JP2006115628A - 電源回路および電源回路を備えたデジタルカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】 スイッチングレギュレータコントローラに供給する電圧を、スイッチングレギュレータで昇圧した電源を与える回路の構成をとるデジタルカメラにおいて、スイッチングレギュレータコントローラに供給している出力系が短絡したままでデジタルカメラを起動させるために電源スイッチをオンし続けた場合、短絡の検出が正しく行われず大電流を流す場合があった。
【解決手段】 立ち上がりスピードの異なる電圧を用いてスイッチングレギュレータコントローラの短絡検出動作を作動させる回路を追加することにより電源立ち上げ時に短絡検出回路を作動させ、正常時には短絡検出のスレッショルドレベルに達する前に短絡検出動作を停止させる事でデジタルカメラを正常に立ち上げ、短絡時にはスイッチングレギュレータコントローラの電圧が最低動作電圧まで下がる前にスイッチングレギュレータの動作を確実に停止し、大電流が流れることを防ぐ。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電源回路および電源回路を備えたデジタルカメラに関し、特に電源回路の構成、およびスイッチングレギュレータコントローラの制御に関するものである。

従来より、スイッチングレギュレータコントローラを用いたデジタルカメラが種々提案されている。図６は従来のデジタルカメラのおもに電源部のブロック図を示している。

図６において１０１は電池、１０２は電源スイッチ１４とシステム制御部１０のスイッチングレギュレータコントローラ１０４のラッチパルスを入力するＯＲ回路、１０３はスイッチングレギュレータコントローラ１０４が短絡検出する際のスレッショルレベルに達するまでの時定数を設定するコンデンサ、１０４はスイッチングレギュレータコントローラ、１０５は電圧ＶＣＣ１を発生させるためのスイッチングレギュレータ、１０６は電圧ＶＣＣ２を発生させるためのスイッチングレギュレータ、１０７は電圧ＶＣＣ１の出力をオンまたはオフさせるためのスイッチである。

１０１の電池は、単三型のアルカリマンガン電池やニッケル水素電池を２本使用する比較的電圧の低いものである。このように比較的電圧の低い電源を使用する場合、スイッチングレギュレータコントローラ１０４の使用動作範囲等を考慮し安定な動作をさせるために、電池１０１からの電圧を直接スイッチングレギュレータコントローラ１０４に供給しないで、ＶＣＣ１のスイッチングレギュレータ１０５に示すような昇圧した電源を与える所謂自己電源方式の構成をとることがある。

通常スイッチングレギュレータの出力が短絡した場合、デジタルカメラが動作状態であればシステム制御部１０も電源電圧を監視しているため電源電圧の低下を検出し、スイッチングレギュレータコントローラ１０４のラッチパルスを制御することによりスイッチングレギュレータコントローラ１０４の動作を停止させる。また、スイッチングレギュレータコントローラ１０４は全ての出力の短絡検出が可能であるため、システム制御部が監視していない出力電圧が短絡した場合でもスイッチングレギュレータコントローラ１０４が短絡検出を行い、コンデンサ１０３で決定される時定数に従ってスイッチングレギュレータのスイッチングのコントロールを停止することができる。
特開２０００−３０８３３２号公報

しかしながら、上記のような自己電源方式の構成をとる回路の場合、スイッチングレギュレータコントローラ１０４に電圧を供給している出力系が短絡した状態において、デジタルカメラを起動させるために電源スイッチ１４をオンし続けると、短絡の検出が正しく行われず電源スイッチ１４のオン期間中大電流が流れてしまう場合があった。

図６、図７を参照しながら動作説明を行う。

ｔ７１で電源スイッチ１４がオンするとスイッチングレギュレータコントローラ１０４はスイッチングレギュレータのスイッチングの制御を始める。電圧ＶＣＣ１のスイッチングレギュレータ１０５はチョッパ式昇圧回路を構成しているため、電源スイッチ１４がオンした直後は電池電圧から整流ダイオードのＶＦ分の電圧が降下した電圧が発生する。通常この電圧からある時定数を持って所定の電圧に達するまで電圧が上昇する。また、ＶＣＣ２ＯＵＴはグランドレベルから所定の時定数に応じて所定の電圧まで上昇し始める。しかしＶＣＣ１ＯＵＴが短絡している場合は、大電流が流れＶＣＣ１ＯＵＴの電圧は急激に降下し始める。このとき、ＶＣＣ１ＯＵＴが短絡しているため、スイッチングレギュレータコントローラ１０４は短絡検出を開始し、スレッショルドレベルに達するまでコンデンサ１０３の容量に応じた時定数でＳＨＲＴＤＥＴの電圧が上昇し始める。スイッチ１０７は所定の電流までしか流れないように電流が制限されているため、ＶＣＣ１（スイッチングレギュレータ１０５）とＶＣＣ１ＯＵＴは必ずしも同電位にはならない。Ｔ７２においてＶＣＣ１（スイッチングレギュレータ１０５）の電圧がスイッチングレギュレータコントローラ１０４の最低動作電圧より低くなると、スイッチングレギュレータコントローラ１０４はその動作を停止する。スイッチングレギュレータコントローラ１０４が動作を停止すると、ＶＣＣ２ＯＵＴはグランドレベルに戻り、ＳＨＯＲＴＤＥＴ電圧もスレッショルドレベルには至る前にグランドレベルに戻ってしまう。このとき、電源スイッチ１４が押されつづけているためスイッチ１０７はオンのままであり、ＶＣＣ１のスイッチングレギュレータ１０５はチョッパ式の昇圧回路を構成しているため電池１０１からの電圧は供給されることになり、ＶＣＣ１ＯＵＴには大電流が流れつづけることになる。Ｔ７３で電源スイッチ１４をオフするとスイッチ１０７もオフとなりＶＣＣ１ＯＵＴはＶＣＣ１のスイッチングレギュレータ１０５と遮断されるためようやく電流がとまる。

本発明は、上記のような問題を解決するために成されたもので、スイッチングレギュレータコントローラに供給している電圧が短絡状態でデジタルカメラを起動させようとした場合でも、確実に短絡検出を行うことにより大電流が流れる現象を回避することが可能となる電源回路および電源回路を備えた撮像装置であるところのデジタルカメラを提供することを目的とする。

前述の課題を解決するため、本出願にかかる発明のデジタルカメラは、下記（１）の構成を備える。

（１）電源制御デバイスの動作電源として、前記電源制御デバイスが制御する電源回路の出力を供給する構成をとる電源回路において、複数の電圧を発生させる電圧生成手段、生成された第１の電圧によって第２の電圧の出力を制御するスイッチ手段、前記第１の電圧と前記第２の電圧が前記スイッチ手段で出力の制御をされた第３の電圧を入力とする論理回路手段、前記論理回路手段は前記第１の電圧がハイレベルかつ第３の電圧がローレベルのときはローレベルを出力し、前記第１の電圧がローレベルあるいは前記第３の電圧がハイレベルのときはハイレベルを出力し、前記論理回路手段の出力を得ることにより電源が短絡したことを検出する短絡検出手段、前記短絡検出手段の検出開始から所定の検出レベルまで達する検出期間の時定数を設定する時定数設定手段とを備え、
前記電源制御デバイスの動作電源として前記第２の電圧が供給され、さらに前記論理回路手段に入力される前記第１の電圧と第３の電圧が異なるタイミングでハイレベルになるように前記スイッチ手段を制御することで前記短絡検出手段の検出動作を開始させ、かつ正常動作時には前記時定数設定手段で決定した時定数よりも短い時間で前記短絡検出動作を停止することを特徴とする電源回路を備えたデジタルカメラ。

即ち、立ち上がりスピードの異なる電圧を用いてスイッチングレギュレータコントローラの短絡検出動作を作動させる回路を追加した構成となっていることを特徴としている。

上記構成において、本出願に係る第１の発明のデジタルカメラでは、スイッチングレギュレータコントローラに供給する電源ラインが短絡している場合でも、スイッチングレギュレータコントローラの短絡検出制御を確実に動作させることにより、スイッチングレギュレータの制御を確実に動作を停止し大電流が流れることを防ぐことが可能となる。

本発明におけるデジタルカメラによれば、論理回路を使用し短絡検出を働かせる期間をスイッチングレギュレータコントローラが動作しうる期間内に設定することにより、スイッチングレギュレータコントローラの電源系の出力が短絡している場合でも、大電流を流すことなく正常に短絡検出を行なうことができる効果を有する。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて説明する。

本発明の実施の一形態について、図１から図５に基づいて説明すると以下のとおりである。

本実施形態におけるデジタルカメラの構成を図２に示す。１は被写体の光学像を固体撮像素子３に結像させるレンズ、２はシャッター機能を有しレンズ１を通った光量を制御するための絞りを兼ねた絞り・シャッター、３はレンズ１で結像された被写体光を電気信号として取り込むための固体撮像素子、４は固体撮像素子３より出力される電気信号のクロックの除去やノイズの軽減するための相関二重サンプリングを行うＣＤＳ部、５はＣＤＳ部４の出力信号を後述のタイミング発生部８から供給されるクランプパルスのタイミングで所定の基準電圧にクランプするクランプ回路部、６はクランプ出力の信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部、７は表示や記録などをするために所望の形式となるように種々の信号処理や変換を行う信号処理部、８は固体撮像素子３・ＣＤＳ部４・クランプ回路部５およびＡ／Ｄ変換部６へ必要なパルスを発生するタイミングパルス発生部、９はレンズ１や絞り・シャッター２を駆動するための光学系駆動部、１０は撮像装置全体の制御及び各種演算を行うシステム制御部、１１は信号処理部７からの信号を受けＬＣＤ等に表示する表示部、１２は画像データの記録又は読み出しを行うための半導体メモリー等の記録媒体、１３はデジタルカメラのすべてのブロックに電源を供給する電源部、１４はデジタルカメラの電源をオン、オフするためのメインスイッチである。

次に、本発明のデジタルカメラの基本動作を図３のフローチャートを用いて簡単に説明する。撮像装置は、メインスイッチ１４がオンされると（Ｓ３０１）、電源部１３は動作を開始し、メイン電源およびコントロール系の電源を供給する。モードが撮影または再生かを判断し（Ｓ３０２）、撮影モードであれば撮影シーケンスに入る。再生モードであった場合は再生シーケンスに行き、記録媒体１２からデータを一旦信号処理部７に取り込み（Ｓ３１９）、表示のための信号処理を行い、ＬＣＤ等に画像を表示する（Ｓ３２０）。その後、メインスイッチ１４がオフされるまで画像を表示し、メインスイッチ１４がオフされたら（Ｓ３２１）画像の表示を中止し電源をオフする。

Ｓ３０２の判断において撮影シーケンスに入った場合は、ＡＦレンズのレンズ位置をリセット位置まで駆動し、固体撮像素子３やタイミングパルス発生部８など撮像系回路の電源をオンする。システム制御部１０の制御により光学系駆動部９からの信号で絞り・シャッター２をまず開放にした後（Ｓ３０４）、測光シーケンスに入り、固体撮像素子３を通った信号をＣＤＳ部４で相関二重サンプリング、クランプ回路部５でＯＢ部をクランプ、Ａ／Ｄ変換部６でＡ／Ｄ変換を行い、その変換された画像データを信号処理部７で処理し、さらにシステム制御部１０に入力しここで測光値から露出制御値を演算する（Ｓ３０５）。この演算結果に応じてシステム制御部１０はプログラム線図により、絞り、シャッタースピード決定し制御する（Ｓ３０６）。表示モードを確認し（Ｓ３０７）、表示ＯＮのモードであればＬＣＤ等の表示を行い（Ｓ３０８）、そうでない場合はレリーズスイッチの第１のスイッチがオンされるまで待機する。第１のスイッチがオンされると（Ｓ３０９）、再び測光シーケンスに入り測光および演算を行い（Ｓ３１０）、その結果に応じてシステム制御１０は再度プログラム線図により、絞り、シャッタースピード決定し再度制御する（Ｓ３１１）。次に、固体撮像素子３、ＣＤＳ部４、クランプ部５、Ａ／Ｄ変換部６を通った信号から信号処理部７で高周波成分を取り出し被写体までの距離の演算をシステム制御部１０で行う（Ｓ３１２）。その後レンズを駆動して合焦か否かを判断し（Ｓ３１３）、合焦していないと判断したときは再びレンズを駆動し測距を行う。合焦後、レリーズスイッチの第２のスイッチがオンされるまで待機し、第２のスイッチがオンされたら（Ｓ３１４）、静止画の露光を行う（Ｓ３１５）。露光が終了すると、固体撮像素子３、ＣＤＳ部４、クランプ部５、Ａ／Ｄ変換部６を通った画像データは信号処理部７で所望の信号処理を行い、システム制御部１０の制御により半導体メモリー等の記録媒体１２に記録される。この時第２のスイッチが押され続けていた場合は（Ｓ３１６）、ＬＣＤ等に画像を表示し（Ｓ３１７）、第２のスイッチがオフされるまで表示し続け、オフされた時には表示を止めて撮影を終了する。Ｓ３１８ではじめから第２のスイッチがオフだった場合は、表示は行わずに撮影を終了する。メインスイッチ１４がオフされていなければ（Ｓ３１８）、レリーズスイッチの第１のスイッチが押されるまでのシーケンスを再度行い、レリーズスイッチの第１のスイッチがオンされるまで待機する。メインスイッチ１４がオフされれば光学ブロックの各メカは所定の位置に戻りメインの電源を切る。

以下、本発明の実施の形態の動作について、図１のメインスイッチ１４から電源部１３のブロック図、図４のタイミング図および図５の起動シーケンスのフローチャートを用いて説明する。

図１において１０１は電源を供給する電池等の電源、１０２はメインスイッチまたはシステム制御部１０の制御信号のどちらかがＨＩのときにＨＩを出力する論理回路、１０３はスイッチングレギュレータコントローラ１０４が出力の短絡を検出した際に電源をオフするまでの時定数を決定するためのコンデンサ、１０４はスイッチングレギュレータコントローラ、１０５は電池１０１から供給される電圧およびスイッチングレギュレータコントローラ１０４のコントロールにより出力電圧ＶＣＣ１を発生するためのスイッチングレギュレータ、１０６も１０５同様に出力電圧ＶＣＣ２を発生するためのスイッチングレギュレータ、１０７は出力ＶＣＣ２の出力電圧に応じて出力ＶＣＣ１のオン、オフを切り替えるスイッチ、１０８はＶＣＣ１がＬＯＷかつＶＣＣ２がＨＩのときにＬＯＷを出力する論理回路部である。

次に図４（ａ）、（ｂ）の電源起動時のタイミング図および図５の電源起動シーケンスに従って説明する。まず、図４（ａ）を用いて正常に電源が起動する場合について説明する。メインスイッチ１４がオンされると（Ｓ５０１）、論理回路１０２の出力がＨＩとなることによりスイッチングレギュレータコントローラ１０４のＰｏｗｅｒ Ｃｏｎｔ端子もＨＩになり、スイッチングレギュレータコントローラ１０４はスイッチングレギュレータ１０５および１０６の制御を開始し、論理回路部１０８の出力および／ＣＮＴ端子はＨＩとなる（ｔ１）。ｔ２で論理回路部１０８がＶＣＣ２出力をＨＩと判断（Ｓ５０２）すると論理回路部１０８の出力はＬＯＷとなりスイッチングレギュレータコントローラ１０４の／ＣＮＴ端子もＬＯＷになる（Ｓ５０３）。そうするとコンデンサ１０３に所定の充電電流でチャージされ（Ｓ５０４）、コンデンサ１０３の容量とチャージ電流に応じた関係で端子電圧が上昇していく。この端子電圧が短絡検出のための検出レベルに達するか（Ｓ５０５）、およびＶＣＣ１出力がＬＯＷかつＶＣＣ２出力がＨＩであるか（Ｓ５０６）を判断する。ｔ３においてＶＣＣ２出力が所定の電圧になるとスイッチ１０７はオンしＶＣＣ１出力がＨＩとなる。そのため論理回路の出力はＨＩとなり（Ｓ５０７）、スイッチングレギュレータコントローラ１０４の／ＣＮＴ端子もＨＩとなりコンデンサ１０３への充電も停止し（Ｓ５０８）、電源は正常に立ち上がり、電源起動シーケンスを終了する。

次に図４（ｂ）に従ってＶＣＣ１出力が短絡している場合について説明する。ｔ３までの動作はスイッチ１０７がオフになっているためＶＣＣ１出力はＬＯＷであり、図４（ａ）と同じ動作となる。ｔ３においてＶＣＣ２出力が所定の電圧となりスイッチ１０７がオンするとＶＣＣ１出力はＨＩになろうとする。しかしながら、ＶＣＣ１出力は何らかの異常により短絡状態となっているので、所定の電圧に達することができない。従って、論理回路部１０８においてはＶＣＣ１出力はＬＯＷのままなので結果的に／ＣＮＴ端子もＬＯＷのままとなる。よってコンデンサ１０３への充電は続くこととなり、ｔ４において短絡検出のスレッショルドレベルに達する。このとき、ＶＣＣ１出力は短絡状態であり電圧はほとんどグランドレベルであるが、スイッチングレギュレータ１０５の出力つまりスイッチングレギュレータコントローラ１０４に供給する電圧はスイッチ１０７において所定の電流制限がかかっているため、電圧が即座にスイッチングレギュレータコントローラ１０４の最低動作電圧を下回ることはない。従って、ｔ４においてＶＣＣ１（１０５）がスイッチングレギュレータコントローラ１０４の最低動作電圧に落ちる前までに短絡検出のスレッショルドレベルに達することにより、スイッチングレギュレータコントローラ１０４は出力の短絡を正しく検出することができ、電源制御の動作を止め（Ｓ５０９）、デジタルカメラは動作を停止する。

このとき、下記の関係が成り立つ。

Ｔ１＜Ｔ２ かつ Ｔ２＜Ｔ１＋Ｔ３
Ｔ１は図４（ｂ）に示すように論理回路１０８においてＶＣＣ２出力がＨＩとなってからＶＣＣ１出力がＨＩとなるまでの期間である。
Ｔ２は図４（ｂ）に示すようにスイッチングレギュレータコントローラ１０４が短絡検出をはじめてからスレッショルドレベルに達するまでの期間である。
Ｔ３は図４（ｂ）に示すようにＩＣ１０４に供給している電源系が短絡し始めてから最低動作電圧に降下するまでの期間である。

本発明の実施の形態のメインスイッチから電源部までのブロック図である。 本発明の実施の形態のブロック図である。 本発明の実施の形態のフローチャートである。 本発明の実施の形態の電源起動時のタイミング図である。 本発明の実施の形態の電源起動時のフローチャートである。 従来のデジタルカメラのメインスイッチから電源部までのブロック図である。 従来のデジタルカメラの電源起動時のタイミング図である。

符号の説明

１ レンズ
２ シャッター機能付き絞り（絞り・シャッター）
３ 固体撮像素子
４ ＣＤＳ部
５ クランプ回路部
６ Ａ／Ｄ変換部
７ 信号処理部
８ タイミングパルス発生部
９ 光学系駆動部
１０ システム制御部
１１ 表示部
１２ 記録媒体
１３ 電源部
１４ メインスイッチ（スイッチ部）
１０１ 電池
１０２ 論理回路
１０３ コンデンサ
１０４ スイッチングレギュレータコントローラ
１０５、１０６ スイッチングレギュレータ
１０７ スイッチ
１０８ 論理回路部

Claims (4)

1. 電源制御デバイスの動作電源として、前記電源制御デバイスが制御する電源回路の出力を供給する構成をとる電源回路において、複数の電圧を発生させる電圧生成手段、生成された第１の電圧によって第２の電圧の出力を制御するスイッチ手段、前記第１の電圧と前記第２の電圧が前記スイッチ手段で出力の制御をされた第３の電圧を入力とする論理回路手段、前記論理回路手段は前記第１の電圧がハイレベルかつ第３の電圧がローレベルのときはローレベルを出力し、前記第１の電圧がローレベルあるいは前記第３の電圧がハイレベルのときはハイレベルを出力し、前記論理回路手段の出力を得ることにより電源が短絡したことを検出する短絡検出手段、前記短絡検出手段の検出開始から所定の検出レベルまで達する検出期間の時定数を設定する時定数設定手段とを備え、
   前記電源制御デバイスの動作電源として前記第２の電圧が供給され、さらに前記論理回路手段に入力される前記第１の電圧と第３の電圧が異なるタイミングでハイレベルになるように前記スイッチ手段を制御することで前記短絡検出手段の検出動作を開始させ、かつ正常動作時には前記時定数設定手段で決定した時定数よりも短い時間で前記短絡検出手段の検出動作を停止することを特徴とする電源回路。
2. 前記時定数設定手段で決定する時定数は、前記短絡検出手段の検出動作を開始させ、かつ正常動作時に前記時定数設定手段で決定した時定数よりも短い時間で前記短絡検出手段の検出動作を停止させる期間と、前記電源制御デバイスに供給している電圧が実際に短絡した場合の短絡した時点から前記電源制御デバイスの最低動作電圧に降下するまでの時間との和よりも短いことを特徴とする請求項１に記載の電源回路。
3. 電源制御デバイスの動作電源として、前記電源制御デバイスが制御する電源回路の出力を供給する構成をとる電源回路において、複数の電圧を発生させる電圧生成手段、生成された第１の電圧によって第２の電圧の出力を制御するスイッチ手段、前記第１の電圧と前記第２の電圧が前記スイッチ手段で出力の制御をされた第３の電圧を入力とする論理回路手段、前記論理回路手段は前記第１の電圧がハイレベルかつ第３の電圧がローレベルのときはローレベルを出力し、前記第１の電圧がローレベルあるいは前記第３の電圧がハイレベルのときはハイレベルを出力し、前記論理回路手段の出力を得ることにより電源が短絡したことを検出する短絡検出手段、前記短絡検出手段の検出開始から所定の検出レベルまで達する検出期間の時定数を設定する時定数設定手段とを備え、
   前記電源制御デバイスの動作電源として前記第２の電圧が供給され、さらに前記論理回路手段に入力される前記第１の電圧と第３の電圧が異なるタイミングでハイレベルになるように前記スイッチ手段を制御することで前記短絡検出手段の検出動作を開始させ、かつ正常動作時には前記時定数設定手段で決定した時定数よりも短い時間で前記短絡検出動作を停止することを特徴とする電源回路を備えたデジタルカメラ。
4. 前記時定数設定手段で決定する時定数は、前記短絡検出手段の検出動作を開始させかつ正常動作時に前記時定数設定手段で決定した時定数よりも短い時間で前記短絡検出手段の検出動作を停止させる期間と、前記電源制御デバイスに供給している電圧が実際に短絡した場合の短絡した時点から前記電源制御デバイスの最低動作電圧に降下するまでの時間との和よりも短いことを特徴とする請求項３に記載の電源回路を備えたデジタルカメラ。

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