(57)【要約】【課題】バッテリの出力電圧が低下した場合においても、安定して負荷回路へ電源を供給することができる電源供給装置を提供する。【解決手段】入力端子１１にドレインＤ１が接続され、出力端子１２にソースＳ２が接続されていると共に、ドレインＤ１とゲートＧ１に同一電圧が供給されている状態ではオフとなっている第１ＦＥＴ１ａと、出力端子１２からの出力電圧を昇圧する昇圧回路３と、昇圧回路３及び負荷回路５２に接続された制御回路４と、を備え、ドレインＤ２とゲートＧ２に同一電圧が供給されている状態ではオンとしておくことが可能であり、制御回路４により制御可能とされる第２ＦＥＴ２ａを第１ＦＥＴ１ａに接続し、負荷回路５２への電源供給開始時に、第２ＦＥＴ２ａをオンとしておくと共に、第２ＦＥＴ２ａを介して昇圧回路３に電圧を供給するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリから電源が供給される入力端子と、負荷回路が接続される出力端子と、前記入力端子にドレインが接続され、前記出力端子にソースが接続された第１ＦＥＴと、前記出力端子に接続され、前記出力端子からの出力電圧を昇圧する昇圧回路と、前記昇圧回路及び前記負荷回路に接続された制御回路と、を備え、
前記第１ＦＥＴは、前記第１ＦＥＴのドレインとゲートに同一電圧が供給されている状態ではオフとなっている素子であり、前記昇圧回路によって昇圧された電圧を前記第１ＦＥＴのゲートに印加して前記第１ＦＥＴをオンさせることによって前記負荷回路に電源を供給する電源供給装置であって、
前記制御回路により制御可能とされる第２ＦＥＴを設け、前記第２ＦＥＴのドレインを前記第１ＦＥＴのドレインに接続すると共に、前記第２ＦＥＴのソースを前記第１ＦＥＴのソースに接続し、
前記第２ＦＥＴは、前記第２ＦＥＴのドレインとゲートに同一電圧が供給されている状態ではオンとしておくことが可能な素子であり、
前記負荷回路への電源供給開始時より前に、前記第２ＦＥＴをオンとしておくと共に、前記電源供給開始時に、前記第２ＦＥＴを介して前記昇圧回路に電圧を供給するようにしたことを特徴とする電源供給装置。
【請求項２】
前記負荷回路への電源供給開始時より前に、前記第１ＦＥＴ及び前記第２ＦＥＴに前記バッテリから電圧が供給されていて、
前記負荷回路への電源供給開始時に、前記制御回路からの第１制御信号によって前記昇圧回路を動作させて前記第１ＦＥＴをオンすると共に、前記負荷回路を動作可能としたことを特徴とする請求項１記載の電源供給装置。
【請求項３】
前記第１ＦＥＴがオンした後に、前記制御回路からの第２制御信号によって前記第２ＦＥＴをオフするようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電源供給装置。
【請求項４】
前記第１ＦＥＴはエンハンスメント型ＦＥＴであり、前記第２ＦＥＴはデプレッション型ＦＥＴであって、
前記エンハンスメント型ＦＥＴのドレインとゲートが抵抗を介して接続されており、前記デプレッション型ＦＥＴのドレインとゲートが抵抗を介して接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電源供給装置。
【請求項５】
前記デプレッション型ＦＥＴは、ＭＯＳ・ＦＥＴであることを特徴とする請求項４に記載の電源供給装置。
【請求項６】
車両に搭載されたバッテリに接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の電源供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電源供給装置に係り、特に車載用バッテリに接続された電源供給装置に係わる。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車等に搭載されている電子機器には、車載用バッテリから電源が供給されている。また、車載用バッテリには、電子機器内の負荷回路を駆動するための電源供給装置が接続されている。
【０００３】
電源供給装置では、近年、ＦＥＴ（Field Effect Transistor（電界効果トランジスタ））を使用して負荷回路を駆動するための電源を供給し、制御するように構成されている。特に、エンハンスメント型ＦＥＴは、スイッチング動作を容易に行えるため、車載電子機器内の電源供給装置に用いられるようになっている。また、ＦＥＴの駆動用に昇圧回路が用いられるようになっている。特許文献１には、電源供給装置のＦＥＴを駆動するため、昇圧回路を利用した車載電子機器が開示されている。
【０００４】
図５に、特許文献１に開示された電子制御装置９４１のための電源供給装置９００を、第１従来例として示す。尚、今後、従来例の各回路で、ＦＥＴのゲートに適正な電圧が印加されており、ＦＥＴのドレイン・ソース間の電圧降下が０．４Ｖ程度の時の状態を、ＦＥＴがオンの状態であるとして話を進める。また、ＦＥＴのドレインとゲートにほぼ同一の電圧が印加されているか、ＦＥＴのドレイン・ソース間の電圧降下が２Ｖ程度の時の状態をＦＥＴがオフの状態であるとして話を進める。
【０００５】
電源供給装置９００には、バッテリ９０３に接続された電源端子９０５と、電源端子９０５に接続されたＦＥＴ９２１が備えられている。ＦＥＴ９２１を駆動するには、ゲートの電圧をソースの電圧より所定電圧（約３Ｖ）以上高くする必要があり、そのために、ＦＥＴ９２１のゲートには昇圧回路９４３の出力端が接続されている。
【０００６】
昇圧回路９４３は、バッテリ９０３の電圧ＶＢよりも所定電圧以上高い電圧を生成して、その生成した昇圧電圧をＦＥＴ９２１のゲートに印加することによりＦＥＴ９２１をオンさせるように構成されている。
【０００７】
図５に示した電源供給装置９００における動作をわかりやすく説明するために、ＦＥＴと昇圧回路を用いた一般的な従来の電源供給装置の構成を、第２従来例として図６に示す。
【０００８】
図６に示すように、従来の車載用の電源供給装置８００は、バッテリ８５１に接続される入力端子８１１と、ＦＥＴ回路８０１と、負荷回路８５２が接続される出力端子８１２と、昇圧回路８０３と、制御回路８０４とから構成されている。
【０００９】
ＦＥＴ回路８０１においては、保護用のダイオード８０１ｃのアノードが入力端子８１１に接続され、保護用のダイオード８０１ｃのカソードが、ＦＥＴ８０１ａのドレインＤ０に接続され、ＦＥＴ８０１ａのソースＳ０が出力端子８１２に接続されている。また、抵抗８０１ｂと保護用のダイオード８０１ｄとが直列接続されて、ＦＥＴ８０１ａのゲートＧ０と入力端子８１１との間に接続されている。
【００１０】
昇圧回路８０３には、出力端子８１２からの出力電圧Ｖｏｕｔが電源電圧として供給され、その出力端は、ＦＥＴ８０１ａのゲートＧ０に接続されている。尚、昇圧回路８０３は、動作時の内部損失が過大にならないように７Ｖ以上で動作するように設計されている。また、制御回路８０４は、昇圧回路８０３の動作を制御すると共に、負荷回路８５２の動作を制御するために設けられている。尚、ＦＥＴ８０１ａとしては、エンハンスメント型ＦＥＴを使用しており、また、負荷回路８５２としては、約３Ａ以上の電流が流れる回路を想定している。
【００１１】
ＦＥＴ８０１ａをオンするには、ＦＥＴ８０１ａのゲートＧの電圧を、ソースＳの電圧より所定電圧（約３Ｖ）以上高くする必要がある。そのため、昇圧回路８０３を動作させ、昇圧回路８０３から出力される電圧をＦＥＴ８０１ａのゲートに印加するように構成されている。昇圧回路８０３では、昇圧回路８０３に供給される電圧を、約２倍の大きさの電圧に昇圧して出力するように構成されている。
【００１２】
電源供給装置８００において、バッテリ８５１の電源電圧が通常の１２Ｖである場合の動作について図７（ａ）、図７（ｂ）を用いて説明する。
【００１３】
図７（ａ）は、ＦＥＴ８０１ａがオンする前の状態を表している。図７（ａ）において、昇圧回路８０３には、電源電圧として９Ｖが供給されているため、倍電圧発生回路である昇圧回路８０３の出力端には、９Ｖの２倍の１８Ｖが出力される。従って、ソースＳ０に対するゲートＧ０の電圧が９Ｖとなることによって、ＦＥＴ８０１ａをオンとすることができる。
【００１４】
ＦＥＴ８０１ａがオンとなった場合の状態を図７（ｂ）に示す。ＦＥＴ８０１ａがオンとなっている時、出力端子８１２における出力電圧Ｖｏｕｔは１０．６Ｖとなる。図７（ｂ）において、ＦＥＴ８０１ａのゲートＧ０に２１．２Ｖが印加されているため、ＦＥＴ８０１ａはオンとなった状態を保つことができる。尚、負荷回路８５２が動作可能となる出力電圧（Ｖｏｕｔ）としては、７Ｖ以上１３Ｖ未満を想定している。上記の通り、入力端子８１１における電圧Ｖｉｎが通常の電圧１２Ｖであれば、特に問題はない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００７−０８２３７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、図５又は図６に示す従来の電源供給装置９００又は８００には、入力端子８１１における電圧が、例えば９Ｖまで下がった場合、以下のような問題が発生する。
【００１７】
図６に示す電源供給装置８００において、入力端子８１１における電圧Ｖｉｎが９Ｖまで下がった時の、負荷回路８５２への電源供給開始時前後の状態を、図７（ｃ）に示す。
【００１８】
昇圧回路８０３は、Ｖｏｕｔが７Ｖ以上の電圧で動作するように設計されている。入力端子８１１における電圧が９Ｖまで下がった時、出力端子８１２における出力電圧Ｖｏｕｔ即ち昇圧回路８０３の電源電圧は、６Ｖまで下がってしまう。昇圧回路８０３は、７Ｖ以上で動作するように設計されているので、Ｖｏｕｔが６Ｖまで下がった場合、昇圧回路８０３は動作できなくなってしまう。そのため、昇圧回路８０３から、ＦＥＴ８０１ａがオンするために必要な電圧が、ＦＥＴ８０１ａのゲートＧ０に印加されず、ＦＥＴ８０１ａの状態は変化せずに、図７（ｃ）に示す状態のままである。従って、ＦＥＴ８０１ａをオンさせることができない状態となっている。
【００１９】
従って、バッテリ８５１からの電圧、即ち入力端子８１１における電圧Ｖｉｎが、９Ｖとなった場合、ＦＥＴ８０１ａをオンさせることができなくなる。よって、入力端子８１１における電圧Ｖｉｎが低下した場合、負荷回路８５２に電源を供給することができなくなってしまうという問題が、従来技術の電源供給装置８００にはあった。
【００２０】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、バッテリから出力される電圧が低下した場合においても、負荷回路を駆動するための電源を安定して供給することができる電源供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
この課題を解決するために、本発明の電源供給装置は、バッテリから電源が供給される入力端子と、負荷回路が接続される出力端子と、前記入力端子にドレインが接続され、前記出力端子にソースが接続された第１ＦＥＴと、前記出力端子に接続され、前記出力端子からの出力電圧を昇圧する昇圧回路と、前記昇圧回路及び前記負荷回路に接続された制御回路と、を備え、前記第１ＦＥＴは、前記第１ＦＥＴのドレインとゲートに同一電圧が供給されている状態ではオフとなっている素子であり、前記昇圧回路によって昇圧された電圧を前記第１ＦＥＴのゲートに印加して前記第１ＦＥＴをオンさせることによって前記負荷回路に電源を供給する電源供給装置であって、前記制御回路により制御可能とされる第２ＦＥＴを設け、前記第２ＦＥＴのドレインを前記第１ＦＥＴのドレインに接続すると共に、前記第２ＦＥＴのソースを前記第１ＦＥＴのソースに接続し、前記第２ＦＥＴは、前記第２ＦＥＴのドレインとゲートに同一電圧が供給されている状態ではオンとしておくことが可能な素子であり、前記負荷回路への電源供給開始時より前に、前記第２ＦＥＴをオンとしておくと共に、前記電源供給開始時に、前記第２ＦＥＴを介して前記昇圧回路に電圧を供給するようにしたという特徴を有する。
【００２２】
このように構成された電源供給装置は、負荷回路への電源供給開始時に第２ＦＥＴをオンとしておくと共に、第２ＦＥＴを介して昇圧回路に電圧を供給するようにしたため、昇圧回路へ供給する電圧を十分高い電圧にすることができる。そのため、バッテリから出力される電圧が低下した場合においても、第１ＦＥＴをオンすることができるので、負荷回路を駆動するための電源を安定して供給することができる。
【００２３】
また、上記の構成において、前記負荷回路への電源供給開始時より前に、前記第１ＦＥＴ及び前記第２ＦＥＴに前記バッテリから電圧が供給されていて、前記負荷回路への電源供給開始時に、前記制御回路からの第１制御信号によって前記昇圧回路を動作させて前記第１ＦＥＴをオンすると共に、前記負荷回路を動作可能としたという特徴を有する。
【００２４】
このように構成された電源供給装置は、負荷回路への電源供給開始時に、制御回路からの第１制御信号によって昇圧回路及び負荷回路を制御するようにしたので、電源供給開始の時期を明確に定めることができる。
【００２５】
また、上記の構成において、前記第１ＦＥＴがオンした後に、前記制御回路からの第２制御信号によって前記第２ＦＥＴをオフするようにしたという特徴を有する。
【００２６】
このように構成された電源供給装置は、前記第１ＦＥＴががオンした後に、第２ＦＥＴをオフするようにしたので、負荷回路への電源供給開始後に必要のない第２ＦＥＴには、電流を流さないようにすることができる。
【００２７】
前記第１ＦＥＴはエンハンスメント型ＦＥＴであり、前記第２ＦＥＴはデプレッション型ＦＥＴであって、前記エンハンスメント型ＦＥＴのドレインとゲートが抵抗を介して接続されており、前記デプレッション型ＦＥＴのドレインとゲートが抵抗を介して接続されているという特徴を有する。
【００２８】
このように構成された電源供給装置は、第２ＦＥＴとしてデプレッション型ＦＥＴを使用するようにしたので、負荷回路への電源供給開始時に、第２ＦＥＴをオンとしておくことができ、第２ＦＥＴの電圧降下が小さい状態で昇圧回路に電圧を供給することができる。
【００２９】
また、上記の構成において、前記デプレッション型ＦＥＴは、ＭＯＳ・ＦＥＴであるという特徴を有する。
【００３０】
このように構成された電源供給装置は、デプレッション型ＦＥＴとして、ＭＯＳ・ＦＥＴを使用しているため、ソースに対するゲートの電圧を、負の電圧から正の電圧まで使用することができる。そのため、低い電圧で第２ＦＥＴのオン・オフを制御できるので、使い勝手が良く、負荷回路への電源供給開始時に、昇圧回路に容易に電源を供給することができる。
【００３１】
また、上記の構成において、車両に搭載されたバッテリに接続されているという特徴を有する。
【００３２】
このように構成された電源供給装置は、低温時などで車両に搭載されたバッテリの電圧が低下した場合においても車両内の電子機器を支障なく動作させることができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の電源供給装置は、バッテリから出力される電圧が低下した場合においても、負荷回路を駆動するための電源を安定して供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電源供給装置の構成を示す回路図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る電源供給装置の構成を示す回路図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る電源供給装置の動作を示すための回路図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る電源供給装置の動作を示すための回路図である。
【図５】第１従来例に係る電源供給装置の構成を示す回路図である。
【図６】第２従来例に係る電源供給装置の構成を説明するための回路図である。
【図７】第２従来例に係る電源供給装置の動作を説明するための回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３６】
尚、今後、エンハンスメント型ＦＥＴに対し、そのドレインに電源が供給され、ゲートに適正な電圧が印加されているという条件の下で、ドレイン・ソース間の電圧降下が０．４Ｖ程度となっている時を、エンハンスメント型ＦＥＴがオンしているとして話を進める。また、エンハンスメント型ＦＥＴのドレインに電源が供給され、ドレインとゲートにほぼ同一の電圧が印加されている場合は、ドレイン及びソースの電圧値に関わらずエンハンスメント型ＦＥＴがオフしているとして話を進める。また、デプレッション型ＦＥＴに対し、そのドレインに電源が供給されている状態で、ゲートにＦＥＴをオフするための適正な電圧が印加されていない場合を、そのデプレッション型ＦＥＴがオンしているとする。また、そのドレインに電源が供給され、ゲートにＦＥＴをオフするための適正な電圧が印加されている場合をデプレッション型ＦＥＴがオフしているとして話を進める。
【００３７】
バッテリの出力電圧は、１２Ｖが通常の出力電圧であるとして話を進めるが、その電圧値は、９Ｖから約１６Ｖまで変化する可能性があるとして話を進める。また、負荷回路及び昇圧回路は、その電源電圧が７Ｖ以上１３Ｖ以下で動作可能であるとし、負荷回路及び昇圧回路へは、７Ｖから１３Ｖまでの電源電圧が供給されるとして話を進める。また、負荷回路への電源供給とは、制御回路からの制御信号により負荷回路を駆動させるようにした場合の電源供給を指し、ただ単に出力端子に電圧が供給されているだけの状態では、負荷回路へ電源供給しているとは言わない。
【００３８】
制御回路から昇圧回路および負荷回路への第１制御信号ＳＧ１として、スタンバイ信号ＳＧ１ｏｆｆ、スタンバイ解除信号ＳＧ１ｏｎの名称を使用する。スタンバイ信号ＳＧ１ｏｆｆ、は対象の回路の動作を停止させておくための制御信号であり、スタンバイ解除信号ＳＧ１ｏｎは、動作を停止している対象の回路を立ち上げて動作させるための信号である。
【００３９】
また、制御回路からデプレッション型ＦＥＴへの制御信号として、第２制御信号ＳＧ２の名称を使用する。第２制御信号ＳＧ２はデプレッション型ＦＥＴをオフとするための制御信号である。逆に、デプレッション型ＦＥＴをオンとするためには、第２制御信号ＳＧ２を出力せず、制御回路とデプレッション型ＦＥＴとの接続を開放状態とすることにより実現できるとして話を進める。
【００４０】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る電源供給装置１００の構成を示す回路図であり、第１実施形態に係る第１ＦＥＴ回路１と、第２ＦＥＴ回路２と、これらの回路と他のブロックとの関係を示す回路図である。
【００４１】
本発明の第１実施形態に係る電源供給装置１００の構成について、図１を用いて説明する。
【００４２】
図１に示すように、電源供給装置１００は、バッテリ５１から電源が供給される入力端子１１と、負荷回路５２が接続される出力端子１２と、入力端子１１にドレインＤ１が接続され、出力端子１２にソースＳ１が接続された第１ＦＥＴ１ａを有している。また、第１ＦＥＴ１ａのドレインＤ１とゲートＧ１との間には、抵抗１ｂが接続されていて、第１ＦＥＴ１ａと抵抗１ｂとで第１ＦＥＴ回路１を構成している。尚、第１ＦＥＴ１ａは、エンハンスメント型ＦＥＴである。
【００４３】
第１ＦＥＴ１ａには第２ＦＥＴ２ａが接続されている。第２ＦＥＴ２ａは、デプレッション型ＦＥＴである。第２ＦＥＴ２ａであるデプレッション型ＦＥＴのドレインＤ２が第１ＦＥＴ１ａであるエンハンスメント型ＦＥＴのドレインＤ１に接続され、デプレッション型ＦＥＴのソースＳ２がエンハンスメント型ＦＥＴのソースＳ１に接続されている。また、第２ＦＥＴ２ａのドレインＤ２とゲートＧ２との間には、抵抗２ｂが接続されていて、第２ＦＥＴ２ａと抵抗２ｂとで第２ＦＥＴ回路２を構成している。尚、今後、第１ＦＥＴ１ａをエンハンスメント型ＦＥＴ１ａと称し、第２ＦＥＴ２ａをデプレッション型ＦＥＴ２ａと称する。
【００４４】
発明の第１実施形態に係る電源供給装置１００は、出力端子１２に接続され、出力端子１２からの出力電圧を昇圧する昇圧回路３と、昇圧回路３を制御する制御回路４とを備えている。昇圧回路３は、昇圧された電圧をエンハンスメント型ＦＥＴ１ａのゲートＧ１に印加するように、その出力端がエンハンスメント型ＦＥＴ１ａのゲートＧ１に接続されている。
【００４５】
制御回路４は、昇圧回路３を制御するために昇圧回路３に接続されていると共に、デプレッション型ＦＥＴ２ａを制御可能とするためにデプレッション型ＦＥＴ２ａのゲートＧ２にも接続されている。また、制御回路４は、負荷回路５２にも接続されており、昇圧回路３を制御すると同時に負荷回路５２も制御するように構成されている。尚、制御回路４の電源電圧は、バッテリ５１から別系統でレギュレータ（図示せず）を介して常に供給されている。また、制御回路４の電源電圧値としては、５Ｖを用いるように構成されている。
【００４６】
次に、本発明の第１実施形態に係る電源供給装置１００の動作について、図１を用いて説明する。
【００４７】
エンハンスメント型ＦＥＴ１ａは、エンハンスメント型ＦＥＴ１ａのドレインＤ１とゲートＧ１に同一電圧が供給されている状態ではオフとなっている素子である。また、デプレッション型ＦＥＴ２ａは、デプレッション型ＦＥＴ２ａのドレインＤ２とゲートＧ２に同一電圧が供給されている状態ではオンとしておくことが可能な素子である。この状態で、デプレッション型ＦＥＴ２ａのゲートＧ２に制御回路４から第２制御信号ＳＧ２が印加されていない時、即ちデプレッション型ＦＥＴ２ａのゲートＧ２と制御回路４との接続が開放状態の時、デプレッション型ＦＥＴ２ａはオンとなっている。
【００４８】
負荷回路５２への電源供給開始時より前には、エンハンスメント型ＦＥＴ１ａのドレインＤ１とゲートＧ１に、バッテリ５１から同一電圧が供給されていると同時に、デプレッション型ＦＥＴ２ａのドレインＤ２とゲートＧ２にも同一電圧が供給されている。また、負荷回路５２への電源供給開始時より前には、デプレッション型ＦＥＴ２ａのゲートＧ２に制御回路４からの第２制御信号ＳＧ２が印加されていない。従って、エンハンスメント型ＦＥＴ１ａはオフの状態であり、デプレッション型ＦＥＴ２ａはオンの状態である。
【００４９】
また負荷回路５２への電源供給開始時より前には、制御回路４から第１制御信号ＳＧ１として、スタンバイ信号ＳＧ１ｏｆｆが、昇圧回路３に供給されている。尚、制御回路４からは、昇圧回路３に第１制御信号ＳＧ１を供給すると同時に、負荷回路５２にも同一の第１制御信号ＳＧ１が供給される。従って、負荷回路５２への電源供給開始時より前には、昇圧回路３及び負荷回路５２にはスタンバイ信号ＳＧ１ｏｆｆが供給されており、昇圧回路３及び負荷回路５２の動作が停止されている。
【００５０】
次に、負荷回路５２へ電源供給を開始しようとする場合、制御回路４から第１制御信号ＳＧ１として、スタンバイ解除信号ＳＧ１ｏｎが出力され、昇圧回路３及び負荷回路５２を動作可能の状態とする。
【００５１】
負荷回路５２への電源供給開始時には、前述したように、デプレッション型ＦＥＴ２ａがオン状態となっているため、昇圧回路３には、デプレッション型ＦＥＴ２ａを介して電圧が供給されている。この状態で、制御回路４から昇圧回路３にスタンバイ解除信号ＳＧ１ｏｎが供給される。
【００５２】
スタンバイ解除信号ＳＧ１ｏｎが供給された昇圧回路３は、デプレッション型ＦＥＴ２ａを介して供給された電圧を昇圧して、エンハンスメント型ＦＥＴ１ａのゲートＧ１に印加し、エンハンスメント型ＦＥＴをオンさせる。
【００５３】
本発明の第１実施形態の昇圧回路３は、チャージポンプ回路と呼ばれる回路で構成されており、供給された電圧を２倍の電圧に昇圧する機能を有している。チャージポンプ回路の内部には、発振回路（図示せず）と、その発振回路の発振によって順次充放電される多段のキャパシタ群（図示せず）とが備えられている。そして、キャパシタ群の最終段のキャパシタに蓄えられた電圧が、昇圧回路３の出力端から出力されるように構成されている。尚、このような回路構成は周知の回路構成であるため、詳細な説明を省略する。
【００５４】
エンハンスメント型ＦＥＴ１ａがオンした後は、エンハンスメント型ＦＥＴ１ａを介して出力端子１２に出力電圧Ｖｏｕｔが出力される。出力電圧Ｖｏｕｔは、スタンバイ解除信号ＳＧ１ｏｎが供給されている負荷回路５２に供給され、負荷回路５２が、その動作を開始する。また、昇圧回路３にエンハンスメント型ＦＥＴ１ａを介して電圧が供給され、その供給された電圧を昇圧して、エンハンスメント型ＦＥＴ１ａのゲートＧ１に印加し続ける。
【００５５】
エンハンスメント型ＦＥＴ１ａがオンした後には、制御回路４からの第２制御信号ＳＧ２によってデプレッション型ＦＥＴ２ａをオフする。第２制御信号ＳＧ２として、０Ｖの電圧をデプレッション型ＦＥＴ２ａのゲートＧ２に印加することで、デプレッション型ＦＥＴ２ａをオフすることができる。
【００５６】
上述したとおり、本発明の第１実施形態の電源供給装置１００は、負荷回路５２への電源供給開始時に、既にオンしているデプレッション型ＦＥＴ２ａを介して昇圧回路３に電圧を供給するようにした。デプレッション型ＦＥＴ２ａのオン時の電圧降下は、約０．４Ｖである。従って、本発明の第１実施形態の電源供給装置１００は、第２従来例の昇圧回路８０３が、電圧降下が約２Ｖあるエンハンスメント型ＦＥＴ８０１ａの出力電圧を供給されていた場合に比較して、約１．６Ｖ高い電圧を昇圧回路３に供給することができる。よって、バッテリ５１から出力される電圧が低下した場合においても、昇圧回路へ供給する電圧を、必要とされる電圧にすることができ、エンハンスメント型ＦＥＴ１ａをオンすることができる。そのため、負荷回路５２への電源を安定して供給することができる。
【００５７】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について、図２乃至図４を用いて説明する。
【００５８】
図２は、本発明の第２実施形態に係る電源供給装置２００の第３ＦＥＴ回路２１と第４ＦＥＴ回路２２の構成、及びこれらの回路と他のブロックとの関係を示す回路図である。尚、昇圧回路３及び制御回路４等については、その働きが第１実施形態と同一であるものについては、第１実施形態と同じ符号を使用する。
【００５９】
本発明の第２実施形態に係る電源供給装置２００のブロック構成について、図２を用いて説明する。尚、本発明の第２実施形態に係る電源供給装置２００は、本発明の第１実施形態に係る電源供給装置１００に対し、実際の製品構成により近い構成を有した実施形態である。
【００６０】
図２に示すように、電源供給装置２００は、バッテリ５１が接続される入力端子１１と、第３ＦＥＴ回路２１と、負荷回路５２が接続される出力端子１２と、第４ＦＥＴ回路２２と、昇圧回路３と、制御回路４と、保護回路３１とを備えている。
【００６１】
第３ＦＥＴ回路２１は、入力端子１１と出力端子１２との間に接続されている。昇圧回路３は、出力端子１２に接続されていると共に、出力端子１２からの出力電圧Ｖｏｕｔが、電源電圧として供給されていて、出力端子１２からの出力電圧Ｖｏｕｔを昇圧して第３ＦＥＴ回路２１に供給するように構成されている。また、保護回路３１が、出力端子１２と第３ＦＥＴ回路２１とグランドとの間に接続されている。
【００６２】
装置内の回路の動作を制御するため、制御回路４が備えられている。制御回路４は、昇圧回路３を制御するために昇圧回路３に接続されている。また、制御回路４は、負荷回路５２にも接続されており、昇圧回路３を制御すると同時に負荷回路５２も制御するように構成されている。尚、制御回路４の電源電圧は、バッテリ５１から別系統でレギュレータ（図示せず）を介して常に供給されている。また、制御回路４の電源電圧値としては、５Ｖを用いるように構成されている。
【００６３】
本発明の第２実施形態に係る電源供給装置２００では、第３ＦＥＴ回路２１に並列に第４ＦＥＴ回路２２が接続されている。第４ＦＥＴ回路２２にも、第４ＦＥＴ回路２２を制御するため制御回路４が接続されている。
【００６４】
電源供給装置２００の回路構成について、第３ＦＥＴ回路２１と第４ＦＥＴ回路２２を中心に、図２を用いて詳細に説明する。
【００６５】
図２に示すように、第３ＦＥＴ回路２１は、入力端子１１と出力端子１２との間に接続されたエンハンスメント型ＦＥＴ２１ａと、抵抗２１ｂと、ダイオード２１ｃ及びダイオード２１ｄとを有している。
【００６６】
保護回路３１は、出力端子１２とエンハンスメント型ＦＥＴ１ａのゲートＧ１とグランドとの間に接続されている。保護回路３１は、ツェナーダイオード（図示せず）を用いて構成されており、出力端子１２における出力電圧Ｖｏｕｔが所定の電圧を超えないように制御するための回路である。尚、第２実施形態における保護回路３１の構成は周知であるため、詳細な説明を省略する。
【００６７】
第３ＦＥＴ回路２１では、入力端子１１にダイオード２１ｃのアノードが接続され、ダイオード２１ｃのカソードにエンハンスメント型ＦＥＴ２１ａのドレインＤ３が接続され、エンハンスメント型ＦＥＴ２１ａのソースＳ３が出力端子１２に接続されている。エンハンスメント型ＦＥＴ２１ａのゲートＧ３は、ダイオード２１ｄと抵抗２１ｂとの直列接続回路を介して入力端子１１に接続されていると共に、昇圧回路３の出力端に接続されている。
【００６８】
ダイオード２１ｃ及びダイオード２１ｄは、逆接続防止用のダイオードである。これらのダイオードは、バッテリ５１の電源出力の端子及びグランドの端子が、電源供給装置２００の入力端子１１及びグランドの端子に、逆に接続された場合に、電源供給装置２００及び負荷回路５２が破壊されないように挿入されている。尚、入力端子１１にバッテリ５１からの電圧が供給された時、ダイオード２１ｃ及びダイオード２１ｄの各アノード・カソード間には、約１Ｖの電圧降下が発生する。
【００６９】
昇圧回路３から出力された電圧は、ＦＥＴ２１ａのゲートＧ３に印加される。また、昇圧回路３は、制御回路４に接続されており、制御回路４からの第１制御信号ＳＧ１によって制御される。昇圧回路３は、負荷回路５２への駆動電源供給開始時より前には、第１制御信号ＳＧ１として、スタンバイ信号ＳＧ１ｏｆｆが制御回路４から入力されており、回路の動作を停止している。また、昇圧回路３は、昇圧回路３に供給される電源電圧が７Ｖ以上で、かつ、制御回路４からのスタンバイ解除信号ＳＧ１ｏｎが入力された後に昇圧動作を行なうように設定されている。
【００７０】
第４ＦＥＴ回路２２は、デプレッション型ＦＥＴ２２ａと、抵抗２２ｂと、ツェナーダイオード２２ｃと、を有している。デプレッション型ＦＥＴ２２ａは、ドレインＤ４が、エンハンスメント型ＦＥＴ２１ａのドレインＤ３に接続され、ソースＳ４がエンハンスメント型ＦＥＴ２１ａのソースＳ３に接続されている。
【００７１】
一般的に、デプレッション型ＦＥＴは、ソースの電圧に対してゲートの電圧が低い時でもオンする動作領域を有している。例えば、ゲートの電圧がソースの電圧に対して２Ｖ程度低くてもオンする。そのため、デプレッション型ＦＥＴをオフとするには、ソースの電圧に対してゲートの電圧を所定電圧（約３Ｖ）以上低くなるように設定すればオフとすることができる。例えば、デプレッション型ＦＥＴのソースの電圧が所定電圧（約３Ｖ）以上である時、ゲートの電圧を０Ｖとすることでオフとすることができる。
【００７２】
また、一般的に、デプレッション型ＦＥＴには、エンハンスメント型ＦＥＴのような数Ａ以上の大電流を流すことができる素子が少なく、１Ａ程度の電流しか流せない。従って、デプレッション型ＦＥＴを介して大電流を流すような使用方法が用いられることは少ない。また、そのようなデプレッション型ＦＥＴは、存在しても非常に高価である可能性が高く、一般的に用いられない。
【００７３】
本発明の第２実施形態の第４ＦＥＴ回路２２には、デプレッション型ＦＥＴ２２ａとして、デプレッション型ＭＯＳ・ＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor・Field Effect Transistor）が使用される。デプレッション型ＭＯＳ・ＦＥＴは、ソースに対するゲートの電圧として、負の電圧から正の電圧まで使用することができるため、使い勝手が良いという特徴がある。
【００７４】
抵抗２２ｂは、デプレッション型ＦＥＴ２２ａのドレインＤ４とゲートＧ４との間に接続されている。また、ツェナーダイオード２２ｃは、デプレッション型ＦＥＴ２２ａのゲートＧ４とグランドとの間に接続されている。ツェナーダイオード２２ｃは、ある閾値（ツェナー電圧）以上の高い電圧が外部からゲートＧ４に印加されても、デプレッション型ＦＥＴ２２ａのゲートＧ４に閾値以上の電圧が掛からないように、そのツェナー電圧値が設定されている。尚、本発明の第２実施形態の電源供給装置２００では、ツェナー電圧値は、１７．５Ｖに設定されている。
【００７５】
デプレッション型ＦＥＴ２２ａのゲートＧ４には、制御回路４の出力端が接続されている。制御回路４からは、デプレッション型ＦＥＴ２２ａをオフさせるための第２制御信号ＳＧ２が出力されるように構成されている。例えば、制御回路４から第２制御信号ＳＧ２として、０Ｖをデプレッション型ＦＥＴ２２ａのゲートＧ２に印加すると、デプレッション型ＦＥＴ２２ａはオフとなる。
【００７６】
また、逆に制御回路４から第２制御信号ＳＧ２が出力されず、開放状態とすれば、制御回路４とデプレッション型ＦＥＴ２ａのゲートＧ２とは切り離される。抵抗２２ｂが、デプレッション型ＦＥＴ２２ａのドレインＤ４とゲートＧ４との間に接続されているので、ゲートＧ４にはドレインＤ４と同じ電圧が印加され、デプレッション型ＦＥＴ２ａはオンとなる。
【００７７】
次に、本発明の第２実施形態に係る電源供給装置２００の動作について、図２、図３及び図４を用いて説明する。
【００７８】
図２に示す電源供給装置２００の、バッテリ５１の電圧が通常状態（約１２Ｖ）である時の、負荷回路５２への電源供給が開始される前から電源が供給されるまでの動作について、図３（ａ）、図３（ｂ）を用いて説明する。また、バッテリ５１の電圧が低下した場合の電源供給装置２００の動作について、図４（ａ）、図４（ｂ）を用いて説明する。尚、要求される出力電圧（Ｖｏｕｔ）としては、７Ｖ以上１３Ｖ未満を想定している。
【００７９】
負荷回路５２への電源供給開始時より前の状態では、図３（ａ）に示すように、エンハンスメント型ＦＥＴ２１ａにはダイオード２１ｃを介して電圧Ｖｉｎが供給されている。ダイオード２１ｃの両端間には約１Ｖの電圧降下があるため、エンハンスメント型ＦＥＴ２１ａのドレインＤ３には電圧１１Ｖが掛かっているが、制御回路４から昇圧回路３にはスタンバイ信号ＳＧ１ｏｆｆが入力されている。そのため、エンハンスメント型ＦＥＴ２１ａのゲートＧ３には昇圧回路３から電圧が印加されず、エンハンスメント型ＦＥＴ２１ａはオフとなっている。
【００８０】
この時、デプレッション型ＦＥＴ２２ａのドレインＤ４にはダイオード２１ｃを介して、そして、ゲートＧ４にはダイオード２１ｄ及び抵抗２２ｂを介して電源が供給されている。また、制御回路４からはデプレッション型ＦＥＴ２２ａをオフさせるための信号が出力されておらず、デプレッション型ＦＥＴ２２ａのゲートＧ４と切り離されている。そのため、デプレッション型ＦＥＴ２２ａのゲートＧ４の電圧は、デプレッション型ＦＥＴ２２ａのドレインＤ４の電圧と同一であるため、デプレッション型ＦＥＴ２２ａはオンとなっている。
【００８１】
デプレッション型ＦＥＴ２２ａがオンとなっているため、デプレッション型ＦＥＴ２２ａのドレインＤ４とソースＳ４との間の電圧降下は、０．４Ｖとなっている。そのため、出力端子１２には、出力電圧Ｖｏｕｔとして、デプレッション型ＦＥＴ２２ａを介した電圧１０．６Ｖが出力される。
【００８２】
負荷回路５２への電源供給開始時より前の状態では、前述したように制御回路４から昇圧回路３及び負荷回路５２にスタンバイ信号ＳＧ１ｏｆｆが入力されている。そのため、エンハンスメント型ＦＥＴ２１ａのゲートＧ３にはエンハンスメント型ＦＥＴ２１ａをオンするための適正な電圧が印加されていない。従って、エンハンスメント型ＦＥＴ２１ａは、まだオフである。
【００８３】
次に、負荷回路５２への電源供給を開始するため、制御回路４から昇圧回路３及び負荷回路５２にスタンバイ解除信号ＳＧ１ｏｎが入力される。制御回路４から昇圧回路３及び負荷回路５２にスタンバイ解除信号ＳＧ１ｏｎが入力された後の状態を図３（ｂ）に示す。昇圧回路３からは、１０．６Ｖの倍の電圧である２１．２Ｖが出力され、エンハンスメント型ＦＥＴ２１ａのゲートＧ３に印加される。２１．２ＶがゲートＧ１に印加されれば、エンハンスメント型ＦＥＴ２１ａがオンし、出力端子１２には、エンハンスメント型ＦＥＴ２１ａを介して電圧が出力される。尚、エンハンスメント型ＦＥＴ２１ａがオンした後では、その電圧降下が０．４Ｖであるため、出力端子１２には、１０．６Ｖが出力される。
【００８４】
デプレッション型ＦＥＴ２２ａは、昇圧回路３を起動させることが終了したら、その後オフとしておく。尚、デプレッション型ＦＥＴ２ａは数Ａの大電流を流すことができないが、昇圧回路３に必要な電流を流すことは可能であるため、昇圧回路３を立ち上げるために使用することには問題はない。
【００８５】
デプレッション型ＦＥＴ２２ａをオフとするには、デプレッション型ＦＥＴ２２ａのゲートＧ４に第２制御信号ＳＧ２を印加する。具体的には、制御回路４から、０Ｖをデプレッション型ＦＥＴ２ａのゲートＧ２に印加する。このため、デプレッション型ＦＥＴ２ａのゲートＧ２には、ソースＳ２に対して１０．６Ｖ低い電圧が印加されることになる。よって、デプレッション型ＦＥＴ２ａはオフとなる。
【００８６】
次に、入力端子１１における電圧Ｖｉｎ即ちバッテリ５１からの電圧が、低温等の理由によって、通常の電圧１２Ｖより低い電圧、例として９Ｖまで下がった場合の電源供給装置２００の動作を説明する。
【００８７】
図４（ａ）、（ｂ）は、図２に示す電源供給装置２００において、入力端子１１における電圧が９Ｖまで下がった時の、負荷回路５２を駆動するための電源供給開始時前後の状態を示している。
【００８８】
負荷回路５２への電源供給開始時より前の状態では、図４（ａ）に示すように、エンハンスメント型ＦＥＴ２１ａにはダイオード２１ｃを介して電圧Ｖｉｎが供給されている。ダイオード２１ｃの両端間には約１Ｖの電圧降下があるため、エンハンスメント型ＦＥＴ２１ａのドレインＤ３には電圧８Ｖが掛かっている。しかし、制御回路４から昇圧回路３及び負荷回路５２にはスタンバイ信号ＳＧ１ｏｆｆが入力されているため、エンハンスメント型ＦＥＴ２１ａのゲートＧ３には昇圧回路３から電圧が印加されず、エンハンスメント型ＦＥＴ２１ａはオフとなっている。
【００８９】
この時、デプレッション型ＦＥＴ２２ａのドレインＤ４には、ダイオード２１ｃを介して電圧が供給され、ゲートＧ４には、ダイオード２１ｃ及び抵抗２２ｂを介して電圧が供給されている。従って、デプレッション型ＦＥＴ２２ａのドレインＤ４とゲートＧ４には、エンハンスメント型ＦＥＴ２１ａと同様に、電圧８Ｖが掛かっている。また、制御回路４からはデプレッション型ＦＥＴ２２ａをオフさせるための信号が出力されておらず、デプレッション型ＦＥＴ２２ａのゲートＧ４と切り離されている。そのため、デプレッション型ＦＥＴ２２ａのゲートＧ４の電圧は、デプレッション型ＦＥＴ２２ａのドレインＤ４の電圧と同一であるため、デプレッション型ＦＥＴ２２ａはオンとなっている。
【００９０】
デプレッション型ＦＥＴ２２ａがオンとなっているため、デプレッション型ＦＥＴ２２ａのドレインＤ４とソースＳ４との間の電圧降下は、０．４Ｖとなっている。そのため、出力端子１２には出力電圧Ｖｏｕｔとして、デプレッション型ＦＥＴ２２ａを介した電圧７．６Ｖが出力される。
【００９１】
負荷回路５２への電源供給開始時より前の状態では、制御回路４から昇圧回路３及び負荷回路５２にスタンバイ信号ＳＧ１ｏｆｆが入力されている。そのため、エンハンスメント型ＦＥＴ２１ａのゲートにエンハンスメント型ＦＥＴ２１ａをオンするための適正な電圧が印加されていない。従って、エンハンスメント型ＦＥＴ２１ａは、まだオフである。
【００９２】
次に、負荷回路５２への電源供給を開始するため、制御回路４から昇圧回路３及び負荷回路５２にスタンバイ解除信号ＳＧ１ｏｎが入力される。制御回路４から昇圧回路３及び負荷回路５２にスタンバイ解除信号ＳＧ１ｏｎが入力された後の状態を図４（ｂ）に示す。昇圧回路３からは、７．６Ｖの倍の電圧である１５．２Ｖが出力され、エンハンスメント型ＦＥＴ２１ａのゲートＧ３に印加される。１５．２ＶがゲートＧ３に印加されれば、エンハンスメント型ＦＥＴ２１ａがオンし、出力端子１２には、エンハンスメント型ＦＥＴ２１ａを介して電圧が出力される。尚、エンハンスメント型ＦＥＴ２１ａがオンした後では、その電圧降下が０．４Ｖであるため、出力端子１２には、７．６Ｖが出力される。
【００９３】
エンハンスメント型ＦＥＴ２１ａがオンした後に、デプレッション型ＦＥＴ２２ａをオフとする動作については、入力端子１１における電圧が１２Ｖの時と同様であるため、説明を省略する。
【００９４】
このように、本発明の電源供給装置２００は、バッテリ５１からの電圧が、９Ｖまで低下した場合においても、出力端子１２における出力電圧Ｖｏｕｔは、昇圧回路３が動作可能な電圧である７．６Ｖとすることができる。従って、バッテリ５１からの電圧が、９Ｖまで低下した場合においても、バッテリ５１のからの電圧が１２Ｖの時と同様の動作を期待できる。尚、本発明の電源供給装置２００では、例として、昇圧回路３が動作可能な電圧が７Ｖ以上であるとして話を進めてきた。しかし、昇圧回路３の動作電圧が、例えば、もっと低い電圧からであった場合、バッテリ５１からの電圧についても、より低い電圧に対応できることは勿論である。
【００９５】
このように、本発明の第２実施形態の電源供給装置２００は、バッテリ５１からの電圧が低下した場合においても、負荷回路５２への電源を、安定して供給することができる。
【００９６】
これまで、バッテリ５１のからの電圧が通常時に１２Ｖの場合、及び９Ｖまで低下した場合についての説明をした。しかし、バッテリ５１のからの電圧は、通常時においても、１２Ｖを超えて、約１６Ｖまで上昇する可能性がある。例えば、エンジンを始動した時には、バッテリには充電が行なわれるため、その出力電圧が上昇する。また、最近のハイブリッドカー等の車両では、減速時にも充電が行なわれ、バッテリの出力電圧が上昇する。
【００９７】
本発明の第１実施形態及び２の電源供給装置１００及び２００においても、バッテリの出力電圧が上昇した場合、出力端子１２には、規定の１３Ｖを超える可能性がある。しかし、電源供給装置２００に設けたような保護回路３１によって、所定の出力電圧以上の電圧が負荷回路５２に供給されないようにすることができる。保護回路３１では、トランジスタ（図示せず）と、ツェナーダイオード（図示せず）で構成されており、ツェナーダイオードのツェナー電圧を適切な値に設定することで、出力端子１２における出力電圧が、規定の電圧値（１３Ｖ）を超えないように構成されている。
【００９８】
このように、保護回路３１を設けることにより、負荷回路５２へ、所定電圧を超えるような過大な電圧が供給されることを防止することができる。
【００９９】
これまで説明してきた本発明の電源供給装置２００は、バッテリ５１が車両に搭載されていることを前提として説明している。そのため、このように構成された電源供給装置２００は、低温時においても車両内の電子機器を支障なく動作させることができる。しかし、本発明の電源供給装置２００は、車両に搭載されたバッテリに留まらず、車両以外の種々の機器に搭載されているバッテリにも適用できることは言うまでもない。
【０１００】
以上説明したように、本発明の第１実施形態の電源供給装置１００、又は第２実施形態の電源供給装置２００は、バッテリ５１から出力される電圧が低下した場合においても、昇圧回路３へ供給する電圧を十分高い電圧にすることができる。そのため、バッテリ５１から出力される電圧が低下した場合においても、負荷回路５２を駆動するための電源を安定して供給することができる。
【符号の説明】
【０１０１】
１        第１ＦＥＴ回路
１ａ      エンハンスメント型ＦＥＴ
１ｂ      抵抗
２        第２ＦＥＴ回路
２ａ      デプレッション型ＦＥＴ
２ｂ      抵抗
３        昇圧回路
４        制御回路
１１      入力端子
１２      出力端子
２１      第３ＦＥＴ回路
２１ａ    エンハンスメント型ＦＥＴ
２１ｂ    抵抗
２１ｃ    ダイオード
２１ｄ    ダイオード
２２      第４ＦＥＴ回路
２２ａ    デプレッション型ＦＥＴ
２２ｂ    抵抗
２２ｃ    ツェナーダイオード
３１      保護回路
５１      バッテリ
５２      負荷回路
２００    電源供給装置
【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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