JP3977036B2 - 安定化電源装置および安定化電源デバイス - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スイッチトキャパシタ型の安定化電源装置および安定化電源デバイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９に、入力電圧の２倍の出力電圧を得るスイッチトキャパシタ型の安定化電源装置１０１の構成を示す。安定化電源装置１０１は、集積化部分１０１ａと、その外部の昇圧コンデンサＣ１０１、入力コンデンサＣ１０２、および出力コンデンサＣ１０３とから構成される。集積化部分１０１ａは、スイッチＳ１０１・Ｓ１０２・Ｓ１０３・Ｓ１０４、コントロール部１１１、コンパレータ１１２、基準電圧源１１３、および分圧抵抗Ｒ１０１・Ｒ１０２を備えている。さらに集積化部分１０１ａは、出力電圧Ｖo を出力する出力端子Ｔ１０１、電池などの電源から入力電圧Ｖinが入力される入力端子Ｔ１０２、ＧＮＤ端子Ｔ１０３、昇圧コンデンサＣ１０１の低電位側の電極Ｃ−が接続されるコンデンサ接続端子Ｔ１０４、および昇圧コンデンサＣ１０１の高電位側の電極Ｃ＋が接続されるコンデンサ接続端子Ｔ１０５を備えている。
【０００３】
この安定化電源装置１０１ではスイッチＳ１０１・Ｓ１０２・Ｓ１０３・Ｓ１０４および昇圧コンデンサＣ１０１でスイッチトキャパシタ部が構成される。コントロール部１１１はスイッチトキャパシタ部のスイッチＳ１０１・Ｓ１０２・Ｓ１０３・Ｓ１０４によるスイッチング動作を制御する。コントロール部１１１によってスイッチＳ１０１・Ｓ１０３がＯＮ状態、かつスイッチＳ１０２・Ｓ１０４がＯＦＦ状態とされ、入力コンデンサＣ１０２を介して入力端子Ｔ１０２に入力電圧Ｖinが印加されると、昇圧コンデンサＣ１０１に充電が行われる。次いでコントロール部１１１によってスイッチＳ１０１・Ｓ１０３がＯＦＦ状態、かつスイッチＳ１０２・Ｓ１０４がＯＮ状態とされると、昇圧コンデンサＣ１０１の各電極電位が入力端子Ｔ１０２の電位分だけ上昇する。このような動作によって昇圧された電圧が出力電圧Ｖo として出力コンデンサＣ１０３を介して出力される。
【０００４】
出力電圧Ｖo は分圧抵抗Ｒ１０１・Ｒ１０２によって検出されており、分圧抵抗Ｒ１０１と分圧抵抗Ｒ１０２との接続点の電圧Ｖfb１０１がコンパレータ１１２の非反転入力端子に入力される。コンパレータ１１２はこの電圧Ｖfb１０１を、基準電圧源１１３によって発生されて反転入力端子に入力される基準電圧Ｖref １０１と比較する。電圧Ｖfb１０１が基準電圧Ｖref １０１に達するとコンパレータ１１２はコントロール部１１１へ信号を出力してスイッチＳ１０１・Ｓ１０２・Ｓ１０３・Ｓ１０４のスイッチング動作を停止させる。コンパレータ１１２はヒステリシス機能付きのコンパレータであり、スイッチング動作が停止して出力電圧Ｖo が低下、すなわち電圧Ｖfb１０１が低下するとコントロール部１１１に信号を出力して再びスイッチＳ１０１・Ｓ１０２・Ｓ１０３・Ｓ１０４にスイッチング動作を開始させる。安定化電源装置１０１は、上記の動作を繰り返すことにより出力電圧Ｖo を安定化する。
【０００５】
ところで、スイッチＳ１０１・Ｓ１０２・Ｓ１０３・Ｓ１０４は例えばＭＯＳＦＥＴからなり、負荷への電力供給時にはこれらＭＯＳＦＥＴのチャンネルのＯＮ抵抗により電流が制限され、出力電圧Ｖo はチャンネルでの電圧降下分が差し引かれたものとなる。電流が流れている状態では（ＭＯＳＦＥＴのチャンネルを流れる電流の２乗）×（チャンネルのＯＮ抵抗）が電力損失となり、発熱を伴う。出力端子Ｔ１０１の短絡などにより過電流が流れる状態では、上記電力損失が非常に大きく単位時間あたりの発熱量が非常に大きいので、安定化電源装置１０１は過電流状態を検出するために、発熱による大きな温度上昇を検出してコントロール部１１１の動作を停止させる加熱検出回路１１４を備えている。加熱検出回路１１４によってコントロール部１１１の動作を停止させ、安定化電源装置１０１の出力を遮断すると発熱が止むので、過電流要因を除去した後、温度が低下すると再びコントロール部１１１に動作を開始させる。従来はこのようにして過電流保護を行っていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の安定化電源装置１０１では、過電流が流れた場合に、発生した熱が加熱検出回路１１４に伝達されて、加熱検出回路１１４での検出箇所の温度が、検出される過電流に対応した規定の温度に達するまでにある程度の時間を要する。従って、この間に、あるいは後に伝達される熱によって安定化電源装置１０１を搭載している基板の温度が上昇し、変色など基板の劣化や損傷、さらには基板に搭載されている部品の劣化や損傷を招来するという問題が発生していた。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、過電流が流れても、発熱による基板および部品の劣化や損傷を防止することのできるスイッチトキャパシタ型の安定化電源装置、および安定化電源デバイスを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の安定化電源装置は、上記課題を解決するために、スイッチトキャパシタ動作を行う電力供給経路から電力を供給するスイッチトキャパシタ型の安定化電源装置において、上記電力供給経路に過電流が流れる過電流状態を検出する過電流状態検出手段と、上記過電流状態検出手段が上記過電流状態を検出すると上記過電流が遮断されるようにさせる過電流遮断制御手段と、起動期間に上記過電流状態検出手段が上記過電流状態を検出しても上記過電流遮断制御手段による上記過電流の遮断制御を阻止する過電流遮断制御阻止手段とを備え、起動の最初の過電流遮断阻止期間が経過した後においても、継続して前記過電流遮断制御阻止手段が過電流遮断阻止期間以内の過電流については、過電流遮断制御を阻止することを特徴とする。
【００１１】
上記の発明によれば、過電流状態検出手段によって過電流状態が検出されてから過電流遮断制御手段が電力供給経路の過電流が即時に遮断されるようにスイッチトキャパシタ動作を停止することにより、過電流による大きな発熱は抑えられる。
【００１２】
ここで、過電流遮断制御阻止手段が設けられているので、起動期間に過電流状態検出手段が過電流状態を検出しても過電流遮断制御手段による過電流の遮断制御は阻止され、起動は確実に行われる。起動期間は非常に短いので、この間の過電流による発熱が安定化電源装置が搭載されている基板や、基板に搭載されている部品に悪影響を及ぼすことはない。
【００１３】
以上により、過電流が流れても、発熱による基板および部品の劣化や損傷を防止することのできる安定化電源装置を提供することができる。
【００１４】
さらに本発明の安定化電源装置は、上記課題を解決するために、上記過電流遮断制御阻止手段は、上記起動期間の開始から上記起動期間内で少なくとも起動に起因する過電流が流れ得る時間が経過するまでの期間を、上記過電流状態検出手段が上記過電流状態を検出しても上記過電流遮断制御手段による上記過電流の遮断制御を阻止する阻止期間に設定する阻止期間設定部を備えていることを特徴としている。
【００１５】
上記の発明によれば、過電流遮断制御阻止手段は、起動開始から阻止期間設定部が設定した阻止期間が経過するまでは、過電流状態検出手段が過電流状態を検出しても過電流遮断制御手段による過電流の遮断制御を阻止する。阻止期間は、起動期間の開始から起動期間内で少なくとも起動に起因する過電流が流れ得る時間が経過するまでの期間であり、起動に起因する過電流が起動開始初期に現れることを利用して、起動開始から連続した阻止期間に過電流遮断制御手段による過電流の遮断制御を阻止するので、遮断制御の阻止を容易に行うことができる。
【００１６】
さらに本発明の安定化電源装置は、上記課題を解決するために、上記阻止期間設定部は、上記起動期間の開始とともに所定端子電圧から充電あるいは放電を行うコンデンサと、上記コンデンサの端子電圧を検出し、上記起動期間の開始から、上記端子電圧が起動に起因する上記過電流の終了後に対応する所定値に達することを検出するまでの期間を上記阻止期間に設定するコンデンサ端子電圧検出部とを備えていることを特徴としている。
【００１７】
上記の発明によれば、阻止期間設定部が備えるコンデンサは起動期間の開始とともに所定端子電圧から充電あるいは放電を開始する。コンデンサ端子電圧検出部はコンデンサの端子電圧を検出し、起動期間の開始から、コンデンサの端子電圧が起動に起因する過電流の終了後に対応する所定値に達することを検出するまでの期間を阻止期間に設定し、過電流遮断制御阻止手段はこの阻止期間に過電流遮断制御手段による出力の遮断を阻止する。従って、阻止期間をコンデンサの充電あるいは放電の速さを変えることにより容易に設定することができる。
【００１８】
さらに本発明の安定化電源装置は、上記課題を解決するために、上記阻止期間設定部は、上記電力供給経路の出力電圧を検出し、上記起動期間の開始から上記出力電圧が起動に起因する上記過電流の終了後に対応する所定電圧に上昇することを検出するまでの期間を上記阻止期間に設定する出力電圧検出部を備えていることを特徴としている。
【００１９】
上記の発明によれば、出力電圧検出部によって電力供給経路の出力電圧を検出し、起動期間の開始から、出力電圧が起動に起因する過電流の終了後に対応する所定電圧に上昇することを検出するまでの期間を阻止期間に設定し、過電流遮断制御阻止手段はこの阻止期間に過電流遮断制御手段による過電流の遮断制御を阻止する。このように、出力電圧を検出して阻止期間を設定することにより、阻止期間を設定する構成を簡略化することができる。
【００２０】
さらに本発明の安定化電源装置は、上記課題を解決するために、上記過電流遮断制御阻止手段は、上記阻止期間に続いて上記過電流遮断制御手段による上記過電流の遮断制御の阻止を、設定された期間だけ継続させる過電流遮断阻止継続部を備えていることを特徴としている。
【００２１】
上記の発明によれば、阻止期間が経過した後も、過電流遮断阻止継続部によって、設定された期間だけ過電流遮断制御手段による過電流の遮断制御の阻止を継続する。従って、阻止期間の後の所定期間内に過電流が流れるとしても、その過電流は瞬時的であって対処するほどではないような事態しか発生しない場合に、遮断阻止の継続期間を上記所定期間に設定することにより、上記事態が発生した際にその都度過電流の遮断が行われて電力供給が妨げられることを防止することができる。また、対処するほどではないような事態で過電流が遮断されてユーザが対処すべきものと誤って判断することも避けられる。
【００２２】
さらに本発明の安定化電源装置は、上記課題を解決するために、上記過電流状態検出手段は、スイッチトキャパシタ動作を行う上記電力供給経路のスイッチにおける導通時の導通経路両端間を上記所定箇所として上記電圧降下を検出することを特徴としている。
【００２３】
上記の発明によれば、過電流状態検出手段は、スイッチトキャパシタ動作を行う電力供給経路のスイッチにおける導通時の導通経路両端間の電圧降下を検出することにより、過電流状態を検出するので、電圧降下を検出するための所定箇所を別途設ける必要がなく、構成を簡略化することができる。特に、電圧降下を発生させるために別途抵抗などを電力供給経路に挿入しなくてもよいので、過電流検出のために生じる損失を増加させないようにすることができる。
【００２４】
さらに本発明の安定化電源装置は、上記課題を解決するために、上記過電流状態検出手段は、１つの上記スイッチの上記所定箇所でのみ上記電圧降下を検出することを特徴としている。
【００２５】
上記の発明によれば、１つのスイッチの所定箇所でのみ電圧降下を検出することにより過電流を検出するので、過電流状態検出手段の構成や、過電流状態検出手段と所定箇所との間の配線を簡略化することができる。
【００２６】
さらに本発明の安定化電源装置は、上記課題を解決するために、上記過電流遮断制御手段が上記過電流の遮断制御を行ったときに上記過電流の遮断に伴う上記電力供給経路の出力の遮断を示す出力遮断信号を出力する遮断信号出力手段を備えていることを特徴としている。
【００２７】
上記の発明によれば、過電流状態検出手段によって過電流状態が検出されて過電流遮断制御手段によって過電流の遮断制御が行われ、電力供給経路の出力が遮断されたときに、遮断信号出力手段が出力遮断信号を出力して出力の遮断を示すことができるので、出力遮断されたことを容易かつ確実に認識することができる。また、出力遮断信号を電力を供給する負荷機器に入力するようにすれば、出力遮断に対応した動作を負荷機器側で行うことができ、負荷機器の誤動作を防止することができる。
【００２８】
また、本発明の安定化電源デバイスは、上記課題を解決するために、前記いずれかに記載の安定化電源装置の集積回路化された部分を備えてパッケージ化されていることを特徴としている。
【００２９】
上記の発明によれば、前述の安定化電源装置の集積回路化された部分を備えて７パッケージ化されているので、基板に実装する部品として小型化することができる。
さらに本発明の安定化電源装置は、上記課題を解決するために、上記過電流状態検出手段は、上記過電流が流れる所定箇所で上記過電流に対応して生じる電圧降下を検出することにより上記過電流状態を検出することを特徴としている。
上記の発明によれば、過電流状態検出手段は、電力供給経路に過電流が流れると、過電流が流れる所定箇所で過電流に対応して生じる電圧降下を検出することにより電力供給経路が過電流状態であることを検出する。過電流による所定箇所での上記電圧降下は過電流と同時に発生するので、過電流状態検出手段は過電流が流れると、即時にこれを検出することができる。
また、スイッチトキャパシタ型の安定化電源装置であるので、スイッチトキャパシタ動作を行うスイッチによって上記所定箇所と遮断されている箇所があってそこでまず過電流が流れ、次いでスイッチが導通することにより、遮断箇所よりも遅れて上記所定箇所に過電流が流れる場合もあり得る。しかし、スイッチのスイッチング周期は非常に短いので、スイッチによって遮断されている箇所で先に過電流が流れたとしても、上記所定箇所に過電流が流れるまでの時間は非常に短く、過電流状態検出手段による過電流状態の検出の遅延は無視できるほどである。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本発明の安定化電源装置を具現する実施の一形態について図１ないし図８を用いて説明すれば以下の通りである。
【００３１】
図１に、本実施の形態に係る安定化電源装置１の構成を示す。安定化電源装置１はスイッチトキャパシタ型の電源回路であり、集積化部分１ａと、その外部に接続される昇圧コンデンサＣ１、入力コンデンサＣ２、および出力コンデンサＣ３を備えている。
【００３２】
集積化部分１ａはリードピン端子として、負荷に接続されて負荷に印加される出力電圧Ｖo を出力する出力端子Ｔ１、電源から入力電圧Ｖinが入力される入力端子Ｔ２、ＧＮＤ端子Ｔ３、および昇圧コンデンサＣ１が接続されるコンデンサ接続端子Ｔ４・Ｔ５を備えている。
【００３３】
集積化部分１ａの外部では、昇圧コンデンサＣ１の低電位側の電極Ｃ−がコンデンサ接続端子Ｔ４に、昇圧コンデンサＣ１の高電位側の電極Ｃ＋がコンデンサ接続端子Ｔ５にそれぞれ接続されている。入力コンデンサＣ２は入力端子Ｔ２とＧＮＤ線との間に接続されている。出力コンデンサＣ３は出力端子Ｔ１とＧＮＤ線との間に接続されている。また、ＧＮＤ端子Ｔ３は集積化部分１ａの外部のＧＮＤ線に接続されている。
【００３４】
昇圧コンデンサＣ１は、入力電圧Ｖinに基づいた充電が行われるとともに、充電後の昇圧が行われるコンデンサである。入力コンデンサＣ２は、安定化電源装置１の外部に設けられた電源から充電が行われて入力端子Ｔ２に入力電圧Ｖinを印加するコンデンサである。出力コンデンサＣ３は、出力端子Ｔ１を介して昇圧コンデンサＣ１から充電が行われて出力電圧Ｖo を出力するコンデンサである。
【００３５】
集積化部分１ａにおいて、出力端子Ｔ１と入力端子Ｔ２とを結ぶ経路に、この経路の導通および遮断を行うスイッチＳ１とスイッチＳ２とが、スイッチＳ２を出力端子Ｔ１側として直列に接続されている。また、入力端子Ｔ２と集積化部分１ａの内部のＧＮＤ線とを結ぶ経路に、この経路の導通および遮断を行うスイッチＳ３とスイッチＳ４とが、スイッチＳ４を入力端子Ｔ２側として直列に接続されている。さらにスイッチＳ１とスイッチＳ２との接続点はコンデンサ接続端子Ｔ５に、スイッチＳ３とスイッチＳ４との接続点はコンデンサ接続端子Ｔ４にそれぞれ接続されている。スイッチＳ１〜Ｓ４は例えばＭＯＳＦＥＴで構成される。
【００３６】
上記スイッチＳ１・Ｓ２・Ｓ３・Ｓ４と昇圧コンデンサＣ１とでスイッチトキャパシタ部が構成されている。また、出力端子Ｔ１と入力端子Ｔ２とを結びスイッチＳ１・Ｓ２を備える経路、入力端子Ｔ２と集積化部分１ａの内部のＧＮＤ線とを結びスイッチＳ３・Ｓ４を備える経路、スイッチＳ１とスイッチＳ２との接続点とスイッチＳ３とスイッチＳ４との接続点とを結び昇圧コンデンサＣ１を備える経路、入力コンデンサＣ２と入力端子Ｔ２とを結ぶ経路、および、出力端子Ｔ１と出力コンデンサＣ３とを結ぶ経路は、スイッチトキャパシタ動作を行う電力供給経路を構成している。
【００３７】
さらに、集積化部分１ａは、コントロール部２、コンパレータ３、直流電圧源４、過電流検出回路５、出力遮断回路６、出力遮断阻止回路７、および分圧抵抗Ｒ１・Ｒ２を備えている。
【００３８】
コントロール部２はスイッチＳ１・Ｓ２・Ｓ３・Ｓ４のＯＮ状態（導通状態）およびＯＦＦ状態（遮断状態）を制御する。制御には、スイッチＳ１とスイッチＳ３とを同時にＯＮ状態あるいはＯＦＦ状態とする信号ａを出力するとともに、スイッチＳ２とスイッチＳ４とを同時にＯＮ状態あるいはＯＦＦ状態とする信号ｂを出力する。スイッチＳ１・Ｓ２・Ｓ３・Ｓ４はこれによりＯＮ状態とＯＦＦ状態とを切り換えるスイッチング動作を行う。
【００３９】
スイッチング動作により、スイッチＳ１・Ｓ３の組がＯＮ状態でスイッチＳ２・Ｓ４の組がＯＦＦ状態となって昇圧コンデンサＣ１に入力電圧Ｖinの印加による充電が行われる充電期間と、スイッチＳ１・Ｓ３の組がＯＦＦ状態でスイッチＳ２・Ｓ４の組がＯＮ状態となって昇圧コンデンサＣ１での昇圧および昇圧コンデンサＣ１から出力コンデンサＣ３への充電が行われる昇圧期間とが交互に切り換わる。
【００４０】
コンパレータ３は、スイッチＳ１・Ｓ２・Ｓ３・Ｓ４にスイッチング動作を開始させるタイミングおよび停止させるタイミングを決定させるための信号ｃを上記コントロール部２に入力する。分圧抵抗Ｒ１と分圧抵抗Ｒ２とは、スイッチＳ２の出力端子Ｔ１側の一端である点ＰとＧＮＤ線との間に分圧抵抗Ｒ１を出力端子Ｔ１側として直列に接続されている。分圧抵抗Ｒ１と分圧抵抗Ｒ２とは点Ｐの電圧を分圧する分圧回路を構成している。コンパレータ３の非反転入力端子は分圧抵抗Ｒ１と分圧抵抗Ｒ２との接続点に接続されている。分圧抵抗Ｒ１と分圧抵抗Ｒ２との接続点に現れる分圧は出力電圧Ｖo に対応していて、この分圧がフィードバック電圧Ｖfb１として上記非反転入力端子に印加される。コンパレータ３の反転入力端子は直流電圧源４の正極に接続されている。直流電圧源４は基準電圧Ｖref １を発生して上記反転入力端子に印加する。
【００４１】
コンパレータ３はヒステリシス機能を有しており、分圧抵抗Ｒ１・Ｒ２から非反転入力端子に入力されるフィードバック電圧Ｖfb１と、反転入力端子に入力される基準電圧Ｖref １とを比較して、フィードバック電圧Ｖfb１が基準電圧Ｖref １に達するとスイッチＳ１・Ｓ２・Ｓ３・Ｓ４にスイッチング動作を停止させる指示を与える信号ｃをコントロール部２に出力し、フィードバック電圧Ｖfb１が基準電圧Ｖref １より定められた値だけ低下するとスイッチＳ１・Ｓ２・Ｓ３・Ｓ４にスイッチング動作を開始させる指示を与える信号ｃをコントロール部２に出力する。上記定められた値は、安定化電源装置１の動作中一定であってもよいし、その時点ごとに異なるものであってもよい。
【００４２】
また、安定化電源装置１の起動前にはコントロール部２によってスイッチＳ１・Ｓ２・Ｓ３・Ｓ４は全てＯＦＦ状態にあり、起動開始後にコントロール部２によってスイッチＳ１・Ｓ３の組がＯＮ状態、スイッチＳ２・Ｓ４の組がＯＦＦ状態とされ、スイッチング動作が充電期間から始まるようになっている。そして、起動開始からスイッチＳ１・Ｓ２・Ｓ３・Ｓ４のスイッチング動作により、コンパレータ３によるスイッチング動作の停止の有無いかんに関わらず、複数回の昇圧期間を経て出力コンデンサＣ３の充電電圧が定常時の出力電圧Ｖo の範囲内に安定する。
【００４３】
過電流検出回路（過電流状態検出手段）５は、安定化電源装置１の前述した電力供給経路上の所定箇所に過電流が流れると、その過電流に対応して生じる所定箇所での電圧降下を検出するように設けられている。図１では、例えば、出力端子Ｔ１と入力端子Ｔ２とを結びスイッチＳ１・Ｓ２を備える経路上の、点Ｐと出力端子Ｔ１との間にある所定箇所に流れる過電流を検出するように図示されている。所定箇所は複数設けられていてもよく、電力供給経路を流れる過電流を漏れなく検出することができるように、安定化電源装置１の構成に応じて適宜決定される。過電流を検出する方法としては、所定箇所を抵抗で構成し、該抵抗での電圧降下を検出する方法などがある。過電流検出回路５は、上記所定箇所に過電流が流れたことを検出することにより、電力供給経路に過電流が流れる過電流状態を検出し、過電流状態を検出したことを示す信号ｄを検出後即時に出力して出力遮断回路６に入力する。
【００４４】
出力遮断回路（過電流遮断制御手段）６は、過電流検出回路５から過電流状態を検出したことを示す信号ｄが入力されると、コントロール部２に信号ｃに優先してスイッチＳ１・Ｓ２・Ｓ３・Ｓ４にＯＦＦ状態でスイッチング動作を停止させる指示を与える信号ｅを上記信号ｄの入力後即時に出力する。これにより、出力遮断回路６は安定化電源装置１の電力供給経路の出力を遮断する。すなわち、出力遮断回路６は安定化電源装置１の電力供給経路を流れる過電流が遮断されるようにスイッチトキャパシタ動作を制御する。
【００４５】
出力遮断阻止回路（過電流遮断制御阻止手段）７は、安定化電源装置１が起動開始から出力電圧Ｖo が定常状態に安定化するまでの出力の起動期間に、過電流検出回路５が過電流状態を検出しても出力遮断回路６による出力の遮断制御を阻止する。すなわち、出力遮断阻止回路７は、出力遮断回路６による過電流の遮断制御を阻止する。出力の遮断阻止を行うには、出力遮断回路６がスイッチング動作を停止させる指示を与える信号ｅを出力しないように指示する、すなわち出力を遮断しないように指示する信号ｆを、過電流検出回路５による過電流状態の検出後即時に出力して出力遮断回路６に入力する。
【００４６】
なお、上述の過電流検出回路５、出力遮断回路６、および出力遮断阻止回路７は、必ずしも集積化部分１ａの内部のみに設けられるものではなく、集積化部分１ａの外部のみに設けられたり、内部および外部のそれぞれに部分的に設けられていても構わない。
【００４７】
以上が集積化部分１ａの構成である。
【００４８】
次に、上記の構成の安定化電源装置１の電力供給動作について説明する。まず、入力端子Ｔ２に入力コンデンサＣ２を介して入力電圧Ｖinが入力され、起動が開始されると、コントロール部２から出力される信号ａによってスイッチＳ１・Ｓ３がＯＮ状態、コントロール部２から出力される信号ｂによってスイッチＳ２・Ｓ４がＯＦＦ状態となる。これにより、充電期間となって昇圧コンデンサＣ１に充電が行われる。次いで、コントロール部２から出力される信号ａによってスイッチＳ１・Ｓ３がＯＦＦ状態、コントロール部２から出力される信号ｂによってスイッチＳ２・Ｓ４がＯＮ状態となる。これによって昇圧期間となって、昇圧コンデンサＣ１の電極Ｃ−の電位がＧＮＤ電位から入力端子Ｔ２の電位に上昇し、電極Ｃ＋の電位が電極Ｃ−の電位上昇分だけ上昇して、昇圧が行われる。昇圧コンデンサＣ１で昇圧が行われると同時に出力コンデンサＣ３に充電が行われ、出力コンデンサＣ３は、昇圧コンデンサＣ１から充電が行われることにより得た充電電圧を出力電圧Ｖo として出力する。定常時の昇圧期間には電極Ｃ＋の電位は２Ｖinとなる。従って、出力コンデンサＣ３に電圧２Ｖinの印加に伴う充電が行われる。出力電圧Ｖo は負荷に印加される。以後、この充電期間と昇圧期間とが交互に切り換わって、出力コンデンサＣ３の充電電圧すなわち出力電圧Ｖo が定常時の出力電圧Ｖo に安定していく。
【００４９】
また、起動開始後は出力電圧Ｖo は分圧抵抗Ｒ１・Ｒ２によって検出され、分圧抵抗Ｒ１と分圧抵抗Ｒ２との接続点のフィードバック電圧Ｖfb１が検出値としてコンパレータ３の非反転入力端子に入力される。コンパレータ３はフィードバック電圧Ｖfb１と直流電圧源４の基準電圧Ｖref １とを比較する。起動開始時にはフィードバック電圧Ｖfb１が基準電圧Ｖref １よりも定められた値を越えて低く、コンパレータ３はコントロール部２にスイッチング動作を開始させる指示を与える信号ｃを出力するので、スイッチング部５はスイッチング動作を行う。出力電圧Ｖo が上昇するにつれてフィードバック電圧Ｖfb１が上昇して基準電圧Ｖref １に達すると、コンパレータ３はコントロール部２にスイッチング動作を停止させる指示を与える信号ｃを出力するので、スイッチング部５はスイッチング動作を停止する。
【００５０】
スイッチング動作の停止後、負荷への電力供給により出力電圧Ｖo は低下していき、フィードバック電圧Ｖfb１が基準電圧Ｖref １よりも定められた値だけ低くなると、コンパレータ３はコントロール部２にスイッチング動作を開始させる指示を与える信号ｃを出力するので、スイッチＳ１〜Ｓ４は再びスイッチング動作を行う。これを繰り返して安定化電源装置１の出力電圧Ｖo は安定化する。
【００５１】
次に、過電流について説明する。
【００５２】
まず、安定化電源装置１の起動に伴って電力供給経路に流れる過電流について説明する。起動期間において、起動開始時にはまずスイッチＳ１・Ｓ３がＯＮ状態でスイッチＳ２・Ｓ４がＯＦＦ状態となって充電期間となる。このとき昇圧コンデンサＣ１に流れ込む電流は、入力電圧Ｖin（入力コンデンサＣ２の高電位側端子の電位）と昇圧コンデンサＣ１の電極Ｃ＋の電位との差、および入力コンデンサＣ２から昇圧コンデンサＣ１に至る経路の抵抗分によって決まる。上記経路の抵抗は、通常、スイッチＳ１・Ｓ３の導通経路の抵抗で決まる。このとき昇圧コンデンサＣ１に全く充電電荷がない場合や少ししかなくて入力電圧Ｖinと電極Ｃ＋の電位との差が大きかったり、経路の抵抗分が小さいと、スイッチＳ１・Ｓ３のＯＮ直後には大きな電流が流れるので、この電流が規定値以上であると過電流となる。
【００５３】
次いで、スイッチＳ１・Ｓ３がＯＦＦ状態でスイッチＳ２・Ｓ４がＯＮ状態となって昇圧期間となる。このとき、出力端子Ｔ１に負荷が接続されていない場合は、出力コンデンサＣ３に流れ込む電流は、昇圧コンデンサＣ１の電極Ｃ＋の電位と出力コンデンサＣ３の高電位側端子の電位との差、および昇圧コンデンサＣ１から出力コンデンサＣ３に至る経路の抵抗分によって決まる。上記経路の抵抗は、通常、スイッチＳ２・Ｓ４の導通経路の抵抗によって決まる。このとき出力コンデンサＣ３に全く充電電荷がない場合や少ししかなくて電極Ｃ＋の電位と出力コンデンサＣ３の高電位側端子の電位との差が大きかったり、経路の抵抗分が小さいと、スイッチＳ２・Ｓ４のＯＮ直後には大きな電流が流れるので、この電流が規定値以上であると過電流となる。また、出力端子Ｔ１に負荷が接続されている場合には、昇圧コンデンサＣ１から出力コンデンサＣ３への充電電流以外に負荷側への電流が流れるので、出力コンデンサＣ３の電圧は上昇速度が小さく、スイッチＳ２・Ｓ４のＯＮ直後に大きな電流が流れる期間は長くなる。
【００５４】
充電期間と昇圧期間とが交互に繰り返されるにあたって、２回目の充電期間には昇圧コンデンサＣ１には残留分の電荷による充電電圧がある状態から充電が行われるので、スイッチＳ１・Ｓ３のＯＮ直後に昇圧コンデンサＣ１に流れ込む電流は１回目の充電期間よりも小さくなる。また、２回目の昇圧期間には出力コンデンサＣ３には負荷の接続・非接続を問わず前回充電分の電荷による充電電圧がある状態から充電が行われるので、スイッチＳ２・Ｓ４のＯＮ直後に出力コンデンサＣ３に流れ込む電流は１回目の昇圧期間よりも小さくなる。そして、２回目の昇圧期間終了時に昇圧コンデンサＣ１の残留電荷による充電電圧は１回目の昇圧期間終了時よりも高くなる。従って、以降の充電期間にスイッチＳ１・Ｓ３のＯＮ直後に昇圧コンデンサＣ１に流れ込む電流、および以降の昇圧期間にスイッチＳ２・Ｓ４のＯＮ直後に出力コンデンサＣ３に流れ込む電流は次第に小さくなる。
【００５５】
上記の起動期間における過電流は遮断すべきものではないが、過電流検出回路５がこの過電流が流れる過電流状態を検出して出力遮断回路６に過電流状態を検出したことを示す信号ｄを入力したとしても、出力遮断阻止回路７が出力を遮断しないように指示する信号ｆを出力遮断回路６に入力することにより、出力遮断回路６がスイッチング動作を停止させる指示を与える信号ｅをコントロール部２に入力することが防止される。電流が流れることによる発熱は電力供給経路上の抵抗分で発生し、主にスイッチＳ１〜Ｓ４の導通経路の抵抗や、昇圧コンデンサＣ１、入力コンデンサＣ２、および出力コンデンサＣ３の内部抵抗が抵抗分となる。しかし、起動期間は長くても５００ｍｓ程度であり、この間に起動に伴う過電流が流れたとしてもそれによる抵抗分での発熱量は僅かである。
【００５６】
次に、起動期間が経過した後に安定化電源装置１の電力供給経路に流れる過電流について説明する。まず、出力端子Ｔ１に負荷が接続されている状態で過負荷となって過電流が流れる場合がある。過負荷発生時に安定化電源装置１が充電期間にある場合には、まず出力コンデンサＣ３から負荷側へ流れる電流が過電流となり、次いで、安定化電源装置１が昇圧期間に移行した時点で、充電電圧が低下した出力コンデンサＣ３へ流れる電流と、負荷側へ流れる電流とによって安定化電源装置１の電力供給経路に過電流が流れる。過負荷発生時に安定化電源装置１が昇圧期間にある場合には、昇圧コンデンサＣ１の出力コンデンサＣ３への充電電荷が十分に残留していれば、出力コンデンサＣ３へ流れる電流と、負荷側へ流れる電流とによって安定化電源装置１の電力供給経路に過電流が流れる。昇圧コンデンサＣ１の充電電荷が十分に残留していなければ、まず次の充電期間で昇圧コンデンサＣ１への充電電流が電力供給経路の過電流となり、さらに次の昇圧期間で出力コンデンサＣ３へ流れる電流と、負荷側へ流れる電流とによって電力供給経路に過電流が流れる。
【００５７】
次に、短絡によって過電流が流れる場合がある。出力コンデンサＣ３よりも負荷側で短絡が発生した場合には、前述した過負荷発生時と同様の過電流が流れる。また、例えば金属片などが舞い込んできたり、半田付け不良があったりして出力端子Ｔ１がＧＮＤ線と短絡したとすると、短絡発生時に安定化電源装置１が充電期間にある場合には、まず出力コンデンサＣ３、および、負荷が接続されていれば負荷側から出力端子Ｔ１を介してＧＮＤ線に過電流が流れる。次いで、安定化電源装置１が昇圧期間に移行した時点で昇圧コンデンサＣ１からも出力端子Ｔ１を介してＧＮＤ線に過電流が流れる。これにより、安定化電源装置１の電力供給経路に過電流が流れる。また、短絡発生時に安定化電源装置１が昇圧期間にある場合には、出力コンデンサＣ３から、および、負荷が接続されていれば負荷側から出力端子Ｔ１を介してＧＮＤ線に過電流が流れ、昇圧コンデンサＣ１の出力コンデンサＣ３への充電電荷が十分に残留していれば昇圧コンデンサＣ１から出力端子Ｔ１を介してＧＮＤ線に過電流が流れる。昇圧コンデンサＣ１の充電電荷があまり残留していなければ、まず次の充電期間で昇圧コンデンサＣ１への充電電流が電力供給経路の過電流となり、さらに次の昇圧期間で昇圧コンデンサＣ１から出力端子Ｔ１を介してＧＮＤ線に過電流が流れる。
【００５８】
さらに、他の短絡として、コンデンサ接続端子Ｔ５がＧＮＤ端子と短絡する場合などもある。短絡発生時に安定化電源装置１が充電期間にある場合には、まず入力端子Ｔ２からコンデンサ接続端子Ｔ５を介してＧＮＤ線に、すなわち電力供給経路に過電流が流れる。次いで、この状態でスイッチＳ２がＯＮ状態となることが可能であれば、安定化電源装置１が昇圧期間に移行した時点で、出力コンデンサＣ３から出力端子Ｔ１、スイッチＳ２、およびコンデンサ接続端子Ｔ５を介してＧＮＤ線に過電流が流れる。短絡発生時に安定化電源装置１が昇圧期間にある場合には、まず出力コンデンサＣ３から出力端子Ｔ１、スイッチＳ２、およびコンデンサ接続端子Ｔ５を介してＧＮＤ線に過電流が流れる。出力コンデンサＣ３からの過電流は出力コンデンサＣ３の充電電荷が少なくなった時点で止むが、この状態でスイッチＳ１がＯＮ状態となることが可能であれば、スイッチＳ１がＯＮ状態となったときに入力端子Ｔ２からスイッチＳ１およびコンデンサ接続端子Ｔ５を介してＧＮＤ線に過電流が流れる。
【００５９】
起動期間が経過した後に流れる上記の過電流は全て遮断しなければならない。過電流検出回路５が図１に図示した所定箇所で過電流を検出する場合を例にとると、過負荷状態による過電流や、出力端子Ｔ１とＧＮＤ線との短絡による過電流などは、過電流発生時あるいはそれからスイッチのスイッチング周期程度の時間が経過した後、短絡発生時あるいはそれからスイッチのスイッチング周期程度の時間が経過した後に、全て同方向の過電流による電圧降下を検出することにより検出することができる。また、コンデンサ接続端子Ｔ５とＧＮＤ線との短絡による過電流は、短絡発生時からスイッチのスイッチング周期程度の時間が経過した後に、負荷への電力供給方向とは逆方向に流れるので、逆方向に生じる電圧降下をも検出することができるような構成を過電流検出回路５に備えればよい。例えば所定箇所に抵抗を備えた場合には、抵抗両端の電位がそれぞれ入力されるコンパレータを順方向用および逆方向用に備える構成などが挙げられる。
【００６０】
このようにして過電流検出回路５によって過電流が検出されると過電流検出回路５は過電流状態を検出したことを示す信号ｄを出力遮断回路６に入力する。このとき、出力遮断阻止回路７は起動期間を過ぎているので出力を遮断しないように指示する信号ｆを出力しない。従って、出力遮断回路６はコントロール部２にスイッチＳ１〜Ｓ４のスイッチング動作を停止させる指示を与える信号ｅを入力し、スイッチＳ１〜Ｓ４はスイッチング動作をＯＦＦ状態で停止する。
【００６１】
また、上記過負荷および短絡が安定化電源装置１の起動期間から発生することもある。この場合は、起動の進行具合で過電流状態になるものもならないものもあるが、過電流状態となる場合には起動期間が経過した後に即時に出力遮断回路６によって電力供給経路の過電流が遮断されることとなる。しかし、起動期間は長くても５００ｍｓ程度であり、起動期間中に上記過負荷あるいは短絡による過電流状態が継続したとしても、過電流による前記抵抗分での発熱量は僅かである。
【００６２】
以上のように、本実施の形態に係る安定化電源装置１によれば、過電流検出回路５は、電力供給経路に過電流が流れると、過電流が流れる所定箇所で過電流に対応して生じる電圧降下を検出することにより電力供給経路が過電流状態であることを検出するが、過電流による所定箇所での電圧降下は過電流と同時に発生するので、過電流が流れると、即時にこれを検出することができる。
【００６３】
また、起動期間後に過負荷や短絡が発生した場合について説明したように、スイッチトキャパシタ動作を行うスイッチによって所定箇所と遮断されている箇所があってそこでまず過電流が流れ、次いでスイッチが導通することにより、遮断箇所よりも遅れて所定箇所に過電流が流れる場合もあり得る。しかし、スイッチのスイッチング周期は非常に短いので、スイッチによって遮断されている箇所で先に過電流が流れたとしても、所定箇所に過電流が流れるまでの時間は非常に短く、過電流検出回路５による過電流状態の検出の遅延は無視できるほどである。
【００６４】
従って、過電流検出回路５によって過電流状態が検出されてから出力遮断回路６が電力供給経路の出力を即時に遮断することにより、過電流による大きな発熱は抑えられる。
【００６５】
そして、出力遮断阻止回路７が設けられているので、出力の起動期間に過電流検出回路５が過電流状態を検出しても出力遮断回路６による出力の遮断制御は阻止され、安定化電源装置１の起動は確実に行われる。起動期間は非常に短いので、この間の過電流による発熱が安定化電源装置１が搭載されている基板や、基板に搭載されている部品に悪影響を及ぼすことはない。
【００６６】
以上により、過電流が流れても、発熱による基板および部品の劣化や損傷を防止することのできる安定化電源装置を提供することができる。
【００６７】
次に、図１の安定化電源装置１における各回路のより具体的な構成について、以下に実施例を挙げて説明する。なお、各実施例で、図１と同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６８】
〔実施例１〕
図２に、図１の安定化電源装置１における出力遮断阻止回路７を阻止期間設定回路７１およびフリップフロップ回路７２を備える回路で構成した安定化電源装置１１を示す。これに伴い、安定化電源装置１の集積化部分１ａを集積化部分１１ａに変えて、端子Ｔ６を追加する。
【００６９】
阻止期間設定回路（阻止期間設定部）７１は、さらにイニシャルリセット回路７１ａおよびコンデンサＣ４を備えている。イニシャルリセット回路（コンデンサ端子電圧検出部）７１ａは集積化部分１１ａの内部に設けられ、入力端子Ｕ１、電圧検出端子Ｕ２、および出力端子Ｕ３を備えている。入力端子Ｕ１は集積化部分１１ａの入力端子Ｔ２に接続されている。電圧検出端子Ｕ２は集積化部分１１ａの端子Ｔ６に接続されている。出力端子Ｕ３はフリップフロップ回路７２のリセット入力端子Ｒに接続されている。また、コンデンサＣ４は集積化部分１１ａの外部に設けられ、端子Ｔ６とＧＮＤ線との間に接続されている。
【００７０】
イニシャルリセット回路７１ａには、入力端子Ｔ２を介して入力端子Ｕ１から入力電圧Ｖinが印加され、入力電圧Ｖinの印加開始、すなわち起動期間の開始とともに電圧検出端子Ｕ２からコンデンサＣ４の充電を開始する。コンデンサＣ４への充電は、イニシャルリセット回路７１ａに定電流源を設けてこの定電流源から行うようにすることができる。コンデンサＣ４は起動期間の開始時に例えば０Ｖといった所定端子電圧とされ、ここではイニシャルリセット回路７１ａによって前回電源ＯＦＦ時や前回電源駆動時などの起動期間よりも前の時点や、起動時に制御される。イニシャルリセット回路７１ａは、充電されるコンデンサＣ４の端子電圧を電圧検出端子Ｕ２から検出し、起動開始から端子電圧が上昇して所定値に達するまで出力端子Ｕ３から“Ｈｉｇｈ”レベルの信号ｇを出力する。それ以外は信号ｇを“Ｌｏｗ”レベルの信号として出力する。該所定値は、起動に起因して安定化電源装置１１の電力供給経路に流れる過電流が終了した後の時刻でかつ起動期間の終了以前に対応するコンデンサＣ４の端子電圧である。起動開始からコンデンサＣ４の端子電圧が所定値に達するまでに出力される信号ｇは、前述した起動に起因する過電流が流れ得る時刻を示す信号であり、ここでは後述するようにフリップフロップ回路７２のリセット入力信号となる信号である。
【００７１】
フリップフロップ回路７２はセット入力端子Ｓ、リセット入力端子Ｒ、および出力端子Ｑを備えた非同期型動作を行うフリップフロップ回路である。セット入力端子Ｓは過電流検出回路５から過電流を検出したことを示す信号ｈが出力される端子に接続されている。なお、信号ｈは過電流検出回路５が出力遮断回路６に向けて出力する信号ｄと同一の信号でよく、その出力端子も信号ｄと共有されていてよい。過電流検出回路５が過電流を検出しない間は信号ｈは“Ｌｏｗ”レベルであり、過電流を検出すると検出した時点で“Ｈｉｇｈ”レベルの信号としてフリップフロップ回路７２のセット入力端子Ｓに入力される。このとき、リセット入力端子Ｒに入力される信号ｇが“Ｌｏｗ”レベルであれば前述の信号ｆを、出力遮断回路６を動作させる信号（例えば“Ｈｉｇｈ”レベル）として出力端子Ｑから出力する。一方、起動開始からコンデンサＣ４の端子電圧が所定値に達するまでの期間に“Ｈｉｇｈ”レベルの信号ｇが入力されていると、“Ｈｉｇｈ”レベルの信号ｈが入力されても“Ｌｏｗ”レベルの信号ｈが入力されても、信号ｆを出力遮断回路６を動作させない信号として出力する。なお、“Ｈｉｇｈ”レベルのセット入力信号とリセット入力信号との同時入力はリセット入力信号が優先されるものとする。
【００７２】
上述のようにイニシャルリセット回路７１ａすなわち阻止期間設定回路７１は、上記信号ｇを出力する期間をコンデンサＣ４の端子電圧を検出することにより設定しており、この期間を、出力遮断回路６による過電流の遮断制御を阻止する阻止期間に設定する。阻止期間は、起動開始から起動期間内で少なくとも起動に起因する過電流が流れ得る時間が経過するまでの期間であり、この阻止期間に過電流検出回路５が過電流状態を検出しても、“Ｈｉｇｈ”レベルのリセット入力信号となる信号ｇがイニシャルリセット回路７１ａからフリップフロップ回路７２に入力されることにより、出力遮断回路６による過電流の遮断制御を阻止する。出力遮断阻止回路７は、起動に起因する過電流が起動開始初期に現れることを利用して、連続した阻止期間に出力遮断回路６による過電流の遮断制御を阻止するので、遮断制御の阻止を容易に行うことができる。
【００７３】
また、コンデンサＣ４は起動開始とともに所定端子電圧から充電されるコンデンサとしたが、これに限らず起動開始とともに所定端子電圧から放電されるコンデンサであってもよい。この場合、イニシャルリセット回路７１ａは、コンデンサ４の端子電圧が所定端子電圧から所定の端子電圧に低下することを検出するまでを阻止期間に設定する。このようにコンデンサＣ４の端子電圧を検出することにより阻止期間を設定するので、阻止期間をコンデンサＣ４の充電あるいは放電の速さを変えることにより容易に設定することができる。特にコンデンサＣ４のように集積化部分１１ａに外付けした部品では阻止期間の設定および変更が容易である。
【００７４】
〔実施例２〕
図３に、図１の安定化電源装置１における出力遮断阻止回路７を出力電圧検出回路７３およびフリップフロップ回路７２を備える回路で構成した安定化電源装置２１を示す。これに伴い、安定化電源装置１の集積化部分１ａを集積化部分２１ａに変える。
【００７５】
出力電圧検出回路（阻止期間設定部、出力電圧検出部）７３は、点Ｐの電圧を出力電圧Ｖo に対応する電圧として検出して、起動開始から出力電圧Ｖo が上昇して所定電圧に達することを検出するまで出力端子から“Ｈｉｇｈ”レベルの信号ｉを出力する。それ以外は信号ｉを“Ｌｏｗ”レベルの信号として出力する。該所定電圧は、起動に起因して安定化電源装置２１の電力供給経路に流れる過電流が終了した後の時刻でかつ起動期間の終了以前に対応する出力電圧Ｖo である。起動開始から出力電圧Ｖo が所定電圧に達するまでに出力される信号ｉは、前述した起動に起因する過電流が流れ得る時刻を示す信号であり、ここではフリップフロップ回路７２のリセット入力信号となる信号である。また、フリップフロップ回路７２は実施例１と同等のものであるが、リセット入力端子Ｒには出力電圧検出回路７３から出力される信号ｉが入力される。
【００７６】
上述のように出力電圧検出回路７３は、“Ｈｉｇｈ”レベルの信号ｉを出力する期間を出力電圧Ｖo を検出することにより設定しており、この期間を、出力遮断阻止回路７による過電流の遮断制御を阻止する阻止期間に設定する。前述したように、起動に起因する過電流は起動開始初期に発生し、出力電圧Ｖo が十分上昇した後は該過電流は発生しなくなるので、ここでは前記所定電圧を出力電圧Ｖo の定常状態での安定化目標値に設定する。出力電圧Ｖo が起動開始から一旦安定化目標値に達した後は、オーバーシュートが起こったり、コンパレータ３によるスイッチトキャパシタ動作の停止・再開が行われたりするが、起動に起因する過電流の発生期間は過ぎているので、信号ｉを“Ｌｏｗ”レベルとすることができる。
【００７７】
このように、阻止期間は、起動開始から起動期間内で少なくとも起動に起因する過電流が流れ得る時間が経過するまでの期間であり、この阻止期間に過電流検出回路５が過電流状態を検出しても、“Ｈｉｇｈ”レベルのリセット入力信号となる信号ｉが出力電圧検出回路７３からフリップフロップ回路７２に入力されることにより、出力遮断回路６による過電流の遮断制御を阻止する。出力遮断阻止回路７は、起動に起因する過電流が起動開始初期に現れることを利用して、連続した阻止期間に出力遮断回路６による過電流の遮断制御を阻止するので、遮断制御の阻止を容易に行うことができる。また、出力電圧Ｖo を検出して阻止期間を設定することにより、実施例１で述べたコンデンサＣ４を用いる構成よりも、阻止期間を設定する構成を簡略化することができる。
【００７８】
〔実施例３〕
図４に、図２の安定化電源装置１１における過電流検出回路５をオン電圧検出回路５１を備える回路で構成した安定化電源装置３１を示す。これに伴い、安定化電源装置１１の集積化部分１１ａを集積化部分３１ａに変える。その他、図２の安定化電源装置１１と同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００７９】
オン電圧検出回路（過電流状態検出手段）５１は、スイッチＳ１〜Ｓ４における導通時の導通経路両端間を、安定化電源装置３１の電力供給経路において過電流が流れる所定箇所とし、この所定箇所で過電流に対応して生じる電圧降下を検出することにより電力供給経路の過電流状態を検出する。スイッチＳ１〜Ｓ４がＭＯＳＦＥＴである場合には、導通経路両端間はソースドレイン間のチャンネルとなる。スイッチＳ１〜Ｓ４における導通経路両端間電圧は全てオン電圧検出回路５１に入力され、スイッチＳ１〜Ｓ４の少なくとも１つにおいて導通時の導通経路両端間電圧が所定値を越えると、過電流が流れていると判断して、前述の信号ｄを過電流状態を検出したことを示す信号として出力遮断回路６に出力する。
【００８０】
安定化電源装置３１では、過電流に対応した電圧降下を検出するための所定箇所を別途設ける必要がなく、構成を簡略化することができる。特に、電圧降下を発生させるために別途抵抗などを電力供給経路に挿入しなくてもよいので、過電流検出のために生じる損失を増加させないようにすることができる。
【００８１】
また、図５に、図４の安定化電源装置３１におけるオン電圧検出回路５１をオン電圧検出回路５２とした構成の安定化電源装置４１を示す。これに伴い、安定化電源装置３１の集積化部分３１ａを集積化部分４１ａに変える。その他、図４の安定化電源装置３１と同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００８２】
オン電圧検出回路（過電流状態検出手段）５２は、スイッチＳ１〜Ｓ４のうちスイッチＳ２のみにおける導通時の導通経路両端間を、安定化電源装置４１の電力供給経路において過電流が流れる所定箇所とし、この所定箇所で過電流に対応して生じる電圧降下を検出する。過電流を検出することができるならば、スイッチＳ２以外のいずれか１つでも構わない。オン電圧検出回路５２は、所定箇所が設定された１つのスイッチにおいて導通時の導通経路両端間電圧が所定値を越えると、過電流が流れていると判断して、前述の信号ｄを過電流状態を検出したことを示す信号として出力遮断回路６に出力する。このように、１つのスイッチの所定箇所でのみ電圧降下を検出することにより過電流を検出するので、過電流状態検出手段の構成や、過電流状態検出手段と所定箇所との間の配線を簡略化することができる。
【００８３】
〔実施例４〕
図６に、図２の安定化電源装置１１にタイミング回路７４を追加した構成の安定化電源装置６１を示す。これに伴い、安定化電源装置１１の集積化部分１１ａを集積化部分６１ａに変える。その他、図２の安定化電源装置１１と同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００８４】
タイミング回路（過電流遮断阻止継続部）７４は図１の出力遮断阻止回路７の一部であって、イニシャルリセット回路７１ａの出力端子Ｕ３から出力される信号ｇが入力され、信号ｊを出力してフリップフロップ回路７２のリセット入力端子Ｒに入力する。信号ｊは、阻止期間すなわち信号ｇが“Ｈｉｇｈ”レベルの間は“Ｈｉｇｈ”レベルとなり、信号ｇが“Ｈｉｇｈ”レベルから“Ｌｏｗ”レベルに切り換わってから所定期間だけそのまま“Ｈｉｇｈ”レベルを継続した後、“Ｌｏｗ”レベルとなる信号である。なお、阻止期間であることを示す内容であれば信号ｇは“Ｈｉｇｈ”レベルでも“Ｌｏｗ”レベルでも、その他の形態の信号でも構わない。阻止期間と、阻止期間の終了時から開始する所定期間とに、信号ｊはフリップフロップ回路７２のＱ出力（信号ｆ）を“Ｌｏｗ”レベルとするリセット入力信号となる。
【００８５】
阻止期間を継続する期間はユーザによって適宜設定されるものである。安定化電源装置６１の使用形態によっては、阻止期間の後の所定期間内に過電流が流れるとしても、その過電流が瞬時的であって対処するほどではないような事態しか発生しない場合がある。例えば、安定化電源装置６１がコンセントに差し込むプラグやそれにつながる整流平滑回路などとともに負荷機器のＡＣアダプタに搭載されているような場合、プラグがコンセントに差し込まれた時点が安定化電源装置６１の起動期間の開始となる。ＡＣアダプタのプラグがコンセントに差し込まれ、かつＡＣアダプタの負荷機器側のコネクタが負荷機器に差し込まれるまでには、安定化電源装置６１の起動期間の他には、ＡＣアダプタのプラグがコンセントに差し込まれた状態でユーザが上記コネクタを手に持って負荷機器に差し込もうとする操作の途上で何らかの原因により、コネクタ端子の高電位側と低電位側とを短絡させてしまうことによってしか過電流が流れないのが通常である。しかも、このユーザによる短絡は１ｍｓｅｃ程度と非常に短い瞬時的なものであって、コネクタを差し込もうとする操作が進むにつれて自然に解除されるので、過電流を遮断する必要がないばかりか、遮断して対処しなければならない状態とすると却って負荷機器への接続動作の妨げにさえなる。
【００８６】
従って、阻止期間の継続期間を、ユーザがＡＣアダプタのプラグをコンセントに差し込んでから負荷機器側のプラグを負荷機器に差し込むまでの数秒程度の時間に設定するようにすれば、この間にユーザの操作によって発生する瞬時的な過電流を遮断しなくて済む。遮断阻止の継続期間はこのようにして、安定化電源装置６１の使用状況に応じて、過電流を遮断しない方がよい所定期間に適宜決定されればよい。
【００８７】
阻止期間の継続期間が終了すると、ＡＣアダプタで言えばほぼ負荷機器側のコネクタが負荷機器に差し込まれた状態となるので、タイミング回路７４は信号ｊを“Ｌｏｗ”レベルとして出力し、フリップフロップ回路７２のリセット入力端子Ｒに入力し、リセットを解除する。従って、その後はフリップフロップ回路７２は過電流検出回路５から過電流状態を検出したことを示す信号ｈがセット入力端子Ｓに入力されると出力端子Ｑから“Ｈｉｇｈ”レベルの信号ｆを出力して出力遮断回路６に入力し、出力遮断回路６を動作可能な状態とする。
【００８８】
このように、タイミング回路７４は、阻止期間に続いて出力遮断回路６による過電流の遮断制御の阻止を、設定された期間だけ継続させる。これにより、阻止期間の後の所定期間に瞬時的な過電流が発生するとその都度過電流の遮断が行われて電力供給が妨げられることを防止することができる。また、対処するほどではないような事態で過電流が遮断されてユーザが対処すべきものと誤って判断すること、例えばＡＣアダプタが壊れてしまったのではないかと判断するようなことも避けられる。
【００８９】
次に、図７に、図６の安定化電源装置６１のフリップフロップ回路７２をフリップフロップ回路７５とした構成の安定化電源装置８１を示す。これに伴い、安定化電源装置６１の集積化部分６１ａを集積化部分８１ａに変え、集積化部分８１ａに端子Ｔ７を設ける。その他、図６の安定化電源装置６１と同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００９０】
フリップフロップ回路（遮断信号出力手段）７５は、安定化電源装置６１のフリップフロップ回路７２と同様に信号ｈ・ｊが入力され、信号ｆを出力するが、出力遮断回路６を動作可能な状態とする“Ｈｉｇｈ”レベルの信号ｆを、安定化電源装置８１の電力供給経路の出力を遮断したことを示す信号ｋ、すなわち出力遮断信号として出力する。出力遮断信号は、端子Ｔ７から集積化部分８１ａの外部に出力される。“Ｈｉｇｈ”レベルの信号ｆはこれから出力遮断回路６を動作させるためにフリップフロップ回路７５から出力されるが、この信号ｆの出力と同時に、過電流検出回路５から出力遮断回路６に入力される信号ｄと併せて出力遮断回路６を動作させるので、安定化電源装置８１の電力供給経路の出力を遮断したことを示すことができる。
【００９１】
このような安定化電源装置８１によれば、電力供給経路の出力が遮断されたときに、フリップフロップ回路７５が出力遮断信号を出力して出力の遮断を示すことができるので、ユーザや外部機器は出力遮断されたことを容易かつ確実に認識することができる。なお、出力遮断信号は、出力遮断回路６が動作したときに出力遮断回路６から出力されるようになっていてもよい。また、出力遮断信号を電力を供給するマイクロコンピュータなどの負荷機器に入力するようにすれば、出力遮断に対応した動作を負荷機器側で行うことができ、負荷機器の誤動作を防止することができる。
【００９２】
以上、実施例１から実施例４まで、図１の安定化電源装置１における各回路のより具体的な構成について述べたが、上述した各実施例は適宜組み合わせ可能であることは言うまでもない。
【００９３】
最後に、本実施の形態に係る安定化電源デバイスについて説明する。
【００９４】
図８（ａ）・（ｂ）に示すように、本実施の形態に係る安定化電源デバイス９１は、前述した各安定化電源装置１・１１・２１・３１・４１・６１・８１の集積化部分１ａ・１１ａ・２１ａ・３１ａ・４１ａ・６１ａ・８１ａのいずれかを１パッケージ化したものである。図８（ａ）は安定化電源デバイス９１の平面図、図８（ｂ）は安定化電源デバイス９１の側面図を示す。安定化電源デバイス９１は上記の集積化部分を封止した樹脂などからなるモールド部９１ａと、１番ピン、２番ピンの順にリードピンＰ１・Ｐ２・…・Ｐ８とを備えており、ＴＳＯＰ８（Thin Small Outline Package 8) 、ＳＳＯＰ８（Shrink Small Outline Package 8) 、ＶＳＯＰ８（Very Small Outline Package 8）などの形態をとる。他にＭＳＯＰ（Mini Small Outline Package）の形態でもよい。また、例えばリードピンＰ１は出力端子Ｔ１、リードピンＰ２は入力端子Ｔ２、リードピンＰ４はＧＮＤ端子Ｔ３、リードピンＰ５はコンデンサ接続端子Ｔ４、リードピンＰ７はコンデンサ接続端子Ｔ５などに対応しており、その他のピンはその他の端子に対応するか未使用となる。
【００９５】
このように本実施の形態に係る安定化電源デバイス９１は、安定化電源装置１・１１・２１・３１・４１・６１・８１の集積回路化された部分を備えてパッケージ化されているので、基板に実装する部品として小型化することができる。従って、部品として機器に実装するに際しての実装面積が小さく、該機器の小型化を図ることができる。
【００９６】
【発明の効果】
本発明の安定化電源装置は、以上のように、スイッチトキャパシタ動作を行う電力供給経路から電力を供給するスイッチトキャパシタ型の安定化電源装置において、上記電力供給経路に過電流が流れる過電流状態を検出する過電流状態検出手段と、上記過電流状態検出手段が上記過電流状態を検出すると上記過電流が遮断されるようにさせる過電流遮断制御手段と、起動期間に上記過電流状態検出手段が上記過電流状態を検出しても上記過電流遮断制御手段による上記過電流の遮断制御を阻止する過電流遮断制御阻止手段とを備え、起動の最初の過電流遮断阻止期間が経過した後においても、継続して前記過電流遮断制御阻止手段が過電流遮断阻止期間以内の過電流については、過電流遮断制御を阻止する構成である。
【００９８】
従って、過電流状態検出手段によって過電流状態が検出されてから過電流遮断制御手段が電力供給経路の過電流が即時に遮断されるようにスイッチトキャパシタ動作を停止することにより、過電流による大きな発熱は抑えられる。
【００９９】
ここで、過電流遮断制御阻止手段が設けられているので、起動期間に過電流状態検出手段が過電流状態を検出しても過電流遮断制御手段による過電流の遮断制御は阻止され、起動は確実に行われる。起動期間は非常に短いので、この間の過電流による発熱が安定化電源装置が搭載されている基板や、基板に搭載されている部品に悪影響を及ぼすことはない。
【０１００】
以上により、過電流が流れても、発熱による基板および部品の劣化や損傷を防止することのできる安定化電源装置を提供することができるという効果を奏する。
【０１０１】
さらに本発明の安定化電源装置は、以上のように、上記過電流遮断制御阻止手段は、上記起動期間の開始から上記起動期間内で少なくとも起動に起因する過電流が流れ得る時間が経過するまでの期間を、上記過電流状態検出手段が上記過電流状態を検出しても上記過電流遮断制御手段による上記過電流の遮断制御を阻止する阻止期間に設定する阻止期間設定部を備えている構成である。
【０１０２】
それゆえ、連続した阻止期間に過電流遮断制御手段による過電流の遮断制御を阻止するので、遮断制御の阻止を容易に行うことができるという効果を奏する。
【０１０３】
さらに本発明の安定化電源装置は、以上のように、上記阻止期間設定部は、上記起動期間の開始とともに所定端子電圧から充電あるいは放電を行うコンデンサと、上記コンデンサの端子電圧を検出し、上記起動期間の開始から、上記端子電圧が起動に起因する上記過電流の終了後に対応する所定値に達することを検出するまでの期間を上記阻止期間に設定するコンデンサ端子電圧検出部とを備えている構成である。
【０１０４】
それゆえ、阻止期間をコンデンサの充電あるいは放電の速さを変えることにより容易に設定することができるという効果を奏する。
【０１０５】
さらに本発明の安定化電源装置は、以上のように、上記阻止期間設定部は、上記電力供給経路の出力電圧を検出し、上記起動期間の開始から上記出力電圧が起動に起因する上記過電流の終了後に対応する所定電圧に上昇することを検出するまでの期間を上記阻止期間に設定する出力電圧検出部を備えている構成である。
【０１０６】
それゆえ、出力電圧を検出して阻止期間を設定することにより、阻止期間を設定する構成を簡略化することができるという効果を奏する。
【０１０７】
さらに本発明の安定化電源装置は、以上のように、上記過電流遮断制御阻止手段は、上記阻止期間に続いて上記過電流遮断制御手段による上記過電流の遮断制御の阻止を、設定された期間だけ継続させる過電流遮断阻止継続部を備えている構成である。
【０１０８】
それゆえ、阻止期間の後の所定期間内に過電流が流れるとしても、その過電流は瞬時的であって対処するほどではないような事態しか発生しない場合に、遮断阻止の継続期間を上記所定期間に設定することにより、上記事態が発生した際にその都度過電流の遮断が行われて電力供給が妨げられることを防止することができるという効果を奏する。また、対処するほどではないような事態で過電流が遮断されてユーザが対処すべきものと誤って判断することも避けられるという効果を奏する。
【０１０９】
さらに本発明の安定化電源装置は、以上のように、上記過電流状態検出手段は、スイッチトキャパシタ動作を行う上記電力供給経路のスイッチにおける導通時の導通経路両端間を上記所定箇所として上記電圧降下を検出する構成である。
【０１１０】
それゆえ、電圧降下を検出するための所定箇所を別途設ける必要がなく、構成を簡略化することができるという効果を奏する。特に、電圧降下を発生させるために別途抵抗などを電力供給経路に挿入しなくてもよいので、過電流検出のために生じる損失を増加させないようにすることができるという効果を奏する。
【０１１１】
さらに本発明の安定化電源装置は、以上のように、上記過電流状態検出手段は、１つの上記スイッチの上記所定箇所でのみ上記電圧降下を検出する構成である。
【０１１２】
それゆえ、過電流状態検出手段の構成や、過電流状態検出手段と所定箇所との間の配線を簡略化することができるという効果を奏する。
【０１１３】
さらに本発明の安定化電源装置は、以上のように、上記過電流遮断制御手段が上記過電流の遮断制御を行ったときに上記過電流の遮断に伴う上記電力供給経路の出力の遮断を示す出力遮断信号を出力する遮断信号出力手段を備えている構成である。
【０１１４】
それゆえ、出力遮断されたことを容易かつ確実に認識することができるという効果を奏する。また、出力遮断信号を電力を供給する負荷機器に入力するようにすれば、出力遮断に対応した動作を負荷機器側で行うことができ、負荷機器の誤動作を防止することができるという効果を奏する。
【０１１５】
また、本発明の安定化電源デバイスは、以上のように、前記いずれかに記載の安定化電源装置の集積回路化された部分を備えてパッケージ化されている構成である。
【０１１６】
それゆえ、基板に実装する部品として小型化することができるという効果を奏する。
さらに本発明の安定化電源装置は、以上のように、上記過電流状態検出手段は、上記過電流が流れる所定箇所で上記過電流に対応して生じる電圧降下を検出することにより上記過電流状態を検出する構成である。
それゆえ、過電流状態検出手段は過電流が流れると、即時にこれを検出することができる。また、スイッチトキャパシタ動作を行うスイッチによって上記所定箇所と遮断されている箇所があってそこでまず過電流が流れ、次いでスイッチが導通することにより、遮断箇所よりも遅れて上記所定箇所に過電流が流れる場合でも、上記所定箇所に過電流が流れるまでの時間は非常に短く、過電流状態検出手段による過電流状態の検出の遅延は無視できるほどである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る安定化電源装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図２】図１の安定化電源装置のより具体的な第１の構成を示す回路ブロック図である。
【図３】図１の安定化電源装置のより具体的な第２の構成を示す回路ブロック図である。
【図４】図１の安定化電源装置のより具体的な第３の構成を示す回路ブロック図である。
【図５】図１の安定化電源装置のより具体的な第４の構成を示す回路ブロック図である。
【図６】図１の安定化電源装置のより具体的な第５の構成を示す回路ブロック図である。
【図７】図１の安定化電源装置のより具体的な第６の構成を示す回路ブロック図である。
【図８】本実施の形態に係る安定化電源デバイスの構成を示す外観図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図９】従来の安定化電源装置の構成を示す回路ブロック図である。
【符号の説明】
１ 安定化電源装置
５ 過電流検出回路（過電流状態検出手段）
６ 出力遮断回路（過電流遮断制御手段）
７ 出力遮断阻止回路（過電流遮断制御阻止手段）
１１ 安定化電源装置
２１ 安定化電源装置
３１ 安定化電源装置
４１ 安定化電源装置
５１ オン電圧検出回路（過電流状態検出手段）
５２ オン電圧検出回路（過電流状態検出手段）
６１ 安定化電源装置
７１ 阻止期間設定回路（阻止期間設定部）
７１ａ イニシャルリセット回路（コンデンサ端子電圧検出部）
７３ 出力電圧検出回路（阻止期間設定部、出力電圧検出部）
７４ タイミング回路（過電流遮断阻止継続部）
７５ フリップフロップ回路（遮断信号出力手段）
８１ 安定化電源装置
９１ 安定化電源デバイス
Ｃ４ コンデンサ
Ｓ１〜Ｓ１ スイッチ

Claims (9)

1. スイッチトキャパシタ動作を行う電力供給経路から電力を供給するスイッチトキャパシタ型の安定化電源装置において、
   上記電力供給経路に過電流が流れる過電流状態を検出する過電流状態検出手段と、
   上記過電流状態検出手段が上記過電流状態を検出すると上記過電流が遮断されるようにさせる過電流遮断制御手段と、
   起動期間に上記過電流状態検出手段が上記過電流状態を検出しても上記過電流遮断制御手段による上記過電流の遮断制御を阻止する過電流遮断制御阻止手段とを備え、
   上記過電流遮断制御阻止手段が上記過電流の遮断制御を阻止する阻止期間は、上記起動期間の開始から上記起動期間内で少なくとも起動に起因する過電流が流れ得る時間が経過するまでの期間であり、
   上記過電流遮断制御阻止手段は、上記阻止期間に続いて上記過電流遮断制御手段による上記過電流の遮断制御の阻止を、設定された期間だけ継続させる過電流遮断阻止継続部を備えていることを特徴とする安定化電源装置。
2. 上記過電流遮断制御阻止手段は、上記阻止期間を設定する阻止期間設定部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の安定化電源装置。
3. 上記阻止期間設定部は、上記起動期間の開始とともに所定端子電圧から充電あるいは放電を行うコンデンサと、上記コンデンサの端子電圧を検出し、上記起動期間の開始から、上記端子電圧が起動に起因する上記過電流の終了後に対応する所定値に達することを検出するまでの期間を上記阻止期間に設定するコンデンサ端子電圧検出部とを備えていることを特徴とする請求項２に記載の安定化電源装置。
4. 上記阻止期間設定部は、上記電力供給経路の出力電圧を検出し、上記起動期間の開始から上記出力電圧が起動に起因する上記過電流の終了後に対応する所定電圧に上昇することを検出するまでの期間を上記阻止期間に設定する出力電圧検出部を備えていることを特徴とする請求項２に記載の安定化電源装置。
5. 上記過電流状態検出手段は、スイッチトキャパシタ動作を行う上記電力供給経路のスイッチにおける導通時の導通経路両端間を上記所定箇所として上記電圧降下を検出することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の安定化電源装置。
6. 上記過電流状態検出手段は、１つの上記スイッチの上記所定箇所でのみ上記電圧降下を検出することを特徴とする請求項５に記載の安定化電源装置。
7. 上記過電流遮断制御手段が上記過電流の遮断制御を行ったときに上記過電流の遮断に伴う上記電力供給経路の出力の遮断を示す出力遮断信号を出力する遮断信号出力手段を備えていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の安定化電源装置。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載の安定化電源装置の集積回路化された部分を備えてパッケージ化されていることを特徴とする安定化電源デバイス。
9. 上記過電流状態検出手段は、上記過電流が流れる所定箇所で上記過電流に対応して生じる電圧降下を検出することにより上記過電流状態を検出することを特徴とする請求項１に記載の安定化電源装置。

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