JP2012161162A

JP2012161162A - 複数電圧出力型電源装置

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Publication number: JP2012161162A
Application number: JP2011019113A
Authority: JP
Inventors: Eisuke Yamashita; 永介山下; Takuma Kuno; 琢磨久野
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2011-01-31
Filing date: 2011-01-31
Publication date: 2012-08-23
Anticipated expiration: 2031-01-31
Also published as: JP5212494B2

Abstract

【課題】電源装置のスタートアップに際してその直流出力電圧波形にノイズが含まれない直流出力電圧を得ることができる複数電圧出力型電源装置を提供する。
【解決手段】第２直流出力電圧調圧回路２４は、複数段倍整流回路１６のうち昇圧途中の第２倍整流電圧Ｖ_BR2から第２直流出力電圧Ｖ_OUT2を出力するように調圧するものであることから、前記スタートアップ区間ＳＵ或いはソフトスタート区間ＳＳにおいて、仮にその第２直流出力電圧調圧回路２４の作動開始による入力インピーダンスの急低下が発生してそれによる影響が第１倍整流電圧Ｖ_BR1の低下となって表れたとしても、その第１倍整流電圧Ｖ_BR1を元圧として第１直流出力電圧調圧回路２２により調圧される第１直流出力電圧Ｖ_OUT1は、その元圧に含まれる電圧変動ノイズＶnがその第１直流出力電圧Ｖ_OUT1よりも低くなるまでは影響されない。
【選択図】図１

Description

本発明は、直流電源から供給される直流電圧から、第１直流出力電圧と、該第1直流出力電圧よりも絶対値で低い第２直流出力電圧とを出力させる複数電圧出力型電源装置に関するものである。

複数種類の電圧を出力させる複数電圧出力型電源装置が知られている。携帯機器などの表示器電圧や制御回路電圧などの複数種類の電圧を、携帯機器内に装着されたバッテリなどの単一の直流電源から生成させる型式の複数電圧出力型電源装置がそれである。たとえば、特許文献１に記載された電源装置がそれである。

特開２００４−００７８７０号公報

ところで、上記特許文献１に記載された従来の電源装置では、複数の電荷転送用キャパシタと複数種類のスイッチング素子とを有しチャージポンプを用いて倍整流電圧を出力して、複数種類の電圧をそれぞれ生成させるものである。しかし、このような電源装置は、所望の出力電圧となるように電源電圧の整数倍となるように複数段の倍整流回路を組合せる必要があるので、電源装置が高価となるという不都合があった。

これに対して、近年、複数の出力電圧を得るために、単純な倍整流回路を用いて電源電圧から上記所望の出力電圧より高い倍整流電圧を出力させ、その倍整流電圧から第１のレギュレータを用いて所望の第１の直流出力電圧を生成する電源用ＩＣ、例えば米国ＭＰＳ社、ＭＰ１５３０などを用いて第１の直流出力電圧を得て、その第１の直流出力電圧から市販の三端子レギュレータＩＣ、例えば東芝ＴＡ７８、ＴＡ７９シリーズなどの第２のレギュレータを用いてその第１の直流出力電圧よりも低い第２の直流出力電圧を生成させることにより、これら市販のＩＣなどの組合せによって複数の直流出力電圧を安価に得る装置が考えられる。しかし、このようにすると、それぞれのＩＣが独立して用意されている場合は、お互いが組み合わされた電源動作状態において、それぞれの出力電圧が常に正しく動作するとは限らない。このため、電源装置のスタートアップに際して、第１のレギュレータによって上記倍整流電圧からその第１のレギュレータの出力端子電圧が上記第１の直流出力電圧へ向かう過渡区間において、第２のレギュレータの作用によりが第２の直流出力電圧を調圧する調圧作動が開始されてその入力インピーダンスが急低下するため、上記第１の直流出力電圧に一時的に歪み波形が発生し、それによるノイズ、例えば図１０で示される電圧変動ノイズＶｎが発生するという不都合があった。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、
複数のレギュレータが接続された電源装置のスタートアップに際して、その直流出力電圧波形にノイズが含まれない、品質のよい直流出力電圧を得ることができる複数電圧出力型電源装置を提供することにある。

斯かる目的を達成するための請求項１に係る発明の要旨とするところは、(a) 直流電源から供給される電源電圧から、第１直流出力電圧と、その第１直流出力電圧よりも絶対値で低い第２直流出力電圧とを出力する複数電圧出力型電源装置であって、(b) 前記電源からの電流を連続的にスイッチングすることによりその電源の電圧よりも高い脈動電圧を出力するスイッチング昇圧回路すなわち通称のＤＣ／ＤＣコンバータと、(c) チャージポンプを用いてプラス電圧からマイナス電圧への電圧変換とともに倍整流を順次行う複数段の倍整流回路を有し、前記脈動電圧から前記第１直流出力電圧よりも高い第１倍整流電圧と、その第１直流出力電圧よりも低い第２倍整流電圧とを発生する複数段倍整流回路と、(d)前記第１倍整流電圧から前記第１直流出力電圧を出力するように調圧する第１直流出力電圧調圧回路と、(e) 前記第２倍整流電圧から前記第２直流出力電圧を出力するように調圧する第２直流出力電圧調圧回路とを、含むことにある。

このように構成された請求項１に係る発明の複数電圧出力型電源装置によれば、第２直流出力電圧調圧回路は、前記複数段倍整流回路の複数段の倍整流回路の途中の第２倍整流電圧から前記第２直流出力電圧を出力するように調圧するものであることから、仮にその第２直流出力電圧調圧回路の作動開始による入力インピーダンスの急低下が発生してそれによる影響が第１倍整流電圧の低下となって表れたとしても、その第１倍整流電圧を元圧として第１直流出力電圧調圧回路により調圧される第１直流出力電圧は、その元圧に含まれるノイズがその第１直流出力電圧よりも低くなるまでは影響されない。したがって、複数電圧出力型電源装置のスタートアップに際して、ノイズのない安定した第１直流出力電圧が得られる。

ここで、好適には、(f) 前記第１直流出力電圧調圧回路は、前記第１直流出力電圧の出力開始時に予め設けられたソフトスタート区間内において所定の変化速度でその第１直流出力電圧を緩やかに立ち上げるソフトスタート機能を備えており、(g) その第１直流出力電圧が立ち上げられるソフトスタート区間内にその第１直流出力電圧から所定時間後に遅延信号を出力する第２直流出力遅延回路と、前記第２直流出力電圧調圧回路の出力側に設けられ、その遅延信号を受けて前記第２直流出力電圧調圧回路の出力電圧を出力させるスイッチ回路とを、さらに含む。このようにすれば、上記ソフトスタート区間内において第１直流出力電圧が十分に立ち上がってから、前記第２直流出力電圧調圧回路の出力が許容されてその負荷が大きくされるので、上記ソフトスタート区間内において、一層ノイズのない安定した第１直流出力電圧が得られる。

また、好適には、(h) 前記第１直流出力電圧調圧回路は、前記第１倍整流電圧が供給される第１入力端子と前記第１直流出力電圧が出力される第１出力端子との間に第１電流制御素子を直列に有し、その第１出力端子がその第１直流出力電圧となるようにその電流制御素子に流される電流を制御するものであり、(i) 前記第２直流出力電圧調圧回路は、前記第２倍整流電圧が供給される第２入力端子と前記第２直流出力電圧が出力される第２出力端子との間に第２電流制御素子を直列に有し、その第２出力端子がその第２直流出力電圧となるようにその電流制御素子に流される電流を制御するものである。このようにすれば、第１直流出力電圧調圧回路の元圧である第１倍整流電圧とその第１直流出力電圧調圧回路の出力電圧である第１直流出力電圧との間の電位差が小さくされるだけでなく、第２直流出力電圧調圧回路の元圧である第２倍整流電圧とその第２直流出力電圧調圧回路の出力電圧である第２直流出力電圧との間の電位差が小さくされるので、それら第１直流出力電圧調圧回路および第２直流出力電圧調圧回路における発熱が抑制されるとともに、電源の電池寿命が長くなる。

また、好適には、(j) 前記電源は、携帯型機器に装着される蓄電池である。このようにすれば、携帯型機器内に装着された蓄電池から、複数種類の直流出力電圧が得られる。

また、好適には、(k) 前記脈動電圧は前記電源の電圧に対して正負が同じ極性の電圧であり、(l) 前記複数段倍整流回路は、前記電源の電圧に対して正負が反対の極性の第１倍整流電圧および第２倍整流電圧を発生し、(m) 前記第１直流出力電圧調圧回路および第２直流出力電圧調圧回路は、その第１倍整流電圧および第２倍整流電圧と正負が同じ極性の電圧である第１直流出力電圧および第２直流出力電圧を出力するものである。このようにすれば、前記電源電圧に対して正負が反対の極性の電圧である第１直流出力電圧および第２直流出力電圧が得られる。

また、好適には、前記スイッチング回路は、前記電源からの電流を連続的にスイッチングすることによりその電源の電圧よりも高い予め定めされた一定の脈動電圧を出力するように、フィードバック制御する。また、第１直流出力電圧調圧回路は、前記第１倍整流電圧を元圧として、その第１倍整流電圧からそれよりも低い予め定められた一定の前記第１直流出力電圧を出力するようにフィードバック制御する。また、第２直流出力電圧調圧回路は、前記第２倍整流電圧を元圧として、その第２倍整流電圧からそれよりも低い予め定められた一定の前記第２直流出力電圧を出力するようにフィードバック制御する。このようにすれば、安定化した精度の高い第１直流出力電圧および第２直流出力電圧が得られる。

本発明が適用される複数電圧出力型電源装置の概略の構成を概略説明するブロック線図である。図１の複数電圧出力型電源装置の作動を説明するタイムチャートである。図１の複数電圧出力型電源装置のスタートアップ区間における第１直流出力電圧および第２直流出力電圧の波形を示すタイムチャートである。図１の複数電圧出力型電源装置に用いられる電源用ＩＣの構成をブロック図で示すとともに、その電源用ＩＣの一部を利用したスイッチング回路の回路構成を説明する図である。図１の複数電圧出力型電源装置に用いられる複数段倍整流回路の回路構成を説明する図である。図１の複数電圧出力型電源装置に用いられる第１直流出力電圧調圧回路の回路構成を説明する図である。図１の複数電圧出力型電源装置に用いられる第２直流出力電圧調圧回路の回路構成を説明する図である。図１の複数電圧出力型電源装置に用いられる第２直流出力遅延回路およびスイッチ回路の回路構成を説明する図である。第２直流出力電圧調圧回路の元圧が第１直流出力電圧調圧回路から出力される第１直流出力電圧である場合の複数電圧出力型電源装置の構成を概略説明するブロック線図である。図９の複数電圧出力型電源装置のスタートアップ区間における第１直流出力電圧および第２直流出力電圧の波形を示すタイムチャートである。

以下、本発明の第１実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例の複数電圧出力型電源装置(以下、電源装置という)１０の構成を概略説明するブロック線図である。電源装置１０は、携帯型機器の電源として用いられるものであって、充電可能なバッテリなどの蓄電池からなる電源１２から出力されるたとえば＋５Ｖ程度の比較的低い電源電圧Ｖ_Bから、たとえば液晶表示器のための負電圧である−１４Ｖ程度の一定の第１直流出力電圧Ｖ_OUT1と、たとえば演算制御回路のための負電圧であるその第１直流出力電圧Ｖ_OUT1よりも絶対値で低いたとえば−５Ｖ程度の一定の第２直流出力電圧Ｖ_OUT2とを出力する。

このため、電源装置１０は、電源１２からの電流を連続的にスイッチングすることにより電源１２の電圧Ｖ_Bよりも高い脈動電圧Ｖacを出力するスイッチング昇圧回路１４と、所謂チャージポンプを用いて倍整流を順次行う複数段の倍整流回路を有し、前記脈動電圧から前記第１直流出力電圧よりも高い第１倍整流電圧Ｖ_BR1と、その第１倍整流電圧Ｖ_BR1よりも低い第２倍整流電圧Ｖ_BR2とを発生する複数段倍整流回路１６と、第１倍整流電圧Ｖ_BR1から第１直流出力電圧Ｖ_OUT1を出力するように調圧し、第１出力端子Ｔ1から出力させる第１直流出力電圧調圧回路２２と、第２倍整流電圧Ｖ_BR2から第２直流出力電圧Ｖ_OUT2を出力するように調圧する第２直流出力電圧調圧回路２４と、上記第１直流出力電圧Ｖ_OUT1の出力開始時点から所定の遅延時間Δｔ3だけ経過後にスイッチ回路２８を開いて上記第２直流出力電圧Ｖ_OUT2を出力させる第２直流出力遅延回路２６と、第２直流出力電圧調圧回路２４から出力される第２直流出力電圧Ｖ_OUT2を第２直流出力遅延回路２６からの指令にしたがって通過させ、第２出力端子Ｔ2から出力させるスイッチ回路２８とを備えている。

図２は、上記電源装置１０の作動を説明するタイムチャートである。図２のｔ0は、図示しない電源スイッチ起動操作によって電源１２からの出力がオン状態とされた起動開始時点を示している。後述の電源用ＩＣ３０内のソフトスタート・出力順序タイミング制御部４２からの指令によってｔ0時点から所定時間経過Δｔ0後にスイッチング昇圧回路１４の作動が開始され、複数段倍整流回路１６の第１倍整流電圧Ｖ_BR1の昇圧が開始される。その第１倍整流電圧Ｖ_BR1の昇圧が終了すると、ソフトスタート・出力順序タイミング制御部４２からの指令によってｔ0時点から所定時間経過Δｔ1後に第２直流出力電圧調圧回路２４に第２倍整流電圧Ｖ_BR2が元圧として供給される。次いで、ソフトスタート・出力順序タイミング制御部４２からの指令によってｔ0時点から所定時間経過Δｔ2後に第１倍整流電圧Ｖ_BR1が第１直流出力電圧調圧回路２２に供給されるとともに、ソフトスタート・出力順序タイミング制御部４２からのソフトスタート指令値にしたがって第１直流出力電圧Ｖ_OUT1の立ち上がりの傾斜が緩やかに発生させられる。同時に、その第１直流出力電圧Ｖ_OUT1の出力開始から昇圧完了後までのソフトスタート区間ＳＳ(ｔ3時点〜ｔ5時点)において、ｔ3時点から作動する第2直流出力遅延回路２６から所定の遅延時間経過Δｔ3だけ経過後に遅延出力信号が出力され、その遅延出力信号によりスイッチ回路２８が開かれ、第２直流出力電圧Ｖ_OUT2が第２出力端子Ｔ2から出力させられる。上記起動開始時点ｔ0から上記第１直流出力電圧Ｖ_OUT1或いは第２直流出力電圧Ｖ_OUT2の出力が完了する時点ｔ５までが電源装置１０のスタートアップ区間ＳＵに対応している。

図３は、上記第１直流出力電圧Ｖ_OUT1および第２直流出力電圧Ｖ_OUT2の観測波形を表わす図である。図３に示すように、第２直流出力遅延回路２６の出力作動開始時点すなわち負荷の開始時点であるｔ4時点において、第２直流出力遅延回路２６の作動開始に伴う入力インピーダンスの一時的低下で表れる電圧変動ノイズVｎの発生が解消されている。第２直流出力遅延回路２６の元圧として、複数段倍整流回路１６の第１倍整流電圧Ｖ_BR1よりも低い第２倍整流電圧Ｖ_BR2が用いられているので、仮に、第２直流出力遅延回路２６のｔ4時点での作動開始に伴う入力インピーダンスの一時的低下で表れる電圧変動ノイズVｎがその第２倍整流電圧Ｖ_BR2に発生し、その影響が第１倍整流電圧Ｖ_BR1に表れたとしても、ｔ3時点から既に定低電圧調圧作動が開始されて安定している第１直流出力電圧調圧回路２２では、その出力電圧である第１倍整流電圧Ｖ_BR1の値よりも低い電圧変動ノイズＶnがその第１直流出力電圧調圧回路２２の元圧である第１倍整流電圧Ｖ_BR1に存在しない限り、第１直流出力電圧Ｖ_OUT1は影響されない。すなわち、−２０Ｖの第１倍整流電圧Ｖ_BR1が−１４Ｖの第１直流出力電圧Ｖ_OUT1よりも低くならない限り、第１直流出力電圧調圧回路２２の調圧作動によって第１直流出力電圧Ｖ_OUT1は影響されず、安定して出力されるようになっている。上記電圧変動ノイズVｎは、図１のブロック線図において矢印にて示されるように、第２倍整流電圧Ｖ_BR2に対して重畳される外乱として例示されている。ここで、図１において、上記第２直流出力電圧調圧回路２４には、よく知られた三端子電圧レギュレータＩＣが用いられてもよい。また、上記スイッチング昇圧回路１４、複数段倍整流回路１６、及び第１直流出力電圧調圧回路２２は、独立したブロックとして示されているが、以下に説明する電源用ＩＣ３０として同一の筐体内に一体的に設けられてもよい。この場合、各ブロックの接続部、例えば第２倍整流回路１８の出力と第１倍整流回路２０の入力との間などの接続部が、外部に出力されていて別の回路に接続可能になっていれば、問題はない。

図４は、電源装置１０に用いられる電源用ＩＣ３０の一部を利用したスイッチング昇圧回路１４の構成を説明する図である。先ず、電源装置１０内の基準電圧発生部３２には電源１２の電源電圧Ｖ_B(＋5V)が供給されており、その基準電圧発生部３２からは、比較の基準として使用するために温度補償等により高精度で発生させられた、たとえば＋1.25Vの基準電圧Ｖ_REFが出力される。

電源用ＩＣ３０内には、端子SWと端子PGNDとの間に電流検知抵抗Ｒ40と直列に設けられ、たとえばＭＯＳＦＥＴなどにより構成されたスイチング素子３６と、発振部３４からのクロック信号の基本周期に基づいて、そのスイチング素子３６を所定周波数でオンオフ駆動するための駆動パルスを出力するパルス幅変調部３８が設けられている。インダクタＬ2と上記スイチング素子３６と電流検知抵抗Ｒ40は、電源１２と接地および接地端子PGNDとの間に直列に設けられており、電源１２からインダクタＬ2を通して接地へ流れる電流が上記スイチング素子３６によって断続されるとき、インダクタＬ2の誘導起電力である交流電圧Ｖacが端子SWに発生させられるようになっている。この脈動電圧Ｖacは、０Ｖからピーク値までの電位すなわち振幅が＋１０Ｖの交流電圧であり、複数段倍整流回路１６に供給される。

上記パルス幅変調部３８は、ソフトスタート・出力順序タイミング制御部４２からの指令に従って電源オンから第１経過時間Δｔ0経過後に上記駆動パルスを出力する。

また、脈動電圧Ｖacは、接地との間に直列接続された２つの抵抗器から構成された電圧分圧器４４が介設されたフィードバック線４６を介して電源用ＩＣ３０の端子ＦＢ１に供給された後、コンパレータ４８の負入力端子へ供給される。このコンパレータ４８は、その正入力端子には基準電圧Ｖ_REFが供給され、電圧分圧器４４による交流電圧Ｖacの分圧電圧とを比較した差圧をパルス幅変調部３８へ出力する。パルス幅変調部３８は、コンパレータ４８からの差圧が零となるように、前記駆動パルスの幅を調節する。上記電圧分圧器４４は、脈動電圧Ｖacの振幅が＋１０Ｖとなったときに基準電圧Ｖ_REFと同じ電圧がコンパレータ４８は、その正入力端子に入力されるように、その抵抗値の定数が設定されている。このようなフィードバック制御によって、脈動電圧Ｖacが＋１０Ｖの振幅を有する交流電圧となるように一定に調圧される。なお、コンパレータ４８の出力側に接続された電源用ＩＣ３０の端子ＣＯＭＰには、直列に接続された抵抗およびコンデンサから成る位相補償回路５０が設けられる。この位相補償回路５０は、上記コンパレータ４８が持つゲインによって発振することを防止する発振防止回路として機能している。

次に、図５は、電源装置１０に用いられる電源用ＩＣ３０の端子ＳＷおよび端子ＩＮ２との間に接続された複数段倍整流回路１６の一例を説明する図である。複数段倍整流回路１６は、接地と端子ＩＮ２との間に直列に接続されたコンデンサＣ１４、ダイオードＤ１１、Ｄ１２、Ｄ１３、Ｄ１４と、ダイオードＤ１３、Ｄ１４と並列に設けられたコンデンサＣ１３と、端子ＳＷとダイオードＤ１１およびＤ１２の間とに設けられたコンデンサＣ１１と、端子ＳＷとダイオードＤ１３およびＤ１４の間とに設けられたコンデンサＣ１２とを備え、脈動電圧Ｖacによるチャージポンプ作用により負電圧側へ昇圧された絶対値で最大の−２０Ｖ程度の第１倍整流電圧Ｖ_BR1をコンデンサC１３の一端から端子ＩＮ２へ出力し、−１０Ｖ程度の中間電圧である第２倍整流電圧Ｖ_BR2をコンデンサC１４の一端に接続された端子ＭＴから出力する。上記コンデンサＣ１１、Ｃ１４とダイオードＤ１１、Ｄ１２とが、第２倍整流電圧Ｖ_BR2を出力する第２倍整流回路１８に対応し、上記コンデンサＣ１２、Ｃ１３とダイオードＤ１３、Ｄ１４とが、第１倍整流電圧Ｖ_BR1を出力する第１倍整流回路２０に対応している。

図６は、電源装置１０に用いられる電源用ＩＣ３０の一部を利用した第１直流出力電圧調圧回路２２の一例を説明する図である。この第１直流出力電圧調圧回路２２は、端子ＩＮ２から入力される元圧である第１倍整流電圧Ｖ_BR1からそれよりも絶対値で低い一定の第１直流出力電圧Ｖ_OUT1を出力する安定化電源である。第１直流出力電圧調圧回路２２は、電源用ＩＣ３０内において端子ＩＮ２と端子ＧＬとの間に設けられたＭＯＳＦＥＴなどの電流制御素子５８およびその電流制御素子５８を制御するコンパレータ６０と、基準電圧Ｖ_REFが出力される端子ＩＮ２と第１直流出力電圧Ｖ_OUT1が出力される端子ＧＬとの間に設けられた直列抵抗Ｒ23、Ｒ22、Ｒ21から構成された分圧器６２とを備え、Ｒ21とＲ22との間に発生する分圧電圧が端子ＦＢ２を介してコンパレータ６０の正側入力端子へ供給され且つそのコンパレータ６０の負側入力端子が接地されている安定化電源である。このように構成された第１直流出力電圧調圧回路２２は、コンパレータ６０の出力電圧が零となるように電流制御素子５８が制御される結果、第１倍整流電圧Ｖ_BR1からそれよりも絶対値が低い一定の第１直流出力電圧Ｖ_OUT1が調圧されて出力される。上記分圧器６２の抵抗の定数は、第１直流出力電圧Ｖ_OUT1が−１４Ｖとなるときにその分圧電圧が０Ｖとなるように設定されている。なお、抵抗Ｒ23、Ｒ22に並列となるように直列接続されたコンデンサＣ22および抵抗Ｒ24は、コンパレータ６０が持つゲインによって発振することを防止するための位相補償回路６４を構成している。

なお、電源用ＩＣ３０のソフトスタート・出力順序タイミング制御部４２は、第１直流出力電圧調圧回路２２の作動開始時に、端子ＣＴに外部接続されたコンデンサＣ２の容量に応じた傾斜で上記コンパレータ６０の出力の立上がりを緩やとすることにり、第１直流出力電圧調圧回路２２では、それから出力される第１直流出力電圧Ｖ_OUT1の立上がりを所定の傾斜でゆるやかに立ち上げるソフトスタートが実行される。

図７は、図５の端子ＭＴから入力される元圧である第２倍整流電圧Ｖ_BR2からそれよりも絶対値で低い一定の第２直流出力電圧Ｖ_OUT2を出力する安定化電源である第２直流出力電圧調圧回路２４の一例を示している。この第２直流出力電圧調圧回路２４は、出力端子ＮＴと接地との間に直列接続された一対の抵抗Ｒ31、Ｒ32から成る分圧器である電圧検出部６６と、出力端子ＮＴと接地との間に直列接続された抵抗Ｒ33およびツェナーダイオードＤＺから成る基準電圧発生部６８と、電圧検出部６６で検出された出力電圧を表わす分圧電圧と基準電圧との差電圧に応じて作動するトランジスタから成る比較器７０と、入力端子ＭＴと出力端子ＮＴとの間に直列に設けられ、比較器７０の出力に応じて電流を制御する電流制御素子から成る制御部７２とを備え、元圧として供給された第２倍整流電圧Ｖ_BR2から一定の第２直流出力電圧Ｖ_OUT2を調圧して出力する。この回路に代えて、３端子レギュレータＩＣが用いられてもよい。

図８は、電源装置１０に用いられる電源用ＩＣ３０の外部に設けられた第２直流出力遅延回路２６およびスイッチ回路２８の構成例を説明する図である。図８において、第２直流出力遅延回路２６は、充電抵抗Ｒ41、コンデンサＣ41、放電抵抗Ｒ42を有するＣＲ回路７６と、そのＣＲ回路７６の充電電圧が所定値に到達すると信号を出力する出力トランジスタ７８とを備え、電源用ＩＣ３０の端子ＧＬから第１直流出力電圧Ｖ_OUT1が出力された時点ｔ３から所定の遅延時間Δｔ３だけ遅延したｔ４時点でスイッチ回路２８へ遅延信号ＤＳを供給する。スイッチ回路２８は、第２直流出力電圧調圧回路２４と第２出力端子Ｔ２との間に直列に設けられたＭＯＳＦＥＴなどのスイッチ素子８０を備え、上記遅延信号ＤＳを受けてスイッチ素子８０を導通させ、第２直流出力電圧Ｖ_OUT2を第２出力端子Ｔ2から出力させる。

上述のように、本実施例の複数電圧出力型電源装置１０によれば、第２直流出力電圧調圧回路２４は、複数段倍整流回路１６のうち昇圧途中の第２倍整流電圧Ｖ_BR2から第２直流出力電圧Ｖ_OUT2を出力するように調圧するものであることから、前記スタートアップ区間ＳＵ或いはソフトスタート区間ＳＳにおいて、仮にその第２直流出力電圧調圧回路２４の作動開始による入力インピーダンスの急低下が発生してそれによる影響が第１倍整流電圧Ｖ_BR1の低下となって表れたとしても、その第１倍整流電圧Ｖ_BR1を元圧として第１直流出力電圧調圧回路２２により調圧される第１直流出力電圧Ｖ_OUT1は、その元圧に含まれる電圧変動ノイズＶnがその第１直流出力電圧Ｖ_OUT1よりも低くなるまでは影響されない。したがって、図２或いは図３に示すように、複数電圧出力型電源装置１０のソフトスタートアップ区間ＳＵ或いはスタートアップ区間ＳＳにおいて、ノイズのない安定した第１直流出力電圧Ｖ_OUT１が得られる。

因みに、図９は、第２直流出力電圧調圧回路２４が、第１直流出力電圧Ｖ_OUT1を元圧として第２直流出力電圧Ｖ_OUT2を調圧する場合の複数電圧出力型電源装置１００を示している。この図９では、図１と同じ機能或いは構成を有する部分には同じ符号を付して説明を省略する。この複数電圧出力型電源装置１００によれば、第１直流出力電圧調圧回路２２から出力された第１直流出力電圧Ｖ_OUT1(−１４Ｖ)が元圧として第２直流出力電圧調圧回路２４へ供給されており、第２直流出力電圧調圧回路２４はその第１直流出力電圧Ｖ_BR1からそれよりも絶対値が低い第２直流出力電圧Ｖ_OUT2を調圧することから、前記スタートアップ区間ＳＵ或いはソフトスタート区間ＳＳにおいて、仮にその第２直流出力電圧調圧回路２４の作動開始による入力インピーダンスの急低下が発生すると、それによる影響が第１直流出力電圧Ｖ_OUT1の一時低下として発生し、図１０に示すように、その第２直流出力電圧調圧回路２４の元圧である第１直流出力電圧Ｖ_OUT1に電圧変動ノイズＶnが発生することが避けられない。上記の影響を説明するために、図９のブロック線図の矢印に示すように、電圧変動ノイズＶｎが、第１直流出力電圧Ｖ_OUT1に対して外乱として重畳されるように例示されている。ここで、このような電圧変動ノイズＶｎの発生タイミングは、第１直流出力電圧Ｖ_OUT1が−１４Ｖに安定するまでの過度区間内（過度状態）にあるため、第１直流出力電圧Ｖ_OUT1に接続された回路が安定動作になる以前に、電圧変動ノイズＶｎが第１直流出力電圧Ｖ_OUT1に重畳されてしまうと、その第１直流出力電圧Ｖ_OUT1が供給される回路が誤動作する可能性も高くなる。

また、本実施例の複数電圧出力型電源装置１０では、第１直流出力電圧調圧回路２２は、第１直流出力電圧Ｖ_OUT1の出力開始に際して予め設けられたソフトスタート区間ＳＳ(ｔ3時点〜ｔ5時点)内において所定の変化速度で該第１直流出力電圧Ｖ_OUT1の立上り傾斜を緩やかとするソフトスタート機能を備えており、その第１直流出力電圧Ｖ_OUT1が立ち上げられるソフトスタート区間ＳＳ内において第１直流出力電圧Ｖ_OUT1の立ち上がり開始時点ｔ3 から所定の遅延時間Δｔ3が経過後に遅延信号ＤＳを出力する第２直流出力遅延回路２６と、前記第２直流出力電圧調圧回路２４の出力側に設けられ、遅延信号ＤＳを受けて前記第２直流出力電圧調圧回路２４の出力電圧である第２直流出力電圧Ｖ_OUT2を出力させるスイッチ回路２８とを、さらに含む。このようにすれば、上記ソフトスタート区間内において第１直流出力電圧Ｖ_OUT1が十分に立ち上がってから、第２直流出力電圧調圧回路２４の出力が許容されてその負荷が大きくされるので、上記ソフトスタート区間ＳＳ内において、一層ノイズのない安定した第１直流出力電圧Ｖ_OUT1が得られる。

また、本実施例の複数電圧出力型電源装置１０では、第１直流出力電圧調圧回路２２は、第１倍整流電圧Ｖ_BR1が供給される第１入力端子(端子ＩＮ２)と第１直流出力電圧Ｖ_OUT1が出力される第１出力端子(端子ＧＬ)との間に第１電流制御素子５８を直列に有し、その第１出力端子が予め定められた一定の第１直流出力電圧Ｖ_OUT1となるように電流制御素子５８に流される電流を制御するものであり、第２直流出力電圧調圧回路２４は、第２倍整流電圧Ｖ_BR2が供給される第２入力端子(端子MT)と第２直流出力電圧Ｖ_OUT2が出力される第２出力端子（端子ＮＴ）との間に第２電流制御素子７２を直列に有し、第２出力端子が予め定められた一定の第２直流出力電圧Ｖ_OUT2となるように電流制御素子７２に流される電流を制御するものである。このため、第１直流出力電圧調圧回路２２の元圧である第1倍整流電圧Ｖ_BR1とその第１直流出力電圧調圧回路２２の出力電圧である第１直流出力電圧Ｖ_OUT1との間の電位差が小さくされるだけでなく、第２直流出力電圧調圧回路２４の元圧である第２倍整流電圧Ｖ_BR2とその第２直流出力電圧調圧回路２４の出力電圧である第２直流出力電圧Ｖ_OUT2との間の電位差が小さくされるので、それら第１直流出力電圧調圧回路２２および第２直流出力電圧調圧回路２４における発熱が抑制されるとともに、電源１２の電池寿命が長くなる。

また、本実施例の複数電圧出力型電源装置１０では、電源１２は、携帯型リモートコントロール装置、携帯型パソコンなどの携帯型機器に装着される蓄電池である。このようにすれば、携帯型機器内に装着された電源１２から、複数種類の直流出力電圧が得られる。

また、本実施例の複数電圧出力型電源装置１０では、脈動電圧Ｖacは電源１２の電圧Ｖ_B(＋５)に対して正負が同じ極性の電圧(＋１０Ｖ)であり、複数段倍整流回路１６は、電源１２の電圧Ｖ_Bに対して正負が反対の極性の第１倍整流電圧Ｖ_BR1(−２０Ｖ)および第２倍整流電圧Ｖ_BR2（−１０Ｖ）を発生し、第１直流出力電圧調圧回路２２および第２直流出力電圧調圧回路２４は、第１倍整流電圧Ｖ_BR1および第２倍整流電圧Ｖ_BR2と正負が同じ極性の電圧である第１直流出力電圧Ｖ_OUT1および第２直流出力電圧Ｖ_OUT2を出力するものである。このようにすれば、電源１２の電圧Ｖ_B(＋５)に対して正負が反対の極性の電圧である第１直流出力電圧Ｖ_OUT1および第２直流出力電圧Ｖ_OUT2が得られる。

また、好適には、本実施例の複数電圧出力型電源装置１０では、スイッチング昇圧回路１４は、電源１２からの電流を連続的にスイッチングすることによりその電源１２の電圧よりも高い予め定めされた一定の脈動電圧Ｖacを出力するように、フィードバック制御する。また、第１直流出力電圧調圧回路２２は、第１倍整流電圧Ｖ_BR1を元圧として、その第１倍整流電圧Ｖ_BR1からそれよりも低い予め定められた一定の前記第１直流出力電圧Ｖ_OUT1を出力するようにフィードバック制御する。また、第２直流出力電圧調圧回路２４は、第２倍整流電圧Ｖ_BR2を元圧として、その第２倍整流電圧Ｖ_BR2からそれよりも低い予め定められた一定の前記第２直流出力電圧Ｖ_OUT2を出力するようにフィードバック制御する。このようにすれば、安定化した精度の高い第１直流出力電圧Ｖ_OUT１および第２直流出力電圧Ｖ_OUT2が得られる。

以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、更に別の態様においても実施される。

例えば、前述の実施例の複数段倍整流回路１６では、２段の倍整流であったが、３段以上の倍整流であってもよい。この場合、第２直流出力電圧調圧回路２４へ供給される電圧は、複数段倍整流回路１６の複数段の倍整流電圧のうちの最大出力電圧よりも低く、第２直流出力電圧調圧回路２４の出力電圧である第２直流出力電圧Ｖ_OUT2よりも高く、且つその第２直流出力電圧Ｖ_OUT2との電位差が最も小さいすなわち第２直流出力電圧Ｖ_OUT2からすぐ上の倍整流電圧であればよい。

また、前述の実施例のスイッチング昇圧回路１４は、単一のインダクタＬ２が用いられた単純な昇圧チョッパー方式に類似の構成のものであったが、高周波トランスの一次側コイルをスイッチングし二次側コイルから脈動電圧Ｖacを取り出す方式などが用いられてもよい。また、複数のスイッチング素子とそれらスイッチング素子によって励磁電流が断続される単数或いは複数の一次側コイルと複数の二次側コイルとを用いたプッシュブル方式、ハーブブリッジ方式、フルブリッジ方式などが用いられてもよい。

また、前述の実施例の複数段倍整流回路１６は、第２倍整流回路１８と第１倍整流回路２０とを有する２段構成であったが、３段以上の倍整流構造を有するものであってもよい。

また、前述の実施例の第１直流出力電圧調圧回路２２および第２直流出力電圧調圧回路２４は、必ずしも図６および図７に示すものでなくてもよく、たとえば、一般的な３端子直流安定化電源用ＩＣなどから構成され得る。

また、前述の実施例では、ｔ2時点で第２倍整流電圧Ｖ_BR2が第２直流出力電圧調圧回路２４に供給されていたが、ｔ4時点で第２倍整流電圧Ｖ_BR2が第２直流出力電圧調圧回路２４に供給されるようにしてもよい。

その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。

１０：複数電圧出力型電源装置(電源装置)
１２：電源
１４：スイッチング昇圧回路
１６：複数段倍整流回路
２２：第１直流出力電圧調圧回路
２４：第２直流出力電圧調圧回路
２６：第２直流出力遅延回路
２８：スイッチ回路

Claims

直流電源から供給される電源電圧から、第１直流出力電圧と、該第１直流出力電圧よりも絶対値で低い第２直流出力電圧とを出力する複数電圧出力型電源装置であって、
前記電源からの電流を連続的にスイッチングすることにより該電源の電圧よりも高い脈動電圧を出力するスイッチング昇圧回路と、
チャージポンプを用いて倍整流を順次行う複数段の倍整流回路を有し、前記脈動電圧から前記第１直流出力電圧よりも高い第１倍整流電圧と、該第１直流出力電圧よりも低い第２倍整流電圧とを発生する複数段倍整流回路と、
前記第１倍整流電圧から前記第１直流出力電圧を出力するように調圧する第１直流出力電圧調圧回路と、
前記第２倍整流電圧から前記第２直流出力電圧を出力するように調圧する第２直流出力電圧調圧回路と
を、含むことを特徴とする複数電圧出力型電源装置。
前記第１直流出力電圧調圧回路は、前記第１直流出力電圧の出力開始時に予め設けられたソフトスタート区間内において所定の変化速度で該第１直流出力電圧を緩やかに立ち上げるソフトスタート機能を備えており、
該第１直流出力電圧が立ち上げられるソフトスタート区間内に該第１直流出力電圧から所定時間後に遅延信号を出力する第２直流出力遅延回路と、前記第２直流出力電圧調圧回路の出力側に設けられ、該遅延信号を受けて前記第２直流出力電圧調圧回路の出力電圧を出力させるスイッチ回路とを、さらに含むことを特徴とする請求項１の複数電圧出力型電源装置。
前記第１直流出力電圧調圧回路は、前記第１倍整流電圧が供給される第１入力端子と前記第１直流出力電圧が出力される第１出力端子との間に第１電流制御素子を直列に有し、該第１出力端子が該第１直流出力電圧となるように該電流制御素子に流される電流を制御するものであり、
前記第２直流出力電圧調圧回路は、前記第２倍整流電圧が供給される第２入力端子と前記第２直流出力電圧が出力される第２出力端子との間に第２電流制御素子を直列に有し、該第２出力端子が該第２直流出力電圧となるように該電流制御素子に流される電流を制御するものである請求項１または２の複数電圧出力型電源装置。
前記電源は、携帯型機器に装着される蓄電池である請求項１乃至３のいずれか１の複数電圧出力型電源装置。
前記脈動電圧は前記電源の電圧に対して正負が同じ極性の電圧であり、
前記複数段倍整流回路は、前記電源の電圧に対して正負が反対の極性の第１倍整流電圧および第２倍整流電圧を発生し、
前記第１直流出力電圧調圧回路および第２直流出力電圧調圧回路は、該第１倍整流電圧および第２倍整流電圧と正負が同じ極性の電圧である第１直流出力電圧および第２直流出力電圧を出力するものである請求項１乃至４のいずれか１の複数電圧出力型電源装置。