JP2006033900A - 電源供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構成でスイッチのオンオフを行うことができ、装置の小型化、低コスト化を図った電源供給装置を提供する。
【解決手段】バッテリＢ−ＬＥＤ２０にＭＯＳＦＥＴＱ１が設けられ、ＭＯＳＦＥＴＱ１の下流側にＬＥＤ２０と並列に、コンデンサＣ１が接続されている。コンパレータＣＰ１が、コンデンサＣ１の両端電圧に応じた電圧値と閾電圧とを比較し、閾電圧より小さい場合、ＭＯＳＦＥＴＱ１をオンする。このＭＯＳＦＥＴＱ１のオンに応じて、バッテリＢからＬＥＤ２０に対して負荷電流ＩＬが供給されると共に、コンデンサＣ１に電荷が蓄積される。コンデンサＣ１への電荷の蓄積によって、両端電圧に応じた電圧値が上昇し、閾電圧を超えると、コンパレータＣＰ１がＭＯＳＦＥＴＱ１をオフする。このＭＯＳＦＥＴＱ１のオフに応じて、コンデンサＣ１からＬＥＤ２０に対して負荷電流ＩＬが供給される。
【選択図】図１

Description

本発明は、直流電源−負荷間に設けられた第１スイッチ手段と、該第１スイッチ手段の下流側に前記負荷と並列接続されたコンデンサとを備えた電源供給装置に関するものである。

上述した従来の電源供給装置として、図６に示されたようなものが考えられている（例えば、特許文献１）。同図に示すように、直流電源としてのバッテリＢ−負荷１０間には、スイッチＳＷが設けられている。このスイッチＳＷの下流側には、負荷１０と並列にコンデンサＣ１が設けられている。また、コンデンサＣ１と並列に、かつ、負荷１０と直列に、負荷１０に流れ込む電流を制限するための抵抗Ｒ１が設けられている。

このような電源供給装置は、スイッチＳＷのオフ期間に、コンデンサＣ１に蓄積された電荷によって負荷１０に負荷電流を供給するもので、スイッチＳＷのオンオフのデューティに応じた負荷電流が流れるようになっている。また、図７に示すように、コイルＬ１とダイオードＤ１を設け、スイッチＳＷのオフ期間に、コンデンサＣ１に蓄積された電荷に加えて、コイルＬ１に蓄積された電気エネルギによって負荷１０に負荷電流を供給するものも考えられている（例えば、特許文献１）。
特開２０００−１６８４３２号公報

しかしながら、従来の電源供給装置では、上述したスイッチＳＷのオンオフ制御は、マイクロコンピュータ（以下、マイコン）から所定デューティのパルスを出力させて行われていた。このように、マイコンを用いることは、コスト高になると共に、大型化してしまうという問題があった。

そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、簡素な構成でスイッチのオンオフを行うことができ、装置の小型化、低コスト化を図った電源供給装置を提供することを課題とする。

請求項１記載の発明は、直流電源−負荷間に設けられた第１スイッチ手段と、該第１スイッチ手段の下流側に前記負荷と並列に接続されたコンデンサとを備えた電源供給装置であって、前記コンデンサの両端電圧又は該両端電圧に応じた電圧値と閾電圧とを比較すると共に、前記両端電圧又は該両端電圧に応じた電圧値が前記閾電圧より小さい場合、前記第１スイッチ手段をオンし、前記両端電圧又は該両端電圧に応じた値が前記閾電圧より大きい場合、前記第１スイッチ手段をオフするコンパレータをさらに備えたことを特徴とする電源供給装置に存する。

請求項１記載の発明によれば、直流電源−負荷間に第１スイッチ手段が設けられている。第１スイッチ手段の下流側に負荷と並列に、コンデンサが接続されている。コンパレータが、コンデンサの両端電圧又は両端電圧に応じた電圧値と閾電圧とを比較し、両端電圧又は両端電圧に応じた電圧値が閾電圧より小さい場合、第１スイッチ手段をオンする。この第１スイッチ手段のオンに応じて、直流電源から負荷に対して負荷電流が供給されると共に、コンデンサに電荷が蓄積される。コンデンサへの電荷の蓄積によって、コンデンサの両端電圧又は両端電圧に応じた電圧値が上昇し、閾電圧を超えると、コンパレータが第１スイッチ手段をオフする。この第１スイッチ手段のオフに応じて、コンデンサから負荷に対して負荷電流が供給される。従って、マイコンを用いなくても、コンパレータを用いて第１スイッチ手段のオンオフを制御して、負荷に負荷電流を供給することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の電源供給装置であって、前記コンデンサと並列に、かつ、前記負荷と直列に接続された第１抵抗と、該第１抵抗の上流側に設けられ、前記コンデンサの両端電圧を分圧する分圧回路と、前記第１抵抗の下流側に設けられ、前記直流電源から定電圧を発生させる定電圧回路とを備え、前記コンパレータの入力には、前記分圧回路が発生する分圧及び前記定電圧回路が発生する定電圧とが供給されていることを特徴とする電源供給装置に存する。

請求項２記載の発明によれば、コンデンサと並列に、かつ、負荷と直列に第１抵抗が接続されている。第１抵抗の上流側にコンデンサの両端電圧を分圧する分圧回路が設けられている。第１抵抗の下流側に直流電源から定電圧を発生させる定電圧回路が設けられている。コンパレータの入力には、分圧回路が発生する分圧がコンデンサの両端電圧に応じた電圧として供給されると共に、定電圧回路が発生する定電圧が閾電圧として供給される。以上の構成によれば、第１抵抗と負荷との間に定電圧回路を設けることにより、負荷がショートしたとき、定電圧回路が発生する定電圧を０又はほぼ０にして、第１抵抗の上流側に設けた分圧回路が発生する分圧より低くすることができる。これに応じて、コンパレータが第１スイッチ手段をオフする。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の電源供給装置であって、前記負荷及び前記第１抵抗の直列回路が複数並列に接続される場合、各第１抵抗の下流側にそれぞれ前記定電圧回路を設け、複数の前記定電圧回路が発生する定電圧が全てコンパレータに供給されていることを特徴とする電源供給装置に存する。

請求項３記載の発明によれば、負荷及び第１抵抗の直列回路が複数並列に接続される場合、各第１抵抗の下流側にそれぞれ定電圧回路を設ける。また、複数の定電圧回路が発生する定電圧を全てコンパレータに供給する。以上の構成によれば、正常時、コンパレータには、複数の定電圧回路が発生する定電圧のうち最も低いものが閾電圧として供給される。複数の負荷のうち何れか１つでもショートが発生すると、ショートが発生した負荷に対応する定電圧回路が発生する定電圧が０又はほぼ０となり、これが閾電圧として供給されるため、コンパレータが第１スイッチ手段をオフする。

請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載の電源供給装置であって、前記定電圧回路は互いに直列に接続された第２抵抗及びツェナーダイオードを有し、前記第２抵抗−前記ツェナーダイオードの接続点が前記コンパレータの入力に接続され、前記直流電源のプラス側と、前記第２抵抗−前記ツェナーダイオードの接続点との間には、前記負荷に対する電源供給をオンオフするための第２スイッチ手段及び第３抵抗が互いに直列に設けられていることを特徴とする電源供給装置に存する。

請求項４記載の発明によれば、定電圧回路は、互いに直列に接続された第２抵抗及びツェナーダイオードを有し、第２抵抗−ツェナーダイオード間の接続点がコンパレータに入力されている。直流電源のプラス側と、第２抵抗−ツェナーダイオードの接続点との間には、負荷に対する電源供給をオンオフするための第２スイッチ手段及び第３抵抗が互いに直列に設けられている。以上の構成によれば、第１スイッチ手段がオフの時に、第２スイッチ手段がオンすると、直流電源、第２スイッチ手段、第３抵抗、第２抵抗、第１抵抗、分圧回路の電流路が形成される。この電流路により、コンパレータの閾電圧が供給される側の入力が、両端電圧に応じた電圧値が供給される側の入力より小さくなり、コンパレータが第１スイッチ手段をオンする。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４何れか１項記載の電源供給装置であって、前記コンパレータは、オープンコレクタ型であり、前記負荷に対する電源供給をオンオフするための第２スイッチ手段を介して、前記直流電源からの電源が供給され、前記第１スイッチ手段は、前記コンパレータの出力開放でオフすることを特徴とする電源供給装置に存する。

請求項５記載の発明によれば、コンパレータは、オープンコレクタ型であり、負荷に対する電源供給をオンオフするための第２スイッチ手段を介して、直流電源からの電源が供給される。第１スイッチ手段は、コンパレータの出力開放でオフする。従って、第２スイッチ手段がオフの間は、コンパレータに電源が供給されず、出力開放となるため、簡単な構成で、第１スイッチ手段のオフを維持することができる。

請求項６記載の発明は、請求項１〜４何れか１項記載の電源供給装置であって、前記第１スイッチ手段には、前記負荷に対する電源供給をオンオフするための第２スイッチ手段を介して駆動電圧が供給されていることを特徴とする電源供給装置に存する。

請求項６記載の発明によれば、負荷に対する電源供給をオンオフするための第２スイッチ手段を介して第１スイッチ手段に駆動電圧が供給される。従って、第２スイッチ手段がオフの間は、駆動電圧が供給されないため、第１スイッチ手段のオフを維持することができる。

以上説明したように請求項１記載の発明によれば、マイコンを用いなくても、コンパレータを用いて第１スイッチ手段のオンオフを制御して、負荷に負荷電流を供給することができるので、簡素な構成で第１スイッチ手段のオンオフを行うことができ、装置の小型化、低コスト化を図った電源供給装置を得ることができる。

請求項２記載の発明によれば、第１抵抗と負荷との間に定電圧回路を設けることにより、負荷がショートしたとき、定電圧回路が発生する定電圧を０又はほぼ０にして、第１抵抗の上流側に設けた分圧回路が発生する分圧より低くすることができる。これに応じて、コンパレータが第１スイッチ手段をオフするので、負荷ショートによる過電流を防止することができる電源供給装置を得ることができる。

請求項３記載の発明によれば、正常時、コンパレータには、複数の定電圧回路が発生する定電圧のうち最も低いものが閾電圧として供給される。複数の負荷のうち何れか１つでもショートが発生すると、ショートが発生した負荷に対応する定電圧回路が発生する定電圧が０又はほぼ０となり、これが閾電圧として供給されるため、コンパレータが第１スイッチ手段をオフするので、複数の負荷の何れか１つでもショートが発生したときに、第１スイッチ手段をオフして、過電流を防止することができる電源供給装置を得ることができる。

請求項４記載の発明によれば、第１スイッチ手段がオフの時に、第２スイッチ手段がオンすると、直流電源、第２スイッチ手段、第３抵抗、第２抵抗、第１抵抗、分圧回路の電流路が形成される。この電流路により、コンパレータの閾電圧が供給される側の入力が、両端電圧に応じた電圧値が供給される側の入力より小さくなり、コンパレータが第１スイッチ手段をオンするので、コンパレータに閾電圧としての定電圧やコンデンサの両端電圧に応じた電圧値が入力されていない初期状態であっても、第２スイッチ手段のオンに応じて第１スイッチ手段をオンして、コンパレータによる第１スイッチ手段のオンオフ制御を開始することができる電源供給装置を得ることができる。

請求項５記載の発明によれば、第２スイッチ手段がオフの間は、コンパレータに電原が供給されず、出力開放となるため、簡単な構成で、第１スイッチ手段のオフを維持することができるので、構成が簡単となり、コストダウンを図った電源供給装置を得ることができる。

請求項６記載の発明によれば、第２スイッチ手段がオフの間は、駆動電圧が供給されないため、簡単な構成で、第１スイッチ手段のオフを維持することができるので、構成が簡単となり、コストダウンを図った電源供給装置を得ることができる。

以下、本発明について図面を参照して説明する。図１は、本発明の電源供給装置の一実施の形態を示す回路図である。同図に示すように、バッテリＢ（直流電源）−ＬＥＤ２０（負荷）間には、Ｐチャンネル型のＭＯＳＦＥＴＱ１（第１スイッチ手段）、抵抗Ｒ４及び抵抗Ｒ１（第１抵抗）から構成される直列回路が設けられている。

Ｐチャンネル型のＭＯＳＦＥＴＱ１は、ソースがバッテリＢのプラス側に、ドレインがＬＥＤ２０側に接続され、ソース電位よりゲート電位が遮断電圧以上低くなると導通するＦＥＴである。また、抵抗Ｒ４の下流側にＬＥＤ２０及び抵抗Ｒ１と並列に接続されたコンデンサＣ１が設けられている。

上述した抵抗Ｒ４は、コンデンサＣ１に流れ込む電流を制限するための抵抗であり、抵抗Ｒ１は、ＬＥＤ２０に流れ込む電流を制限するための抵抗である。上述したＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートは、抵抗Ｒ５を介して、ソースに接続されている。また、ＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートは、コンパレータＣＰ１の出力に接続されている。このコンパレータＣＰ１は、オープンコレクタ型であり、正転入力＞反転入力のとき、Ｈｉ（開放）となり、正転入力≦反転入力のとき、Ｌｏ（グランド）となる。

また、抵抗Ｒ１の上流には、コンデンサＣ１の両端電圧ＶＣ１を分圧する抵抗Ｒ６及び抵抗Ｒ７から構成される分圧回路が接続されている。一方、抵抗Ｒ１の下流には、コンデンサＣ１と並列に、抵抗Ｒ２（第２抵抗）及びツェナーダイオードＺＤ１から構成される定電圧回路が接続されている。

上述した抵抗Ｒ６及び抵抗Ｒ７の接続点は、コンパレータＣＰ１の正転入力に接続される。これにより、コンパレータＣＰ１の正転入力には、下記に示すように、バッテリＢの両端電圧ＶＣ１に応じた電圧値が供給される。
ＶＣ１・Ｒ７／（Ｒ６＋Ｒ７）
一方、抵抗Ｒ２及びツェナーダイオードＺＤ１の接続点は、コンパレータＣＰ１の反転入力に接続される。これにより、コンパレータＣＰ１の反転入力には、閾電圧としてツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧Ｖ_ZD1（定電圧）が供給される。

さらに、コンパレータＣＰ１の反転入力は、抵抗Ｒ３（第３抵抗）及び点灯スイッチＳＷ２（第２スイッチ手段）を介してバッテリＢのプラス側に接続されている。点灯スイッチＳＷ２は、ＬＥＤ２０に対する電源供給をオンオフするためのスイッチである。この点灯スイッチＳＷ２がオンすると、バッテリＢ→点灯スイッチＳＷ２→抵抗Ｒ３→抵抗Ｒ２→抵抗Ｒ１→抵抗Ｒ６→抵抗Ｒ７から構成される電流路が形成される。

従って、コンデンサＣ１に電荷が蓄積していない間は、コンパレータＣＰ１の反転入力には、下記に示す電圧が供給される。
ＶＢ・（Ｒ２＋Ｒ１＋Ｒ６＋Ｒ７）／（Ｒ３＋Ｒ２＋Ｒ１＋Ｒ６＋Ｒ７）
ＶＢ：バッテリ電圧
一方、コンパレータＣＰ１の正転入力には、下記に示す電圧が供給される。
ＶＢ・Ｒ７／（Ｒ３＋Ｒ２＋Ｒ１＋Ｒ６＋Ｒ７）

また、コンパレータＣＰ１の正転入力と出力とは抵抗Ｒ８を介して接続されており、これによりコンパレータＣＰ１の入出力にヒステリシスを持たせている。さらに、点灯スイッチＳＷ２と抵抗Ｒ３との接続点がコンパレータＣＰ１の電源端子に接続され、点灯スイッチＳＷ２がオンに応じて、コンパレータＣＰ１に電源が供給されるようになっている。

上述した構成の電源供給装置の動作について、図２を参照して以下説明する。なお、同図において、（ａ）は点灯スイッチＳＷ２の開閉状態、（ｂ）はコンパレータＣＰ１の出力ＶＣＭＰ、（ｃ）はＭＯＳＦＥＴＱ１のソース−ドレイン間を通じて流れる電流ＩＦＥＴ、（ｄ）はＬＥＤ２０に供給される負荷電流ＩＬ、（ｅ）はコンデンサＣ１の両端電圧ＶＣ１のタイムチャートである。

まず、点灯スイッチＳＷ２が開の間、コンパレータＣＰ１には電源が供給されない。このため、コンパレータＣＰ１の出力ＶＣＭＰは開放、つまり、Ｈｉと同じになり、ＭＯＳＦＥＴＱ１のゲート−ソース間に電圧差は発生せず、ＭＯＳＦＥＴＱ１は非導通状態となっている。従って、ＭＯＳＦＥＴＱ１のソース−ドレイン間を通じて流れる電流ＩＦＥＴは０（Ａ）であり、ＬＥＤ２０は通電されず消灯状態となる。

点灯スイッチＳＷ２が閉じられると、コンパレータＣＰ１に電源が供給される。また、抵抗Ｒ３を通じて抵抗Ｒ２→抵抗Ｒ１→抵抗Ｒ６→抵抗Ｒ７の順に電流が流れる。その結果、コンパレータＣＰ１の反転入力には、下記に示す電圧が入力される。
ＶＢ・（Ｒ２＋Ｒ１＋Ｒ６＋Ｒ７）／（Ｒ３＋Ｒ２＋Ｒ１＋Ｒ６＋Ｒ７）
一方、正転入力には、下記に示す電圧が入力される。
ＶＢ・Ｒ７／（Ｒ２＋Ｒ１＋Ｒ６＋Ｒ７）
これにより、反転入力＞正転入力となり、コンパレータＣＰ１の出力ＶＣＭＰはＬｏになる。出力ＶＣＭＰのＬｏに応じて、ＭＯＳＦＥＴＱ１のゲート電位は０Ｖ付近に下げられるので、ソース電位よりゲート電位が遮断電圧以上低くなりＭＯＳＦＥＴＱ１は導通する。

出力ＶＣＭＰのＬｏに応じて、ＭＯＳＦＥＴＱ１のゲート電位は０Ｖ付近に下げられるので、ソース電位よりゲート電位が遮断電圧以上低くなりＭＯＳＦＥＴＱ１は導通する。ＭＯＳＦＥＴＱ１の導通に応じて、抵抗Ｒ１を通じてコンデンサＣ１に電流ＩＦＥＴが流れると、ＭＯＳＦＥＴＱ１のオン抵抗と抵抗Ｒ１との合成値及びコンデンサＣ１の容量で決まる自定数でコンデンサＣ１の両端電圧ＶＣ１は上昇する。

このＭＯＳＦＥＴＱ１の導通によって、コンデンサＣ１に電荷が蓄積されると、コンパレータＣＰ１の正転入力には、ＶＣ１・Ｒ７／（Ｒ６＋Ｒ７）が供給され、反転入力にはＶＣ１が供給される。従って、反転入力＞正転入力の状態が継続し、コンパレータＣＰ１の出力ＶＣＭＰはＬｏを保っている。

両端電圧ＶＣ１がＬＥＤ２０の順方向電圧に達するとＬＥＤ２０に電流ＩＬが流れ始める。さらに、両端電圧ＶＣ１がツェナー電圧Ｖ_ZD1を上回ると、ツェナーダイオードＺＤ１によりクランプされ、コンパレータＣＰ１の反転入力にはツェナー電圧Ｖ_ZD1が供給される。両端電圧ＶＣ１が上昇を続けＶＣ１・Ｒ７／（Ｒ６＋Ｒ７）＞Ｖ_ZD1となるとコンパレータＣＰ１の出力ＶＣＰＭはＨｉに転じ、ＭＯＳＦＥＴＱ１のゲート電位はバッテリ電圧ＶＢまで持ち上げられ、ゲート−ソース間に電位差が発生しなくなり、ＭＯＳＦＥＴＱ１は非導通状態となり電流ＩＦＥＴは０Ａに下がる。

また、上昇を続けていた両端電圧ＶＣ１は、ＭＯＳＦＥＴＱ１の非導通によりオーバーシュートを伴って低下に転じる。ＭＯＳＦＥＴＱ１が非導通状態となってもコンデンサＣ１に蓄えられた電荷がＬＥＤ２０に供給されるので、負荷電流ＩＬは下がりながら流れ続ける。

両端電圧ＶＣ１が低下し、ＶＣ１・Ｒ７／（Ｒ６＋Ｒ７）＜Ｖ_ZD1となると、コンパレータＣＰ１の出力ＶＣＭＰは再びＬｏとなる。ＭＯＳＦＥＴＱ１は再び導通し、ドレイン電流ＩＦＥＴが流れコンデンサＣ１を充電すると共にＬＥＤ２０に流れる。両端電圧ＶＣ１が再度上昇しコンパレータＣＰ１がＨｉとなるとＭＯＳＦＥＴＱ１はオフする。

以上を繰り返す自励発振により、両端電圧ＶＣ１及び負荷電流ＩＬはオフセットをもった三角波の波形となる。ＬＥＤ２０の光量は電流変化に応じて増減するが、周波数を人間の目の応答性よりも速くなるようにすることで、一定の明るさで点灯しているように見える。平均してみると両端電圧ＶＣ１は、
ＶＣ１≒Ｖ_ZD1×（Ｒ６＋Ｒ７）／Ｒ７
の関係式により、ほぼ一定に保たれる。

ＬＥＤ２０に流れる負荷電流は以下の式で表される。
ＩＬ＝（ＶＣ１−Ｖｆ）／Ｒ１
Ｖｆ：ＬＥＤ２０の順方向電圧

両端電圧ＶＣ１の平均値はバッテリ電圧ＶＢが変動してもほぼ一定なので、順方向電圧Ｖｆが一定ならば負荷電流ＩＬもほぼ一定に保たれる。バッテリ電圧ＶＢが異常に低下したときは、ＶＣ１×Ｒ７／（Ｒ６＋Ｒ７）＜Ｖ_ZD1の状態のままとなり、ＭＯＳＦＥＴＱ１は導通状態を保ち続ける。そのため、バッテリＢが劣化してしまったようなときでも設定値には満たさないながらも負荷電流ＩＬを供給し続けるので、最低限の安全性が確保される。

以上のように、マイコンを用いなくても、コンパレータＣＰ１によりＭＯＳＦＥＴＱ１のオンオフを制御して、ＬＥＤ２０に負荷電流ＩＬを供給することができる。従って、簡素な構成でＭＯＳＦＥＴＱ１のオンオフを行うことができ、装置の小型化、低コスト化を図ることができる。

また、バッテリＢのプラス側と、抵抗Ｒ２−ツェナーダイオードＺＤ１の接続点との間を、点灯スイッチＳＷ２及び抵抗Ｒ３を介して接続することにより、コンパレータＣＰ１に閾電圧としてのツェナー電圧Ｖ_ZD1（定電圧）やコンデンサＣ１の両端電圧ＶＣ１に応じた電圧値ＶＣ１×Ｒ７／（Ｒ６＋Ｒ７）が入力されていない初期状態であっても、点灯スイッチＳＷ２をオンすると、出力ＣＭＰをＬｏにして、コンパレータＣＰ１によるＭＯＳＦＥＴＱ１のオンオフ制御を開始することができる。

また、上述した電源供給装置によれば、コンパレータＣＰ１は、オープンコレクタ型であり、ＬＥＤ２０に対する電源供給をオンオフするための点灯スイッチＳＷ２を介して、バッテリＢからの電源が供給されている。ＭＯＳＦＥＴＱ１は、コンパレータＣＰの出力開放（Ｈｉ）でオフする。従って、点灯スイッチＳＷ２がオフの間は、コンパレータＣＰ１に電原が供給されず、出力開放（Ｈｉ）となるため、簡単な構成で、ＭＯＳＦＥＴＱ１のオフを維持することができる。

次に、ＬＥＤ２０がショート故障したときの回路保護動作を説明する。ＬＥＤ２０がショートすると抵抗Ｒ１の下流がグランドに接続された状態となる。このため、コンパレータＣＰ１の反転入力には、ＶＢ・Ｒ８／（Ｒ４＋Ｒ８）が供給される。ここで、抵抗Ｒ８が抵抗Ｒ４よりも十分小さければコンパレータＣＰ１にはほぼ０Ｖが供給される。そのため、出力はほとんどＨｉとなり、負荷電流ＩＬもほとんど０となる。

以上のように、抵抗Ｒ１の下流側に、バッテリＢから定電圧を発生させる定電圧回路を設けることにより、ＬＥＤ２０がショートしたとき、定電圧回路が発生する電圧をほぼ０にして、抵抗Ｒ１の上流側に設けた分圧回路が発生する分圧より低くすることができる。これに応じて、コンパレータＣＰ１がＭＯＳＦＥＴＱ１をオフするので、ＬＥＤ２０のショートによる過電流を防止することができる。

なお、上述した実施形態では、ＭＯＳＦＥＴＱ１として、Ｐチャンネル型を用いたが、例えば、Ｎチャンネル型のものを用いることも考えられる。図３は、Ｎチャンネル型のＭＯＳＦＥＴＱ１を用いたときのスイッチング回路を組み込んだ電源供給装置の一例を示す図である。同図において、図１について上述した電源供給回路と同等の部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

同図に示すように、ＭＯＳＦＥＴＱ１は、ドレインがバッテリＢ側に、ソースがＬＥＤ２０側に接続されている。バッテリＢのプラス側には、ゲート駆動用電源Ｂｄが設けられている。ＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートは、抵抗Ｒ９、抵抗Ｒ１０及び点灯スイッチＳＷ２を介して、ゲート駆動用電源Ｂｄに接続されている。

以上の構成によれば、点灯スイッチＳＷ２がオフの間は、ＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートに駆動電圧（ＶＢ＋Ｖｄ（＝ゲート駆動用電源Ｂｄの電圧））が供給されないため、ＭＯＳＦＥＴＱ１のオフを維持することができる。また、点灯スイッチＳＷ２がオンすると、ＭＯＳＦＥＴＱ１のゲート電位は、ＶＢ＋Ｖｄ（＝ゲート駆動用電源Ｂｄの電圧）に押し上げられ、ゲートがソースよりも遮断電圧以上高くなるためＭＯＳＦＥＴＱ１はオンする。なお、ＭＯＳＦＥＴＱ１のソースとゲートとの間には、ツェナーダイオードＺＤ２が設けられ、これによりゲート−ソース間電圧は、ツェナー電圧Ｖ_ZD2を超えた電圧が印加されないようになっている。

抵抗Ｒ１０及び抵抗Ｒ９の接続点に、コンパレータＣＰ１の出力が接続されている。従って、コンパレータＣＰ１の出力がＬｏになると、ＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートが０に押し下げられ、ＭＯＳＦＥＴＱ１はオフする。

点灯スイッチＳＷ２とグランドとの間には、抵抗Ｒ１１が設けられ、点灯スイッチＳＷ２と抵抗Ｒ１１との接続点が、コンパレータＣＰ１の電源端子に接続されている。また、コンパレータＣＰ１の入力は、図１とは逆で、抵抗Ｒ２及びツェナーダイオードＺＤ１の接続点が抵抗Ｒ１２を介して正転入力に接続され、抵抗Ｒ６及び抵抗Ｒ７の接続点が反転入力に接続されている。

上述した構成の電源供給装置の動作について以下説明する。まず、点灯スイッチＳＷ２が開のときは、ＭＯＳＦＥＴＱ１は非導通状態となる。従って、ＭＯＳＦＥＴＱ１のソース−ドレイン間を通じて流れる電流ＩＦＥＴは０（Ａ）であり、ＬＥＤ２０は通電されず消灯状態となる。また、コンパレータＣＰ１には、電源供給がされておらず、その出力ＶＣＭＰはＨｉとなっている。

点灯スイッチＳＷ２が閉じられると、コンパレータＣＰ１に電源が供給される。また、点灯スイッチＳＷ２のオンに応じて、ＭＯＳＦＥＴＱ１のゲート電位が、ＶＢ＋Ｖｄに押し上げられるため、ＭＯＳＦＥＴＱ１は導通する。このＭＯＳＦＥＴＱ１の導通によって、バッテリＢとコンデンサＣ１とが接続されると、コンパレータＣＰ１の反転入力には、ＶＣ１・Ｒ７／（Ｒ６＋Ｒ７）が供給され、正転入力にはＶＣ１が供給される。従って、ＭＯＳＦＥＴＱ１の導通し始めは、コンパレータＣＰ１の出力ＶＣＭＰがＨｉとなっている。

また、ＭＯＳＦＥＴＱ１の導通に応じて、抵抗Ｒ２を通じてコンデンサＣ１に電流ＩＦＥＴが流れると、ＭＯＳＦＥＴＱ１のオン抵抗と抵抗Ｒ１との合成値及びコンデンサＣ１の容量で決まる自定数でコンデンサＣ１の両端電圧ＶＣ１は上昇する。

両端電圧ＶＣ１がＬＥＤ２０の順方向電圧に達するとＬＥＤ２０に電流ＩＬが流れ始める。さらに、両端電圧ＶＣ１がツェナー電圧Ｖ_ZD1を上回ると、ツェナーダイオードＺＤ１によりクランプされ、コンパレータＣＰ１の正転入力にはツェナー電圧Ｖ_ZD1が供給される。両端電圧ＶＣ１が上昇を続けＶＣ１・Ｒ７／（Ｒ６＋Ｒ７）＞Ｖ_ZD1となるとコンパレータＣＰ１の出力ＶＣＰＭはＬｏに転じ、ＭＯＳＦＥＴＱ１のゲート電位は０に下げられ、ＭＯＳＦＥＴＱ１は非導通状態となり電流ＩＦＥＴは０Ａに下がる。

また、上昇を続けていた両端電圧ＶＣ１は、ＭＯＳＦＥＴＱ１の非導通によりオーバーシュートを伴って低下に転じる。ＭＯＳＦＥＴＱ１が非導通状態となってもコンデンサＣ１に蓄えられた電荷がＬＥＤ２０に供給されるので、負荷電流ＩＬは下がりながら流れ続ける。

両端電圧ＶＣ１が低下し、ＶＣ１・Ｒ７／（Ｒ６＋Ｒ７）＜Ｖ_ZD1となると、コンパレータＣＰ１の出力ＶＣＭＰは再びＨｉとなる。ＭＯＳＦＥＴＱ１は再び導通し、ドレイン電流ＩＦＥＴが流れコンデンサＣ１を充電すると共にＬＥＤ２０に流れる。両端電圧ＶＣ１が再度上昇しコンパレータＣＰ１がＬｏとなるとＭＯＳＦＥＴＱ１はオフする。

また、上述した実施形態では、ＬＥＤ２０が一系統の場合について説明していた。しかしながら、並列に複数系統ある場合、どれか１つの系統にショート故障が起こっても保護動作を行えるようにすることも考えられる。図４は、ＬＥＤが並列に複数系統ある場合の電源供給装置の一例を示す図である。同図において、図１について上述した電源供給回路と同等の部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

同図に示すように、バッテリＢからの電源は、Ｐチャンネル型のＭＯＳＦＥＴＱ１、抵抗Ｒ４、抵抗Ｒ１１（第１抵抗）を介して、ＬＥＤ２１（負荷）に供給されている。バッテリＢからの電源はまた、Ｐチャンネル型のＭＯＳＦＥＴＱ１、抵抗Ｒ４、抵抗Ｒ１２（第１抵抗）を介して、ＬＥＤ２２（負荷）に供給されている。上述した抵抗Ｒ１１の下流側には、コンデンサＣ１と並列に、抵抗Ｒ２１及びツェナーダイオードＺＤ１１から構成される直列回路が接続されている。一方、抵抗Ｒ１２の下流側には、コンデンサＣ１と並列に、抵抗Ｒ２２及びツェナーダイオードＺＤ１２から構成される直列回路が接続されている。

上述した抵抗Ｒ２１及びツェナーダイオードＺＤ１１の接続点は、ダイオードＤ２を介して、コンパレータＣＰ１の反転入力に接続されている。抵抗Ｒ２２及びツェナーダイオードＺＤ１２の接続点は、ダイオードＤ３を介して、コンパレータＣＰ１の反転入力に接続されている。今、Ｖｆ２：ダイオードＤ２の順方向電圧、Ｖ_ZD11：ツェナーダイオードＺＤ１１のツェナー電圧、Ｖｆ２：ダイオードＤ３の順方向電圧、Ｖ_ZD12：ツェナーダイオードＺＤ１２のツェナー電位としたとき、通常、コンパレータＣＰ１の反転入力には、（Ｖｆ２＋Ｖ_ZD11）または（Ｖｆ３＋Ｖ_ZD12）のどちらか低い方が供給される。

また、ＬＥＤ２１がショートしたとき、抵抗Ｒ１１の下流側が０Ｖとなるので、コンパレータＣＰ１の反転入力には、Ｖｆ２＋（ＶＢ−Ｖｆ２）・Ｒ２１／（Ｒ２１＋Ｒ３）となる。これに対して、ＬＥＤ２２がショートしたときは、抵抗Ｒ１２の下流側が０Ｖとなるので、コンパレータＣＰ１の反転入力には、Ｖｆ３＋（ＶＢ−Ｖｆ３）・Ｒ２２／（Ｒ２２＋Ｒ３）となる。抵抗Ｒ２１、Ｒ２２が抵抗Ｒ３よりも十分小さい場合、コンパレータＣＰ１の出力はほぼＶｆ２、Ｖｆ３に下がり、これに応じて負荷電流ＩＬも下がる。

また、上述した実施形態によれば、ＭＯＳＦＥＴＱ１のオフ期間にコンデンサＣ１に蓄積された電荷により負荷電流ＩＬを供給していた。しかしながら、例えば、図５に示すように、コンデンサＣ１に加えて、コイルＬ１に蓄積された電気エネルギにより負荷電流ＩＬを流す回路に適用することも考えられる。同図に示すように、抵抗Ｒ１−ＭＯＳＦＥＴＱ１間にコイルＬ１が、ＭＯＳＦＥＴＱ１とコイルＬ１との接続点−グランド間に、ショットキー型のダイオードＤ１がさらに設けられている。このＭＯＳＦＥＴＱ２は、バッテリＢが誤って逆接された時に、破壊的な電流が流れないようにするためのＦＥＴである。

本発明の電源供給装置の一実施の形態を示す回路図である。 図１の電源供給装置の動作を説明するためのタイムチャートである。 本発明の電源供給装置の他の実施形態を示す回路図である。 ＬＥＤ２０が並列に複数系統ある場合の電源供給装置の一例を示す回路図である。 本発明の電源供給装置の他の実施形態を示す回路図である。 従来の電源供給装置の一例を示す回路図である。 従来の電源供給装置の一例を示す回路図である。

符号の説明

Ｂ バッテリ（直流電源）
Ｃ１ コンデンサ
ＣＰ１ コンパレータ
Ｑ１ ＭＯＳＦＥＴ（第１スイッチ手段）
Ｒ１ 抵抗（第１抵抗）
Ｒ２ 抵抗（第２抵抗、定電圧回路）
Ｒ３ 抵抗（第３抵抗）
Ｒ６ 抵抗（分圧回路）
Ｒ７ 抵抗（分圧回路）
ＳＷ２ 点灯スイッチ（第２スイッチ手段）
ＺＤ１ ツェナーダイオード（定電圧回路）
Ｖ_ZD1 ツェナー電圧（定電圧、閾電圧）
２０ ＬＥＤ（負荷）
２１ ＬＥＤ（負荷）
２２ ＬＥＤ（負荷）

Claims (6)

1. 直流電源−負荷間に設けられた第１スイッチ手段と、該第１スイッチ手段の下流側に前記負荷と並列に接続されたコンデンサとを備えた電源供給装置であって、
   前記コンデンサの両端電圧又は該両端電圧に応じた電圧値と閾電圧とを比較すると共に、前記両端電圧又は該両端電圧に応じた電圧値が前記閾電圧より小さい場合、前記第１スイッチ手段をオンし、前記両端電圧又は該両端電圧に応じた値が前記閾電圧より大きい場合、前記第１スイッチ手段をオフするコンパレータをさらに備えたことを特徴とする電源供給装置。
2. 請求項１記載の電源供給装置であって、
   前記コンデンサと並列に、かつ、前記負荷と直列に接続された第１抵抗と、
   該第１抵抗の上流側に設けられ、前記コンデンサの両端電圧を分圧する分圧回路と、
   前記第１抵抗の下流側に設けられ、前記直流電源から定電圧を発生させる定電圧回路とを備え、
   前記コンパレータの入力には、前記分圧回路が発生する分圧及び前記定電圧回路が発生する定電圧とが供給されていることを特徴とする電源供給装置。
3. 請求項２記載の電源供給装置であって、
   前記負荷及び前記第１抵抗の直列回路が複数並列に接続される場合、各第１抵抗の下流側にそれぞれ前記定電圧回路を設け、複数の前記定電圧回路が発生する定電圧が全てコンパレータに供給されていることを特徴とする電源供給装置。
4. 請求項２又は３記載の電源供給装置であって、
   前記定電圧回路は互いに直列に接続された第２抵抗及びツェナーダイオードを有し、前記第２抵抗−前記ツェナーダイオードの接続点が前記コンパレータの入力に接続され、
   前記直流電源のプラス側と、前記第２抵抗−前記ツェナーダイオードの接続点との間には、前記負荷に対する電源供給をオンオフするための第２スイッチ手段及び第３抵抗が互いに直列に設けられていることを特徴とする電源供給装置。
5. 請求項１〜４何れか１項記載の電源供給装置であって、
   前記コンパレータは、オープンコレクタ型であり、前記負荷に対する電源供給をオンオフするための第２スイッチ手段を介して、前記直流電源からの電源が供給され、
   前記第１スイッチ手段は、前記コンパレータの出力開放でオフすることを特徴とする電源供給装置。
6. 請求項１〜４何れか１項記載の電源供給装置であって、
   前記第１スイッチ手段には、前記負荷に対する電源供給をオンオフするための第２スイッチ手段を介して駆動電圧が供給されていることを特徴とする電源供給装置。

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