(57)【要約】      （修正有）【課題】  電源立ち上げ時の、突入電流を低減することができる電源回路を提供する。【解決手段】  電源電圧Ｖｃｃは、インダクタＬ１の一方端に印加される。トランジスタＴＲ１は、インダクタＬ１の他方端とアースとの間に介挿される。ダイオードＤ１のアノードは、インダクタＬ１の他方端に接続される。キャパシタＣ１の一方端および他方端はそれぞれ、ダイオードＤ１のカソードおよびアースに接続される。また、キャパシタＣ２の一方端および他方端はそれぞれ、出力端子Ｓ２およびアースに接続される。トランジスタＴＲ２は、キャパシタＣ１の一方端とキャパシタＣ２の一方端との間に介挿される。トランジスタＴＲ１およびＴＲ２の各々は、制御回路１２から出力されるＰＷＭパルスに応答してオン／オフされる。【選択図】  図１
2007014170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電圧が印加される一方端を有するインダクタ、
前記インダクタの他方端と基準電位面との間に介挿される第１スイッチ、
前記インダクタの他方端に接続されるアノードを有するダイオード、
前記ダイオードのカソードに接続される一方端と前記基準電位面に接続される他方端とを有する第１キャパシタ、
出力端子に接続される一方端と前記基準電位面に接続される他方端とを有する第２キャパシタ、
前記第１キャパシタの一方端と前記第２キャパシタの一方端との間に介挿される第２スイッチ、および
第１スイッチおよび第２スイッチの各々を繰り返しオン／オフするスイッチ制御手段を備える、電源回路。
【請求項２】
前記第１スイッチおよび前記第２スイッチの各々は電源投入操作が行われるまでオフ状態にあり、
前記スイッチ制御手段は前記電源投入操作に応答してオン／オフ動作を開始する、請求項１記載の電源回路。
【請求項３】
前記スイッチ制御手段は前記第１スイッチおよび前記第２スイッチの各々のオン期間を時間とともに延長する、請求項１または２記載の電源回路。
【請求項４】
前記スイッチ制御手段は、時間とともに増大する起動電圧を発生する発生手段、前記第２キャパシタの端子電圧に対応する電圧と前記発生手段によって発生された電圧との差分を検出する検出手段、および前記検出手段によって検出された電圧に対応するパルス幅を有するパルス電圧を出力する出力手段を含む、請求項１ないし３のいずれかに記載の電源回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電源回路に関し、特にたとえばインダクタによって昇圧された電圧を負荷に供給する、電源回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の回路の一例が、特許文献１に開示されている。この従来技術によれば、スイッチング素子の開閉によってインダクタで発生した昇圧電圧が、負荷側出力端子に供給される。負荷側出力端子の電圧は出力電圧検出回路によって検出され、検出された電圧は微分回路によって微分される。微分回路の出力は、ソフトスタート回路の出力電圧に反映される。コンパレータは、ソフトスタート回路の出力電圧を三角波電圧と比較し、比較結果に応じてスイッチング素子をオン／オフする。この結果、負荷側出力端子の電圧がソフトスタート回路の出力電圧の上昇に伴って上昇する。
【特許文献１】特開２００５−５１９５５６号公報[H02M 3/155]
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、電源立ち上げ直後は、ソフトスタート回路の出力電圧が三角波の下端電圧に至るまで、スイッチング素子はオフ状態を維持する。この結果、負荷側出力端子の電圧は、電源の立ち上げに応答して急激に立ち上がる。つまり、従来技術では、電源立ち上げ直後の或る期間はソフトスタート動作を行うことができず、突入電流が負荷に供給されてしまう。
【０００４】
それゆえに、この発明の主たる目的は、突入電流を低減することができる、電源回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明に従う電源回路(10)は、入力電圧が印加される一方端を有するインダクタ(L1)、インダクタの他方端と基準電位面との間に介挿される第１スイッチ(TR1)、インダクタの他方端に接続されるアノードを有するダイオード(D1)、ダイオードのカソードに接続される一方端と基準電位面に接続される他方端とを有する第１キャパシタ(C1)、出力端子に接続される一方端と基準電位面に接続される他方端とを有する第２キャパシタ(C2)、第１キャパシタの一方端と第２キャパシタの一方端との間に介挿される第２スイッチ(TR2)、および第１スイッチおよび第２スイッチの各々を繰り返しオン／オフするスイッチ制御手段(12)を備える。
【０００６】
入力電圧は、インダクタの一方端に印加される。第１スイッチは、インダクタの他方端と基準電位面との間に介挿される。ダイオードのアノードは、インダクタの他方端に接続される。第１キャパシタの一方端および他方端はそれぞれ、ダイオードのカソードおよび基準電位面に接続される。また、第２キャパシタの一方端および他方端はそれぞれ、出力端子および基準電位面に接続される。第２スイッチは、第１キャパシタの一方端と第２キャパシタの一方端との間に介挿される。第１スイッチおよび第２スイッチの各々は、発生手段によって発生されるパルス電圧によってオン／オフされる。
【０００７】
第１スイッチのオン／オフによって、昇圧電圧がダイオードのアノードに間欠的に現れる。この昇圧電圧は、ダイオードを経て第１キャパシタに充電される。第１キャパシタの一方端と第２キャパシタの一方端との間には第２スイッチが介挿されるため、第２キャパシタの端子電圧は、第２スイッチのオン／オフによって徐々に上昇する。これによって、突入電流が低減される。
【０００８】
請求項２の発明に従う電源回路は、請求項１に従属し、第１スイッチおよび第２スイッチの各々は電源投入操作が行われるまでオフ状態にあり、スイッチ制御手段は電源投入操作に応答してオン／オフ動作を開始する。電源投入操作が行われるまで第１スイッチがオフされることで、第１キャパシタには入力電圧に相当する電圧が充電される。電源投入操作が行われると、この充電電圧が第２キャパシタに徐々に転送される。
【０００９】
請求項３の発明に従う電源回路は、請求項１または２に従属し、スイッチ制御手段は第１スイッチおよび第２スイッチの各々のオン期間を徐々に延長する。第１スイッチのオン期間を徐々に延長することによって、ダイオードのアノード電圧つまり第１キャパシタの充電電圧が徐々に上昇する。また、第２スイッチのオン期間を徐々に延長することによって、第２キャパシタの充電電圧が徐々に上昇する。
【００１０】
請求項４の発明に従う電源回路は、請求項１ないし３のいずれかに従属し、スイッチ制御手段は、時間とともに増大する起動電圧を発生する発生手段(16)、第２キャパシタの端子電圧に対応する電圧と発生手段によって発生された電圧との差分を検出する検出手段(18)、および検出手段によって検出された電圧に対応するパルス幅を有するパルス電圧を出力する出力手段(20)を含む。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、第１スイッチのオン／オフによって、昇圧電圧がダイオードのアノードに間欠的に現れる。この昇圧電圧は、ダイオードを経て第１キャパシタに充電される。第１キャパシタの一方端と第２キャパシタの一方端との間には第２スイッチが介挿されるため、第２キャパシタの端子電圧は、第２スイッチのオン／オフによって徐々に上昇する。これによって、突入電流が低減される。
【００１２】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１を参照して、この実施例の電源回路（昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ）１０は、電源電圧Ｖｃｃが印加される入力端子Ｓ１を含む。インダクタＬ１の一方端は入力端子Ｓ１に接続され、インダクタＬ１の他方端はダイオードＤ１のアノードに接続される。トランジスタＴＲ１のドレインおよびソースはそれぞれ、インダクタＬ１の他方端およびアースに接続される。
【００１４】
キャパシタＣ１はダイオードＤ１のカソードとアースとの間に介挿され、キャパシタＣ２は出力端子Ｓ２とアースとの間に介挿される。また、抵抗Ｒ５の一方端は出力端子Ｓ２に接続され、抵抗Ｒ５の他方端は抵抗Ｒ６の一方端に接続され、抵抗Ｒ６の他方端は出力端子Ｓ３およびアースに接続される。ここで、抵抗Ｒ６の端子電圧を“検出電圧Ｖｄｅｔ”と定義する。
【００１５】
スイッチ回路１４は、トランジスタＴＲ２〜ＴＲ３および抵抗Ｒ１〜Ｒ４によって構成される。トランジスタＴＲ２のエミッタはダイオードＤ１のカソードに接続され、トランジスタＴＲ２のコレクタは出力端子Ｓ２に接続され、そしてトランジスタＴＲ２のベースは抵抗Ｒ２の一方端に接続される。
【００１６】
また、トランジスタＴＲ３のコレクタは抵抗Ｒ２の他方端に接続され、トランジスタＴＲ３のエミッタはアースに接続され、そしてトランジスタＴＲ３のベースは抵抗Ｒ３を介してトランジスタＴＲ１のゲートに接続される。抵抗Ｒ１はトランジスタＴＲ２のエミッタ・ベース間に介挿され、抵抗Ｒ４はトランジスタＴＲ３のエミッタ・ベース間に介挿される。
【００１７】
制御回路１２は、ソフトスタート回路１６，オペアンプ１８，ＰＷＭ回路２０，スイッチ２２および直流電源２４によって構成される。ソフトスタート回路１６は、時間とともに上昇する起動電圧Ｖｓｏｆｔを電源投入操作に応答して発生する。一方、直流電源２４は、基準電圧Ｖｒｅｆを発生する。起動電圧Ｖｓｏｆｔおよび基準電圧Ｖｒｅｆはオペアンプ１８に設けられた２つの非反転入力端子にそれぞれ印加され、上述の検出電圧Ｖｄｅｔはオペアンプ１８の反転入力端子に印加される。オペアンプ１８は、起動電圧Ｖｓｏｆｔが基準電圧Ｖｒｅｆを下回るとき起動電圧Ｖｓｏｆｔと検出電圧Ｖｄｅｔとの差を増幅し、起動電圧Ｖｓｏｆｔが基準電圧Ｖｒｅｆに達したとき基準電圧Ｖｒｅｆを増幅する。こうして得られた増幅電圧Ｖａｍｐは、ＰＷＭ回路２０に与えられる。
【００１８】
ＰＷＭ回路２０は、オペアンプ１８からの増幅電圧Ｖａｍｐに対応するパルス幅を有するＰＷＭパルスを発生する。ＰＷＭパルスがＨレベルを示す期間は、増幅電圧Ｖａｍｐの上昇に応じて長くなる。ＰＷＭ回路２０から出力されたＰＷＭパルスは、電源投入操作に応答してオンされるスイッチ回路２２を介して、トランジスタＴＲ１のゲートおよび抵抗Ｒ３の他方端に印加される。
【００１９】
ＰＷＭパルスがＨレベルのとき、トランジスタＴＲ１〜ＴＲ３はオン状態に遷移する。また、ＰＷＭパルスがＬレベルのとき、トランジスタＴＲ１〜ＴＲ３はオフ状態に遷移する。つまり、スイッチ回路１４は、トランジスタＴＲ１のオン／オフに同期してオン／オフされる。
【００２０】
トランジスタＴＲ１がオン状態に遷移すると、インダクタＬ１はダイオードＤ１から入力端子Ｓ１に向かう逆起電力“Ｅ（＝Ｖｃｃ）”を発生する。トランジスタＴＲ１がオンされることで、インダクタＬ１の他方端はアースに接続され、ダイオードＤ１のアノード電圧は“０”を示す。
【００２１】
トランジスタＴＲ１がオフ状態に遷移すると、インダクタＬ１は入力端子Ｓ１からダイオードＤ１に向かう逆起電力“Ｅ”を発生する。この結果、昇圧電圧“Ｖｃｃ＋Ｅ”がダイオードＤ１のアノードに印加される。つまり、ダイオードＤ１のアノードには、トランジスタＴＲ１のオン／オフに応答して“０”と“Ｖｃｃ＋Ｅ”との間で変化するパルス電圧が現れる。
【００２２】
ダイオードＤ１のカソードとアースとの間には、キャパシタＣ１が介挿される。このため、ダイオードＤ１のカソードに現れたパルス電圧はキャパシタＣ１に充電され、これによって電圧値が平滑される。キャパシタＣ１の充電電圧Ｖｃ１は、トランジスタＴＲ２がオンされたときにキャパシタＣ２に転送される。キャパシタＣ２の充電電圧Ｖｃ２は、キャパシタＣ１からの電圧供給によって上昇する。電圧Ｖｄｅｔは、キャパシタＣ２の充電電圧Ｖｃ２の上昇に伴って上昇する。
【００２３】
この実施例の電源回路１０のより詳細な動作を、図２（Ａ）〜図２（Ｅ）および図３（Ａ）〜図３（Ｂ）を参照して説明する。
【００２４】
ソフトスタート回路１６から出力される起動電圧Ｖｓｏｆｔは、電源投入操作に応答して図２（Ａ）に示す要領で上昇する。検出電圧Ｖｄｅｔは、起動電圧Ｖｓｏｆｔの傾きよりも緩やかな傾きで上昇する。したがって、オペアンプ１８から出力される増幅電圧Ｖａｍｐは、図２（Ｂ）に示す要領で上昇する。増幅電圧Ｖａｍｐの伸びは、起動電圧Ｖｓｏｆｔが基準電圧Ｖｒｅｆに達した時点で停止する。
【００２５】
図２（Ｃ）に示すＰＷＭパルスのパルス幅は、増幅電圧Ｖａｍｐの上昇に伴って増大する。なお、斜線部がパルスに相当する。ＰＷＭパルスは、期間αにおいて図３（Ａ）に示すパルス幅を有し、期間βにおいて図３（Ｂ）に示すパルス幅を有し、そして期間γにおいて図３（Ｃ）に示すパルス幅を有する。
【００２６】
トランジスタＴＲ１は、このようなパルス幅を有するＰＷＭパルスによってオン／オフされる。したがって、ダイオードＤ１のアノードに間欠的に現れる昇圧電圧“Ｖｃｃ＋Ｅ”は、図２（Ｄ）に示す要領で上昇する。斜線部をより詳しく説明すると、昇圧電圧“Ｖｃｃ＋Ｅ”は、期間αにおいて図４（Ａ）に示すレベルを有し、期間βにおいて図４（Ｂ）に示すレベルを有し、そして期間γにおいて図４（Ｃ）に示すレベルを有する。
【００２７】
キャパシタＣ１はこのようなアノード電圧によって充電され、充電電圧Ｖｃ１は図２（Ｅ）に示す要領で上昇する。また、トランジスタＴＲ２は図２（Ｃ）に示すＰＷＭパルスに応答してオン／オフされるため、キャパシタＣ２の充電電圧Ｖｃ２は図２（Ｅ）に示す要領で上昇する。つまり、充電電圧Ｖｃ２は、ＰＷＭパルスのパルス幅の増大に伴って充電電圧Ｖｃ１に追いつく。
【００２８】
以上の説明から分かるように、電源電圧Ｖｃｃは、インダクタＬ１の一方端に印加される。トランジスタＴＲ１は、インダクタＬ１の他方端とアースとの間に介挿される。ダイオードＤ１のアノードは、インダクタＬ１の他方端に接続される。キャパシタＣ１の一方端および他方端はそれぞれ、ダイオードＤ１のカソードおよびアースに接続される。また、キャパシタＣ２の一方端および他方端はそれぞれ、出力端子Ｓ２およびアースに接続される。トランジスタＴＲ２は、キャパシタＣ１の一方端とキャパシタＣ２の一方端との間に介挿される。トランジスタＴＲ１およびＴＲ２の各々は、制御回路１２から出力されるＰＷＭパルスに応答してオン／オフされる。
【００２９】
トランジスタＴＲ１のオン／オフによって、昇圧電圧“Ｖｃｃ＋Ｅ”がダイオードＤ１のアノードに間欠的に現れる。この昇圧電圧“Ｖｃｃ＋Ｅ”は、ダイオードＤ１を経てキャパシタＣ１に充電される。キャパシタＣ１の一方端とキャパシタＣ１の一方端との間にはトランジスタＴＲ２が介挿されるため、キャパシタＣ２の端子電圧は、トランジスタＴＲ２のオン／オフによって徐々に上昇する。これによって、突入電流が低減される。
【００３０】
なお、この実施例では、共通のＰＷＭパルスによってトランジスタＴＲ１〜ＴＲ３をオン／オフするようにしているが、トランジスタＴＲ１をオン／オフするＰＷＭパルスとトランジスタＴＲ２およびＴＲ３をオン／オフするＰＷＭパルスとを個別に準備するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明の一実施例の構成を示す回路図である。
【図２】（Ａ）はオペアンプに入力される起動電圧Ｖｓｏｆｔ，検出電圧Ｖｄｅｔおよび基準電圧Ｖｒｅｆの変化の一例を示すタイミング図であり、（Ｂ）はオペアンプから出力される増幅電圧Ｖａｍｐの変化の一例を示すタイミング図であり、（Ｃ）はＰＷＭ回路２０から出力されるＰＷＭパルスの変化の一例を示すタイミング図であり、（Ｄ）はダイオードのアノードに現れる昇圧電圧の変化の一例を示すタイミング図であり、（Ｅ）はキャパシタＣ１の充電電圧Ｖｃ１およびキャパシタＣ２の充電電圧Ｖｃ２の変化の一例を示すタイミング図である。
【図３】（Ａ）は期間αにおけるＰＷＭパルスの変化の一例を示す波形図であり、（Ｂ）は期間βにおけるＰＷＭパルスの変化の一例を示す波形図であり、そして（Ｃ）は期間γにおけるＰＷＭパルスの変化の一例を示す波形図である。
【図４】（Ａ）は期間αにおけるアノード電圧の変化の一例を示す波形図であり、（Ｂ）は期間βにおけるアノード電圧の変化の一例を示す波形図であり、そして（Ｃ）は期間γにおけるアノード電圧の変化の一例を示す波形図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  …  電源回路
１２  …  制御回路
１４  …  スイッチ回路
１６  …  ソフトスタート回路
１８  …  オペアンプ
２０  …  ＰＷＭ回路
Ｌ１  …  インダクタ
Ｃ１，Ｃ２  …  キャパシタ
Ｒ１〜Ｒ６  …  抵抗
ＴＲ１〜ＴＲ３  …  トランジスタ
【図１】
2007014170.tif 000003
【図２】
2007014170.tif 000004
【図３】
2007014170.tif 000005
【図４】
2007014170.tif 000006