JP3349889B2 - 電源回路 - Google Patents

電源回路

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JP3349889B2
JP3349889B2 JP14178996A JP14178996A JP3349889B2 JP 3349889 B2 JP3349889 B2 JP 3349889B2 JP 14178996 A JP14178996 A JP 14178996A JP 14178996 A JP14178996 A JP 14178996A JP 3349889 B2 JP3349889 B2 JP 3349889B2
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、バーコードスキャ
ナ等の携帯型光学的符号読取り装置に駆動電力を供給す
るのに好適な電源回路に係わり、特に、直流電源の電圧
を変換して負荷に供給する際に、負荷が大きく変動した
場合においても、負荷供給電圧の変動を最低限に抑える
ようにした電源回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、バーコードスキャナ等の携帯型光
学的符号読取り装置においては、携帯型装置としての操
作性を良好にするため、電源に小型2次電池や乾電池等
の内蔵電池を用いており、また、携帯型装置の構造の大
型化を避けるため、内蔵する小型2次電池や乾電池等の
本数をできるだけ少なくし、その代わりに電源回路に直
流−直流コンバータ(DC−DCコンバータ)等を配置
し、負荷の駆動に必要な電圧を発生するようにしてい
る。
【0003】ここで、図4は、バーコードスキャナ等の
携帯型光学的符号読取り装置に電力供給する既知の電源
回路の構成の一例を示す回路図である。
【0004】図4に示されるように、電源回路は、小型
2次電池や乾電池等の内蔵電源41の出力電圧を電圧変
換して負荷45に駆動電力を供給するもので、内蔵電源
41の出力電圧を昇圧する昇圧型直流−直流コンバータ
42と、大容量の分路コンデンサ43と、リップル成分
を除去するリップルフィルタ44とを備えている。この
場合、昇圧型直流−直流コンバータ42は、直列インダ
クタ46と、電界効果トランジスタ(FET)47と、
ショットキバリアダイオード(SBD)48と、自励発
振回路49と、オペアンプ(OP)50と、基準電圧源
51と、分圧抵抗52、53とを備える。リップルフィ
ルタ44は、直列インダクタ54と、分路コンデンサ5
5とを備える。また、昇圧型直流−直流コンバータ42
の出力端及びリップルフィルタ44の入力端、それに分
路コンデンサ43の一端は、それぞれ出力ライン56に
接続される。
【0005】この電源回路で駆動されるバーコードスキ
ャナ等の携帯型光学的符号読取り装置は、符号を読取っ
ている符号読取り状態及び読取った符号を光信号等のリ
モコン信号に載せて送信しているリモコン信号送信状態
のとき、電源から見て抵抗値が小さい状態、いわゆる重
負荷状態になり、一方、符号の読取りやリモコン信号の
送信が行われていない待機状態のとき、電源から見て抵
抗値が大きい状態、いわゆる軽負荷状態になる。
【0006】図5は、図4に図示された既知の電源回路
において、負荷45が大幅に変動した際の各部の状態の
一例を示す動作説明図であって、(a)は負荷45の抵
抗(インピーダンス)値の変化状態、(b)は負荷45
を流れる負荷電流の変化状態、(c)は負荷45に加わ
る負荷電圧の変化状態、(d)は昇圧型直流−直流コン
バータ42の出力電流の変化状態をそれぞれ示すもので
ある。
【0007】既知の電源回路は、負荷45の抵抗値が大
きい場合(軽負荷状態のとき)に次のように動作する。
【0008】昇圧型直流−直流コンバータ42は、自励
発振回路49が所定のデューテイ比の方形波信号を発生
し、FET47のゲートに加える。この方形波信号が正
レベルのときにFET47がオンし、内蔵電源41から
直列インダクタ46及びFET47を通してインダクタ
電流IL が流れ、直列インダクタ46にインダクタ電流
L の値に比例したエネルギを充電させる。方形波信号
が負レベルになると、FET47がオフし、インダクタ
電流IL の通流が止まり、代わりに直列インダクタ46
の充電エネルギがSBD48を介して出力ライン56に
送出され、出力ライン56に充電エネルギに対応した昇
圧電圧を発生する。
【0009】出力ライン56の昇圧電圧は、分圧抵抗5
2、53で分圧されてオペアンプ50の反転入力端子に
供給され、オペアンプ50において、基準電圧源51が
発生する基準電圧と電圧比較される。
【0010】いま、昇圧電圧が規定電圧許容範囲内にあ
れば、オペアンプ50に供給される分圧電圧と基準電圧
とがほぼ等しくなり、オペアンプ50の出力は2つの入
力端子の供給電圧に差がないことを表す第1の電圧にな
る。自励発振回路49は、第1の電圧が供給されている
間中、出力方形波信号のデューテイ比を前述の所定の値
に維持している。
【0011】ここで、昇圧電圧が規定電圧許容範囲内よ
りも低下すると、オペアンプ50に供給される分圧電圧
が低下し、基準電圧との間に差が生じる。オペアンプ5
0は、第1の電圧に、分圧電圧と基準電圧との差に対応
した正電圧を加えた第2の電圧を発生し、自励発振回路
49は、第2の電圧の供給によって出力方形波信号の
ューテイ比を所定の値よりも大きくする。それにより、
FET47は、オン時間が増え、オフ時間が減少するの
で、直列インダクタ46に充電されるエネルギが増え、
直列インダクタ46から送出されるエネルギも大きくな
り、昇圧電圧が規定電圧許容範囲内に復帰するように制
御される。
【0012】一方、昇圧電圧が規定電圧許容範囲内より
も増大すると、オペアンプ50に供給される分圧電圧が
増大し、基準電圧との間に同様に差が生じる。オペアン
プ50は、第1の電圧に、分圧電圧と基準電圧との差に
対応した負電圧を加えた第3の電圧を発生し、自励発振
回路49は、第3の電圧の供給によって出力方形波信号
デューテイ比を所定の値よりも小さくする。それによ
り、FET47は、オン時間が減少し、オフ時間が増え
るので、直列インダクタ46に充電されるエネルギが減
少し、直列インダクタ46から送出されるエネルギも小
さくなり、前の場合と同様に、昇圧電圧が規定電圧許容
範囲内に復帰するように制御される。
【0013】前記動作が行われる際に、出力ライン56
の昇圧電圧は、大容量の分路コンデンサ43に充電され
て電圧値が略平均化され、続いて、リップルフィルタ4
4により昇圧電圧中のリップル成分等が除去され、負荷
45に供給される。
【0014】次に、既知の電源回路において、負荷45
の抵抗値が小さくなった場合(重負荷状態のとき)の動
作を図5を用いて説明する。
【0015】時間t0 乃至時間t1 の第1期間は、バー
コードスキャナ等の携帯型光学的符号読取り装置が待機
状態にある場合で、図5(a)に示されるように、負荷
45の抵抗値が大きく、軽負荷状態になっている。この
状態のとき、図5(b)に示されるように、負荷電流は
小さい値(最小値)であり、図5(c)に示されるよう
に、負荷電圧は高い値(最大値)であり、図5(d)に
示されるように、昇圧型直流−直流コンバータ42の出
力電流は小さい値(最小値)である。
【0016】時間t1 は、携帯型光学的符号読取り装置
がそれまでの待機状態から符号読取り状態またはリモコ
ン信号送信状態に移行した場合で、図5(a)に示され
るように、負荷45の抵抗値が激減し、重負荷状態に急
変する。この状態になると、図5(b)に示されるよう
に、負荷電流は最小値から大きな値(最大値)に急増
し、図5(c)に示されるように、負荷電圧は最大値か
ら減少傾向に向い、図5(d)に示されるように、昇圧
型直流−直流コンバータ42の出力電流は最小値から増
大傾向に向かう。なお、時間t1 の時点で、負荷電流の
大部分は大容量の分路コンデンサ43の放電電流であ
る。
【0017】時間t1 乃至時間t2 の第2期間は、携帯
型光学的符号読取り装置が符号読取り状態またはリモコ
ン信号の送信状態に設定されている場合で、図5(a)
に示されるように、負荷45は抵抗値が小さく、重負荷
状態になっている。この状態のとき、図5(b)に示さ
れるように、負荷電流は大きな値(最大値)から順次減
少し、図5(c)に示されるように、負荷電圧も順次減
少し、図5(d)に示されるように、昇圧型直流−直流
コンバータ42の出力電流は僅かながら順次増大する。
なお、この第2期間内の負荷電流は、最初、大部分が分
路コンデンサ43の放電電流で、比較的大きな値を保っ
ているが、分路コンデンサ43からの放電電流が次第に
減少したとき、その減少分を昇圧型直流−直流コンバー
タ42から出力される僅かな電流増加分によって完全に
補充できないため、このように順次減少するようにな
る。
【0018】時間t2 は、携帯型光学的符号読取り装置
がそれまでの符号読取り状態またはリモコン信号の送信
状態から待機状態に戻った場合で、図5(a)に示され
るように、負荷45は抵抗値が大きい軽負荷状態に急変
する。この状態になると、図5(b)に示されるよう
に、負荷電流は、小さい値(最小値)にまで低下し、図
5(c)に示されるように、負荷電圧は、減少傾向から
増加傾向に移行し、図5(d)に示されるように、昇圧
型直流−直流コンバータ42の出力電流は、それまでの
増大傾向から減少傾向に移行する。なお、時間t2 の時
点における負荷電流は、分路コンデンサ43からの放電
が終了したので、昇圧型直流−直流コンバータ42の出
力電流の一部になる。
【0019】時間t2 乃至時間t3 の第3期間は、携帯
型光学的符号読取り装置が待機状態に維持されている場
合で、図5(a)に示されるように、負荷45は抵抗値
が大きく、軽負荷状態になる。この状態のとき、図5
(b)に示されるように、負荷電流は小さい値(最小
値)を保持し、図5(c)に示されるように、負荷電圧
は順次増大し、最終的にもとの大きい値(最大値)にま
で増大し、図5(d)に示されるように、昇圧型直流−
直流コンバータ42の出力電流は僅かながら順次減少
し、最終的にもとの小さい値(最小値)にまで減少す
る。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】前記携帯型光学的符号
読取り装置に用いられる既知の電源回路は、電源に小型
2次電池や乾電池を用いているので、昇圧型直流−直流
コンバータ42の電流供給能力が小さく、約150mA
程度である。これに対し、負荷電流は、重負荷状態と軽
負荷状態との切替えにより、極端に値が変化する間歇的
な流れ(例えば、デューテイ比が1/20以下)になる
ので、平均電流値は昇圧型直流−直流コンバータ42の
電流供給能力よりも少ない150mA以下である。とこ
ろが、短時間(例えば、1msec乃至100mse
c)に流れるピーク負荷電流値は、昇圧型直流−直流コ
ンバータ42の電流供給能力よりもはるかに大きい約1
A程度になるもので、携帯型光学的符号読取り装置を負
荷とする電源回路は、このような動作が普通の動作状態
である。そして、前記既知の電源回路においては、前述
のように、負荷45の抵抗値が大幅に変動したとき、負
荷電圧が著しく低下し、誤動作が生じるようになる。
【0021】電源回路における誤動作の発生を避けるた
めに、負荷45の抵抗値が大幅に変動したとき、負荷電
圧の低下を抑える手段を設けることが知られている。か
かる手段の中で、最も簡易なものは、大容量の分路コン
デンサ43の容量値を大きくする、例えば、80000
μF程度の容量値に設定する手段であるが、分路コンデ
ンサ43の容量値を大きくした場合、負荷電流の平均値
に比べて電源回路の容積が大きくなってしまい、電源回
路を内蔵した携帯型装置の全体容積が大きくなる他に、
重量が増大し、かつ、製造コストが上昇してしまうとい
う問題がある。
【0022】また、他の負荷電圧の低下を抑える手段と
して、軽負荷時にコンデンサを充電し、重負荷時にその
コンデンサを放電させ、重負荷時の負荷電圧の低下をコ
ンデンサの放電電流によって補うようにした手段があ
り、その一例として、特開平4−251522号に開示
を挙げることができる。
【0023】前記特開平4−251522号に開示の手
段は、一応、重負荷時の負荷電圧の低下を補うことがで
きるものの、重負荷時の負荷電圧を専らコンデンサの充
電電流で補うようにしているため、重負荷時の負荷電圧
を補充するにはかなり大きな容量のコンデンサが必要と
なり、電源回路の容積が大きくなるだけでなく、電源回
路を内蔵した携帯型装置の全体容積が大きくなって、重
量が増大し、かつ、製造コストが上昇してしまうという
問題を十分に解決することができないものである。
【0024】本発明は、かかる問題点を完全に解決する
もので、その目的は、電源回路の容積や重量の増加及び
製造コストの上昇を最小限に抑え、しかも、負荷の変動
状態に依存することなく、負荷電圧の変動を有効的に抑
える電源回路を提供することにある。
【0025】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の電源回路は、電源の電圧を変換し、発生し
た変換電圧を平滑フィルタを介して負荷に供給する第1
の直流−直流コンバータと、重負荷状態に移行して変換
電圧が規定電圧許容範囲以下に低下したときに限って、
コンデンサの充電電流を変換電圧に加算する電力供給部
とを備えるもので、規定電圧許容範囲の最下限電圧を第
1の直流−直流コンバータの内部制御電圧よりも低く設
定した手段を具備している。
【0026】そして、前記手段において、軽負荷時に
は、第1の直流−直流コンバータのみを動作させ、電力
供給部のコンデンサを変換電圧によって充電しているの
に対して、重負荷に移行した場合には、第1の直流−直
流コンバータをフル稼動させ、変換電圧を最大限出力さ
せるとともに、その変換電圧で賄切れない部分を電力供
給部のコンデンサの放電電流で補うようにしている。
【0027】このように、前記手段によれば、電力供給
部から補充される放電電流は、前記既知の電源回路、例
えば、特開平4−251532号に開示の手段に比べて
かなり少なくすることが可能になり、その分、電力供給
部のコンデンサの容量値を小さくすることができる。
【0028】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態において、電
源回路は、直流電源と、直流電源の電圧を変換する第1
の直流−直流コンバータと、第1の直流−直流コンバー
タの変換電圧を平滑し、負荷に出力する平滑フィルタ
と、電力供給部とを備えるもので、電力供給部は、変換
電圧の電圧低下を検出して電圧低下検出信号を出力する
電圧検出部と、容量素子を有し、変換電圧または直流電
源の電圧によって容量素子を充電し、電圧低下検出信号
の出力時に容量素子を放電する電力保持部と、電圧低下
検出信号の出力時に電力保持部の放電出力を電圧変換
し、第1の直流−直流コンバータの変換電圧と合成する
第2の直流−直流コンバータとからなり、第1の直流−
直流コンバータの内部制御電圧よりも電圧検出部の電圧
低下検出信号の発生開始電圧を低く設定している。
【0029】また、本発明の実施の形態は、電力供給部
の入力側に容量素子の充電電流を制限する電流リミッタ
部を設けてもよく、直流電源に電池を用いてもよい。
【0030】さらに、本発明の実施の形態は、負荷をバ
ーコードスキャナ等の携帯型光学的符号読取り装置とし
た場合に好適である。
【0031】本発明の電源回路の実施の形態の機能は、
次のとおりである。
【0032】軽負荷時に、第1の直流−直流コンバータ
の出力変換電圧が常時規定電圧許容範囲にあるので、電
圧検出部が電圧低下検出信号を発生せず、容量素子が放
電されない。この時点に、第1の直流−直流コンバータ
だけが動作して変換電圧を出力し、電力供給部は容量素
子を充電するだけで、放電電流を出力しない。
【0033】重負荷時になると、第1の直流−直流コン
バータの出力変換電圧が規定電圧許容範囲よりも低下す
るので、電圧検出部が電圧低下検出信号を発生し、容量
素子が放電されて、容量素子の放電電流が変換電圧に加
算される。この時点に、第1の直流−直流コンバータが
動作して変換電圧を出力するとともに、電力供給部も容
量素子の充電電流を出力し、第1の直流−直流コンバー
タの出力変換電圧に加算する。
【0034】この場合、第1の直流−直流コンバータの
内部制御電圧に比べて電圧検出部における電圧低下検出
信号の発生開始電圧を低く選んでいるので、電力供給部
が容量素子の充電電流を出力し、変換電圧に加算してい
る期間、第1の直流−直流コンバータがフル稼働するよ
うになり、電力供給部の容量素子が出力する放電電流を
少なくすることができる。その結果、電力供給部の容量
素子は、容量値の小さいものを選ぶことができ、電源回
路全体の容積や重量を増加させることがなく、しかも、
製造コストが増大することもない。
【0035】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
【0036】図1は、本発明による電源回路の一実施例
の構成を示す回路図であって、携帯型光学的符号読取り
装置として代表的なバーコードスキャナの電源回路を構
成している例を示すものである。
【0037】図1に示されるように、電源回路は、内蔵
電源1と、昇圧型直流−直流コンバータ(第1の直流−
直流コンバータ)2と、電流リミッタ回路(電流リミッ
タ部)3と、倍電圧電源回路(電力保持部)4と、降圧
型直流−直流コンバータ(第2の直流−直流コンバー
タ)5と、電圧検出回路(電圧検出部)6と、第1の分
路コンデンサ7と、リップルフィルタ(平滑フィルタ)
8と、バーコードスキャナ(負荷)9と、出力ライン1
0とからなっている。
【0038】この場合、内蔵電源1は、1本または少な
い本数の小型2次電池や乾電池からなる。昇圧型直流−
直流コンバータ2は、第1の直列インダクタ2(1)
と、第1の電界効果トランジスタ(第1のFET)2
(2)と、第1のショットキバリアダイオード(第1の
SBD)2(3)と、自励発振回路2(4)と、オペア
ンプ2(5)と、基準電圧源2(6)と、2つの分圧抵
抗2(7)、2(8)とを備える。電流リミッタ回路3
は、直列抵抗3(1)、3(2)と、第2の電界効果ト
ランジスタ(第2のFET)3(3)と、PNPトラン
ジスタ3(4)と、バイアス抵抗3(5)とを備える。
倍電圧電源回路4は、比較的大きな容量、例えば100
0μFを有する第1のコンデンサ4(1)と、同じく比
較的大きな容量、例えば1000μFを有する第2のコ
ンデンサ4(2)と、Pチャネル電界効果トランジスタ
(PFET)4(3)と、第1のNチャネル電界効果ト
ランジスタ(第1のNFET)4(4)と、リトリガブ
ルワンショット回路4(5)と、第2のショットキバリ
アダイオード(第2のSBD)4(6)とを備える。降
圧型直流−直流コンバータ5は、第2のNチャネル電界
効果トランジスタ(第2のNFET)5(1)と、倍電
圧パルスドライブ回路5(2)と、第2の直列インダク
タ5(3)とを備える。電圧検出回路6は、比較器6
(1)と、第1組の2つの分圧抵抗6(2)、6(3)
と、第2組の3つの分圧抵抗6(4)、6(5)、6
(6)と、コンデンサ6(7)と、ヒステリシス形成用
抵抗6(8)、6(9)とを備える。また、リップルフ
ィルタ8は、第3の直列インダクタ8(1)と、第2の
分路コンデンサ8(2)とを備えている。
【0039】そして、昇圧型直流−直流コンバータ2
は、入力端が内蔵電源1に、出力端が出力ライン10と
電流リミッタ回路3の入力端にそれぞれ接続される。倍
電圧電源回路4は、入力端が電流リミッタ回路3の出力
端に、出力端が降圧型直流−直流コンバータ5の入力端
に、制御端が電圧検出回路6の出力端にそれぞれ接続さ
れる。降圧型直流−直流コンバータ5の出力端、電圧検
出回路6の入力端、リップルフィルタ8の入力端は、い
ずれも出力ライン10に接続され、リップルフィルタ8
の出力端は、負荷9に接続される。
【0040】また、図2(a)乃至(f)は、図1に図
示された実施例の電源回路における各部の状態の一例を
示す動作説明図であって、図2(a)は負荷9の抵抗変
化、図2(b)は昇圧型直流−直流コンバータ2から出
力される変換電圧、図2(c)は昇圧型直流−直流コン
バータ2における第1のFET2(2)のスイッチング
波形、図2(d)は電圧検出回路6における比較器6
(1)の入力電圧、図2(e)は比較器6(1)から出
力される電圧低下検出信号、図2(f)は倍電圧電源回
路4の出力電圧をそれぞれ示すものである。また、図3
は、図2に図示の特性の一部の拡大図であって、図3
(a)は昇圧型直流−直流コンバータ2から出力される
変換電圧、図3(b)は比較器6(1)の入力電圧をそ
れぞれ示すものである。
【0041】ここで、本実施例の電源回路の動作を、図
2(a)乃至(f)、図3(a)、(b)を用いて説明
する。
【0042】ただし、この動作説明に関し、昇圧型直流
−直流コンバータ2は、内蔵電池1の電圧を昇圧し、出
力ライン10に変換電圧を出力するとともに、出力ライ
ン10の変換電圧が昇圧型直流−直流コンバータ2の規
定電圧許容範囲L1 以下に低下したとき、規定電圧許容
範囲L1 内に復帰させる制御動作を行っているが、かか
る制御動作は、既に述べた既知の電源回路における昇圧
型直流−直流コンバータ42(図4参照)の制御動作と
殆んど同じであるので、昇圧型直流−直流コンバータ2
におけるこれらの動作については、その説明を省略す
る。
【0043】また、かかる動作説明に関し、第1の分路
コンデンサ7は、出力ライン10の変換電圧を略平均化
するように働き、リップルフィルタ8は、出力ライン1
0から負荷9に供給される変換電圧に対してリップルや
変動分等の不要成分を除去するように働くものである
が、これらの動作も、既に述べた既知の電源回路におけ
る分路コンデンサ43やリップルフィルタ44(図4参
照)の動作とそれぞれ同じであるので、分路コンデンサ
7やリップルフィルタ8の動作についても、その説明を
省略する。
【0044】図2(a)乃至(f)及び図2(a)、
(b)において、時間t1 以前の第1期間は、負荷9を
構成するバーコードスキャナが待機状態にある場合で、
図2(a)に示されるように、負荷9の抵抗値が大きい
状態(軽負荷状態)にあり、また、時間t1 以後の第2
期間は、負荷9を構成するバーコードスキャナが符号の
読み取りを行う符号読取り状態または読み取った符号を
光信号等のリモコン信号に載せて送信するリモコン信号
送信状態に入った場合で、図2(a)に示されるよう
に、負荷9の抵抗値が小さい状態(重負荷状態)にあ
る。
【0045】まず、第1期間において、昇圧型直流−直
流コンバータ2は、負荷9の軽負荷状態に基づいて少な
いエネルギの変換電圧を出力しているもので、図2
(b)または図3(a)に示されるように、第1の直列
インダクタ2(1)の充放電動作に対応して変動範囲
(昇圧型直流−直流コンバータ2の制御範囲)L1 内で
振動するものになる。このとき、昇圧型直流−直流コン
バータ2における第1のFET2(2)は、図2(c)
に示されるように、スイッチングオン期間がスイッチン
グオフ期間に比べてかなり小さくなっている。そして、
電圧検出回路6の比較器6(1)は、図2(d)または
図3(b)に示されるように、非反転入力端子に第1組
の分圧抵抗6(2)、6(3)で分圧された変換電圧V
1 が、反転入力端子に第2組の分圧抵抗6(4)乃至6
(6)で分圧され、コンデンサ6(7)で電圧安定化さ
れた変換電圧V2 がそれぞれ供給され、第1期間を通し
て変換電圧V1 が変換電圧V2 よりも大きいことから、
比較器6(1)は、図2(e)に示されるように電圧低
下検出信号を出力しない。また、倍電圧電源回路4にお
いては、電圧低下検出信号が発生されないことから、リ
トリガブルワンショット回路4(5)のトリガが行われ
ず、リトリガブルワンショット回路4(5)が出力信号
を発生しないので、PFET4(3)がオフ、第1のN
FET4(4)がオンになっており、第1及び第2のコ
ンデンサ4(1)、4(2)は電流リミッタ回路3を通
して供給される昇圧型直流−直流コンバータ2からの変
換電圧によって充電されている。このため、倍電圧電源
回路4は、図2(f)に示されるように、出力電圧を発
生しない。
【0046】次に、第1期間から第2期間に入ると、昇
圧型直流−直流コンバータ2は、負荷9の重負荷状態へ
の移行に基づいて少ないエネルギの変換電圧の出力から
大きなエネルギの変換電圧の出力に順次移行するもの
で、図2(b)または図3(a)に示されるように、昇
圧型直流−直流コンバータ2から出力される変換電圧
は、図3(b)または図4(a)に示されるように、変
動範囲(昇圧型直流−直流コンバータ2の制御範囲)L
1 内の振動状態から急激にレベル低下し、その後に、後
述するように倍電圧電源回路4や降圧型直流−直流コン
バータ5の動作によって、低レベルの変動範囲(降圧型
直流−直流コンバータ5の制御範囲)L2 内で振動する
ようになる。このとき、昇圧型直流−直流コンバータ2
における第1のFET2(2)は、図2(c)に示され
るように、スイッチングオン期間が順次大きく、スイッ
チングオフ期間が順次小さくなって行き、最終的にスイ
ッチングオン期間がスイッチングオフ期間に比べてかな
り大きくなる。そして、電圧検出回路6の比較器6
(1)は、図2(d)または図3(b)に示されるよう
に、非反転入力端子に変換電圧V1 が、反転入力端子に
変換電圧V2 がそれぞれ供給される点において変わりは
ないが、後述するように、降圧型直流−直流コンバータ
5における間歇的な変換電圧への電圧加算によって、第
1期間を通して変換電圧V1 と変換電圧V2 との大きさ
が順次反転し、比較器6(1)は、図2(e)に示され
るように、変換電圧V2 が変換電圧V1 よりも大きくな
る期間に電圧低下検出信号を出力する。倍電圧電源回路
4は、電圧低下検出信号の発生により、リトリガブルワ
ンショット回路4(5)のトリガが行われ、リトリガブ
ルワンショット回路4(5)が出力信号を発生し、PF
ET4(3)をオン、第1のNFET4(4)をオフに
するので、第1及び第2のコンデンサ4(1)、4
(2)の充電電圧は、第1期間から第2期間に変わった
時点から一定時間の経過後に、直列的に加算された状態
で出力される。このため、倍電圧電源回路4は、図2
(f)に示されるような出力電圧を発生する。また、降
圧型直流−直流コンバータ5においては、電圧低下検出
信号の発生により、倍電圧パルスドライブ回路5(2)
が駆動され、倍電圧パルスドライブ回路5(2)の出力
信号が第2のNFET5(1)をオンにするので、電圧
低下検出信号の発生時点に、倍電圧電源回路4の出力電
圧が調整されて出力ライン10の変換電圧に加算供給さ
れ、変換電圧を変動範囲(降圧型直流−直流コンバータ
5の制御範囲)L2 内で振動させるように働く。なお、
倍電圧パルスドライブ回路5(2)の回路例としては、
本出願人による特願平7−47318号を参照された
い。
【0047】この場合、本実施例の電源回路は、昇圧型
直流−直流コンバータ2から出力される変換電圧の変動
範囲、即ち、昇圧型直流−直流コンバータ2の制御範囲
1に比べて、降圧型直流−直流コンバータ5の制御範
囲L2 が低くなるように設定しているもので、このよう
な設定を行うため、昇圧型直流−直流コンバータ2の内
部制御電圧よりも電圧低下検出信号の発生開始電圧を低
くしている。
【0048】また、電圧検出回路6における2つのヒス
テリシス形成用抵抗6(8)、6(9)は、図2(d)
または図3(b)に示されるように、変換電圧V1 と変
換電圧V2 のレベルが一致した際に、変換電圧V1 のレ
ベルを一定値だけレベルシフトさせるもので、レベル一
致点付近において不安定な比較動作が行われないように
設けているものである。
【0049】さらに、電圧検出回路6に2つのヒステリ
シス形成用抵抗6(8)、6(9)を設ける代わり(こ
の場合、抵抗6(8)はショート、抵抗6(9)はオー
プン状態する)に、昇圧型直流−直流コンバータ2の動
作周波数と、降圧型直流−直流コンバータ5における第
2の直列インダクタ5(3)のインダクタンス値及び第
1の分路コンデンサ7のキャパシタンス値とを適宜選択
すれば、恰も、ヒステリシスを持たせた場合と同様の機
能を達成できる。
【0050】このように、本実施例の電源回路によれ
ば、昇圧型直流−直流コンバータ2の内部制御電圧に比
べて電圧検出回路6における電圧低下検出信号の発生開
始電圧が低くなるように選んでいるので、倍電圧電源回
路4の容量素子4(1)、4(2)の充電電圧を放電さ
せ、変換電圧に加算している期間、昇圧型直流−直流コ
ンバータ2がフル稼働するようになり、その分、倍電圧
電源回路4の容量素子4(1)、4(2)から出力され
る放電電流を少なくすることができ、その分、長い時間
にわたって変換電圧への加算電圧を供給し続けることが
可能になる。
【0051】また、本実施例の電源回路によれば、容量
素子4(1)、4(2)は、容量値の比較的小さなもの
を選ぶことができるようになり、電源回路全体の容積や
重量をあまり増加させることがなく、その上、製造コス
トがそれ程増大することもない。
【0052】なお、本実施例においては、第1の直流−
直流コンバータとして、昇圧型直流−直流コンバータ2
を用いた例を挙げて説明したが、本発明による第1の直
流−直流コンバータは昇圧型のものに限られない。例え
ば、外部とのインターフェイス線からの電力を少しずつ
取って蓄えておき、負荷に電流が必要なときに利用する
という場合が考えられるが、そのようなときにインター
フェイスの電圧の方が高ければ降圧型直流−直流コンバ
ータを用いるようにしてもよい。ただし、降圧型直流−
直流コンバータを用いたときは、倍電圧電源回路4の容
量素子4(1)、4(2)を充電する場合に、降圧型直
流−直流コンバータから出力される変換電圧を用いるの
ではなく、電池電源1の電圧を用いて充電するように変
更した方が効率がさらに良くなる。
【0053】また、本実施例においては、倍電圧電源回
路4の入力側に充電電流を制限するリミッタ回路3を接
続した例を挙げて説明したが、本発明においてリミッタ
回路3は必須のものではなく、省略することもできる。
【0054】さらに、本実施例においては、負荷9がバ
ーコードスキャナである例を挙げて説明したが、本発明
による電源回路は、バーコードスキャナを負荷9にした
場合に限られるものではなく、バーコードスキャナに類
似の他の携帯型光学的符号読取り装置や、動作時及び非
動作(待機)時における動作インピーダンスが大幅に異
なる携帯型機器を負荷とする場合にも同様に適用できる
ことは勿論である。
【0055】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、負荷抵
抗の大幅な低下により、変換電圧が著しく低下しようと
した際に、電圧検出部に得られる電圧低下検出信号によ
り電力保持部と降圧型直流−直流コンバータとを動作さ
せ、電力保持部においては、それまで変換電圧によって
充電されていた容量素子を放電させ、変換電圧よりも高
い電圧を発生し、降圧型直流−直流コンバータにおいて
は、その高い電圧を調整して変換電圧に加算しているの
で、変換電圧の急激な低下を短時間内に抑圧できて、変
動電圧を負荷の軽重状態に係わりなくほぼ一定に維持す
ることができ、変動電圧の大幅な低下に基づく電源回路
の誤動作の発生を未然に防げるという効果がある。
【0056】また、本発明によれば、第1の直流−直流
コンバータの内部制御電圧に比べて電圧検出部における
電圧低下検出信号の発生開始電圧が低くなるように選ん
でいるので、電力保持部の容量素子の充電電圧を放電さ
せ、変換電圧に加算している期間、第1の直流−直流コ
ンバータがフル稼働するようになり、その分、電力保持
部の容量素子から出力される放電電流を少なくすること
ができ、その分、長い時間にわたって変換電圧への加算
電圧を供給し続けることが可能になるだけでなく、容量
素子の容量値を比較的小さなものを選ぶことができるの
で、電源回路全体の容積や重量をあまり増加させること
がなく、その上、製造コストがそれ程増大することもな
いという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による電源回路の一実施例の構成を示す
回路図である。
【図2】図1に図示された実施例の電源回路における各
部の状態の一例を示す動作説明図である。
【図3】図2に図示の特性の一部の拡大図である。
【図4】バーコードスキャナ等の携帯型光学的符号読取
り装置に用いられる既知の電源回路の構成の一例を示す
回路図である。
【図5】図4に図示された既知の電源回路において、負
荷が大幅に変動した際の各部の状態の一例を示す動作説
明図である。
【符号の説明】
1 内蔵電源 2 昇圧型直流−直流コンバータ(第1の直流−直流コ
ンバータ) 2(1) 第1の直列インダクタ 2(2) 第1の電界効果トランジスタ(第1のFE
T) 2(3) 第1のショットキバリアダイオード(第1の
SBD) 2(4) 自励発振回路 2(5) オペアンプ 2(6) 基準電圧源 2(7)、2(8) 分圧抵抗 3 電流リミッタ回路(電流リミッタ部) 3(1)、3(2) 直列抵抗 3(3) 第2の電界効果トランジスタ(第2のFE
T) 3(4) PNPトランジスタ 3(5) バイアス抵抗 4 倍電圧電源回路(電力保持部) 4(1) 第1のコンデンサ 4(2) 第2のコンデンサ 4(3) Pチャネル電界効果トランジスタ(PFE
T) 4(4) 第1のNチャネル電界効果トランジスタ(第
1のNFET) 4(5) リトリガブルワンショット回路 4(6) 第2のショットキバリアダイオード(第2の
SBD) 5 降圧型直流−直流コンバータ(第2の直流−直流コ
ンバータ) 5(1) 第2のNチャネル電界効果トランジスタ(第
2のNFET) 5(2) 倍電圧パルス駆動回路 5(3) 第2の直列インダクタ 6 電圧検出回路(電圧検出部) 6(1) 比較器 6(2)、6(3) 第1組の分圧抵抗 6(4)、6(5)、6(6) 第2組の分圧抵抗 6(7) コンデンサ 6(8)、6(9) ヒステリシス形成用抵抗 7 第1の分路コンデンサ 8 平滑フィルタ(リップルフィルタ) 8(1) 第3の直列インダクタ 8(2) 第2の分路コンデンサ 9 負荷 10 出力ライン

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流電源と、前記直流電源の電圧を変換
    する第1の直流−直流コンバータと、前記第1の直流−
    直流コンバータの変換電圧を平滑し、負荷に出力する平
    滑フィルタと、電力供給部とを備え、前記電力供給部
    は、前記変換電圧の電圧低下を検出して電圧低下検出信
    号を出力する電圧検出部と、容量素子を有し、前記変換
    電圧または前記直流電源の電圧によって前記容量素子を
    充電し、前記電圧低下検出信号の出力時に前記容量素子
    を放電する電力保持部と、前記電圧低下検出信号の出力
    時に前記電力保持部の放電出力を電圧変換し、前記第1
    の直流−直流コンバータの変換電圧と合成する第2の直
    流−直流コンバータとからなり、前記第1の直流−直流
    コンバータの内部制御電圧よりも前記電圧検出部の電圧
    低下検出信号の発生開始電圧を低く設定したことを特徴
    とする電源回路。
  2. 【請求項2】 前記電力供給部は、入力側に前記容量素
    子の充電電流を制限する電流リミッタ部を設けたことを
    特徴とする請求項1に記載の電源回路。
  3. 【請求項3】 前記直流電源は、電池であることを特徴
    とする請求項1または2に記載の電源回路。
  4. 【請求項4】 前記負荷は、バーコードスキャナ等の携
    帯型光学的符号読取り装置であることを特徴とする請求
    項1、2、3のいずれかに記載の電源回路。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3530387B2 (ja) * 1998-07-22 2004-05-24 シャープ株式会社 電源回路及びそれを備えたディスク装置
SE9902460D0 (sv) * 1999-06-23 1999-06-23 Electronique Ind Departement D Energy source with battery and supercapacitor
JP2001350529A (ja) * 2000-06-08 2001-12-21 Murata Mfg Co Ltd 電源装置およびそれを用いた電子機器および電源装置の出力短絡保護方法
EP1202427B1 (en) 2000-10-27 2013-08-28 Invensys Systems, Inc. Load voltage controller for a field device and related control method
DE10303246B3 (de) * 2003-01-28 2004-10-28 Infineon Technologies Ag Ansteuerschaltung für einen Schalter in einem Schaltwandler und Verfahren zur Ansteuerung eines Schalters in einem Schaltwandler
US7068017B2 (en) * 2003-09-05 2006-06-27 Daimlerchrysler Corporation Optimization arrangement for direct electrical energy converters
US7432690B2 (en) * 2005-05-27 2008-10-07 Hubbell Incorporated Dual circuit wall switch occupancy sensor and method of operating same
US7977921B2 (en) * 2008-08-15 2011-07-12 National Semiconductor Corporation AC-to-DC voltage conversion and charging circuitry
JP2010213559A (ja) * 2009-02-12 2010-09-24 Mitsumi Electric Co Ltd 直流電源装置およびdc−dcコンバータ

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3414802A (en) * 1966-04-18 1968-12-03 Bell Telephone Labor Inc Stacked series regulator
US4868908A (en) * 1988-10-18 1989-09-19 Ventritex Power supply down-conversion, regulation and low battery detection system
US5532576A (en) * 1994-04-11 1996-07-02 Rockwell International Corporation Efficient, well regulated, DC-DC power supply up-converter for CMOS integrated circuits
US5710699A (en) * 1996-05-28 1998-01-20 General Electric Company Power electronic interface circuits for batteries and ultracapacitors in electric vehicles and battery storage systems

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