(57)【要約】【課題】コストを低減するとともに占有面積を小さくすることができる電源装置を提供すること。【解決手段】ＣＰＵ電源１４０は、車両に搭載されてＬＣＤモジュール１１０のバックライトとして用いられるＬＥＤ１１２の動作電圧を生成するＬＥＤバックライト回路１１６とともに用いられる。ＣＰＵ電源１４０は、変動が許容される入力電圧から一定の出力電圧を生成する電源回路１５０と、ＬＥＤバックライト回路１１６の出力電圧によって充電されるコンデンサ１６０と、バッテリ電圧が所定値以上のときに、バッテリ電圧を電源回路１５０に供給し、バッテリ電圧が所定値よりも低くなったときに、コンデンサ１６０の端子電圧を電源回路１５０に供給する入力電圧切替回路としてのスイッチ回路１６４、検出ＩＣ１６６とを備えている。【選択図】図２
2012221143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されて液晶表示装置のバックライトとして用いられる発光ダイオードの動作電圧を生成するバックライト回路とともに用いられる電源装置であって、
変動が許容される入力電圧から一定の出力電圧を生成する電源回路と、
前記バックライト回路の出力電圧によって充電されるコンデンサと、
バッテリ電圧が所定値以上のときに、前記バッテリ電圧を前記電源回路に供給し、バッテリ電圧が所定値よりも低くなったときに、前記コンデンサの端子電圧を前記電源回路に供給する入力電圧切替回路と、
を備えることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記バックライト回路は、バッテリ電圧を昇圧して出力電圧を生成しており、
前記電源回路の入力電圧の変動の許容範囲には、前記入力電圧切替回路によって入力電圧の切り替えが行われる前記所定値から、前記バックライト回路の出力電圧までが少なくとも含まれることを特徴とする電源装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記入力電圧切替回路は、
バッテリ電圧を検出するバッテリ電圧検出回路と、
前記バッテリ電圧検出回路によってバッテリ電圧が所定値よりも低くなったときに前記コンデンサの端子電圧を前記電源回路に印加するスイッチ回路と、
を備えることを特徴とする電源装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記電源回路へのバッテリ電圧の供給経路と、前記電源回路への前記コンデンサの端子電圧の供給経路のそれぞれには、電流の逆流防止用素子が挿入されていることを特徴とする電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイコン（マイクロコンピュータ）やＣＰＵなどに電源電圧を供給する電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電源オフ時において一定時間直流電源電圧を保持するようにした電源回路が知られている（例えば、特許文献１参照、）。この電源回路では、直流安定化電源回路の入力側にコンデンサとトランジスタを設け、電源オフ時にこのトランジスタをオフするこでコンデンサの放電時定数を大きくして電圧低下を遅らせることにより、直流安定化電源回路の出力電圧が一定時間維持される。この電圧維持により、マイコンが電源オフ時に所定の動作を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１４１０６４号公報（第１−２頁、図１−２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、表示装置とその制御部が含まれ、他の装置から入力される映像信号に基づく表示を行う車載のディスプレイ製品を考えた場合に、製品としての最低動作保証電圧が９Ｖで、６．５Ｖまでは通信機能については動作している必要がある。この製品に含まれるマイコンやＣＰＵの動作電圧を５Ｖとすると、特許文献１に開示された電源回路を用いた場合には、直流安定化電源回路の入力側に設けられたコンデンサによって６．５Ｖから５Ｖまで低下するまでの電圧差が１．５Ｖしかないため、直流安定化電源回路の出力電圧である５Ｖを一定時間維持しようとすると、静電容量が大きいコンデンサを用いる必要があり、コストが増大するとともに占有面積も大きくなるという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、コストを低減するとともに占有面積を小さくすることができる電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明の電源装置は、車両に搭載されて液晶表示装置のバックライトとして用いられる発光ダイオードの動作電圧を生成するバックライト回路とともに用いられる電源装置であって、変動が許容される入力電圧から一定の出力電圧を生成する電源回路と、バックライト回路の出力電圧によって充電されるコンデンサと、バッテリ電圧が所定値以上のときに、バッテリ電圧を電源回路に供給し、バッテリ電圧が所定値よりも低くなったときに、コンデンサの端子電圧を電源回路に供給する入力電圧切替回路とを備えている。特に、上述したバックライト回路は、バッテリ電圧を昇圧して出力電圧を生成しており、電源回路の入力電圧の変動の許容範囲には、入力電圧切替回路によって入力電圧の切り替えが行われる所定値から、バックライト回路の出力電圧までが少なくとも含まれることが望ましい。
【０００７】
一般に、車載に搭載される液晶表示装置のバックライトとして用いられる発光ダイオードの動作電圧はバッテリ電圧よりも高いため、この高い電圧をコンデンサに保持しておいて、バッテリ電圧低下時に電源回路の入力電圧として用いることにより、この入力電圧が電源回路が動作不能に陥る電圧まで下がる時間を長くすることができる。換言すれば、バッテリ電圧低下時に電源回路の正常動作を一定時間保証するために必要なコンデンサの静電容量を大幅に小さくすることができる。特に、コンデンサの静電容量とコストおよび占有面積はほぼ比例する関係にあるため、他の付加回路（入力電圧切替回路）の追加を考慮しても大幅なコスト低減および占有面積の小型化が可能となる。
【０００８】
また、上述した入力電圧切替回路は、バッテリ電圧を検出するバッテリ電圧検出回路と、バッテリ電圧検出回路によってバッテリ電圧が所定値よりも低くなったときにコンデンサの端子電圧を電源回路に印加するスイッチ回路とを備えることが望ましい。これにより、バッテリ電圧の低下時に確実に入力電圧の切り替えを行って、電源回路の正常動作を維持することが可能となる。
【０００９】
また、上述した電源回路へのバッテリ電圧の供給経路と、電源回路へのコンデンサの端子電圧の供給経路のそれぞれには、電流の逆流防止用素子が挿入されていることが望ましい。これにより、バッテリ電圧とコンデンサの端子電圧とを選択的に電源回路に入力することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態のディスプレイ装置の構成を示す図である。
【図２】ＣＰＵ電源の詳細構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を適用した一実施形態のディスプレイ装置について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１は、一実施形態のディスプレイ装置の構成を示す図である。図１に示すディスプレイ装置１００は、車両に搭載されて外部装置（図示せず）から入力された映像信号を表示するためのものであり、ＬＣＤ（液晶表示装置）モジュール１１０、ＬＣＤ電源１１４、ＬＥＤバックライト回路１１６、映像ＩＣ１２０、映像ＩＣ電源１２２、入力Ｉ／Ｆ（インタフェース）１２４、ＣＰＵ１３０、ＢＵＳ  Ｉ／Ｆ１３２、ＣＰＵ電源１４０、コイル１４２、コンデンサ１４４を含んで構成されている。
【００１３】
ＬＣＤモジュール１１０は、バックライトとしてのＬＥＤ（発光ダイオード）１１２を内蔵しており、ＬＣＤ電源１１４によって生成される複数の駆動電圧を用いて表示制御される。
【００１４】
ＬＥＤバックライト回路１１６は、ＬＥＤ１１２を駆動するためのＬＥＤ電源であり、例えば、バッテリ２００の端子電圧（バッテリ電圧）である１２Ｖを２２Ｖに昇圧してＬＥＤ１１２の動作電圧を生成する。この２２Ｖは、ＶＦが６個のＬＥＤ素子を直列に接続する場合を想定したものであり、直列する素子数が異なる場合や、使用するＬＥＤ素子のＶＦが異なる場合には、この動作電圧の値も変更される。
【００１５】
映像ＩＣ１２０は、入力Ｉ／Ｆ１２４を介して入力される入力映像信号に対応する映像を表示するためにＬＣＤモジュール１１０を制御する。映像ＩＣ電源１２２は、バッテリ電圧が入力されており、映像ＩＣ１２０の動作電圧を生成する。入力Ｉ／Ｆ（インタフェース）１２４は、外部装置が接続可能であって、外部装置から入力される映像信号を受信して映像ＩＣに入力する。
【００１６】
ＣＰＵ１３０は、ディスプレイ装置１００全体、具体的にはＬＥＤバックライト回路１１６、映像ＩＣ１２０、映像ＩＣ電源１２２、ＬＣＤ電源１１４の各動作を制御する。また、ＣＰＵ１３０は、ＢＵＳ  Ｉ／Ｆ１３２を介して外部装置との間で各種信号の送受信（通信）が可能であり、例えば、外部装置から送られてくる割り込み信号を制御動作に反映させることが可能となる。
【００１７】
ＣＰＵ電源１４０は、ＣＰＵ１３０の動作電圧を生成する。本実施形態では、バッテリ電圧の過度の低下時あるいは切断時に、ＣＰＵ１３０は、ユーザ調整情報のＥＥＰ−ＲＯＭ（図示せず）への待避や、ＬＣＤモジュール１１０の破損等を防止するためにＬＣＤ電源１１４の電源オフシーケンスの遵守、不自然な残像の発生を防止するために映像ＩＣのオフシーケンスの遵守、などの各種制御を行う必要がある。このため、ＣＰＵ１３０に供給される動作電圧（例えば５Ｖ）は、バッテリ電圧の過度の低下あるいは切断が発生しても、ある程度の時間維持している必要があり、ＣＰＵ電源１４０ではこのような動作電圧維持のために工夫がなされている。なお、コイル１４２とコンデンサ１４４によってＬＣフィルタを形成しており、バッテリ２００の端子電圧に含まれるノイズを低減している。
【００１８】
図２は、ＣＰＵ電源１４０の詳細構成を示す図である。図２に示すように、ＣＰＵ電源１４０は、電源回路１５０、コンデンサ１５２、１５４、１６０、ダイオード１５６、１６２、１７０、スイッチ回路（ＳＷ）１６４、検出ＩＣ１６６、抵抗１６８を含んで構成されている。
【００１９】
電源回路１５０は、ＣＰＵ１３０に供給する５Ｖの動作電圧を生成する安定化電源回路であって、入力電圧が５Ｖ以上の所定範囲（例えば、５ＶからＬＥＤバックライト回路１１６の出力電圧である２２Ｖまでの範囲）で変動したときに５Ｖの一定電圧を生成する。電源回路１５０の入力側および出力側には、平滑用のコンデンサ１５２、１５４が接続されている。
【００２０】
ダイオード１５６は、バッテリ電圧が過度に低下したときに電源回路１５０の入力側とバッテリ端子側との間を遮断する電流逆流防止用素子であり、コイル１４２とコンデンサ１４４によって形成されるＬＣフィルタと電源回路１５０と電源回路１５０の入力端子との間に、アノードがＬＣフィルタ側になるように挿入されている。
【００２１】
コンデンサ１６０は、ＬＥＤバックライト回路１１６の出力端子にダイオード１６２を介して接続されており、ＬＥＤバックライト回路１１６の出力電圧（２２Ｖ）に応じた電荷を保持する。このコンデンサ１６０は、バッテリ電圧が低下したときに、バッテリ２００に代わって電源回路１５０に入力電圧を供給するためのものであり、例えば１００μＦの静電容量を有している。ダイオード１６２は、ＬＥＤバックライト回路１１６の出力電圧が低下したときにＬＥＤバックライト回路１１６の出力側とコンデンサ１６０との間を遮断する電流逆流防止用素子であり、これらの間にカソードがコンデンサ１６０側になるように挿入されている。なお、ＬＥＤバックライト回路１１６の出力側に設けられたコンデンサ１１８は、ＬＥＤバックライト回路１１６の出力電圧を平滑するためのものである。
【００２２】
スイッチ回路１６４は、一方端がコンデンサ１６０に接続され、他方端が電流逆流防止用素子としてのダイオード１７０を介して電源回路１５０の入力側に接続されている。スイッチ回路１６４は、バッテリ電圧が低下したときにオンされ、それ以外のときにはオフされる。このスイッチ回路１６４は、例えば、アナログスイッチ、ＦＥＴ、バイポーラトランジスタなどにより形成することができる。検出ＩＣ１６６は、バッテリ電圧の検出を行っており、バッテリ電圧が所定値（例えば６．５Ｖ）よりも低下したときにスイッチ回路１６４をオンする。なお、検出ＩＣ１６６は、抵抗１６８を介してコンデンサ１６０側から印加される電圧によって動作しており、バッテリ電圧低下時の確実な動作が確保されている。
【００２３】
上述したＬＣＤモジュール１１０が特許請求の範囲における液晶表示装置に、ＬＥＤバックライト回路１１６がバックライト回路に、スイッチ回路１６４、検出ＩＣ１６６、ダイオード１５６、１７０が入力電圧切替回路に、検出ＩＣ１６６がバッテリ電圧検出回路にそれぞれ対応する。
【００２４】
本実施形態のＣＰＵ電源１４０（電源装置）はこのような構成を有しており、次にその動作を説明する。
【００２５】
（正常時の動作）
バッテリ電圧が６．５Ｖ以上の正常時には、スイッチ回路１６４がオフされている。このとき、コンデンサ１６０は、ＬＥＤバックライト回路１１６の出力電圧によって充電され、コンデンサ１６０の両端電圧は、ＬＥＤバックライト回路１１６の出力電圧（２２Ｖ）とほぼ同じ値に維持される（実際には、ダイオード１６２の順方向電圧分低くなる）。また、電源回路１５０は、ＬＣフィルタおよびダイオード１５６を介して印加されるバッテリ電圧に基づいて一定（５Ｖ）の出力電圧を生成する。この出力電圧は、ＣＰＵ１３０およびＢＵＳ  Ｉ／Ｆ１３２に動作電圧として印加される。
【００２６】
（電圧低下時）
バッテリ電圧が６．５Ｖよりも低下すると、検出ＩＣ１６６は、このバッテリ電圧の低下を検出してスイッチ回路１６４をオンする。以後、コンデンサ１６０の端子電圧（両端電圧）がダイオード１７０を介して電源回路１５０の入力側に印加される。電源回路１５０は、スイッチ回路１６４を介して印加されるコンデンサ１６０の端子電圧に基づいて一定（５Ｖ）の出力電圧を生成する。特に、コンデンサ１６０の端子電圧は、スイッチ回路１６４をオンする直前までＬＥＤバックライト回路１１６の出力電圧である２０Ｖ以上の高い値を維持しているため、スイッチ回路１６４がオンされた後にコンデンサ１６０の端子電圧が、電源回路１５０が正常動作可能な５Ｖ近傍まで低下するまでの時間を長くすることができる。
【００２７】
このように、本実施形態のＣＰＵ電源１４０では、ＬＥＤバックライト回路１１６の高い出力電圧をコンデンサ１６０に保持しておいて、バッテリ電圧低下時に電源回路１５０の入力電圧として用いることにより、この入力電圧が電源回路１５０が動作不能に陥る電圧まで下がる時間を長くすることができる。すなわち、バッテリ電圧低下時に電源回路１５０の正常動作を一定時間（バッテリ電圧低下時に所定の処理を行うために必要なＣＰＵ１３０の一定の動作時間）保証するために必要なコンデンサ１６０の静電容量を大幅に小さくすることができる。特に、コンデンサ１６０の静電容量とコストおよび占有面積はほぼ比例する関係にあるため、検出ＩＣ１６６等の他の付加回路の追加を考慮しても大幅なコスト低減および占有面積の小型化が可能となる。
【００２８】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、ディスプレイ装置１００に備わったＣＰＵ電源１４０について本発明を適用したが、ＬＣＤモジュールのバックライトとしてＬＥＤが用いられている装置であればＬＥＤバックライト回路の出力電圧を利用することができるため、ディスプレイ装置１００以外の各種装置についても広く本発明を適用することができる。
【００２９】
また、上述した実施形態では、電源回路１５０によって生成される動作電圧によってＣＰＵ１３０を動作させる場合を考えたが、マイコンやメモリ等のＣＰＵ以外の動作時間を長くする場合にも本発明を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
上述したように、本発明によれば、バッテリ電圧低下時に電源回路１５０の正常動作を一定時間保証するために必要なコンデンサ１６０の静電容量を大幅に小さくすることができ、大幅なコスト低減および占有面積の小型化が可能となる。
【符号の説明】
【００３１】
１００  ディスプレイ装置
１１０  ＬＣＤモジュール
１１２  ＬＥＤ
１１４  ＬＣＤ電源
１１６  ＬＥＤバックライト回路
１２０  映像ＩＣ
１２２  映像ＩＣ電源
１２４  入力Ｉ／Ｆ
１３０  ＣＰＵ
１３２  ＢＵＳ  Ｉ／Ｆ
１４０  ＣＰＵ電源
１４２  コイル
１４４、１５２、１５４、１６０  コンデンサ
２００  バッテリ
１５０  電源回路
１５６、１６２、１７０  ダイオード
１６４  スイッチ回路（ＳＷ）
１６６  検出ＩＣ
１６８  抵抗
【図１】
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【図２】
2012221143.tif 000004