JP3386328B2 - 電源回路 - Google Patents
電源回路Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチング電源
回路を用いた電源回路における電源スイッチ回路に関
し、特に半導体などの電子的なスイッチを低損失に動作
させるようにした電源スイッチ回路に関するものであ
る。
回路を用いた電源回路における電源スイッチ回路に関
し、特に半導体などの電子的なスイッチを低損失に動作
させるようにした電源スイッチ回路に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】スイッチング電源を用いた従来の電源回
路の一例を図３に示す。スイッチ回路１を介して乾電池
等の直流電源がスイッチング電源回路３に印加されてい
る。スイッチング電源回路３はスイッチング・レギュレ
ータにより直流電源を直流・直流変換して出力する。ス
イッチ回路１はスイッチ制御回路２によりオン・オフ制
御され、スイッチング電源回路３への電源供給をオン・
オフする。
路の一例を図３に示す。スイッチ回路１を介して乾電池
等の直流電源がスイッチング電源回路３に印加されてい
る。スイッチング電源回路３はスイッチング・レギュレ
ータにより直流電源を直流・直流変換して出力する。ス
イッチ回路１はスイッチ制御回路２によりオン・オフ制
御され、スイッチング電源回路３への電源供給をオン・
オフする。
【０００３】スイッチ回路１としては、機械的なスイッ
チと半導体スイッチを用いる場合がある。機械的なスイ
ッチは、スイッチ接点の接触抵抗をｒ、流れる電流をＩ
とすると、Ｉ2×ｒが熱となり損失となる。接触抵抗ｒ
は通常極めて小さいのでスイッチとしては低損失である
が、反面、形状が大きく制御も容易でなく、チャタリン
グや寿命に問題があり信頼性に欠けるという短所があ
る。
チと半導体スイッチを用いる場合がある。機械的なスイ
ッチは、スイッチ接点の接触抵抗をｒ、流れる電流をＩ
とすると、Ｉ2×ｒが熱となり損失となる。接触抵抗ｒ
は通常極めて小さいのでスイッチとしては低損失である
が、反面、形状が大きく制御も容易でなく、チャタリン
グや寿命に問題があり信頼性に欠けるという短所があ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】これを避けるためにス
イッチとしてトランジスタやＦＥＴを用いる方式がある
が、この場合には次のような問題がある。スイッチ部の
損失は、トランジスタの場合には、コレクタ・エミッタ
間電圧ＶCEの飽和電圧をＶsat、エミッタ電流をＩとす
ると、Ｖsat×Ｉが損失となる。ＦＥＴの場合、ドレイ
ン・オン抵抗をＲDS(on)、流れる電流をＩとすると、Ｉ
2×ＲDS(on)が損失となる。
イッチとしてトランジスタやＦＥＴを用いる方式がある
が、この場合には次のような問題がある。スイッチ部の
損失は、トランジスタの場合には、コレクタ・エミッタ
間電圧ＶCEの飽和電圧をＶsat、エミッタ電流をＩとす
ると、Ｖsat×Ｉが損失となる。ＦＥＴの場合、ドレイ
ン・オン抵抗をＲDS(on)、流れる電流をＩとすると、Ｉ
2×ＲDS(on)が損失となる。
【０００５】通常、Ｖsatは１Ｖ程度、ＲDS(on)は１Ω
程度であり、トランジスタあるいはＦＥＴのいずれの場
合においても大きい電流Ｉを流すときには大きな損失と
なる。
程度であり、トランジスタあるいはＦＥＴのいずれの場
合においても大きい電流Ｉを流すときには大きな損失と
なる。
【０００６】本発明の目的は、このような点に鑑み、損
失の少ないスイッチ回路を持つ電源回路を提供すること
にある。本発明の他の目的は、更に小型で半永久的な寿
命を持つスイッチ回路を用いた電源回路を提供すること
にある。
失の少ないスイッチ回路を持つ電源回路を提供すること
にある。本発明の他の目的は、更に小型で半永久的な寿
命を持つスイッチ回路を用いた電源回路を提供すること
にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明では、スイッチング・レギュレータを用
いて直流電源を直流・直流変換する電源回路に対して、
低電流の電源で動作し前記直流電源からの電源電圧をレ
ギュレートする三端子レギュレータを備え、この三端子
レギュレータの出力を前記スイッチング・レギュレータ
内にあって低電流の電源で動作する構成素子に供給する
スイッチング・レギュレータ用電源部と、前記直流電源
を前記三端子レギュレータへ供給する電源供給経路をＦ
ＥＴにより開閉するように構成されたスイッチ回路と、
ＣＭＯＳロジックで構成され前記スイッチ回路の開閉動
作を制御するスイッチ制御回路を設けたことを特徴とす
る。
るために本発明では、スイッチング・レギュレータを用
いて直流電源を直流・直流変換する電源回路に対して、
低電流の電源で動作し前記直流電源からの電源電圧をレ
ギュレートする三端子レギュレータを備え、この三端子
レギュレータの出力を前記スイッチング・レギュレータ
内にあって低電流の電源で動作する構成素子に供給する
スイッチング・レギュレータ用電源部と、前記直流電源
を前記三端子レギュレータへ供給する電源供給経路をＦ
ＥＴにより開閉するように構成されたスイッチ回路と、
ＣＭＯＳロジックで構成され前記スイッチ回路の開閉動
作を制御するスイッチ制御回路を設けたことを特徴とす
る。
【０００８】
【作用】スイッチング・レギュレータの構成素子に電源
を供給するスイッチング・レギュレータ用電源部の電源
供給径路をスイッチ回路により開閉する。このスイッチ
回路はスイッチ制御回路により制御する。スイッチング
・レギュレータ用電源部に必要な電流は十分小さいた
め、電源供給径路を開閉するスイッチ部分での電力損失
は極めて少ない。なお、スイッチ制御回路での消費電力
もまた極めて少ない。これにより低損失のスイッチ回路
を持つ電源回路を実現することができる。
を供給するスイッチング・レギュレータ用電源部の電源
供給径路をスイッチ回路により開閉する。このスイッチ
回路はスイッチ制御回路により制御する。スイッチング
・レギュレータ用電源部に必要な電流は十分小さいた
め、電源供給径路を開閉するスイッチ部分での電力損失
は極めて少ない。なお、スイッチ制御回路での消費電力
もまた極めて少ない。これにより低損失のスイッチ回路
を持つ電源回路を実現することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明を詳しく
説明する。図１は本発明に係る電源回路の原理構成図で
ある。図において、１０はスイッチ回路、２０はスイッ
チ制御回路、３０はスイッチング電源回路である。スイ
ッチング電源回路３０はスイッチング・レギュレータ用
電源部４０とスイッチング・レギュレータ５０より構成
される。
説明する。図１は本発明に係る電源回路の原理構成図で
ある。図において、１０はスイッチ回路、２０はスイッ
チ制御回路、３０はスイッチング電源回路である。スイ
ッチング電源回路３０はスイッチング・レギュレータ用
電源部４０とスイッチング・レギュレータ５０より構成
される。
【００１０】図２は図１の各部の具体的な構成を示す構
成図である。スイッチ制御回路２０は、乾電池がある限
り電源は通電されているが、この回路はＣＭＯＳロジッ
クで構成されており、消費電力はごくわずかである。こ
の回路２０は、電源スイッチ２１の接触信号を検出し、
スイッチ回路１０のトランジスタ１３にバイアスをかけ
ＦＥＴ１１をオンにする。
成図である。スイッチ制御回路２０は、乾電池がある限
り電源は通電されているが、この回路はＣＭＯＳロジッ
クで構成されており、消費電力はごくわずかである。こ
の回路２０は、電源スイッチ２１の接触信号を検出し、
スイッチ回路１０のトランジスタ１３にバイアスをかけ
ＦＥＴ１１をオンにする。
【００１１】スイッチ回路１０は、ＦＥＴ１１、抵抗１
２およびトランジスタ１３より構成されている。ＦＥＴ
１１のドレインは乾電池等の直流電源（例えば、単三形
乾電池８本を直列接続し、７．２〜１２．８Ｖの出力電
圧を有する電池）に接続され、またそのゲートは抵抗１
２を介してドレインに接続されると共にトランジスタ１
３のコレクタに接続されている。トランジスタ１３はそ
のエミッタがコモンラインに接続され、またそのベース
にはスイッチ制御回路２０の出力信号が加えられる。
２およびトランジスタ１３より構成されている。ＦＥＴ
１１のドレインは乾電池等の直流電源（例えば、単三形
乾電池８本を直列接続し、７．２〜１２．８Ｖの出力電
圧を有する電池）に接続され、またそのゲートは抵抗１
２を介してドレインに接続されると共にトランジスタ１
３のコレクタに接続されている。トランジスタ１３はそ
のエミッタがコモンラインに接続され、またそのベース
にはスイッチ制御回路２０の出力信号が加えられる。
【００１２】スイッチング・レギュレータ用電源部４０
は、スイッチング・レギュレータ５０の比較器５６，５
８と三角波発生器６０用の電源を供給する電源部であ
り、スイッチ回路１０の出力電圧（ＦＥＴ１１を介して
与えられる乾電池からの電源電圧）をレギュレートする
三端子レギュレータ４１を備えている。なお、スイッチ
ング・レギュレータ用電源部４０枠内に示したＵ１，Ｕ
２は比較器５６，５８に対応するもので、図はこれら比
較器への電源供給を表したものである。
は、スイッチング・レギュレータ５０の比較器５６，５
８と三角波発生器６０用の電源を供給する電源部であ
り、スイッチ回路１０の出力電圧（ＦＥＴ１１を介して
与えられる乾電池からの電源電圧）をレギュレートする
三端子レギュレータ４１を備えている。なお、スイッチ
ング・レギュレータ用電源部４０枠内に示したＵ１，Ｕ
２は比較器５６，５８に対応するもので、図はこれら比
較器への電源供給を表したものである。
【００１３】スイッチング・レギュレータ５０におい
て、５１はＦＥＴ、５２はＦＥＴ５１のドレイン・ゲー
ト間に挿入された抵抗、５３はダイオード、５４はイン
ダクタンス、５５はコンデンサ、５６と５８は比較器、
５７は基準電圧、５９はトランジスタ、６０は三角波発
生器である。
て、５１はＦＥＴ、５２はＦＥＴ５１のドレイン・ゲー
ト間に挿入された抵抗、５３はダイオード、５４はイン
ダクタンス、５５はコンデンサ、５６と５８は比較器、
５７は基準電圧、５９はトランジスタ、６０は三角波発
生器である。
【００１４】ＦＥＴ５１は、そのドレインに乾電池等の
直流電源が接続されており、トランジスタ５９のオン・
オフに応じてオン・オフする。ＦＥＴ５１の出力端（ソ
ース）はインダクタンス５４とコンデンサ５５からなる
平滑回路に接続されている。平滑回路の出力端は、負荷
に接続される電源ライン７０に接続されている。ダイオ
ード５３は逆電圧防止用であってＦＥＴ５１のソースと
コモンライン間に接続されている。
直流電源が接続されており、トランジスタ５９のオン・
オフに応じてオン・オフする。ＦＥＴ５１の出力端（ソ
ース）はインダクタンス５４とコンデンサ５５からなる
平滑回路に接続されている。平滑回路の出力端は、負荷
に接続される電源ライン７０に接続されている。ダイオ
ード５３は逆電圧防止用であってＦＥＴ５１のソースと
コモンライン間に接続されている。
【００１５】比較器５６は平滑回路の出力と基準電圧Ｖ
ref（ここでは、スイッチング・レギュレータ３０の出
力電圧を５Ｖとするため、Ｖrefとしては５Ｖ）を比較
する。比較結果（２値信号）は次段の比較器５８に加え
られている。
ref（ここでは、スイッチング・レギュレータ３０の出
力電圧を５Ｖとするため、Ｖrefとしては５Ｖ）を比較
する。比較結果（２値信号）は次段の比較器５８に加え
られている。
【００１６】比較器５８は、三角波発生器６０の出力
（三角波）と前記比較結果を比較する。比較結果はトラ
ンジスタ５９のベースに入力される。トランジスタ５９
のコレクタはＦＥＴ５１のゲートに接続され、またエミ
ッタはコモンラインに接続されている。
（三角波）と前記比較結果を比較する。比較結果はトラ
ンジスタ５９のベースに入力される。トランジスタ５９
のコレクタはＦＥＴ５１のゲートに接続され、またエミ
ッタはコモンラインに接続されている。
【００１７】このような構成における動作を次に説明す
る。 （１）電源オン時 電源スイッチ２１をオンにしてスイッチ制御回路２０に
電源オンの信号を与えると、スイッチ制御回路２０から
の出力信号によりスイッチ回路１０のトランジスタ１３
がオン状態となる。トランジスタ１３がオンになること
によりＦＥＴ１１がバイアスされてオン状態になり、ス
イッチング・レギュレータ用電源部４０の三端子レギュ
レータ４１に乾電池からの電力が供給される。
る。 （１）電源オン時 電源スイッチ２１をオンにしてスイッチ制御回路２０に
電源オンの信号を与えると、スイッチ制御回路２０から
の出力信号によりスイッチ回路１０のトランジスタ１３
がオン状態となる。トランジスタ１３がオンになること
によりＦＥＴ１１がバイアスされてオン状態になり、ス
イッチング・レギュレータ用電源部４０の三端子レギュ
レータ４１に乾電池からの電力が供給される。
【００１８】これにより、スイッチング・レギュレータ
５０が動作を開始し、電源ライン７０へ電力を供給す
る。なお、スイッチング・レギュレータ５０自体は周知
の構成であるのでその動作については説明を省略する。
５０が動作を開始し、電源ライン７０へ電力を供給す
る。なお、スイッチング・レギュレータ５０自体は周知
の構成であるのでその動作については説明を省略する。
【００１９】（２）電源オフ時
電源スイッチ２１をオフにしてスイッチ制御回路２０に
電源オフの信号（Ｌｏｗレベル信号）を与えると、スイ
ッチ制御回路２０からの出力信号によりスイッチ回路１
０のトランジスタ１３がオフ状態となる。トランジスタ
１３がオフとなることによりＦＥＴ１１もオフ状態とな
り、スイッチング・レギュレータ用電源部４０の三端子
レギュレータ４１への電力供給が遮断される。
電源オフの信号（Ｌｏｗレベル信号）を与えると、スイ
ッチ制御回路２０からの出力信号によりスイッチ回路１
０のトランジスタ１３がオフ状態となる。トランジスタ
１３がオフとなることによりＦＥＴ１１もオフ状態とな
り、スイッチング・レギュレータ用電源部４０の三端子
レギュレータ４１への電力供給が遮断される。
【００２０】これにより、スイッチング・レギュレータ
５０の比較器５６，５８および三角波発生器６０が動作
しなくなり、トランジスタ５９はオフ状態となる。この
ためＦＥＴ５１がオフ状態となり、電源ライン７０への
電力供給は遮断される。
５０の比較器５６，５８および三角波発生器６０が動作
しなくなり、トランジスタ５９はオフ状態となる。この
ためＦＥＴ５１がオフ状態となり、電源ライン７０への
電力供給は遮断される。
【００２１】以上のようにして電源の供給と遮断を行う
ことができる。ここで、従来方式と本発明の電源回路と
でスイッチ部の電力損失を対比してみると次の通りであ
る。
ことができる。ここで、従来方式と本発明の電源回路と
でスイッチ部の電力損失を対比してみると次の通りであ
る。
【００２２】例えば、一般的な仕様のシリコンＰチャネ
ルＭＯＳＦＥＴを使う場合を例にとる。図３に示す従来
方式のスイッチ回路を構成した場合は、次の通りであ
る。このＭＯＳＦＥＴのドレイン・オン抵抗ＲDS(on)は
０．７Ωであり、そこに１Ａのスイッチ電流Ｉがながれ
ると、スイッチ部では０．７×１＝７００（ｍＷ）の損
失が生じる。
ルＭＯＳＦＥＴを使う場合を例にとる。図３に示す従来
方式のスイッチ回路を構成した場合は、次の通りであ
る。このＭＯＳＦＥＴのドレイン・オン抵抗ＲDS(on)は
０．７Ωであり、そこに１Ａのスイッチ電流Ｉがながれ
ると、スイッチ部では０．７×１＝７００（ｍＷ）の損
失が生じる。
【００２３】本発明では、スイッチ回路１０のＦＥＴ１
１に流れる電流は、三端子レギュレータ４１と比較器５
６，５８と三角波発生器６０の低電流の動作電流のみで
あるので、１２ｍＡ程度である。したがってＦＥＴ１１
での電力損失は０．７×０．０１２＝８．４（ｍＷ）程
度となる。
１に流れる電流は、三端子レギュレータ４１と比較器５
６，５８と三角波発生器６０の低電流の動作電流のみで
あるので、１２ｍＡ程度である。したがってＦＥＴ１１
での電力損失は０．７×０．０１２＝８．４（ｍＷ）程
度となる。
【００２４】なお、以上の説明は、本発明の説明および
例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎな
い。したがって本発明は、上記実施例に限定されること
なく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、
変形をも含むものである。
例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎな
い。したがって本発明は、上記実施例に限定されること
なく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、
変形をも含むものである。
【００２５】例えば、スイッチ制御回路２０への信号
は、機械的なスイッチによるオン・オフ信号に代えてロ
ジック信号としてもよい。また、スイッチ回路１０のＦ
ＥＴ１１はＰＮＰトランジスタに代えてもよい。
は、機械的なスイッチによるオン・オフ信号に代えてロ
ジック信号としてもよい。また、スイッチ回路１０のＦ
ＥＴ１１はＰＮＰトランジスタに代えてもよい。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば次の
ような効果がある。本発明では、主な電源径路に電源ス
イッチを配置するのではなく、スイッチング・レギュレ
ータを制御するスイッチング・レギュレータ用電源部４
０への電源供給径路にスイッチを配置した。これによ
り、電力損失の低減、信頼性の向上および小型化を図り
得るスイッチ回路を容易に実現することができる。
ような効果がある。本発明では、主な電源径路に電源ス
イッチを配置するのではなく、スイッチング・レギュレ
ータを制御するスイッチング・レギュレータ用電源部４
０への電源供給径路にスイッチを配置した。これによ
り、電力損失の低減、信頼性の向上および小型化を図り
得るスイッチ回路を容易に実現することができる。
【図１】本発明に係る電源回路の原理構成図
【図２】本発明に係る電源回路の具体例を示す構成図
【図３】従来の電源回路の一例を示す構成図である。
１０ スイッチ回路
１１，５１ ＦＥＴ
１２，５２ 抵抗
１３，５９ トランジスタ
２０ スイッチ制御回路
２１ 電源スイッチ
３０ スイッチング電源回路
４０ スイッチング・レギュレータ用電源部
５０ スイッチング・レギュレータ
６０ 三角波発生器
７０ 電源ライン
Claims (2)
- 【請求項１】スイッチング・レギュレータを用いて直流
電源を直流・直流変換する電源回路に対して、 低電流の電源で動作し前記直流電源からの電源電圧をレ
ギュレートする三端子レギュレータを備え、この三端子
レギュレータの出力を前記スイッチング・レギュレータ
内にあって低電流の電源で動作する構成素子に供給する
スイッチング・レギュレータ用電源部と、前記直流電源を前記三端子レギュレータへ供給する 電源
供給経路をＦＥＴにより開閉するように構成されたスイ
ッチ回路と、ＣＭＯＳロジックで構成され前記 スイッチ回路の開閉動
作を制御するスイッチ制御回路を設けた電源回路。 - 【請求項２】前記スイッチ回路のＦＥＴにはＭＯＳＦＥ
Ｔを用いたことを特徴とする請求項１記載の電源回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02382597A JP3386328B2 (ja) | 1997-02-06 | 1997-02-06 | 電源回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02382597A JP3386328B2 (ja) | 1997-02-06 | 1997-02-06 | 電源回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10225103A JPH10225103A (ja) | 1998-08-21 |
| JP3386328B2 true JP3386328B2 (ja) | 2003-03-17 |
Family
ID=12121151
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02382597A Expired - Fee Related JP3386328B2 (ja) | 1997-02-06 | 1997-02-06 | 電源回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3386328B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4591892B2 (ja) * | 2004-03-15 | 2010-12-01 | ローム株式会社 | 電源装置 |
| JP5217316B2 (ja) * | 2006-10-02 | 2013-06-19 | セイコーエプソン株式会社 | 複数の動作モードで動作する装置、デバイス、および、送受信システム |
-
1997
- 1997-02-06 JP JP02382597A patent/JP3386328B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10225103A (ja) | 1998-08-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |