JP2012239278A

JP2012239278A - Ｄｃ‐ｄｃ変換回路

Info

Publication number: JP2012239278A
Application number: JP2011105998A
Authority: JP
Inventors: Masateru Ito; 雅輝伊藤
Original assignee: Funai Electric Co Ltd
Current assignee: Funai Electric Co Ltd
Priority date: 2011-05-11
Filing date: 2011-05-11
Publication date: 2012-12-06
Also published as: US8872495B2; US20120286755A1

Abstract

【課題】入力電圧が安定化する前に動作してしまうことを確実に防止する。
【解決手段】交流電圧から変換されて電源入力ラインによって供給される直流電圧を、当該電源入力ラインと接続する入力端子を介して入力するＤＣ‐ＤＣコンバータ用のＩＣを含み、当該ＩＣによる動作によって値が変換された直流電圧を出力可能であり、当該ＩＣは所定のしきい値以上の電圧をイネーブル端子から入力する場合に動作可能となる、ＤＣ‐ＤＣ変換回路であって、上記電源入力ラインから供給される直流電圧が所定値に達したときに、上記イネーブル端子に入力される電圧を上記しきい値以上にするイネーブル制御回路を備える構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＤＣ‐ＤＣ変換回路に関する。

入力された直流電圧を異なる値の直流電圧に変換して後段の回路へ電源電圧として出力するＤＣ‐ＤＣ変換回路（ＤＣ‐ＤＣコンバータ）が知られている。ＤＣ‐ＤＣ変換回路は、その中枢をなすＩＣ（Integrated Circuit）を含んでいる。

また、Ｄ／Ａ変換装置において、Ｄ／Ａ変換器の出力を入力とし出力を増幅器へ送出するチップイネーブル端子付きのロジックバッファと、電源不安定期間中ディスイネーブル信号をチップイネーブル端子に送出し、かつ電源が安定した状態でイネーブル信号をチップイネーブル端子に送出する制御回路と、を備えた構成が知られている（特許文献１参照。）。また、制御回路ＩＣがパルス信号を出力することにより、直ちに主スイッチング素子がオンすることなく、一定時間が経過した後に主スイッチング素子が出力することにより、パルスの最小幅で主スイッチング素子の出力電圧がしきい値に達せず、通常この時点で発生する定格出力電圧に対して中途半端な出力電圧やその際に生じるオーバーシュートを防ぐＤＣ‐ＤＣコンバータが知られている（特許文献２参照。）。

特開平７‐２６４０６６号公報特開２００３‐２４４９４２号公報

上述したようなＤＣ‐ＤＣ変換回路が内蔵される電化製品においては、外部の商用交流電源と接続するための電源コード（ＡＣコード）が商用交流電源に接続されたとき、ＡＣ‐ＤＣ変換を実行する電源回路を経てＤＣ‐ＤＣ変換回路に対して入力される電圧が、０Ｖから所定の時間をかけて上昇していき略一定の値となる。ＤＣ‐ＤＣ変換回路はその設計上、入力電圧について最低動作電圧値というものが設定されており、入力電圧が最低動作電圧値以上であることが、ＩＣが動作する条件の一つとなっている。一方、ＡＣコードが商用交流電源に接続されてからＤＣ‐ＤＣ変換回路への入力電圧が略一定の値で安定するまでの間に、上記後段の回路における負荷等の影響により、入力電圧が最低動作電圧値付近で不安定となる場合があり、そのような場合、ＤＣ‐ＤＣ変換回路への入力電圧が安定する前に上記ＩＣが稼働してしまい、ＩＣの誤動作や、ＤＣ‐ＤＣ変換回路からの出力値の乱れ等が発生し得る。なお、上記文献はいずれも、このような外部の商用交流電源との接続の際に発生し得る入力電圧の不安定さに起因するＤＣ‐ＤＣ変換回路の不安定さを解消する点では、十分な構成ではなかった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、入力電圧が安定化する前に動作してしまうことを確実に防止することで安定した電源供給を実行可能なＤＣ‐ＤＣ変換回路を提供する。

本発明の態様の一つは、交流電圧から変換されて電源入力ラインによって供給される直流電圧を、当該電源入力ラインと接続する入力端子を介して入力するＤＣ‐ＤＣコンバータ用のＩＣを含み、当該ＩＣによる動作によって値が変換された直流電圧を出力可能であり、当該ＩＣは所定のしきい値以上の電圧をイネーブル端子から入力する場合に動作可能となる、ＤＣ‐ＤＣ変換回路であって、上記電源入力ラインから供給される直流電圧が所定値に達したときに、上記イネーブル端子に入力される電圧を上記しきい値以上にするイネーブル制御回路を備える構成としてある。

当該構成によれば、イネーブル制御回路を設けることにより、電源入力ラインから供給される直流電圧が所定値に達したときにＤＣ‐ＤＣコンバータ用のＩＣが動作可能となる。そのため、電源入力ラインから供給される直流電圧が当該所定値より低い状況（当該直流電圧の値が不安定な状況）で当該ＩＣが動作開始してしまうことを確実に防止し、結果、ＤＣ‐ＤＣ変換回路による安定した電源供給が実現される。

ＤＣ‐ＤＣ変換回路を含む回路構成を簡略的に示す図である。ＡＣコードが挿入された直後からのＩＣの入力端子の電圧変化を例示する図である。従来におけるＤＣ‐ＤＣ変換回路を含む回路構成を簡略的に示す図である。

本発明の実施形態として、上記イネーブル制御回路は、上記電源入力ライン側にカソードを接続し上記イネーブル端子側にアノードを接続したツェナーダイオードを有し、当該ツェナーダイオードは上記電源入力ラインから供給入力される直流電圧が上記所定値以上となったときに上記イネーブル端子へ電圧を入力させる構成としてもよい。
また、本発明の実施形態として、上記イネーブル制御回路は、ＤＣ‐ＤＣ変換回路が出力した直流電圧の供給を受けて稼働するＩＣによってオン・オフが制御されるスイッチ素子を上記ツェナーダイオードとイネーブル端子との間に設けた構成としてもよい。

また、より詳細な本発明の実施形態として、交流電圧から変換されて電源入力ラインによって供給される直流電圧を、当該電源入力ラインと接続する入力端子を介して入力するＤＣ‐ＤＣコンバータ用のＩＣを含み、当該ＩＣによる動作によって値が降圧された直流電圧を出力可能であり、当該ＩＣは最低動作電圧以上の直流電圧を上記入力端子から入力し且つ所定のしきい値以上の電圧をイネーブル端子から入力する場合に動作可能となる、ＤＣ‐ＤＣ変換回路であって、上記電源入力ラインとイネーブル端子とを繋ぐ信号線の途中に、カソードを電源入力ライン側に接続しアノードをイネーブル端子側に接続したツェナーダイオードを配設し、当該ツェナーダイオードは、電源入力ラインから供給される直流電圧が上記最低動作電圧より高い所定値以上となったときにイネーブル端子へ電圧を入力させることにより、イネーブル端子に印加される電圧を上記しきい値以上にするイネーブル制御回路を備え、さらに上記イネーブル制御回路は、ＤＣ‐ＤＣ変換回路が出力した直流電圧の供給を受けて稼働するＩＣによってオン・オフが制御されるトランジスタを上記ツェナーダイオードとイネーブル端子との間に設けた構成としてもよい。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
図１は、本実施形態にかかるＤＣ‐ＤＣ変換回路１０等を簡略的に示している。ＤＣ‐ＤＣ変換回路１０は、電源回路２０から直流電圧を電源入力ライン１３にて入力し、その値を変換して異なる直流電圧を後段の回路（例えばメインＩＣ３０）へ電源電圧として出力するコンバータとして機能する。電源回路２０は、外部の商用交流電圧の電源コンセントに挿入されたＡＣコード２１を介して交流電圧を入力し、入力した交流電圧に対しての電圧変換、整流、平滑化等を施すことにより所定レベル（例えば＋２４Ｖ）の直流電圧を生成し、この直流電圧をＤＣ‐ＤＣ変換回路１０の電源入力ライン１３に入力させる。電源回路２０およびＤＣ‐ＤＣ変換回路１０は、電化製品に搭載される電源回路を構成する。これらＤＣ‐ＤＣ変換回路１０等が搭載される製品は、テレビジョン、ＤＶＤプレーヤ／レコーダ、ブルーレイディスク（ＢＤ）プレーヤ／レコーダ等、様々である。また、メインＩＣ３０は、当該電化製品における主たる制御部であり、実装する所定のプログラムに従って種々の制御処理を実行する。

ＤＣ‐ＤＣ変換回路１０は、ＤＣ‐ＤＣコンバータとしての機能の中枢を担うＩＣ１１を備える。ＩＣ１１は、ＭＯＳＦＥＴを内蔵した１チップＩＣであり、複数の端子（ピン）を備える。ＩＣ１１の入力端子ＶＩＮは電源入力ライン１３と接続されており、上記＋２４Ｖの直流電圧が電源入力ライン１３を介して入力端子ＶＩＮに入力される。なお電源入力ライン１３には、平滑化のためのコンデンサ（図１参照）などが適宜接続され得る。ＩＣ１１は、直流電圧を入力端子ＶＩＮから入力するとともに、スイッチ端子ＳＷから所定のデューティ比のパルス信号を出力する動作をする。すると、このパルス信号のデューティ比に応じて降圧（変換）された直流電圧がチョークコイルＬの後段に出力される。本実施形態では、ＤＣ‐ＤＣ変換回路１０によりメインＩＣ３０に対して＋３．３Ｖの電源電圧が供給されるものとする。

ＩＣ１１においては、入力端子ＶＩＮから入力する電圧に対して最低動作電圧値Ｖｍｉｎが設定されており、入力する電圧が最低動作電圧値Ｖｍｉｎ以上であることが、ＩＣ１１が動作する条件の一つとなっている。また、ＩＣ１１のイネーブル端子ＥＮには、イネーブル信号（電圧）が入力される構成となっており、ＩＣ１１は、電圧が所定のしきい値以上であるイネーブル信号を入力する場合に動作可能となっている。つまりＩＣ１１は、当該しきい値以上のイネーブル信号がイネーブル端子ＥＮに印加され（イネーブル端子ＥＮがオン）且つ最低動作電圧値Ｖｍｉｎ以上の電圧が入力端子ＶＩＮに印加されている場合に限り動作する。その他、ＩＣ１１は、ソフトスタート端子ＳＳ、位相補正端子ＣＯＭ、フィードバック端子ＦＢ、ブースト端子ＢＳＴ、グラウンド端子Ｇを備える。図１では、各端子と周囲との接続状況を全て示している訳ではなく本実施形態に必要な部分を適宜示している。

本実施形態の特徴は、電源入力ライン１３とイネーブル端子ＥＮとの間に、イネーブル制御回路１２を設けたことにある。従来は、このようなイネーブル制御回路１２は設けられていなかった（図３参照）。イネーブル制御回路１２は、電源入力ライン１３上の接続点１３ａとイネーブル端子ＥＮとを繋ぐ信号線の途中において、カソードを電源入力ライン１３側に接続しアノードをイネーブル端子ＥＮ側に接続したツェナーダイオードＺ（＋電源に対して逆接続されたツェナーダイオードＺ）を含んでいる。また、イネーブル制御回路１２は、ツェナーダイオードＺのアノードとイネーブル端子ＥＮとの間に、エミッタを当該アノード側に接続しコレクタをイネーブル端子ＥＮ側に接続したＰＮＰ型のトランジスタＱ２を備え、かつ、トランジスタＱ２のコレクタとイネーブル端子ＥＮとの間に抵抗Ｒ３を介在させている。

また、トランジスタＱ２のエミッタ‐ベースには、抵抗Ｒ１が並列接続されているとともに、抵抗Ｒ１と当該ベースとの接続点に対しては、抵抗Ｒ２を介在させた上でＮＰＮ型のトランジスタＱ１のコレクタが接続されている。トランジスタＱ１のエミッタはグラウンドに接続している。また、トランジスタＱ１のベースは、信号線３１上において直列接続された抵抗Ｒ４，Ｒ５による分圧点に対して接続している。信号線３１は、ＡＣコード２１が電源コンセントに挿入されている状況においては電源電圧Ｖccによってプルアップされており、さらに当該信号線３１はメインＩＣ３０と接続している。

ツェナーダイオードＺは、カソード側に所定値Ｖｓ（ツェナー電圧）以上の電圧が印加された場合にアノード側へ電流を流す特性を有しており、所定値Ｖｓは例えば＋１５Ｖ程度である。所定値Ｖｓは、最低動作電圧値Ｖｍｉｎよりも高い値である。このような構成においては、電源コンセントにＡＣコード２１が挿入された直後から、トランジスタＱ１は電源電圧Ｖccに基づく電圧がベースに与えられることによりオン状態（コレクタ‐エミッタ間導通）となり、かつ、トランジスタＱ２のベース電位もグラウンドへ引っ張られる状態となるが、電源入力ライン１３の電位がまだ所定値Ｖｓまで上昇していない間は、ツェナーダイオードＺからイネーブル端子ＥＮ側へは電流は流れない。一方、電源コンセントにＡＣコード２１が挿入された後、電源入力ライン１３の電位が所定値Ｖｓに達した場合は、ツェナーダイオードＺのカソード側からアノード側への電流が発生し、トランジスタＱ２のエミッタ‐コレクタ間に電流が流れ、イネーブル端子ＥＮに電圧が印加される。このようにしてイネーブル端子ＥＮに印加される電圧（イネーブル信号）は上記しきい値以上であり、イネーブル端子ＥＮはオン状態となり、ＩＣ１１は正常に動作を開始する。その結果、ＤＣ‐ＤＣ変換回路１０からは降圧された直流電圧がメインＩＣ３０に対して出力される。

図２は、このようなＡＣコード２１が挿入された直後からのＩＣ１１の入力端子ＶＩＮの電圧変化を例示している。当該図では、ＡＣコード２１が電源コンセントに挿入された直後から入力端子ＶＩＮの電圧が上昇する様子を、簡単のため、直線で示している。入力端子ＶＩＮの電圧は、ＡＣコード２１が電源コンセントに挿入された直後からある期間経過後に＋２４Ｖで略安定する。また、＋２４Ｖに到達する過程で電圧が上記所定値Ｖｓ程度にまで達すれば、入力端子ＶＩＮの電圧に不安定な挙動はないものと考えられる。入力端子ＶＩＮの電圧が所定値Ｖｓ程度にまで達すれば、上述したようにイネーブル端子ＥＮがオン状態となり、ＩＣ１１が稼働開始する。

このように本実施形態によれば、イネーブル制御回路１２を設けることにより、電源入力ライン１３から供給される直流電圧が、ＤＣ‐ＤＣコンバータ用のＩＣ１１の最低動作電圧値Ｖｍｉｎより高い所定値Ｖｓに達したときに当該ＩＣ１１のイネーブル端子ＥＮがオン状態となり、当該ＩＣ１１が稼働開始する。そのため、ＡＣコード２１が外部の商用交流電圧の電源コンセントに挿入された直後であって電源入力ライン１３の電圧がまだ低く不安定な時期にＩＣ１１が動作してしまうことを確実に防止し、結果、ＩＣ１１の誤動作やＤＣ‐ＤＣ変換回路１０から後段の回路（メインＩＣ３０）への出力値の乱れ等を抑えることができ、ＤＣ‐ＤＣ変換回路１０による安定した電源供給が実現される。

なお、ＤＣ‐ＤＣ変換回路１０からメインＩＣ３０へ電源電圧の供給が開始されてメインＩＣ３０が稼働状態となった後は、メインＩＣ３０によってイネーブル信号をコントロールすることができる。つまり、メインＩＣ３０は、信号線３１へ所定の制御信号を送出することによりトランジスタＱ１のベースに供給される電圧値を制御することで、トランジスタＱ１のオン（および、これに伴うトランジスタＱ２のオン）／オフ（および、これに伴うトランジスタＱ２のオフ）を切り換えることができる。かかる切り換えにより、イネーブル端子ＥＮに上記しきい値以上のイネーブル信号を与えたり与えなかったりする。

図３は、図１に対する比較例であって従来のＤＣ‐ＤＣ変換回路１等を簡略的に示している。従来の構成では、イネーブル制御回路１２は設けられておらず、メインＩＣ３０から延出する信号線２がＩＣ１１のイネーブル端子ＥＮに接続されており、信号線３１は、ＡＣコード２１が電源コンセントに挿入されている状況においては電源電圧Ｖccによってプルアップされている。このような従来の構成においては、ＡＣコード２１が電源コンセントに挿入されると同時にイネーブル端子ＥＮが電源電圧Ｖccによってオン状態となるため、ＡＣコード２１が電源コンセントに挿入された直後であって電源入力ライン１３の電圧がまだ低く不安定な時期であっても、当該電圧が一時的にでも最低動作電圧値に達していればＩＣ１１が稼働してしまい、ＩＣの誤動作や上記出力値の乱れ等が発生し得た。本実施形態によれば、上述したようにツェナーダイオードＺを含むイネーブル制御回路１２を備えることで、このような不具合が防止される。

１０…ＤＣ‐ＤＣ変換回路、１１…ＩＣ、１２…イネーブル制御回路、１３…電源入力ライン、２０…電源回路、２１…ＡＣコード、３０…メインＩＣ、３１…信号線

Claims

交流電圧から変換されて電源入力ラインによって供給される直流電圧を、当該電源入力ラインと接続する入力端子を介して入力するＤＣ‐ＤＣコンバータ用のＩＣを含み、当該ＩＣによる動作によって値が変換された直流電圧を出力可能であり、当該ＩＣは所定のしきい値以上の電圧をイネーブル端子から入力する場合に動作可能となる、ＤＣ‐ＤＣ変換回路であって、
上記電源入力ラインから供給される直流電圧が所定値に達したときに、上記イネーブル端子に入力される電圧を上記しきい値以上にするイネーブル制御回路を備えることを特徴とするＤＣ‐ＤＣ変換回路。
上記イネーブル制御回路は、上記電源入力ライン側にカソードを接続し上記イネーブル端子側にアノードを接続したツェナーダイオードを有し、当該ツェナーダイオードは上記電源入力ラインから供給入力される直流電圧が上記所定値以上となったときに上記イネーブル端子へ電圧を入力させることを特徴とする請求項１に記載のＤＣ‐ＤＣ変換回路。
上記イネーブル制御回路は、ＤＣ‐ＤＣ変換回路が出力した直流電圧の供給を受けて稼働するＩＣによってオン・オフが制御されるスイッチ素子を上記ツェナーダイオードとイネーブル端子との間に設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＤＣ‐ＤＣ変換回路。
交流電圧から変換されて電源入力ラインによって供給される直流電圧を、当該電源入力ラインと接続する入力端子を介して入力するＤＣ‐ＤＣコンバータ用のＩＣを含み、当該ＩＣによる動作によって値が降圧された直流電圧を出力可能であり、当該ＩＣは最低動作電圧以上の直流電圧を上記入力端子から入力し且つ所定のしきい値以上の電圧をイネーブル端子から入力する場合に動作可能となる、ＤＣ‐ＤＣ変換回路であって、
上記電源入力ラインとイネーブル端子とを繋ぐ信号線の途中に、カソードを電源入力ライン側に接続しアノードをイネーブル端子側に接続したツェナーダイオードを配設し、当該ツェナーダイオードは、電源入力ラインから供給される直流電圧が上記最低動作電圧より高い所定値以上となったときにイネーブル端子へ電圧を入力させることにより、イネーブル端子に印加される電圧を上記しきい値以上にするイネーブル制御回路を備え、
さらに上記イネーブル制御回路は、ＤＣ‐ＤＣ変換回路が出力した直流電圧の供給を受けて稼働するＩＣによってオン・オフが制御されるトランジスタを上記ツェナーダイオードとイネーブル端子との間に設けたことを特徴とするＤＣ‐ＤＣ変換回路。