JP3953239B2

JP3953239B2 - 電源回路

Info

Publication number: JP3953239B2
Application number: JP25515599A
Authority: JP
Inventors: 良一高橋
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1999-09-09
Filing date: 1999-09-09
Publication date: 2007-08-08
Anticipated expiration: 2019-09-09
Also published as: JP2001086379A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源回路に関し、更に言えばＣＣＤカメラシステムを駆動する際の温度特性変化の低減化を図る技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に電子機器の電源は、１次ＡＣ電源をトランス等を利用して、より電圧が低い２次ＡＣ電圧に変換し、更に整流回路と呼ばれるコンデンサとダイオードで安定したＤＣ電源を生成している。
【０００３】
例えば、よく電子機器で使用される３．３Ｖや５Ｖがそれに相当する。しかし、実際の電子機器は、３．３Ｖや５Ｖの電圧だけで駆動されているわけではなく、個々のシステムが要求する個々の電圧を生成させる必要がある。尚、その方法としては、ＤＣ−ＤＣコンバータやチャージポンプ回路等が使用されている。
【０００４】
以下に、本出願人が先に出願した（特開平１１−１１２８５０号公報参照）明細書に記載したＣＣＤカメラシステムを例にして説明する。
【０００５】
従来より、画像信号を得るための撮像手段として、ＣＣＤカメラシステムが広く利用されており、多くのビデオカメラなどに利用されている。このＣＣＤカメラシステムでは、面状に配置した撮像部の光電変換素子において、蓄積した電荷により１フレーム（フィールド）に画像が形成される。
【０００６】
例えば、ＮＴＳＣ方式のビデオ信号であれば、１フィールドが１／６０秒（６０Ｈｚ）で表示され、２５０本程度の水平走査ラインから成っている。そして、撮像部の光電変換素子で得た水平走査ライン毎に順次出力する。
【０００７】
また、フレームトランスファ方式のＣＣＤカメラシステムでは、撮像部の光電変換素子の電荷を一旦全て消去し、所定時間後に、撮像部から蓄積部に全ての電荷を移動する。そして、不要となった撮像部の電荷を消去すると共に、蓄積部からの電荷を１水平走査ライン分ずつ水平転送ラインに転送し、ここから順次出力する。
【０００８】
ここで、上記ＣＣＤカメラシステムを駆動するためには、数種類の電圧（例えば、３．３Ｖ，５Ｖ，１８Ｖ，４０Ｖ及び−１０Ｖ）が必要であり、例えば、５Ｖ電圧を用いて、各電圧を生成する場合、それぞれに対応するＤＣ−ＤＣコンバータを用いていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、ＣＣＤカメラの動作原理から必要なＣＣＤカメラの電荷掃き捨てパルスであるＮＳＵＢパルス電圧（図４の波線参照）は、上述したように正電圧生成回路も負電圧生成回路もＤＣ−ＤＣコンバータで生成していた。図４の実線はＣＣＤカメラの撮像部に蓄積された電荷（図中のハッチングされた領域）が障壁を介して蓄積された状態を示している。
【００１０】
前記ＤＣ−ＤＣコンバータは温度変化の影響を受け易い素子であるため、周囲温度が上昇した際にＮＳＵＢパルス電圧が下がって（図５の実線に示すように、例えば２０℃の際に１８Ｖであったものが、５０℃になるとそれよりも０．５Ｖ程度下がって）しまい、その結果、蛍光灯の光のような輝度が高い直線状の被写体を撮像した場合、蛍光灯がＶ字状に少し曲がって映る現象が発生していた。尚、我々は、この現象を「Ｖタレ」と呼んでいる。この現象は、ＮＳＵＢパルス電圧が減少したため、電荷の転送能力が低下したためと考えられている。
【００１１】
この現象を補償するために、予めＮＳＵＢパルス電圧を高めに設定（例えば、２つのＤＣ−ＤＣコンバータを用いた際に、上記０．５Ｖずつ電圧が下がるとした場合を想定して１Ｖ高めに設定）する対処法もあるが、この場合にはＣＣＤカメラの飽和出力電圧が下がってしまい画像が暗くなるので、その分、後段の信号処理のアンプで増幅するため、Ｓ／Ｎが低下するという問題があった。
【００１２】
従って、本発明ではＤＣ−ＤＣコンバータを用いた場合における温度特性変化の低減化を可能にする電源回路を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明の電源回路は、図１に示すように直流電源からの電源電圧を昇圧してＣＣＤカメラ８を駆動する昇圧電圧を得るものにおいて、発振駆動回路２からのパルス信号を利用して第１の変換電圧を発生するＤＣ−ＤＣコンバータ１から成る正電圧生成回路と、前記正電圧生成回路で発生させた第１の変換電圧が入力されるチャージポンプ回路６とツェナーダイオードＺＤを用いた定電圧化回路７から成る第２の変換電圧を発生する負電圧生成回路とを具備し、前記正電圧生成回路の正側の温度特性成分を負電圧生成回路の負側の温度特性成分で相殺させるようにしたことを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電源回路に係る一実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１において、例えば５Ｖの電源電圧とグランド（ＧＮＤ）に接続されたＤＣ−ＤＣコンバータ１（正電圧生成回路を構成する。）により、ＣＣＤカメラシステムの駆動に必要な１８Ｖを生成している。尚、このＤＣ−ＤＣコンバータ１は、従来周知なものであり、詳しい説明は省略するが基準電圧発生回路５内で発生させたコントロール制御信号（ＣＯＮＴ）に基づいて発振駆動回路２（約１００ＫＨｚ）が発振動作され、スイッチング素子であるＢＩＰ型トランジスタＴｒ１がオン・オフ動作される。そして、前記電源電圧５ＶがコイルＬ１を通してＧＮＤに落ちる際に大電流が流れることでコイルＬ１に大（昇圧）電圧が生成される。この大電圧がダイオードＤ１を通してコンデンサＣ１で平滑された電圧が出力される。このとき、コイルＬ１で生成した大電圧が、抵抗分割方式（Ｒ１，Ｒ２）により所望電圧（１８Ｖ）となるように設定されている。
【００１６】
また、−１０Ｖを生成するための回路構成について説明する。
【００１７】
６はコンデンサＣ２，Ｃ３とダイオードＤ２，Ｄ３等から成るチャージポンプ回路で、ダイオードＤ３のカソードは、ＧＮＤに接続されている。また、７はＢＩＰ型トランジスタＴｒ２とツェナーダイオードＺＤ等から成る定電圧化回路で、前記チャージポンプ回路６とでシリーズレギュレータ（負電圧生成回路を構成する。）を構成し、このシリーズレギュレータによる熱損失を利用して、更に電圧降下させて必要な電圧（−１０Ｖ）を生成している。
【００１８】
即ち、前記５Ｖの電源電圧が前記コイルＬ１を通して前述した１８Ｖパルス（説明では１８Ｖパルスとするが、実際にはダイオードの損失分があり、１８＋０．６Ｖである。）になった状態でコンデンサＣ２の一端部に入力され、このコンデンサＣ２の他端部から出力された電圧（１８Ｖパルス）は、ダイオードＤ２，Ｄ３（およそ０．６Ｖ）、コンデンサＣ３により所定電圧（１８Ｖ−１．２Ｖ＝１６．８Ｖ）に電圧降下された後、ＢＩＰ型トランジスタＴｒ２に入力され、このＢＩＰ型トランジスタＴｒ２及びツェナーダイオードＺＤで更に電圧降下されて所定電圧（−１０Ｖ）が出力される。
【００１９】
ここで、本発明の特徴は、従来のＤＣ−ＤＣコンバータに代えて、上述したようにチャージポンプ回路６とツェナーダイオードＺＤを用いた定電圧化回路７とで負電圧生成回路を構成したことである。これにより、正電圧生成回路を構成するＤＣ−ＤＣコンバータによる正側の温度特性変化分を、それと逆の極性となるツェナーダイオードＺＤの負側の温度特性変化分で相殺することで、温度変化の影響を受け難い回路構成を実現したことである。
【００２０】
以下、上述した説明を検証してみる。尚、以下の説明ではＮＳＵＢパルス電圧として４０Ｖが必要であるとして説明を続ける。
【００２１】
即ち、図１のＡ点では上述したようにＤＣ−ＤＣコンバータ１により１８Ｖ（図２（ｂ）参照）が生成され、Ｂ点では前記負電圧生成回路により−１０Ｖ（図２（ａ）参照）の直流電圧が生成され、Ｃ点では前記１８Ｖが抵抗Ｒ３，Ｒ４及びＢＩＰ型トランジスタＴｒ３で電圧降下された１８Ｖ−６Ｖ＝１２Ｖの直流電圧（図２（ａ）参照）が生成され、従ってトランジスタＴＲ３のベースに印加されるパルスで、Ｄ点ではＮＳＵＢパルス電圧として必要な４０Ｖ（図２（ｂ）参照）＝１８Ｖ＋（１８Ｖ−６Ｖ）＋｜−１０Ｖ｜が生成され、この４０ＶがＣＣＤカメラ８に供給されることになる。
【００２２】
このとき、従来の回路構成では温度変化が生じた際のＮＳＵＢパルス電圧が、
【００２３】
【数１】

【００２４】
となってしまっていたが、本発明の回路構成では温度変化が生じた際でもＮＳＵＢパルス電圧が、
【００２５】
【数２】

【００２６】
となるように、負電圧生成回路に−２αＶの特性がでるように負電圧を生成している。
【００２７】
尚、図３には負電圧生成回路を従来のＤＣ−ＤＣコンバータで構成した際の温度特性変化（実線）と、同じく負電圧生成回路を本発明のチャージポンプ回路６とツェナーダイオードＺＤを用いた定電圧化回路７とで構成した際の温度特性変化（一点鎖線）を示しており、このように従来の負電圧生成回路では、例えば２０℃の際に｜−１０Ｖ｜であったものが、５０℃になるとそれよりも０．５Ｖ程度下がって｜−９．５Ｖ｜となり、逆に本発明の負電圧生成回路では、例えば２０℃の際に｜−１０Ｖ｜であったものが、５０℃になるとそれよりも１．０Ｖ程度上がって｜−１１．０Ｖ｜となる。
【００２８】
従って、本発明では上述したように温度変化により、ＤＣ−ＤＣコンバータ１で構成される正電圧生成回路で生成される電圧値の低下分を本発明の負電圧生成回路で生成される電圧値の上昇分で補うことができ、所望のＮＳＵＢパルス電圧をＣＣＤカメラ８に供給できる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、ＣＣＤカメラの電荷掃き捨て用パルスであるＮＳＵＢパルス電圧を生成する際に用いる正電圧生成回路としてのＤＣ−ＤＣコンバータによる温度特性変化の影響を、負電圧生成回路としてＤＣ−ＤＣコンバータを用いる代りにチャージポンプ回路と前記ＤＣ−ＤＣコンバータの正側の温度特性変化分と逆極性の負側の温度特性変化分を有するツェナーダイオードを用いた定電圧化回路とで構成することで相殺でき、温度特性変化の影響を受け難い回路構成を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の電源回路を示す回路図である。
【図２】本発明の電源回路の各部における生成電圧を示す波形図である。
【図３】本発明の負電圧電源回路による温度特性変化の影響を示す波形図である。
【図４】ＣＣＤカメラチップ面の縦方向のポテンシャル状態を示す波形図である。
【図５】従来の正電圧電源回路による温度特性変化の影響を示す波形図である。

Claims

直流電源からの電源電圧を昇圧してＣＣＤカメラを駆動する昇圧電圧を得る電源回路であって、
所定の発振駆動回路からのパルス信号を利用して変換電圧を発生し、当該変換電圧から上記電源電圧より高い正の第１の生成電圧を生成する正電圧生成回路と、
前記正電圧生成回路で発生させた前記変換電圧から上記電源電圧より低い負の第２の生成電圧を発生する負電圧生成回路と、
前記正電圧生成回路で発生された前記第１の生成電圧と前記負電圧生成回路で発生された前記第２の生成電圧に基づいて、前記第１の生成電圧より高い電圧を最大値とするパルス電圧を、前記ＣＣＤカメラを駆動する昇圧電圧として生成する電圧生成回路と、を具備し、
前記電圧生成回路からパルス電圧を得るにあたり、前記第１の生成電圧の温度特性による変化分は前記第２の生成電圧の温度特性による変化分により相殺されることを特徴とする電源回路。
前記正電圧生成回路はＤＣ−ＤＣコンバータから構成され、前記負電圧生成回路は、前記正電圧生成回路で発生させた前記変換電圧が入力されるチャージポンプ回路と、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの正側の温度特性変化分と逆極性の温度特性変化分を有するツェナーダイオードを用いた定電圧化回路から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電源回路。