JP2006209295A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外部から供給される単一の直流正電圧からそれぞれ異なる少なくとも２つの正の直流電圧及び０Ｖに近い負の直流電圧を同時に得る電源装置を提供すること。
【解決手段】第１直流正電圧（Ｖ１）及び第２直流正電圧（Ｖ２）を各々出力する第１電源手段１１及び第２電源手段１２と、前記第１直流正電圧（Ｖ１）を第３直流負電圧（−Ｖ３）に変換する変換手段１３と、負電圧用シリーズレギュレータ１４と、を備えた低電圧の直流負電圧（−Ｖ４）を得る電源装置において、前記負電圧用シリーズレギュレータ１４は、入力端子に第３直流負電圧（−Ｖ３）が入力され、共通端子に前記第２の直流正電圧（Ｖ２）が入力され、出力端子から前記低電圧の直流負電圧（−Ｖ４）を得るように
構成される。
【選択図】図１

Description

この出願の発明は、低電圧の直流負電圧を得る電源装置に関し、特に外部から供給される単一の直流正電圧から液晶表示装置等の電子機器に必要とされるそれぞれ異なる少なくとも２つの正の直流電圧及び０Ｖに近い負の直流電圧を同時に得る電源装置に関する。

一般に液晶表示装置等の電子機器の電源としては、一次ＡＣ電源からＡＣアダプタを利用してあるいは内部の電源回路により電圧が低い単一の直流電圧に変換して供給することが多い。しかしながら、電子機器内部では、１種類の電圧のみで駆動されているわけではなく、通常使用されている５Ｖや３．３Ｖ以外にも、より高い直流電圧や負の直流電圧等、個々の電子機器で要求される種々の電圧を生成する必要がある。

従来、負の直流電圧を出力する電源装置としては、図４に示したようなものが知られている（下記特許文献１参照）。この電源装置５０は、外部から供給される＋５Ｖの供給電圧からレギュレータ５１により＋３．３Ｖの電源電圧を生成するとともに、１つのＤＣ−ＤＣコンバータ５２で複数種類の電圧（この例では＋１８Ｖと−１０Ｖ）を生成するようになしたものである。

また、−１０Ｖを生成するための回路構成は、コンデンサＣ５２，Ｃ５３とダイオードＤ５２，Ｄ５３とでチャージポンプ回路５４を構成してコンデンサＣ５３の両端に負の直流電圧を得て、トランジスタＴｒ５２とツェナーダイオードＺＤ等からなる負電圧用シリーズレギュレータ５５を経て所定の負電圧（−１０Ｖ）を得ている。なお、ダイオードＤ５２はある一定電圧、ここでは＋３．３Ｖに固定されている。

すなわち、前記供給電圧５Ｖが前記コイルＬを通って前述した１８Ｖパルス（実際にはダイオードＤ１の損失分があり、１８Ｖ＋０．６Ｖである。）になった状態でコンデンサＣ５２の一端部に入力され、このコンデンサＣ５２の他端部から出力された電圧は、ダイオードＤ５２，Ｄ５３（電圧降下約０．６Ｖ）及びコンデンサＣ５３により負電圧（−１８Ｖ＋１．２Ｖ＝−１６．８Ｖ）を得た後、トランジスタＴｒ５２に入力され、このトランジスタＴｒ５２及びツェナーダイオードＺＤからなる負電圧用シリーズレギュレータにより所定の負電圧（−１０Ｖ）が出力されるように構成されている。
特開２００１−７８１００号公報

ところが、液晶表示装置の電源装置としては、共通電極用に０Ｖに近い負の直流電圧（例えば、−０．５Ｖ）が必要とされる。

しかしながら、上述の電源装置５０は、グラウンド線（ＧＮＤ）に対してツェナーダイオードＺＤ（最小電圧降下は約３．６Ｖ）とトランジスタＴＲ５２（電圧降下は約０．７Ｖ）の電圧降下が必要であるため、−４．３Ｖより０Ｖに近い負電圧を得ることができないという問題点がある。加えて、上述の電源装置５０は、各構成部品がディスクリートに配置されているので、部品の占める面積が大きいという問題点も存在する。

また、負の直流電圧を得るためのシリーズレギュレータ用集積回路Ｃとして、７９シリーズ等の３端子負電圧レギュレータや、ＬＭ３３７（ナショナルセミコンダクタ社製）等のような可変出力型の３端子負電圧レギュレータも周知であるが、前者においては約−３．３Ｖよりも０Ｖに近い電圧は得られず、後者においても−１．２Ｖよりも０Ｖに近い電圧は得られない。

したがって、０Ｖに近い負の直流電圧、特に−１．０Ｖよりも０Ｖに近い負の直流電圧を発生し得る小型で、部品の占める面積の小さい電源装置が必要とされている。

なお、本願明細書においては「低電圧の直流電圧」または「０Ｖに近い負の直流電圧」とは、その負の直流電圧を−Ｅ（Ｖ）で表すと、−１．０Ｖ≦−Ｅ＜０Ｖを意味するものとして使用されている。

本発明は、上述のような従来技術の問題点を解決すべく成されたものであって、外部から供給される単一の直流正電圧からそれぞれ異なる少なくとも２つの正の直流電圧及び０Ｖに近い負の直流電圧を同時に得る電源装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１の本発明では、第１直流正電圧及び第２直流正電圧を各々出力する第１電源手段及び第２電源手段と、前記第１直流正電圧を第３直流負電圧に変換する変換手段と、負電圧用シリーズレギュレータと、を備えた低電圧の直流負電圧を得る電源装置において、前記負電圧用シリーズレギュレータは、入力端子に前記第３直流負電圧が入力され、共通端子に前記第２直流正電圧が入力され、出力端子から前記低電圧の直流負電圧を得るようになされている。

請求項２の本発明では、前記負電圧用シリーズレギュレータは、前記低電圧の直流負電圧の出力値と基準部の基準電圧とを比較する比較部と、前記比較部の出力によりオン又はオフするスイッチ部とを備え、前記第２直流正電圧が入力される共通端子と前記第３直流負電圧が入力される入力端子との間に設けられた前記スイッチ部をスイッチングすることにより、安定化された前記低電圧の直流負電圧を得る。

請求項３の本発明では、前記負電圧用シリーズレギュレータは、３端子負電圧用レギュレータ集積回路からなるこ。

請求項４の本発明では、前記第３直流負電圧から前記第２直流正電圧を引いた値は、前記負電圧用シリーズレギュレータの出力電圧ＶＴが定格出力電圧値ｃに達し始める時の入力電圧ＶＮのしきい値ｂ以下になるように、構成した。

請求項５の本発明では、前記低電圧の直流負電圧は、前記負電圧用シリーズレギュレータの出力電圧ＶＴの定格出力電圧値ｃと、第２直流正電圧との和に等しくなるように構成した。

請求項６の本発明では、前記第１直流正電圧を第３直流負電圧に変換する変換手段が反転チャージポンプからなる。

請求項１に係る本発明によれば、負電圧用シリーズレギュレータの共通端子が第２直流正電圧（Ｖ２）に接続されているから、負電圧用シリーズレギュレータの入力端子へと共通端子との間の電圧、すなわち入力電圧ＶＮ＝−Ｖ３−Ｖ２となるため、入力電圧ＶＮを負電圧用シリーズレギュレータの出力電圧が定格出力電圧値ｃになり始める電圧以下とすることができるので、負電圧用シリーズレギュレータを十分に安定動作領域で動作させることができるようになり、しかも、負電圧用シリーズレギュレータの出力電圧ＶＴは、第２直流正電圧（Ｖ２）を基準とすれば定格出力電圧値ｃに保持されるため、グラウンド基準の出力電圧は、−Ｖ４＝＋Ｖ２＋ＶＮとなるので、−Ｖ３、Ｖ２及びＶＴを適切に選択することにより容易に低電圧の直流負電圧（−Ｖ４）を得ることができるようになる。

また、請求項２に係る本発明によれば、負荷が変動しても安定な出力電圧の低電圧の直流負電圧（−Ｖ４）を得ることができるようになる。

また、請求項３に係る本発明によれば、３端子負電圧用レギュレータ集積回路は、既に市販されている周知のものであって、小型で、安価であるため、低電圧の直流負電圧（−Ｖ４）を得るための部品の占めるスペースが小さく、安価な電源装置が得られる。

また、請求項４及び５に係る本発明によれば、負電圧用シリーズレギュレータを安定動作域で作動させることができるため、電圧変動が小さい低電圧の直流負電圧（−Ｖ４）を得ることができる。

また、請求項６に係る本発明によれば、第１直流正電圧（Ｖ１）を第３直流負電圧（−Ｖ３）に変換する変換手段は、反転チャージポンプとしたので市販の安価で小型な集積回路を使用し得る。したがって、部品の占めるスペースを小さくすることができ、しかも安価な電源装置が得られる。これらの効果は、特に前記負電圧用シリーズレギュレータとして３端子負電圧用レギュレータ集積回路と併用した場合には、顕著となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を実施例及び図面を用いて詳細に説明するが以下に述べた実施例は、本発明の技術思想を具体化するための液晶表示装置を例示するものであって、本発明をこの実施例に特定することを意図するものではなく、本発明は特許請求の範囲に示した技術思想を逸脱することなく種々の変更を行ったものにも均しく適用し得るものである。

本発明の実施例に係る電源装置を、図１に示したブロック図及び図２に示した内部等価回路図を用いて説明する。この実施例の電源装置１０は、図１に示したように、第１電源手段１１、第２電源手段１２、正電圧−負電圧変換手段１３及び負電圧用シリーズレギュレータ１４を備えている。

そして、外部直流電圧入力端子１５及び１５’には、一次ＡＣ電源からＡＣアダプタを介してあるいは図示しない各種電子機器内の電源回路により、例えば直流７Ｖ〜１２Ｖ程度の低い直流電圧に変換された単一の直流正電圧（ＶＩＮ）が入力される。この直流正電圧（ＶＩＮ）は、例えば周知のスイッチングレギュレータないしはシリーズレギュレータからなる第１電源手段１１において各種電子機器内で使用される第１直流正電圧（Ｖ１、例えば３．３Ｖ）に変換される。

同じく、スイッチングレギュレータないしはシリーズレギュレータからなる第２電源手段１２によって前記第１直流正電圧（Ｖ１）より高い電圧である第２直流正電圧（Ｖ２、例えば５．５Ｖ）に変換される。そして、この第１直流正電圧（Ｖ１）及び第２直流正電圧（Ｖ２）はそのまま図示しない電子機器の駆動用に供される。

なお、第１電源手段１１及び第２電源手段１２としては、消費電力が少ない場合はシリーズレギュレータの方が構成が簡単となると共に設置スペースも小さくなるので好ましいが、消費電力が大きくなると発熱が多くなるので、スイッチングレギュレータの方が好ましい。

一方、前記第１電源手段１１からの第１直流正電圧（Ｖ１）は正電圧−負電圧変換手段１３に供給されて第３直流負電圧（−Ｖ３）に変換される。この実施例においては、正電圧−負電圧変換手段１３として、図２に示したような、反転チャージポンプ１３’を採用した。

このチャージポンプ１３’は、第１の連動電子スイッチＳＷ１、ＳＷ１’と第２の連動電子スイッチＳＷ２、ＳＷ２’とを発振部１６において生成されたパルスによって互いに逆方向に駆動することによって、第１のコンデンサＣ１にチャージした電荷を第２のコンデンサＣ２に対して逆方向に接続してチャージすることにより負の電圧を得る手段であり周知の手段である。

この反転チャージポンプ１３’としては、コンデンサを除いた部分が集積化されて市販されているものを使用した。この場合、チャージポンプ１３’からの出力電圧（−Ｖ３）は実質的に第１電源手段１１からの第１直流正電圧（Ｖ１）の電圧を反転した値の電圧となる。

この実施例においては、この反転チャージポンプ１３’からの出力電圧（−Ｖ３）は負電圧用シリーズレギュレータ１４の入力端子（ＩＮＰＵＴ）に入力される。ここでは、この負電圧用シリーズレギュレータ１４として周知の定格出力電圧−６．０Ｖの３端子負電圧用レギュレータ集積回路１４’を使用した。この３端子負電圧用レギュレータ集積回路１４’の共通端子（ＣＯＭＭＯＮ）には、第１直流正電圧（Ｖ１）よりも高い第２直流正電圧（Ｖ２）が印加されている。

この３端子負電圧用レギュレータ集積回路１４’の内部等価回路の一例は図２に示したとおりであり、その動作原理は以下に示すとおりである。すなわち、３端子負電圧用レギュレータ集積回路１４’においては、入力端子（ＩＮＰＵＴ）に供給された反転チャージポンプ１３’からの出力電圧（−Ｖ３）と共通端子（ＣＯＭＭＯＮ）に供給された第２直流正電圧（Ｖ２）とに基づいて、第１の定電流回路ＣＣ１を介して基準部１７に所定の定電流を供給することにより一定の基準電圧を得る。

同じく、第２の定電流回路ＣＣ２を介して演算増幅器からなる比較部１８に動作電圧を供給し、さらにトランジスタＴｒ及び抵抗Ｒ１〜Ｒ３からなるスイッチ部を介して出力端子（ＯＵＴＰＵＴ）から低電圧の直流負電圧（−Ｖ４）を得るようになされている。比較部１８において、前記低電圧の直流負電圧（−Ｖ４）の出力値と基準部１７の基準電圧とを比較し、その出力によってスイッチ部のトランジスタＴｒをオン又はオフ制御することにより、安定化された低電圧の直流負電圧（−Ｖ４）を得るようになされている。

この場合の３端子負電圧用レギュレータ集積回路１４’の動特性は図３に示したとおりである。すなわち、入力電圧ＶＮが０Ｖ〜約−３Ｖの間は出力端子（ＯＵＴＰＵＴ）に出力電圧ＶＴが表れないが、入力電圧ＶＴが約−３．０Ｖより低くなると出力電圧ＶＴが表れ出し、入力電圧ＶＮが約−７．０Ｖのしきい値（図３中のｂ点）より低くなると出力電圧ＶＮは定格出力電圧である−６．０Ｖの一定値（図３中のｃ点）となる。

したがって、前記のような動特性の３端子負電圧用レギュレータ集積回路１４’においては、入力電圧が−７．０Ｖ以下で−６．０Ｖの定電圧ｃが得られるが、通常の使用方法では−３．０Ｖより０ボルトに近い負電圧を得ることはできない。そこでこの実施例では３端子負電圧用レギュレータ集積回路１４’の共通端子（ＣＯＭＭＯＮ）に第２電源手段１２からの第２直流正電圧（Ｖ２）を供給するように接続した。

そうすると、３端子負電圧用レギュレータ集積回路１４’の入力端子（ＩＮＰＵＴ）と共通端子（ＣＯＭＭＯＮ）との間の電圧ＶＮは、ＶＮ＝−Ｖ３−Ｖ２となり、出力端子（ＯＵＴＰＵＴ）と共通端子（ＣＯＭＭＯＮ）との間の電圧ＶＴは、ＶＴ＝−Ｖ４−Ｖ２となる。

ここで、−Ｖ３＝−３．３Ｖ、Ｖ２＝５．５Ｖであるから、ＶＮ＝−８．８Ｖ＜ｂ＝−７．０Ｖとなる。その結果、十分に３端子負電圧用レギュレータ集積回路１４’の安定動作領域の電圧が供給されていることになる。

このときの負電圧用シリーズレギュレータ１４’出力電圧（ＶＴ）は、第２直流正電圧（Ｖ２）を基準とすれば定格出力電圧ｃ＝−６．０Ｖに保持されるため、グラウンド（ＧＮＤ）基準の出力電圧（−Ｖ４）は、−Ｖ４＝Ｖ２＋ＶＴ＝５．５Ｖ−６．０Ｖ＝−０．５Ｖとなる。その結果、容易に０Ｖに近い低電圧の直流負電圧（−Ｖ４）を得ることができるようになる。

なお、この実施例では負電圧用シリーズレギュレータ１４として周知の固定電圧３端子負電圧用レギュレータ集積回路を使用したものを示したが、可変電圧３端子負電圧用レギュレータ集積回路を使用してもよい。あるいはディスクリート部品で構成することも可能であるが、コストや部品取付のスペースの問題を考慮すると、上記実施例のように固定電圧３端子負電圧用レギュレータ集積回路を使用することが好ましい。

また、この実施例では負電圧用シリーズレギュレータ１４として定格出力電圧−６．０Ｖの３端子負電圧用レギュレータ集積回路を使用したものを示した。しかし、この３端子負電圧用レギュレータ集積回路の定格出力電圧は、供給される第１直流正電圧（Ｖ１）及び第２直流正電圧（Ｖ２）に応じて、上述のような関係式を満たすように適宜に最適なものを選択することができる。しかしながら、正確に電圧が制御された低電圧の直流負電圧（−Ｖ４）が必要な場合には、可変電圧３端子負電圧用レギュレータ集積回路やディスクリート部品を使用する必要がある。

実施例の電源装置のブロック図である。 実施例の電源装置の内部等価回路図である。 実施例で使用した３端子負電圧用レギュレータ集積回路の動特性を示す図である。 従来例の電源装置の回路図である。

符号の説明

１０ 電源装置
１１ 第１電源手段
１２ 第２電源手段
１３ 変換手段
１３’ 反転チャージポンプ
１４ 負電圧用シリーズレギュレータ
１４’ ３端子負電圧用レギュレータ集積回路

Claims (6)

1. 第１直流正電圧及び第２直流正電圧を各々出力する第１電源手段及び第２電源手段と、前記第１直流正電圧を第３直流負電圧に変換する変換手段と、負電圧用シリーズレギュレータと、を備えた低電圧の直流負電圧を得る電源装置において、前記負電圧用シリーズレギュレータは、入力端子に前記第３直流負電圧が入力され、共通端子に前記第２直流正電圧が入力され、出力端子から前記低電圧の直流負電圧を得るようになされている事を特徴とする電源装置。
2. 前記負電圧用シリーズレギュレータは、前記低電圧の直流負電圧の出力値と基準部の基準電圧とを比較する比較部と、前記比較部の出力によりオン又はオフするスイッチ部とを備え、前記第２直流正電圧が入力される共通端子と前記第３直流負電圧が入力される入力端子との間に設けられた前記スイッチ部をスイッチングすることにより、安定化された前記低電圧の直流負電圧を得ることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 前記負電圧用シリーズレギュレータは、３端子負電圧用レギュレータ集積回路からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の電源装置。
4. 前記第３直流負電圧から前記第２直流正電圧を引いた値は、前記負電圧用シリーズレギュレータの出力電圧ＶＴが定格出力電圧値ｃに達し始める時の入力電圧ＶＮのしきい値ｂ以下になるように、構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電源装置。
5. 前記低電圧の直流負電圧は、前記負電圧用シリーズレギュレータの出力電圧ＶＴの定格出力電圧値ｃと、第２直流正電圧との和に等しくなるように構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電源装置。
6. 前記第１直流正電圧を第３直流負電圧に変換する前記変換手段が反転チャージポンプからなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電源装置。

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