JP5086843B2

JP5086843B2 - 電源回路装置および電子機器

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Publication number: JP5086843B2
Application number: JP2008051429A
Authority: JP
Inventors: 和弘小松; 大舗榎本
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 2008-02-29
Filing date: 2008-02-29
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2028-02-29
Also published as: JP2009211210A

Description

本発明は、電源から供給される電圧を、予め定める電圧に降圧して出力する電源回路装置およびそれを備える電子機器に関する。

図１は、シリーズレギュレータ回路部１を備える従来の技術の電源回路装置２を模式的に示す図である。シリーズレギュレータ回路部１は、バッテリなどの直流電源（ＢＡＴＴ）３に接続されて、直流電源３の電源電圧を、負荷回路部４で用いられる予め定める電圧に降下させる。シリーズレギュレータ回路部１は、ブーストトランジスタ５と、出力電圧が予め定める電圧となるように前記ブーストトランジスタ５のベース電流を制御する制御回路部６とを備えている。

図２は、シリーズレギュレータ回路部１が複数段に直列接続された従来の他の技術の電源回路装置７を模式的に示す図である。電源回路装置７では、ブーストトランジスタ５の熱源を分離したり、後段の負荷回路の耐圧保護したりすることを目的として、シリーズレギュレータ回路部１を複数段に直列接続している（たとえば特許文献１参照）。図２では、２つのシリーズレギュレータ回路部１を直列に接続している。２つのシリーズレギュレータ回路部１を区別するために、直流電源３側から負荷回路部４側に向かって順番に第１のシリーズレギュレータ回路部１ａ、第２のシリーズレギュレータ回路部１ｂという場合がある。このように複数のシリーズレギュレータ回路部１を備えることによって、個々のシリーズレギュレータ回路部１での損失が低下するので、放熱が容易になる。たとえば、電源電圧が１６Ｖ（ボルト）で、負荷回路部４で用いられる予め定める電圧が５Ｖのときに、発熱を均等に分散しようとする場合には、第１のシリーズレギュレータ回路部１ａの出力電圧が１０Ｖ程度であり、第２のシリーズレギュレータ回路部１ｂの出力電圧が予め定める電圧である５Ｖ程度となるように、各シリーズレギュレータ回路部１の出力電圧が決定される。

特開２００６−１２７２５３号公報

たとえば直流電源３の電源電圧が、第１のシリーズレギュレータ回路部１ａの出力電圧よりも低下すると、第１のシリーズレギュレータ回路部１ａのブーストトランジスタ５が飽和状態になり、制御回路部６がベース電流を限界まで引き込み、制御回路部６による損失が増加し、第１のシリーズレギュレータ回路部１ａの温度が上昇してしまうという問題がある。

したがって本発明の目的は、直列に接続されている複数段のシリーズレギュレータ回路部のうち、最下流段を除く残余のシリーズレギュレータ回路部における損失および発熱を抑制することができる電源回路装置およびそれを備える電子機器を提供することである。

本発明（１）は、直列に接続されている複数段のシリーズレギュレータ回路部を備え、これら複数段のシリーズレギュレータ回路部によって電源から供給される電源電圧を段階的に予め定める電圧にまで降圧する電源回路装置であって、
各シリーズレギュレータ回路部は、
入力電圧が与えられる入力部分および出力電圧が出力される出力部分の間に設けられ
るトランジスタと、
該トランジスタに制御電流を与えて、入力電圧を、各シリーズレギュレータ回路部が出力すべき出力電圧に降圧させる制御回路部とを備え、
電源から最も離反する最下流段のシリーズレギュレータ回路部を除く残余のシリーズレギュレータ回路部は、電源電圧を検出する検出部を有し、該シリーズレギュレータ回路部では、前記検出部によって検出した電源電圧が、定格値よりも低い予め定める電圧値にまで低下すると、前記制御回路部は、出力電圧が低くなるように制御電流を調整することを特徴とする電源回路装置である。

また本発明（７）は、直列に接続されている複数段のシリーズレギュレータ回路部を備え、これら複数段のシリーズレギュレータ回路部によって電源から供給される電源電圧を段階的に予め定める電圧にまで降圧する電源回路装置であって、
各シリーズレギュレータ回路部は、
入力電圧が与えられる入力部分および出力電圧が出力される出力部分の間に設けられるトランジスタと、
該トランジスタに制御電流を与えて、入力電圧を、各シリーズレギュレータ回路部が出力すべき出力電圧に降圧させる制御回路部とを備え、
電源から最も離反する最下流段のシリーズレギュレータ回路部を除く残余のシリーズレギュレータ回路部は、前記トランジスタのエミッタとコレクタとの電位差を検出する検出部を有し、該シリーズレギュレータ回路部では、前記検出部によって検出した電位差が、予め定める電位差にまで低下すると、前記制御回路部は、出力電圧が低くなるように制御電流を調整することを特徴とする電源回路装置である。

また本発明（８）は、直列に接続されている複数段のシリーズレギュレータ回路部を備え、これら複数段のシリーズレギュレータ回路部によって電源から供給される電源電圧を段階的に予め定める電圧にまで降圧する電源回路装置であって、
各シリーズレギュレータ回路部は、
入力電圧が与えられる入力部分および出力電圧が出力される出力部分の間に設けられるトランジスタと、
該トランジスタに制御電流を与えて、入力電圧を、各シリーズレギュレータ回路部が出力すべき出力電圧に降圧させる制御回路部とを備え、
電源から最も離反する最下流段のシリーズレギュレータ回路部を除く残余のシリーズレギュレータ回路部は、前記制御電流を検出する検出部を有し、該シリーズレギュレータ回路部の制御回路部は、前記検出部の検出結果に基づいて、制御電流を調整して出力電圧を変更することを特徴とする電源回路装置である。

また本発明（９）は、直列に接続されている複数段のシリーズレギュレータ回路部を備え、これら複数段のシリーズレギュレータ回路部によって電源から供給される電源電圧を段階的に予め定める電圧にまで降圧する電源回路装置であって、
各シリーズレギュレータ回路部は、
入力電圧が与えられる入力部分および出力電圧が出力される出力部分の間に設けられるトランジスタと、
該トランジスタに制御電流を与えて、入力電圧を、各シリーズレギュレータ回路部が出力すべき出力電圧に降圧させる制御回路部とを備え、
電源から最も離反する最下流段のシリーズレギュレータ回路部を除く残余のシリーズレギュレータ回路部は、該シリーズレギュレータ回路部の制御回路部の温度を検出する検出部を有し、該シリーズレギュレータ回路部では、前記検出部によって検出した温度が、予め定める温度以上になると、前記制御回路部は、制御電流が小さくなるように制御電流を調整することを特徴とする電源回路装置である。

また本発明（１０）は、前記電源回路装置を備えることを特徴とする電子機器である。

本発明（１）によれば、制御回路部がトランジスタに与える制御電流に応じて決定されるトランジスタの負荷抵抗によって、各シリーズレギュレータ回路部において入力電圧を降圧させ、電源電圧を複数のシリーズレギュレータ回路部によって予め定める電圧にまで降圧することによって、１つのシリーズレギュレータ回路部での損失が低下するので、発熱源を分散させることができ、放熱しやすくすることができる。

また電源から最も離反する最下流段のシリーズレギュレータ回路部を除く残余のシリーズレギュレータ回路部では、電源電圧に応じて、出力電圧が変更されるので、電源電圧が低下したときには、出力電圧を低下させることによってトランジスタの飽和を抑制し、制御回路部による損失が増加してしまうことを抑制することができる。したがって、電源電圧が低下したときに、制御回路部における発熱を抑制することができる。

また本発明（７）によれば、制御回路部がトランジスタに与える制御電流に応じて決定されるトランジスタの負荷抵抗によって、各シリーズレギュレータ回路部において入力電圧を降圧させ、電源電圧を複数のシリーズレギュレータ回路部によって予め定める電圧にまで降圧することによって、１つのシリーズレギュレータ回路部での損失が低下するので、発熱源を分散させることができ、放熱しやすくすることができる。

また電源から最も離反する最下流段のシリーズレギュレータ回路部を除く残余のシリーズレギュレータ回路部では、トランジスタのエミッタとコレクタとの電位差に応じて、制御電流を調整して出力電圧が変更される。電源電圧が低下したときには、エミッタとコレクタ間の電位差が小さくなりので、これにともなって出力電圧を低下させることによって、トランジスタの飽和を抑制し、制御回路部による損失が増加してしまうことを抑制することができる。したがって、電源電圧が低下したときに、制御回路部における発熱を抑制することができる。

また本発明（８）によれば、制御回路部がトランジスタに与える制御電流に応じて決定されるトランジスタの負荷抵抗によって、各シリーズレギュレータ回路部において入力電圧を降圧させ、電源電圧を複数のシリーズレギュレータ回路部によって予め定める電圧にまで降圧することによって、１つのシリーズレギュレータ回路部での損失が低下するので、発熱源を分散させることができ、放熱しやすくすることができる。

また電源から最も離反する最下流段のシリーズレギュレータ回路部を除く残余のシリーズレギュレータ回路部では、制御電流に応じて、制御電流を調整して出力電圧が変更される。電源電圧が低下したときには、制御電流が変化するので、変化した制御電流に応じて、制御回路部がトランジスタに与える制御電流を変更することによって、トランジスタの飽和を抑制して、制御回路部による損失が増加してしまうことを抑制することができる。したがって、電源電圧が低下したときに、制御回路部における発熱を抑制することができる。

また本発明（９）によれば、制御回路部がトランジスタに与える制御電流に応じて決定されるトランジスタの負荷抵抗によって、各シリーズレギュレータ回路部において入力電圧を降圧させ、電源電圧を複数のシリーズレギュレータ回路部によって予め定める電圧にまで降圧することによって、１つのシリーズレギュレータ回路部での損失が低下するので、発熱源を分散させることができ、放熱しやすくすることができる。

また電源電圧が低下して、シリーズレギュレータ回路部における損失が大きくなると、制御回路部が発熱して、制御回路部の温度が上昇する。制御回路部の温度に応じて、制御回路部がトランジスタに与える制御電流を変更することによって、トランジスタの飽和を抑制して、制御回路部による損失が増加してしまうことを抑制することができる。したがって、電源電圧が低下したときに、制御回路部における発熱を抑制することができる。

また本発明（１０）によれば、前述した電源回路装置を備えることによって、発熱源が分散され放熱しやすくすることができるので、電子機器の温度の上昇を抑制して、電子機器の動作の信頼性が低下してしまうことを抑制することができる。

図３は、本発明の第１の実施の形態の電源回路装置１０の構成を模式的に示す図である。電源回路装置１０は、直列に接続されている複数段のシリーズレギュレータ回路部１１を備え、これら複数段のレギュレータ１１によって直流電源（ＢＡＴＴ）１７から供給される電源電圧を段階的に、負荷回路部１６で用いられる予め定める電圧にまで降圧する。負荷回路部１６は、直流電圧が与えられて動作するマイクロコンピュータなどの処理回路によって実現される。本実施の形態では、電源回路装置１０は、２つのシリーズレギュレータ回路部（以下、レギュレータという）１１を備え、２つのレギュレータ１１のうち、直流電源１７に近接する上流側のレギュレータ１１を、第１レギュレータ１１ａといい、直流電源１７から離反する最下流段のレギュレータ１１を、第２レギュレータ１１ｂという場合がある。

各レギュレータ１１は、入力電圧が与えられる入力部分１２および出力電圧が出力される出力部分１３の間に設けられ、トランジスタ１４と、該トランジスタ１４に制御電流を与えて、入力部分１２に与えられる入力電圧を、各レギュレータ１１が出力すべき出力電圧に降圧させるレギュレータ制御回路部（以下、制御回路部という）１５とを含んで構成される。以後、入力部分１２、出力部分１３、トランジスタ１４および制御回路部１５について、第１レギュレータ１１ａに含まれるものには、添え字ａを付し、第２レギュレータ１１ｂに含まれるものには、添え字ｂを付す。

トランジスタ１４ａ，１４ｂは、バイポーラトランジスタによって実現される。トランジスタ１４ａ，１４ｂでは、エミッタが入力部分１２ａ，１２ｂにそれぞれ接続され、コレクタが出力部分１３ａ，１３ｂにそれぞれ接続され、ベースが制御回路部１５ａ，１５ｂにそれぞれ接続されている。

入力部分１２ａは、バッテリなどの直流電源１７に接続されている。したがって入力部分１２ａには、直流電源１７の電源電圧Ｖｉｎが与えられる。またの第１レギュレータ１１ａの出力部分１３ａは、第２レギュレータ１１ｂの入力部分１２ｂに接続されている。第２レギュレータ１１ｂの出力部分１３ｂは、負荷回路部１６に接続されている。負荷回路部１６には、電源回路装置１０から出力される予め定める電圧Ｖｏｕｔが与えられる。

制御回路部１５ａ，１５ｂは、第１および第２レギュレータ１１ａ，１１ｂの出力電圧が、それぞれＶ_ａout，Ｖ_ｂoutとなるように、トランジスタ１４ａ，１４ｂに与える制御電流を調整する。第１レギュレータ１１ａの出力電圧Ｖ_ａoutは可変であり、第２レギュレータ１１ｂの出力電圧Ｖ_ｂoutは固定であり、予め定める電圧Ｖｏｕｔとなる。第２レギュレータ１１ｂは、第１レギュレータの出力電圧Ｖ_ａoutを、予め定める電圧Ｖｏｕｔに降圧して出力する。

制御回路部１５ａは、コンパレータ４１と、基準電圧源４２と、電源電圧モニタ１８からの出力信号に応じて開閉するスイッチ素子４３と、第１〜第３の切替レベル調整抵抗素子４４〜４６を備える。第１の切替レベル調整抵抗素子４４は、一端が出力部１３ａに接続され、他端が第２の切替レベル調整抵抗素子４５の一端と、第３の切替レベル調整抵抗素子４６の一端とにそれぞれ接続されている。第２の切替レベル調整抵抗素子４５の他端に接続は、スイッチ素子４３の一方の端子に接続され、スイッチ素子４３の他方の端子は、グランドに接続されている。第３の切替レベル調整抵抗素子４６の他端は、グランドに接続されている。スイッチ素子４３と、第２の切替レベル調整抵抗素子４５とは、切替レベル変更回路部を構成する。

第１〜第３の切替レベル調整抵抗素子４４〜４６が接続されている接続点４７は、コンパレータ４１の一方の入力端子（非反転入力端子）に接続されている。コンパレータ４１の他方の入力端子（反転入力端子）は基準電圧源４２に接続されている。コンパレータ４１の出力端は、トランジスタ１４ａのベースに接続されている。

制御回路部１５ｂは、制御回路部１５ａから切替レベル変更回路部を除いた残余の構成と同様の構成であり、制御回路部１５ａとは、第１および第３の切替レベル調整抵抗素子４４，４６の抵抗値および基準電圧源４２がコンパレータ４１に与える電圧の電圧値の少なくともいずれかを異ならせて構成されている。

第１レギュレータ１１ａは、制御回路部１５ａに加えて、電源電圧Ｖｉｎを検出する検出部である電源電圧モニタ１８を備える。電源電圧モニタ１８は、入力部分１２ａに接続されて、電源電圧Ｖｉｎと、予め定めるしきい電圧値Ｖｔｈとを比較する。電源電圧モニタ１８の比較結果は、制御回路部１５ａに与えられる。制御回路部１５ａは、前記比較結果に応じて制御電流を調整して、出力電圧Ｖ_ａoutを変更する。

電源電圧モニタ１８は、コンパレータ２１と基準電圧源２２とを含んで構成される。コンパレータ２１の一方の入力端子（非反転入力端子）が入力部分１２ａに接続され、他方の入力端子（反転入力端子）が基準電圧源２２に接続されている。基準電圧源は、電源電圧Ｖｉｎが定格値のときの電圧値よりも小さい予め定めるしきい電圧Ｖｔｈを前記他方の入力端子に与える。コンパレータ２１は、電源電圧Ｖｉｎと、予め定めるしきい電圧Ｖｔｈとを比較し、電源電圧Ｖｉｎが予め定めるしきい電圧Ｖｔｈよりも大きい場合と、電源電圧Ｖｉｎが予め定めるしきい電圧Ｖｔｈ未満の場合とで、異なる信号を制御回路部１５ａに与える。制御回路部１５ａは、コンパレータ２１からの信号に応じて、第１レギュレータ１１ａからの出力電圧Ｖ_ａoutを変更するように、トランジスタ１４ａのベースに与える制御電流を調整する。

図４は、第１レギュレータ１１ａの入力電圧Ｖ_ａinと出力電圧Ｖ_ａoutとの関係を示すグラフである。図４において横軸は、入力電圧Ｖ_ａinを表し、縦軸は、出力電圧Ｖ_ａoutを表す。ここで入力電圧Ｖ_ａinは、電源電圧Ｖｉｎに等しい。また入力電圧Ｖ_ａinおよび出力電圧Ｖ_ａoutは、第２レギュレータ１１ｂの出力電圧Ｖ_ｂout、すなわち予め定める電圧Ｖｏｕｔよりも大きいときを示している。図４に示すように、入力電圧Ｖ_ａin、すなわち電源電圧Ｖｉｎが予め定める電圧Ｖｔｈ以上のときには、第１レギュレータ１１ａの出力電圧は、Ｖ_１outとなり、入力電圧Ｖ_ａinが予め定める電圧Ｖｔｈ未満のときには、第１レギュレータ１１ａの出力電圧は、Ｖ_１outよりも低いＶ_２outとなる。Ｖ_２outは、第２レギュレータ１１ｂの出力電圧Ｖ_ｂoutよりも大きな値となるように選ばれている。

電源電圧Ｖinの定格値が１６Ｖであり、Ｖ_ｂoutが５Ｖのとき、たとえば、Ｖ_１outは１０Ｖ、Ｖ_２outは６Ｖ、Ｖｔｈは１０．５Ｖに設定される。制御回路部１５ａは、電源電圧Ｖinが定格値のときに、前記各レギュレータ１１ａ，１１ｂにおける損失が略均等に配分されるようにトランジスタ１４ａ，１４ｂにそれぞれ制御電流を与えるようにしている。第１レギュレータ１１ａでは、電源電圧モニタ１８によって検出した電源電圧が、定格値よりも低い予め定める電圧Ｖｔｈまで低下すると、出力電圧Ｖ_ａoutが低くなるように制御電流を調整する。すなわち制御回路部１５ａは、電源電圧Ｖｉｎが予め定めるしきい電圧値Ｖｔｈ未満になると、スイッチ素子４３がオン状態となり、電源電圧Ｖｉｎが予め定めるしきい電圧Ｖｔｈ以上になると、スイッチ素子４３がオフ状態となる。したがって電源電圧Ｖｉｎが予め定めるしきい電圧値Ｖｔｈ以上のときには、制御回路部１５ａには、出力部１３ａの電圧を、第１および第２の切替レベル調整抵抗素子４４，４６によって分圧した第１の分圧電圧が与えられ、電源電圧Ｖｉｎが予め定めるしきい電圧値Ｖｔｈ未満のときには、出力部１３ａの電圧を、第１の切替レベル調整抵抗素子４４と、第２および第３の切替レベル調整抵抗素子４５，４６の合成抵抗とによって分圧された第２の分圧電圧が与えられる。第２の分圧電圧は第１の分圧電圧よりも小さくなり、これに応じてコンパレータ４１は、第２の分圧電圧が与えられているときには、第１の分圧電圧が与えられているときよりも第１レギュレータ１１ａから出力電圧が小さくなるように制御電流を調整する。

以上のように、制御回路部１５ａがトランジスタ１４ａに与える制御電流に応じて決定されるトランジスタ１４ａの負荷抵抗によって、各レギュレータ１１ａ，１１ｂにおいて入力電圧を降圧させる。電源電圧を複数のレギュレータ１１ａ，１１ｂによって予め定める電圧にまで降圧することによって、１つのレギュレータでの損失が低下するので、発熱源を分散させることができ、放熱しやすくすることができる。

また第１レギュレータ１１ａでは、電源電圧Ｖｉｎに応じて、出力電圧Ｖ_ａoutが変更されるので、電源電圧Ｖｉｎが低下したときには、出力電圧_ａoutを低下させることによってトランジスタ１４ａの飽和を抑制し、制御回路部１５ａによる損失が増加してしまうことを抑制することができ、また制御回路部１５ａにおける発熱を抑制することができる。バッテリなどの直流電源１７では、経年劣化によって電圧が初期の電圧よりも低下してしまうことがあるが、このような場合であっても、電源回路装置における損失が増加してしまうことを抑制することができる。また発熱を分散させることによって、冷却を行いやすく、電源回路装置が設けられる機器において、電源回路装置から発せられる熱によって不具合が生じることを抑制することができる。

図５は、本発明の第２の実施の形態における電源回路装置２０の構成を模式的に示す図である。本実施の形態の電源回路装置２０と、前述した図３に示す実施の形態の電源回路装置１０とは、第１レギュレータ１１ａと電源電圧モニタ１８との構成が異なるのみであり、他の構成は同様であるので、同様の構成には同様の参照符号を付して重複する説明を省略する。

本実施の形態の第１レギュレータ１１ａは、前述した第１レギュレータ１１ａの構成に加えて、第２のスイッチ素子４８と、第４の切替レベル調整抵抗素子４９とを備える。第４の切替レベル調整抵抗素子４９の一端は接続点４７に接続され、他端部は第２のスイッチ素子４８の一方の接続端子に接続されている。第２のスイッチ素子４８の他方の端子は、グランドに接続されている。

本実施の形態の電源電圧モニタ１８は、入力部分１２ａに接続されて、電源電圧Ｖｉｎと、予め定めるしきい電圧値Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２とを比較する。電源電圧モニタ１８の比較結果は、制御回路部１５ａに与えられる。制御回路部１５ａは、前記比較結果に応じて制御電流を調整して、出力電圧Ｖ_ａoutを変更する。

電源電圧モニタ１８は、コンパレータ２１と基準電圧源２２とを、２つずつ含んで構成されている。２つのコンパレータ２１を区別するときにコンパレータ２１ａ，２１ｂと記載し、２つの基準電圧源２２を区別するときに基準電圧源２２ａ，２２ｂと記載する場合がある。コンパレータ２１ａ，２１ｂの一方の入力端子（非反転入力端子）が入力部分１２ａに接続され、コンパレータ２１ａの他方の入力端子（反転入力端子）が基準電圧源２２ａに接続され、コンパレータ２１ｂの他方の入力端子（反転入力端子）が基準電圧源２２ｂに接続されている。

基準電圧源２２ａは、電源電圧Ｖｉｎが定格値のときの電圧値よりも小さい予め定めるしきい電圧Ｖｔｈ１を前記他方の入力端子に与える。基準電圧源２２ｂは、予め定めるしきい電圧Ｖｔｈ２を前記他方の入力端子に与える。コンパレータ２１ａは、電源電圧Ｖｉｎと、予め定めるしきい電圧Ｖｔｈ１とを比較し、電源電圧Ｖｉｎが予め定めるしきい電圧Ｖｔｈ１よりも大きい場合と、電源電圧Ｖｉｎが予め定めるしきい電圧Ｖｔｈ１未満の場合とで、異なる信号を制御回路部１５ａのスイッチ素子４３に与える。制御回路部１５ａは、コンパレータ２１ａからの信号に応じて、第１レギュレータ１１ａからの出力電圧Ｖ_ａoutを変更するように、トランジスタ１４ａのベースに与える制御電流を調整する。コンパレータ２１ｂは、電源電圧Ｖｉｎと、予め定めるしきい電圧Ｖｔｈ２とを比較し、電源電圧Ｖｉｎが予め定めるしきい電圧Ｖｔｈ２よりも大きい場合と、電源電圧Ｖｉｎが予め定めるしきい電圧Ｖｔｈ２未満の場合とで、異なる信号を制御回路部１５ａの第２のスイッチ素子４８に与える。制御回路部１５ａは、コンパレータ２１ｂからの信号に応じて、第１レギュレータ１１ａからの出力電圧Ｖ_ａoutを変更するように、トランジスタ１４ａのベースに与える制御電流を調整する。

図６は、電源回路装置２０における第１レギュレータ１１ａの入力電圧Ｖ_ａinと出力電圧Ｖ_ａoutとの関係を示すグラフである。ここで入力電圧Ｖ_ａinおよび出力電圧Ｖ_ａoutは、第２レギュレータ１１ｂの出力電圧Ｖ_ｂoutよりも大きいときを示している。本実施の形態の電源回路装置では、前述した電源電圧モニタ１８において、２つのコンパレータと、２つの異なる予め定めるしきい電圧値Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２を生成する２つの基準電圧源とを備え、電源電圧モニタ１８は、電源電圧Ｖｉｎと、予め定めるしきい電圧値Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２とをそれぞれ比較した比較結果を制御回路部１５ａに与える。

図５に示すように、本実施の形態の第１レギュレータ１１ａでは、入力電圧Ｖ_ａinが予め定める電圧Ｖｔｈ１以上のときには、第１レギュレータ１１ａの出力電圧は、Ｖ_１outとなり、入力電圧Ｖ_ａinが予め定めるしきい電圧Ｖｔｈ２以上予め定めるしきい電圧Ｖｔｈ１未満のときには、第１レギュレータ１１ａの出力電圧は、Ｖ_１outよりも低いＶ_２outとなり、入力電圧Ｖ_ａinが予め定めるしきい電圧Ｖｔｈ２未満のときには、第１レギュレータ１１ａの出力電圧は、Ｖ_２outよりも低いＶ_３outとなる。Ｖ_２outは、第２レギュレータ１１ｂの出力電圧Ｖ_ｂoutよりも大きな値となるように設定されている。

電源電圧Ｖinの定格値が１６Ｖであり、Ｖ_ｂoutが５Ｖのとき、たとえば、Ｖ_１outは１０Ｖ、Ｖ_２outは８Ｖ、Ｖ_３outは６Ｖ、Ｖｔｈ１は１０．５Ｖ、Ｖｔｈ２は７Ｖに設定される。制御回路部１５ａは、電源電圧Ｖinが定格値のときに、前記各レギュレータ１１ａ，１１ｂにおける損失が略均等に配分されるようにトランジスタ１４ａ，１４ｂにそれぞれ制御電流を与えるようにしておく。本実施の形態の第１レギュレータ１１ａでは、電源電圧モニタ１８によって検出した電源電圧が、定格値よりも低い予め定める電圧Ｖｔｈ１まで低下すると、出力電圧Ｖ_ａoutが低くなるように制御電流を調整し、さらに予め定める電圧Ｖｔｈ２まで低下すると、出力電圧Ｖ_ａoutがさらに低くなるように制御電流を調整する。

すなわち制御回路部１５ａでは、電源電圧Ｖｉｎが予め定めるしきい電圧値Ｖｔｈ１未満になると、スイッチ素子４３がオン状態となり、電源電圧Ｖｉｎが予め定めるしきい電圧Ｖｔｈ１以上になると、スイッチ素子４３がオフ状態となる。また制御回路部１５ａでは、電源電圧Ｖｉｎが予め定めるしきい電圧値Ｖｔｈ２未満になると、第２のスイッチ素子４８がオン状態となり、電源電圧Ｖｉｎが予め定めるしきい電圧Ｖｔｈ２以上になると、第２のスイッチ素子４８がオフ状態となる。

したがって電源電圧Ｖｉｎが予め定めるしきい電圧値Ｖｔｈ１以上のときには、制御回路部１５ａには、出力部１３ａの電圧を、第１および第２の切替レベル調整抵抗素子４４，４６によって分圧した第１の分圧電圧が与えられ、電源電圧Ｖｉｎが予め定めるしきい電圧値Ｖｔｈ１未満で、かつ予め定めるしきい電圧値Ｖｔｈ２以上のときには、出力部１３ａの電圧を、第１の切替レベル調整抵抗素子４４と、第２および第３の切替レベル調整抵抗素子４５，４６の合成抵抗とによって分圧された第２の分圧電圧が与えられる。第２の分圧電圧は第１の分圧電圧よりも小さくなり、これに応じてコンパレータ４１は、第２の分圧電圧が与えられているときには、第１の分圧電圧が与えられているときよりも第１レギュレータ１１ａから出力電圧が小さくなるように制御電流を調整する。

また電源電圧Ｖｉｎが予め定めるしきい電圧値Ｖｔｈ２未満のときには、出力部１３ａの電圧を、第１の切替レベル調整抵抗素子４４と、第３および第４の切替レベル調整抵抗素子４６，４９の合成抵抗とによって分圧された第３の分圧電圧が与えられる。第３の分圧電圧は第２の分圧電圧よりも小さくなり、これに応じてコンパレータ４１は、第３の分圧電圧が与えられているときには、第２の分圧電圧が与えられているときよりも第１レギュレータ１１ａから出力電圧が小さくなるように制御電流を調整する。

以上のように本実施の形態では、前述と同様の効果を達成することができ、さらに、電源電圧が低下したときに、制御回路部１５ａは、段階的に出力電圧Ｖ_ａoutが低くなるように制御電流を調整するので、より細かく熱の分散が可能になる。

図７は、本発明の第３の実施の形態における電源回路装置３０の構成を模式的に示す図である。本実施の形態の電源回路装置２０と、前述した図３に示す実施の形態の電源回路装置１０とは、第１レギュレータ１１ａと電源電圧モニタ１８との構成が異なるのみであり、他の構成は同様であるので、同様の構成には同様の参照符号を付して重複する説明を省略する。

本実施の形態の第１レギュレータ１１ａは、前述した第１レギュレータ１１ａの構成の、スイッチ素子４３および第２および第３切替レベル調整抵抗素子４５，４６に代えて、第１の可変抵抗素子６５を備える。第１の可変抵抗素子６５は、電源電圧モニタ１８からの信号に応じて、その抵抗値が変化する。

本実施の形態の電源電圧モニタ１８は、前述した電源電圧モニタ１８の構成に加えて、モニタ抵抗素子６６と第２の可変抵抗素子６７とを備える。モニタ抵抗素子６６と第２の可変抵抗素子６７とは直列に接続されている。モニタ抵抗素子６６の一端が入力部分１２ａに接続され、他端が第２の可変抵抗素子６７の一端に接続されている。第２の可変抵抗素子６７の他端は、グランドに接続されている。モニタ抵抗素子６６と第２の可変抵抗素子６７との接続点６８がコンパレータ２１の一方の入力端子に接続されている。また電源電圧モニタ１８は、コンパレータ２１の出力端子から出力される信号に応じて第２の可変抵抗素子６７の抵抗値が変化するように構成されている。

図８は、電源回路装置３０における第１レギュレータ１１ａの入力電圧Ｖ_ａinと出力電圧Ｖ_ａoutとの関係を示すグラフである。ここで入力電圧Ｖ_ａinおよび出力電圧Ｖ_ａoutは、第２レギュレータ１１ｂの出力電圧Ｖ_ｂoutよりも大きいときを示している。

図６に示すように、入力電圧Ｖ_ａinが予め定めるしきい電圧Ｖｔｈ１以上のときには、第１レギュレータ１１ａの出力電圧は、Ｖ_１outとなり、入力電圧Ｖ_ａinが予め定める電圧Ｖｔｈ２未満のときには、第１レギュレータ１１ａの出力電圧は、Ｖ_１outよりも低いＶ_２outとなり、入力電圧Ｖ_ａinが予め定めるしきい電圧Ｖｔｈ２以上予め定めるしきい電圧Ｖｔｈ１未満のときには、以下の式（１）に示すように、第１レギュレータ１１ａの出力電圧は、Ｖ_１outとＶ_２outとの差を、予め定めるしきい電圧Ｖｔｈ１と予め定めるしきい電圧Ｖｔｈ２との差で除算した値に、入力電圧Ｖ_ａinを乗算し、Ｖ_２outを加算した電圧となる。
V_aout＝(V₁out-V₂out)／(Vth1-Vth2)×V_ain＋V₂out …（１）

すなわち、入力電圧Ｖ_ａinが予め定める電圧Ｖｔｈ２以上予め定める電圧Ｖｔｈ１未満のときに、入力電圧Ｖ_ａinが低下すると、出力電圧は入力電圧Ｖ_ａinに伴ってリニアに低下することになる。Ｖ_２outは、第２レギュレータ１１ｂの出力電圧Ｖ_ｂoutよりも大きな値となるように選ばれている。

電源電圧Ｖinの定格値が１６Ｖであり、Ｖ_ｂoutが５Ｖのとき、たとえば、Ｖ_１outは１０Ｖ、Ｖ_２outは６Ｖ、Ｖｔｈ１は１０．５Ｖ、Ｖｔｈ２は７Ｖに設定される。制御回路部１５ａは、電源電圧Ｖinが定格値のときに、前記各レギュレータ１１ａ，１１ｂにおける損失が略均等に配分されるようにトランジスタ１４ａ，１４ｂにそれぞれ制御電流を与えるようにしておく。本実施の形態の第１レギュレータ１１ａでは、電源電圧モニタ１８によって検出した電源電圧が、定格値よりも低い予め定める電圧Ｖｔｈ１まで低下すると、電源電圧が予め定める電圧Ｖｔｈ２までは低下するまでは、出力電圧Ｖ_ａoutがリニアに低下するように制御電流を調整する。

図７は、本発明の第４の実施の形態の電源回路装置４０の構成を模式的に示す図である。本実施の形態の電源回路装置４０は、前述した図３に示す実施の形態の電源回路装置１０の構成に、第３レギュレータ１１ｃを付加した構成であり、他の構成は同様であるので、同様の構成には同様の参照符号を付して、重複する説明を省略する。第３レギュレータ１１ｃは、第１レギュレータ１１ａと同様の構成を有し、第１および第２レギュレータ１１ａ，１１ｂの間に直列に接続されている。第３レギュレータ１１ｃに含まれる構成には、それぞれ添え字ｃを付す場合がある。第３レギュレータ１１ｃの入力部分１２ｃは、第１レギュレータ１１ａの出力部分１３ａに接続され、第３レギュレータ１１ｃの出力部分１３ｃは、第２レギュレータ１１ａの入力部分１２ｂに接続されている。第３レギュレータ１１ｃは、トランジスタ１４ｃと、レギュレータ制御回路部１５ｃと、電源電圧モニタ１８とを備える。第１レギュレータ１１ａと第３レギュレータ１１ｃとは、その出力電圧が異なるのみである。このため制御回路部１５ａ，１５ｃとは、第１および第３の切替レベル調整抵抗素子４４，４６の抵抗値および基準電圧源４２がコンパレータ４１に与える電圧の電圧値の少なくともいずれかを異ならせて構成されている。

図８は、第１レギュレータ１１ａの入力電圧Ｖ_ａinと出力電圧Ｖ_ａoutとの関係、および第３レギュレータ１１ｃの入力電圧Ｖ_ｃinと出力電圧Ｖ_ｃoutとの関係を示すグラフである。ここで入力電圧Ｖ_ａinおよび出力電圧Ｖ_ｃoutは、第２レギュレータ１１ｂの出力電圧Ｖ_ｂoutよりも大きいときを示している。図８において第１レギュレータ１１ａの入力電圧Ｖ_ａinと出力電圧Ｖ_ａoutとの関係を２点鎖線で示し、第３レギュレータ１１ｃの入力電圧Ｖ_ｃinと出力電圧Ｖ_ｃoutとの関係を実線で示す。

図８に示すように、入力電圧Ｖ_ａinが予め定めるしきい電圧Ｖｔｈ以上のときには、第１レギュレータ１１ａの出力電圧Ｖ_ａoutは、Ｖ_１outとなり、入力電圧Ｖ_ａinが予め定めるしきい電圧Ｖｔｈ未満のときには、第１レギュレータ１１ａの出力電圧Ｖ_ａoutは、Ｖ_１outよりも低いＶ_２outとなる。また入力電圧Ｖ_ａinが予め定めるしきい電圧Ｖｔｈ以上のときには、第３レギュレータ１１ｃの出力電圧Ｖ_ｃoutは、Ｖ_３outとなり、入力電圧Ｖ_ａinが予め定めるしきい電圧Ｖｔｈ未満のときには、第３レギュレータ１１ｃの出力電圧Ｖ_ｃoutは、Ｖ_３outよりも低いＶ_４outとなる。

電源電圧Ｖinの定格値が１６Ｖであり、Ｖ_ｂoutが５Ｖのとき、たとえば、Ｖ_１outは１２Ｖ、Ｖ_２outは７Ｖ、Ｖ_３outは８Ｖ、Ｖ_４outは６Ｖ、Ｖｔｈは１０．５Ｖに設定される。制御回路部１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、電源電圧Ｖinが定格値のときに、前記各レギュレータ１１ａ，１１ｂにおける損失が略均等に配分されるようにトランジスタ１４ａ，１４ｂ，１４ｃにそれぞれ制御電流を与えるようにしておく。第１レギュレータ１１ａでは、電源電圧モニタ１８によって検出した電源電圧が、定格値よりも低い予め定めるしきい電圧Ｖｔｈまで低下すると、出力電圧Ｖ_ａoutが低くなるように制御電流を調整する。第３レギュレータ１１ｃでは、電源電圧モニタ１８によって検出した電源電圧が、定格値よりも低い予め定めるしきい電圧Ｖｔｈまで低下すると、出力電圧Ｖ_ｃoutが低くなるように制御電流を調整する。

このように３つ以上のレギュレータ１１を用い、第１および第３レギュレータ１１ａ，１１ｃでは、電源電圧Ｖｉｎが低下すると、出力電圧を同時に変化させることによって、１つのレギュレータ１１における損失をより低減させることができ、より細かく熱を分散させることができ、放熱性に優れた電源回路装置を実現することができる。

また本発明の実施のさらに他の形態では、電源回路装置４０において、第１および第３レギュレータ１１ａ，１１ｃは、第２または第３の実施の形態における第１レギュレータ１１ａと同様の構成としてもよく、出力電圧Ｖ_１outからＶ_２outに、第３レギュレータ１１ｃでは出力電圧をＶ_３outからＶ_４outに、それぞれ段階的に変化させる構成であってもよく、またリニアに変化させてる構成であってもよい。

また本発明のさらに他の実施の形態では、レギュレータの数は、４つ以上であってもよく、電源から最も離反する最下流段のレギュレータを除く残余のレギュレータの制御回路部１５が、そのレギュレータの前段の出力電圧が、そのレギュレータの後段の出力電圧を超えないように制御電流を調整することによって、前述の実施の形態と同様の効果を達成することができ、さらに熱を細かく分散させることができるようになる。

図１１は、本発明の第５の実施の形態における電源回路装置における第１レギュレータ１１ａの入力電圧Ｖ_ａinと出力電圧Ｖ_ａoutとの関係、および第３レギュレータ１１ｃの入力電圧Ｖ_ｃinと出力電圧Ｖ_ｃoutとの関係を示すグラフである。図１１において第１レギュレータ１１ａの入力電圧Ｖ_ａinと出力電圧Ｖ_ａoutとの関係を２点鎖線で示し、第３レギュレータ１１ｃの入力電圧Ｖ_ｃinと出力電圧Ｖ_ｃoutとの関係を実線で示す。

本実施の形態の電源回路装置は、前述した図９に示す実施の形態の電源回路装置４０において、第１レギュレータ１１ａを、前述した図５に示す実施の形態の電源回路装置２０における第１レギュレータ１１ａによって構成し、第３レギュレータ１１ｃを、前述した図３に示す実施の形態の電源回路装置２０における第１レギュレータ１１ａによって構成したものであり、各レギュレータ１１動作は、前述した実施の形態と同様であるので、同様の構成には同様の参照符号を付して、重複する説明を省略する。

図１１に示すように、入力電圧Ｖ_ａinが予め定めるしきい電圧Ｖｔｈ２以上のときには、第３レギュレータ１１ｃの出力電圧は、Ｖ_４outとなり、入力電圧Ｖ_ａinが予め定めるしきい電圧Ｖｔｈ２未満のときには、第３レギュレータ１１ｃの出力電圧は、Ｖ_４outよりも低いＶ_５outとなる。Ｖ_５outは、第２レギュレータ１１ｂの出力電圧Ｖ_ｂoutよりも大きな値となるように選ばれている。

このように本実施の形態では、最下流段の第２レギュレータ１１ｂを除く残余の複数のレギュレータ１１のうち、相互に隣接する第１および第３レギュレータ１１ａ，１１ｃでは、電源電圧が低下したとき、上流側の第１レギュレータ１１ａにおける出力電圧を低下させ、さらに電源電圧が低下したとき、下流側の第３レギュレータ１１ｃにおける出力電圧も低下させるように、各制御回路部１５ａ，１５ｃが制御電流を調整する。

電源電圧Ｖinの定格値が１６Ｖであり、Ｖ_ｂoutが５Ｖのとき、たとえば、Ｖ_１outは１２Ｖ、Ｖ_２outは７Ｖ、Ｖ_３outおよびＶ_４outは８Ｖ、Ｖ_５outは６Ｖ、Ｖｔｈ１は１３．５Ｖ、Ｖｔｈ２は１０．５Ｖに設定される。制御回路部１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、電源電圧Ｖinが定格値のときに、前記各レギュレータ１１ａ，１１ｂ，１１ｃにおける損失が略均等に配分されるようにトランジスタ１４ａ，１４ｂ，１４ｃにそれぞれ制御電流を与えるようにしておく。第１レギュレータ１１ａでは、電源電圧モニタ１８によって検出した電源電圧が、定格値よりも低い予め定めるしきい電圧Ｖｔｈ１まで低下すると、出力電圧Ｖ_ａoutが低くなるように制御電流を調整するが、このとき第３レギュレータ１１ｃでは、出力電圧Ｖ_ｃoutは変更しない。また第１レギュレータ１１ａでは、電源電圧モニタ１８によって検出した電源電圧が、予め定めるしきい電圧Ｖｔｈ１よりも低い予め定めるしきい電圧値Ｖｔｈ２まで低下すると、出力電圧Ｖ_ａoutが低くなるように制御電流を調整し、このときに第３レギュレータ１１ｃでは、出力電圧Ｖ_ｃoutが低くなるように制御電流を調整する。これによって、より細かく熱を分散させることができ、放熱性に優れた電源回路装置を実現することができる。

図１０は、本発明の第６の実施の形態の電源回路装置６０の構成を模式的に示す図である。本実施の形態の電源回路装置６０は、前述した図３に示す実施の形態の電源回路装置１０とは電源電圧モニタ１８構成が異なるのみであり、他の構成は同様であるので、同様の構成には同様の参照符号を付して、重複する説明を省略する。

電源電圧モニタ部１８は、前述した図３に示す電源電圧モニタ１８の構成に付加して、切替レベル変更回路部７５を備える。切替レベル変更回路部７５は、コンパレータ２２からの出力信号に応じて、開閉する第３のスイッチ素子７６と、第５〜第８の切替レベル調整抵抗素子７７〜７９を備える。第５の切替レベル調整抵抗素子７７は、一端が入力部１２ａに接続され、他端が第６の切替レベル調整抵抗素子７８の一端と、第７の切替レベル調整抵抗素子７９の一端とにそれぞれ接続されている。第６の切替レベル調整抵抗素子７８の他端に接続は、第３のスイッチ素子７６の一方の端子に接続され、第３のスイッチ素子７６の他方の端子は、グランドに接続されている。第８の切替レベル調整抵抗素子７９の他端は、グランドに接続されている。

第５〜第８の切替レベル調整抵抗素子７７〜７９が接続されている接続点８４は、コンパレータ２１の一方の入力端子に接続されている。このような回路構成とすることによって、電源電圧モニタ１８の出力信号にヒステリシスを設けることができる。すなわち、電源電圧モニタ１８では、電源電圧Ｖｉｎの変化に応じて、電源電圧Ｖｉｎが予め定めるしきい電圧値Ｖｔｈにまで低下してから、電源電圧Ｖｉｎがしきい電圧値Ｖｔｈよりも小さな予め定める復帰電圧以上になるまでは、コンパレータ２１からは一定電圧の信号が出力され、信号が変化してしてしまうことがない。第５〜第８の切替レベル調整抵抗素子７７〜７９の抵抗値は、このような電源モニタ１８が前述した動作を行うように決定されている。これによって、制御回路部１５ａは、電源電圧Ｖｉｎが予め定めるしきい電圧値Ｖｔｈにまで低下し、制御回路部１５ａが出力電圧を低下させるように制御電流を調整した後、電源電圧ｉｎが予め定めるしきい電圧値Ｖｔｈよりも小さな予め定める復帰電圧以上になるまでは、低下させた出力電圧を維持するように制御電流を調整する。

電源電圧Ｖinの定格値が１６Ｖであり、Ｖ_ｂoutが５Ｖのとき、たとえば、Ｖ_１outは１０Ｖ、Ｖ_２outは６Ｖ、Ｖｔｈは１０．５Ｖに設定され、予め定める復帰電圧の電圧値は、１０Ｖに設定されている。

したがって、第１レギュレータ１１ａの出力電圧Ｖ_ａoutが頻繁に切り替わることを抑制することができ、たとえば、瞬間的に電源電圧Ｖｉｎが予め定めるしきい電圧値Ｖｔｈ未満に低下し、すぐに電源電圧Ｖｉｎが予め定めるしきい電圧値Ｖｔｈ以上に復帰するときには、第１レギュレータ１１ａの出力電圧_ａoutの切替え動作を抑制して、制御回路部１５ａの負担を低減し、また切替に伴って発生するノイズの発生を抑制することができる。

図１３は、本発明の第７の実施の形態の電源回路装置７０の構成を模式的に示す図である。本実施の形態の電源回路装置７０は、前述した図３に示す実施の形態の電源回路装置１０の構成に、なまし処理回路部５１を付加した構成であり、他の構成は同様であるので、同様の構成には同様の参照符号を付して、重複する説明を省略する。第１レギュレータ１１ａは、制御回路部１５ａ、電源電圧モニタ１８およびなまし処理回路部５１を備える。

なまし処理回路部５１は、電源電圧モニタ１８からの出力信号に応じて、開閉するスイッチ素子５２と、切替レベル調整抵抗素子５３と、直流電流源部５４と、コンデンサ５５とを備える。切替レベル調整抵抗素子５３は、一端が直流電流源部５４に接続され、他端がスイッチ素子５２の一方の端子に接続され、スイッチ素子５２の他方の端子は、グランドに接続されている。コンデンサ５５の一端は、切替レベル調整抵抗素子５３の一端に接続され、他端がグランドに接続されている。

切替レベル調整抵抗素子５３、直流電流源部５４およびコンデンサ５５が接続されている接続点５６は、制御回路部１５ａのスイッチ素子４３に接続されている。電源電圧Ｖｉｎが予め定めるしきい電圧値Ｖｔｈ未満になると、スイッチ素子５２がオン状態となり、電源電圧Ｖｉｎが予め定めるしきい電圧値Ｖｔｈ以上になると、スイッチ素子５２がオフ状態となる。制御回路部１５ａには、コンデンサ５５に充電された電荷に応じた電圧が与えられ、電源電圧Ｖｉｎが予め定めるしきい電圧値Ｖｔｈ未満になると、コンデンサ５５の電荷が切替レベル調整抵抗素子５３に流れて、制御回路部１５ａに与えられる電圧が時定数に応じて徐々に低下する。制御回路部１５ａでは、なまし処理回路部５１から与えられる電圧が、予め定めるしきい電圧値Ｖｔｈ未満になったときに出力電圧Ｖｏｕｔを、Ｖ_１outからＶ_２outに、小さくするように制御電流を調整する。

したがって、制御回路部１５ａは、電源電圧Ｖｉｎが予め定めるしきい電圧値Ｖｔｈ値未満となってもすぐには制御電流を調整せず、電源電圧Ｖｉｎが予め定めるしきい電圧値Ｖｔｈ以下となった後、予め定めるしきい電圧値Ｖｔｈ以下の電圧が所定の時間Ｔ１維持されたとき、出力電圧が低くなるように制御電流を調整する。これによって第１レギュレータ１１ａの出力電圧_ａoutが頻繁に切り替わることを抑制することができ、たとえば、瞬間的に電源電圧Ｖｉｎが予め定めるしきい電圧値Ｖｔｈ未満に低下し、すぐに電源電圧Ｖｉｎが予め定めるしきい電圧値Ｖｔｈ以上に復帰するときには、第１レギュレータ１１ａの出力電圧Ｖ_ａoutの切替え動作を抑制して、制御回路部１５ａの負担を低減し、また切替に伴って発生するノイズの発生を抑制することができる。前記所定の時間Ｔ１は、たとえば１ミリ秒（ｍｓ）程度に選ばれる。

図１４は、本発明の第８の実施の形態の電源回路装置８０の構成を模式的に示す図である。本実施の形態の電源回路装置８０は、前述した図３に示す実施の形態の電源回路装置１０の構成に、出力電圧速度可変回路部６１を付加した構成であり、他の構成は同様であるので、同様の構成には同様の参照符号を付して、重複する説明を省略する。第１レギュレータ１１ａは、制御回路部１５ａ、電源電圧モニタ１８および出力電圧速度可変回路部６１を備える。

出力電圧速度可変回路部６１は、制御回路部１５ａから出力される制御電流が変化したときに、単位時間あたりの制御電流の変化の割合が小さくなるように制御電流を調整して、トランジスタ１４ａに与える。出力電圧速度可変回路部６１は、制御回路部１５ａから出力される制御電流が、小さくなるときに、単位時間あたりの制御電流の変化の割合が小さくなるように制御電流を調整し、大きくなるときには、単位時間あたりの制御電流の変化の割合を調整しない。

出力電圧速度可変回路部６１によって第１レギュレータ１１ａの出力電圧_ａoutが頻繁に切り替わることを抑制することができ、たとえば、瞬間的に電源電圧Ｖｉｎが予め定めるしきい電圧値Ｖｔｈ未満に低下し、すぐに電源電圧Ｖｉｎが予め定めるしきい電圧値Ｖｔｈ以上に復帰するときには、第１レギュレータ１１ａの出力電圧Ｖ_ａoutの切替え動作を抑制して、制御回路部１５ａの負担を低減し、また切替に伴って発生するノイズの発生を抑制することができる。

本発明の実施のさらに他の形態では、前述した各実施の形態において、電源から最も離反する最下流段のレギュレータを除く残余のレギュレータの制御回路部１５が、前記切替レベル変更回路部４１、なまし処理回路部５１または出力電圧速度可変回路部６１を備える構成としてもよい。

図１４は、本発明の第９の実施の形態の電源回路装置９０の構成を模式的に示す図である。本実施の形態の電源回路装置９０は、前述した図３に示す実施の形態の電源回路装置１０の構成に類似し、電源電圧モニタ１８に代えて、電位差モニタ７１を備える構成であり、他の構成は同様であるので、同様の構成には同様の参照符号を付して、重複する説明を省略する。第１レギュレータ１１ａは、制御回路部１５ａおよび電位差モニタ７１を備える。

電位差モニタ７１は、検出部であり、入力部分１３ａの電位と、出力部分１３ｂの電位とに接続され、こららの電位差を比較した結果を、制御回路部１５ａに与える。入力部分１３ａの電位と、出力部分１３ｂの電位との電位差は、トランジスタ１４ａのエミッタとコレクタとの間の電位差である。電位差モニタ７１は、入力部分１３ａの電位と、出力部分１３ｂの電位とが、予め定める電位差Ｖｓ未満の場合と、予め定める電位差Ｖｓ以上の場合とで、異なる信号を制御回路部１５ａに出力する。予め定める電位差Ｖｓは、トランジスタ１４ａが飽和しないように設定されている。

電位差モニタ７１は、コンパレータ７２と、抵抗素子８５〜８８とを備えて構成される。抵抗素子８５，８６は、入力部１２ａとグランドとの間で、直列に接続されている。抵抗素子８７，８８は、出力部１３ａとグランドとの間で、直列に接続されている。コンパレータ７２の一方の入力端子（非反転入力端子）に、抵抗素子８５，８６の接続点が接続され、コンパレータ７２の他方の入力端子（反転入力端子）に、抵抗素子８７，８８の接続点が接続されている。

制御回路部１５ａでは、電位差モニタ７１からの信号に応じて出力電圧Ｖ_ａoutを変更するように制御電流を調整し、電位差が予め定める電位差Ｖｓ以上のときの出力電圧Ｖ_１outよりも、電位差が予め定める電位差Ｖｓ未満のときの出力電圧Ｖ_２outほうが小さくなるように制御電流を調整する。各抵抗素子８５〜８８の抵抗値は、制御回路部１５ａが前述した動作を行うように決定されている。

電源電圧Ｖinの定格値が１６Ｖであり、Ｖ_ｂoutが５Ｖのとき、たとえば、Ｖ_１outは１０Ｖ、Ｖ_２outは６Ｖ、予め定める電位差は０．２Ｖに設定される。制御回路部１５ａは、電源電圧Ｖinが定格値のときに、前記各レギュレータ１１ａ，１１ｂにおける損失が略均等に配分されるようにトランジスタ１４ａ，１４ｂにそれぞれ制御電流を与えるようにしておく。第１レギュレータ１１ａでは、電位差モニタ７１によって検出した電位差が、予め定める電位差Ｖｓまで低下すると、出力電圧Ｖ_ａoutが低くなるように制御電流を調整する。

電源回路装置９０では、電源回路装置１０と同様の効果を達成することができる。
図１６は、本発明の第１０の実施の形態の電源回路装置１００の構成を模式的に示す図である。本実施の形態の電源回路装置１００は、前述した図３に示す実施の形態の電源回路装置１０の構成に類似し、電源電圧モニタ１８に代えて、電流検出部８１を備える構成であり、他の構成は同様であるので、同様の構成には同様の参照符号を付して、重複する説明を省略する。第１レギュレータ１１ａは、制御回路部１５ａおよび電流検出部８１を備える。制御回路部１５ａは、前述した図３に示す電源回路装置１０の第１レギュレータ１１ａの構成に加えて、トランジスタ１０２を備える。トランジスタ１０２は、バイポーラトランジスタによって構成され、コレクタが、トランジスタ１４ａのベースに接続され、エミッタがグランドに接続され、ベースがコンパレータ４１の出力端子と電流検出部８１とに接続される。

電流検出部８１は、制御回路部１５ａから出力される制御電流の電流値を検出して、制御電流が予め定める電流値Ｉ１未満の場合と、予め定める電流値Ｉ１以上の場合とで、制御回路部１５ａに異なる信号を与える。

電流検出部８１は、コンパレータ１０３と、基準電圧源１０４と、電流源１０５と、トランジスタ１０６とを備える。トランジスタ１０６は、バイポーラトランジスタによって構成されている。コンパレータ１０３の一方の入力端子には、電流源１０５と、トランジスタ１０６のコレクタとが接続され、他方の入力端子には、基準電圧源１０４が接続されている。コンパレータ１０６の出力端子は、スイッチ素子４３に接続され、出力端子からの信号に応じてスイッチ素子４３のスイッチング態様が変化する。トランジスタ１０６のベースは、トランジスタ１０２のベースに接続され、エミッタはグランドに接続されている。

制御回路部１５ａでは、電流検出部８１から与えられる信号に応じて、制御電流が予め定める電流値以上になると、制御電流が小さくなるように制御電流を調整して、出力電圧Ｖ_ａoutをＶ_１outからＶ_２outに低下させる。たとえば、駆動電流は部品の特性によって異なるために任意の値となるが、たとえば負荷電流の１／ｈＦＥ（ｈＦＥは電流増幅率）よりも２倍以上増加したり、シンク電流の最大値を検出したりしたときに、制御回路部１５ａが駆動電流を低下させる。具体的には、負荷電流が５００ｍＡで、ｈＦＥ＝１００とした場合、Ｔｒ駆動電流５ｍＡとし、この電流の２倍以上の電流値を電流検出部８１が検出したとき、またはＴｒ駆動電流ｍａｘが３０ｍＡであることを電流検出部８１が検出したとき、制御回路部１５ａが駆動電流を低下させる。電源回路装置１００では、電源回路装置１０と同様の効果を達成することができる。

図１５は、本発明の第１１の実施の形態の電源回路装置１１０の構成を模式的に示す図である。本実施の形態の電源回路装置１１０は、前述した図３に示す実施の形態の電源回路装置１０の構成に類似し、電源電圧モニタ１８に代えて、温度検出部９１を備える構成であり、他の構成は同様であるので、同様の構成には同様の参照符号を付して、重複する説明を省略する。第１レギュレータ１１ａは、制御回路部１５ａおよび温度検出部９１を備える。

温度検出部９１は、制御回路部１５ａの温度を検出して、検出温度が予め定める温度Ｔ未満の場合と、予め定める温度Ｔ以上の場合とで、制御回路部１５ａに異なる信号を与える。制御回路部１５ａでは、温度検出部９１から与えられる信号に応じて、検出温度が予め定める温度Ｔ以上になると、制御電流が小さくなるように制御電流を調整する。

温度検出部９１は、コンパレータ１１２と、基準電圧源１１３と、電流源１１４と、ダイオード１１４とを備えている。このコンパレータ１１２の出力端子はスイッチ素子４３に接続され、出力端子からの信号に応じてスイッチ素子４３のスイッチング態様が変化する。コンパレータ１１２の一方の入力端子は電流源１１４とダイオード１１５のアノードの接続されている。ダイオード１１５のカソードはグランドに接続されている。ダイオード１１５は制御回路部１５ａが設けられる基板に実装されている。制御回路部１５ａが発熱すると、ダイオード１１５の温度特性の変化によってコンパレータ１１２の一方の入力端子に与えれる電圧値が変化し、これによって、予め定める温度Ｔ以上になったときにコンパレータ１１２から出力される信号を変化させて、スイッチ素子４３をオン状態とすることができる。予め定める温度Ｔは任意の値に設定されるが、たとえば部品の接合部温度（Ｔｊｍａｘ）に設定される。部品の接合部温度とは、ＩＣ内部のチップ接合部分が発熱した温度と、装置を使用している周辺の温度（周囲温度）を足した温度であり、Ｔｊｍａｘは、たとえば１２５℃程度である。

前述した図１４〜図１７に示す実施の形態では、レギュレータ１１は２段に接続されているが、３段以上に構成し、電源から最も離反する最下流段のレギュレータを除く残余のレギュレータの制御回路部１５が、電位差モニタ７１、電流検出部８１および温度検出部９１のいずれか１つをそれぞれ備える構成としてもよい。

さらに本発明の実施のさらに他の形態では、前述した各実施の形態で、各構成の組み合わせが可能なもについては、各構成を組み合わせて電源回路装置を構成してもよい。たとえば、複数段に接続されているレギュレータ１１のうち、電源から最も離反する最下流段のレギュレータを除く残余の複数のレギュレータの制御回路部１５については、同様の構成にしてもよく、電源電圧モニタ１８、電位差モニタ７１、電流検出部８１または温度検出部９１を備えて異なる構成としてもよい。

さらに本発明の実施のさらに他の形態では、前述した実施の形態のいずれかの電源回路装置を備えて、電子回路装置を実現する。前述した電源回路装置を備えることによって、発熱源が分散され放熱しやすくすることができるので、電子機器の温度の上昇を抑制して、電子機器の動作の信頼性が低下してしまうことを抑制することができる。前述した電源回路装置は、特に直流電源に接続されている車両搭載機器において、好適に用いることができる。

シリーズレギュレータ回路部１を備える従来の技術の電源回路装置２を模式的に示す図である。シリーズレギュレータ回路部１が複数段に直列接続された従来の他の技術の電源回路装置７を模式的に示す図である。本発明の第１の実施の形態の電源回路装置１０の構成を模式的に示す図である。第１レギュレータ１１ａの入力電圧Ｖ_ａinと出力電圧Ｖ_ａoutとの関係を示すグラフである。本発明の第２の実施の形態における電源回路装置２０の構成を模式的に示す図である。電源回路装置２０における第１レギュレータ１１ａの入力電圧Ｖ_ａinと出力電圧Ｖ_ａoutとの関係を示すグラフである。本発明の第３の実施の形態における電源回路装置３０の構成を模式的に示す図である。電源回路装置３０における第１レギュレータ１１ａの入力電圧Ｖ_ａinと出力電圧Ｖ_ａoutとの関係を示すグラフである。本発明の第４の実施の形態の電源回路装置４０の構成を模式的に示す図である。第１レギュレータ１１ａの入力電圧Ｖ_ａinと出力電圧Ｖ_ａoutとの関係、および第３レギュレータ１１ｃの入力電圧Ｖ_ｃinと出力電圧Ｖ_ｃoutとの関係を示すグラフである。本発明の第５の実施の形態における電源回路装置における第１レギュレータ１１ａの入力電圧Ｖ_ａinと出力電圧Ｖ_ａoutとの関係、および第３レギュレータ１１ｃの入力電圧Ｖ_ｃinと出力電圧Ｖ_ｃoutとの関係を示すグラフである。本発明の第６の実施の形態の電源回路装置６０の構成を模式的に示す図である。本発明の第７の実施の形態の電源回路装置７０の構成を模式的に示す図である。本発明の第８の実施の形態の電源回路装置８０の構成を模式的に示す図である。本発明の第９の実施の形態の電源回路装置９０の構成を模式的に示す図である。本発明の第１０の実施の形態の電源回路装置１００の構成を模式的に示す図である。本発明の第１１の実施の形態の電源回路装置１１０の構成を模式的に示す図である。

符号の説明

１０，２０，３０，４０，６０，７０，８０，９０，１００，１１０電源回路装置
１１シリーズレギュレータ回路部
１２入力部分
１３出力部分
１４トランジスタ
１５レギュレータ制御回路部
１６負荷回路部
１７直流電源
１８電源電圧モニタ
４１切替レベル変更回路部
５１なまし処理回路部
６１出力電圧速度可変回路部
７１電位差モニタ
８１電流検出部
９１温度検出部

Claims

直列に接続されている複数段のシリーズレギュレータ回路部を備え、これら複数段のシリーズレギュレータ回路部によって電源から供給される電源電圧を段階的に予め定める電圧にまで降圧する電源回路装置であって、
各シリーズレギュレータ回路部は、
入力電圧が与えられる入力部分および出力電圧が出力される出力部分の間に設けられるトランジスタと、
該トランジスタに制御電流を与えて、入力電圧を、各シリーズレギュレータ回路部が出力すべき出力電圧に降圧させる制御回路部とを備え、
電源から最も離反する最下流段のシリーズレギュレータ回路部を除く残余のシリーズレギュレータ回路部は、電源電圧を検出する検出部を有し、該シリーズレギュレータ回路部では、前記検出部によって検出した電源電圧が、定格値よりも低い予め定める電圧値にまで低下すると、前記制御回路部は、出力電圧が低くなるように制御電流を調整することを特徴とする電源回路装置。
電源電圧が定格値のときに、前記各シリーズレギュレータ回路部における損失が略均等に配分されるように前記各制御回路部は前記トランジスタに制御電流を与えることを特徴とする請求項１に記載の電源回路装置。
最下流段のシリーズレギュレータ回路部を除く残余のシリーズレギュレータ回路部では、前記検出部によって検出した電源電圧が前記予め定める電圧値にまで低下すると、前記制御回路部は、電源電圧の低下に応じてリニアに出力電圧が低下するように制御電流を調整することを特徴とする請求項１または２に記載の電源回路装置。
最下流段のシリーズレギュレータ回路部を除く残余のシリーズレギュレータ回路部は、２つ以上設けられ、
最下流段のシリーズレギュレータ回路部を除く残余の複数のシリーズレギュレータ回路部の各制御回路部は、出力電圧を同時に変化させるように制御電流を調整することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の電源回路装置。
最下流段のシリーズレギュレータ回路部を除く残余のシリーズレギュレータ回路部は、２つ以上設けられ、
最下流段のシリーズレギュレータ回路部を除く残余の複数のシリーズレギュレータ回路部のうち、相互に隣接するシリーズレギュレータ回路部では、電源電圧が低下したとき、上流側のシリーズレギュレータ回路部における出力電圧を低下させ、さらに電源電圧が低下したとき、下流側のシリーズレギュレータ回路部における出力電圧も低下させるように、各制御回路部が制御電流を調整することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の電源回路装置。
最下流段のシリーズレギュレータ回路部を除く残余のシリーズレギュレータ回路部の制御回路部は、前記電源電圧が予め定める電圧値にまで低下し、前記制御回路部が出力電圧を低下させるように制御電流を調整した後、前記電源電圧が予め定める電圧値よりも小さい予め定める復帰電圧値以上になるまで、低下させた出力電圧を維持するように制御電流を調整することを特徴とする請求項１記載の電源回路装置。
直列に接続されている複数段のシリーズレギュレータ回路部を備え、これら複数段のシリーズレギュレータ回路部によって電源から供給される電源電圧を段階的に予め定める電圧にまで降圧する電源回路装置であって、
各シリーズレギュレータ回路部は、
入力電圧が与えられる入力部分および出力電圧が出力される出力部分の間に設けられるトランジスタと、
該トランジスタに制御電流を与えて、入力電圧を、各シリーズレギュレータ回路部が出力すべき出力電圧に降圧させる制御回路部とを備え、
電源から最も離反する最下流段のシリーズレギュレータ回路部を除く残余のシリーズレギュレータ回路部は、前記トランジスタのエミッタとコレクタとの電位差を検出する検出部を有し、該シリーズレギュレータ回路部では、前記検出部によって検出した電位差が、予め定める電位差にまで低下すると、前記制御回路部は、出力電圧が低くなるように制御電流を調整することを特徴とする電源回路装置。
直列に接続されている複数段のシリーズレギュレータ回路部を備え、これら複数段のシリーズレギュレータ回路部によって電源から供給される電源電圧を段階的に予め定める電圧にまで降圧する電源回路装置であって、
各シリーズレギュレータ回路部は、
入力電圧が与えられる入力部分および出力電圧が出力される出力部分の間に設けられるトランジスタと、
該トランジスタに制御電流を与えて、入力電圧を、各シリーズレギュレータ回路部が出力すべき出力電圧に降圧させる制御回路部とを備え、
電源から最も離反する最下流段のシリーズレギュレータ回路部を除く残余のシリーズレギュレータ回路部は、前記制御電流を検出する検出部を有し、該シリーズレギュレータ回路部の制御回路部は、前記検出部の検出結果に基づいて、制御電流を調整して出力電圧を変更することを特徴とする電源回路装置。
直列に接続されている複数段のシリーズレギュレータ回路部を備え、これら複数段のシリーズレギュレータ回路部によって電源から供給される電源電圧を段階的に予め定める電圧にまで降圧する電源回路装置であって、
各シリーズレギュレータ回路部は、
入力電圧が与えられる入力部分および出力電圧が出力される出力部分の間に設けられるトランジスタと、
該トランジスタに制御電流を与えて、入力電圧を、各シリーズレギュレータ回路部が出力すべき出力電圧に降圧させる制御回路部とを備え、
電源から最も離反する最下流段のシリーズレギュレータ回路部を除く残余のシリーズレギュレータ回路部は、該シリーズレギュレータ回路部の制御回路部の温度を検出する検出部を有し、該シリーズレギュレータ回路部では、前記検出部によって検出した温度が、予め定める温度以上になると、前記制御回路部は、制御電流が小さくなるように制御電流を調整することを特徴とする電源回路装置。
請求項１〜９のいずれか1つに記載の電源回路装置を備えることを特徴とする電子機器
。