JP4400145B2

JP4400145B2 - 電源装置

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Inventors: 俊一桑野
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Description

本発明は、スイッチングレギュレータやシリーズレギュレータなどの電源装置に関するものである。

スイッチングレギュレータやシリーズレギュレータなどの電源装置では、自己の出力電圧の安定化を図るために、出力電圧と基準電圧とを比較し、この比較結果に応じて出力電圧の安定化を図る構成が採用されている。すなわち、この種の電源装置では、その基準電圧を得るために基準電圧源（基準電圧発生回路）を備えている。
図６は、この種の電源装置の一例であるシリーズレギュレータの回路図である。

このシリーズレギュレータ（ボルテージレギュレータ）は、図６に示すように、基準電圧発生回路（基準電圧源）１と、出力電圧Ｖｏｕｔを抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とで分圧する分圧回路２と、オペアンプ回路３と、ＭＯＳトランジスタからなる出力トランジスタ４と、を備えている（例えば、非特許文献１参照）。
このような構成からなるシリーズレギュレータでは、オペアンプ回路３が、分圧回路２の分圧電圧を基準電圧回路１の基準電圧Ｖｒｅｆと比較し、その両者が等しくなるように出力トランジスタ４の出力抵抗を制御している。
電気学会編「電気工学ハンドブック」オーム社、２００１年２月２０日発行、ｐ．４２４

ところで、従来のシリーズレギュレータなどでは、電源の投入時に突入電流が流れ、この突入電流の減少が望まれるが、その対策が効果的ではなかった。
その一方、電源装置には、図６に示すような電源回路を複数個有するものがあり、この場合にも電源の投入時における突入電流の減少できるものが望まれ、その際に、部品点数ができるだけ少なく、実装面積もできるだけ小さくすることが望まれる。

そこで、本発明の目的は、突入電流を効果的に減少できる上に、部品点数ができるだけ少なくでき、実装面積もできるだけ小さくすることができる電源装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、第１〜第５の発明は、以下のように構成した。
すなわち、第１の発明は、出力電圧を基準電圧と比較し、前記比較結果に応じて出力電圧の安定化を図るようになっているｎ個（ｎは１以上の整数）の電源回路と、前記基準電圧を発生するとともに、前記基準電圧を前記ｎ個の電源回路が共同で使用するようになっている基準電圧発生回路とを備え、前記基準電圧発生回路は、第１の基準電圧を生成するとともに前記第１の基準電圧値を徐々に立ち上げる基準電圧発生部と、所定値の第２の基準電圧を出力する基準電圧源と、電源の投入時に、前記基準電圧発生部に第１の基準電圧の生成を時分割で行わせ、前記第１の基準電圧を前記ｎ個の電源回路のうちの対応する電源回路に供給させ、前記第１の基準電圧が前記基準電圧源の第２の基準電圧に達したときに、前記ｎ個の電源回路のうちの対応する電源回路に供給する基準電圧を前記第１の基準電圧から前記基準電圧源の第２の基準電圧に切り換え、切り換えた第２の基準電圧の出力を維持させる制御部と、を備えることを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、前記基準電圧発生回路は、必要なときに所定の基準電圧を出力する基準電圧源と、一定の電流を流す定電流源と、前記定電流源からの電流により充電されるコンデンサと、前記定電流源と前記コンデンサとを接続させて前記コンデンサの充電を行うオンオフが自在な第１スイッチと、前記コンデンサの電荷の放電を行うオンオフが自在な第２スイッチと、前記コンデンサの充電電圧と前記基準電圧源の基準電圧とを比較し、前記両者が一致したときに切り換え信号を出力する比較部と、電源の投入時に、前記第１スイッチをオンおよび前記第２スイッチをオフにして前記コンデンサの充電電圧を前記ｎ個の電源回路のうちの１つに供給するとともに、前記充電電圧を前記基準電圧源の基準電圧と前記比較部で比較させ、前記比較部が前記切り換え信号を出力したときに、前記電源回路に供給する基準電圧を前記充電電圧から前記基準電圧源の基準電圧に切り換え、切り換えた基準電圧の出力を維持させるとともに、前記第１スイッチをオフおよび前記第２スイッチをオンにし、かつ、これらの一連の動作による基準電圧の供給制御を残りの電源回路に対して順次行う制御部と、を備えるようにした。

第３の発明は、第２の発明において、前記定電流源は、電流値が同一または電流値が異なる複数の定電流源からなり、前記複数の定電流源は、前記制御部により前記複数の定電流源の一部が選択され、前記選択された定電流源により前記コンデンサが充電されるようになっている。
第４の発明は、出力電圧を基準電圧と比較し、前記比較結果に応じて出力電圧の安定化を図るようになっているｎ個の電源回路と、前記基準電圧を発生するとともに、前記基準電圧を前記各電源回路が共同で使用するようになっている基準電圧発生回路とを備え、前記基準電圧発生回路は、電圧値が徐々に立ち上がる第１の基準電圧を発生する基準電圧発生部と、第２の基準電圧を出力する基準電圧源と、前記ｎ個の電源回路の各電源が投入されたときに、前記基準電圧発生部を動作させて、当該基準電圧発生部が発生する前記第１の基準電圧を、電源が投入された電源回路に対して基準電圧として選択して出力し、その後、前記第１の基準電圧が前記第２の基準電圧に達したときに、前記基準電圧源が出力する前記第２基準電圧を電源が投入された前記電源回路に対して前記基準電圧として選択して出力し、かつ、選択した前記第２基準電圧の出力を維持させる選択制御部と、を含んでいる。
第５の発明は、第４の発明において、前記基準電圧発生回路は、前記ｎ個の電源回路の各電源が投入されたときに、電圧値が徐々に立ち上がる第１の基準電圧を発生するとともに、初期化可能な基準電圧発生部と、第２の基準電圧を出力する基準電圧源と、前記ｎ個の電源回路の各電源が投入されたときに、電源が投入された電源回路に対して前記電源回路の前記基準電圧として、前記第１の基準電圧と前記第２の基準電圧を選択的に出力する選択部と、前記第１の基準電圧と前記第２の基準電圧とを比較し、前記両者が一致したときに切り換え信号を出力する比較部と、前記ｎ個の電源回路の各電源が投入されたときに、前記基準電圧発生部、前記選択部、および前記比較部をそれぞれ動作させ、前記選択部には前記第１の基準電圧を選択して出力させ、前記比較部から前記切り換え信号が出力されたときには、前記選択部には前記第２の基準電圧を選択して出力させるとともに当該出力を維持させ、その後に前記基準電圧発生部を初期化させる制御部と、を含んでいる。
このような構成からなる第１〜第５の発明によれば、コンデンサなどの部品を共有化できる。このため、突入電流を効果的に減少できる上に、部品点数ができるだけ少なくでき、実装面積もできるだけ小さくできる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
本発明の電源装置の第１実施形態の構成について、図１を参照して説明する。
この第１実施形態に係る電源装置は、図１に示すように、出力電圧検出回路１１と、基準電圧発生回路１２と、比較回路１３と、制御用トランジスタ１４と、入力端子１５と、出力端子１６とを備えている。

出力電圧検出回路１１は、出力電圧Ｖｏｕｔを検出する回路であり、出力端子１６とグランドとの間に抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１２とを直列接続し、その抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１２により出力電圧Ｖｏｕｔを分圧し、その分圧電圧を検出電圧として得るようにしている。
基準電圧発生回路１２は、比較回路１３が出力電圧検出回路１１の検出電圧を比較する際に用いる基準電圧Ｖｒｅｆを発生する回路であり、電源の投入時に基準電圧の生成を開始し、その基準電圧の値を時間とともに徐々に立ち上がらせるようになっている。

比較回路１３は、出力電圧検出回路１１の検出電圧を基準電圧発生回路１２の発生するる基準電圧Ｖｒｅｆと比較し、その両者が一致するように、制御用トランジスタ１４に流れる電流を制御するものである。
制御用トランジスタ１４は、入力端子１５と出力端子１６との間に接続されて比較回路１３の出力により制御されるものである。

次に、基準電圧発生回路１２の詳細な構成について説明する。
この基準電圧発生回路１２は、図１に示すように、定電流源１７と、コンデンサＣ１と、第１スイッチであるＰ型のＭＯＳトランジスタＭ１と、第２スイッチであるＮ型のＭＯＳトランジスＭ２と、基準電圧源１８と、コンパレータ１９と、ナンドゲート２０と、インバータ２１と、を備えている。

定電流源１７は、一定の電流を流すものである。コンデンサＣ１は、ＭＯＳトランジスタＭ１がオンのときに、定電流源１７からの定電流により充電されるコンデンサである。また、コンデンサＣ１は、ＭＯＳトランジスタＭ２がオンのときに、その充電電荷が放電されるようになっている。
このために、電源とグランドとの間に、定電流源１７、ＭＯＳトランジスタＭ１、およびＭＯＳトランジスタＭ２が直列に接続されている。コンデンサＣ１は、その一端がＭＯＳトランジスタＭ１とＭＯＳトランジスタＭ２との共通接続部に接続され、その他端がグランドに接続されている。さらに、コンデンサＣ１の一端の電圧は、コンパレータ１９の＋入力端子に供給されるとともに、比較回路１３の−入力端子に供給されるようになっている。

基準電圧源１８は、コンパレータ１９がコンデンサＣ１の充電電圧を比較する際の基準電圧を、電源の投入時に直ちに出力するものである。
コンパレータ１９は、電源の投入時に、コンデンサＣ１の充電電圧を基準電圧源１８の基準電圧と比較し、その両者が一致した場合には、その旨を示すＨレベルの信号を出力するようになっている。

ナンドゲート２０は、電源が投入されているときにその旨を示す電源投入信号Ｓ１と、コンパレータ１９からの出力信号を反転した反転信号との論理積否定の演算を行い、その演算結果に応じた信号を出力するものである。このナンドゲート２０の出力信号がＭＯＳトランジスタＭ１のゲートに印加され、ＭＯＳトランジスタＭ１のオンオフ制御が行われるようになっている。

インバータ２１は、電源投入信号Ｓ１を反転し、その反転信号をＭＯＳトランジスタＭ２のゲートに供給し、ＭＯＳトランジスタＭ２のオンオフ制御を行うものである。
次に、このような構成からなる第１実施形態の動作について、図１および図２を参照して説明する。
図１に示す基準電圧発生回路１２に供給される電源投入信号Ｓ１が、図２（Ａ）に示すように立ち上がってＨレベルになったとする。このときには、コンパレータ１９の出力はＬレベルでその反転されたＨレベルがナンドゲート２０に供給されているので、ナンドゲート２０の出力はＬレベルとなり、ＭＯＳトランジスタＭ１はオンになる。また、このときには、電源投入信号Ｓ１のＨレベルはインバータ２１で反転されてＬレベルとなり、このＬレベルによりＭＯＳトランジスタＭ１はオフになる。

この結果、定電流源１７とコンデンサＣ１とが接続されるので、コンデンサＣ１は定電流源１７からの定電流により充電が開始され、その充電電圧は図２（Ｂ）に示すように、時間とともに徐々に増加していく。この時の充電時間については、定電流源１７の定電流値またはコンデンサＣ１の容量値を変化させることで製品の仕様に合わせて自在に設定することができる。

このコンデンサＣ１の充電電圧は、コンパレータ１９において基準電圧源１８の基準電圧と比較されると同時に、比較回路１３の基準電圧Ｖｒｅｆとして供給される。このため、比較回路１３の基準電圧Ｖｒｅｆは、図２（Ｃ）に示すように徐々に増加していく。
その後、コンパレータ１９が、コンデンサＣ１の充電電圧の電圧値が基準電圧源１８の基準電圧に達したことを検出すると、コンパレータ１９はその旨を示すＨレベルの信号を出力する。このコンパレータ１９のＨレベルの信号は反転されてＬレベルとなり、このＬレベルの信号がナンドゲート２０に入力される。このため、ナンドゲート２０の出力はＬレベルからＨレベルに変化するので、ＭＯＳトランジスタＭ１はオフとなる。

このＭＯＳトランジスタＭ１のオフにより、コンデンサＣ１の充電は終了するが、このとき、ＭＯＳトランジスタＭ２のオフの状態にあるので、コンデンサＣ１の充電電荷は放電されることはない。したがって、コンデンサＣ１は充電終了後には、その充電電圧は定電圧源１８の基準電圧と同一のレベルとなり、この電圧が比較回路１３の基準電圧Ｖｒｅｆとなる。

そして、図２（Ａ）に示すように、電源がオフとなって、電源投入信号Ｓ１がＨレベルからＬレベルになったものとする。これにより、ＭＯＳトランジスタＭ１はオフを維持するが、ＭＯＳトランジスタＭ２はオフからオンに切り換わるので、コンデンサＣ１の一端はＭＯＳトランジスタＭ２を介してグランドに接続される。この結果、コンデンサＣ１の電荷は放電されるので、コンデンサＣ１の充電電圧は図２（Ｂ）に示すように減少し、比較回路１３の基準電圧Ｖｒｅｆは図２（Ｃ）に示すように減少する。

以上説明したように、この第１実施形態では、電源の投入時に基準電圧の生成を開始し、その基準電圧の値を時間とともに徐々に立ち上がらせる電源電圧発生回路１２を設けるようにしたので、電源投入時における突入電流の減少を効果的に行うことができる。
次に、本発明の電源装置の第２実施形態の構成について、図３を参照して説明する。
この第２実施形態に係る電源装置は、図３に示すように、複数（この例では２個）の電源回路３１、３２と、この電源回路３１、３２に共通に使用する基準電圧発生回路３３と、出力端子３４、３５と、コンデンサ接続端子３６と、を備えている。

電源回路３１は、出力電圧検出回路１１と、比較回路１３と、制御用トランジスタ１４と、出力端子３４とを備えている。
出力電圧検出回路１１は、出力電圧Ｖｏｕｔ１を検出する回路であり、出力端子３４とグランドとの間に抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１２とを直列接続し、その抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１２により出力電圧Ｖｏｕｔ１を分圧し、その分圧電圧を検出電圧として得るようにしている。

比較回路１３は、出力電圧検出回路１１の検出電圧を基準電圧発生回路３３からの基準電圧Ｖｒｅｆ１と比較し、その両者が一致するように、制御用トランジスタ１４に流れる電流を制御するものである。
制御用トランジスタ１４は、その一端に入力電圧が印加され、その他端が出力端子３４に接続されて、比較回路１３の出力により制御されるものである。

出力端子３４は、出力電圧Ｖｏｕｔ１を取り出すとともに、出力用コンデンサＣ１１が外付けされるようになっている。
電源回路３２は、電源回路３１と同じ構成であるので、その構成は省略する。従って、電源回路３２には基準電圧発生回路３３からの基準電圧Ｖｒｅｆ２が供給されて動作し、その出力端子３５からは出力電圧Ｖｏｕｔ２を取り出され、さらに出力端子３５には出力コンデンサＣ１２が接続されるようになっている。

基準電圧発生回路３３は、電源の投入時に、電源値が徐々に立ち上がる基準電圧を時分割で生成して電源回路３１、３２にそれぞれ供給し、かつ、その各生成基準電圧が所定値に達した各時点で、各電源回路３１、３２に供給する基準電圧をその各生成基準電圧から基準電圧源の基準電圧に切り換えるものである。
次に、基準電圧発生回路３３の具体的な構成について、図４を参照して説明する。

基準電圧発生回路３３は、図４に示すように、基準電圧源４１と、基準電圧発生部４２と、比較部４３と、切り換えスイッチ４４と、切り換えスイッチ４５と、制御部４６と、を備えている。
基準電圧源４１は、電源の投入時に所定の基準電圧を直ちに出力するものである。
基準電圧発生部４２は、電源の投入時に基準電圧を生成するとともにその電圧値を徐々に立ち上げることができるものである。

このために、基準電圧発生部４２は、図４に示すように、一定の電流を流す定電流源４２１と、この定電流源４２１からの電流により充電されるコンデンサＣ２１と、定電流源４２１とコンデンサＣ２１とを接続させてコンデンサＣ２１の充電を行うオンオフが自在なＰ型のＭＯＳトランジスタＭ２１と、コンデンサＣ２１の充電電荷の放電を行うオンオフが自在なＭＯＳトランジスタＭ２２とを備えている。

さらに具体的には、電源とグランドとの間に、定電流源４２１、ＭＯＳトランジスタＭ２１およびＭＯＳトランジスタＭ２２が直列に接続されている。コンデンサＣ２１は、その一端がＭＯＳトランジスタＭ２１とＭＯＳトランジスタＭ２２との共通接続部に接続され、その他端がグランドに接続されている。
比較部４３は、基準電圧発生部４２の生成する基準電圧を基準電圧源４１の基準電圧と比較し、その比較結果に応じた信号を出力するものである。

すなわち、比較部４３は、図４に示すように、コンデンサＣ２１の充電電圧を基準電圧源４１の基準電圧と比較し、その比較結果に応じた信号を出力するものである。このために、比較部４３は、その＋入力端子がコンデンサＣ２１の一端と接続され、その−入力端子が基準電圧源４１の一端と接続されている。また、比較部４３の出力端子は、ラッチ回路４６１，４６２の各クロック入力端子にそれぞれ接続されている。

切り換えスイッチ４４は、コンデンサＣ２１の充電電圧または基準電圧源４１の基準電圧を選択的に取り出して、図３の電源回路３１の比較回路１３にその基準電圧Ｖｒｅｆ１として供給するものである。
このために、切り換えスイッチ４４は、図４に示すように、トランスミッションゲート４４１、４４２と、インバータ４４３と、コンデンサＣ２２とから構成される。そして、トランスミッションゲート４４１の一端側はコンデンサＣ２１の一端と接続され、トランスミッションゲート４４２の一端側は基準電圧源４１と接続されている。また、トランスミッションゲート４４１、４４２の各他端側が共通接続され、その共通接続部が図３に示す電源回路３１の比較回路１３の−入力端子に接続されている。コンデンサＣ２２はＶｒｅｆ１とグランドとの間に接続されている。

切り換えスイッチ４５は、コンデンサＣ２１の充電電圧または基準電圧源４１の基準電圧を選択的に取り出して、図３の電源回路３２の比較回路（図示せず）にその基準電圧Ｖｒｅｆ２として供給するものである。
このために、切り換えスイッチ４５は、図４に示すように、トランスミッションゲート４５１、４５２と、インバータ４５３と、コンデンサＣ２３とから構成される。そして、トランスミッションゲート４５１の一端側はコンデンサＣ２１の一端と接続され、トランスミッションゲート４５２の一端側は基準電圧源４１と接続されている。また、トランスミッションゲート４５１、４５２の各他端側が共通接続され、その共通接続部が図３に示す電源回路３２の比較回路の−入力端子に接続されている。コンデンサＣ２３はＶｒｅｆ２とグランドとの間に接続されている。

制御部４６は、電源の投入時に、基準電圧発生部４２に基準電圧の生成を時分割で行わせ、その各生成基準電圧を電源回路３１，３２にそれぞれ供給させ、その各生成基準電圧が基準電圧源４１の基準電圧に達したときに、電源回路３１，３２に供給する基準電圧を基準電圧発生部４２からの生成基準電圧から基準電圧源４１の基準電圧に切り換える動作を行うようになっている。

このために、制御部４６は、図４に示すように、ラッチ回路４６１と、ラッチ回路４６２と、アンドゲート４６３と、アンドゲート４６４と、ノアゲート４６５と、を備えている。
ラッチ回路４６１は、その入力端子Ｄに正の電圧が常時印加され、そのクロック入力端子に比較部４３の出力が供給されるようになっている。また、ラッチ回路４６１の反転出力端子の出力信号Ｌ１が、トランスミッションゲート４４２にそのオンオフ制御信号として直接供給されるとともに、その出力信号Ｌ１をインバータ４４３で反転した反転信号をトランスミッションゲート４４１にそのオンオフ制御信号として供給するようになっている。さらに、ラッチ回路４６１のクリア端子ＣＬＲには、電源回路３１の電源が投入されていることを示す電源投入信号Ｓ１１が供給されるようになっている。

ラッチ回路４６２は、その入力端子Ｄに正の電圧が常時印加され、そのクロック入力端子に比較部４３の出力が供給されるようになっている。また、ラッチ回路４６２の反転出力端子の出力信号Ｌ２が、トランスミッションゲート４５２にそのオンオフ制御信号として直接供給されるとともに、その出力信号Ｌ２をインバータ４５３で反転した反転信号をトランスミッションゲート４５１にそのオンオフ制御信号として供給するようになっている。さらに、ラッチ回路４６２のクリア端子ＣＬＲには、電源回路３２の電源が投入されていることを示す電源投入信号Ｓ１２が供給されるようになっている。

アンドゲート４６３は、ラッチ回路４６１の反転出力端子の出力信号ｌ１と、上記の電源投入信号Ｓ１１を反転した反転信号とを入力信号とし、この両入力信号の論理積演算を行うものである。このアンドゲート４６３の出力信号は、ノアゲート４６５の入力側に供給されるようになっている。なお、電源投入信号Ｓ１１は、電源回路３１に供給されるようになっている。

アンドゲート４６４は、ラッチ回路４６２の反転出力端子の出力信号Ｌ２と、上記の電源投入信号Ｓ１２を反転した反転信号とを入力信号とし、この両入力信号の論理積演算を行うものである。このアンドゲート４６４の出力信号は、ノアゲート４６５の入力側に供給されるようになっている。なお、電源投入信号Ｓ１２は、電源回路３２に供給されるようになっている。

ノアゲート４６５は、アンドゲート４６３の出力信号とアンドゲート４６４の出力信号の論理和否定の演算を行い、その演算結果を出力するものである。このノアゲート４６５の出力信号は、ＭＯＳトランジスタＭ２１，Ｍ２２の各ゲートに供給され、ＭＯＳトランジスタＭ２１，Ｍ２２のオンオフ制御を行うようになっている。
次に、このような構成からなる第２実施形態の動作について、図３〜図５を参照して説明する。

図３および図４に示す基準電圧発生回路３３に供給される電源回路３１の電源が投入されていることを示す電源投入信号Ｓ１１が、図５（Ａ）に示すように時刻ｔ１においてＨレベルからＬレベルになったとする。このとき、図５（Ｆ）に示すように、ラッチ回路４６１の出力信号Ｌ１はＨレベルである。
このため、時刻ｔ１では、ラッチ回路４６１の出力信号Ｌ１により、トランスミッションゲート４４１がオンとなる。また、時刻ｔ１では、アンドゲート４６４の出力はＬレベルであるが、アンドゲート４６３の出力がＬレベルからＨレベルに立ち上がるので、ノアゲート４６５の出力Ｓ１３がＨレベルからＬレベルに変化する（図５（Ｈ）参照）。

この結果、時刻ｔ１では、ＭＯＳトランジスタＭ２１がオンになるとともにＭＯＳトランジスタＭ２２がオフになり、コンデンサＣ２１が定電流源４２１からの定電流により充電が開始され、その充電電圧は図５（Ｃ）に示すように、徐々に増加していく。
このコンデンサＣ１の充電電圧は、比較部４３において基準電圧源４１の基準電圧と比較されると同時に、電源回路３１の基準電圧として電源回路３１に供給される。このため、電源回路３１に供給される基準電圧Ｖｒｅｆ１は、図５（Ｄ）に示すように徐々に増加していき、その基準電圧は電源回路３１の比較回路１３に供給される。

その後、時刻ｔ２において、比較部４３が、コンデンサＣ２１の充電電圧の電圧値が基準電圧源４１の基準電圧に達したことを検出すると、比較部４３はその旨を示すＨレベルの信号を出力する。この比較部４３のＨレベルの信号は、ラッチ回路４６１のクロック端子にそれぞれ入力される。このため、時刻ｔ２では、図５（Ｆ）に示すように、ラッチ回路４６１の出力信号Ｌ１がＨレベルからＬレベルに立ち下がる。

この結果、時刻ｔ２では、ラッチ回路４６１の出力信号Ｌ１の立ち下がりによりトランスミッションゲート４４１がオフになるとともにトランスミッションゲート４４２がオンになる。この結果、電源回路３１に供給される基準電圧が、コンデンサＣ２１の充電電圧から基準電圧源４１の基準電圧に切り換わり、その後この状態は維持される（図５（Ｄ）参照）。切り替わり時にＶｒｅｆ１にノイズが発生して電源出力の精度に影響が及ばないよう、コンデンサＣ２２はノイズを緩和する働きを持つ。

さらに、時刻ｔ２では、ラッチ回路４６１の出力信号Ｌ１の立ち下がりによりアンドゲート４６３の出力がＨレベルからＬレベルに立ち下がり、ノアゲート４６５の出力信号Ｓ１３が図５（Ｈ）に示すようにＬレベルからＨレベルに立ち上がる。このため、時刻ｔ２では、ＭＯＳトランジスタＭ２１がオフになるとともにＭＯＳトランジスタＭ２２がオンになるので、コンデンサＣ２１は充電電荷は放電されてその電圧は０Ｖになる（図５（Ｃ）参照）。

その後、時刻ｔ３において、図３に示す電源回路３２の電源が投入されていることを示す電源投入信号Ｓ１２が、図５（Ｂ）に示すようにＨレベルからＬレベルになったとする。このとき、図５（Ｇ）に示すように、ラッチ回路４６２の出力信号Ｌ２はＨレベルである。
このため、時刻ｔ３では、ラッチ回路４６１の出力信号Ｌ２により、トランスミッションゲート４５１がオンとなる。また、時刻ｔ３では、アンドゲート４６３の出力がＬレベルで、アンドゲート４６４の出力がＬレベルからＨレベルに立ち上がるので、ノアゲート４６５の出力信号Ｓ１３がＨレベルからＬレベルに変化する（図５（Ｈ）参照）。

この結果、時刻ｔ３では、ＭＯＳトランジスタＭ２１がオンになるとともにＭＯＳトランジスタＭ２２がオフになり、コンデンサＣ２１が定電流源４２１からの定電流により充電が開始され、その充電電圧は図５（Ｃ）に示すように、徐々に増加していく。
このコンデンサＣ２１の充電電圧は、比較部４３において基準電圧源４１の基準電圧と比較されると同時に、電源回路３２の基準電圧として電源回路３２に供給される。このため、電源回路３２に供給される基準電圧Ｖｒｅｆ２は、図５（Ｅ）に示すように徐々に増加していき、その基準電圧は電源回路３２の比較回路（図示せず）に供給される。

その後、時刻ｔ４において、比較部４３が、コンデンサＣ２１の充電電圧の電圧値が基準電圧源４１の基準電圧に達したことを検出すると、比較部４３はその旨を示すＨレベルの信号を出力する。この比較部４３のＨレベルの信号は、ラッチ回路４６２のクロック端子にそれぞれ入力される。このため、時刻ｔ４では、図５（Ｇ）に示すように、ラッチ回路４６２の出力信号Ｌ２がＨレベルからＬレベルに立ち下がる。

この結果、時刻ｔ４では、ラッチ回路４６２の出力信号Ｌ２の立ち下がりによりトランスミッションゲート４５１がオフになるとともにトランスミッションゲート４５２がオンになる。この結果、電源回路３２に供給される基準電圧が、コンデンサＣ２１の充電電圧から基準電圧源４１の基準電圧に切り換わり、その後この状態は維持される（図５（Ｅ）参照）。切り替わり時にＶｒｅｆ２にノイズが発生して電源出力の精度に影響が及ばないよう、コンデンサＣ２３はノイズを緩和する働きを持つ。

さらに、時刻ｔ４では、ラッチ回路４６２の出力信号Ｌ２の立ち下がりによりアンドゲート４６４の出力がＨレベルからＬレベルに立ち下がり、ノアゲート４６５の出力信号Ｓ１３が図５（Ｈ）に示すようにＬレベルからＨレベルに立ち上がる。このため、時刻ｔ４では、ＭＯＳトランジスタＭ２１がオフになるとともにＭＯＳトランジスタＭ２２がオンになるので、コンデンサＣ２１は充電電荷は放電される（図５（Ｃ）参照）。

以上説明したように、第２実施形態では、電源の投入時に、基準電圧生成部４２が基準電圧を時分割で生成して電源回路３１、３２にそれぞれ供給するようにし、かつ、その各生成基準電圧が所定値に達した各時点で、電源回路３１、３２に供給する基準電圧をその各生成基準電圧から基準電圧源４１の基準電圧に順次切り換えるようにした。
このため、第２実施形態では、コンデンサＣ２１を含む基準電圧発生部４２、基準電圧源４１、および比較部４３などを共通化できるので、部品点数ができるだけ少なくできる上に、実装面積もできるだけ小さくすることができる。

なお、上記の第２実施形態では、電源回路３１、３２が２つの場合について説明したが、電源回路が３つ以上の場合にも適用できる。この場合には、電源回路が２つの場合と同様に各電源回路に基準電圧を供給するようにすれば良い。
また、図４に示す基準電圧発生回路３３では、基準基準電圧発生部４２を構成する定電流源４２１が１つの場合について説明した。しかし、その定電流源４２１を、電流値が同一または電流値が異なる複数の定電流源に置き換えるようにしても良い。

この場合には、その複数の定電流源は、制御部４６によりその一部が選択され、この選択された定電流源によりコンデンサＣ２１が充電されるように構成することになる。このような構成にすれば、コンデンサＣ２１の充電の際の電圧の立ち上がりの状態を変化させることができる。
さらに、上記の第２実施形態では、電源回路３１、３２が使用する基準電圧が、同一のレベルで使用する場合について説明した。しかし、電源回路３１、３２は、その各基準電圧としてレベルの異なる第１基準電圧と第２基準電圧をそれぞれ使用するようにしても良い。

この場合には、図４に示す基準電圧発生回路３３は、比較部４３を第１比較部と第２比較部にそれぞれ置き換えるとともに、その第１比較部には第１基準電圧を出力する第１定電圧源の出力電圧を供給し、その第２比較部には第２基準電圧を出力する第２定電圧源の出力電圧を供給するように構成すれば良い。
さらに、上記の例では、電源回路３１、３２をシリーズレギュレータとした場合について説明したが、これに代えて電源回路をスイッチングレギュレータとした場合にも本発明は適用できる。

本発明の第１実施形態の構成を示す回路図である。この第１実施形態の動作を説明するための各部の波形図である。本発明の第２実施形態の構成を示す図である。図３の基準電圧発生回路の具体的な構成を示す回路図である。図４の基準電圧発生回路の動作を説明するための各部の波形図である。従来の電源装置の構成例を示す回路図である。

符号の説明

１１・・・出力電圧検出回路、１２・・・基準電圧発生回路、１３・・・比較回路、１４・・・制御用トランジスタ、Ｃ１、Ｃ２１・・・コンデンサ、１７・・・定電流源、１９・・・コンパレータ、３１、３２・・・電源回路、３３・・・基準電圧発生回路、４１・・・基準電圧源、４２・・・電圧発生部、４３・・・比較部、４４、４５・・・切り換えスイッチ、４６・・・制御部。

Claims

出力電圧を基準電圧と比較し、前記比較結果に応じて出力電圧の安定化を図るようになっているｎ個（ｎは１以上の整数）の電源回路と、
前記基準電圧を発生するとともに、前記基準電圧を前記ｎ個の電源回路が共同で使用するようになっている基準電圧発生回路とを備え、
前記基準電圧発生回路は、
第１の基準電圧を生成するとともに前記第１の基準電圧値を徐々に立ち上げる基準電圧発生部と、
所定値の第２の基準電圧を出力する基準電圧源と、
電源の投入時に、前記基準電圧発生部に第１の基準電圧の生成を時分割で行わせ、前記第１の基準電圧を前記ｎ個の電源回路のうちの対応する電源回路に供給させ、前記第１の基準電圧が前記基準電圧源の第２の基準電圧に達したときに、前記ｎ個の電源回路のうちの対応する電源回路に供給する基準電圧を前記第１の基準電圧から前記基準電圧源の第２の基準電圧に切り換え、切り換えた第２の基準電圧の出力を維持させる制御部と、
を備えることを特徴とする電源装置。
前記基準電圧発生回路は、
必要なときに所定の基準電圧を出力する基準電圧源と、
一定の電流を流す定電流源と、
前記定電流源からの電流により充電されるコンデンサと、
前記定電流源と前記コンデンサとを接続させて前記コンデンサの充電を行うオンオフが自在な第１スイッチと、
前記コンデンサの電荷の放電を行うオンオフが自在な第２スイッチと、
前記コンデンサの充電電圧と前記基準電圧源の基準電圧とを比較し、前記両者が一致したときに切り換え信号を出力する比較部と、
電源の投入時に、前記第１スイッチをオンおよび前記第２スイッチをオフにして前記コンデンサの充電電圧を前記ｎ個の電源回路のうちの１つに供給するとともに、前記充電電圧を前記基準電圧源の基準電圧と前記比較部で比較させ、前記比較部が前記切り換え信号を出力したときに、前記電源回路に供給する基準電圧を前記充電電圧から前記基準電圧源の基準電圧に切り換え、切り換えた基準電圧の出力を維持させるとともに、前記第１スイ
ッチをオフおよび前記第２スイッチをオンにし、かつ、これらの一連の動作による基準電圧の供給制御を残りの電源回路に対して順次行う制御部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
前記定電流源は、電流値が同一または電流値が異なる複数の定電流源からなり、前記複数の定電流源は、前記制御部により前記複数の定電流源の一部が選択され、前記選択された定電流源により前記コンデンサが充電されるようになっていることを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
出力電圧を基準電圧と比較し、前記比較結果に応じて出力電圧の安定化を図るようになっているｎ個の電源回路と、
前記基準電圧を発生するとともに、前記基準電圧を前記各電源回路が共同で使用するようになっている基準電圧発生回路とを備え、
前記基準電圧発生回路は、
電圧値が徐々に立ち上がる第１の基準電圧を発生する基準電圧発生部と、
第２の基準電圧を出力する基準電圧源と、
前記ｎ個の電源回路の各電源が投入されたときに、前記基準電圧発生部を動作させて、当該基準電圧発生部が発生する前記第１の基準電圧を、電源が投入された電源回路に対して基準電圧として選択して出力し、その後、前記第１の基準電圧が前記第２の基準電圧に達したときに、前記基準電圧源が出力する前記第２基準電圧を電源が投入された前記電源回路に対して前記基準電圧として選択して出力し、かつ、選択した前記第２の基準電圧の出力を維持させる選択制御部と、
を含むことを特徴とする電源装置。
前記基準電圧発生回路は、
前記ｎ個の電源回路の各電源が投入されたときに、電圧値が徐々に立ち上がる第１の基準電圧を発生するとともに、初期化可能な基準電圧発生部と、
第２の基準電圧を出力する基準電圧源と、
前記ｎ個の電源回路の各電源が投入されたときに、電源が投入された電源回路に対して前記電源回路の前記基準電圧として、前記第１の基準電圧と前記第２の基準電圧を選択的に出力する選択部と、
前記第１の基準電圧と前記第２の基準電圧とを比較し、前記両者が一致したときに切り換え信号を出力する比較部と、
前記ｎ個の電源回路の各電源が投入されたときに、前記基準電圧発生部、前記選択部、および前記比較部をそれぞれ動作させ、前記選択部には前記第１の基準電圧を選択して出力させ、前記比較部から前記切り換え信号が出力されたときには、前記選択部には前記第２の基準電圧を選択して出力させるとともに当該出力を維持させ、その後に前記基準電圧発生部を初期化させる制御部と、
を含むことを特徴とする請求項４に記載の電源装置。