JP2011039578A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電圧ドロップ部における損失の発生を最小限に抑制しつつ、出力リップル電圧を効果的に除去することが可能な電源装置を提供する。
【解決手段】電源装置１は、リップル電圧を含む直流電圧源Ｖと、直流電圧源Ｖからの入力電圧を入力して、降圧した出力電圧を負荷に供給する電圧ドロップ部２とを備えており、さらに、電圧ドロップ部２の入力電圧を検出する入力電圧検出部５と、制御用入力信号に基づいて、電圧ドロップ部２が所定の出力電圧を出力するように電圧ドロップ部２を制御する出力電圧制御部３とを備え、制御用入力信号には、入力電圧検出部５から出力電圧制御部３に入力する入力電圧検出信号が含まれる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源装置に関し、詳しくは、直流電圧源のリップルを含む電圧を降圧して出力する電圧ドロップ部を備える電源装置に関する。

電気機器の電源装置として広く用いられているスイッチング電源には、高効率ではあるが、出力電圧に大きなリップル電圧が生じるという欠点がある。そこで、スイッチング電源のこの欠点を改善するために、スイッチング電源部の後段にシリーズレギュレータを設けた電源装置が提案されている。この方式の電源装置は、スイッチング電源部の出力電圧を、さらにシリーズレギュレータにより一定の電圧に降圧することによってリップル電圧を除去し、シリーズレギュレータからの出力電圧を負荷に供給するものである。

そして、この方式の電源装置は、例えば、スイッチング電源部の後段にＬＣフィルタを設けることによりリップル電圧を除去する方式と比較して、チョークコイル及び電界コンデンサを使用しないため低価格であり、また、必要に応じてシリーズレギュレータにより電源装置の出力電圧を調整できるなどの利点を有する。

このような電源装置において、従来、出力リップル電圧の除去に関する性能を改善するための種々の提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の電源装置は、環境温度が低い場合にスイッチング電源部の出力に大きなリップル電圧が発生し、その最低値がシリーズレギュレータの目標出力電圧を下回ると、シリーズレギュレータからの出力電圧にリップルが発生するという課題を解決することを目的とするものである。

そのために、この電源装置は、シリーズレギュレータの目標出力電圧は（温度に依存することなく）一定に維持する一方、スイッチング電源部におけるスイッチング制御の基準電圧に温度依存性を持たせることにより、スイッチング電源部の出力電圧を環境温度の低下に応じて上昇させることを特徴とする。特許文献１では、これによって、環境温度が低下し、スイッチング電源部の出力リップル電圧が大きくなった場合でも、その最低値がシリーズレギュレータの目標出力電圧を下回ることがなく、シリーズレギュレータから、リップルのない一定の電圧が出力されるとしている。

特開２００８−８６１６５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の電源装置のように、出力のリップル電圧を効果的に除去するために、スイッチング電源部のスイッチング手段を制御することによって、その出力電圧を変動させる技術には、次のような問題がある。

一般に、電気機器用の電源装置として、１つの電源装置に多数の出力を備えたワンコンバータ方式の電源装置が用いられる場合がある。例えば、液晶テレビ用、特に低インチの液晶テレビ用電源装置では、液晶テレビの価格競争が激しくなる中、テレビ用電源装置にも低価格化が強く求められており、１つの電源装置に、待機用、システム用、オーディオ用、インバータ用などの多数の出力を備えたワンコンバータ方式の電源装置が広く採用されている。そして、特許文献１に記載されたような電源装置を、このような多出力の電源装置に適用した場合、何らかの要因により特定の出力のみにリップルが発生した場合でも、その出力のリップルを除去するために、複数の出力の出力電圧を全て上昇させざるを得ず、出力毎に個別に対応することはできないという問題がある。

また、シリーズレギュレータは、スイッチング電源と比較して、その出力電圧にリップルが少ないという利点を有する反面、「入出力電圧の差」×「出力電流」に相当する電力が、そのままシリーズレギュレータ内の電圧ドロップ部（例えば、トランジスタ）で発生する損失となるため、効率が低いという欠点がある。近年、環境への配慮が重視されるのに伴って、電源装置にはその高効率化が求められており、スイッチング電源の出力段にシリーズレギュレータを設ける方式の電源装置では、シリーズレギュレータの電圧ドロップ部で発生する損失を低減することが重要な課題である。

特許文献１に記載された電源装置は、この課題に関して特段の考慮はなされておらず、むしろ、リップル電圧の大きい時にそのリップルを除去する手段として、シリーズレギュレータの出力電圧を一定に維持しつつ、スイッチング電源部の出力電圧（すなわち、シリーズレギュレータの入力電圧）を上昇させることは、シリーズレギュレータにおける入出力電圧の差、ひいては電圧ドロップ部における損失を増大させる方向に電源装置を制御することになり、効率が低下するという問題がある。そして、この問題は、上述したような多出力の電源装置において、一層顕著に現れる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、リップル電圧を含む直流電圧源と、直流電圧源からの入力電圧を入力して、降圧した出力電圧を負荷に供給する電圧ドロップ部とを備える電源装置において、電圧ドロップ部における損失の発生を最小限に抑制しつつ、出力リップル電圧を効果的に除去することが可能な電源装置を提供することを目的とする。

以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、さらに他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。

（１）リップル電圧を含む直流電圧源と、該直流電圧源からの入力電圧を入力して、降圧した出力電圧を負荷に供給する電圧ドロップ部とを備える電源装置であって、前記電圧ドロップ部の入力電圧を検出する入力電圧検出部と、制御用入力信号に基づいて、前記電圧ドロップ部が所定の出力電圧を出力するように前記電圧ドロップ部を制御する出力電圧制御部とをさらに備えており、前記制御用入力信号には、前記入力電圧検出部から前記出力電圧制御部に入力する入力電圧検出信号が含まれることを特徴とする電源装置（請求項１）。

（２）（１）項に記載の電源装置において、前記出力電圧制御部は、前記電圧ドロップ部の出力電圧を検出する出力電圧検出部と、前記出力電圧を制御するための基準電圧を生成する基準電圧生成部と、該基準電圧生成部の出力信号及び前記出力電圧検出部の出力電圧検出信号を入力して、前記電圧ドロップ部に前記制御信号を出力するエラーアンプ部とを備えることを特徴とする電源装置（請求項２）。

（３）（１）または（２）項に記載の電源装置において、前記電圧ドロップ部の出力電流を検出する出力電流検出部をさらに備え、前記制御用入力信号には、前記出力電流検出部から前記出力電圧制御部に入力する出力電流検出信号が含まれることを特徴とする電源装置（請求項３）。

（４）（１）から（３）のいずれか１項に記載の電源装置において、環境温度を測定する環境温度測定部をさらに備え、前記制御用入力信号には、前記環境温度測定部から前記出力電圧制御に入力する環境温度信号が含まれることを特徴とする電源装置（請求項４）。

（５）（２）から（４）のいずれか１項に記載の電源装置において、前記基準電圧生成部は、前記制御用入力信号のうちの少なくとも１つを入力し、入力された前記制御用入力信号に応じて前記基準電圧を可変することを特徴とする電源装置（請求項５）。

（６）（２）から（５）のいずれか１項に記載の電源装置において、前記出力電圧検出部の検出比を制御する出力電圧検出比制御部をさらに備え、該出力電圧検出比制御部は、前記制御用入力信号のうちの少なくとも１つを入力し、入力された前記制御用入力信号に応じて前記検出比を可変することを特徴とする電源装置（請求項６）。

（７）（１）から（６）のいずれか１項に記載の電源装置において、外部からのオン／オフ制御信号に応じて前記電圧ドロップ部のオン／オフ動作を制御するオン／オフ制御部をさらに備えることを特徴とする電源装置（請求項７）。

本発明は、以上のように構成したことにより、リップル電圧を含む直流電圧源と、直流電圧源からの入力電圧を入力して、降圧した出力電圧を負荷に供給する電圧ドロップ部とを備える電源装置において、電圧ドロップ部における損失の発生を最小限に抑制しつつ、出力リップル電圧を効果的に除去することが可能な電源装置を提供することが可能となる。

本発明の第１実施形態における電源装置を示す回路構成図である。 本発明の第１実施形態における電源装置において、出力電圧制御部の構成を詳細に示す回路構成図である。 図２に示す電源装置の出力電圧特性を示すグラフである。 本発明の第２実施形態における電源装置を示す回路構成図である。 図４に示す電源装置の出力電圧特性を示すグラフである。 本発明の第３実施形態における電源装置を示す回路構成図である。 本発明の第４実施形態における電源装置を示す回路構成図である。 本発明の第５実施形態における電源装置を示す回路構成図である。 図８に示す電源装置において、環境温度測定部の一例を示す回路構成図である。 図８に示す電源装置の出力電圧特性を示すグラフである。 本発明の第６実施形態における電源装置を示す回路構成図である。 本発明の第６実施形態における電源装置の別の例を示す回路構成図である。 本発明の実施例に係る電源装置を示す回路図である。 図１３に示す電源装置の出力電圧特性を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態における電源装置１は、直流電圧源Ｖと、直流電圧源Ｖからの入力電圧を入力して、降圧した出力電圧を負荷４に供給する電圧ドロップ部２と、電圧ドロップ部２の入力電圧を検出する入力電圧検出部５と、電圧ドロップ部２が所定の出力電圧を出力するように電圧ドロップ部２を制御する出力電圧制御部３とを備えている。

直流電圧源Ｖは、その出力電圧（電圧ドロップ部２への入力電圧）にリップル電圧を含むものであり、典型的には絶縁型または非絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータ等からなるスイッチング電源部である。また、電圧ドロップ部２及び出力電圧制御部３は、典型的には、所謂シリーズレギュレータを構成するものである。但し、本実施形態における電源装置１において、出力電圧制御部３は、電圧ドロップ２の出力電圧だけなく、所定の制御用入力信号に基づいて電圧ドロップ部２を制御するものであり、本実施形態では、この制御用入力信号として、入力電圧検出部５から出力電圧制御部３に入力する入力電圧検出信号が使用される。

次に、図２及び図３を参照して、電源装置１ａの出力電圧制御部３の構成及び電源装置１ａの作用効果について説明する。本実施形態における電源装置１ａでは、出力電圧制御部３は、図２に示すように、電圧ドロップ部２の出力電圧を検出する出力電圧検出部８と、この出力電圧を制御するための基準電圧を生成する基準電圧生成部７と、基準電圧生成部７の出力信号及び出力電圧検出部８の出力電圧検出信号を入力して、電圧ドロップ部２に制御信号を出力するエラーアンプ部６とを備えている。

出力電圧検出部８は、電圧ドロップ部２の出力側（負荷４側）に接続されており、典型的には、２つの抵抗を直列に接続してなる。電圧ドロップ部２の出力電圧は、これらの抵抗の抵抗値の比で決定される検出比に応じて分圧されて、分圧された出力電圧が、出力電圧検出信号としてエラーアンプ部６に入力される。エラーアンプ部６では、この出力電圧検出信号と基準電圧生成部７で生成された基準電圧が比較され、基準電圧によって設定される目標出力電圧よりも実際の出力電圧が大きい（小さい）場合には、出力電圧を減少（増大）させるような制御信号を電圧ドロップ部２に出力することによって、電圧ドロップ部２の出力電圧（すなわち、電源装置１ａの出力電圧）が、基準電圧に応じた電圧に維持される。そして、本実施形態における電源装置１ａは、このような電圧ドロップ部２の出力電圧の帰還制御に加えて、電圧ドロップ部２の入力側（直流電圧源Ｖ側）に入力電圧検出部５が接続されており、基準電圧生成部７に、入力電圧検出部５からの入力電圧検出信号を入力し、この信号に応じて基準電圧を可変するものである。

図３を参照して、電源装置１ａの作用を詳述すれば次の通りである。まず、電圧ドロップ部２の入力電圧Ｖｉｎが、電圧ドロップ部２の目標出力電圧Ｖｏｓ以下である場合（Ｖｉｎ≦Ｖｏｓ）、電圧ドロップ部２の出力電圧は、入力電圧Ｖｉｎに等しい（図３のラインＬｏ参照）。そして、従来の電圧ドロップ部２の出力電圧の帰還制御では、入力電圧Ｖｉｎが目標出力電圧Ｖｏｓよりも大きい場合（Ｖｉｎ＞Ｖｏｓ）には、出力電圧Ｖｏは、目標出力電圧Ｖｏｓと等しい一定の電圧に維持される（図３のラインＬｓ参照）。尚、図３に示すＶｉｎｓは、目標出力電圧Ｖｏｓに等しい入力電圧である。

しかし、本実施形態における電源装置１ａでは、入力電圧検出部５からの入力電圧検出信号を基準電圧生成部７に入力することにより、入力電圧Ｖｉｎが目標出力電圧Ｖｏｓよりも大きい場合（Ｖｉｎ＞Ｖｏｓ）、入力電圧Ｖｉｎの増減に応じて基準電圧を増減することによって、出力電圧Ｖｏを入力電圧Ｖｉｎの増減に応じて増減させるものである。本実施形態では、このような増減の態様一例として、入力電圧Ｖｉｎに比例する出力電圧Ｖｏを出力するように設定されている（図３のラインＬｖ参照）。

この際、基準電圧生成部７で生成される基準電圧は、出力電圧Ｖｏが、入力電圧Ｖｉｎのリップル電圧の最低値以下となる範囲内で、目標出力電圧Ｖｏｓよりも大きくなるように、好ましくは、この範囲内で可能な限り大きな電圧となる（すなわち、電圧ドロップ部２の入力電圧の差「Ｖｉｎ−Ｖｏ」が可能な限り小さくなる）ように設定される。

これによって、電源装置１ａは、出力電圧Ｖｏの出力リップル電圧を効果的に除去するという機能を果たしつつ、電圧ドロップ部２における損失の発生を最小限に抑制することが可能となる。

また、本実施形態における電源装置１ａでは、多出力の電源装置に適用する場合、その電圧ドロップ部２及び出力電圧制御部３、並びに、入力電圧検出部５を各出力ラインに設けることによって、出力電圧Ｖｏの制御を出力ライン毎に容易に実施することができる。

尚、電源装置１ａでは、上述したように、直流電圧源Ｖからの入力電圧Ｖｉｎが目標出力電圧Ｖｏｓよりも大きい場合でも、その出力電圧Ｖｏは、一定の目標出力電圧Ｖｏｓに維持されるのではなく、入力電圧Ｖｉｎの変動に応じてある程度変動するものである。この点について付言すれば、本発明は、電源装置の多くの用途では、その出力電圧にある程度の変動は許容される点に着目し、むしろ、この出力電圧に許容される変動幅を電圧ドロップ部２の出力電圧Ｖｏの制御範囲として活用することによって、例えばスイッチング電源部である前段の直流電圧源Ｖに何ら変更を加えることなく、上述したような効果を奏するものである。例えば、図３に示すハッチング領域Ａがこのような制御範囲である（ここで、ラインＬ１ｃは、直流電圧源Ｖの後段にＬＣフィルタを設けた場合の出力電圧Ｖｏを示す）。

次に、図４及び図５を参照して本発明の第２実施形態について説明する。尚、本実施形態における電源装置の基本構成は、上述した第１実施形態における電源装置１ａと共通のものであるため、以下では、主として第１実施形態との相違点について説明する。また、以下の説明において、図１〜図３に示す要素に対応する要素には、同一の符号を付して参照する。

（第２実施形態）
本実施形態における電源装置１ｂは、図４に示すように、電圧ドロップ部２の出力側（負荷４側）に、電圧ドロップ部２及び負荷４に対して直列に、電圧ドロップ部２の出力電流を検出する出力電流検出部１０を備えており、電圧ドロップ部２を制御するための制御用入力信号として、入力電圧検出部５から出力電圧制御部３に入力する入力電圧検出信号とともに、出力電流検出部１０から出力電圧制御部３に入力する出力電流検出信号が使用される点で、電源装置１ａと相違するものである。詳しくは、電源装置１ｂでは、基準電圧生成部７に、入力電圧検出部５からの入力電圧検出信号だけでなく、出力電流検出部１０からの出力電流検出信号も入力されており、これらの信号に応じて基準電圧を可変するものである。

図５に示すように、本実施形態でも、電圧ドロップ部２の入力電圧Ｖｉｎが目標出力電圧Ｖｏｓよりも大きい場合（Ｖｉｎ＞Ｖｏｓ）、入力電圧Ｖｉｎの増減に応じて基準電圧を増減することによって、出力電圧Ｖｏを入力電圧Ｖｉｎの増減に応じて増減させるものであり、このような増減の態様の一例として、入力電圧Ｖｉｎに比例する出力電圧Ｖｏを出力するように設定されている（図４のラインＬｉ１、Ｌｉ２、Ｌｉ３参照）点では、図３に示す第１実施形態における出力電圧特性と同様である。

但し、本実施形態では、入力電圧Ｖｉｎの増減に応じて増減する出力電圧Ｖｏの増減の度合いを、同一の入力電圧Ｖｉｎに対して、出力電流（Ｉｏとする）が小さい程、出力電圧Ｖｏの増分を小さくするように設定するものである。図５に示す例では、出力電流（Ｉｏとする）が小さい程、出力電圧Ｖｏを示す各直線の傾きが小さくなり、ラインＬｉ１、Ｌｉ２、Ｌｉ３で示される３つの事例の中で、ラインＬｉ１が、出力電流Ｉｏ最大の場合、ラインＬｉ２が出力電流Ｉｏ中間の場合、ラインＬｉ３が、出力電流Ｉｏが最小の場合に、それぞれ相当する。

この構成により、本実施形態における電源装置１ｂは、電源装置１ａに対して、次のような利点を有する。すなわち、一般に、電圧ドロップ部２で発生する損失は、「入出電力電圧の差（Ｖｉｎ−Ｖｏ）」×「出力電流Ｉｏ」に相当するため、出力電流Ｉｏが小さい場合には、出力電流Ｉｏが大きい場合と比較して「入出電力電圧の差（Ｖｉｎ−Ｖｏ）」を大きくしても（すなわち、目標出力電圧Ｖｏｓに対する出力電圧Ｖｏの増分を小さくしても）、電圧ドロップ部２で発生する損失を同程度に抑制することができる。したがって、本実施形態では、上記構成により、第１実施形態における電源装置１ａと同様の作用効果を保持しつつ、出力電流Ｉｏに応じて、一定の目標出力電圧Ｖｏｓにより近い範囲で、その出力電圧Ｖｏを制御することが可能となる。

次に、図６を参照して本発明の第３実施形態について説明する。尚、本実施形態における電源装置の基本構成は、上述した第１実施形態における電源装置１ａと共通のものであるため、以下では、主として第１実施形態との相違点について説明する。また、以下の説明において、図１〜３に示す要素に対応する要素には、同一の符号を付して参照する。

（第３実施形態）
本実施形態における電源装置１ｃは、図６に示すように、環境温度（Ｔａとする）を測定する環境温度測定部１１を備えており、電圧ドロップ部２を制御するための制御用入力信号として、入力電圧検出部５から出力電圧制御部３に入力する入力電圧検出信号とともに、環境温度測定部１１から出力電圧制御部３に入力する環境温度信号が使用される点で、電源装置１ａと相違するものである。詳しくは、電源装置１ｃでは、基準電圧生成部７に、入力電圧検出部５からの入力電圧検出信号だけでなく、環境温度測定部１１からの環境温度信号も入力されており、これらの信号に応じて基準電圧を可変するものである。

本実施形態における電源装置１ｃは、第１実施形態における電源装置１ａと同様の作用効果を奏することに加えて、次のような効果を奏するものである。一般に、直流電圧源Ｖのリップル電圧は、直流電圧源Ｖの出力段に通常使用される電解コンデンサ（図示は省略する）の特性により、環境温度Ｔａが低い程大きくなることが知られている。したがって、電圧ドロップ部２の平均の入力電圧Ｖｉｎが同一であっても、環境温度Ｔａが低い程、リップル電圧の最低値は低いことが予想される。本実施形態における電源装置１ｃは、上記構成により、環境温度Ｔａの変動がある場合でも、基準電圧生成部７で生成される基準電圧を、出力電圧Ｖｏが、入力電圧Ｖｉｎのリップル電圧の最低値以下となる範囲内に確実に設定することができ、これによって、出力リップル電圧を効果的に除去することができる。

次に、図７を参照して本発明の第４実施形態について説明する。尚、本実施形態における電源装置の基本構成は、上述した第１実施形態における電源装置１ａと共通のものであるため、以下では、主として第１実施形態との相違点について説明する。また、以下の説明において、図１〜図３に示す要素に対応する要素には、同一の符号を付して参照する。

（第４実施形態）
本実施形態における電源装置１ｄは、図７に示すように、出力電圧検出部８ａが、その検出比が制御可能となるように構成され、さらに、出力電圧制御部３ａに、出力電圧検出部８ａの検出比を制御する出力電圧検出比制御部９を備えており、制御用入力信号として入力電圧検出部５から出力電圧制御部３ａに入力する入力電圧検出信号は、出力電圧検出比制御部９に入力されて、入力電圧検出信号に応じて出力電圧検出部８ａの検出比が可変される点で、電源装置１ａと相違するものである。

尚、検出比が制御可能な出力電圧検出部８ａは、例えば、１つの抵抗と、互いに並列に接続した２つの抵抗とを直列に接続してなり、電圧ドロップ部２の出力電圧を分圧する際に、互いに並列に接続された２つの抵抗のうちの一方または両方のいずれを使用するかを選択することによって、検出比を制御するものであってもよい。この点については、図１３に関連して後述する。

本実施形態では、基準電圧生成部７ａは一定の基準電圧を生成するものである。そして、電源装置１ｄは、例えば、電圧ドロップ部２の入力電圧Ｖｉｎが増大した場合、出力電圧検出部８ａの検出比を、出力電圧Ｖｏの増大に相当する出力電圧検出信号を示すように調整する（以下、このような調整を「検出比を下げる」ともいう）ことによって、電源装置１ａにおいて基準電圧を増大させた場合と同様に、その出力電圧Ｖｏを増大させ、また、電圧ドロップ部２の入力電圧Ｖｉｎが減少した場合に、出力電圧検出部８ａの検出比を、出力電圧Ｖｏの減少に相当する出力電圧検出信号を示すように調整する（以下、このような調整を「検出比を上げる」ともいう）ことによって、第１実施形態における電源装置１ａにおいて基準電圧を減少させた場合と同様に、その出力電圧Ｖｏを減少させるものである。

次に、図８〜図１０を参照して本発明の第５実施形態について説明する。尚、本実施形態における電源装置の基本構成は、上述した第４実施形態における電源装置１ｄと共通のものであるため、以下では、主として第４実施形態との相違点について説明する。また、以下の説明において、図７に示す要素に対応する要素には、同一の符号を付して参照する。

（第５実施形態）
本実施形態における電源装置１ｅは、図８に示すように、第４実施形態における電源装置１ｄの構成に加えて、さらに、環境温度を測定する環境温度測定部１１を備えており、電圧ドロップ部２を制御するための制御用入力信号として、入力電圧検出部５から出力電圧制御部３ａに入力する入力電圧検出信号とともに、環境温度測定部１１から出力電圧制御部３ａに入力する環境温度信号が使用される点で、電源装置１ｄと相違するものである。そして、制御用入力信号として出力電圧制御部３ａに入力される信号のうち、入力電圧検出部５からの入力電圧検出信号は出力電圧検出比制御部９に入力されて、入力電圧検出信号に応じて出力電圧検出部８ａの検出比を可変し、環境温度測定部１１からの環境温度信号は、基準電圧生成部７ａに入力されて、環境温度信号に応じて基準電圧を可変するものである。

本発明は、環境温度測定部１１の具体的な態様に限定されるものではないが、図９に、本実施形態（及び、図６に示す第３実施形態）のように、環境温度測定部１１からの環境温度信号を基準電圧生成部７ａに入力する場合の好適な例を示す。図９に示すように、本実施形態において、環境温度測定部１１は、基準電圧生成部７ａとエラーアンプ部６の入力との間に接続されたダイオード１１からなる。そして、本実施形態において、基準電圧生成部７ａは、例えばバンドギャップレファレンス回路からなり、温度依存性のない基準電圧を生成するものである。この構成によれば、エラーアンプ部６に入力される実際の基準電圧は、基準電圧生成部７ａによって生成される基準電圧からダイオード１１の降下電圧を差し引いた電圧となり、ダイオード１１の降下電圧の温度変化を、基準電圧を調整するための環境温度信号としてそのまま使用することができる。

ここで、図１０を参照して、本実施形態における電源装置１ｅの出力電圧特性を説明する。図１０において、ラインＬｓ１、Ｌｓ２、Ｌｓ３は、仮に出力電圧検出部８ａの検出比を変えない場合に、３例の環境温度Ｔａに対する出力電圧Ｖｏを示すものであり、ラインＬｓ１が最高温度の場合、ラインＬｓ２が中間の温度の場合、ラインＬｓ３が最低温度の場合に相当する。第３実施形態における電源装置１ｃに関連して説明したように、電圧ドロップ部２の平均の入力電圧Ｖｉｎが同一であっても、環境温度Ｔａが低い程、リップル電圧の最低値は低いことが予想されため、リップル電圧を確実に除去するため、出力電圧Ｖｏは、環境温度Ｔａが低い程、低い電圧に設定されている。

さらに、本実施形態における電源装置１ｅは、それぞれの環境温度Ｔａにおいて、第４実施形態における電源装置１ｄに関連して説明したように、電圧ドロップ部２の入力電圧Ｖｉｎが増大した場合、出力電圧検出部８ａの検出比を下げることによって出力電圧Ｖｏを増大させ、電圧ドロップ部２の入力電圧Ｖｉｎが減少した場合に、出力電圧検出部８ａの検出比を上げることによって出力電圧Ｖｏを減少させるものである。図１０の例では、ラインＬｔ１が、最高温度の場合、ラインＬｔ２が中間の温度の場合、ラインＬｔ３が最低温度の場合に、それぞれ相当する。

本実施形態における電源装置１ｅは、上記構成により、環境温度Ｔａの変動がある場合において、簡易な回路構成によりエラーアンプ部６に入力される実際の基準電圧を、出力電圧Ｖｏが、入力電圧Ｖｉｎのリップル電圧の最低値以下となる範囲内に確実に設定することができ、これによって、出力リップル電圧を効果的に除去することができる。

次に、図１１を参照して本発明の第６実施形態について説明する。尚、図１１に示す電源装置の基本構成は、上述した第１実施形態における電源装置１ａと共通のものであるため、以下では、主として第１実施形態との相違点について説明する。また、以下の説明において、図１〜図３に示す要素に対応する要素には、同一の符号を付して参照する。

（第６実施形態）
本実施形態における電源装置１ｆは、図１１に示すように、外部からのオン／オフ制御信号１３に応じて電圧ドロップ部２のオン／オフ動作を制御するオン／オフ制御部１２をさらに備えており、必要に応じて電圧ドロップ部２をオフ（すなわち、その出力を遮断）できる点で、電源装置１ａと相違するものである。

電源装置１ｆは、上記構成により、第１の実施形態における電源装置１ａと同様の作用効果を奏するものであるが、このようにオン／オフ制御部１２を備えた構成は、本発明を、多出力を有する電源装置に適用する場合に特に有利なものである。すなわち、上述したように、現在、電気機器用の電源装置には、１つの電源装置に多数の出力を備えたワンコンバータ方式の電源装置が用いられることが多く、例えば、液晶テレビ用電源装置では、１つの電源装置に、待機用、システム用、オーディオ用、インバータ用などの多数の出力を有している。このような電源装置に対して、本実施形態における電源装置１ｆを適用することにより、不必要な出力（例えば、待機時における待機用の出力以外の出力）を遮断することによって、待機電力等の悪化を防止し、電源装置の省電力化を達成することができる。

図１２は、本実施形態における電源装置の別の例を示すものである。図１２に示す電源装置１ｇは、図７に示す第４実施形態における電源装置１ｄの構成を基本構成として、さらに、外部からのオン／オフ制御信号１３に応じて電圧ドロップ部２のオン／オフ動作を制御するオン／オフ制御部１２をさらに備えるものであり、これによって、第４実施形態における電源装置１ｄと同様の作用効果に加えて、上述した省電力化を達成するものである。

次に、図１３及び図１４を参照して、本発明の１つの実施例について説明する。本実施例に係る電源装置１ｇは、図１２に示す電源装置１ｇを具体的に実現したものに相当する。電源装置１ｇにおいて、電圧ドロップ部２、エラーアンプ部６、及び基準電圧生成部７ａは、降圧用のトランジスタＱ１としてＮｃｈ−ＭＯＳＦＥＴを用いた周知のシリーズレギュレータと同様の構成を有するものであるため、その詳細な説明は適宜省略し、以下では、種として、本発明の特徴部分について説明する。

電源装置１ｇにおいて、入力電圧検出部５は直列に接続された２つの抵抗Ｒ１、Ｒ２からなり、その接続点における分圧電圧が、入力電圧検出信号として、出力電圧検出比制御部９に入力される。出力電圧検出比制御部９は、トランジスタ（ＮＰＮトランジスタ）Ｑ３とダイオードＤ１を有しており、入力電圧検出信号は、トランジスタＱ３のベースに接続されている。また、出力電圧検出部８ａは、抵抗Ｒ４と、互いに並列に接続された２つの抵抗Ｒ５、Ｒ６とを直列に接続して構成され、その接続点における分圧電圧が出力電圧検出信号として、エラーアンプＥ１およびトランジスタＱ２を有するエラーアンプ部６に入力される。そして、並列に接続された抵抗Ｒ６の、抵抗Ｒ４との接続とは異なる一端は、出力電圧検出比制御部９に接続されており、ダイオードＤ１を介してトランジスタＱ３のコレクタに接続されている。

また、電源装置１ｇは、トランジスタＱ４と抵抗Ｒ７、Ｒ８によって構成されるオン／オフ制御部１２も有しており、トランジスタＱ４のコレクタは抵抗Ｒ９を介して直流電圧源Ｖに接続され、トランジスタＱ４のベースには、抵抗Ｒ８を介して外部からのオン／オフ制御信号１３が印加される。オン／オフ制御部１２は、オン／オフ制御信号１３に応じてトラジスタＱ４をオン／オフ動作させ、直連電圧源Ｖから電圧ドロップ部２のトランジスタＱ１にゲート電圧を供給／遮断することによって、電圧ドロップ部２をオン／オフ動作させるものである。

次に、図１４を参照して、電源装置１ｇの出力電圧特性について説明する。
まず、電源装置１ｇにおいて、出力電圧検出比制御部９のトランジスタＱ３は、電圧ドロップ部２の入力電圧Ｖｉｎが
Ｖｉｎｔ＝Ｖ_ＢＥ×（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２
（但し、Ｖ_ＢＥは、トランジスタＱ３のベース・エミッタ間電圧）
に到達するとオンするものであるが、このオン電圧Ｖｉｎｔは、目標出力電圧（図３等に示すＶｏｓ）に等しい入力電圧Ｖｉｎｓよりも大きくなるように設定されている。したがって、入力電圧Ｖｉｎが目標出力電圧に等しい入力電圧Ｖｉｎｓとオン電圧Ｖｉｎｔとの間にある場合、トランジスタＱ３はオフであり、出力電圧検出部８ａの検出比は、抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ５のみによって決定される。そして、このときの電圧ドロップ部２の出力電圧Ｖｏは、
Ｖｏ１＝Ｖｒｅｆ×（Ｒ４＋Ｒ５）／Ｒ５
（但し、Ｖｒｅｆは、基準電圧生成部７ａが生成する基準電圧）
になる。
一方、入力電圧Ｖｉｎがオン電圧Ｖｉｎｔ以上となった場合には、トランジスタＱ３はオンとなり、ダイオードＤ１が導通して、出力電圧検出部８ａの検出比は、抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ５、Ｒ６によって決定される。このときの電圧ドロップ部２の出力電圧Ｖｏは、
Ｖｏ２＝Ｖｒｅｆ×（Ｒ４＋Ｒ５／／Ｒ６）／（Ｒ５／／Ｒ６）
（但し、Ｖｒｅｆは、基準電圧生成部７ａが生成する基準電圧）
になる（Ｖｏ１＜Ｖｏ２）。
このようにして、本実施例における電源装置１ｇは、入力電圧検出部５からの入力電圧検出信号を出力電圧検出比制御部９に入力し、入力電圧検出信号に応じて出力電圧検出部８ａの検出比を可変することによって、電圧ドロップ部２の出力電圧を制御する電源装置を実現するものである。

以上、本発明を好ましい実施形態によって説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で種々の変形や応用が可能である。
例えば、本発明は、上述した実施形態以外に、入力電圧検出部５、出力電流検出部１０、及び環境温度測定部１１を全て備えるものであってもよい。また、入力電圧検出部５からの入力電圧検出信号、出力電流検出部１０からの出力電流検出信号、環境温度測定部１１からの環境温度信号のそれぞれを、基準電圧生成部７、７ａまたは出力電圧検出比制御部９のいずれを介して出力電圧制御部３、３ａに入力するかは、回路の仕様等に応じて適切に決定されるものである。

１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ、１ｇ：電源装置、２：電圧ドロップ部、３，３ａ：出力電圧制御部、４：負荷、５：入力電圧検出部、６：エラーアンプ部、７，７ａ：基準電圧生成部、８，８ａ：出力電圧検出部、９：出力電圧検出比制御部、１０：出力電流検出部、１１：環境温度測定部、１２：オン／オフ制御部、１３：オン／オフ制御信号、Ｃ１：コンデンサ、Ｄ１：ダイオード、Ｅ１：エラーアンプ、Ｑ１：トランジスタ（ＮＭＯＳＦＥＴ）、Ｑ２、Ｑ３，Ｑ４：トランジスタ（ＮＰＮトランジスタ）、Ｒ１〜Ｒ９：抵抗、ＺＤ１：ツェナーダイオード、Ｖ：直流電圧源

Claims (7)

1. リップル電圧を含む直流電圧源と、該直流電圧源からの入力電圧を入力して、降圧した出力電圧を負荷に供給する電圧ドロップ部とを備える電源装置であって、前記電圧ドロップ部の入力電圧を検出する入力電圧検出部と、制御用入力信号に基づいて、前記電圧ドロップ部が所定の出力電圧を出力するように前記電圧ドロップ部を制御する出力電圧制御部とをさらに備えており、前記制御用入力信号には、前記入力電圧検出部から前記出力電圧制御部に入力する入力電圧検出信号が含まれることを特徴とする電源装置。
2. 前記出力電圧制御部は、前記電圧ドロップ部の出力電圧を検出する出力電圧検出部と、前記出力電圧を制御するための基準電圧を生成する基準電圧生成部と、該基準電圧生成部の出力信号及び前記出力電圧検出部の出力電圧検出信号を入力して、前記電圧ドロップ部に前記制御信号を出力するエラーアンプ部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 前記電圧ドロップ部の出力電流を検出する出力電流検出部をさらに備え、前記制御用入力信号には、前記出力電流検出部から前記出力電圧制御部に入力する出力電流検出信号が含まれることを特徴とする請求項１または２に記載の電源装置。
4. 環境温度を測定する環境温度測定部をさらに備え、前記制御用入力信号には、前記環境温度測定部から前記出力電圧制御に入力する環境温度信号が含まれることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電源装置。
5. 前記基準電圧生成部は、前記制御用入力信号のうちの少なくとも１つを入力し、入力された前記制御用入力信号に応じて前記基準電圧を可変することを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の電源装置。
6. 前記出力電圧検出部の検出比を制御する出力電圧検出比制御部をさらに備え、該出力電圧検出比制御部は、前記制御用入力信号のうちの少なくとも１つを入力し、入力された前記制御用入力信号に応じて前記検出比を可変することを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載の電源装置。
7. 外部からのオン／オフ制御信号に応じて前記電圧ドロップ部のオン／オフ動作を制御するオン／オフ制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の電源装置。

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