(57)【要約】【課題】  出力電流の大きさにかかわらず効率のよい電源を提供する。【解決手段】  スイッチングレギュレータ２０がプリント配線基板４０に実装されていない場合には、制御端子Ｔ16は一方のレベルとされることにより、スイッチ回路１６がオンとされるとともに、シリーズレギュレータ１２は、その動作が許可される。スイッチングレギュレータ２０がプリント配線基板４０に実装された場合には、制御端子Ｔ16が一方のレベルに制御されたときには、スイッチ回路１６がオンとされ、シリーズレギュレータ１２は、その動作が許可されるとともに、スイッチングレギュレータ２０は、その動作が禁止される。制御端子Ｔ16が他方のレベルとされたときには、スイッチ回路１６がオフとされ、シリーズレギュレータ１２は、その動作が禁止されるとともに、スイッチングレギュレータ２０は、その動作が許可される。【選択図】  図２
2007300747.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１および第２のシリーズレギュレータと、
スイッチ回路と
を有し、
電源入力端子が、上記第１のシリーズレギュレータの入力端に接続されるとともに、
上記スイッチ回路を通じて上記第２のシリーズレギュレータの入力端に接続され、
上記第１のシリーズレギュレータの出力端が第１の出力端子に接続されるとともに、
ダイオードを通じて上記第２のシリーズレギュレータの入力端に接続され、
この第２のシリーズレギュレータの出力端が第２の出力端子に接続され、
制御端子が上記第１のシリーズレギュレータおよび上記スイッチ回路の制御入力端に接続され、
上記制御端子が一方のレベルとされたときには、上記スイッチ回路がオンとされるとともに、
上記第１のシリーズレギュレータはその動作が許可され、
上記制御端子が他方のレベルとされたときには、上記スイッチ回路がオフとされるとともに、
上記第１のシリーズレギュレータはその動作が禁止される
ようにした電源用ＩＣ。
【請求項２】
電源用ＩＣと、
この電源用ＩＣが実装されるとともに、スイッチングレギュレータを実装するスペースを有するプリント配線基板と
を有し、
上記電源用ＩＣは、
少なくとも第１および第２のシリーズレギュレータと、
スイッチ回路と
を有し、
電源入力端子が、上記第１のシリーズレギュレータの入力端に接続されるとともに、
上記スイッチ回路を通じて上記第２のシリーズレギュレータの入力端に接続され、
上記第１のシリーズレギュレータの出力端が第１の出力端子に接続されるとともに、
ダイオードを通じて上記第２のシリーズレギュレータの入力端に接続され、
この第２のシリーズレギュレータの出力端が第２の出力端子に接続され、
制御端子が上記第１のシリーズレギュレータおよび上記スイッチ回路の制御入力端に接続され、
上記スイッチングレギュレータが上記プリント配線基板に実装されていない場合には、上記制御端子は一方のレベルとされ、
この一方のレベルとされることにより、上記スイッチ回路がオンとされるとともに、
上記第１のシリーズレギュレータはその動作が許可され、
上記スイッチングレギュレータが上記プリント配線基板に実装されている場合には、上記スイッチングレギュレータの入力端が上記電源入力端子に接続され、
上記スイッチングレギュレータの出力端が上記第１の出力端子に接続され、
上記スイッチングレギュレータの制御入力端が上記制御端子に接続され、
この制御端子が上記一方のレベルに制御されたときには、上記スイッチ回路がオンとされ、
上記第１のシリーズレギュレータはその動作が許可されるとともに、
上記スイッチングレギュレータはその動作が禁止され、
上記制御端子が他方のレベルとされたときには、上記スイッチ回路がオフとされ、
上記第１のシリーズレギュレータはその動作が禁止されるとともに、
上記スイッチングレギュレータはその動作が許可される
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、電源用ＩＣおよびこれを使用した電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車に搭載するオーディオ機器、すなわち、カーオーディオ機器として、チューナ、ＣＤプレーヤ、カセットデッキ、各種のアンプ、コントローラなどがあるが、これらの機器が要求する電源電圧はまちまちである。例えば、アンプはベースバンドのオーディオ信号を扱うので、電源電圧は高いことが好ましく、例えば９Ｖを必要としている。また、コントローラは、ほとんどがデジタル処理のため、古いタイプの機種は５Ｖの電源電圧を必要とし、新しいタイプの機種は3.3Ｖあるいは1.8Ｖの電源電圧で動作する。
【０００３】
そこで、例えば図５に示すような電源用のＩＣ５０が開発されている。すなわち、この電源用ＩＣ５０は５つのレギュレータ（定電圧回路）５１〜５５を有し、これらレギュレータ５１〜５５にカーバッテリ６１からの直流電圧が供給される。この場合、一例として、バッテリ６１の定常時の出力電圧は14.4Ｖであり、レギュレータ５１〜５５からは、安定化された９Ｖ、５Ｖ、3.3Ｖ、2.5Ｖ、1.8Ｖの直流電圧がそれぞれ取り出される。そして、これら直流電圧は上記の各オーディオ機器にそれぞれ供給される。
【０００４】
ここで、レギュレータは、シリーズ型とスイッチング型とに大別できる。そして、シリーズレギュレータは、一般にトランジスタのコレクタ・エミッタ間抵抗により入力電圧を降下させて必要な出力電圧を形成しているので、出力電流が小さいときには、消費電流が少なく、効率が高い。また、スイッチングレギュレータは、入力電圧をスイッチングして必要な出力電圧を得ているので、出力電流が大きくなっても内部損失は小さく、発熱も少ない。
【０００５】
そして、カーオーディオ機器にも、システム制御用にマイクロコンピュータが使用されているが、カーオーディオ機器の電源をオフにする場合には、そのマイクロコンピュータをスリープモードにしておく必要があり、このとき、マイクロコンピュータはわずかではあるが電流を消費する。したがって、カーオーディオ機器の電源がオフの場合でも、レギュレータは動作している必要がある。しかも、レギュレータは、カーバッテリを入力電源とする。以上のことから、電源用ＩＣ５０のレギュレータ５１〜５５は、シリーズレギュレータにより構成することになる。
【０００６】
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】特開２００１−２９０２０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、自動車に大規模なカーオーディオ機器を搭載すると、その消費電流が多くなる。しかし、シリーズレギュレータは、出力電流が大きくなると、損失が大きくなって発熱がひどくなる。このため、図５に示す電源用ＩＣ５０では、大規模なカーオーディオ機器に対応できないことがある。
【０００８】
その点、スイッチングレギュレータは、入力電圧をスイッチングして必要な出力電圧を得ているので、出力電流が大きくなっても内部損失は小さく、発熱も少ない。しかし、スイッチングレギュレータは、出力電流が小さいときの効率が悪い。また、シリーズレギュレータに比べ、高価である。
【０００９】
さらに、スイッチングにより入力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する。この不要輻射は、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、カーオーディオ機器にスイッチングレギュレータを使用すると、ＡＭ放送を聞いているとき、不要輻射が受信されてしまい、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。そして、このようなトラブルを避けるため、厳重なシールドを必要とする。
【００１０】
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】
【００１１】
この発明においては、
少なくとも第１および第２のシリーズレギュレータと、
スイッチ回路と
を有し、
電源入力端子が、上記第１のシリーズレギュレータの入力端に接続されるとともに、
上記スイッチ回路を通じて上記第２のシリーズレギュレータの入力端に接続され、
上記第１のシリーズレギュレータの出力端が第１の出力端子に接続されるとともに、
ダイオードを通じて上記第２のシリーズレギュレータの入力端に接続され、
この第２のシリーズレギュレータの出力端が第２の出力端子に接続され、
制御端子が上記第１のシリーズレギュレータおよび上記スイッチ回路の制御入力端に接続され、
上記制御端子が一方のレベルとされたときには、上記スイッチ回路がオンとされるとともに、
上記第１のシリーズレギュレータはその動作が許可され、
上記制御端子が他方のレベルとされたときには、上記スイッチ回路がオフとされるとともに、
上記第１のシリーズレギュレータはその動作が禁止される
ようにした電源用ＩＣ
とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、負荷の状態に応じてシリーズレギュレータとスイッチングレギュレータとを選択することができ、出力電流の小さいときでも大きいときでも効率がよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
〔１〕  構成例
図１および図２において、符号１０はこの発明による電源用ＩＣの一例を示し、図１は、電源用ＩＣ１０を単独で使用する場合、図２は電源用ＩＣ１０にスイッチングレギュレータ２０を組み合わせて使用する場合である。
【００１４】
そして、図１および図２において、電源用ＩＣ１０は、例えば５つのレギュレータ（定電圧回路）１１〜１５を有する。これらレギュレータ１１〜１５はすべてシリーズ型に構成されているものである。すなわち、図示はしないが、レギュレータ１１〜１５のそれぞれは、その入力端と出力端との間に、トランジスタのコレクタ・エミッタ間などの可変抵抗素子が直列接続され、その降下電圧を連続的に制御することにより、入力された直流電圧を連続して所定の出力電圧に安定化して出力するものである。
【００１５】
なお、図１および図２の例においては、レギュレータ１１〜１５は、これらに供給された直流電圧を、９Ｖ、５Ｖ、3.3Ｖ、2.5Ｖ、1.8Ｖの直流電圧に安定化して出力するものである。
【００１６】
そして、電源用ＩＣ１０の電源入力端子Ｔ10が、レギュレータ１１、１２の入力端に接続されるとともに、スイッチ回路１６を通じてレギュレータ１３〜１５の入力端に接続される。なお、スイッチ回路１６は、例えばトランジスタのコレクタ・エミッタ間により構成し、ベースを制御入力端とすることができる。
【００１７】
また、レギュレータ１１、１３〜１５の出力端が、電源用ＩＣ１０の出力端子Ｔ11、Ｔ13〜Ｔ15に接続されるとともに、レギュレータ１２の出力端が、逆流防止用のダイオードＤ11を通じて電源用ＩＣ１０の出力端子Ｔ12に接続される。さらに、この出力端子Ｔ12が、逆流防止用のダイオードＤ12を通じてレギュレータ１３〜１５の入力端に接続される。
【００１８】
また、電源用ＩＣ１０の制御端子Ｔ16が、レギュレータ１２およびスイッチ回路１６の制御入力端に接続される。この場合、レギュレータ１２およびスイッチ回路１６は、制御端子Ｔ16のレベルＳ16によって動作が制御されるもので、レギュレータ１２は、Ｓ16＝“Ｌ”のとき有効（動作を許可）、Ｓ16＝“Ｈ”のとき無効（動作を禁止）とされる。また、スイッチ回路１６は、Ｓ16＝“Ｌ”のときオンとなり、Ｓ16＝“Ｈ”のときオフとなるように制御される。
【００１９】
そして、カーバッテリ３１が入力端子Ｔ10に接続され、この入力端子Ｔ10には例えば14.4Ｖの直流電圧が供給される。また、出力端子Ｔ13に大容量のコンデンサＣ11が接続されるとともに、出力端子Ｔ13がシステム制御用のマイクロコンピュータ３２の電源ラインに接続される。なお、符号Ｊ11、Ｊ12はジャンパー線である。
【００２０】
さらに、この電源用ＩＣ１０は、マイクロコンピュータ３２などの回路および素子とともにプリント配線基板４０に実装されるが、このプリント配線基板４０には、上記の接続のための配線パターンに加えて、スイッチングレギュレータ２０（図２）を実装するためのスペースSPC（図１）と、配線パターン４１〜４３とが用意される。
【００２１】
そして、電源用ＩＣ１０を単独で使用する場合と、スイッチングレギュレータ２０を組み合わせて使用する場合とで、さらに以下のように構成される。
【００２２】
〔１−１〕  電源用ＩＣ１０を単独で使用する場合
この場合には、図１に示すように、制御端子Ｔ16をジャンパー線Ｊ11により接地し、Ｓ16＝“Ｌ”とする。
【００２３】
〔１−２〕  電源用ＩＣ１０にレギュレータ２０を組み合わせて使用する場合
この場合には、図２に示すように、プリント配線基板４０のスペースSPCにスイッチングレギュレータ２０を追加実装する。すなわち、カーバッテリ３１が配線パターン４１を通じてスイッチングレギュレータ２０の入力端に接続され、その出力端が配線パターン４２を通じて出力端子Ｔ12に接続される。また、マイクロコンピュータ３２から制御信号Ｓ32が取り出され、この制御信号Ｓ32がジャンパー線Ｊ12を通じて制御端子Ｔ16に供給されるとともに、さらに配線パターン４３を通じてスイッチングレギュレータ２０の制御入力端に供給される。
【００２４】
ここで、スイッチングレギュレータ２０は、入力電圧をスイッチングして必要な直流電圧を出力するものであるが、そのスイッチング動作が制御信号Ｓ32により、Ｓ32＝“Ｌ”のとき無効（動作を禁止）、Ｓ32＝“Ｈ”のとき有効（動作を許可）のように制御されるものである。
【００２５】
〔２〕  動作
〔２−１〕  電源用ＩＣ１０を単独で使用する場合
この場合には、図１に示すように、制御端子Ｔ16がジャンパー線Ｊ11により接地されてＳ16＝“Ｌ”とされているので、レギュレータ１２はその動作が許可されるとともに、スイッチ回路１６はオンとされる。
【００２６】
したがって、この場合の電源装置は等価的に図３Ａに示すようになる。すなわち、バッテリ３１の出力電圧が、レギュレータ１１、１２に直接供給されるとともに、スイッチ回路１６を通じてレギュレータ１３〜１５にも供給される。したがって、レギュレータ１１〜１５からはそれぞれの直流電圧が出力され、レギュレータ１１、１３〜１５の出力電圧は出力端子Ｔ11、Ｔ13〜Ｔ15にそのまま出力され、レギュレータ１２の出力電圧はダイオードＤ11を通じて出力端子Ｔ12に出力される。
【００２７】
この場合、ダイオードＤ12は、バッテリ３１の出力電圧14.4Ｖと、出力端子Ｔ12の出力電圧５Ｖとにより逆バイアスされてオフである。すなわち、入力端Ｔ10の直流電圧が、スイッチ回路１６およびダイオードＤ12のラインを通じて出力端子Ｔ12に現れることはない。したがって、この場合の電源装置は図５の電源装置と同様に動作し、出力端子Ｔ11〜Ｔ15にそれぞれの直流電圧が出力される。
【００２８】
そして、このとき、レギュレータ１１〜１５は、シリーズレギュレータであるからマイクロコンピュータがスリープモード時に動作電流を必要としても、電流消費が少なく、効率が高い。また、不要輻射を生じることもない。
【００２９】
〔２−２〕  電源用ＩＣ１０にレギュレータ２０を組み合わせて使用する場合
この場合には、図２に示すように、スイッチングレギュレータ２０が追加実装されるとともに、マイクロコンピュータ３２からの制御信号Ｓ32がジャンパー線Ｊ12を通じて制御端子Ｔ16およびスイッチングレギュレータ２０に供給される。そして、制御信号Ｓ32に対応して以下の動作が行われる。
【００３０】
〔２−２−１〕  Ｓ32＝“Ｌ”のとき
Ｓ32＝“Ｌ”としたときには、Ｓ16＝“Ｌ”となるとともに、スイッチングレギュレータ２０の動作は禁止されるので、この電源装置は等価的に図３Ａに示すようになる。すなわち、〔２−１〕の場合と同じとなる。したがって、レギュレータ１１〜１５からそれぞれの直流電圧が出力され、それらが出力端子Ｔ11〜Ｔ15に取り出される。そして、このとき、マイクロコンピュータがスリープモード時に動作電流を必要としても、電流消費が少なく、効率が高い。また、不要輻射を生じることもない。
【００３１】
〔２−２−２〕  Ｓ32＝“Ｈ”のとき
Ｓ32＝“Ｈ”としたときには、Ｓ16＝“Ｈ”となるとともに、スイッチングレギュレータ２０の動作が許可されるので、電源装置は等価的に図３Ｂに示すようになる。すなわち、レギュレータ２０から５Ｖの直流電圧が出力され、この直流電圧が出力端子Ｔ12に接続されている他の回路（図示せず）にその動作電圧として供給される。
【００３２】
また、レギュレータ２０の出力電圧が、ダイオードＤ12を通じてレギュレータ１３〜１５に入力電圧として供給される。したがって、レギュレータ１３〜１５からはそれぞれの直流電圧が出力され、これらが出力端子Ｔ13〜Ｔ15に取り出される。なお、このとき、ダイオードＤ11により、レギュレータ２０の出力電圧がレギュレータ１２に逆流することが防止される。
【００３３】
そして、このとき、レギュレータ２０は、スイッチングレギュレータであるから大きな出力電流を効率よく出力することができ、大規模なオーディオ機器に電源を供給することができる。
【００３４】
〔３〕  他の例
図４に示す例においては、シリーズレギュレータ１２とスイッチングレギュレータ２０とを、より適切に切り換えることができるようにした場合である。すなわち、電源用ＩＣ１０にはスイッチ回路１７〜１９が設けられ、入力端子Ｔ10がスイッチ回路１７〜１９の“Ｌ”側の入力接点に接続され、出力端子Ｔ12がダイオードＤ12を通じてスイッチ回路１７〜１９の“Ｈ”側の入力接点に接続される。そして、マイクロコンピュータ３２から制御端子Ｔ17〜Ｔ19を通じてスイッチ回路１７〜１９に制御信号Ｓ17〜Ｓ19がそれぞれ供給され、スイッチ回路１７〜１９の出力電圧がシリーズレギュレータ１３〜１５にそれぞれ供給される。
【００３５】
また、この例においては、制御端子Ｔ16には常にマイクロコンピュータ３２から制御信号Ｓ32が供給される。さらに、〔１〕の場合と同様、スイッチングレギュレータ２０は、電源用ＩＣ１０を単独で使用する場合には、プリント配線基板４０に実装されず、電源用ＩＣ１０と組み合わせて使用する場合に実装される（図４の状態）。
【００３６】
〔３−１〕  電源用ＩＣ１０を単独で使用する場合の動作
この場合には、上記のようにスイッチングレギュレータ２０はプリント配線基板４０に実装されないとともに、制御信号Ｓ32により制御端子Ｔ16が“Ｌ”とされてＳ16＝“Ｌ”とされる。また、マイクロコンピュータ３２からの制御信号Ｓ17〜Ｓ19によりスイッチ回路１７〜１９は図４の状態に接続される。
【００３７】
したがって、この場合には、シリーズレギュレータ１２の動作が許可されるとともに、シリーズレギュレータ１３〜１５には、バッテリ３１の出力電圧が供給されることになる。つまり、この場合には、〔２−１〕と同じになり、すべてのシリーズレギュレータ１１〜１５にバッテリ３１の出力電圧が供給されるとともに、これらシリーズレギュレータ１１〜１５が有効に動作する。
【００３８】
〔３−２〕  電源用ＩＣ１０にレギュレータ２０を組み合わせて使用する場合
この場合には、制御信号Ｓ31および制御信号Ｓ17〜Ｓ19の組み合わせにしたがって、以下のような動作が行われる。
【００３９】
〔３−２−１〕  Ｓ32＝“Ｌ”、Ｓ17〜Ｓ19＝“Ｌ”のとき
制御信号Ｓ32により、シリーズレギュレータ１２の動作が許可されるとともに、スイッチングレギュレータ２０の動作が禁止される。また、スイッチ回路１７〜１９がすべて図４の状態に接続される。したがって、この〔３−２−１〕は〔３−１〕と同じになる。
【００４０】
〔３−２−２〕  Ｓ32＝“Ｈ”、Ｓ17〜Ｓ19＝“Ｈ”のとき
制御信号Ｓ32により、シリーズレギュレータ１２の動作が禁止されるとともに、スイッチングレギュレータ２０の動作が許可される。また、スイッチ回路１７〜１９がすべて図４とは逆の状態に接続される。したがって、この〔３−２−１〕は〔２−２−２〕と同じになる。
【００４１】
〔３−２−３〕  Ｓ32＝“Ｈ”であり、Ｓ17〜Ｓ18の１つまたは２つが“Ｌ”で、他が“Ｈ”のとき
制御信号Ｓ32により、シリーズレギュレータ１２の動作が禁止されるとともに、スイッチングレギュレータ２０の動作が許可される。また、スイッチ回路１７〜１９のうち、制御信号が“Ｌ”のスイッチ回路が図４の状態に接続され、制御信号が“Ｈ”のスイッチ回路が図４とは逆の状態に接続される。
【００４２】
したがって、シリーズレギュレータ１３〜１５は、制御信号Ｓ17〜Ｓ19に対応して、バッテリ３１あるいはスイッチングレギュレータ２０の出力電圧が供給される。
【００４３】
以上のように、〔３−２〕の場合には、制御信号Ｓ32、Ｓ17〜Ｓ19にしたがって、シリーズレギュレータ１２〜１５およびスイッチングレギュレータ２０の動作と、その入力電圧とを切り換えることができる。したがって、シリーズレギュレータ１２〜１５の発熱、スイッチングレギュレータ２０からの不要輻射、および全体の効率を考慮して最適な動作とすることができる。
【００４４】
〔４〕  まとめ
上述の電源装置によれば、電源装置として要求される出力電流の大きさに応じてスイッチングレギュレータ２０を実装するか否かを選択できる。そして、電源用ＩＣ１０を単独で使用する場合には、すべてのレギュレータ１１〜１５がシリーズレギュレータなので、負荷の一部であるマイクロコンピュータがスリープモード時に動作電流を必要としても、電流消費が少なく、効率が高い。また、不要輻射を生じることもない。
【００４５】
一方、電源用ＩＣ１０にスイッチングレギュレータ２０を組み合わせて使用する場合にも、Ｓ32＝“Ｌ”とすることにより、スイッチングレギュレータ２０の動作を禁止することができ、マイクロコンピュータがスリープモード時にあるときの電流消費を抑えることができる。また、Ｓ32＝“Ｈ”とすることにより、大きな出力電流を効率よく出力することもでき、ＣＤなどを大音量のサラウンドステレオで聞くことができる。
【００４６】
しかも、電源用ＩＣ１０が実装されるプリント配線基板４０に配線パターン４１〜４３を用意しておくだけで、スイッチングレギュレータ２０を実装すか否かを選択することができ、各種のオーディオ機器に対応できる。
【００４７】
また、例えば、スイッチングレギュレータ２０を実装していない状態では、シリーズレギュレータ１２の発熱がひどくなったり、出力端子Ｔ12の出力電流が不足したりするような場合、スイッチングレギュレータ２０を追加実装するだけで対処できる。さらに、スイッチングレギュレータ２０を実装する場合、発熱や不要輻射などを考慮して実装位置を決定することができる。
【００４８】
〔５〕  その他
上述においては、この発明をカーオーディオ機器の電源装置に適用した場合であるが、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おける電源装置にも、この発明を適用できる。さらに、レギュレータ１１〜１５の数も任意である。
【００４９】
〔略語の一覧〕
ＡＭ  ：Amplitude Modulation
ＣＤ  ：Compact Disc
ＩＣ  ：Integrated Circuit
Ｓ／Ｎ：Signal to Noise ratio
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】この発明の一形態を示す回路図である。
【図２】この発明の一形態を示す回路図である。
【図３】この発明の等価回路図である。
【図４】この発明の他の形態を示す回路図である。
【図５】この発明を説明するための回路図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０…電源用ＩＣ、１１〜１５…シリーズレギュレータ、１６…スイッチ回路、２０…スイッチングレギュレータ、３１…カーバッテリ、３２…マイクロコンピュータ、４０…プリント配線基板、４１〜４３…配線パターン、SPC…スイッチングレギュレータ２０の実装スペース
【図１】
2007300747.tif 000003
【図２】
2007300747.tif 000004
【図３】
2007300747.tif 000005
【図４】
2007300747.tif 000006
【図５】
2007300747.tif 000007