(57)【要約】【課題】  電源装置の不要輻射を抑える。【解決手段】  バッテリ１１とスイッチング電源回路２３の入力端との間に、電圧制御用のトランジスタＱ21を直列接続する。スイッチング電源回路２３の出力電圧ＶOUTが供給される機器１２における電子部品の温度を検出する温度センサ２７を設ける。スイッチング電源回路２３の出力電圧ＶOUTを、スイッチング回路３１にフィードバックして出力電圧ＶOUTを所定の電圧に安定化する。温度センサ２７の検出出力によりトランジスタＱ21における降下電圧を制御してスイッチング電源回路２３の供給電圧ＶAを制御する。【選択図】  図１
2007300746.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング電源回路と、
直流電源と上記スイッチング電源回路の入力端との間に直列接続されて上記入力端に供給される供給電圧の大きさを制御する電圧制御用素子と、
上記スイッチング電源回路の出力電圧が供給される機器における電子部品の温度を検出する温度センサと
を有し、
上記スイッチング電源回路は、
上記入力端の供給電圧をスイッチングするスイッチング回路と、
このスイッチング回路の出力を平滑して所定の直流電圧を出力する平滑回路と
を有し、
上記平滑回路の出力電圧を上記スイッチング回路にフィードバックして上記出力電圧を所定の電圧に安定化するとともに、
上記温度センサの検出出力により上記電圧制御用素子における降下電圧を制御して上記入力端の供給電圧を制御する
ようにした電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電源装置において、
上記スイッチング電源回路はＰＷＭ変調回路を有し、
上記スイッチング回路は、上記入力端と接地との間に直列接続された１対のスイッチング素子を有し、
上記平滑回路から出力される直流電圧を上記ＰＷＭ変調回路に供給して、上記平滑回路の出力電圧の大きさに対応してパルス幅の変化するＰＷＭパルスを形成し、
このＰＷＭパルスを上記１対のスイッチング素子にフィードバックしてこの１対のスイッチング素子を交互にオンオフ制御する
ようにした電源装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電源装置において、
上記温度センサの検出した温度が第１の規定値以下のときには、上記入力端の供給電圧が、上記スイッチング電源回路が動作するのに必要な最小値となる方向に、
上記温度センサの検出した温度が第２の規定値以上のときには、上記電圧制御用素子による電圧降下が最小値となる方向に、上記温度センサの検出出力により上記電圧制御用素子を制御する
ようにした電源装置。
【請求項４】
請求項２に記載の電源装置において、
ＡＭ放送の受信時には、上記電圧制御用素子から上記スイッチング電源回路に供給される電圧が低くなり、
上記ＡＭ放送を受信していないときには、上記電圧制御用素子から上記スイッチング電源回路に供給される電圧が高くなるように、上記電圧制御用素子を制御する
ようにした電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車にオーディオ機器を搭載した場合、その電源はカーバッテリから得ることになるが、そのような場合に使用できる電源回路として、スイッチング電源（スイッチングレギュレータ）が知られている。このスイッチング電源は、効率が高いので、バッテリを入力電源とする場合に特に効果的である。
【０００３】
なお、先行技術文献として例えば以下のものがある。
【特許文献１】特公平８−７６３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、スイッチング電源は、入力された直流電圧をＰＷＭパルスによりスイッチングし、そのスイッチング出力を平滑して目的すると直流電圧を得ている。このため、入力直流電圧がオンからオフになるとき、およびオフからオンになるとき、かなりのレベルの不要輻射が発生し、これが他の機器に飛び込んでしまう。
【０００５】
そこで、実際のスイッチング電源においては、スイッチング電源の全体をシールドケースに収納して厳重にシールドするなどして不要輻射が外部に漏れないようにしている。しかし、このようにすると、大幅なコストの上昇を招いてしまう。
【０００６】
また、スイッチング電源から発生する不要輻射は、各種の放送波帯のうち、ＡＭ放送波帯などの低い周波数帯に多く分布して強く影響を与える。このため、カーオーディオの場合には、不要輻射がＡＭ受信部（カーラジオのＡＭ受信部）により受信されてしまい、ＡＭ放送の受信時のＳ／Ｎの低下や見掛けの感度の低下を招いてしまう。
【０００７】
この発明は、以上のような問題点を解決しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明においては、
スイッチング電源回路と、
直流電源と上記スイッチング電源回路の入力端との間に直列接続されて上記入力端に供給される供給電圧の大きさを制御する電圧制御用素子と、
上記スイッチング電源回路の出力電圧が供給される機器における電子部品の温度を検出する温度センサと
を有し、
上記スイッチング電源回路は、
上記入力端の供給電圧をスイッチングするスイッチング回路と、
このスイッチング回路の出力を平滑して所定の直流電圧を出力する平滑回路と
を有し、
上記平滑回路の出力電圧を上記スイッチング回路にフィードバックして上記出力電圧を所定の電圧に安定化するとともに、
上記温度センサの検出出力により上記電圧制御用素子における降下電圧を制御して上記入力端の供給電圧を制御する
ようにした電源装置
とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、スイッチングされる直流電圧が小さくなり、この結果、不要輻射が低減される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１において、符号２０はこの発明による電源装置の一例を示し、符号２１はその入力端子、符号２２はその出力端子である。そして、入力端子２１には、入力直流電源としてカーバッテリ１１が接続されてその直流電圧ＶBATT（例えば、ＶBATT＝14.4Ｖ）が供給され、出力端子２２には、負荷として、ラジオ受信機、ＣＤプレーヤ、カセットデッキなどのカーオーディオ機器１２が接続される。
【００１１】
そして、電源装置２０においては、入力端子２１に、電圧制御用のトランジスタＱ21のコレクタが接続され、そのエミッタがＦＥＴ（Ｑ22）のドレインに接続される。このＦＥＴ（Ｑ22）は、ＦＥＴ（Ｑ23）とともに、スイッチング回路３１を構成するものであり、このスイッチング回路３１は、平滑回路３２などとともに、スイッチング電源回路２３を構成するものである。
【００１２】
すなわち、トランジスタＱ21のエミッタと、接地との間に、１対のＦＥＴ（Ｑ22、Ｑ23）のドレイン・ソース間が直列接続されてスイッチング回路３１が構成される。また、スイッチング回路３１の出力端と、出力端子２２との間に、コイルＬ32およびコンデンサＣ32を有する平滑回路３２が接続される。
【００１３】
そして、出力端子２２の出力電圧ＶOUTがＰＷＭ変調回路３３に供給されて、電圧ＶOUTの大きさに対応してパルス幅の変化するＰＷＭパルスＰ33が形成され、このＰＷＭパルスＰ33がドライブ回路３４に供給されて互いに逆相の１対のドライブパルスとされ、このパルスがＦＥＴ（Ｑ31、Ｑ32）のゲートにそれぞれ供給される。
【００１４】
また、システム制御回路２４が例えばマイクロコンピュータにより構成されるとともに、この制御回路２４には、オーディオ機器１２を制御するための各種の操作スイッチ２５が接続される。そして、制御回路２４からは操作スイッチ２５の操作に対応した制御信号が出力され、この制御信号がオーディオ機器１２に供給されてオーディオ機器１２は操作スイッチ２５の操作に対応した動作モードあるいは状態に制御される。
【００１５】
さらに、可変電圧源２６が設けられ、この可変電圧源２６から所定の制御電圧Ｖ26が取り出されてトランジスタＱ21のベースに供給されるとともに、制御回路２４から可変電圧源２６に所定の制御信号が供給され、制御電圧Ｖ26が後述するように制御される。また、オーディオ機器１２に温度センサ２７が設けられ、その検出出力が制御回路２４に供給される。
【００１６】
この場合、温度センサ２７は次のような条件で設けられる。すなわち、オーディオ機器１２を使用していると、内部の発熱により、各部の温度が上昇していくとともに、その温度上昇はオーディオ機器１２の内部の場所や機器１２の設置方法によって異なる。そこで、例えば、電子部品Ａの許容温度（許容周囲温度。部品としての動作を保証できる温度）の上限が電子部品Ｂのそれよりも低くても、オーディオ機器１２の内部温度が上昇したとき、電子部品Ａの温度上昇が電子部品Ｂの温度上昇よりも小さく、その結果、電子部品Ｂが先に許容温度の上限を越える（温度上昇による悪影響を受ける）のであれば、電子部品Ｂの温度を検出するように、温度センサ２７は設けられる。
【００１７】
つまり、オーディオ機器１２の各部の温度が上昇するとき、その温度上昇により最初に許容温度の上限を越える電子部品の温度を検出するように、温度センサ２７は設けられる。例えば、ＣＤプレーヤの光ピックアップに使用されているレーザーダイオードは温度の影響を受けやすいので、そのレーザーダイオードの温度を検出するように、温度センサ２７を設けることができる。また、温度センサ２７は、上記のような条件で設けられるのであるから、複数であってもよく、温度上昇が問題になる場所や電子部品の温度をそれぞれ検出することもできる。
【００１８】
さらに、制御回路２４には、この制御回路２４を構成するマイクロコンピュータが実行するプログラムの一部として、例えば図２に示すルーチン１００が用意される。このルーチン１００の詳細については後述するが、図２においては、この発明に関係する部分だけを抜粋して示す。なお、図示はしないが、トランジスタＱ21には、放熱用のヒートシンクが取り付けられている。
【００１９】
このような構成によれば、バッテリ１１の出力電圧ＶBATTがトランジスタＱ21のコレクタ・エミッタ間を通じてスイッチング回路３１に供給される。また、このとき、ＰＷＭ変調回路３３からドライブ回路３４にＰＷＭパルスＰ33が供給されてドライブパルスとされ、このドライブパルスによりＦＥＴ（Ｑ22、Ｑ23）が交互に、かつ、逆相でオンオフされる。したがって、トランジスタＱ21を通じてスイッチング回路３１に供給された直流電圧は、ＦＥＴ（Ｑ22、Ｑ23）によりスイッチングされるとともに、そのスイッチング出力が平滑回路３２により平滑されることになる。
【００２０】
この結果、平滑回路３２からはＰＷＭパルスＰ33のデューティーレシオに対応した大きさの直流電圧ＶOUTが出力され、この直流電圧ＶOUTがオーディオ機器１２にその動作電圧として供給される。
【００２１】
そして、このとき、出力電圧ＶOUTがＰＷＭ変調回路３３に供給されてＰＷＭパルスＰ33のデューティーレシオが制御されるので、出力電圧ＶOUTは規定の電圧にフィードバック制御され、この結果、オーディオ機器１２に供給される直流電圧ＶOUTは例えば５Ｖに安定化される。
【００２２】
この場合、ＦＥＴ（Ｑ22、Ｑ23）によりスイッチングが行われるので、ＦＥＴ（Ｑ22、Ｑ23）において不要輻射が生じることになるが、制御回路２４において、そのＣＰＵ（図示せず）によりルーチン１００が実行されて不要輻射は最小に抑えられる。
【００２３】
すなわち、定常時には、ルーチン１００のステップ１０１において、Ｔ＜ＴLであるか否かが判別される。ここで、
Ｔ ：温度センサ２７の検出した電子部品の温度
ＴL：第１の所定の温度
ＴP：温度Ｔを検出した電子部品の許容温度
ＴL＜ＴP
である。
【００２４】
そして、Ｔ＜ＴLのときには、処理はステップ１０１からステップ１１１に進み、このステップ１１１において、図３Ａに示すように、可変電圧源２６の制御電圧Ｖ26が、
Ｖ26＝ＶOUT＋ΔＶL                                  ・・・ (1)
ΔＶL＝Ｖ21＋Ｖ22＋Ｖ32
Ｖ21：トランジスタＱ21のベース・エミッタ間電圧
Ｖ22：ＦＥＴ（Ｑ22）の導通時のドレイン・ソース間電圧
Ｖ32：コイルＬ32の降下電圧
に設定され、その後、処理はステップ１０１に戻る。
【００２５】
したがって、Ｔ＜ＴLのときには、図３Ａに示すように、制御電圧Ｖ26は(1)式により示される大きさに制御される。
【００２６】
また、ステップ１０１において、Ｔ＜ＴLではないときには、処理はステップ１０１からステップ１０２に進み、このステップ１０２において、Ｔ＞ＴHであるか否かが判別される。ここで、
ＴH：第２の所定の温度
ＴL＜ＴH＜ＴP
である。
【００２７】
そして、ステップ１０２において、Ｔ＞ＴHのときには、処理はステップ１０２からステップ１１２に進み、このステップ１１２において、図３Ａに示すように、制御電圧Ｖ26が、
Ｖ26＝ＶBATT−ΔＶH                                 ・・・ (2)
ΔＶH＝ＶCE−Ｖ21
ＶCE：トランジスタＱ21のコレクタ・エミッタ間電圧
に設定され、その後、処理はステップ１０１に戻る。なお、このとき、電圧Ｖ26は、トランジスタＱ21が十分にオンしている状態を示している。
【００２８】
したがって、Ｔ＞ＴHのときには、図３Ａに示すように、制御電圧Ｖ26は(2)式により示される大きさに制御される。
【００２９】
さらに、ステップ１０２において、Ｔ＞ＴHではないときには、処理はステップ１０２からステップ１１３に進み、このステップ１１３において、図３Ａに示すように、制御電圧Ｖ26は、温度Ｔに対して比例して変化する電圧
Ｖ26＝ａＴ＋ｂ                                      ・・・ (3)
ａ、ｂは定数
であり、かつ、
Ｔ＝ＴLのとき、Ｖ26＝ＶOUT＋ΔＶL
Ｔ＝ＴHのとき、Ｖ26＝ＶBATT−ΔＶH
となるように設定され、その後、処理はステップ１０１に戻る。
【００３０】
このような処理によれば、
ＶA：スイッチング電源回路２３に供給される電圧
とすると、供給電圧ＶAはトランジスタＱ21のエミッタ電圧でもあるから
ＶA＝Ｖ26−Ｖ21                                     ・・・ (4)
である。
【００３１】
したがって、図３Ｂにも示すように、Ｔ＜ＴLのときには、(1)、(4)式から
ＶA＝ＶOUT＋ΔＶL−Ｖ21
＝ＶOUT＋Ｖ22＋Ｖ32                              ・・・ (5)
となる。また、Ｔ＞ＴHのときには、(2)、(4)式から
ＶA＝ＶBATT−ΔＶH−Ｖ21
＝ＶBATT−ＶCE                                   ・・・ (6)
となる。さらに、Ｔ≧ＴL、かつ、Ｔ≦ＴHのときには、(3)、(4)式から
ＶA＝ａＴ＋ｂ−Ｖ21                                 ・・・ (7)
となる。
【００３２】
なお、どの状態においても、図３Ｂにも示すように、
ＶBATT＝ＶCE＋ＶA
である。
【００３３】
すなわち、上述の電源装置においては、トランジスタＱ21のコレクタ・エミッタ間電圧ＶCEが電子部品の温度Ｔに対応して図３Ｂに示すように変化し、その結果、スイッチング電源回路２３の供給電圧ＶAが、電子部品の温度Ｔに対応して図３Ｂおよび(5)〜(7)式に示すように変更される。
【００３４】
そして、図３Ｂからも明らかなように、Ｔ＜ＴLのときには、スイッチング電源回路２３の供給電圧ＶAは、スイッチング電源回路２３にとって必要最低限の電圧となっているので、ＦＥＴ（Ｑ22、Ｑ23）から不要輻射を生じても、これを最小に抑えることができる。したがって、例えばＡＭ放送を受信している場合、その不要輻射の影響から逃れることができる。あるいは不要輻射に対する遮蔽を過剰にする必要がなくなり、コストを抑えることができる。
【００３５】
また、Ｔ＜ＴLのときには、トランジスタＱ21のコレクタ・エミッタ間電圧ＶCEが大きくなっているので、トランジスタＱ21の発熱が大きくなるが、この発熱によりオーディオ機器１２の電子部品の温度Ｔが上昇してＴ＞ＴHになったときには、トランジスタＱ21のコレクタ・エミッタ間電圧ＶCEは小さくされるので、トランジスタＱ21の発熱が抑えられる。したがって、温度上昇に弱い電子部品を熱から保護することができる。例えばＣＤを聞いている場合、トランジスタＱ21の発熱により、ＣＤプレーヤのレーザーダイオードがダメージを受けることを回避できる。また、放熱用のファンを必要としない。
【００３６】
さらに、Ｔ＞ＴHのときには、トランジスタＱ21のコレクタ・エミッタ間電圧ＶCEが小さくなるとともに、スイッチング電源回路２３により出力電圧ＶOUTの安定化が行われるので、発熱を抑えることができるとともに、電源装置としての効率を高くできる。
【００３７】
また、システム制御回路２４は、オーディオ機器１２がどのような動作モードあるいは状態にあるかを知ることができるので、その動作モードに対応して制御電圧Ｖ26を制御し、これによりトランジスタＱ21における発熱と、ＦＥＴ（Ｑ22、Ｑ23）からの不要輻射とを配分することができ、結果として、発熱および不要輻射に対して適切に対処することができる。例えば、ＡＭ放送の受信時には、制御電圧Ｖ26を小さくすることにより供給電圧ＶAを低くして不要輻射を低減し、ＣＤの再生時には、制御電圧Ｖ26を大きくすることにより供給電圧ＶAを高くしてトランジスタＱ21の発熱を抑えるとともに、効率を上げることができる。
【００３８】
なお、上述において、Ｔ≧ＴL、かつ、Ｔ≦ＴHのときには、制御電圧Ｖ26をステップ状に変化させてもよい。あるいは、Ｔ≦ＴHのとき、制御電圧Ｖ26を(1)式の値から(2)式の値まで連続的に変化させてもよい。さらに、供給電圧ＶAをトランジスタＱ21にフィードバックしてシリーズレギュレータを構成してもよい。また、各オーディオ機器を小型化するとともに、一体化したいわゆるミニコンポなどにも、この発明を適用できる。
【００３９】
〔略語の一覧〕
ＡＭ  ：Amplitude Modulation
ＣＤ  ：Compact Disc
ＣＰＵ：Central Processing Unit
ＦＥＴ：Field Effect Transistor
ＰＷＭ：Pulse Width Modulation
Ｓ／Ｎ：Signal to Noise ratio
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】この発明の一形態を示す接続図である。
【図２】この発明の一形態を示すフローチャートである。
【図３】この発明を説明するための特性図である。
【符号の説明】
【００４１】
１１…カーバッテリ、１２…オーディオ機器、２０…電源装置、２３…スイッチング電源回路、２４…システム制御回路、２５…操作スイッチ、２６…可変電圧源、２７…温度センサ、３１…スイッチング回路、３２…平滑回路
【図１】
2007300746.tif 000003
【図２】
2007300746.tif 000004
【図３】
2007300746.tif 000005