(57)【要約】【課題】装置全体を小型化し製造コストを低廉化すると共に、スイッチングによるノイズの発生を効果的に防止するスイッチング電源装置を提供する。【解決手段】スイッチング電源装置１に、アンテナ２の受信信号を中間周波信号に変換してバンドパスフィルタ１１により帯域制限するチューナ部３と、内蔵発振器１３を備え、バンドパスフィルタ１１のフィルタ特性に基づいて設定された複数のスイッチング周波数のうちいずれか一つをチューナ部３における受信周波数に応じて選択し、選択したスイッチング周波数に基づいて内蔵発振器１３により生成された波形をスイッチング周波数パルスとするマイクロコンピュータ４と、マイクロコンピュータ４から出力されたスイッチング周波数パルスに同期してスイッチング動作を行うスイッチング電源５と、を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルタを備え、アンテナで受信された搬送信号の中から一の周波数帯域に存在する搬送信号を受信し、その受信信号を中間周波信号に変換して前記フィルタにより帯域制限するチューナ部と、
発振手段を内蔵し、前記フィルタのフィルタ特性に基づいて設定された複数のスイッチング周波数のうちいずれか一つを前記チューナ部における受信周波数に応じて選択し、選択したスイッチング周波数に基づいて前記発振手段により生成された波形をスイッチング周波数パルスとするマイクロコンピュータと、
前記マイクロコンピュータから出力されたスイッチング周波数パルスに同期してスイッチング動作を行うスイッチング電源と、
を備えることを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項２】
前記マイクロコンピュータは前記チューナ部における受信周波数と前記複数のスイッチング周波数とを対応付けたテーブルを備えており、このテーブルにより前記複数のスイッチング周波数のうちいずれか一つを選択することを特徴とする請求項１記載のスイッチング電源装置。
【請求項３】
前記複数のスイッチング周波数は、前記チューナ部における受信周波数と前記複数のスイッチング周波数のいずれか一つとの高調波との差が、前記フィルタにおいて出力レベルが所定量減衰するときの受信周波数に対する増減周波数以上の値となるように設定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のスイッチング電源装置。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスイッチング電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、情報機器や通信機器を初めとする電子機器の電源としてスイッチング電源装置が使用されている。
【０００３】
このスイッチング電源装置は、原理的に高効率化・小型化が可能であることから、例えば、送信機より送信された複数の周波数の伝送信号に対し受信周波数を任意に選択して所望の情報を得る受信機などにおいて広く使用されている。
【０００４】
しかし、スイッチング電源装置にはスイッチング周波数の整数倍（高調波）にあたる周波数のノイズが発生しやすいという問題があり、特にノイズに敏感な装置ではスイッチングによるノイズ対策が必要となっていた。特に、ＡＭ（振幅変調）およびＦＭ（周波数変調）などの受信機では受信周波数が広範囲にわたるため、スイッチング周波数の整数倍にあたる周波数のノイズ対策が必要となっていた。
【０００５】
そこで、近年では、スイッチング周波数として用いられる発振周波数がそれぞれ異なる複数の発振手段と、受信周波数に応じてこれらの発振手段を切換えて受信装置への妨害が少ないスイッチング周波数を選択する切換え手段とを備えたスイッチング電源装置が提案されている（特許文献１）。
【０００６】
また、特許文献１には、スイッチング周波数として用いられる発振周波数が連続的に可変できる発振手段と、受信周波数を横軸としスイッチング周波数を縦軸とする２次元平面で表したときに、スイッチング周波数が予め所定の周波数範囲に抑えられて受信周波数に対して繰り返し波形を描くように、かつ、繰り返し周期内で発振周波数が受信周波数に応じて連続的に変化するように発振手段を制御する制御手段とを備えたスイッチング装置が提案されている。
【特許文献１】特許第２６８４８６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載のスイッチング電源装置では、基板上に複数の発振手段を設ける必要があることから、装置全体を小型化することができないという問題があった。このことは高密度化が要求される基板において特に問題となっていた。また、構成部品が増えることにより製造コストが高くなるという問題があった。
【０００８】
また、発振周波数の切り替えを連続的又は繰り返しにすると、ノイズの発生を抑えるために十分に影響の少ない周波数を選択できない場合があるという問題があった。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、装置全体を小型化し、製造コストを低廉化すると共に、スイッチングによるノイズの発生を効果的に防止することを可能とするスイッチング電源装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、スイッチング電源装置であって、フィルタを備え、アンテナで受信された搬送信号の中から一の周波数帯域に存在する搬送信号を受信し、その受信信号を中間周波信号に変換して前記フィルタにより帯域制限するチューナ部と、発振手段を内蔵し、前記フィルタのフィルタ特性に基づいて設定された複数のスイッチング周波数のうちいずれか一つを前記チューナ部における受信周波数に応じて選択し、選択したスイッチング周波数に基づいて前記発振手段により生成された波形をスイッチング周波数パルスとするマイクロコンピュータと、前記マイクロコンピュータから出力されたスイッチング周波数パルスに同期してスイッチング動作を行うスイッチング電源と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のスイッチング電源装置であって、前記マイクロコンピュータは前記チューナ部における受信周波数と前記複数のスイッチング周波数とを対応付けたテーブルを備えており、このテーブルにより前記複数のスイッチング周波数のうちいずれか一つを選択することを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載のスイッチング電源装置であって、前記複数のスイッチング周波数は、前記チューナ部における受信周波数と前記複数のスイッチング周波数のいずれか一つとの高調波との差が、前記フィルタにおいて出力レベルが所定量減衰するときの受信周波数に対する増減周波数以上の値となるように設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るスイッチング電源装置によれば、マイクロコンピュータが発振手段を内蔵することにより、スイッチング電源装置全体を小型化することが可能となる。また、マイクロコンピュータが発振手段により生成された波形をスイッチング周波数パルスとすることから、複数の発振手段を備える必要はなく、構成部品数の抑制により製造コストを低廉化することができる。また、マイクロコンピュータはバンドパスフィルタのフィルタ特性に基づいて設定された複数のスイッチング周波数のうちいずれか一つをチューナ部における受信周波数に応じて選択することから、ノイズの発生を抑えるために十分に影響の少ない周波数を選択してスイッチング周波数パルスを生成し、ノイズの発生を効果的に防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態のスイッチング電源装置１の全体構成を示すブロック図である。
【００１６】
図１に示すように、スイッチング電源装置１は、アンテナ２、チューナ部３、マイクロコンピュータ４及びスイッチング電源５を備えて構成されている。
【００１７】
アンテナ２は、複数の周波数に変調された搬送信号を図示しない送信機から受信するようになっている。
【００１８】
チューナ部３は、ＲＦ増幅部６、発振器７、混合部９、ＩＦ増幅部１０、バンドパスフィルタ１１及び検波部１２を備えて構成され、マイクロコンピュータ４からのチューニング制御信号に従って、アンテナ２で受信された搬送信号の中から一の周波数帯域に存在する搬送信号を受信し、その受信信号を中間周波信号に変換するようになっている。
【００１９】
このうちＲＦ増幅部６は、図示しない高周波（ＲＦ）増幅器を備え、アンテナ２で受信された受信信号を増幅するようになっている。
【００２０】
また、発振器７は、水晶発振子８を備えて構成されており、単一周波数の波形を生成して混合部９に出力するようになっている。
【００２１】
また、混合部９は、図示しない混合器を備えており、ＲＦ増幅部６で増幅された受信信号と、発振器７から出力された単一周波数の波形とを混合し、受信周波数より低い一定の周波数の中間周波信号を生成して、ＩＦ増幅部１０に出力するようになっている。
【００２２】
また、ＩＦ増幅部１０は、図示しない中間周波（ＩＦ）増幅器と、バンドパスフィルタ１１を備えて構成され、混合部９から入力された中間周波信号をバンドパスフィルタ１１で帯域制限した上で、帯域制限された中間周波信号を増幅して出力するようになっている。
【００２３】
また、検波部１２は、ＩＦ増幅部１０から入力された中間周波信号を検波するようになっている。
【００２４】
次に、マイクロコンピュータ４は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備えて構成されており、スイッチング電源装置１を統括的に制御するようになっている。
【００２５】
また、マイクロコンピュータ４は、チューナ部３にチューニング制御信号を供給することにより、チューナ部３における受信周波数を決定するようになっている。
【００２６】
また、マイクロコンピュータ４は、バンドパスフィルタ１１のフィルタ特性に基づいて設定された複数のスイッチング周波数のうちいずれか一つをチューナ部３における受信周波数に応じて選択し、選択したスイッチング周波数に基づいてスイッチング周波数パルスを生成して、スイッチング電源５に出力するようになっている。
【００２７】
すなわち、マイクロコンピュータ４は、発振手段として水晶発振子１４を備えた内蔵発振器１３を備えており、内蔵発振器１３は単一周波数の波形を生成する。
【００２８】
また、マイクロコンピュータ４は、チューナ部３における受信周波数と、バンドパスフィルタ１１のフィルタ特性に基づいて設定された複数のスイッチング周波数とを対応付けたテーブル（ＬＵＴ）を備えている。
【００２９】
また、マイクロコンピュータ４は、上記のテーブルにより、チューナ部３における受信周波数に応じて複数のスイッチング周波数のうちいずれか一つを選択し、選択したスイッチング周波数に基づき、内蔵発振器１３により生成された波形をパルス幅変調（ＰＷＭ）してスイッチング周波数パルスを生成し、スイッチング電源５に出力するようになっている。
【００３０】
ここで、バンドパスフィルタ１１のフィルタ特性に基づいて設定される複数のスイッチング周波数について説明する。まず、２種類のスイッチング周波数が設定される場合について説明する。
【００３１】
図２は、バンドパスフィルタ１１のフィルタ特性例を示すグラフである。図２に示すように、入力レベルに対して出力レベルの減衰量が所定量（図２では５０ｄＢ程度）となるのは、受信周波数に対する増減周波数が±３０ｋＨｚ程度のときである。
【００３２】
マイクロコンピュータ４には、バンドパスフィルタ１１のフィルタ特性に応じた２種類のスイッチング周波数が設定される。すなわち、マイクロコンピュータ４には、チューナ部３における受信周波数とスイッチング周波数の高調波（整数倍）との差Δｆが、出力レベルが所定量減衰するときの増減周波数（±３０ｋＨｚ）以上の値となるように、２種類のスイッチング周波数が設定される。これにより、２種類のスイッチング周波数のいずれか一方を選択すると、受信周波数はスイッチング周波数の高調波（整数倍）重ならないため、スイッチング電源５のスイッチングによるノイズの発生が防止されるようになっている。
【００３３】
図３に、チューナ部３における受信周波数と、スイッチング電源５に出力するスイッチング周波数の高調波との関係例を示す。
【００３４】
図３では、受信周波数が７２９ｋHｚ〜７７４ｋHｚであった場合を例としている。図３では、受信周波数とスイッチング周波数の高調波（整数倍）との差Δｆが±３０ｋＨｚとなるように、スイッチング周波数Ａ（２４０ｋＨｚ）及びスイッチング周波数Ｂ（２６０ｋＨｚ）が設定されている。
【００３５】
図４に、チューナ部３における受信周波数と、マイクロコンピュータ４により選択されるスイッチング周波数の関係例を示す。
【００３６】
図４に示すように、受信周波数が７２９ｋＨｚのとき、高調波ｂ（７８０ｋＨｚ）との差は−５１ｋＨｚであり、受信周波数はスイッチング周波数Ｂの高調波ｂと重ならない。また、受信周波数が７７４ｋＨｚのとき、高調波ａ（７２０ｋＨｚ）との差は＋５４ｋＨｚであり、受信周波数はスイッチング周波数Ａの高調波ａと重ならない。このため、受信周波数に応じて２種類のスイッチング周波数のいずれか一方を選択することにより、スイッチング電源５のスイッチングによるノイズの発生が防止されることになる。
【００３７】
すなわち、図３及び図４に示すように、受信周波数が７２９〜７４７ｋＨｚのときはスイッチング周波数Ｂ（２６０ｋＨｚ）、受信周波数が７５６〜７７４ｋＨｚのときはスイッチング周波数Ａ（２４０ｋＨｚ）を選択することにより、スイッチングによるノイズの発生が防止される。
【００３８】
また、他の例として、図５に示す受信周波数とスイッチング周波数の高調波との関係について説明する。図５では、チューナ部３における受信周波数と、スイッチング周波数Ｃの高調波ｃ（２４０ｋＨｚの４倍の９６０ｋＨｚ）又はスイッチング周波数Ｄの高調波ｄ（２６０ｋＨｚの４倍の１０４０ｋＨｚ）のいずれか一方との差が±８０ｋＨｚ（±３０ｋＨｚ以上）となるように設定されている。これにより、受信周波数に応じてスイッチング周波数Ｃ又はスイッチング周波数Ｄを選択すると、受信周波数は高調波ｃ又は高調波ｄのいずれか一方と重ならないことから、スイッチングによるノイズの発生が防止される。なお、受信周波数が高調波ｃ又は高調波ｄのいずれにも重ならない場合は、スイッチング周波数Ｃ又はスイッチング周波数Ｄのいずれを選択してもノイズの発生が防止される。
【００３９】
図６に、チューナ部３における受信周波数と、マイクロコンピュータ４により選択されるスイッチング周波数の関係例を示す。
【００４０】
図６に示すように、受信周波数が９８１〜９９９ｋＨｚのときはスイッチング周波数Ｄ（２６０ｋＨｚ）、受信周波数が１００８〜１０２６ｋＨｚのときはスイッチング周波数Ｃ（２４０ｋＨｚ）を選択することにより、スイッチングによるノイズの発生が防止される。なお、図５に示すように、受信周波数が９９９ｋＨｚ又は１００８ｋＨｚのときは受信周波数が高調波ｃ又は高調波ｄのいずれにも重ならないことから、スイッチング周波数Ｃ又はスイッチング周波数Ｄのいずれを選択してもよい。
【００４１】
次に、バンドパスフィルタ１１のフィルタ特性に応じて３種類のスイッチング周波数が設定される場合について説明する。なお、スイッチング周波数の種類は２種類又は３種類に限られるものではない。
【００４２】
図７に、バンドパスフィルタ１１のフィルタ特性として受信周波数に対する増減周波数が±５０ｋＨｚ程度であった場合の、チューナ部３における受信周波数と、スイッチング電源５に出力するスイッチング周波数の高調波との関係例を示す。
【００４３】
図７では、受信周波数が５２２ｋHｚ〜７５６ｋHｚであった場合を例としている。図７では、受信周波数とスイッチング周波数の高調波（整数倍）との差Δｆが±５０ｋＨｚとなるように、スイッチング周波数Ｅ（１６０ｋＨｚ）、スイッチング周波数Ｆ（１８０ｋＨｚ）及びスイッチング周波数Ｇ（２００ｋＨｚ）が設定されている。これにより、３種類のスイッチング周波数のいずれか一つを選択すると、受信周波数はスイッチング周波数の高調波（整数倍）と重ならないため、スイッチング電源５のスイッチングによるノイズの発生が防止されるようになっている。
【００４４】
また、マイクロコンピュータ４は、分周器１５を備えており、生成したスイッチング周波数パルスを分周してスイッチング電源５に出力するようになっている。
【００４５】
スイッチング電源５は、図示しないスイッチング素子を備えており、マイクロコンピュータ４から出力されたスイッチング周波数パルスに同期してスイッチング動作を行うことにより、図示しない直流電源からの直流電圧・電流をスイッチングして、安定した直流電圧・電流を出力するようになっている。
【００４６】
次に、本実施形態に係るスイッチング電源装置１の動作について説明する。なお、以下は２種類のスイッチング周波数を設定する場合について説明する。
【００４７】
アンテナ２が搬送信号を受信すると、チューナ部３はマイクロコンピュータ４からのチューニング制御信号に従って、アンテナ２で受信された搬送信号の中から一の周波数帯域に存在する搬送信号を受信し、その受信信号を中間周波信号に変換する。
【００４８】
すなわち、ＲＦ増幅部６はアンテナ２で受信された受信信号を増幅し、混合部９はＲＦ増幅部６で増幅された受信信号と発振器７から出力された単一周波数の波形とを混合して中間周波信号を生成して、ＩＦ増幅部１０は混合部９から入力された中間周波信号をバンドパスフィルタ１１で帯域制限した上で、帯域制限された中間周波信号を増幅して出力する。また、検波部１２は、ＩＦ増幅部１０から入力された中間周波信号を検波する。
【００４９】
次に、マイクロコンピュータ４は、チューナ部３における受信周波数に応じて設定した複数のスイッチング周波数に基づき、スイッチング周波数パルスを生成してスイッチング電源５に出力する。
【００５０】
すなわち、マイクロコンピュータ４は、チューナ部３における受信周波数と、バンドパスフィルタ１１のフィルタ特性に基づいて設定された２種類のスイッチング周波数とを対応付けたテーブル（ＬＵＴ）によって、チューナ部３における受信周波数に応じて２種類のスイッチング周波数のうちいずれか一方を選択する。そして、選択したスイッチング周波数に基づき、内蔵発振器１３により生成された波形をパルス幅変調（ＰＷＭ）してスイッチング周波数パルスを生成すると、分周器１５がスイッチング周波数パルスを分周してスイッチング電源５に出力する。
【００５１】
この２種類のスイッチング周波数は、バンドパスフィルタ１１のフィルタ特性に基づいて設定される。すなわち、出力レベルが所定量減衰するときの増減周波数が「±３０ｋＨｚ」であった場合は、チューナ部３における受信周波数とスイッチング周波数の高調波（整数倍）との差Δｆが±３０ｋＨｚ以上の値となるように、２種類のスイッチング周波数が設定される。
【００５２】
続いて、マイクロコンピュータ４は、選択したスイッチング周波数に基づいて内蔵発振器１３により生成された波形をパルス幅変調（ＰＷＭ）することにより、受信周波数に応じたスイッチング周波数パルスをスイッチング電源５に出力する。
【００５３】
次に、スイッチング電源５は、マイクロコンピュータ４から出力されたスイッチング周波数パルスに同期してスイッチング動作を行い、図示しない直流電源からの直流電圧・電流をスイッチングして、安定した直流電圧・電流を出力する。
【００５４】
このように、本実施形態に係るスイッチング電源装置１によれば、マイクロコンピュータ４が内蔵発振器１３を備えることにより、スイッチング電源装置１全体を小型化することが可能となる。また、マイクロコンピュータ４が内蔵発振器１３により生成された波形をスイッチング周波数パルスとすることから、複数の発振手段を備える必要はなく、構成部品数の抑制により製造コストを低廉化することができる。また、マイクロコンピュータ４はバンドパスフィルタ１１のフィルタ特性に基づいて設定された複数のスイッチング周波数のうちいずれか一つをチューナ部３における受信周波数に応じて選択することから、ノイズの発生を抑えるために十分に影響の少ない周波数を選択してスイッチング周波数パルスを生成し、ノイズの発生を効果的に防止することが可能となる。
【００５５】
以上詳細に説明したように、本発明のスイッチング電源装置によれば、装置全体を小型化し、製造コストを低廉化すると共に、スイッチングによるノイズの発生を効果的に防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本実施形態に係るスイッチング電源装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態に係るスイッチング電源装置が備えるフィルタの特性例を示すグラフである。
【図３】受信周波数とスイッチング周波数の高調波との関係例を示す図である。
【図４】受信周波数とスイッチング周波数の関係例を示す表である。
【図５】受信周波数とスイッチング周波数の高調波との他の関係例を示す図である。
【図６】受信周波数とスイッチング周波数の他の関係例を示す表である。
【図７】受信周波数とスイッチング周波数の高調波との他の関係例を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  スイッチング電源装置
２  アンテナ
３  チューナ部
４  マイクロコンピュータ
５  スイッチング電源
６  増幅部
７  発振器
８  水晶発振子
９  混合部
１０  増幅部
１１  バンドパスフィルタ
１２  検波部
１３  内蔵発振器
１４  水晶発振子
１５  分周器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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