(57)【要約】【課題】発光素子を温度によらず所定の輝度で発光させることができるスイッチング電源回路を提供する。【解決手段】スイッチング電源回路１０は、入力電圧を変換し、複数の負荷３００に対して駆動電圧を供給する。スイッチング電源回路１０は、インダクタ２０と、第１スイッチ３０と、第２スイッチ４０と、コンデンサ５０と、電流検出部６０と、スイッチング駆動部９０と、を備える。第１スイッチ３０は、インダクタ２０を充放電させる。第２スイッチ４０は、各負荷３００にそれぞれ接続される。電流検出部６０は、負荷３００に流れる電流を検出する。電流検出部６０に接続される負荷３００の少なくとも１つは、ＬＥＤ３００ｂとされる。スイッチング駆動部９０は、ＬＥＤ３００ｂに流れる電流が、所定の目標電流となるように第１スイッチ３０及び第２スイッチ４０をスイッチングさせる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電圧を変換し、複数の負荷（３００）に対して、各負荷を駆動するための駆動電圧を供給するスイッチング電源回路であって、
単一のインダクタ（２０）と、
周期的にオン、オフすることにより、前記インダクタに前記入力電圧に基づく電流を通電させてエネルギーを蓄積させるとともに、前記インダクタに蓄積されたエネルギーを放出させる第１スイッチ（３０）と、
各負荷に対応して複数設けられ、各負荷にそれぞれ接続される第２スイッチ（４０）と、
各負荷に対応して複数設けられ、各負荷にそれぞれ接続されるとともに、前記駆動電圧を平滑化するコンデンサ（５０）と、
前記インダクタにエネルギーを放出させ、且つ、前記インダクタが放出したエネルギーを各負荷に選択的に与えるように前記第１スイッチ及び前記第２スイッチをスイッチングさせることにより、各負荷に対応する複数の前記駆動電圧を各負荷に与えるスイッチング制御部（７０，８０，９０）と、
前記負荷に流れる電流を検出する電流検出部（６０）と、を備え、
前記電流検出部に接続された前記負荷の少なくとも１つは、発光ダイオード（３００ｂ）とされ、
前記スイッチング制御部は、前記インダクタが放出したエネルギーをそれぞれ別のタイミングで各負荷に与えるように、各第２スイッチをそれぞれ別のタイミングでオンさせるとともに、前記発光ダイオードに流れる電流が、所定の目標電流となるように前記第１スイッチ及び前記第２スイッチをスイッチングさせることを特徴とするスイッチング電源回路。
【請求項２】
少なくとも前記発光ダイオードを含む複数の前記負荷に対応して設けられ、対応する前記負荷に流れる電流を記憶するとともに、記憶した電流を前記スイッチング制御部に出力する複数の電流記憶部（１００）をさらに備え、
前記電流検出部は、単一とされるとともに、前記電流記憶部に対応する複数の前記負荷に接続され、接続された前記負荷に流れる電流を前記電流記憶部に出力し、
前記スイッチング制御部は、前記第２スイッチのスイッチングに応じて各電流記憶部を制御することで、各負荷に流れる電流を対応する前記電流記憶部に記憶させることを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源回路。
【請求項３】
前記第２スイッチの１つは、前記負荷に流れる電流が前記インダクタから該第２スイッチに向かう順方向に流れる場合にのみオンするスイッチングダイオードとされ、
前記スイッチングダイオードは、最も高い前記駆動電圧が供給される前記負荷に接続されることを特徴とする請求項１又は請求項２項に記載のスイッチング電源回路。
【請求項４】
前記スイッチング制御部は、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのスイッチング周期を時間の経過とともに変化させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のスイッチング電源回路。
【請求項５】
前記第１スイッチは、前記入力電圧を出力する直流電源に対して並列に接続され、
前記スイッチング制御部は、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチが、それぞれ別のタイミングでオンするように前記第１スイッチ及び前記第２スイッチをスイッチングさせることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のスイッチング電源回路。
【請求項６】
前記負荷に接続され、前記第２スイッチがオンするときに前記コンデンサから前記インダクタに向かう逆方向の電流が流れることを抑制する整流ダイオード（１１０）をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のスイッチング電源回路。
【請求項７】
複数の前記負荷は、互いに同じ経路に接続され、
前記整流ダイオードは、単一とされ、前記経路に設けられていることを特徴とする請求項６に記載のスイッチング電源回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
入力電圧を変換し、複数の負荷に対して、各負荷を駆動するための駆動電圧を供給するスイッチング電源回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に記載のように、単一インダクタ多出力ＤＣ／ＤＣ変換回路と、制御回路と、を備えるスイッチング電源回路が知られている。単一インダクタ多出力ＤＣ／ＤＣ変換回路は、複数の負荷に出力電圧を与える。単一インダクタ多出力ＤＣ／ＤＣ変換回路は、単一のインダクタと、インダクタ及び電源に接続される第１スイッチと、各負荷に接続される複数の第２スイッチと、を有する。制御回路は、第１スイッチ及び第２スイッチをスイッチングさせることで、各負荷に出力電圧を与える。また、制御回路は、各負荷に与える出力電圧が所望の出力電圧に対応した基準電源電圧となるように、第１スイッチ及び第２スイッチをスイッチングさせる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１７２４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記構成では、負荷として発光ダイオードを採用した場合であっても、制御回路が、発光ダイオードに与える出力電圧が基準電源電圧となるように制御する。発光ダイオードは、電流値により輝度が決まる。しかしながら、発光ダイオードの電流電圧特性は、自身の温度により変化する。そのため、出力電圧に応じて制御する上記構成では、温度が変化する場合、発光ダイオードを所定の輝度で発光させ難い。
【０００５】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、発光素子を温度によらず所定の輝度で発光させることができるスイッチング電源回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ここに開示される発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲及びこの項に記載した括弧内の符号は、１つの態様として下記の実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。
【０００７】
開示された発明の１つは、入力電圧を変換し、複数の負荷（３００）に対して、各負荷を駆動するための駆動電圧を供給するスイッチング電源回路であって、単一のインダクタ（２０）と、周期的にオン、オフすることにより、インダクタに入力電圧に基づく電流を通電させてエネルギーを蓄積させるとともに、インダクタに蓄積されたエネルギーを放出させる第１スイッチ（３０）と、各負荷に対応して複数設けられ、各負荷にそれぞれ接続される第２スイッチ（４０）と、各負荷に対応して複数設けられ、各負荷にそれぞれ接続されるとともに、駆動電圧を平滑化するコンデンサ（５０）と、インダクタにエネルギーを放出させ、且つ、インダクタが放出したエネルギーを各負荷に選択的に与えるように第１スイッチ及び第２スイッチをスイッチングさせることにより、各負荷に対応する複数の駆動電圧を各負荷に与えるスイッチング制御部（７０，８０，９０）と、負荷に流れる電流を検出する電流検出部（６０）と、を備え、電流検出部に接続された負荷の少なくとも１つは、発光ダイオード（３００ｂ）とされ、スイッチング制御部は、インダクタが放出したエネルギーをそれぞれ別のタイミングで各負荷に与えるように、各第２スイッチをそれぞれ別のタイミングでオンさせるとともに、発光ダイオードに流れる電流が、所定の目標電流となるように第１スイッチ及び第２スイッチをスイッチングさせることを特徴とする。
【０００８】
これによれば、電流検出部により、発光素子に流れる電流を検出することができる。そして、スイッチング制御部により、発光素子に流れる電流が目標電流になるように、第１スイッチ及び第２スイッチをフィードバック制御することができる。これにより、発光素子に流れる電流は、温度によらず目標電流にほぼ一致することとなる。したがって、発光素子を温度によらず所定の輝度で発光させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態に係るスイッチング電源回路の概略構成を示す回路図である。
【図２】第１スイッチ及び第２スイッチの動作を示すタイミングチャートである。
【図３】第２実施形態に係るスイッチング電源回路の概略構成を示す回路図である。
【図４】第１スイッチ、第２スイッチ、及び第３スイッチの動作を示すタイミングチャートである。
【図５】第３実施形態に係るスイッチング電源回路の概略構成を示す回路図である。
【図６】第４実施形態に係るスイッチング電源回路の概略構成を示す回路図である。
【図７】第１スイッチ、第２スイッチ、及び第３スイッチの動作を示すタイミングチャートである。
【図８】第５実施形態に係るスイッチング電源回路の概略構成を示す回路図である。
【図９】第１スイッチ、第２スイッチ、及び第３スイッチの動作を示すタイミングチャートである。
【図１０】第６実施形態に係るスイッチング電源回路の第２スイッチの動作を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、以下に示す各実施形態において、共通乃至関連する要素には同一の符号を付与するものとする。
【００１１】
（第１実施形態）
先ず、図１に基づきスイッチング電源回路１０の概略構成について説明する。
【００１２】
スイッチング電源回路１０は、直流電源２００から入力される入力電圧を変換し、複数の負荷３００に対して、各負荷３００を駆動するための駆動電圧を供給する。スイッチング電源回路１０は、インダクタ２０と、第１スイッチ３０と、第２スイッチ４０と、コンデンサ５０と、電流検出部６０と、比較器７０と、基準電圧源８０と、スイッチング駆動部９０と、を備える。直流電源２００の負極端子はグランドに接続され、正極端子はインダクタ２０の一端に接続されている。このようなスイッチング電源回路１０は、車両用前照灯に用いられる。直流電源２００としては、たとえば車載バッテリを採用することができる。
【００１３】
本実施形態では、負荷３００として、ファン３００ａとＬＥＤ３００ｂとを採用している。なお、ＬＥＤ３００ｂは、複数の素子が直列に接続されてなる。本実施形態では、４つの素子により、ＬＥＤ３００ｂが構成されている。このＬＥＤ３００ｂが、特許請求の範囲に記載の発光ダイオードに相当する。
【００１４】
スイッチング電源回路１０は、昇圧回路を有しており、この昇圧回路により、ファン３００ａ及びＬＥＤ３００ｂに、入力電圧よりも高い出力電圧を印加する。また、スイッチング電源回路１０は、ファン３００ａに入力電圧より低い駆動電圧を供給するとともに、ＬＥＤ３００ｂに入力電圧より高い駆動電圧を供給する。すなわち、スイッチング電源回路１０は、昇降圧回路として構成される。スイッチング電源回路１０は、所定の輝度で発光できるような駆動電圧をＬＥＤ３００ｂに供給する。
【００１５】
上記した昇圧回路は、１つのインダクタ２０と、１つの第１スイッチ３０により構成されている。インダクタ２０は、正極側において、直流電源２００に対して直列に接続されている。インダクタ２０のうち、直流電源２００と反対側の端子は、第１スイッチ３０の端子の１つに接続されている。インダクタ２０としては、たとえばチョークコイルを採用することができる。
【００１６】
第１スイッチ３０としては、たとえば、ＭＯＳＦＥＴなどの３端子のスイッチを採用することができる。第１スイッチ３０において、インダクタ２０に接続された端子とは別の端子が、グランドに接続されている。このように、第１スイッチ３０は、直流電源２００に対して並列、詳しくは、直流電源２００とインダクタ２０との直列回路に対して並列に接続されている。第１スイッチ３０及びインダクタ２０の接続点は、各第２スイッチ４０の端子の１つが接続されている。
【００１７】
この第１スイッチ３０が周期的にオン、オフすることにより、インダクタ２０が充放電する。第１スイッチ３０がオンすると、インダクタ２０は、流れこむ電流によりエネルギーを蓄積、すなわち充電する。第１スイッチ３０がオフすると、インダクタ２０は、負荷３００への電流を維持しようとして、蓄積されたエネルギーを放出、すなわち放電する。
【００１８】
第２スイッチ４０は、上記した昇圧回路から負荷３００への出力電圧の印加を制御するために、昇圧回路と各負荷３００とを電気的に接続する経路にそれぞれ設けられている。すなわち、各負荷３００に対応して複数設けられている。このような第２スイッチ４０としては、たとえば、ＭＯＳＦＥＴなどの３端子のスイッチを採用することができる。
【００１９】
本実施形態では、第２スイッチ４０として、ファン３００ａに対応する第２スイッチ４０ａと、ＬＥＤ３００ｂに対応する第２スイッチ４０ｂと、を有する。第２スイッチ４０の一方がオンすると、オンした第２スイッチ４０に対応する負荷に、昇圧回路から出力電圧が印加される。
【００２０】
コンデンサ５０は、負荷３００に与える駆動電圧を平滑化するために、各負荷３００に対応して複数設けられている。また、コンデンサ５０は、負荷３００に対して並列に接続されている。第２スイッチ４０がオンし、昇圧回路から出力電圧が印加されると、コンデンサ５０は充電される。第２スイッチ４０がオフすると、コンデンサ５０から、対応する負荷３００に駆動電圧が供給される。
【００２１】
このコンデンサ５０は、一端が第２スイッチ４０における負荷３００側の端子に接続され、他端が負荷３００の一方の端子、詳しくは、第２スイッチ４０と反対側の端子に接続されている。本実施形態では、コンデンサ５０として、ファン３００ａに対応するコンデンサ５０ａと、ＬＥＤ３００ｂに対応するコンデンサ５０ｂと、を備える。
【００２２】
コンデンサ５０ａの一端は、直流電源２００及びインダクタ２０の接続点に接続されている。これにより、ファン３００ａの一方の端子における電位が、直流電源２００の正極端子と同じ電位となる。コンデンサ５０ｂの一端は、グランドに接続されている。これにより、ＬＥＤ３００ｂの一方の端子における電位が、グランド電位となる。
【００２３】
電流検出部６０は、負荷３００に流れる電流を検出するために、第２スイッチ４０と負荷３００とを電気的に接続する経路にそれぞれ設けられている。この電流検出部６０は、第２スイッチ４０と負荷３００との間に設けられるとともに、これらに対して直列に接続された抵抗６２と、抵抗６２に流れる電流を電圧に変換して出力する電流電圧変換部６４と、を有する。電流電圧変換部６４としては、抵抗６２の両端の電圧を検出するオペアンプを採用することができる。電流電圧変換部６４の出力端子は、比較器７０の入力端子の１つに接続されている。本実施形態では、電流検出部６０として、ファン３００ａに流れる電流を検出する電流検出部６０ａと、ＬＥＤ３００ｂに流れる電流を検出する電流検出部６０ｂと、を有する。
【００２４】
比較器７０（コンパレータ）は、電流検出部６０にて検出された値と所定の基準電圧とを比較し、その比較結果をスイッチング駆動部９０に出力する。比較器７０の２つの入力端子のうち、一方が上記した電流電圧変換部６４の出力端子に接続され、他方が、基準電圧源８０に接続されている。
【００２５】
本実施形態では、比較器７０として、ファン３００ａ側の電流検出部６０ａに接続された比較器７０ａと、ＬＥＤ３００ｂ側の電流検出部６０ｂに接続された比較器７０ｂと、を有する。また、基準電圧源８０として、比較器７０ａに対応する基準電圧源８０ａと、比較器７０ｂに対応する基準電圧源８０ｂと、を有する。なお、基準電圧の値は、負荷３００に目標電流が流れるときの電流検出部６０の出力電圧と同じ値が設定されている。ＬＥＤ３００ｂの場合、ＬＥＤ３００ｂを所定輝度で発光させるために必要な電流が目標電流であり、この目標電流に応じた基準電圧値が設定されている。
【００２６】
スイッチング駆動部９０は、比較器７０の出力信号に基づき、ＰＷＭ信号を生成する。このように、スイッチング駆動部９０は、電流電圧変換部６４の出力電圧と、基準電圧源８０の基準電圧と、の差が小さくなるように、第１スイッチ３０及び第２スイッチ４０をフィードバック制御する。
【００２７】
スイッチング駆動部９０は、第１スイッチ３０及び第２スイッチ４０にＰＷＭ信号を出力することで、第１スイッチ３０及び第２スイッチ４０をスイッチングさせる。このスイッチングにより、スイッチング駆動部９０は、インダクタ２０にエネルギーを蓄積させるとともに放出させ、そのエネルギーを各負荷３００に選択的に与える。スイッチング駆動部９０は、負荷３００に流れる電流が目標電流となるように、第１スイッチ３０及び第２スイッチ４０をスイッチングさせる。なお、比較器７０、基準電圧源８０、及びスイッチング駆動部９０は、特許請求の範囲に記載のスイッチング制御部に相当する。
【００２８】
次に、図２に基づき、第１スイッチ３０及び第２スイッチ４０の動作タイミングについて説明する。なお、図２に示す波形は、スイッチング駆動部９０が第１スイッチ３０及び各第２スイッチ４０に出力するＰＷＭ信号を示している。第１スイッチ３０及び第２スイッチ４０は、ＰＷＭ信号がＨｉｇｈのときにオンし、ＰＷＭ信号がＬｏｗのときにオフする。スイッチング駆動部９０は、第１スイッチ３０及び第２スイッチ４０に出力するＰＷＭ信号のパルス幅を変動させることで、昇圧回路の出力電圧の大きさを変動させ、各負荷３００に異なる駆動電圧を与える。
【００２９】
スイッチング駆動部９０は、各第２スイッチ４０が別々のタイミングでオンするように、第２スイッチ４０をスイッチングさせる。そのため、ファン３００ａ及びＬＥＤ３００ｂは、上記した昇圧回路に同じタイミングで接続されることがない。また、スイッチング駆動部９０は、第１スイッチ３０及び第２スイッチ４０が別々のタイミングでオンするように、第１スイッチ３０及び第２スイッチ４０をスイッチングさせる。
【００３０】
期間ｔ１の直前において、第１スイッチ３０はオフ、第２スイッチ４０ａはオフ、第２スイッチ４０ｂはオンとされる。これに対し、期間ｔ１になると、第１スイッチ３０がオフからオンとなり、第２スイッチ４０ｂがオンからオフとなる。第２スイッチ４０ａはオフ状態を維持する。第１スイッチ３０がオンするため、インダクタ２０にエネルギーが蓄積される。このとき、各コンデンサ５０の放電により、各負荷３００に駆動電圧が供給される。
【００３１】
期間ｔ１が終了し、次いで期間ｔ２になると、第１スイッチ３０がオンからオフとなり、第２スイッチ４０ａがオフからオンとなる。第２スイッチ４０ｂはオフ状態を維持する。第１スイッチ３０がオフするため、インダクタ２０は蓄えたエネルギーを放出する。このとき、インダクタ２０は、入力電圧と同じ向きの電圧を生じる。したがって、昇圧回路は、入力電圧にインダクタ２０の電圧が重畳された電圧を、出力電圧としてファン３００ａに印加する。詳しくは、この出力電圧は、ファン３００ａの第２スイッチ４０ａ側の端子に印加される。
【００３２】
一方、ファン３００ａにおいて、第２スイッチ４０ａと反対側の端子の電位は、直流電源２００の正極端子と同じ電位とされる。したがって、ファン３００ａには、昇圧回路の出力電圧から直流電源２００の入力電圧を差し引いた電圧が、駆動電圧として供給される。なお、昇圧回路の出力電圧により、コンデンサ５０ａも充電される。一方、ＬＥＤ３００ｂには、コンデンサ５０ｂの放電により、駆動電圧が与えられる。
【００３３】
期間ｔ２が終了し、次いで期間ｔ３になると、第１スイッチ３０がオフからオンとなり、第２スイッチ４０ａがオンからオフとなる。第２スイッチ４０ｂはオフ状態を維持する。第１スイッチ３０がオンするため、インダクタ２０にエネルギーが蓄積される。このとき、各コンデンサ５０の放電により、各負荷３００に駆動電圧が与えられる。
【００３４】
期間ｔ３が終了し、次いで期間ｔ４になると、第１スイッチ３０がオンからオフになり、第２スイッチ４０ｂがオフからオンとなる。第２スイッチ４０ａはオフ状態を維持する。第１スイッチ３０がオフするため、インダクタ２０は蓄えたエネルギーを放出する。このとき、インダクタ２０は、入力電圧と同じ向きの電圧を生じる。したがって、昇圧回路は、入力電圧にインダクタ２０の電圧が重畳された電圧を、出力電圧としてＬＥＤ３００ｂに印加する。詳しくは、この出力電圧は、ＬＥＤ３００ｂの第２スイッチ４０ｂ側の端子に印加される。
【００３５】
一方、ＬＥＤ３００ｂにおいて、第２スイッチ４０ｂと反対側の端子の電位は、グランド電位とされる。したがって、ＬＥＤ３００ｂには、昇圧回路の出力電圧が、駆動電圧として供給される。なお、昇圧回路の出力電圧により、コンデンサ５０ｂも充電される。一方、ファン３００ａには、コンデンサ５０ａの放電により、駆動電圧が与えられる。期間ｔ４以降は、第１スイッチ３０及び各第２スイッチ４０が、期間ｔ１から期間ｔ４の動作を繰り返す。
【００３６】
次に、上記したスイッチング電源回路１０の効果について説明する。
【００３７】
電流検出部６０ｂにより、ＬＥＤ３００ｂに流れる電流を検出することができる。そして、スイッチング駆動部９０により、ＬＥＤ３００ｂに流れる電流が目標電流になるように、第１スイッチ３０及び第２スイッチ４０をフィードバック制御することができる。これにより、ＬＥＤ３００ｂに流れる電流は、温度によらず目標電流にほぼ一致することとなる。したがって、ＬＥＤ３００ｂを温度によらず所定の輝度で発光させることができる。
【００３８】
本実施形態では、第１スイッチ３０が直流電源２００に対して並列に接続されているため、第１スイッチ３０がオフしているときでも、第２スイッチ４０がオンすることで昇圧回路と負荷３００とが接続される。第１スイッチ３０がオンすると、インダクタ２０が入力電圧と逆向きの電圧を発生させる。これによれば、第２スイッチ４０において、インダクタ２０側の電位が負荷３００側の電位よりも低くなる虞がある。そのため、第１スイッチ３０と第２スイッチ４０とを同じタイミングでオンさせると、コンデンサ５０からインダクタ２０へ向かう逆方向の逆電流が流れる虞がある。逆電流が流れると、コンデンサ５０の端子間電圧が低下し、駆動電圧が変動する。
【００３９】
これに対し、スイッチング駆動部９０が、第１スイッチ３０及び第２スイッチ４０を、それぞれ別のタイミングでオンさせる。すなわち、第１スイッチ３０及び第２スイッチ４０が、同じタイミングでオンしない。したがって、逆電流が流れることを抑制することができ、駆動電圧が変動することを抑制することができる。
【００４０】
なお、本実施形態では、複数の負荷３００として、ファン３００ａとＬＥＤ３００ｂとを採用する例を示した。しかしながら、複数の負荷３００としては、ＬＥＤ３００ｂを少なくとも含めばよい。負荷３００の数として２つを採用したが、これに限定するものではない。負荷３００の数は複数であればよい。
【００４１】
また、本実施形態では、電流検出部６０ａがファン３００ａに流れる電流を検出する例を示したが、これに限定するものではない。例えば、ファン３００ａに供給する駆動電圧を検出し、駆動電圧が所定の値となるようにフィードバック制御する構成を採用することもできる。
【００４２】
（第２実施形態）
本実施形態において、第１実施形態に示したスイッチング電源回路１０と共通する部分についての説明は割愛する。
【００４３】
図３に示すように、スイッチング電源回路１０は、電流検出部６０を１つのみ有する。そして、ファン３００ａに流れる電流と、ＬＥＤ３００ｂに流れる電流とを、単一の電流検出部６０によって検出するようになっている。加えて、スイッチング電源回路１０は、負荷３００に流れる電流を記憶する電流記憶部１００を備える。
【００４４】
電流検出部６０は、負荷３００と、直流電源２００及びインダクタ２０の接続点と、の間に設けられている。詳しくは、抵抗６２の一端が直流電源２００及びインダクタ２０の接続点に接続され、他端が負荷３００における第２スイッチ４０と反対側の端子に接続されている。すなわち、ファン３００ａにおける第２スイッチ４０ａと反対側の端子、及び、ＬＥＤ３００ｂにおける第２スイッチ４０ｂと反対側の端子が、抵抗６２の他端に接続されている。
【００４５】
電流記憶部１００は、電流検出部６０と比較器７０との間に設けられている。本実施形態では、電流記憶部１００として、ファン３００ａに流れる電流を記憶する電流記憶部１００ａと、ＬＥＤ３００ｂに流れる電流を記憶する電流記憶部１００ｂと、を有する。各電流記憶部１００は、抵抗１０２と、第３スイッチ１０４と、コンデンサ１０６と、を有し、周知のサンプルホールド回路として構成されている。なお、第３スイッチ１０４として、電流記憶部１００ａは第３スイッチ１０４ａを有し、電流記憶部１００ｂは第３スイッチ１０４ｂを有する。
【００４６】
抵抗１０２の一端は、電流検出部６０を構成する電流電圧変換部６４の出力端子に接続されている。詳しくは、各電流記憶部１００を構成する抵抗１０２の一端が、電流電圧変換部６４の出力端子にそれぞれ接続されている。抵抗１０２の他端は第３スイッチ１０４の端子の１つに接続されており、第３スイッチ１０４の別の端子は、コンデンサ１０６の一端に接続されている。コンデンサ１０６の他端は、グランドに接続されている。第３スイッチ１０４及びコンデンサ１０６の接続点は、比較器７０の一方の入力端子に接続されている。
【００４７】
第３スイッチ１０４がオンすると、電流電圧変換部６４の出力電圧が、コンデンサ１０６に充電される。第３スイッチ１０４がオフすると、コンデンサ１０６は、第３スイッチ１０４がオンしていたときの電圧の値を一時的に保持する。このように、電流記憶部１００は、電流電圧変換部６４の出力電圧、すなわち、負荷３００に流れる電流の値を記憶する。比較器７０には、電流記憶部１００から、負荷３００に流れる電流に応じた電圧値が入力される。
【００４８】
図４に示すように、第１スイッチ３０及び第２スイッチ４０の動作は、第１実施形態と同じである。スイッチング駆動部９０は、第２スイッチ４０のスイッチングに応じて、各電流記憶部１００を制御する。詳しくは、スイッチング駆動部９０が、第２スイッチ４０ａと第３スイッチ１０４ａのオンオフタイミングを同期させる。第２スイッチ４０ａがオンさせる期間ｔ２において、昇圧回路からファン３００ａに出力電圧が印加され、ファン３００ａと抵抗６２にほぼ同じ値の電流が流れ、電流に応じた電圧値が電流電圧変換部６４から出力される。このタイミングで第３スイッチ１０４ａをオンさせると、電流電圧変換部６４の出力電圧が、電流記憶部１００ａのコンデンサ１０６に充電され、比較器７０ａの一方の入力端子に入力される。
【００４９】
第２スイッチ４０ａをオフさせる期間ｔ２以外の期間において、抵抗６２に流れる電流の値は、ファン３００ａに流れる電流の値と異なる。このとき、第３スイッチ１０４ａをオフさせることにより、電流記憶部１００ａのコンデンサ１０６の端子間電圧は、第３スイッチ１０４ａがオンしていたときの電圧の値を保持する。したがって、第２スイッチ４０ａをオフしたときであっても、ファン３００ａに流れる電流に応じた電圧値が、比較器７０ａの一方の入力端子に入力される。このように、第２スイッチ４０ａのオンオフ状態によらず、比較器７０ａの一方の入力端子に、ファン３００ａに流れる電流に応じた電圧値が入力される。
【００５０】
同じく、スイッチング駆動部９０は、第２スイッチ４０ｂと第３スイッチ１０４ｂとを同じタイミングで動作させる。これにより、第２スイッチ４０ｂのオンオフ状態によらず、比較器７０ｂの一方の入力端子に、ＬＥＤ３００ｂに流れる電流に応じた電圧値が入力される。
【００５１】
本実施形態では、第２スイッチ４０がオンされたときに負荷３００に流れる電流を、単一の電流検出部６０にて検出し、負荷３００に対応する電流記憶部１００に記憶させることができる。比較器７０は、電流記憶部１００に記憶された値と基準電圧とを比較し、その比較結果に基づいて、スイッチング駆動部９０がフィードバック制御する。したがって、単一の電流検出部６０を用いながらも、たとえばＬＥＤ３００ｂに流れる電流を目標電流にほぼ一致させることができる。
【００５２】
なお、本実施形態では、単一の電流検出部６０がファン３００ａ及びＬＥＤ３００ｂに流れる電流を検出する例を示したが、これに限定するものではない。例えば、負荷３００が３つ以上の場合、電流検出部６０は、全ての負荷３００に流れる電流を検出してもよい。電流検出部６０が、少なくともＬＥＤ３００ｂを含む複数の負荷３００に流れる電流を検出する構成であれば採用することができる。
【００５３】
（第３実施形態）
本実施形態において、第２実施形態に示したスイッチング電源回路１０と共通する部分についての説明は割愛する。
【００５４】
図５に示すように、スイッチング電源回路１０は、第２スイッチ４０の１つとして、スイッチングダイオードを備える。スイッチングダイオードは、ＬＥＤ３００ｂに接続され、第２スイッチ４０ｂとして設けられている。ＬＥＤ３００ｂの駆動電圧は、ファン３００ａの駆動電圧よりも高い。すなわち、スイッチングダイオードは、２つの負荷３００のうち、最も高い駆動電圧が供給される負荷３００に接続される。
【００５５】
そのため、スイッチングダイオードにおけるＬＥＤ３００ｂ側の電位、すなわちカソード電位は、第２スイッチ４０ａにおけるファン３００ａ側の端子の電位に較べて高い。これによれば、昇圧回路からファン３００ａに出力電圧が印加される期間ｔ２において、スイッチングダイオードにおけるインダクタ２０側の電位、すなわちアノード電位がカソード電位より低く、スイッチングダイオードはオンすることが抑制される。一方、昇圧回路からＬＥＤ３００ｂに出力電圧が印加される期間ｔ４において、アノード電位がカソード電位よりも高くなり、スイッチングダイオードはオンする。
【００５６】
上記のとおり、スイッチングダイオードは、第２実施形態における第２スイッチ４０ｂと同じタイミングで動作する。すなわち、第２スイッチ４０としてスイッチングダイオードを用いる構成であっても、インダクタ２０のエネルギーをそれぞれ別のタイミングで各負荷３００に選択的に与えることができる。これによれば、スイッチング駆動部９０の制御対象を減らすことができ、スイッチング駆動部９０の制御を簡素化することができる。
【００５７】
（第４実施形態）
本実施形態において、第２実施形態に示したスイッチング電源回路１０と共通する部分についての説明は割愛する。
【００５８】
図６に示すように、スイッチング電源回路１０は、整流ダイオード１１０を備える。整流ダイオード１１０は、各負荷３００に対応して設けられ、第２スイッチ４０と負荷３００との間に設けられている。整流ダイオード１１０のアノードは、第２スイッチ４０におけるインダクタ２０と反対側の端子に接続され、カソードは負荷３００における第２スイッチ４０側の端子に接続されている。
【００５９】
整流ダイオード１１０は、コンデンサ５０からインダクタ２０へ向かう逆電流が流れることを抑制する。このように、整流ダイオード１１０は所謂逆流阻止ダイオードとして機能する。本実施形態では、整流ダイオード１１０として、ファン３００ａに接続される整流ダイオード１１０ａと、ＬＥＤ３００ｂに接続される整流ダイオード１１０ｂと、を備える。
【００６０】
図７に示すように、スイッチング駆動部９０は、第２スイッチ４０ａに出力するＰＷＭ信号とＨｉｇｈ、Ｌｏｗが反転したＰＷＭ信号を、第２スイッチ４０ｂに出力する。つまり、第２スイッチ４０ａがオンしたとき第２スイッチ４０ｂがオフし、第２スイッチ４０ａがオフしたとき第２スイッチ４０ｂがオンする。
【００６１】
また、スイッチング駆動部９０は、各第２スイッチ４０を、第１スイッチ３０の１周期毎にオン又はオフさせる。すなわち、第１スイッチ３０のスイッチング周期Ｔ１を、第２スイッチ４０のスイッチング周期Ｔ２、の半分の周期とする。これによれば、第１スイッチ３０がオンしたとき、第２スイッチ４０の一方がオンする。なお、第１スイッチ３０の１周期とは、第１スイッチ３０がオンしたときから、オフした後に、再びオンするまでの期間を示す。
【００６２】
第１スイッチ３０がオフし、第２スイッチ４０の一方がオンすると、オンされた第２スイッチ４０に接続される負荷３００に、昇圧回路の出力電圧が印加される。このとき、オンされた第２スイッチ４０に接続される負荷３００に流れる電流が、電流検出部６０の抵抗６２にも流れる。
【００６３】
そのため、ファン３００ａに昇圧回路の出力電圧が印加される期間ｔ２において、スイッチング駆動部９０は、第３スイッチ１０４ａをオンさせる。これにより、ファン３００ａに流れる電流を、電流記憶部１００ａに記憶させることができる。また、ＬＥＤ３００ｂに昇圧回路の出力電圧が印加される期間ｔ４において、スイッチング駆動部９０は、第３スイッチ１０４ｂをオンさせる。これにより、ＬＥＤ３００ｂに流れる電流を、電流記憶部１００ｂに記憶させることができる。
【００６４】
本実施形態では、各第２スイッチ４０を、第１スイッチ３０の１周期毎にオン又はオフさせる。これによれば、第１スイッチ３０及び各第２スイッチ４０を別々のタイミングでオンさせる構成に較べて、スイッチング駆動部９０の制御を簡素化することができる。
【００６５】
ところで、逆電流が流れると、コンデンサ５０の端子間電圧が低下し、駆動電圧が変動する虞がある。本実施形態では、整流ダイオード１１０を備えるため、逆電流が流れることを抑制することができる。したがって、コンデンサ５０の端子間電圧が低下することを抑制し、駆動電圧の変動を抑制することができる。
【００６６】
（第５実施形態）
本実施形態において、第２実施形態に示したスイッチング電源回路１０と共通する部分についての説明は割愛する。
【００６７】
図８に示すように、スイッチング電源回路１０は、降圧回路を有する。この降圧回路は、ファン３００ａ及びＬＥＤ３００ｂに対して、入力電圧よりも低い出力電圧を印加する。本実施形態では、２つの素子により、ＬＥＤ３００ｂが構成されている。
【００６８】
直流電源２００の正極端子は、電流検出部６０の抵抗６２の一端に接続されている。抵抗６２の他端は、第１スイッチ３０の端子の１つに接続されている。第１スイッチ３０において、抵抗６２と接続された端子とは別の端子が、インダクタ２０の一端に接続されている。このように、第１スイッチ３０は、直流電源２００に対して直列、詳しくは、直流電源２００とインダクタ２０との直列回路に対して直列に接続されている。上記した降圧回路は、インダクタ２０と、第１スイッチ３０と、により構成されている。
【００６９】
インダクタ２０において第１スイッチ３０と反対側の他端は、各負荷３００の一端が接続されている。コンデンサ５０は、負荷３００に対して並列に接続されている。コンデンサ５０の一端は、負荷３００及びインダクタ２０の接続点に接続され、他端は、負荷３００と第２スイッチ４０との接続点に接続されている。第２スイッチ４０の端子の１つは、負荷３００における、インダクタ２０と反対側の他端に接続されている。このように、各負荷３００は、降圧回路と第２スイッチ４０とを電気的に接続する各経路にそれぞれ設けられている。
【００７０】
第２スイッチ４０において、負荷３００と接続された端子とは別の端子が、グランドに接続されている。各第２スイッチ４０及びグランドの接続点は、共通の経路に接続され、この経路が第１スイッチ３０及びインダクタ２０の接続点に接続されている。この経路には、単一の整流ダイオード１１０が設けられている。詳しくは、整流ダイオード１１０のアノードが、各第２スイッチ４０及びグランドの接続点に接続され、カソードが、第１スイッチ３０及びインダクタ２０の接続点に接続されている。
【００７１】
図９に示すように、第１スイッチ３０及び第２スイッチ４０の動作は、第４実施形態と同じである。スイッチング駆動部９０は、第１スイッチ３０及び第２スイッチ４０ａをともにオンさせるタイミングで、第３スイッチ１０４ａをオンさせる。また、スイッチング駆動部９０は、第１スイッチ３０及び第２スイッチ４０ｂをともにオンさせるタイミングで、第３スイッチ１０４ｂをオンさせる。
【００７２】
期間ｔ１の直前において、第１スイッチ３０はオフ、第２スイッチ４０ａはオフ、第２スイッチ４０ｂはオンとされる。これに対し、期間ｔ１になると、第１スイッチ３０がオフからオンとなり、第２スイッチ４０ａがオンからオフとなり、第２スイッチ４０ｂがオンからオフとなる。
【００７３】
第１スイッチ３０がオンするため、インダクタ２０にエネルギーが蓄積される。このとき、インダクタ２０は、入力電圧と逆向きの電圧を生じる。したがって、降圧回路は、入力電圧からインダクタ２０の電圧を差し引いた電圧を、出力電圧としてファン３００ａに印加する。詳しくは、この出力電圧は、ファン３００ａのインダクタ２０側の端子に印加される。
【００７４】
一方、ファン３００ａのインダクタ２０と反対側の端子は、第２スイッチ４０ａを介してグランドに接続されており、この端子の電位が、グランド電位とされる。したがって、ファン３００ａには、降圧回路の出力電圧が、駆動電圧として供給される。なお、降圧回路の出力電圧により、コンデンサ５０ａも充電される。一方、ＬＥＤ３００ｂには、コンデンサ５０ｂの放電により、駆動電圧が与えられる。
【００７５】
このとき、ファン３００ａには、駆動電圧に対応する電流が流れる。ファン３００ａに流れる電流は、グランド、直流電源２００を通り、抵抗６２に流れる。そのため、電流検出部６０は、ファン３００ａに流れる電流を検出する。したがって、期間ｔ１に、第３スイッチ１０４ａをオンさせることで、ファン３００ａに流れる電流の値を電流記憶部１００ａに記憶させることができる。
【００７６】
期間ｔ１が終了し、次いで期間ｔ２になると、第１スイッチ３０がオンからオフとなる。第２スイッチ４０ａはオン状態を維持し、第２スイッチ４０ｂはオフ状態を維持する。第１スイッチ３０がオフするため、インダクタ２０は蓄えたエネルギーを放出する。このとき、インダクタ２０は、入力電圧と同じ向きの電圧を生じる。したがって、降圧回路は、インダクタ２０の電圧を出力電圧としてファン３００ａに印加する。ファン３００ａには、降圧回路の出力電圧が、駆動電圧として供給される。なお、降圧回路の出力電圧により、コンデンサ５０ａも充電される。一方、ＬＥＤ３００ｂには、コンデンサ５０ｂの放電により、駆動電圧が与えられる。
【００７７】
このとき、ファン３００ａには、駆動電圧に対応する電流が流れる。ファン３００ａに流れる電流は、整流ダイオード１１０を通り、インダクタ２０に戻る。整流ダイオード１１０は、インダクタ２０からファン３００ａに向かう順方向に電流を流す役割を果たす。すなわち、整流ダイオード１１０は、コンデンサ５０ａからインダクタ２０に逆電流が流れることを抑制する。
【００７８】
期間ｔ２が終了し、次いで期間ｔ３になると、第１スイッチ３０がオフからオンとなり、第２スイッチ４０ａがオンからオフとなり、第２スイッチ４０ｂがオフからオンとなる。第１スイッチ３０がオンするため、インダクタ２０にエネルギーが蓄積される。このとき、インダクタ２０は、入力電圧と逆向きの電圧を生じる。したがって、降圧回路は、入力電圧からインダクタ２０の電圧を差し引いた電圧を、出力電圧としてＬＥＤ３００ｂに印加する。詳しくは、この出力電圧は、ＬＥＤ３００ｂのインダクタ２０側の端子に印加される。
【００７９】
一方、ＬＥＤ３００ｂのインダクタ２０と反対側の端子は、第２スイッチ４０ｂを介してグランドに接続されており、この端子の電位が、グランド電位とされる。したがって、ＬＥＤ３００ｂには、降圧回路の出力電圧が、駆動電圧として供給される。なお、降圧回路の出力電圧により、コンデンサ５０ｂも充電される。一方、ファン３００ａには、コンデンサ５０ａの放電により、駆動電圧が与えられる。
【００８０】
このとき、ＬＥＤ３００ｂには、駆動電圧に対応する電流が流れる。ＬＥＤ３００ｂに流れる電流は、グランド、直流電源２００を通り、抵抗６２に流れる。そのため、電流検出部６０は、ＬＥＤ３００ｂに流れる電流を検出する。したがって、期間ｔ３に、第３スイッチ１０４ｂをオンさせることで、ＬＥＤ３００ｂに流れる電流の値を電流記憶部１００ｂに記憶させることができる。
【００８１】
期間ｔ３が終了し、次いで期間ｔ４になると、第１スイッチ３０がオンからオフとなる。第２スイッチ４０ａはオフ状態を維持し、第２スイッチ４０ｂはオン状態を維持する。第１スイッチ３０がオフするため、インダクタ２０は蓄えたエネルギーを放出する。このとき、インダクタ２０は、入力電圧と同じ向きの電圧を生じる。したがって、降圧回路は、インダクタ２０の電圧を出力電圧としてＬＥＤ３００ｂに印加する。ＬＥＤ３００ｂには、降圧回路の出力電圧が、駆動電圧として供給される。なお、降圧回路の出力電圧により、コンデンサ５０ｂも充電される。一方、ＬＥＤ３００ｂには、コンデンサ５０ｂの放電により、駆動電圧が与えられる。
【００８２】
このとき、ＬＥＤ３００ｂには、駆動電圧に対応する電流が流れる。ＬＥＤ３００ｂに流れる電流は、整流ダイオード１１０を通り、インダクタ２０に戻る。整流ダイオード１１０は、インダクタ２０からＬＥＤ３００ｂに向かう順方向に電流を流す役割を果たす。すなわち、整流ダイオード１１０は、コンデンサ５０ｂからインダクタ２０に逆電流が流れることを抑制する。期間ｔ４以降は、第１スイッチ３０及び第２スイッチ４０が、期間ｔ１から期間ｔ４の動作を繰り返す。
【００８３】
本実施形態では、単一の整流ダイオード１１０により、逆電流が流れることを抑制することができる。したがって、複数の負荷３００に対応して複数の整流ダイオード１１０を備える構成に較べ、コストを抑制することができる。
【００８４】
（第６実施形態）
本実施形態において、第５実施形態に示したスイッチング電源回路１０と共通する部分についての説明は割愛する。
【００８５】
図１０に示すように、スイッチング駆動部９０は、スイッチング周期Ｔ１及びスイッチング周期Ｔ２を時間経過とともに変化させる。スイッチング駆動部９０は、第２スイッチ４０ａに出力するＰＷＭ信号とＨｉｇｈ、Ｌｏｗが反転したＰＷＭ信号を、第２スイッチ４０ｂに出力する。また、スイッチング駆動部９０は、第２スイッチ４０を、第１スイッチ３０の１周期毎にオン又はオフさせる。すなわち、スイッチング周期Ｔ１を、スイッチング周期Ｔ２、の半分の周期とする。図１０では、便宜上、第２スイッチ４０ｂの動作を省略して図示する。
【００８６】
ところで、第１スイッチ３０及び第２スイッチ４０がスイッチングすることにより、スイッチング周期Ｔ１及びスイッチング周期Ｔ２に応じて、特定の周波数でスイッチングノイズが発生する。スイッチングノイズが発生すると、スイッチング電源回路１０が故障する虞があり、また、周辺の電子機器が誤作動する虞がある。
【００８７】
本実施形態では、スイッチング周期Ｔ１及びスイッチング周期Ｔ２を時間経過とともに変化させる。これによれば、スイッチングノイズを各周波数に拡散することができ、特定の周波数でスイッチングノイズが大きくなることを抑制することができる。したがって、スイッチング電源回路１０の故障、及び、周辺の電子機器の誤作動を抑制することができる。
【００８８】
なお、本実施形態では、第２スイッチ４０ａに出力するＰＷＭ信号とＨｉｇｈ、Ｌｏｗが反転した信号を、第２スイッチ４０ｂに出力する例を示したが、これに限定するものではない。また、本実施形態では、第２スイッチ４０を、第１スイッチ３０の１周期毎にオン又はオフさせる例を示したが、これに限定するものではない。スイッチング周期Ｔ１及びスイッチング周期Ｔ２が、時間とともに変化する構成であれば採用することができる。
【００８９】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【符号の説明】
【００９０】
１０…スイッチング電源回路、２０…インダクタ、３０…第１スイッチ、４０…第２スイッチ、５０…コンデンサ、６０…電流検出部、６２…抵抗、６４…電流電圧変換部、７０…比較器、８０…基準電圧源、９０…スイッチング駆動部、１００…電流記憶部、１０２…抵抗、１０４…第３スイッチ、１０６…コンデンサ、１１０…整流ダイオード、２００…直流電源、３００…負荷、３００ａ…ファン、３００ｂ…ＬＥＤ
【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】
2016010195.tif 000009
【図８】
2016010195.tif 000010
【図９】
2016010195.tif 000011
【図１０】
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