JP2001309644A

JP2001309644A - 電源装置とそれを用いた電子機器

Info

Publication number: JP2001309644A
Application number: JP2000118990A
Authority: JP
Inventors: Kazuki Morita; 一樹森田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-04-20
Filing date: 2000-04-20
Publication date: 2001-11-02
Anticipated expiration: 2020-04-20
Also published as: JP3705075B2

Abstract

(57)【要約】【課題】小型で、突入電流を抑制することのできる電
源装置とそれを用いた電子機器を提供する。【解決手段】入力端子１３，１６と、この入力端子１
３，１６にスイッチ１４を介して接続した第１のコンデ
ンサ１８と、この第１のコンデンサ１８に接続したコン
バータ部２０と、このコンバータ部２０に接続した出力
端子１５，１７とを備え、前記第１のコンデンサ１８と
入力端子１６間に、放熱機構を有するＦＥＴ１９を介在
させ、このＦＥＴ１９の制御端子には、前記第１のコン
デンサ１８の充電電圧、またはこの第１のコンデンサ１
８の充電電圧によって変動する電圧を検出し、この検出
電圧によって前記制御端子に印加する電圧を可変する制
御回路を接続した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電源装置とそれを
用いた電子機器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、従来の車においては、１２Ｖの
バッテリーから各種負荷に電流を供給するような構成と
なっている。ここで問題なのは、バッテリー電圧が１２
Ｖと非常に電圧が低いので、負荷を駆動するためには、
このバッテリーから非常に大きな電流を流さなければな
らないということであった。

【０００３】すなわち、例えば車の中においては、バッ
テリーから負荷までの配線は非常に長く、その間を非常
に大きな電流を流すようにすると、この配線部分で大き
な電力消費が生じてしまい、省エネルギー化に反するこ
とになるものであった。そこで近年このような不用意な
消費電力を抑えるために、バッテリー電圧を１２Ｖから
３６Ｖに高めることによって負荷に流す電流を小さくす
ることが考えられている。

【０００４】その場合に問題なのは、負荷は１２Ｖで動
作するものであるので、この３６Ｖのバッテリーと負荷
の間にはコンバータを介在させ、それによって３６Ｖを
１２Ｖに変換することになる。この場合、コンバータは
負荷に近い部分に設置すれば、このコンバータから負荷
までの間で不用意な電力消費が抑えられることになるの
である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例において、
コンバータの動作を安定化させるためには、このバッテ
リーとコンバータの間に、コンデンサを設けることにな
る。すなわち、バッテリーからこのコンデンサに一旦充
電させ、そのエネルギーでコンバータを動作させるよう
にすることで、コンバータへ印加される電圧の変動が、
小さくなるようにするものである。

【０００６】しかしながら、このようにコンデンサを用
いてコンバータの動作を安定化させようとした場合に問
題となることがある。それは、コンデンサに充電がされ
ていない場合において、充電が完了するまでの間には、
極めて大きな電流がコンデンサに向けて流れることにな
る。この電流は、例えば２００Ａ以上にも及ぶことにな
る。このように、極めて大きな電流が流れることになる
と、バッテリーからコンデンサへの充電経路において、
不都合が発生することがある。そこで考えられるのが、
このコンデンサの充電経路に、抵抗と半導体スイッチン
グ素子の並列体を介在させ、充電初期においては半導体
スイッチング素子をオフ状態にする。

【０００７】すなわち、このようにすれば充電初期にお
いては、抵抗を介してコンデンサへの充電が行われるこ
とになるので、大きな突入電流は生じる事がなく、そし
てある程度の充電が進んだ状態においては、半導体スイ
ッチング素子をオン状態にすることによって残りの充電
を行わせると共に、以後の充電を、この半導体スイッチ
ング素子を介して行うことで、充電のスピーディー化、
すなわちコンバータへの入力電圧の安定化につながるも
のである。

【０００８】しかしながら、このようにした場合に問題
となってくるのは、この電源装置が大型化してしまうこ
とである。すなわち、上述したごとくコンデンサの充電
経路に抵抗を介在させれば、充電初期の突入電流を減少
させることはできるのであるが、そのように抵抗を介在
させたとしても、この抵抗に流れる電流は１Ａあるいは
それ以上のまだ大きな電流であって、このような１Ａも
の大きな電流が継続的に流れることに耐えうる抵抗とし
ては非常に大きなものとなり、一例ではあるがこの部分
の抵抗だけで、現在用いられているカセットテープレコ
ーダのケースと同等の大きさになってしまう。これが電
源装置としての大型化につながってしまうものであっ
た。そこで、本発明はこの電源装置の小型化を図ること
を目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、入力端子と、この入力端子にスイッチを介
して接続した第１のコンデンサと、この第１のコンデン
サに接続したコンバータと、このコンバータに接続した
出力端子とを備え、前記第１のコンデンサと入力端子間
に、放熱機構を有する半導体スイッチング素子を介在さ
せ、この半導体スイッチング素子の制御端子には、前記
第１のコンデンサの充電電圧、またはこの第１のコンデ
ンサの充電電圧によって変動する電圧を検出し、この検
出電圧によって前記制御端子に印加する電圧を可変する
制御回路を接続したものである。

【００１０】すなわち第１のコンデンサの充電経路に介
在することになった第１の半導体スイッチング素子は、
第１のコンデンサへの充電が所定値に達するまでの間
は、この第１の半導体スイッチング素子の制御端子に加
える印加電圧を低くすることで、その抵抗を大きくし、
これによって第１のコンデンサへの突入電流を抑制する
ことができるようになるのである。

【００１１】また、この第１のコンデンサへの充電が所
定値よりも高くなった場合には、第１の半導体スイッチ
ング素子の制御端子に加える電圧を、それまでよりは高
くすることによって、この第１の半導体スイッチング素
子の抵抗値を小さくし、それによって以降の、第１のコ
ンデンサへの充電を短時間でスムーズに行わせることが
できるものである。

【００１２】また、半導体スイッチング素子は放熱機構
を有するものであるので、従来の抵抗と同じように初期
に１Ａ程度の電流が流れることによって発熱が生じたと
しても、それを積極的に外部に放熱させることができる
ので、この第１の半導体スイッチング素子自体として、
大きな放熱機構を設ける必要がなくなり、これによって
電源装置としての小型化が達成できるものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、入力端子と、この入力端子にスイッチを介して接続
した第１のコンデンサと、この第１のコンデンサに接続
したコンバータと、このコンバータに接続した出力端子
とを備え、前記第１のコンデンサと入力端子間に、放熱
機構を有する第１の半導体スイッチング素子を介在さ
せ、この第１の半導体スイッチング素子の制御端子に
は、前記第１のコンデンサの充電電圧、またはこの第１
のコンデンサの充電電圧によって変動する電圧を検出
し、この検出電圧によって前記制御端子に印加する印加
電圧を可変する制御回路を接続したものである。

【００１４】すなわち第１のコンデンサの充電経路に介
在することになった第１の半導体スイッチング素子は、
コンデンサへの充電が所定値に達するまでの間は、この
第１の半導体スイッチング素子の制御端子に加える印加
電圧を低くすることで、その抵抗を大きくし、これによ
って第１のコンデンサへの突入電流を抑制することがで
きるようになるのである。

【００１５】また、この第１のコンデンサへの充電が所
定値よりも高くなった場合には、第１の半導体スイッチ
ング素子の制御端子に加える電圧を、それまでよりは高
くすることによって、この第１の半導体スイッチング素
子の抵抗値を小さくし、それによって以降の、第１のコ
ンデンサへの充放電を短時間でスムーズに行わせること
ができるものである。

【００１６】また、第１の半導体スイッチング素子は放
熱機構を有するものであるので、従来の抵抗と同じよう
に初期に１Ａ程度の電流が流れることによって発熱が生
じたとしても、それを積極的に外部に放熱させることが
でき、この第１の半導体スイッチング素子自体として、
大きな放熱機構を設ける必要がなくなり、これによって
電源装置としての小型化が達成できるものである。

【００１７】次に本発明の請求項２に記載の発明は、直
流電源の正極側に接続される一方の入力端子に第１のコ
ンデンサを接続し、直流電源の負極側に接続される他方
の入力端子と前記第１のコンデンサの間に第１の半導体
スイッチング素子を接続した請求項１に記載の電源装置
であって、直流電源の負極側を共通筐体に接続する構成
においても前記第１のコンデンサへの突入電流を抑制で
きるものである。

【００１８】次に本発明の請求項３に記載の発明は、制
御回路は、第１のコンデンサと半導体スイッチング素子
間の電圧を検出する構成とした請求項２に記載の電源装
置であって、前記第１のコンデンサへの充電が十分に行
われた状態において、第１の半導体スイッチング素子は
オン状態であり、前記第１のコンデンサと第１の半導体
スイッチング素子間と前記直流電源の負極側との間の電
圧は十分小さい値であり、制御回路へ流入する電流を小
さく抑えることができ、制御回路での消費電力を小さく
することができるものである。

【００１９】次に本発明の請求項４に記載の発明は、制
御回路には、検出電圧が所定値またはこの所定値よりも
高いときには、第１の半導体スイッチング素子の制御端
子に印加する印加電圧を第１の電圧に実質的に保ち、前
記検出電圧が所定値よりも低いときには、第１の半導体
スイッチング素子の制御端子に印加する印加電圧を前記
第１の電圧よりも高い第２の電圧とする請求項３に記載
の電源装置であって、第１のコンデンサへの充電が所定
値に達するまでの間は、この第１の半導体スイッチング
素子の制御端子に加える印加電圧を低くすることで、そ
の抵抗を大きくし、これによって第１のコンデンサへの
突入電流を抑制することができるようになるのである。

【００２０】また、この第１のコンデンサへの充電が所
定値よりも高くなった場合には、第１の半導体スイッチ
ング素子の制御端子に加える電圧を、それまでよりは高
くすることによって、この第１の半導体スイッチング素
子の抵抗値を小さくし、それによって以降の、第１のコ
ンデンサへの充電を短時間でスムーズに行わせることが
できるものである。

【００２１】このように、第１の半導体スイッチング素
子の制御端子に加える電圧を可変することで、第１の半
導体スイッチング素子の制御電極と他方の入力端子間に
接続した第２のコンデンサの容量を小さくすることがで
きるものである。

【００２２】次に本発明の請求項５に記載の発明は、第
１の半導体スイッチング素子の制御端子と他方の入力端
子間に第２のコンデンサを接続し、第１のコンデンサと
第１の半導体スイッチング素子の間と他方の入力端子と
の間に、第１の抵抗と第１の定電圧素子の直列体を接続
し、第１の抵抗と第１の定電圧素子の接続点を、第２の
抵抗を介して、半導体スイッチング素子の制御端子に接
続した請求項４に記載の電源装置であって、第１のコン
デンサの充電によって、第１のコンデンサと第１の半導
体スイッチング素子の間と他方の入力端子間にかかる電
圧が、第１の定電圧素子の電圧に達するまで、第１の半
導体スイッチング素子の制御電極にかかる電圧を、第１
の定電圧素子の電圧に実質的に保ち、第１の半導体スイ
ッチング素子の抵抗を大きくし、第１のコンデンサへの
突入電流を抑制することができるものである。

【００２３】次に本発明の請求項６に記載の発明は、第
２のコンデンサと他方の入力端子間に第３の抵抗を介在
させた請求項５に記載の電源装置であって、第１の半導
体スイッチング素子の制御電極に加える電圧を、電源投
入初期状態において、第１の定電圧素子の電圧を前記第
２の抵抗と第３の抵抗で分割される分だけ印加させ、第
１のコンデンサへ充電完了するまでの時間を速めること
ができるものである。

【００２４】次に本発明の請求項７に記載の発明は、第
１のダイオードを、カソードが第２のコンデンサ側とな
るように、第２の抵抗と並列に接続した請求項６に記載
の電源装置であって、前記第２のコンデンサの電荷を放
電する際、その時間を速めることができるものである。

【００２５】次に本発明の請求項８に記載の発明は、入
力端子側がアノード側となる第２のダイオードのカソー
ドを第１の半導体スイッチング素子の制御端子に接続
し、この第２のダイオードのアノードと他方の入力端子
間に第３のコンデンサを接続した請求項７に記載の電源
装置であって、第１のコンデンサへの充電がある所定値
に達した後、第１の半導体スイッチング素子の制御電極
へ加える電圧をそれまでの第１の電圧よりも十分高い、
第２の電圧に切り替える際、第１のコンデンサへの充電
電流が急峻にならないように、時定数を設け第１の半導
体スイッチング素子の制御端子に第２の電圧を加えるこ
とができるものである。

【００２６】次に本発明の請求項９に記載の発明は、ス
イッチの開放により第２、第３のコンデンサに充電され
た電荷を放電させる放電回路に第２の半導体スイッチン
グ素子を介在させた請求項８に記載の電源装置であっ
て、スイッチの開閉により第２、第３のコンデンサの電
荷を放電し、次のスイッチ投入に備えることができるよ
うにするものである。

【００２７】次に本発明の請求項１０に記載の発明は、
第２のダイオードと第３のコンデンサの接続点と一方の
入力端子間に、第３の半導体スイッチング素子を接続
し、この第３の半導体スイッチング素子には、コンバー
タ内に設けた第４の半導体スイッチング素子を開閉させ
る制御部を接続した請求項９に記載の電源装置であっ
て、第１の半導体スイッチング素子の制御電極に第３の
半導体スイッチ素子を介して、前記第２の電圧が加えら
れた後に、後段のコンバータ内に設けた第４の半導体ス
イッチング素子を開閉させる制御部を駆動させることが
できるようにし、コンバータ動作の安定化を図ることが
できるものである。

【００２８】次に本発明の請求項１１に記載の発明は、
基板上に設けた放熱体に、第１の半導体スイッチング素
子を熱的に結合した請求項１〜１０のいずれか一つに記
載の電源装置であって、第１の半導体スイッチング素子
で発生する熱を積極的に放熱することができるものであ
る。

【００２９】次に本発明の請求項１２に記載の発明は、
請求項１〜１１のいずれか一つの電源装置の一方の入力
端子と他方の入力端子の間にバッテリーを接続し、一方
と他方の出力端子間に負荷を接続した電子機器を提供す
るものである。

【００３０】次に本発明の請求項１３に記載の発明は、
バッテリーの定格を３６Ｖとし、一方と他方の出力端子
間には定格で１２Ｖの出力を発生させる請求項１２に記
載の電子機器を提供するものである。

【００３１】以下本発明の一実施の形態を添付図面に従
って説明する。図１において１は車の本体を示し、この
車の本体１のエンジンルーム２内には、エンジン３、発
電機４、３６Ｖバッテリー５、３６Ｖスターター６、電
動パワーステアリング７、電動エアコン８、１２Ｖバッ
テリー９、ヘッドライト１０などが設けられている。

【００３２】また、トランクルーム１１内にはＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ１２が設けられている。それらの電気的接
続状態は、図２に示すようになっており、エンジン３で
発電機４を駆動し、発電機４で３６Ｖの直流電圧を出力
するようになっており、これには３６Ｖスターター６、
３６Ｖバッテリー５、電動パワーステアリング７、電動
エアコン８などが接続されており、さらに入力端子１
３、スイッチ１４を介してＤＣ／ＤＣコンバータ１２が
設けられている。

【００３３】そしてＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力端
子１５には、１２Ｖバッテリー９と、ヘッドライト１０
が接続されている。すなわち、３６Ｖバッテリー５で３
６Ｖスターター６を駆動し、エンジン３を始動させる。
次にエンジン３で発電機４を駆動させ、定格３６Ｖを出
力して、３６Ｖバッテリー５に電力を供給するようにな
っている。さらに、３６Ｖバッテリー５を介して、３６
Ｖ負荷の一例として用いた電動パワーステアリング７、
電動エアコン８に電力を供給するようになっており、そ
れと共に３６Ｖ電圧が、入力端子１３、スイッチ１４を
介してＤＣ／ＤＣコンバータ１２に加えられ、ＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ１２から出た１２Ｖ出力が、出力端子１５
を介して、１２Ｖバッテリー９に供給され、この１２Ｖ
バッテリー９を介して、１２Ｖ負荷の一例として用いた
ヘッドライト１０に供給されるようになっている。

【００３４】本実施の形態において最も特徴的な所は、
ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の部分であって、この部分の
電気回路は図３に示すような構成となっている。３６Ｖ
バッテリー５には入力端子１３，１６が接続され、入力
端子１３にはスイッチ１４を介して、コンデンサ１８
と、半導体スイッチング素子の一例として用いたＦＥＴ
１９の直列体が接続されている。このコンデンサ１８と
ＦＥＴ１９の直列体の両端には、コンバータ部２０が接
続され、その出力端子１５，１７にはヘッドライト１０
などの負荷２１が接続されている。

【００３５】前記ＦＥＴ１９のドレインとソース間に
は、抵抗２２と、ソース端子にアノードを接続した定電
圧素子２３の直列体が接続され、その抵抗２２と定電圧
素子２３の接続点から抵抗２４を介して、前記ＦＥＴ１
９のゲートに接続されている。前記ＦＥＴ１９のゲート
とソース間には、コンデンサ２５と抵抗２６の直列体が
接続されており、前記抵抗２６と並列にダイオード２７
がアノードを前記ＦＥＴ１９のソース側になるように接
続されている。さらに、前記ＦＥＴ１９のドレインとソ
ース間には、ドレイン端子にカソードを接続した定電圧
素子２８と抵抗２９の直列体が接続されており、その定
電圧素子２８と抵抗２９の接続点は、抵抗３０を介して
トランジスタ３１のベースに接続されている。

【００３６】そのトランジスタ３１のエミッタは、前記
ＦＥＴ１９のソースに接続されており、トランジスタ３
１のコレクタは、トランジスタ３２のベースに接続され
ている。さらにトランジスタ３１のコレクタは、抵抗３
３を介して、前記コンデンサ１８の正極側にも接続され
ている。前記トランジスタ３２のコレクタも同じく、前
記コンデンサ１８の正極側にも接続され、そのトランジ
スタ３２のエミッタは、抵抗３４を介して、ダイオード
３５のアノードに接続され、そのダイオード３５のカソ
ードは、前記ＦＥＴ１９のゲートに接続されている。

【００３７】前記抵抗３４とダイオード３５の接続点
と、前記ＦＥＴ１９のソースとの間には、コンデンサ３
６が接続されている。さらに、前記トランジスタ３２の
エミッタは、前記コンバータ部２０のリモートＯＮ／Ｏ
ＦＦ回路３７にも接続されている。前記コンデンサ１８
の正極側は、抵抗３８と抵抗３９の直列体を介して、前
記ＦＥＴ１９のソースに接続されており、その抵抗３８
と抵抗３９の接続点には、トランジスタ４０のベースが
接続されている。そのトランジスタ４０のコレクタは、
抵抗４１を介して、前記ＦＥＴ１９のソースに接続され
ており、トランジスタ４０のエミッタは、前記ＦＥＴ１
９のゲートに接続されている。

【００３８】図３において、コンデンサ１８に電荷が全
く供給されていない状態において、スイッチ１４が閉成
すると、図６の（Ａ）に示すような電圧が、コンデンサ
１８とＦＥＴ１９の直列体に印加され、コンデンサ１８
に向けて急速に充電が始まろうとする。そのとき、ＦＥ
Ｔ１９のドレイン−ソース間の抵抗は非常に大きくなっ
ている。すなわち、図６の（Ｃ）に示すようにコンデン
サ１８へ充電が始まった状態においては、ＦＥＴ１９の
ドレイン−ソース間には、３６Ｖバッテリー５の電圧が
ほぼそのまま印加されることになる。

【００３９】このＦＥＴ１９のドレイン−ソース間の電
圧は、抵抗２２を介して、定電圧素子２３の両端に、定
電圧素子２３によって決まる電圧を発生させ、その定電
圧素子２３両端に発生する電圧は抵抗２４、コンデンサ
２５、抵抗２６により分圧され、充電初期状態において
はコンデンサ２５の両端に電圧がほとんどかからないの
で、抵抗２６両端にかかる電圧がＦＥＴ１９のゲート−
ソース間に印加されることになる。

【００４０】このように図６の（Ｂ）に示すように、抵
抗２６を接続することで、充電初期状態においてＦＥＴ
１９のゲート−ソース間にかかる電圧を抵抗２６にかか
る電圧分をかさ上げすることでＦＥＴ１９が導通するま
での時間の短縮を図っている。さらに充電初期状態にお
いて、ＦＥＴ１９のゲートに印加される電圧を、ＦＥＴ
１９がオン状態となるしきい値程度の電圧または、しき
い値よりも小さな電圧に設定し、ＦＥＴ１９が急峻にオ
ンしてコンデンサ１８に向けて大きな突入電流が流れな
いようにしている。

【００４１】その後、抵抗２２、抵抗２４を介して、コ
ンデンサ２５に電流が流れ、コンデンサ２５の両端の電
圧が徐々に上昇し、図６の（Ｂ）に示すように、ＦＥＴ
１９のゲート−ソース間にかかる電圧が上昇して、しき
い値に達するとＦＥＴ１９のドレイン−ソース間に電流
が流れ出す。このときＦＥＴ１９のドレイン−ソース間
の抵抗はまだ大きいので、図６の（Ｄ）に示すように、
電流は徐々にしか流れない。

【００４２】このようにＦＥＴ１９のドレイン−ソース
間に電流が流れ出すと、コンデンサ１８には徐々に電圧
が発生し、図６の（Ｃ）に示すように、ＦＥＴ１９のド
レイン−ソースにかかる電圧が徐々に下がってくる。そ
してコンデンサ１８の充電が進み、ＦＥＴ１９のドレイ
ン−ソース間の電圧が、定電圧素子２８を導通できなく
なるまで下がると、それまで導通していたトランジスタ
３１のコレクタ−エミッタ間が導通しなくなる。その結
果、トランジスタ３２のベース−エミッタ間、コレクタ
−エミッタ間がそれぞれ導通するようになり、３６Ｖバ
ッテリー５の電圧が、トランジスタ３２を介し、抵抗３
４とコンデンサ３６で構成される時定数回路を介し、ダ
イオード３５を介して図６の（Ｂ）に示すように、ＦＥ
Ｔ１９のゲートに印加される。

【００４３】このとき、ＦＥＴ１９のゲートに印加され
る電圧は、ＦＥＴ１９を十分にオンできる電圧になるよ
うに設定する。このとき、抵抗３４とコンデンサ３６で
構成される時定数回路を設けることで、ＦＥＴ１９が急
峻にオンしてコンデンサ１８に向けて大きな突入電流が
流れないようにしている。また、図６の（Ｂ）に示すよ
うに、ＦＥＴ１９のゲートに印加する電圧を可変するこ
とで、ＦＥＴ１９が急峻にオンして、コンデンサ１８に
向けて大きな突入電流が流れないようにする時定数回路
のコンデンサ２５、および３６の容量を小さくすること
ができる。

【００４４】さらに、前記トランジスタ３２のコレクタ
−エミッタ間が導通すると、ＦＥＴ１９のゲートに十分
な電圧を印加するのと同時に、コンバータ部２０のリモ
ートＯＮ／ＯＦＦ回路３７にも電圧が印加されるように
し、その電圧を検出してコンバータ部２０の動作を、Ｆ
ＥＴ１９のドレイン−ソース間の抵抗が十分小さくなっ
てから開始させ、コンバータ部２０の動作の安定度を向
上している。以上のような、スイッチ１４の閉成から、
コンバータ部２０の動作開始までの一連の動作を、一例
ではあるが３００ｍｓ程度で実現することができる。

【００４５】これは、１２Ｖ負荷２１は、ＤＣ／ＤＣコ
ンバータ１２が動作するまでは１２Ｖバッテリー９から
供給される電力で動作することができるため、ＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ１２に急峻な応答性を必要とせず、妥当な
時間である。この時間を縮めようとすると、ＦＥＴ１９
にかかる熱的ストレスが増し、放熱機構のさらなる強化
が必要になり、機器の大型化や素子の信頼性低下などに
つながり好ましいものではない。またスイッチ１４の開
閉や、３６Ｖバッテリー５の脱着などによる、断続的な
電源の投入や切断に備え、前記抵抗３８と抵抗３９、ト
ランジスタ４０、及び抵抗４１でリセット回路を構成
し、スイッチ１４を開放したり、３６Ｖバッテリー５を
取り外すと、抵抗３８と抵抗３９の直列体の両端に電圧
が低下することで、トランジスタ４０のエミッタ−ベー
ス間に電流が流れ始め、それに伴ってトランジスタ４０
のエミッタ−コレクタ間にも電流が流れ始めるので、コ
ンデンサ２５、及びコンデンサ３６に蓄積されている電
荷を、放電させることができる構成となっている。

【００４６】コンデンサ２５の電荷を放電する際、抵抗
２６と並列にダイオード２７を接続することで、放電速
度を速くすることができる。上述のごとく、図６の
（Ａ）に示すようにスイッチ１４が開放になると、図６
の（Ｂ），（Ｃ）に示すように、充電初期状態に戻すこ
とで、電源の断続的な投入や切断に対しても、正常な動
作を行うことができるのである。

【００４７】さて図４、図５は、図３に示した回路の実
装状態を示した図面である。図４に示すように、基板４
２の上に中空の天井面４３を設けて、この天井面４３に
形状が大きな前記コンデンサ１８が実装されている。こ
の天井面４３と、コンデンサ１８を取り除いたものが図
５であり、前記ＦＥＴ１９の構成としては、その最下部
に放熱板があり、その放熱板の上面側に素子が実装され
ている。この図に示すように最も特徴的なところは、そ
の素子の下面側に設けられている放熱板を、基板４２上
に設けられたコンデンサ１８実装のための、大きな端子
板４４の上に半田付けをして実装していることである。
この端子板４４は図４からも明らかなように、このよう
な大きなコンデンサ１８を支えるもので、基板４２上で
接続しなければならないということから、大きくして、
しかも基板４２の外にまで引き出している。

【００４８】このような端子板４４上に、前記ＦＥＴ１
９の下面側の放熱板を半田で接続している。このよう
に、ＦＥＴ１９からの熱を端子板４４や放熱性のよい基
板４２に積極的に放熱させることで、ＦＥＴ１９が損失
による熱に対する耐熱性を増すことにつながっている。
これは従来の一例ではあるが、現在用いられているカセ
ットテープレコーダーのケースと同等の大きさの抵抗が
必要であったものが、わずかこのようなＦＥＴ１９のみ
に置き換えることができることにもつながっている。な
お、この放熱の方法としては、さまざまな方法が考えら
れる。例えば放熱フィンを利用して、それに熱的に結合
させることなどであるが、いずれにせよＦＥＴ１９には
このような十分な放熱対策を施さなければ本発明の実現
は困難である。

【００４９】

【発明の効果】以上のように本発明は、入力端子と、こ
の入力端子にスイッチを介して接続した第１のコンデン
サと、この第１のコンデンサに接続したコンバータと、
このコンバータに接続した出力端子とを備え、前記第１
のコンデンサと入力端子間に、放熱機構を有する半導体
スイッチング素子を介在させ、この半導体スイッチング
素子の制御端子には、前記第１のコンデンサの充電電
圧、またはこの第１のコンデンサの充電電圧によって変
動する電圧を検出し、この検出電圧によって前記制御端
子に印加する印加電圧を可変する制御回路を接続したも
のである。

【００５０】すなわち第１のコンデンサの充電経路に介
在することになった第１の半導体スイッチング素子は、
第１のコンデンサへの充電が所定値に達するまでの間
は、この第１の半導体スイッチング素子の制御端子に加
える印加電圧を低くすることで、その抵抗を大きくし、
これによって第１のコンデンサへの突入電流を抑制する
ことができるようになるのである。

【００５１】また、この第１のコンデンサへの充電が所
定値よりも高くなった場合には、第１の半導体スイッチ
ング素子の制御端子に加える電圧を、それまでよりは高
くすることによって、この第１の半導体スイッチング素
子の抵抗値を小さくし、それによって以降の、第１のコ
ンデンサへの充電を短時間でスムーズに行わせることが
できるものである。

【００５２】また、半導体スイッチング素子は放熱機構
を有するものであるので、従来の抵抗と同じように初期
に１Ａ程度の電流が流れることによって発熱が生じたと
しても、それを積極的に外部に放熱させることができる
ので、この第１の半導体スイッチング素子自体として、
大きな放熱機構を設ける必要がなくなり、これによって
電源装置としての小型化が達成できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を採用した車の模式図

【図２】本発明の一実施の形態を採用した車の回路ブロ
ック図

【図３】図２におけるＤＣ／ＤＣコンバータ部分の詳細
な回路図

【図４】図２におけるＤＣ／ＤＣコンバータの特にコン
デンサとＦＥＴの部分を中心に示した実装状態を示す斜
視図

【図５】図２におけるＤＣ／ＤＣコンバータの特にコン
デンサとＦＥＴの部分を中心に示した実装状態を示す平
面図

【図６】図２におけるＤＣ／ＤＣコンバータの各部の動
作を説明するための波形図

【符号の説明】

１車の本体２エンジンルーム３エンジン４発電機５３６Ｖバッテリー６３６Ｖスターター７電動パワーステアリング８電動エアコン９１２Ｖバッテリー１０ヘッドライト１１トランクルーム１２ＤＣ／ＤＣコンバータ１３入力端子１４スイッチ１５出力端子１６入力端子１７出力端子１８コンデンサ１９ＦＥＴ２０コンバータ部２１負荷２２抵抗２３定電圧素子２４抵抗２５コンデンサ２６抵抗２７ダイオード２８定電圧素子２９抵抗３０抵抗３１トランジスタ３２トランジスタ３３抵抗３４抵抗３５ダイオード３６コンデンサ３７リモートＯＮ／ＯＦＦ回路３８抵抗３９抵抗４０トランジスタ４１抵抗４２基板４３天井面４４端子板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力端子と、この入力端子にスイッチを
介して接続した第１のコンデンサと、この第１のコンデ
ンサに接続したコンバータと、このコンバータに接続し
た出力端子とを備え、前記第１のコンデンサと入力端子
間に、放熱機構を有する第１の半導体スイッチング素子
を介在させ、この第１の半導体スイッチング素子の制御
端子には、前記第１のコンデンサの充電電圧、またはこ
の第１のコンデンサの充電電圧によって変動する電圧を
検出し、この検出電圧によって前記制御端子に印加する
印加電圧を可変する制御回路を接続した電源装置。
【請求項２】直流電源の正極側に接続される一方の入
力端子に第１のコンデンサを接続し、直流電源の負極側
に接続される他方の入力端子と前記第１のコンデンサの
間に第１の半導体スイッチング素子を接続した請求項１
に記載の電源装置。
【請求項３】制御回路は、第１のコンデンサと第１の
半導体スイッチング素子間の電圧を検出する構成とした
請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】制御回路には、検出電圧が所定値または
この所定値よりも高いときには、第１の半導体スイッチ
ング素子の制御端子に印加する印加電圧を第１の電圧に
実質的に保ち、前記検出電圧が所定値よりも低いときに
は、第１の半導体スイッチング素子の制御端子に印加す
る印加電圧を前記第１の電圧よりも高い第２の電圧とす
る請求項３に記載の電源装置。
【請求項５】第１の半導体スイッチング素子の制御端
子と他方の入力端子間に第２のコンデンサを接続し、第
１のコンデンサと第１の半導体スイッチング素子の間と
他方の入力端子との間に、第１の抵抗と第１の定電圧素
子の直列体を接続し、第１の抵抗と第１の定電圧素子の
接続点を、第２の抵抗を介して、半導体スイッチング素
子の制御端子に接続した請求項４に記載の電源装置。
【請求項６】第２のコンデンサと他方の入力端子間に
第３の抵抗を介在させた請求項５に記載の電源装置。
【請求項７】第３の抵抗に、第２のコンデンサ側がカ
ソードとなるように第１のダイオードを並列接続した請
求項６に記載の電源装置。
【請求項８】入力端子側がアノード側となる第２のダ
イオードのカソードを第１の半導体スイッチング素子の
制御端子に接続し、この第２のダイオードのアノードと
他方の入力端子間に第３のコンデンサを接続した請求項
７に記載の電源装置。
【請求項９】スイッチの開放により第２、第３のコン
デンサに充電された電荷を放電させる放電回路に第２の
半導体スイッチング素子を介在させた請求項８に記載の
電源装置。
【請求項１０】第２のダイオードと第３のコンデンサ
の接続点と一方の入力端子間に、第３の半導体スイッチ
ング素子を接続し、この第３の半導体スイッチング素子
には、コンバータ内に設けた第４の半導体スイッチング
素子を開閉させる制御部を接続した請求項９に記載の電
源装置。
【請求項１１】基板上に設けた放熱体に、第１の半導
体スイッチング素子を熱的に結合した請求項１〜１０の
いずれか一つに記載の電源装置。
【請求項１２】請求項１〜１１のいずれか一つの電源
装置の一方の入力端子と他方の入力端子の間にバッテリ
ーを接続し、一方と他方の出力端子間に負荷を接続した
電子機器。
【請求項１３】バッテリーの定格を３６Ｖとし、一方
と他方の出力端子間には定格で１２Ｖの出力を発生させ
る請求項１２に記載の電子機器。