(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に発振回路を備え、モータに電流を供給するためのスイッチング素子に対して駆動信号を供給する負荷駆動回路が動作するための動作電圧を供給する電源供給装置において、
上記負荷駆動回路の動作電圧よりも高い電圧値で電源供給する電源回路からの電源電圧を入力する電圧入力手段と、
上記電圧入力手段で入力した電源電圧を降下させる電圧降下素子を備え、この電圧降下素子により上記電圧入力手段で入力した電源電圧の値を、上記発振回路が動作開始する最小電圧値以上であって負荷駆動回路の動作電圧よりも低い電圧値である第１電圧値に降下させて上記負荷駆動回路に供給する電圧降下手段と、
上記発振回路で発生したクロック信号を入力する信号入力部を備え、この信号入力部により入力したクロック信号に基づいて、上記電圧入力手段で入力した電源電圧を、上記電圧降下手段により上記負荷駆動回路に供給する第１電圧値よりも高い第２電圧値であって、上記発振回路以外も動作する電圧を上記負荷駆動回路に供給する電圧値変換手段とを備え、
上記電圧降下手段と上記電圧値変換手段とは、上記電圧入力手段及び上記負荷駆動回路に対して並列接続されており、
上記電圧降下手段によって上記負荷駆動回路に第１電圧値の電圧を供給して、上記負荷駆動回路の発振回路を動作開始させ、
上記発振回路から上記電圧値変換手段にクロック信号を出力して、上記電圧値変換手段によって、上記第２電圧値の電圧を上記負荷駆動回路に供給して、上記負荷駆動回路のうち上記発振回路以外も動作開始させると共に、上記電圧降下手段の動作を停止させること
を特徴とする電源供給装置。
【請求項２】
上記電圧降下手段と上記電圧値変換手段との接続点と、上記電圧降下手段との間にダイオードを設ける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】
上記電圧降下手段と上記電圧値変換手段との接続点と上記負荷駆動回路との間に電源平滑コンデンサを設けることを特徴とする請求項１記載の電源供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源回路からの高電圧電源を処理回路に適した電圧値に変換して供給する電源供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えばモータ等の負荷を駆動する駆動制御回路が動作するための動作電圧を供給するに際して、この駆動制御回路の動作電圧よりも高い電源電圧を供給する高電圧電源を使用することが知られている。
【０００３】
高電圧電源を使用した場合、定格値として設定されている駆動制御回路の動作電圧が高電圧電源により供給する電源電圧をアナログ的にドロップダウンして、駆動制御回路の定格値以内の電圧に降下させる電源供給装置が使用されていた。
【０００４】
この電源供給装置の一構成例を図４に示す。この電源供給装置は、高電圧電源端子１０１と電源回路とが接続され、駆動制御回路の定格値の動作電圧ＶＡＣＣ（例えば１５Ｖ）よりも高い電源電圧ＡＣＣが供給される。すると、電源電圧ＡＣＣによる電流をダイオードＤを介してトランジスタＴＲに供給し、トランジスタＴＲにより電圧降下を行う。これにより、電源電圧ＡＣＣを動作電圧ＶＡＣＣにし、平滑化コンデンサＣにより平滑化して駆動制御回路と接続された動作電圧供給端子１０２から動作電圧ＶＡＣＣを供給する。
【０００５】
また、従来では、電源電圧をディジタル的にスイッチングすることでステップダウンして、駆動制御回路の定格値以内の電圧に降下させる電源供給装置が使用されていた。
【０００６】
この電源供給装置の一構成例を図５に示す。この電源供給装置は、図４に示した動作電圧供給端子１０２からの直流の動作電圧が供給される入力端子１１１を備え、この入力端子１１１から入力された動作電圧をＰＷＭ制御回路１１２に供給する。このＰＷＭ制御回路１１２では、スイッチング素子などを使用し、供給された直流の動作電圧を間欠出力することで、動作電圧をスイッチング制御し、平滑化コンデンサＣにより平滑化して出力する。これにより、図５に示す電源供給装置は、ディジタル的に動作電圧の大きさを制御して、出力端子１１３から動作電圧を駆動制御回路に供給する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のアナログ式の電源供給装置では、トランジスタＴＲという抵抗体により、ドロップダウンさせた電圧降下分のエネルギーを熱に変換する必要があるため、トランジスタＴＲの近傍にヒートシンクなどの放熱機構が必要となる。また、このアナログ式の電源供給装置では、長時間に亘って駆動制御回路に電源供給する必要があるときには、放熱量が大きな、すなわち巨大なヒートシンクを備える必要がある。したがって、このアナログ式の電源供給装置では、装置として熱的に不利という問題点がある。
【０００８】
上述のディジタル式の電源供給装置では、ＰＷＭ制御回路１１２によりスイッチングをするために、ＰＷＭ制御回路１１２の内部に発振回路が必要となる。また、駆動制御回路には、負荷を駆動するのに動作するためのクロックを発生させる発振回路を備えるのが通常である。したがって、この電源供給装置では、ＰＷＭ制御回路１１２内の発振回路の発振周波数と、駆動制御回路内の発振回路の発振周波数とが異なると、放射ノイズの周波数成分が増加することでラジオノイズ等が基板の広範囲に渡って発生してノイズ対策が困難となる。
【０００９】
また、ディジタル式の電源供給装置では、駆動制御回路内の発振回路の他に発振回路が必要となるので、コストが増大する上に信頼性が悪化し、更に基板サイズが大きくなってしまうという問題が発生する。
【００１０】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、高電圧電源を使用して駆動制御回路を動作させる電源供給装置を簡単で且つ安価な回路構成とすることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、内部に発振回路を備え、モータに電流を供給するためのスイッチング素子に対して駆動信号を供給する負荷駆動回路が動作するための動作電圧を供給する電源供給装置において、上記負荷駆動回路の動作電圧よりも高い電圧値で電源供給する電源回路からの電源電圧を入力する電圧入力手段と、上記電圧入力手段で入力した電源電圧を降下させる電圧降下素子を備え、この電圧降下素子により上記電圧入力手段で入力した電源電圧の値を、上記発振回路が動作開始する最小電圧値以上であって負荷駆動回路の動作電圧よりも低い電圧値である第１電圧値に降下させて上記負荷駆動回路に供給する電圧降下手段と、上記発振回路で発生したクロック信号を入力する信号入力部を備え、この信号入力部により入力したクロック信号に基づいて、上記電圧入力手段で入力した電源電圧を、上記電圧降下手段により上記負荷駆動回路に供給する第１電圧値よりも高い第２電圧値であって、上記発振回路以外も動作する電圧を上記負荷駆動回路に供給する電圧値変換手段とを備える。上記電圧降下手段と上記電圧値変換手段とは、上記電圧入力手段及び上記負荷駆動回路に対して並列接続されており、上記電圧降下手段によって上記負荷駆動回路に第１電圧値の電圧を供給して、上記負荷駆動回路の発振回路を動作開始させ、上記発振回路から上記電圧値変換手段にクロック信号を出力して、上記電圧値変換手段によって、上記第２電圧値の電圧を上記負荷駆動回路に供給して、上記負荷駆動回路のうち上記発振回路以外も動作開始させると共に、上記電圧降下手段の動作を停止させる。
【００１２】
この請求項１に係る発明では、上記電圧降下手段と上記電圧値変換手段とは、上記電圧入力手段及び上記負荷駆動回路に対して並列接続されて構成されている。
【００１３】
請求項２に係る発明は、上記電圧降下手段と上記電圧値変換手段との接続点と、上記電圧降下手段との間にダイオードを設ける構成とした。
【００１４】
請求項３に係る発明は、上記電圧降下手段と上記電圧値変換手段との接続点と上記負荷駆動回路との間に電源平滑コンデンサを設ける構成とした。
【００１５】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、負荷駆動回路に電源供給を開始するに際して、電圧降下手段で電圧降下させて負荷駆動回路に第１電圧値の電源電圧を供給して発振回路を動作させることでクロック信号を電圧値変換手段に供給し、電圧値変換手段により第２電圧値を負荷駆動回路に供給開始することで電圧降下手段の動作を停止させることができるので、電圧降下素子の発熱を短期間とすることができ、負荷駆動回路の動作電圧よりも高い高電圧電源を使用して負荷駆動回路を動作させるときに、発熱防止用の構成を備える必要が無く、簡単で且つ安価な回路構成とすることができる。
【００１６】
請求項２に係る発明によれば、電圧降下手段と電圧値変換手段との接続点と、電圧降下手段との間にダイオードを設ける構成としたので、電圧値変換手段が電源供給を開始した後に、確実に電圧降下手段の動作を停止させることができる。
【００１７】
請求項３に係る発明によれば、電圧降下手段と電圧値変換手段との接続点と負荷駆動回路との間に電源平滑コンデンサを設ける構成としたので、回路構成を簡単とすることができると共に簡単で且つ安価な構成することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１９】
本発明は、例えば図１に示すように構成された駆動制御装置に適用される。
【００２０】
［駆動制御装置の構成］
この駆動制御装置は、図１に示すように、基板１上に、電源入力端子２、電圧ドロップダウン回路３、電圧ステップダウン回路４、負荷駆動回路５が設けられて構成されている。また、この駆動制御装置では、負荷駆動回路５に負荷制御回路６が接続され、負荷駆動回路５から負荷制御回路６に負荷駆動信号を供給することで、負荷制御回路６を駆動する。ここで、負荷制御回路６としては、例えばブラシレスモータに電流供給をするためのスイッチング素子などがあるが、本実施形態では限定せず、発振回路を備えたあらゆる処理回路が適用可能である。
【００２１】
電源入力端子２には、負荷駆動回路５が動作する動作電圧よりも高い電源電圧を供給する高電圧系電源が接続されている。この電源入力端子２は、高電圧系電源からの高電源電圧を後段の電圧ドロップダウン回路３及び電圧ステップダウン回路４に供給する。
【００２２】
電圧ドロップダウン回路３及び電圧ステップダウン回路４は、電源入力端子２に対して並列に接続されている。電源入力端子２と電圧ドロップダウン回路３及び電圧ステップダウン回路４との接続点Ａには、高電圧系電源からの高電源電圧が印加されている状態となる。
【００２３】
なお、本例では、高電圧系電源の高電圧電源は２４［Ｖ］であり、負荷駆動回路５の動作電圧は１５［Ｖ］であり、接続点Ａでの電圧は２４［Ｖ］となり、電圧ドロップダウン回路３及び電圧ステップダウン回路４に２４［Ｖ］の高電源電圧が供給される。
【００２４】
また、電圧ドロップダウン回路３及び電圧ステップダウン回路４は、負荷駆動回路５に対して並列に接続されている。電圧ドロップダウン回路３及び電圧ステップダウン回路４の負荷駆動回路５側の接続点Ｂと、電圧ドロップダウン回路３との間には、ダイオード７が配設されている。このダイオード７は、接続点Ｂから電圧ドロップダウン回路３に向かって電流が流れることを防止するために設けられている。
【００２５】
電圧ドロップダウン回路３は、電源入力端子２及び接続点Ａを介して高電圧系電源から供給される高電源電圧を、アナログ的に降下させる動作であるドロップダウン動作をする構成を有している。この電圧ドロップダウン回路３は、ドロップダウン動作をすることにより、電圧出力側での点Ｃでの電源電圧値を、負荷駆動回路５の発振回路が動作開始する最小電圧値以上であって負荷駆動回路５の動作電圧よりも低い電圧値にする。なお、電圧ドロップダウン回路３から出力される電圧値を、「動作開始電圧値」と呼ぶ。
【００２６】
本例において、電圧ドロップダウン回路３は、２４［Ｖ］の高電源電圧を、負荷駆動回路５の定格電圧値以下の１１［Ｖ］の電源電圧にドロップダウンにする。なお、この電圧ドロップダウン回路３の構成例については後述する。
【００２７】
電圧ステップダウン回路４は、電源入力端子２及び接続点Ａを介して高電圧系電源が供給されると共に、負荷駆動回路５からクロック信号が供給される。電圧ステップダウン回路４は、クロック信号を用いて、高電源電圧をスイッチングしてディジタル的に降下させるように変換する動作であるステップダウン動作をする構成を有している。この電圧ステップダウン回路４は、ステップダウン動作をすることにより、電圧出力側での点Ｄでの電源電圧値を、負荷駆動回路５が動作する動作電圧値にする。
【００２８】
本例において、電圧ステップダウン回路４は、２４［Ｖ］の高電源電圧を、負荷駆動回路５の定格電圧値である１５［Ｖ］の電源電圧にステップダウンにする。なお、この電圧ステップダウン回路４の構成例については後述する。
【００２９】
負荷駆動回路５は、内部に発振回路を備え、この発振回路からのクロック信号を使用して負荷制御回路６を駆動するための処理をする構成を有している。この負荷駆動回路５は、内部処理で使用するクロック信号を電圧ステップダウン回路４に出力する信号出力端子を備え、電圧ステップダウン回路４と接続されている。
【００３０】
『駆動制御装置の動作』
このように構成された駆動制御装置では、負荷駆動回路５を駆動するに際して、電源入力端子２から電圧ドロップダウン回路３及び電圧ステップダウン回路４に高電圧系電源が供給される。この状態において、負荷駆動回路５には電圧が印加されておらず、動作していない状態である。したがって、負荷駆動回路５から電圧ステップダウン回路４にクロック信号が供給されておらず、電圧ステップダウン回路４は動作不可能な状態である。
【００３１】
この状態において、電圧ドロップダウン回路３では、高電圧系電源をドロップダウンしてダイオード７、接続点Ｂを介して負荷駆動回路５に動作開始電圧値の電源電圧を供給する。すると、負荷駆動回路５では内部の発振回路が動作開始し、クロック信号を電圧ステップダウン回路４に供給する。
【００３２】
電圧ステップダウン回路４にクロック信号が供給されると、電圧ステップダウン回路４は、クロック信号を用いて高電圧系電源をスイッチングして負荷駆動回路５の動作電圧値にして接続点Ｂを介して、負荷駆動回路５に電源供給をする。
【００３３】
電圧ステップダウン回路４により電源供給を開始すると、電源入力端子２から供給される高電源電圧は電圧ステップダウン回路４にのみ供給されるようになり、電圧ドロップダウン回路３の動作が停止する。
【００３４】
『電圧ドロップダウン回路３の構成例』
図２に、電圧ドロップダウン回路３の構成例を示す回路図を示す。
【００３５】
電圧ドロップダウン回路３は、上述の電源入力端子２に対応し、高電圧系電源と接続されて高電源電圧が供給される高電源電圧供給端子１１を備える。高電源電圧供給端子１１は図示しない高電圧系電源と接続されて高電源電圧が供給される。高電源電圧供給端子１１に高電源電圧ＶＡＣＣが供給されると、電流がトランジスタＴＲ１に供給される。このトランジスタＴＲ１はエミッタフォロア接続されて、ゲート端子にツェナーダイオードＺＤ１が接続されエミッタ端子側にダイオード７に相当するダイオードＤ２が接続されている。
【００３６】
このような接続関係で構成されることにより、電圧ドロップダウン回路３は、電圧降下素子としてトランジスタＴＲ１を使用し、トランジスタＴＲ１により電流増幅をすると共に高電源電圧ＶＡＣＣをドロップダウンさせることにより電源供給端子１２から動作開始電圧値を負荷駆動回路５に供給する。また、ダイオードＤ２と電源供給端子１２との間にはサージノイズ除去用のツェナーダイオードＺＤ２が配設されている。
【００３７】
また、図２では、ダイオードＤ２に並列接続された放電抵抗Ｒ１、高周波サージ吸収用のコンデンサＣ１、電源平滑コンデンサＣ２が設けられる。
【００３８】
更に、図２では、負荷制御回路６に供給する電源端子１３に、ノイズ防止用のコンデンサＣ３、コンデンサＣ４、コンデンサＣ５が並列接続されて設けられ、トランジスタＴＲ１のコレクタ端子に逆流防止用のダイオードＤ１、トランジスタＴＲ１に流れる電流を制限するための抵抗Ｒ２が設けられる。この抵抗Ｒ２は、負荷駆動回路５への電源供給開始時にのみ機能する。
【００３９】
また、抵抗Ｒ２の他端には、電波障害対策用のコンデンサＣ６、高周波サージ吸収用のコンデンサＣ７が並列接続される。
【００４０】
『電圧ステップダウン回路４の構成例』
図３に、電圧ステップダウン回路４の構成例を示す回路図を示す。
【００４１】
この電圧ステップダウン回路４は、負荷駆動回路５からのクロック信号が供給されるクロック信号入力端子２１を備え、クロック信号入力端子２１によりパルス波形のクロック信号を入力し、抵抗Ｒ１１により波高を降下させてトランジスタアレイ２２に供給する。
【００４２】
トランジスタアレイ２２には、４Ｖ電源端子２３が接続され、クロック信号が入力されることに応じてトランジスタＴＲ１１、ＴＲ１２がスイッチング動作して波高が４Ｖのパルス信号を抵抗Ｒ１２に供給する。
【００４３】
抵抗Ｒ１２にはコンデンサＣ１１が並列接続されている。これにより、抵抗Ｒ１２とコンデンサＣ１１とで積分回路を構成して、４Ｖのパルス信号をＣＲ微分波形にしてコンパレータ２４の正端子に供給する。
【００４４】
コンパレータ２４の負端子には抵抗Ｒ１３、抵抗Ｒ１４、及びコンデンサＣ１２が並列接続される。また、抵抗Ｒ１３には、上述の接続点Ｂと接続された動作電圧供給端子２５からの動作電圧がフィードバックされて供給される１５Ｖ電源端子２６と接続されている。これにより、抵抗Ｒ１３と抵抗Ｒ１４とで分圧された値の波高のＣＲ微分波形をコンパレータ２４の負端子に供給する。
【００４５】
また、コンパレータ２４には、駆動電圧として動作電圧供給端子２５からフィードバックされた動作電圧が供給される１５Ｖ電源端子２７、コンデンサＣ１３が接続されている。
【００４６】
コンパレータ２４の比較出力端子には、１５Ｖ電源端子２８と接続されたプルアップ抵抗Ｒ１５が接続されると共に、トランジスタＴＲ１１が接続される。トランジスタＴＲ１１のコレクタ端子はトランジスタＴＲ１２のゲート端子と接続され、トランジスタＴＲ１１はコンパレータ２４の比較出力に応じてスイッチングして、後段のトランジスタＴＲ１２をスイッチングさせる。これにより、電圧ステップダウン回路４は、トランジスタＴＲ１１及びトランジスタＴＲ１２を出力バッファとして機能させる。
【００４７】
トランジスタＴＲ１２は、コレクタ端子が上述の電源入力端子２に対応する高電源電圧入力端子２８と接続されて高電源電圧ＶＡＣＣが供給される。トランジスタＴＲ１２は、ゲート端子が負状態になることで開状態になって高電源電圧ＶＡＣＣをエミッタ側に供給して、電流安定用のインダクタＬを介して動作電圧供給端子２５から高電源電圧ＶＡＣＣをスイッチングしたパルス波形を出力する。
【００４８】
これにより、この電圧ステップダウン回路４は、高電源電圧ＶＡＣＣをスイッチングすることで、負荷駆動回路５の動作電圧相当にステップダウンする動作をする。
【００４９】
［実施の形態の効果］
以上、詳細に説明したように、駆動制御装置によれば、負荷駆動回路５を駆動開始するに際して、電圧ドロップダウン回路３により負荷駆動回路５内の発振回路が動作する最小電圧値以上の動作開始電圧値を負荷駆動回路５に供給することで、クロック信号を電圧ステップダウン回路４に供給し、電圧ステップダウン回路４から負荷駆動回路５の動作電圧を供給開始すると共に電圧ドロップダウン回路３の動作を停止させることができ、電圧ドロップダウン回路３が動作する期間を短時間とすることができる。
【００５０】
したがって、この駆動制御装置によれば、電圧ドロップダウン回路３内でのドロップダウンさせる電圧降下素子、本例ではトランジスタＴＲ１の電圧降下による発熱期間を短時間にすることができ、電圧ドロップダウン回路３の発熱量を抑制することができる。
【００５１】
したがって、この駆動制御装置によれば、高電源電圧ＶＡＣＣを使用して負荷駆動回路５を駆動するときであっても、発熱吸収用の構成を設ける必要が無く、簡単で且つ安価な回路構成とすることができる。
【００５２】
また、この駆動制御装置によれば、負荷駆動回路５からのクロック信号を分周したクロックにより高電源電圧ＶＡＣＣをスイッチングする電圧ステップダウン回路４を備えているので、高調波周波数成分を発生させる要因を負荷駆動回路５内で使用する周波数成分のみとすることができ、電圧ステップダウン回路４内に発振回路を備える場合と比較して、放射ノイズ対策を容易とすることができる。
【００５３】
更に、この駆動制御装置によれば、電圧ステップダウン回路４でステップダウン動作を行うために、負荷駆動回路５外に発振回路を設ける必要が無く、簡単で且つ安価な回路構成とすることができると共に、信頼性向上を図ることができる。
【００５４】
更にまた、この駆動制御装置によれば、電圧ドロップダウン回路３と電圧ステップダウン回路４との接続点Ｂと、電圧ドロップダウン回路３との間にダイオード７を設ける構成としたので、電圧ステップダウン回路４が電源供給を開始した後に確実に電圧ドロップダウン回路３の動作を停止させることができる。
【００５５】
更にまた、この駆動制御装置によれば、図２及び図３に示すように、電圧ドロップダウン回路３及び電圧ステップダウン回路４と負荷駆動回路５との間に設ける電源平滑コンデンサを、接続点Ｂと負荷駆動回路５との間に設けて電源平滑コンデンサＣ２で共用とすることができ、回路構成を簡単とすることができると共に安価で構成することができる。
【００５６】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した駆動制御装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図２】電圧ドロップダウン回路の構成例を示す回路図である。
【図３】電圧ステップダウン回路の構成例を示す回路図である。
【図４】従来のアナログ式で電圧降下させる電源供給装置の一構成例を示す回路図である。
【図５】従来のディジタル式で電圧降下させる電源供給装置の一構成例を示す回路図である。
【符号の説明】
１  基板
２  電源入力端子
３  電圧ドロップダウン回路
４  電圧ステップダウン回路
５  負荷駆動回路
６  負荷制御回路
７  ダイオード
１１  高電源電圧供給端子
１２  電源供給端子
１３  電源端子
２１  クロック信号入力端子
２２  トランジスタアレイ
２３  ４Ｖ電源端子
２４  コンパレータ
２５  動作電圧供給端子
２６  １５Ｖ電源端子
２７  １５Ｖ電源端子
２８  高電源電圧入力端子
【図１】
0004153176.tif 000002
【図２】
0004153176.tif 000003
【図３】
0004153176.tif 000004
【図４】
0004153176.tif 000005
【図５】
0004153176.tif 000006