(57)【要約】【課題】出力電源の、ＧＮＤ端子と出力端子間の相対的な電位の安定化と、異常発生時の保護回路の安定動作とを図る。【解決手段】レギュレータ５の出力段に電圧監視ＩＣ７を設ける共に、直列接続の抵抗器３とスイッチ１０とを、該レギュレータ５の一次側と二次側の端子間に並列接続する。さらに、レギュレータ５の出力端子に電圧監視ＩＣ７を設け、該電圧監視ＩＣ７の制御の下で、前記スイッチ１０の開閉制御を行う。本構成により、ＧＮＤ端子と出力端子間の相対的な電位の安定化と、電源ノイズ対策での一次側から二次側への、アイソレーション量の確保とを図る。さらに、保護回路の誤動作の発生防止と、起動の安定化を図る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力過電圧によって安全動作領域を超えないようにするための過出力保護回路を持つ可変抵抗手段と、
前記可変抵抗手段に並列に設けられた電圧抵抗手段と、
前記可変抵抗手段に並列に設けられた電圧を逃がすための電圧回避手段と、
出力電圧を監視し、あらかじめ設定された電圧閾値を検知し、信号を出力する電圧監視手段と、
前記電圧抵抗手段に直列に設けられ、前記電圧監視信号によって出力される信号によって開閉制御する導通手段を備えることを特徴とする電源回路。
【請求項２】
前記電圧監視手段は、前記電圧閾値にヒステリシス特性を有することを特徴とする請求項１に記載の電源回路。
【請求項３】
前記導通手段は、開閉スイッチであることを特徴とする請求項１又は２に記載の電源回路。
【請求項４】
前記導通手段は、前記電圧閾値未満では、閉制御であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電源回路。
【請求項５】
前記導通手段は、前記電圧監視手段から前記電圧閾値を越える信号を受けて開制御を行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電源回路。
【請求項６】
前記電圧回避手段は、ダイオードであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の電源回路。
【請求項７】
前記可変抵抗手段は、レギュレータデバイスであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の電源回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過出力保護回路を持つ電源回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電源回路には、一般的に、過電流保護のための保護回路が設けられている。例えば、図５、図６、図７を用いて、従来の電源回路の構成例を説明する。なお、これらの図５は従来の電源回路構成例その１、図６は従来の電源回路構成例その２であり、また、図７は電源にノイズが載ってしまった状態時の発振器のスペクトラム波形例を、それぞれ示している。
【０００３】
従来の一般的なリニアレギュレータ電源デバイスでは、過電流保護のために、「出力電圧ｖｓ出力電流」の関係が、図３に示す様な“フ”の字特性のものがある。ここにおいて“フ”の字特性とは、“Fold-back Type Drooping Characteristic”である。さらに、本特性について述べると、出力電流が大きくなると、デバイス内のトランジスタの、安全動作領域を超えてしまう。そのため、その前に保護回路を働かせて、出力電流を抑える。このタイプの過電流保護回路は、起動時に、出力端子に負（０Ｖに限りなく近い）の電圧が印加された時に、“出力電圧が立ち上がらない”現象の生じる場合のあることが、知られている。
【０００４】
図３の過電流保護回路発動条件の、閾値のグラフを参照すると、出力電圧が０Ｖ時の閾値は、出力電流０ｍＡとなっている。ここで出力電圧がマイナス側になると、出力電流の閾値は、０ｍＡ以下となる。ＧＮＤ端子と出力端子との相対的な電圧が、負電圧になっていると、一次側の入力端子に、いくら電圧をかけても保護回路が働いたままとなり、二次側の出力端子から、電力は出力されない問題が発生する。
【０００５】
尚、上記“出力端子に負の電圧が印加される”とは、リニアレギュレータ電源デバイスの基準ＧＮＤに対し、出力端子がプリント基板のＧＮＤ電位差や、周囲の電界などの影響で、見かけ上、負の電圧に見える現象である。尚、この電位差発生の要因は、周辺回路よりも、周囲に配置された回路や基板設計の影響が、支配的である。
【０００６】
上記の様な現象が発生する為に、同じリニアレギュレータ電源デバイスでも、今まで特に問題に成らなかったのに、基板設計を変えて使用した際に、この様な、保護回路の意図しない発動による影響が、問題に成ることがある。
【０００７】
そこで、保護回路が働いてデバイスが動作しない時の対処法として、図６に示すように、リニアレギュレータ電源デバイスの、一次側と二次側の間に抵抗を入れて構成することが知られている。この抵抗の役割としては、二次側端子に、強制的に正の電圧を印加する働きを、生じさせるためである。電圧は、抵抗を流れる電流と負荷によって決まるが、その電圧は、過電流保護回路の特性や、ＧＮＤに対する見かけ上の出力端子電圧の値により、異なる。
【０００８】
ここで、十分低い抵抗を選べば、立ち上がり特性に関係なく、二次側端子を、正電圧にバイアスする事が可能となり、保護回路による電圧が立ち上がらない現象は、回避される。しかし、本抵抗により、電源回路の一次側と二次側間のアイソレーション量は、劣化する。このため、例えば、純度の高い電源を必要とする発信器等に使用する場合には、電源ノイズやリップル等は、抵抗を介して二次側に伝わってしまう。その結果、図７に示す様に、キャリアにノイズが載ってしまい、Ｓ／Ｎ比の劣化現象が生じてしまう、問題を伴う。
【０００９】
また、図５に示す従来の回路のように、電源ノイズ対策で、一次側から二次側へのアイソレーション量を確保するために、過電流保護対策用の抵抗を入れずに構成する場合には、リニアレギュレータ電源デバイスの出力端子と、ＧＮＤ間の電位差について配慮するため、プリント板の配線設計や部品配置を入念に検討する必要があり、失敗のリスクもあった。
【００１０】
本発明と技術分野の類似する特許文献１では、オフセット電圧が出力電流の低い時には大きく、且つ出力電流が大きくなるに連れて小さくなるように、出力電流に逆比例する特性を持たせている。
【特許文献１】特開２００５−１２８５９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記発明においては、一次側−二次側端子間に挿入した抵抗を切り離すことが出来ず、一次側と二次側間のアイソレーション量が劣化してしまう。
【００１２】
本発明は、一次側−二次側端子間に挿入した抵抗を切り離すことを可能とし、さらに抵抗における無駄な消費電力をゼロにでき、より効率性を高めた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】
【００１３】
かかる目的を達成するため、本発明の電源回路は、入力過電圧によって安全動作領域を超えないようにするための過出力保護回路を持つ可変抵抗手段と、可変抵抗手段に並列に設けられた電圧抵抗手段と、可変抵抗手段に並列に設けられた電圧を逃がすための電圧回避手段と、出力電圧を監視し、あらかじめ設定された電圧閾値を検知し、信号を出力する電圧監視手段と、電圧抵抗手段に直列に設けられ、電圧監視信号によって出力される信号によって開閉制御する導通手段を備えることを特徴とする。
【００１４】
電圧監視手段は、電圧閾値にヒステリシス特性を有することを特徴とする。
【００１５】
導通手段は、開閉スイッチであることを特徴とする。
【００１６】
導通手段は、電圧閾値未満では、閉制御であることを特徴とする。
【００１７】
導通手段は、電圧監視手段から電圧閾値を越える信号を受けて開制御を行うことを特徴とする。
【００１８】
電圧回避手段は、ダイオードであることを特徴とする。
【００１９】
可変抵抗手段は、レギュレータデバイスであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明により、１次側−２次側端子間に抵抗を挿入した場合に、起動時以外は抵抗を切り離すことで、１次側から２次側へのアイソレーション量を、確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、本実施形態における電源回路のブロック図である。本実施形態の電源回路は、外部からの電圧を入力する１次側端子１と、発振を防止するためのコンデンサ２と、所定の電圧を出力するための２次側端子８と、１次側端子１に入力された電圧を２次側端子８に伝える抵抗３と、電源ＯＦＦ時に２次側電圧を１次側電圧に逃がすためダイオード４と、入力電圧のノイズやリップルを低減し、所定の出力電圧に変換するリニアレギュレータ電源デバイス５と、発振防止のためのコンデンサ６と、出力電圧を監視して電圧監視信号９を出力するための電圧監視ＩＣ７と、スイッチ１０とから構成されている。また、電圧監視ＩＣ７から出力される電圧監視信号９は、監視信号を上位へ出力すると共に、スイッチ１０の制御にも使用される。
【００２２】
一般的な電源回路には、電源の正常性を確認するため、電圧監視のための回路ＩＣ７を備えており、電源監視とスイッチ動作の関係を表した図２において、電圧監視信号９がＬＯＷの時は、リニアレギュレータ電源デバイス５の出力がＯＦＦである。ＨＩＧＨの時は、リニアレギュレータ電源デバイス５の出力がＯＮ状態である。
【００２３】
初めに、外部より一次側端子１に、電圧が印加される前の状態について説明する。この状態は、電源ＯＦＦの状態であり、図２で示す状態１に相当する。この時、リニアレギュレータ電源デバイス５は、所定の電圧を出力していない。よって、出力電圧が予め決められた規定電圧を下回るため、電圧監視ＩＣ７の出力信号である電圧監視信号９は、“ＬＯＷ”となり、リニアレギュレータ電源デバイス５が“ＯＦＦ”であることを、上位に伝える。また、それと共に、スイッチ１０に対しても信号を出力することにより、スイッチ１０は“ＯＮ”の状態に制御されて導通状態になり、一次側端子１と二次側端子８間は、抵抗３を介して接続される。
【００２４】
次に、外部より、一次側端子１に電圧が印加された瞬間の、過渡動作例ついて説明する。この状態は、一次側に電源が印加された直後の過渡状態であり、図２で示す状態２に相当する。 一次側端子１に対して印加された入力電圧は、同時に抵抗３を介しＯＮ状態のスイッチ１０を通り、二次側端子８に印加される。よって、一次側端子１の電圧の立ち上がりと共に、二次側出力端子８に対しても、電圧がかかる。これにより、二次側端子８に“＋”の電圧が印加され、図３に示したリニアレギュレータ電源デバイスの、保護回路特性の閾値にひっかかることが無くなる。このため、リニアレギュレータは、起動する。但し、ここでは出力電圧は、未だ、予め決められた規定電圧を超えていない状態にある。そのため、電圧監視ＩＣ７の出力信号である電圧監視信号９は“ＬＯＷ”であり、リニアレギュレータ電源デバイス５が“ＯＦＦ”であることを上位に出力し、スイッチ１０も“ＯＮ”の状態にあり、導通している。
【００２５】
次に、外部より一次側端子１に電圧が印加されて十分時間が経ち、出力電圧が予め決められた規定電圧を上回った際の、動作例について説明する。この状態は、図２で示す状態３に相当する。前述した動作により、リニアレギュレータ電源デバイスは“ＯＮ”したため、二次側端子８からの出力電圧が順調に立ち上がり、予め決められた規定電圧を上回る。電圧監視ＩＣ７の出力信号である電圧監視信号９は“ＨＩＧＨ”となり、リニアレギュレータ電源デバイスが“ＯＮ”であることを、上位に出力する。同時に、スイッチ１０に対して、電圧監視信号９にて“ＨＩＧＨ”を出力し、スイッチ１０はそれを受けて“ＯＮ”から“ＯＦＦ”に切り替わり、非導通状態になる。抵抗３を介して接続されていた、一次側端子１と二次側端子８は、切り離される。またダイオード４は、電源ＯＦＦ時に、二次側電位が一次側電位を上回り、破損するのを防ぐために入れるものであり、ダイオードの特性として逆方向のため、一次側から二次側に対する電流は、流れない。
【００２６】
さらに、電圧監視ＩＣ７に予め設定されている監視の閾値である規定電圧は、図２の様に、電圧立ち上がり時と立ち下がり時とで、ヒステリシス特性を持たせている。これにより、スイッチ１０の切り替え動作発生に伴うばたつきによるノイズ発生を、抑えている。
【００２７】
以上の説明より明らかな様に、リニアレギュレータ電源デバイスが“ＯＮ”しない場合の対処として、一次側−二次側端子間に抵抗を挿入した場合、起動時以外は抵抗を切り離すことで、一次側から二次側へのアイソレーション量を、確保できる。
【００２８】
具体的には、抵抗３のアイソレーション量が３０ｄＢであり、リニアレギュレータ電源デバイス５のアイソレーション量が６０ｄＢだった場合に、一次側端子と二次側端子間に接続された抵抗により、一時的にアイソレーション量は３０ｄＢに劣化する。しかし、抵抗をスイッチで切り離すことで、６０ｄＢに改善する。よって、従来の図６の様なタイプのデバイスを過電流保護対策の抵抗３を挿入して、発信器部品の電源用に使用した場合には、図７の様にノイズがキャリアに載ってしまう。しかし、本実施形態では、図４の様な、Ｓ／Ｎ比の良い信号が得られる効果がある。
【００２９】
本実施形態の第２の効果としては、電源ノイズ対策のために、電源回路のアイソレーション量の確保が、確実に行える点である。
【００３０】
本実施形態の第３の効果としては、スイッチを備える事により、リニアレギュレータ電源デバイスが起動後は、過電流保護対策用の抵抗での消費電力をゼロにできる点である。従来、図６に示す様に、過電流保護対策のための抵抗３を入れた回路構成では、その抵抗に流れる電流により、無駄な電力消費があった。具体的には、例えば１次側電圧９．０Ｖ、二次側電圧５.０Ｖ、抵抗６８０Ω時の場合、常時、２３．５ｍＷの消費電力となっていた（数１参照）。本実施形態では、この問題点を解消している。
【００３１】
【数１】
2009238006.tif 000003
【００３２】
本実施形態の第４の効果としては、図５及び図６の従来の電源回路の様に、一般的な電源回路に備わっている電源監視ＩＣの出力信号を流用して、スイッチ１０を切り替えることで、新たな追加部品を使用する必要がなく、不要なコストを低減化できる。
【００３３】
以上、本発明の好適な実施の形態により説明した。ここでは特定の具体例を示して本発明を説明したが、特許請求の範囲に定義された本発明の広範囲な趣旨および範囲から逸脱することなく、これら具体例に様々な修正および変更を加えることができることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の電源回路の実施形態を示す、回路ブロック構成図である。
【図２】電源監視ＩＣ動作とスイッチ動作間の、タイミング動作例を示した図である。
【図３】電源保護回路特性を示したチャート図である。
【図４】電源にノイズが載っていない発振器の、スペクトラム波形図である。
【図５】従来の電源回路その１を示した回路図である。
【図６】従来の電源回路その２を示した回路図である。
【図７】電源にノイズの載った発振器の、スペクトラム波形図である。
【符号の説明】
【００３５】
１    一次側端子
２    コンデンサ
３    抵抗
４    ダイオード
５    レギュレータ
６    コンデンサ
７    電圧監視ＩＣ
８    二次側端子
９    電圧監視信号
１０    スイッチ
【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】
2009238006.tif 000008
【図６】
2009238006.tif 000009
【図７】
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