JP2005065438A - 多出力電源装置の起動制御回路 - Google Patents

Abstract

【課題】回路が簡単で、部品点数が少なく小型化、低コスト化に貢献できる多出力電源装置の起動制御回路を提供する。
【解決手段】３台のレギュレータ２−１，２−２，２−３と、レギュレータ２−１，２−２，２−３の各出力側に接続された安定化用のコンデンサ３−１，３−２，３−３と、起動時に各レギュレータの起動端子ａへタイミングをずらした制御信号を出力して各レギュレータ２−１，２−２，２−３を順次起動して突入電流を分散化するための起動制御回路１とで構成され、起動制御回路１は、入力電圧１０１の投入で立ち上がる所定の時定数を有する微分回路１１と、微分回路１１の出力電圧１０２と各々電圧値の異なる所定の基準電圧とを比較しレギュレータ２−１，２−２，２−３にそれぞれ対応する制御信号を出力する３個の制御信号発生器１２−１，１２−２，１２−３とから構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は多出力電源装置の起動制御回路に関し、特に各レギュレータの起動タイミングをずらせ、起動時の突入電流を平坦化してピーク値を抑えた多出力電源装置の起動制御回路に関する。

一般的な多出力電源装置を構成する複数のレギュレータは、各々出力側に電圧安定化用の大容量コンデンサを有しており、起動時において、電源オンと同時にこの大容量コンデンサに充電電流が流れ、入力電源から見た突入電流が発生する。電源オンと同時にこの複数のレギュレータの突入電流が同時に重なるので大きな突入電流となり、このために電源電圧が瞬時低下して、電源を共用する他装置へ悪影響を与える。

この突入電流の対策は種種考案されているが、この種多出力電源装置の場合は、各レギュレータの起動タイミングをずらせ、起動時の突入電流を平坦化してピーク値を抑えるようにした技術がある。図４はこの技術を用いた電源制御装置の例である。

図４はこの従来例を示すブロック図である。以下この従来例について説明する。入力端子４７からの入力電圧を、３個のレギュレータ４１〜４３によって定電圧制御し、各出力を３個の安定化コンデンサ４４〜４６で安定化し、安定化された各出力を出力ライン４８〜５０に出力している電源装置に対し、３個のレギュレータ４１〜４３の出力タイミングを、遅延回路５６，５７からの制御信号により、互いに異なるようにずらし、レギュレータ４１〜４３の立ち上がり時に発生する突入電流を分散させている。

以下にやや詳細にその動作について説明する。先ず、入力端子４７からの入力電圧は、レギュレータ４１に入力されることにより、定電圧制御され安定化コンデンサ４４に充電された後、出力ライン４８から出力され、負荷側に給電される。

また、レギュレータ４１からの定電圧出力は、逆流防止用ダイオード５１を介してＲＴＣ５４に供給されると共に、ＲＴＣ５４からＲＴＣクロックがＲＴＣクロックライン５５に供給される。また、逆流防止用ダイオード５１からの出力は、電流制限抵抗５２を介して、バックアップ電池５３に充電される。

次に、入力端子４７からの入力電圧は、レギュレータ４２にも入力されるが、この時点では出力ライン４９への出力はされない。しかしこの時、遅延回路５６がＲＴＣクロックライン５５からのＲＴＣクロックをカウントし、ある任意のカウント値になったとき、初めてＯＮ／ＯＦＦ制御ライン６０からレギュレータ４２をオンさせるための制御信号を出力する。これによりレギュレータ４２がレギュレータ４１から遅れてオンされると、レギュレータ４２の出力が安定化コンデンサ４４に充電された後、出力ライン４９から出力され、負荷側に給電される。

また、入力端子４７からの入力電圧は、レギュレータ４３にも入力されるが、この時点では出力ライン５０への出力はされない。しかしこの時、遅延回路５７がＲＴＣクロックライン５５からのＲＴＣクロックをカウントし、遅延回路５６のカウント値より大きい、ある任意のカウント値になったとき、初めてＯＮ／ＯＦＦ制御ライン６１からレギュレータ４３をオンさせるための制御信号を出力する。これによりレギュレータ４３がレギュレータ４２より遅れてオンされると、レギュレータ４３の出力が安定化コンデンサ４５に充電された後、出力ライン５０から出力され、負荷側に給電される。

以上のような動作により、レギュレータ４１に続くレギュレータ４２，４３の出力は、それぞれずらされて立ち上がるので、突入電流は分散化されピーク値が低減される。
（例えば、特許文献１参照。）

特開２００２−２６８７５７号公報（第３−４頁）

上述した従来例では、起動制御部にＲＴＣ（クロック発生器に相当）、遅延回路（カウンタ）、バックアップ電池などを用いて回路が複雑であるので、部品点数が多く小型化、低コスト化に向かないう問題がある。

本発明の目的は、回路が簡単で、部品点数が少なく小型化、低コスト化に貢献できる多出力電源装置の起動制御回路を提供することにある。

本発明の多出力電源装置の起動制御回路は、入力電圧を電圧変換すると同時に安定化して安定化出力を出力する複数のレギュレータを並列に配置する多出力電源装置の起動時に各前記レギュレータの起動端子へタイミングをずらした制御信号を出力して各前記レギュレータを順次起動するための起動制御回路において、前記起動制御回路は前記入力電圧の投入で立ち上がる所定の時定数を有する微分回路と、前記微分回路の出力電圧と各々電圧値の異なる所定の基準電圧とを比較し前記レギュレータに対応する前記制御信号を各々出力する複数の制御信号発生器とを備えて構成する。

或いは、本発明の多出力電源装置の起動制御回路は、入力電圧を電圧変換すると同時に安定化して安定化電圧を出力する複数のレギュレータを並列に配置する多出力電源装置の起動時に各前記レギュレータの起動端子へタイミングをずらした制御信号を出力して各前記レギュレータを順次起動するための起動制御回路において、前記起動制御回路は複数の前記レギュレータの内最初に起動させる前記レギュレータの起動端子をオンとし、この最初に起動させるレギュレータの出力電圧で立ち上がる所定の時定数を有する微分回路と、前記微分回路の出力電圧と各々電圧値の異なる所定の基準電圧とを比較し前記最初に起動させるレギュレータを除く他の複数の前記レギュレータにそれぞれ対応する前記制御信号を出力する複数の制御信号発生器とを備えて構成しても良い。

例えば、前記制御信号発生器は、所定の基準電圧を発生する電圧可変型の基準電圧源と、前記微分回路の出力電圧と前記基準電圧源の基準電圧とを比較し前記制御信号を出力する比較器とを備ええて構成しても良い。

また、各前記基準電圧源は、対応する前記レギュレータの起動タイミングに合わせてそれぞれずらした値の電圧値に設定するようにしても良い。
また、各前記基準電圧源は、その電圧値をリモート信号で設定できるようにしても良い。

更に、前記微分回路は、コンデンサと抵抗器とを直列接続して構成し、そのＲＣ時定数を可変可能にするようにしても良い。

本発明の多出力電源装置の起動制御回路は、遅延回路にＲＣ時定数回路またタイミング設定回路に電圧比較回路などを用いた簡単な回路構成であるので、部品点数が少なく小型化、低コスト化に貢献できる効果がある。

次に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態例を示すブロック図、図２は、本発明の第２の実施の形態例を示すブロック図、図３は、図１，２の動作を説明する特性図である。

先ず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態例について説明する。本実施例は、３台のレギュレータを備えた多出力電源装置の例を示すものである。

本多出力電源装置の構成は、入力電圧１０１を電圧変換すると同時に安定化して出力電圧１０３，１０４，１０５を出力する並列に配置された３台のレギュレータ２−１，２−２，２−３と、レギュレータ２−１，２−２，２−３の各出力側に接続された安定化用のコンデンサ３−１，３−２，３−３と、起動時に各レギュレータ２−１，２−２，２−３の起動端子ａへタイミングをずらした制御信号を出力して各レギュレータ２−１，２−２，２−３を順次起動するための起動制御回路１とで構成されている。尚、本多出力電源装置は、電源４からスイッチ５を介して入力電圧が印加される。更に、補助電源６から起動制御回路１は電源供給を受ける。

本発明の起動制御回路１は、スイッチ５のオンによる入力電圧１０１の投入で立ち上がる所定の時定数を有する微分回路１１と、微分回路１１の出力電圧１０２と各々電圧値の異なる所定の基準電圧とを比較しレギュレータ２−１，２−２，２−３にそれぞれ対応する制御信号を出力する３個の制御信号発生器１２−１，１２−２，１２−３とから構成されている。

更に、制御信号発生器１２は、所定の基準電圧を発生する電圧可変型の基準電圧源１２１と、微分回路１１の出力電圧１０２と基準電圧源１２１の基準電圧とを比較し制御信号を出力する比較器１２２とで構成されている。

各基準電圧源１２１は、対応するレギュレータの起動タイミングに合わせてそれぞれずらした値の電圧値に予め設定する。例えば、基準電圧源１２１−１の電圧を入力電圧１０１の投入後１０ｍｓで制御信号が出力されるように設定するとすれば、基準電圧源１２１−２の電圧は３０ｍｓ後、基準電圧源１２１−３の電圧は５０ｍｓ後に、それぞれ制御信号が出力されるように設定する。

また、各基準電圧源１２１は、補助電源６からの電圧を分圧する可変抵抗器で構成する。或いは、外部からのリモート信号でその電圧値を設定できるように、外部信号により所定の電圧を保持するレジスタとＤ／Ａ変換器などで構成しても良い。このようにすれば設定がやりやすくなる。

更に、微分回路１１は、コンデンサＣと抵抗器Ｒとを直列接続して構成し、そのＲＣ時定数を可変できるようにしておけば、全体の遅延時間の調整が容易に行え、出力容量の異なる電源装置に対応することができる。

次に図１及び図３を参照して動作について説明する。スイッチ５をオンして入力電圧１０１が投入されると、レギュレータ２−１，２−２，２−３に入力電圧１０１が加わるが、起動端子ａの制御信号がオフ状態であるので起動せず出力電圧は出力されない。

微分回路１１に入力電圧１０１が加わると、その出力電圧１０２がＲＣの時定数で徐々に立ち上がり図３に示すｔ１の時点で、制御信号発生器１２−１における基準電圧源１２１−１の電圧と略等しくなり、比較器１２２−１から制御信号がレギュレータ２−１へ出力される。即ち、起動端子ａがオフからオンに変わりレギュレータ２−１は起動し、出力電圧１０３が負荷１側へ供給される。この起動時に入力電流に突入電流が発生する。

次に、微分回路１１の出力電圧１０２がｔ２の時点になると、制御信号発生器１２−２における基準電圧源１２１−２の電圧と略等しくなり、比較器１２２−２から制御信号がレギュレータ２−２へ出力される。即ち、起動端子ａがオフからオンに変わりレギュレータ２−２は起動し、出力電圧１０４が負荷２側へ供給される。この起動時に入力電流に２度目の突入電流が発生する。

最後に、微分回路１１の出力電圧１０２がｔ３の時点になると、制御信号発生器１２−３における基準電圧源１２１−３の電圧と略等しくなり、比較器１２２−３から制御信号がレギュレータ２−３へ出力される。即ち、起動端子ａがオフからオンに変わりレギュレータ２−３は起動し、出力電圧１０５が負荷３側へ供給される。この起動時に入力電流に３度目の突入電流が発生する。

ｔ１、ｔ２、ｔ３の各時点は、前述したように各基準電圧源１２の出力電圧の設定で決まり、例えば、１０ｍｓ，３０ｍｓ，５０ｍｓといった値に設定される。
このようにして突入電流は分散されるので低減されることになる。

次に、図２を参照して、本発明の第２の実施の形態例について説明する。本実施例も、３台のレギュレータを備えた多出力電源装置の例を示すものである。図２との相違は、レギュレータ２−１に対する起動制御を省略した点にあり、レギュレータ２−１に対する起動タイミングを制御できない代わりに、補助電源が不要で、かつ部品点数が更に少なくて済むという特徴がある。

本多出力電源装置の構成は、入力電圧１０１を電圧変換すると同時に安定化して出力電圧１０３，１０４，１０５を出力する並列に配置された３台のレギュレータ２−１，２−２，２−３と、レギュレータ２−１，２−２，２−３の各出力側に接続された安定化用のコンデンサ３−１，３−２，３−３と、起動時に最初に起動させるレギュレータ２−１（予め起動端子ａがオンにセットされている）を除く各レギュレータ２−２，２−３の起動端子ａへタイミングをずらした制御信号を出力して各レギュレータ２−１，２−２，２−３を順次起動するための起動制御回路１とで構成されている。尚、本多出力電源装置は、電源４からスイッチ５を介して入力電圧が印加される。

発明の起動制御回路１は、最初に起動するレギュレータ２−１の出力電圧１０３を入力電圧とする所定の時定数を有する微分回路７１と、微分回路７１の出力電圧１０２と各々電圧値の異なる所定の基準電圧とを比較しレギュレータ２−２，２−３にそれぞれ対応する制御信号を出力する２個の制御信号発生器１２−２，１２−３とから構成されている。
次に図２及び図３を参照して動作について説明する。先ず、スイッチ５をオンして入力電圧１０１が投入されると、レギュレータ２−１は直ちに起動するが、レギュレータ２−２，２−３にも入力電圧１０１が加わるが、起動端子ａの制御信号がオフ状態であるので起動せず出力電圧は出力されない。尚、この時点で点線で示した最初の突入電流が発生する。

次に、微分回路１１に出力電圧１０３が加わると、図３に示す（ｔ１）の時点、その出力電圧１０２がＲＣの時定数で徐々に立ち上がり（ｔ２）の時点で、制御信号発生器７２−２における基準電圧源７２１−２の電圧と略等しくなり、比較器７２２−２２から制御信号がレギュレータ２−２へ出力される。即ち、起動端子ａがオフからオンに変わりレギュレータ２−１は起動し、出力電圧１０４が負荷２側へ供給される。この起動時に入力電流に２度目の突入電流が発生する。

最後に、微分回路１１の出力電圧１０２が（ｔ３）の時点になると、制御信号発生器７２−３における基準電圧源７２１−３の電圧と略等しくなり、比較器７２２−３から制御信号がレギュレータ２−３へ出力される。即ち、起動端子ａがオフからオンに変わりレギュレータ２−３は起動し、出力電圧１０５が負荷３側へ供給される。この起動時に入力電流に３度目の突入電流が発生する。

このようにして突入電流は分散されるので低減されることになる。

多出力型の電源装置全般に利用可能。

本発明の第１の実施の形態例を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態例を示すブロック図である。 図１，２の動作を説明する特性図である。 従来例を示すブロック図である。

符号の説明

１，７ 起動制御回路
２−１，２−２，２−３ レギュレータ
３−１，３−２，３−３ コンデンサ
４ 電源
５ スイッチ
６ 補助電源
１２−１，１２−２，１２−３，７２−２，７２−３ 制御信号発生回路
１２１−１，１２１−２，１２１−３，７２１−２，７２１−３ 基準電圧源
１２２−１，１２２−２，１２２−３，１２２−２，７２２−３ 比較器

Claims (6)

1. 入力電圧を電圧変換すると同時に安定化して安定化電圧を出力する複数のレギュレータを並列に配置する多出力電源装置の起動時に各前記レギュレータの起動端子へタイミングをずらした制御信号を出力して各前記レギュレータを順次起動するための起動制御回路において、前記起動制御回路は前記入力電圧の投入で立ち上がる所定の時定数を有する微分回路と、前記微分回路の出力電圧と各々電圧値の異なる所定の基準電圧とを比較し前記レギュレータにそれぞれ対応する前記制御信号を出力する複数の制御信号発生器とを備えることを特徴とする多出力電源装置の起動制御回路。
2. 入力電圧を電圧変換すると同時に安定化して安定化電圧を出力する複数のレギュレータを並列に配置する多出力電源装置の起動時に各前記レギュレータの起動端子へタイミングをずらした制御信号を出力して各前記レギュレータを順次起動するための起動制御回路において、前記起動制御回路は複数の前記レギュレータの内最初に起動させる前記レギュレータの起動端子をオンとし、この最初に起動させるレギュレータの出力電圧で立ち上がる所定の時定数を有する微分回路と、前記微分回路の出力電圧と各々電圧値の異なる所定の基準電圧とを比較し前記最初に起動させるレギュレータを除く他の複数の前記レギュレータにそれぞれ対応する前記制御信号を出力する複数の制御信号発生器とを備えることを特徴とする多出力電源装置の起動制御回路。
3. 前記制御信号発生器は、所定の基準電圧を発生する電圧可変型の基準電圧源と、前記微分回路の出力電圧と前記基準電圧源の基準電圧とを比較し前記制御信号を出力する比較器とを備えることを特徴とする請求項１或いは２記載の多出力電源装置の起動制御回路。
4. 各前記基準電圧源は、対応する前記レギュレータの起動タイミングに合わせてそれぞれずらした値の電圧値に予め設定することを特徴とする請求項３記載の多出力電源装置の起動制御回路。
5. 各前記基準電圧源は、その電圧値をリモート信号で設定できることを特徴とする請求項３或いは４記載の多出力電源装置の起動制御回路。
6. 前記微分回路は、コンデンサと抵抗器とを直列接続して構成し、そのＲＣ時定数を可変可能にすることを特徴とする請求項１，２，３，４或いは５記載の多出力電源装置の起動制御回路。
   

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