JP4046752B2 - 電源回路装置及びこの電源回路装置を備えた電子機器 - Google Patents
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Description
本発明の第1の実施形態について、図面を参照して説明する。図1は、本実施形態の電源回路装置の内部構成を示すブロック図である。図1において、図18の従来の電源回路装置と同一の目的で使用する部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
ON/OFF制御回路63は、図18の電源回路装置と同様、制御信号入力端子CTRLに入力されるON/OFF制御信号に従って、制御回路装置6内の各ブロックのON/OFF制御を行う。即ち、制御信号入力端子CTRLにOFF制御信号が入力されると、ソフトスタート回路62の初期化を行うとともに、ドライブ回路64及び発振回路66の駆動を停止させて、パワートランジスタTr1を常にOFFの状態とする。又、電流検出用コンパレータ65、エラーアンプ68、PWMコンパレータ69、及び、抵抗R2,R3による分圧回路に対する電圧供給も停止される。尚、ON制御信号が入力されたことをON/OFF制御回路63が確認するために、定電圧回路61が動作し、1nA程度となる低消費電流がON/OFF制御回路63に与えられる。
ソフトスタート回路62は、図18の電源回路装置と同様、制御信号入力端子CTRLに入力されるON制御信号に基づいてON/OFF制御回路63がドライブ回路64を動作開始させたときに、ドライブ回路64からの出力デューティを徐々に変化させる。これにより、ドライブ回路64からの出力でパワートランジスタTr1がON/OFF動作を行い、コイル3に対するエネルギーの蓄積/放出の切換が行われることにより、負荷7に与えられる出力電圧を緩やかに上昇させる。
過電圧保護回路70は、出力電圧入力端子Voに入力されるダイオード4のカソード側に現れる出力電圧が所定の過電圧保護電圧を超えたことを検知したとき、ドライブ回路64の動作を停止させる。このように動作することで、所定の過電圧保護電圧を超える過電圧が負荷7や出力コンデンサ5に印加されることを防止することができるだけでなく、制御回路装置6内のパワートランジスタTr1の破壊をも防止することができる。
電流検出用コンパレータ65は、図18の電源回路装置と同様、抵抗R4の両端にかかる電圧を増幅して出力することで、パワートランジスタTr1がドライブ回路64によってONとされるときに流れる電流量に応じた電圧信号を、加算回路67に出力する。このように、電流検出用コンパレータ65から、パワートランジスタTr1がONとなるときにコイル3を流れる電流に応じた電圧信号が加算回路67に与えられることとなる。これにより、加算回路67からPWMコンパレータ69の非反転入力端子に与えられる発振信号にコイル3を流れる電流に応じた電圧信号が含まれる。よって、コイル3を流れるピーク電流の制限を行うことができる。
発振回路66は、図18の電源回路装置と同様、鋸歯状波信号となる発振信号を加算回路67に出力するとともに、ドライブ回路64を駆動するためのクロック信号を出力する。そして、加算回路67では、上述の電流検出用コンパレータ65から出力されるコイル3における電流量に応じた電圧信号が、発振回路66からの発振信号に加算されて、PWMコンパレータ69の非反転入力端子に与えられる。即ち、コイル3における電流量が大きい場合、PWMコンパレータ69の非反転入力端子に与えられる発振信号の信号レベルが高くなり、又、コイル3における電流量が小さい場合、PWMコンパレータ69の非反転入力端子に与えられる発振信号の信号レベルが低くなる。これにより、PWMコンパレータ69から出力されるPWM信号のデューティ比が変更されるため、コイル3を流れる電流量が制限される。
エラーアンプ68では、負荷7へ流れる出力電流が抵抗R1に流れることによって発生する電圧信号となる帰還信号が、帰還信号入力端子FB及び抵抗R5を介して反転入力端子に入力される。そして、エラーアンプ68は、非反転入力端子に入力される抵抗R2,R3によって分圧される基準電位Vrefと反転入力端子に入力される帰還信号の信号レベルとを差動増幅する。よって、帰還信号の信号レベルをVfbとし、エラーアンプ68の増幅率をAとすると、エラーアンプ68の出力信号の信号レベルは、A×(Vref−Vfb)となる。そして、このように差動増幅して得られたエラーアンプ68の出力信号が、PWMコンパレータ69に与えられる。このエラーアンプ68の動作によって、負荷7に流れる出力電流が、基準電位Vrefを抵抗R1の抵抗値で除した電流値に安定化されることとなる。
PWMコンパレータ69は、図18の電源回路装置と同様、非反転入力端子に入力される加算回路67からの発振信号と、反転入力端子に入力されるエラーアンプ68からの出力信号とについて、その信号レベルの比較を行い、比較結果をPWM信号としてドライブ回路64に出力する。即ち、エラーアンプ68からの出力信号の信号レベルが加算回路567の発振信号の信号レベルよりも高い期間は、PWMコンパレータ69から出力されるPWM信号がLレベルとなり、又、エラーアンプ68からの出力信号の信号レベルが加算回路67の発振信号の信号レベルよりも低い期間は、PWMコンパレータ69から出力されるPWM信号がHレベルとなる。
ドライブ回路64は、ON/OFF制御回路63によってONとされると、発振回路66から与えられるクロック信号に基づいて駆動する。このとき、ON/OFF制御回路63によってONとされた直後は、ソフトスタート回路62によって制御され、デューティ比を小さくして、パワートランジスタTr1のゲートに与える電圧をHレベルにする期間が短く設定される。そして、徐々にデューティ比が大きくなるようにソフトスタート回路62によって制御され、パワートランジスタTr1のゲートに与える電圧をHレベルにする期間が長くなり、負荷7に与える出力電圧Voutを徐々に高くする。
定電圧回路61は、図18の電源回路装置と同様、入力電圧入力端子Viを通じて直流電源1の正極電極に接続されるとともに、接地端子GNDを通じて接地されることで、直流電源1の直流電圧が印加され、この直流電源1の直流電圧に基づいて、電源回路装置内の各回路部品に供給する安定した定電圧を発生する。この定電圧回路61の構成について、図2の回路図を参照して説明する。図2の回路図は、定電圧回路61とバッファ回路71とRCフィルタ8の構成を示す回路図である。
まず、RCフィルタ8は、制御回路装置6内の抵抗R5〜R7と、制御回路装置6外のコンデンサC1とによって、図18の電源回路装置と同様の構成とされる。即ち、図2の回路図のように、一端が帰還信号入力端子FBに接続されるとともに他端がエラーアンプ68の反転入力端子に接続された抵抗R5と、抵抗R5の他端に一端が接続された抵抗R6と、抵抗R6の他端に一端が接続されるとともにバッファ回路71の出力側に他端が接続された抵抗R7と、抵抗R6,R7との接続ノードにコンデンサ用端子Cを介して一端が接続されるとともに他端が接地されたコンデンサC1とによって、RCフィルタ8が構成される。
本発明の第2の実施形態について、図面を参照して説明する。図7は、本実施形態の電源回路装置の内部構成を示すブロック図である。図7において、図1の電源回路装置と同一の目的で使用する部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
本発明の第3の実施形態について、図面を参照して説明する。図9は、本実施形態の電源回路装置の内部構成を示すブロック図である。図9において、図7の電源回路装置と同一の目的で使用する部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
本発明の第4の実施形態について、図面を参照して説明する。図10は、本実施形態の電源回路装置の内部構成を示すブロック図である。図10において、図7の電源回路装置と同一の目的で使用する部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
本発明の第5の実施形態について、図面を参照して説明する。図12は、本実施形態の電源回路装置の内部構成を示すブロック図である。図12において、図1の電源回路装置と同一の目的で使用する部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
本発明の第6の実施形態について、図面を参照して説明する。図13は、本実施形態の電源回路装置の内部構成を示すブロック図である。図13において、図12の電源回路装置と同一の目的で使用する部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
本発明の第7の実施形態について、図面を参照して説明する。図14は、本実施形態の電源回路装置の内部構成を示すブロック図である。図14において、図13の電源回路装置と同一の目的で使用する部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
本発明の第8の実施形態について、図面を参照して説明する。図15は、本実施形態の電源回路装置の内部構成を示すブロック図である。図15において、図14の電源回路装置と同一の目的で使用する部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
2 入力コンデンサ
3 コイル
4 ダイオード
5 出力コンデンサ
6,6a〜6g,60 制御回路装置
7 負荷
8 RCフィルタ
61 定電圧回路
62 ソフトスタート回路
63 ON/OFF制御回路
64 ドライブ回路
65 電流検出用コンパレータ
66 発振回路
67 加算回路
68 エラーアンプ
69 PWMコンパレータ
70 過電圧保護回路
71 バッファ回路
72 基準電位切換回路
73,74 コンパレータ
75 OFFコントロール回路
76 定電圧回路
77 OR回路
78 遅延回路
Claims (14)
- 直流電源に接続された変圧回路と、該変圧回路に接続された整流回路と、前記変圧回路のスイッチングを行うことで前記整流回路に出力する電力を調整する第1スイッチング素子と、該第1スイッチング素子のON/OFF制御を行うドライブ回路と、前記整流回路に接続された負荷を流れる電流を検出する電流検出回路と、該電流検出回路で検出された電流値を示す電流検出信号の信号レベルを基準値と比較して前記ドライブ回路でのON/OFF制御を指示する第1PWM信号を生成するPWM信号生成回路と、を備え、外部から前記負荷を流れる電流値を制御する第2PWM信号が入力される電源回路装置において、
外部の直流電圧より一定となる内部定電圧を生成する第1定電圧回路と、
前記第2PWM信号が入力されるとともに、複数の直列に接続された素子により構成されて、所定位置の第1素子よりも前段に設けられた第2素子が前記外部の直流電圧でバイアスされ、前記第1素子を含む後段の第3素子が前記第1定電圧回路からの前記内部定電圧によってバイアスされることで、少なくとも最終段となる素子が前記第1定電圧回路からの前記内部定電圧によってバイアスされ、前記第2PWM信号を前記内部定電圧によって波形整形して出力するバッファ回路と、
前記バッファ回路から出力されて波形整形された前記第2PWM信号と前記電流検出回路からの前記電流検出信号とを合成して、前記PWM信号生成回路に出力する合成回路と、
を備えることを特徴とする電源回路装置。 - 前記合成回路が、抵抗とコンデンサによって構成されるフィルタであることを特徴とする請求項1に記載の電源回路装置。
- 前記電流検出回路と前記負荷との間に接続されて、OFFとされたとき前記負荷の電気的な接続を切断する第2スイッチング素子を備え、
電源回路装置をOFFとするOFF制御信号が入力されたとき、前記ドライブ回路による前記第1スイッチング素子のON/OFF制御動作を停止するとともに、前記第2スイッチング素子をOFFすることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電源回路装置。 - 前記合成回路が、
前記電流検出回路と前記負荷との間に接続されて、OFFとされたとき前記負荷の電気的な接続を切断する第2スイッチング素子と、
前記第2スイッチング素子を、前記第2PWM信号に従ってON/OFF制御するOFFコントロール回路と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の電源回路装置。 - 電源回路装置をOFFとするOFF制御信号が入力されたとき、前記ドライブ回路による前記第1スイッチング素子のON/OFF制御動作が停止されるとともに、前記OFFコントロール回路が前記第2スイッチング素子をOFFすることを特徴とする請求項4に記載の電源回路装置。
- 前記OFF制御信号を遅延して前記OFFコントロール回路に与える遅延回路を備え、
電源回路装置をOFFとするOFF制御信号が入力されたとき、前記ドライブ回路による前記第1スイッチング素子のON/OFF制御動作が停止された後、所定時間が経過して、前記OFFコントロール回路が前記第2スイッチング素子をOFFすることを特徴とする請求項5に記載の電源回路装置。 - 前記整流回路からの出力電圧に基づいて、前記OFFコントロール回路をバイアスする定電圧を生成する第2定電圧回路を備えることを特徴とする請求項4〜請求項6のいずれかに記載の電源回路装置。
- 前記第1定電圧回路が、外部の直流電圧を分圧して前記内部定電圧を生成するための基準電圧を生成する第1分圧回路を備え、
該第1分圧回路が、制御電極と第1電極とを接続したディプレッショントランジスタ及びエンハンスメントトランジスタを直列に接続することで構成されることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれかに記載の電源回路装置。 - 前記第1定電圧回路が、
前記内部定電圧を生成するための基準電圧と生成した内部定電圧とを比較するコンパレータと、
該コンパレータからの出力を増幅する増幅素子と、
該増幅素子の出力側に接続された直列に抵抗が接続された第2分圧回路と、
を備え、
前記第2分圧回路から出力される電圧を前記内部定電圧とすることを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれかに記載の電源回路装置。 - 前記第2分圧回路を構成する抵抗が可変抵抗であることを特徴とする請求項9に記載の電源回路装置。
- 前記第1定電圧回路が、前記直流電源からの直流電圧に基づいて内部定電圧を生成することを特徴とする請求項1〜請求項10のいずれかに記載の電源回路装置。
- 前記PWM信号生成回路に与える基準値を切り換える基準値切換回路を備え、
該基準値切換回路によって前記基準値の値を切り換えることで、前記負荷への出力電流を調整することを特徴とする請求項1〜請求項11のいずれかに記載の電源回路装置。 - 請求項1〜請求項12のいずれかに記載の電源回路装置を備え、当該電源回路装置から出力される出力電圧が与えられて駆動することを特徴とする電子機器。
- 前記電源回路装置から出力電圧が与えられる発光ダイオードを備えることを特徴とする請求項13に記載の電子機器。
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