(57)【要約】【課題】出力電圧が第１の電源電圧を中心に変動するバッテリと前記第１の電源電圧よりも高い第２の電源電圧を中心に変動するバッテリとのいずれかから入力電圧が供給されるＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、第１の電源電圧の変動範囲内で不要に動作するのを抑制しつつ、入力電圧が第１の電源電圧の変動範囲を超えたときの出力電圧の変化量を低減する。【解決手段】第１の電源電圧の変動範囲内であって前記第１の電源電圧よりも高く設定された第１の所定電圧Ｖin１から、前記第１の電源電圧の変動範囲の上限以上であって第２の電源電圧の変動範囲の下限以下に設定された第２の所定電圧Ｖin２までの電圧が入力されたとき、前記第１の電源電圧の変動範囲内の第１の出力電圧Ｖout１を出力し、前記第２の所定電圧Ｖin２を超える電圧が入力されたとき、前記第１の電源電圧の変動範囲内であって前記第１の出力電圧よりも低い第２の出力電圧Ｖout２を出力する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力電圧が第１の電源電圧を中心に変動する第１のバッテリと、出力電圧が前記第１の電源電圧よりも高い第２の電源電圧を中心に変動する第２のバッテリとのいずれかから入力電圧が供給されるＤＣ／ＤＣコンバータであって、
前記第１の電源電圧の変動範囲内であって前記第１の電源電圧よりも高く設定された第１の所定電圧から、前記第１の電源電圧の変動範囲の上限以上であって前記第２の電源電圧の変動範囲の下限以下に設定された第２の所定電圧までの電圧が入力されたとき、前記第１の電源電圧の変動範囲内の第１の出力電圧を出力し、
前記第２の所定電圧を超える電圧が入力されたとき、前記第１の電源電圧の変動範囲内であって前記第１の出力電圧よりも低い第２の出力電圧を出力することを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＤＣ／ＤＣコンバータに関し、より詳しくは、車載バッテリの出力電圧を無線装置等の電子機器（車載機）に動作電圧として供給するのに使用する、車載機用のＤＣ／ＤＣコンバータに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線装置等の電子機器を自動車（乗用車や貨物車等）に搭載し、車載バッテリから動作電圧を供給するようにした技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１２８４４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、自動車に搭載されるバッテリとしては、主に小型車に搭載される出力電圧が１３．８Ｖ±２０％のものと、主に大型車に搭載される出力電圧が２６．４Ｖ±２０％のものが使用されている。以下、１３．８Ｖを「第１の電源電圧」と呼び、２６．４Ｖを「第２の電源電圧」と呼ぶ。また、１３．８Ｖ±２０％を出力電圧とするバッテリを「小型車用バッテリ」と呼び、２６．４Ｖ±２０％を出力電圧とするバッテリを「大型車用バッテリ」と呼ぶ。
【０００４】
電子機器に使用される電子部品の定格電圧は、一般に大型車用バッテリの出力電圧（２６．４Ｖ±２０％）よりも低い。そのため、通常は電子機器の前段にＤＣ／ＤＣコンバータを設け、大型車用バッテリから電源電圧の供給を受ける場合であっても、電子機器に入力される電圧が小型車用バッテリから電源電圧の供給を受ける場合と同等に維持されるようにしている。
【０００５】
汎用のＤＣ／ＤＣコンバータを使用した場合、入力電圧が動作開始電圧に達するまでは入力電圧がそのまま出力され、入力電圧が動作開始電圧に達すると入力電圧が第１の電源電圧（１３．８Ｖ）付近まで降下させて出力されるのが一般的である。ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータの動作開始電圧は、第１の電源電圧の変動範囲内（１３．８Ｖ±２０％）でＤＣ／ＤＣコンバータが不要に動作するのを抑制するため、第１の電源電圧の変動範囲の上限付近、あるいはそれよりも高い値に設定するのが好ましい。これは、ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング動作によって生じる熱やノイズを極力排除するためである。
【０００６】
しかしながら、ＤＣ／ＤＣコンバータの動作開始電圧を上記の如く設定すると、動作開始前後における出力電圧（即ち、電子機器に供給される動作電圧）の変化量（降下量）が大きくなるため、電子機器の動作が一時的に不安定になるおそれがある。特に、電子機器に搭載される電子部品の発熱量を低減するために、ＤＣ／ＤＣコンバータの動作開始後の出力電圧を低く設定すると、動作開始前後における出力電圧の変化量がさらに増大し、上述した不具合が顕著であった。
【０００７】
従って、本発明の目的は上記した課題を解決し、出力電圧が第１の電源電圧を中心に変動するバッテリと前記第１の電源電圧よりも高い第２の電源電圧を中心に変動するバッテリとのいずれかから入力電圧が供給されるＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、第１の電源電圧の変動範囲内でＤＣ／ＤＣコンバータが不要に動作するのを抑制しつつ、入力電圧が第１の電源電圧の変動範囲を超えたときの出力電圧の変化量（降下量）を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した課題を解決するため、本発明にあっては、出力電圧が第１の電源電圧を中心に変動する第１のバッテリと、出力電圧が前記第１の電源電圧よりも高い第２の電源電圧を中心に変動する第２のバッテリとのいずれかから入力電圧が供給されるＤＣ／ＤＣコンバータであって、前記第１の電源電圧の変動範囲内であって前記第１の電源電圧よりも高く設定された第１の所定電圧から、前記第１の電源電圧の変動範囲の上限以上であって前記第２の電源電圧の変動範囲の下限以下に設定された第２の所定電圧までの電圧が入力されたとき、前記第１の電源電圧の変動範囲内の第１の出力電圧を出力し、前記第２の所定電圧を超える電圧が入力されたとき、前記第１の電源電圧の変動範囲内であって前記第１の出力電圧よりも低い第２の出力電圧を出力するように構成した。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータにあっては、出力電圧が第１の電源電圧を中心に変動する第１のバッテリと、出力電圧が前記第１の電源電圧よりも高い第２の電源電圧を中心に変動する第２のバッテリとのいずれかから入力電圧が供給されると共に、前記第１の電源電圧の変動範囲内であって前記第１の電源電圧よりも高く設定された第１の所定電圧から、前記第１の電源電圧の変動範囲の上限以上であって前記第２の電源電圧の変動範囲の下限以下に設定された第２の所定電圧までの電圧が入力されたとき、前記第１の電源電圧の変動範囲内の第１の出力電圧を出力し、前記第２の所定電圧を超える電圧が入力されたとき、前記第１の電源電圧の変動範囲内であって前記第１の出力電圧よりも低い第２の出力電圧を出力するように構成したので、第１の電源電圧の変動範囲内で不要に動作するのを抑制しつつ、入力電圧が第１の電源電圧の変動範囲を超えたときの出力電圧の変化量を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータを実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は、本発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータを示すブロック図である。また、図２は、図１に示すＤＣ／ＤＣコンバータと、それに接続される無線装置（電子機器）及びバッテリを示すブロック図である。先ず、図２を参照し、本発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータに接続される無線装置とバッテリについて簡単に説明する。尚、本実施例ではＤＣ／ＤＣコンバータに接続される電子機器の一例として無線装置を例に挙げるが、それに限定されるものではない。
【００１２】
図２に示す無線装置は主に無線機１と制御部２とによって構成され、自動車に搭載される。先ず無線機１の構成について説明すると、例えば図示しない基地局から送信された無線信号は、アンテナ３で受信され、アンテナ共用器４を介して受信部５に入力される。受信部５では、高周波増幅器６で高周波増幅された後、受信ミキサ７において周波数シンセサイザ８からの局部発信信号により周波数変換され、中間周波（ＩＦ）増幅器９を介して復調器１０にて復調される。復調された受信信号は、ベースバンド信号処理部１１の受信信号処理回路１２にて適宜な信号処理が施された後、受話器１３に出力されて音声として再生されるか、あるいは制御部２を介して表示部１４に出力される。
【００１３】
一方、送話器１５から入力された音声信号、及び制御部２からの入力データは、ベースバンド信号処理部１１の送信信号処理部１６に入力され、適宜な信号処理が施された後、送信部１７に入力される。送信部１７では、送信信号処理部１６からの出力信号が変調器１８で所定の変調処理が施された後、周波数シンセサイザ８からの信号が供給される送信ミキサ１９にて高周波信号に変換され、さらに送信電力増幅部２０で電力増幅された後、アンテナ共用器４を介してアンテナ３から送信される。
【００１４】
制御部２は、無線機１全体の制御を行う主中央処理装置（主ＣＰＵ）２１と、制御プログラムや所定の定数などを記憶したＲＯＭ２２と、ワークエリアと使用されるＲＡＭ２３と、各種パラメータやテーブル類を格納するフラッシュメモリなどの電気的消去書込可能型ＲＯＭ２４と、スイッチ２５および表示部１４からのデータ入力および表示部１４へのデータ出力を行う操作部２６とより構成される。制御部２の各部はバス２７を介して相互に接続されると共に、無線機１のベースバンド信号処理部１１に接続される。
【００１５】
制御部２は、無線機１の送受信シーケンス動作の制御、送受信制御信号の変復調、送受信プロトコルの制御などを行なうと共に、無線機１で受信された情報あるいは操作者に対する各種情報を表示部１４にて表示するための処理、スイッチ２５から入力された信号を無線機１のベースバンド信号処理部１１に出力するための処理などを行う。
【００１６】
無線機１及び制御部２には、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を介して第１のバッテリ４０あるいは第２のバッテリ４１が接続される。各バッテリ４０，４１は自動車に搭載された車載バッテリである。具体的には、第１のバッテリ４０は、出力電圧が１３．８Ｖ（第１の電源電圧）を中心として±２０％の範囲（＝１１．０４Ｖから１６．５６Ｖ）で変動する「小型車用バッテリ」であり、第２のバッテリ４１は、出力電圧が第１の電源電圧よりも高い２６．４Ｖ（第２の電源電圧）を中心として±２０％の範囲（＝２１．１２Ｖから３１．６８Ｖ）で変動する「大型車用バッテリ」である。第１のバッテリ４０または第２のバッテリ４１の出力電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を介して無線機１及び制御部２に動作電圧として供給される。
【００１７】
次いで、図１を参照し、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０について詳説する。ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、入力端子３１と、スイッチングＦＥＴ３２と、コイル３３と、コンデンサ３４と、出力端子３５と、分圧抵抗回路３６と、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路３７と、電圧切替回路３８とを備える。
【００１８】
入力端子３１は、上述した第１のバッテリ４０または第２のバッテリ４１に接続される。入力端子３１にはスイッチングＦＥＴ３２を介してコイル３３とコンデンサ３４に接続される。入力端子３１に入力された電圧は、スイッチングＦＥＴ３２でＰＷＭ制御された後、コイル３３及びコンデンサ３４によって平滑化され、出力端子３５から無線機１の送信電力増幅部２０などに供給される。
【００１９】
このとき、出力端子３５から出力される電圧は、分圧抵抗回路３６で検出され、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路３７に入力される。ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路３７は、入力された電圧値に応じてスイッチングＦＥＴ３２のスイッチング周波数を制御し、出力電圧を制御する。
【００２０】
また、入力端子３１に入力された電圧は、電圧切替回路３８で検出される。電圧切替回路３８は、検出電圧を所定電圧（後述する第２の所定電圧Ｖin２）と比較し、検出電圧が当該所定電圧を超えるとき、分圧抵抗回路の抵抗定数を変更する。
【００２１】
図３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の入力電圧に対する出力電圧の関係を表す特性図である。同図に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、入力電圧が第１の所定電圧Ｖin１に至るまでは、入力電圧をそのまま出力電圧として出力する一方、入力電圧が第１の所定電圧Ｖin１から第２の所定電圧Ｖin２までのときは、第１の出力電圧Ｖout１を出力する。
【００２２】
ここで、Ｖin１は、第１の電源電圧の変動範囲内（１３．８Ｖ±２０％の範囲内）であって、かつ、第１の電源電圧（１３．８Ｖ）よりも高いに設定される。また，Ｖin２は、第１の電源電圧の変動範囲の上限（１３．８Ｖ＋２０％）以上であって、かつ、第２の電源電圧の変動範囲の下限（２６．４Ｖ−２０％）以下に設定される。本実施例では、Ｖin１と１５Ｖとし、Ｖin２を１８Ｖとする。また、Ｖout１は、第１の電源電圧の変動範囲内に設定され、本実施例ではＶin１と同じ１５Ｖとする。
【００２３】
上述したように、電圧切替回路３８は、検出電圧を第２の所定電圧Ｖin２と比較し、検出電圧がＶin２を超えるとき、分圧抵抗回路の定数を変更する。具体的には、検出電圧がＶin２を超えるとき、即ち、Ｖin２を超える電圧が入力されたとき、分圧抵抗回路の抵抗定数を高くし、見かけ上の出力電圧をＶout１よりも大きくすることで、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路３７が出力するスイッチング周波数を低下させ、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力電圧を第２の出力電圧Ｖout２まで降下させる。尚、Ｖout２は、第１の電源電圧の変動範囲内であって、かつ、第１の出力電圧Ｖout１よりも低い値に設定される。本実施例では、Ｖout２は、第１の出力電圧Ｖout１よりも低く、さらには第１の電源電圧（１３．８Ｖ）よりも低い１２．５Ｖとする。
【００２４】
Ｖin１は、第１の電源電圧の変動範囲内であって、かつ、第１の電源電圧よりも高いに設定されることから、第１のバッテリ４０が使用される場合には、変動範囲の多くの領域で入力電圧がそのまま出力電圧となる。即ち、第１のバッテリ４０が使用される場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の動作（具体的にはスイッチングＦＥＴ３２のスイッチング動作）が抑制され、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の発熱やノイズの発生が抑制される。
【００２５】
また、電圧切替回路３８において入力電圧と比較されるＶin２は、上記の如く第２の電源電圧の変動範囲の下限以下に設定されることから、第２のバッテリ４１が使用される場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力電圧は常にＶout２となる。Ｖout２は、第１の出力電圧Ｖout１よりも低く、さらには第１の電源電圧（１３．８Ｖ）よりも低い１２．５Ｖであることから、無線機１や制御部２に搭載される電子部品の発熱量を低減することができる。
【００２６】
さらに、入力電圧が第１の電源電圧の変動範囲を超えて出力電圧がＶout２に達するまでの過渡期において、一旦１５Ｖを出力するようにしたため、入力電圧が第１の電源電圧の変動範囲を超えたときの出力電圧の変化量を低減することができる。
【００２７】
上記について具体的に説明する。図４は、Ｖin２に至るまで出力電圧をリニアに変化させた場合（入力電圧をそのまま出力電圧とした場合）を示す特性図である。図４に示すように、入力電圧がＶin２に至るまで出力電圧をリニアに変化させた場合、入力電圧がＶin２を超えて出力電圧をＶout２としたときの電圧の降下量が大きく、無線機１や制御部２の動作が不安定になるおそれがある。これは特に、無線機１や制御部２の発熱を考慮してＶout２を低めの値に設定したときは顕著である。
【００２８】
一方、本発明にあっては、入力電圧が第１の電源電圧の上限付近であるＶin１に達すると出力電圧をリニアに変化させることを止め、入力電圧がＶin２に至るまでの間、出力電圧を一定（Ｖout２）に維持することから、図３と図４を対比して明らかなように、Ｖin１からＶin２まで出力電圧をリニアに変化させた場合に比してＶout２との差分が少なくなり、電圧の変化量が小さくなる。さらに、出力電圧をＶout２に維持することで、出力電圧をリニアに変化させた場合よりも、Ｖin１からＶin２に至るまでに無線機１や制御部２が発生する熱量を低減することができる。
【００２９】
このように、本発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータ３０にあっては、出力電圧が第１の電源電圧を中心に変動する第１のバッテリ４０と、出力電圧が前記第１の電源電圧よりも高い第２の電源電圧を中心に変動する第２のバッテリ４１とのいずれかから入力電圧が供給されると共に、前記第１の電源電圧の変動範囲内であって前記第１の電源電圧よりも高く設定された第１の所定電圧Ｖin１から、前記第１の電源電圧の変動範囲の上限以上であって前記第２の電源電圧の変動範囲の下限以下に設定された第２の所定電圧Ｖin２までの電圧が入力されたとき、前記第１の電源電圧の変動範囲内の第１の出力電圧Ｖout１を出力し、前記第２の所定電圧Ｖin２を超える電圧が入力されたとき、前記第１の電源電圧の変動範囲内であって前記第１の出力電圧よりも低い第２の出力電圧Ｖout２を出力するように構成したので、第１の電源電圧の変動範囲内で不要に動作するのを抑制しつつ、入力電圧が第１の電源電圧の変動範囲を超えたときの出力電圧の変化量を低減することができる。
【００３０】
尚、上記実施例において、Ｖin１，Ｖin２，Ｖout１，Ｖout２などの具体的な値を示したが、各電圧値は本願の主旨を逸脱しない範囲で変更可能であり、上記具定例に限定されないのは言うまでもない。同様に、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の回路構成なども上記実施例に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータを示すブロック図である。
【図２】図１に示すＤＣ／ＤＣコンバータと、それに接続される無線装置（電子機器）及びバッテリを示すブロック図である。
【図３】図１に示すＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧に対する出力電圧の関係を表す特性図である。
【図４】本発明以外のＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧に対する出力電圧の関係を例示する、図３と同様な特性図である。
【符号の説明】
【００３２】
３０：ＤＣ／ＤＣコンバータ
３１：入力端子
３２：スイッチングＦＥＴ
３３：コイル
３４：コンデンサ
３５：出力端子
３６：分圧抵抗回路
３７：ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路
３８：電圧切替回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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