(57)【要約】【課題】  車両用計器へ供給される電源電圧の変動が激しくなる場合にあっても、電子部品を保護できる車両用計器の電源回路を提供する。【解決手段】  電源Ｂからの電力供給に基づいて所定電圧を出力するレギュレータ２と、電源Ｂからレギュレータ２への前記電力供給とその停止とを切り換えるＮＰＮ型トランジスタからなるスイッチ手段３と、レギュレータ２の入力端に接続されるコンデンサ４と、電源Ｂからの前記電力供給の電圧値が大きい場合に、電源Ｂからレギュレータ２への前記電力供給を停止するようにスイッチ手段３を駆動する過電圧検出回路５と、電源Ｂから発せられる突入電流が大きい場合に、電源Ｂからレギュレータ２への前記電力供給を停止するようにスイッチ手段３を駆動する過電流検出手段６と、を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源からの電力供給に基づいて所定電圧を出力するレギュレータと、
前記電源から前記レギュレータへの前記電力供給とその停止とを切り換えるＮＰＮ型トランジスタからなるスイッチ手段と、
前記レギュレータの入力端に接続されるコンデンサと、
前記電源からの前記電力供給の電圧値が大きい場合に、前記電源から前記レギュレータへの前記電力供給を停止するように前記スイッチ手段を駆動する過電圧検出回路と、
前記電源から発せられる突入電流が大きい場合に、前記電源から前記レギュレータへの前記電力供給を停止するように前記スイッチ手段を駆動する過電流検出回路と、
を備えることを特徴とする車両用計器の電源回路。
【請求項２】
前記レギュレータは、計時処理を行う制御回路へ前記所定電圧を出力することを特徴とする請求項１に記載の車両用計器の電源回路。
【請求項３】
車両情報を表示する表示手段を備え、
前記制御回路は、前記表示手段を制御する制御信号を出力することを特徴とする請求項２に記載の車両用計器の電源回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用計器を構成する負荷回路へ安定した電源を供給するための電源回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両速度や積算走行距離などの車両情報を表示する車両用計器として、例えば、特許文献１に開示されるものがある。これらの車両用計器は、安定して電源を供給できるバッテリと接続され、この電源を用いて各種車両情報の表示を行っている。また、車両に搭載される各種センサにおいても、このバッテリからの電源供給に基づいて作動する。
【０００３】
しかしながら、車両に搭載されるバッテリが小型で電源容量が少ない車両や、暗電流など電力消費によって電源容量が少ない車両の場合には、車両の発電機から車両用計器へ電源電圧が供給される割合が高くなるため、電源供給が断続したり、且つ電圧変動が激しくなってしまうため、例えば、特許文献２に開示されるように、電源回路に、瞬断防止用に設けられる入力電解コンデンサや、トランジスタとツェナダイオードとベース抵抗体から構成されるサージ保護回路を備えるものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１１４０５６号公報
【特許文献２】特開昭６４−２３７２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、サージ電圧／電源ノイズが印加される場合や、発電機からの電源供給割合が大きな車両にあっては、特にエンジンの始動時に、車両用計器へ大きな電力変動をともなう電源が供給されてしまうため、該電解コンデンサが繰り返し充電され、また、トランジスタに突入電流が頻繁に流れてしまう。その結果、該構成を前記車両の計器に適用した場合、トランジスタや電解コンデンサなどの電子部品が破損してしまう恐れがあり問題であった。
【０００６】
そこで本発明の目的は、上述の課題に着目し、車両用計器へ供給される電源電圧の変動が激しくなる場合であっても、電子部品を保護できる車両用計器の電源回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の車両用計器の電源回路は、
電源からの電力供給に基づいて所定電圧を出力するレギュレータと、
前記電源から前記レギュレータへの前記電力供給とその停止とを切り換えるＮＰＮ型トランジスタからなるスイッチ手段と、
前記レギュレータの入力端に接続されるコンデンサと、
前記電源からの前記電力供給の電圧値が大きい場合に、前記電源から前記レギュレータへの前記電力供給を停止するように前記スイッチ手段を駆動する過電圧検出回路と、
前記電源から発せられる突入電流が大きい場合に、前記電源から前記レギュレータへの前記電力供給を停止するように前記スイッチ手段を駆動する過電流検出回路と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、前記レギュレータは、計時処理を行う制御回路へ前記所定電圧を出力することを特徴とする。
【０００９】
また、車両情報を表示する表示手段を備え、
前記制御回路は、前記表示手段を制御する制御信号を出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、車両用計器の電源回路に関し、電源電圧の変動が激しくなる場合にあっても、電子部品を保護できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態における電源回路の構成を示す図。
【図２】同上実施形態の車両用計器を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明が適用された実施の形態について添付図面を用いて説明する。
【００１３】
図１は、車両用計器の電源回路の回路構成を示す図であり、車両のバッテリＢ１や発電機Ｂ２からなる電源Ｂから供給される電力を安定化し、負荷回路へ供給するまでの構成について示している。
【００１４】
なお、車両用計器Ａは、図２に示すように、車両情報を示す表示器（表示手段）Ｃを備えるとともに、これらを駆動するための回路基板に、電源回路Ａ１が実装されている。表示器Ｃは、液晶表示素子とバックライトとを用いたデジタル表示部Ｃ１やモータを駆動源として回動する指針によって計測値を示す指針表示部Ｃ２を備え、後述する制御回路によって制御される。また、回路基板は、車両用計器Ａの筐体Ｄ内に設けられる。
【００１５】
また、電源Ｂの発電機Ｂ２は、車両駆動源となるエンジンの回転を利用したオルタネータを適用できる。バッテリＢ１は、発電機Ｂ２からの交流成分を利用して充電するとともに、電源Ｂの出力を安定して供給する役割もある。また、バッテリＢ１によって、発電機Ｂ２（エンジン）が稼働しない状態においても電力を出力できる。
【００１６】
車両用計器Ａは、電源Ｂと接続され、ダイオード１と、レギュレータ２と、スイッチ手段３と、コンデンサ４と、過電圧検出回路５と、過電流検出回路６と、からなる電源回路Ａ１と、制御回路７とを前述回路基板に備えている。
【００１７】
ダイオード１は、電源回路Ａ１の入力端において、バッテリＢ１の端子を逆接続するなど、通常に対して反対側に電流が流れないようにするための保護回路であり、バッテリＢなどの電源からの配線とアノードとを接続している。
【００１８】
レギュレータ２は、電源Ｂからの電力供給に基づいて負荷となる制御回路７の駆動電源を所定電圧（例えば、５Ｖ）に降圧して供給する回路である。
【００１９】
スイッチ手段３は、ＮＰＮ型トランジスタを適用でき、電源Ｂからレギュレータ２への電力供給とその停止とを切り換える。スイッチ手段３は、エミッタをレギュレータ２に、コレクタを過電流検出回路６に、ベースを過電圧検出回路５に接続する。また、スイッチ手段３には、コレクタとベースとに接続されるベース抵抗３１を設けている。ベース抵抗３１は、後述する過電圧検出回路５のトランジスタに流れる電流を制限している。
【００２０】
コンデンサ４は、レギュレータ２の入力端に接続される電解コンデンサを適用できる。コンデンサ４は、一端をスイッチ手段３のエミッタとレギュレータ２との配線から分岐して接続され、他端を接地接続する。コンデンサ４は、電源遮断時の電力保持用であるとともに、スイッチ手段３によって、電源Ｂからの電力供給を停止している間に、レギュレータ２へ電力供給できる。コンデンサ４は、想定される突入電流の大きさと、レギュレータ４への電力供給を充分に行うための保持時間とに基づいて、最適な容量のものを適用できる。
【００２１】
なお、コンデンサ４は、複数の電解コンデンサを並列に接続して設けることもできるし、セラミックコンデンサを適用することもできる。
【００２２】
過電圧検出回路５は、ツェナダイオード５１とトランジスタ５２と、抵抗素子５３とを設けて、スイッチ手段３の切り換え駆動できる。
【００２３】
ツェナダイオード５１は、カソードをダイオード１のカソードに接続し、アノードを抵抗素子５３に接続する。ツェナダイオード５１は、スイッチ手段３の耐電圧やスイッチ手段３の後段に接続されるコンデンサ４や図示されていない電子部品の耐電圧を考慮したツェナ電圧が選定され、ツェナ電圧を超える過電圧が印加される場合に、抵抗素子５３を介してトランジスタ５２へベース電流を流す。
【００２４】
トランジスタ５２は、ＮＰＮ型トランジスタを適用でき、エミッタを接地接続し、コレクタをスイッチ手段３に接続し、ベースを抵抗素子５３に接続する。トランジスタ５２は、過電圧のない通常状態において、オフ状態（コレクタ／エミッタ間が断線状態）である。一方、電源Ｂからの電力によって、ツェナダイオード５１のツェナ電圧を超える過電圧が印加される場合、トランジスタ５２は、ツェナダイオード５１と抵抗５３とを介して電源Ｂから供給されるベース電流によって、オン状態（コレクタ／エミッタ間が通電状態）となり、スイッチ手段３をオフ状態（コレクタ／エミッタ間が断線状態）にする。
【００２５】
抵抗素子５３は、一端をツェナダイオード５１のアノードに接続し、他端をトランジスタ５２のベースに接続する。抵抗素子５３は、トランジスタ５２へのベース電流を制限する。
【００２６】
過電流検出回路６は、電流検出用抵抗６１と、トランジスタ６２とを設ける。
【００２７】
電流検出用抵抗６１は、一端をダイオード１のカソードへ接続し、他端をスイッチ手段３にコレクタに接続する。電流検出用抵抗６１によって、スイッチ手段３に流れる電流の増加に基づいて両端の電圧が増加する。
【００２８】
トランジスタ６２は、ＰＮＰ型トランジスタを適用でき、エミッタをダイオード１のカソードに接続し、コレクタをツェナダイオード５１のアノード（ツェナダイオード５１と抵抗素子５３との間の配線）に接続し、ベースをスイッチ手段３のコレクタに接続する。
【００２９】
また、トランジスタ６２は、過電流により電流検出用抵抗６１の両端電圧がベース／エミッタ間のオン電圧（約０．４Ｖ）を上回るとオン状態（エミッタ／コレクタ間が通電状態）になる。これにより、抵抗素子５３を介してトランジスタ５２にベース電流を流し、トランジスタ５２をオン状態にすることで、スイッチ手段３をオフ状態にできる。
【００３０】
なお、過電流検出回路６は、最小部品構成となるように、過電圧検出回路５のトランジスタ５２を併用して、スイッチ手段３を駆動させているが、トランジスタ５２とは別のトランジスタによって、スイッチ手段３を駆動する構成であってもよい。
【００３１】
制御回路７は、レギュレータ２からの電力によって駆動するマイクロコンピュータを適用でき、図示しない、ケーブルを介して入力される車両情報に基づいて、車両用計器Ａに搭載する表示器Ｃの液晶表示素子やバックライト、モータ等の電子部品を制御する。
【００３２】
また、制御回路７は、イグニションスイッチの状態を検出でき、イグニションスイッチがオンからオフへ移行した場合に、省電力モードにて制御回路７を作動できる。この際、省電力モードとして、制御回路７は、表示器Ｃによる表示制御に関する処理を停止し、計時処理など限られた処理を定期的に行い、消費電流の小さな状態に切り換えることができる。この場合にあっても、スイッチ手段３にＮＰＮ型トランジスタを適用することによって、通常時（過電圧等ない状態）、ベース電流が接地側に流れず、電源Ｂからの電力がすべてレギュレータ２側へ流れるため、余計な電力を消費しない。
【００３３】
以上の構成によって、例えば、発電機Ｂ２から主に発せられる間欠的な過電圧が長時間にわたり印加される場合であっても、過電圧とともに、過電流に対しても保護できるため、耐電流の小さい安価なトランジスタをスイッチ手段３に適用できる。また、大きな突入電流がコンデンサ４に次々と印加されることも防止できる。
【００３４】
かかる車両用計器Ａの電源回路Ａ１は、電源Ｂからの電力供給に基づいて所定電圧を出力するレギュレータ２と、電源Ｂからレギュレータ２への前記電力供給とその停止とを切り換えるＮＰＮ型トランジスタからなるスイッチ手段３と、レギュレータ２の入力端に接続されるコンデンサ４と、電源Ｂからの前記電力供給の電圧値が大きい場合に、電源Ｂからレギュレータ２への前記電力供給を停止するようにスイッチ手段３を駆動する過電圧検出回路５と、電源Ｂから発せられる突入電流が大きい場合に、電源Ｂからレギュレータ２への前記電力供給を停止するようにスイッチ手段３を駆動する過電流検出手段６と、を備える。
【００３５】
従って、発電機Ｂ２による電力供給の割合が大きくなるなどして、電源Ｂから車両用計器Ａへ供給される電源電圧の変動が激しくなる場合であっても、トランジスタやコンデンサ、負荷回路に搭載される電子部品を保護できる車両用計器の電源回路となる。また、スイッチ手段３にＮＰＮ型トランジスタを適用することによって、通常時（過電圧等ない状態）、過電流や過電圧のための保護回路として余計な電力を消費せず、効率よくレギュレータ２側へ電力供給できるため、発電機Ｂ２による発電が無い状態であっても車両用計器Ａを長時間駆動できる。
【００３６】
なお、本発明を上述した実施の形態の構成にて例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の構成においても、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良、並びに設計の変更が可能なことは勿論である。電源回路Ａ１の電力供給対象となる負荷として制御回路７を例にあげて説明したが、同様の所定電圧（例えば、５Ｖ）にて駆動する他の電子部品であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、例えば、自動車やオートバイ、あるいは農業機械や建設機械を備えた移動体に搭載される車両用計器の電源回路として適用できる。
【符号の説明】
【００３８】
１    ダイオード
２    レギュレータ
３    スイッチ手段
３１  ベース抵抗
４    コンデンサ
５    過電圧検出回路
５１  ツェナダイオード
５２  トランジスタ
５３  抵抗素子
６    過電流検出回路
６１  電流検出用抵抗
６２  トランジスタ
７    制御回路
Ａ    車両用計器
Ａ１  電源回路
Ｂ    電源
Ｂ１  バッテリ
Ｂ２  発電機
Ｃ    表示器（表示手段）
【図１】
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【図２】
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