抗７との直列接続体（第一、第二あるいは第四の分圧手段の一例として用いた）が挿入され、この抵抗６と抵抗７との接続点がオペアンプ８の入力８ａに接続される。一方オペアンプ８の入力８ｂには、基準電圧９が供給される。そしてこのオペアン８の出力が制御部１７へ接続され、これによってオペアンプ８は、入力８ａに入力された電圧と基準電圧９との電圧差に応じた電圧を制御部１７に出力する。この構成により制御部１７は、オペアンプ８から入力された電圧差に応じて、スイッチ１４のオン・オフ時間を制御する。これによって、フィードバック制御が行われ、出力電圧は一定に維持される。
【００１５】
ここで本実施の形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータ１０において、抵抗６と抵抗７との接続点には、出力電圧を設定するための出力電圧設定端子１８が接続される。そしてさらに、本実施の形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータ１０には過電流保護回路１９が設けられ、この過電流保護回路１９は、電圧変換部１３と出力端子４との間に設けられている。この過電流保護回路１９は、電流検出抵抗２０と、４個の抵抗と、比較器２１と、過電流設定端子２２から構成される。具体的には、電圧変換部１３と出力端子４との間に電流検出抵抗２０が挿入される。この電流検出抵抗２０の電圧変換側とグランドとの間には、抵抗２３と抵抗２４との直列接続体（第一の分圧手段あるいは、第三の分圧手段の一例として用いた）が挿入される。そして本実施の形態において比較器２１の一方の入力２１ａには、抵抗６と抵抗７との接続点２５が接続され、他方の入力２１ｂには抵抗２３と抵抗２４との接続点２６が接続されている。そしてこの比較器２１の出力も制御部１７の入力に接続される。
【００１６】
なおこの接続点２６には過電流設定端子２２が接続される。そして抵抗２３と抵抗２４との分圧比と、抵抗６と抵抗７との分圧比とによって定格電流が流れている状態において、比較器２１の入力２１ａに対して入力２１ｂの電圧が低くなるように設定している。そして抵抗６、抵抗７、抵抗２３、抵抗２４は、電流検出抵抗２０に規定値の過電流が流れた場合に、接続点２６の電圧が接続点２５の電圧よりも高くなるような抵抗値とする。
【００１７】
この構成によって、比較器２１は定常電流値においては、ローの信号を出力する。そして比較器２１の入力２１ａに対して入力２１ｂの電圧が高くなった場合に、比較器２１はハイの信号を出力する。これによって、制御部１７は、規定以上の電流（過電流）が流れたことを検出することができる。このようにして制御部１７が過電流を検出した場合に、制御部１７はスイッチ１４を制御し電圧を下げたり、あるいはスイッチ１４をオフしたりすることで、電子機器１１へ過電流が流れることを保護している。
【００１８】
本実施の形態では、抵抗６、抵抗７で分圧した電圧を比較器２１での比較電圧として用いるとともに、オペアンプ８で出力電圧を検出するためにも共用したので、抵抗数を削減できる。従って小型かつ低価格のＤＣ−ＤＣコンバータ１０を実現できる。
【００１９】
そしてこのような回路を有したＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、樹脂製のプリント基板上に構成される。そして、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０を構成する電子部品がプリント基板上に装着され、エポキシ系の樹脂によって封止されることで、モジュール３１が構成される。
【００２０】
次に本実施の形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータ１０が搭載された電子機器１１について説明する。図２において、図１や図３と同じものは同じ番号を用いてその説明は簡略化している。図２において、モジュール３１には、端から順に入力端子２、オン・オフ制御端子３２、グランド端子３３、過電流設定端子２２、出力電圧設定端子１８、出力端子４の順で配置される。なおモジュール３１の入力端子２には直流電源１２が接続され、オン・オフ制御端子３２には電子機器１１のＣＰＵ３４が接続され、出力端子４には電子回路３５が接続される。そしてＤＣ−ＤＣコンバータ１０はＣＰＵ３４からの信号によって、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０自体をオン・オフする。
【００２１】
ここでモジュール３１は、電源１２やこのＤＣ−ＤＣコンバータが電源を供給する電子回路３５や、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０のオン・オフを行うＣＰＵ３４などと共に親基板（図示せず）上に搭載される。このとき出力電圧設定抵抗３６と、過電流設定抵抗３７とは親基板上に搭載される。ここで出力電圧設定抵抗３６は、出力端子４と出力電圧設定端子１８との間もしくは、出力電圧設定端子１８とグランドとの間に挿入する。そしてこの出力電圧設定抵抗３６の値を適宜変えてやれば、オペアンプ８の入力８ａに入力される電圧が変化し、その結果出力電圧を変化させることができるものである。なお、本実施の形態において出力電圧設定抵抗３６を３．９オームとすれば出力電圧が９．０Ｖとなり、また出力電圧設定抵抗３６を２．４オームとすれば出力電圧が１６．５Ｖとなる。
【００２２】
なお本実施の形態において出力電圧設定抵抗３６は、出力電圧設定端子１８とグランドとの間に挿入している。このようにすると、落下などの衝撃で出力電圧設定抵抗３６が破壊するとか、熱ストレスなどで出力電圧設定抵抗３６を接続するためのはんだなどにクラックが発生した場合でも、出力電圧は低くなる方向へ働くこととなり、安全方向へ動作する。
【００２３】
次に、過電流設定抵抗３７は、過電流設定端子２２と出力端子４との間もしくは、過電流設定端子２２とグランドとの間に挿入する。つまり、過電流設定抵抗３７を過電流設定端子２２と出力端子４との間に挿入すれば、抵抗６に対して並列の過電流設定抵抗３７ａが挿入されることとなる。一方、過電流設定抵抗３７を過電流設定端子２２とグランドとの間に挿入すれば、抵抗７に対して並列の過電流設定抵抗３７ｂが挿入されることとなる。そしてこの過電流設定抵抗３７の値を適宜変えてやれば、比較器２１に入力される電圧が変化し、その結果過電流として検出すべき電流値を変化させることができるものである。
【００２４】
なお本実施の形態において過電流設定抵抗３７は、過電流設定端子２２とグランドとの間（過電流設定抵抗３７ｂ側）に挿入している。このようにすると、落下などの衝撃で過電流電圧設定抵抗が破壊するとか、熱ストレスなどで過電流設定抵抗３７ｂを接続するはんだにクラックが発生した場合において、出力電圧が低くなる方向へ働き、安全方向へ働くためである。
【００２５】
また本実施の形態では過電流設定端子２２を抵抗２３と抵抗２４との接続点２６に接続したが、図３に示すように電流検出抵抗２０の出力端子４側とグランドとの間に抵抗４１と抵抗４２を挿入し、過電流設定端子２２を抵抗４１と抵抗４２との接続点に接続しても良い。この場合、比較器２１とオペアンプ８へ入力される電圧夫々をそれぞれの入力定格などに合わせて容易に設定できる。なおこの場合過電流設定抵抗３７は、抵抗４１と並列となるように接続すると良い。つまり、過電流設定抵抗３７は出力端子４と過電流設定端子２２との間（過電流設定抵抗３７ａ側）に接続されることとなる訳である。このようにすれば、過電流設定抵抗３７ａの破壊や接続部のクラックなどに対し、出力電圧が低くなる方向へ働き、安全方向へ働く。
【００２６】
さらにこの場合、比較器２１の入力２１ａに対し、電流検出抵抗２０の出力側電圧を直接供給することもできる。ただしこの場合比較器２１の入力定格電圧の設定幅に余裕のあるものを用いることが必要である。これによって抵抗４１と抵抗４２とが削除できることとなるので、抵抗の数を削減できるという効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明にかかるＤＣ−ＤＣコンバータは、出力電圧の変化に応じた電流設定ができるという効果を有し、多くの電圧が使用される電子機器等に用いるＤＣ−ＤＣコンバータとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータの回路図
【図２】同、電子機器の回路ブロック図
【図３】同、ＤＣ−ＤＣコンバータの回路図
【図４】従来のＤＣ−ＤＣコンバータの回路図
【符号の説明】
【００２９】
２  入力端子
４  出力端子
１３  電圧変換部
１４  スイッチ
１４ａ  オン・オフ端子
１７  制御部
２０  電流検出抵抗
２１  比較器
２２  過電流設定端子
２３  抵抗
２４  抵抗
３７  過電流設定抵抗
【図１】
2007068353.tif 000003
【図２】
2007068353.tif 000004
【図３】
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【図４】
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