JP5176573B2 - 昇圧回路 - Google Patents

Description

本発明は、電源部から負荷へと至る経路中に直列に設けられるコイル部における負荷側を、スイッチングのためのパルス信号を受けるスイッチ部で繰り返しグランドへ接続させることによって、負荷に供給される電源信号の信号レベルを昇圧する、といった構成の昇圧回路に関する。

現在、電源部から負荷へと至る経路中に設けられたコイル部（コイルＬ）を、スイッチ部（トランジスタＱ）で繰り返しグランドへ接続させることによって、その電源信号の信号レベルを昇圧する、といった構成の昇圧回路が一般的に用いられている（例えば、非特許文献１）。

ここで、スイッチ部たるトランジスタは、一般的にゲートへ印加される信号レベル（電圧）が高い方が、ドレイン電流を多く流すことが可能となる（例えば、非特許文献２）。そのため、ゲートへ印加する信号レベルを高くして、トランジスタがオンになっているときの電圧降下を大きくすることが、昇圧回路としての昇圧効果を大きくするためには望ましい。
「トランジスタ技術２００５年３月号」，ＣＱ出版社，２００５年，ｐ．１５５（図３） 「トランジスタ技術ＳＰＥＣＩＡＬ No.88 ダイオード/トランジスタ/ＦＥＴ活用入門」，ＣＱ出版社，２００４年，ｐ.２３３（図１２．４（ａ））

上述したような昇圧回路は、何らかの要因により電源部から供給される電源信号の信号レベルが低下した場合に、一定以上のレベルによる負荷への電源供給を維持できるようにすべく昇圧する、といった用途で使用することも考えられる。

このためには、電源信号の信号レベルが所定のしきい値以下となっていることを検出する検出手段を追加し、これにより電源信号の信号レベルが低下していることが検出されている間だけ、スイッチ部たるトランジスタのゲートへと繰り返しパルスを出力するようにすることが考えられる。

ここで、上述したように昇圧回路としての昇圧効果を大きくするためには、トランジスタのゲートに、できうる限り大きな信号レベルを印加することが望ましい。この昇圧回路内で最も信号レベルが高くなるのは、負荷へと供給される昇圧後の電源信号（以降「供給電源信号」という）であるため、この供給電源信号を印加すべきである。

この構成においては、エラーアンプなどの検出手段により供給電源信号の信号レベルが適正な水準まで戻ったことを直ちに検出できれば、それをキッカケとしてスイッチ部をオフにすることができるため、必要以上に供給電源信号の信号レベルが昇圧されることがなくなり、結果的に供給電源信号に応じた不必要に大きな信号レベルのパルスがスイッチ部（具体的にはトランジスタのゲート）に入力されてしまうこともない。

しかし、検出手段は、そのフィードバック構成に起因して検出タイミングが遅れ、供給電源信号の信号レベルが適正な水準まで戻ったことを直ちに検出できない場合があり、この場合、供給電源信号が必要以上に昇圧される期間が生じてしまう。この場合、供給電源信号に応じた大きな信号レベルのパルス（過電圧パルス）がスイッチ部（トランジスタのゲート）に入力するため、このスイッチ部に損傷を与えてしまう恐れがある。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、昇圧後の電源信号の信号レベルを検出する構成に拘わらず、大きな信号レベルの過電圧パルスがスイッチ部（トランジスタのゲート）に入力されてこのスイッチ部に損傷を与えてしまうことを防止するための技術を提供することである。

上記課題を解決するためには、昇圧回路を以下に示すような第１の構成とすることが考えられる。
この構成においては、電源部から負荷へと至る経路中に直列に設けられるコイル部と、外部からの指令を受けて前記コイル部の負荷側をグランドへ接続するスイッチ部と、前記電源部により供給され、前記コイル部の負荷側から負荷へと至る経路を流通する電源信号（以降「供給側電源信号」という）のレベルが所定の下限値以下になっていることを検出し、該供給側電源信号のレベルが下限値以下になっていることを検出している間、パルスの発生が繰り返されるパルス信号を、前記スイッチ部への指令として出力するパルス発生部と、を備え、前記パルス発生部からのパルス信号に応じて、前記スイッチ部が前記コイル部における負荷側を繰り返しグランドへ接続させることによって、前記供給側電源信号の信号レベルを昇圧するように構成されている。

さらに、外部からの指令を受けて、前記パルス発生部から前記スイッチ部へとパルス信号が出力される経路を開放する経路開放部と、前記供給側電源信号の信号レベルが所定の上限値以上になっていることを検出し、該供給側電源信号の信号レベルが上限値以上になっていることを検出している間、前記パルス発生部がパルス信号を出力する経路を前記経路開放部に開放させる開放指令部と、を備えている。

このように構成された昇圧回路であれば、供給側電源信号の信号レベルが下限値以下になったことが検出された場合に、スイッチ部にパルス信号を供給することで、このスイッチ部によりコイル部の負荷側を繰り返しグランドへ接続させ、これによって、負荷に供給される供給側電源信号の昇圧を開始することができる。

その後、供給側電源信号の信号レベルが上限値以上になったことが検出された場合には、経路開放部にスイッチ部へのパルス信号の供給経路を開放させることによって、供給側電源信号の昇圧を終了させることができる。

ここで、供給電源信号の昇圧を終了させるに際しては、その昇圧を開始するのに先立って供給側電源信号の信号レベルが下限値以下になったことを検出した手段とは別の手段（開放指令部）によって、電源信号の信号レベルが上限値以上になったことを検出している。そのため、供給側電源信号の信号レベルが上限値以上になったことを検出するための手段としては、供給側電源信号の信号レベルが下限値以下になったことを検出する手段の構成に拘束されることなく、その検出タイミングが遅れないように適切な構成の手段を採用することができる。

こうして、上記構成であれば、供給側電源信号の信号レベルが上限値以上になった以降、供給側電源信号が必要以上に昇圧される期間が生じることを防止できるため、この「上限値」として供給側電源信号の信号レベルが適正な水準まで戻った信号レベルを設定しておくことによって、この供給側電源信号に応じた大きな信号レベルのパルスがスイッチ部に損傷を与えてしまうことをも防止することができる。

さらにいえば、上記構成では、スイッチ部へのパルス信号の供給経路を開放させていることから、このパルス信号が誤ってスイッチ部に入力されること自体を防止することができ、その結果、大きな信号レベルのパルスがスイッチ部に損傷を与えてしまうことをより確実に防止することができる。

なお、この構成において、パルス発生部により供給側電源信号の信号レベルが下限値以下になっていることを検出するための具体的な構成としては、例えば、以下に示すような第１−１の構成，第２の構成とすることが考えられる。

まず、第１−１の構成において、パルス発生部は、発生側比較器によって、下限値に対応する信号レベルと供給側電源信号に対応する信号レベルとを比較しており、その下限値に対応する信号レベルが供給側電源信号に対応する信号レベルより大きくなっていることを、その供給側電源信号の信号レベルが下限値以下になっていることとして検出する。

また、第２の構成において、前記パルス発生部は、発生側比較器によって、前記下限値に対応する信号レベルをピークとする三角波の信号レベルと前記供給側電源信号に対応する信号レベルとを比較しており、前記三角波の信号レベルが前記供給側電源信号に対応する信号レベルより大きくなっていることを、前記供給側電源信号の信号レベルが下限値以下になっていることとして検出する、ように構成されている。

これらの構成であれば、発生側比較器の出力に基づいて、下限値に対応する信号レベルが供給側電源信号に対応する信号レベルより大きくなっていることを検出できるため、その検出がされている間、パルス信号をスイッチ部への指令として出力できるようになる。

特に、第２の構成においては、下限値に対応する信号レベルが供給側電源信号に対応する信号レベルより大きくなっていることを検出できるだけでなく、その出力をパルス信号として用いることができるようになる。

それは、三角波の信号レベルが変化していく過程で、その信号レベルが供給側電源信号に対応する信号レベル以下となる期間とそれより大きくなる期間とが繰り返されるからであり、一定周期で繰り返し到来する後者の期間においてのみ、発生側比較器の出力レベルがパルス状に反転するからである。このように、繰り返しパルス状に出力レベルが反転する発生側比較器の出力であれば、これを直接パルス信号として用いることができる。

また、この第２の構成において、発生側比較器の比較対象である「下限値に対応する信号レベル」および「供給側電源信号に対応する信号レベル」とは、下限値として規定された信号レベル，および，供給側電源信号の信号レベルそのものや、これらをそれぞれ同じ比率で低下させた信号レベルのことである。

この後者の場合には、昇圧回路内において流用可能な基準信号の信号レベルを「下限値に対応する信号レベル」とし、この基準信号の信号レベルと下限値との比率に合わせて分圧してなる供給側電源信号の信号レベルを「供給側電源信号に対応する信号レベル」として、それぞれ発生側比較器により比較するようにすればよい。

この場合には、昇圧回路内における基準信号を流用でき、供給側電源信号の信号レベルを適切な信号レベルまで低下させることができるため、「下限値に対応する信号レベル」および「供給側電源信号に対応する信号レベル」を対比するための構成として専用かつ耐性のある構成要素を必要としない。これにより、昇圧回路としての製造コストを抑えることができる。

また、発生側比較器に対し、供給側電源信号を駆動信号として流用するための具体的な構成としては、発生側比較器の出力を直接パルス信号として用いる場合であれば、上記各構成を、以下に示すようにした第２−１の構成のようにすることが考えられ、発生側比較器の出力を増幅器で増幅したうえでパルス信号として用いる場合であれば、上記各構成を、以下に示すようにした第３の構成のようにすることが考えられる。

第３の構成において、前記パルス発生部は、発生側比較器が、供給側電源信号を駆動信号として動作する。
これらのように構成すれば、昇圧回路内で流通する信号として信号レベルが大きい供給側電源信号をそのまま駆動信号とすることできるため、スイッチ部のゲート電圧を大きくするにあたっての回路の冗長化やコストアップを抑えることができる。

また、上記各構成において、開放指令部により供給側電源信号の信号レベルが上限値以上になっていることを検出するための具体的な構成としては、例えば、以下に示すような第４の構成とすることが考えられる。

この構成において、前記開放指令部は、開放側比較器によって、前記上限値に対応する信号レベルと前記供給側電源信号に対応する信号レベルとを比較しており、この供給側電源信号に対応する信号レベルが前記上限値に対応する信号レベルより大きくなっていることを、前記供給側電源信号の信号レベルが所定の上限値以上になっていることとして検出する、ように構成されている。

この構成であれば、開放側比較器の出力に基づいて、上限値に対応する信号レベルが供給側電源信号に応じた信号レベルより大きくなっていることを検出できるため、その検出がされている間、パルス発生部からスイッチ部へとパルス信号が出力される経路を開放することができるようになる。

また、この構成における開放側比較器は、供給側電源信号に含まれるノイズの影響で不必要な出力レベルの反転が行われないようにするために、一定のヒステリシス特性を持たせることが望ましい。

具体的にいえば、第５の構成のように、前記供給側電源信号に対する信号レベルが前記上限値に対する信号レベルより大きくなっても、前記上限値に対応する信号レベル以上である一定の範囲（以降「上限不感帯」という）において前記開放指令部による指令がなされないようにするためのヒステリシス特性が持たされている、とよい。

このように構成すれば、供給側電源信号の信号レベルが昇圧されていく過程で、供給側電源信号に含まれるノイズの影響で一時的に信号レベルが大きくなったとしても、それが上側不感帯内であれば、不必要に出力レベルが反転されないようにすることができる。

この構成において、開放側比較器の比較対象である「上限値に対応する信号レベル」および「供給側電源信号に対応する信号レベル」とは、上限値として規定された信号レベル，および，供給側電源信号の信号レベルそのものや、これらをそれぞれ同じ比率で低下させた信号レベルのことである。

この後者の場合には、昇圧回路内において流用可能な基準信号の信号レベルを「下限値に対応する信号レベル」とし、この基準信号の信号レベルと下限値との比率に合わせて分圧してなる供給側電源信号の信号レベルを「供給側電源信号に対応する信号レベル」として、それぞれ発生側比較器により比較するようにすればよい。

より具体的には、第６の構成のように、前記開放指令部は、前記電源部から前記開放側比較器へと至る経路中に直列に設けられている抵抗素子Ｒ１と、該抵抗素子Ｒ１の前記開放側比較器側をグランドに接続する抵抗素子Ｒ２と、を有し、前記開放側比較器が、基準となる基準信号の信号レベルＶｓと、前記抵抗素子Ｒ２を流通する分圧信号の信号レベルＶｄと、を比較する、ように構成されていると共に、前記上限不感帯をＶｈ／２とし、前記上限値をＶｕとした場合に、前記抵抗素子Ｒ１，Ｒ２における抵抗値が、下記の式１を成立させる値として求められている。

この構成であれば、昇圧回路内における基準信号を流用でき、供給側電源信号の信号レベルを適切な信号レベルまで低下させることができるため、「上限値に対応する信号レベル」および「供給側電源信号に対応する信号レベル」を対比するための構成として専用かつ耐性のある構成要素を必要としない。これにより、昇圧回路としての製造コストを抑えることができる。

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
（１）全体構成
昇圧回路１は、図１に示すように、昇圧用の回路２，指令用の回路３により構成されている。

まず、昇圧用の回路２は、電源部（例えば、バッテリ）が接続される電源入力端子１００から電源出力端子２００へと至る経路中に直列に設けられるコイル部２２と、外部からの指令を受けてコイル部２２の電源出力端子２００側をグランドへ接続するスイッチ部２４と、スイッチ部２４の電源出力端子２００側をグランドへ接続するコンデンサ２６と、スイッチ部２４とコンデンサ２６との間の経路に直列に接続されたダイオード２８と、からなる。

これらのうち、スイッチ部２４は、電界効果型トランジスタからなり、コイル部２２における電源出力端子２００側にドレイン端子が接続され、グランドにソース端子が接続されて、指令用の回路３からの指令となる信号（後述するパルス信号）をゲート端子から受けるように構成されている。

また、ダイオード２８は、コイル部２２にアノード端子が接続され、電源出力端子２００にカソード端子が接続されており、電源入力端子１００から電源出力端子２００に向かう方向にのみ信号を流通させる。

一方、指令用の回路３は、パルスの発生が繰り返されるパルス信号をスイッチ部２４への指令として出力するパルス発生部３４と、パルス発生部３４からスイッチ部２４へとパルス信号が出力される経路を開放または閉鎖する経路開放部３６と、経路開放部３６による経路の開放または閉鎖を制御する開放指令部３８と、からなる。

これらのうち、パルス発生部３４は、図２に示すように、まず、コイル部２２から電源出力端子２００へと至る経路を流通する電源信号（以降「供給側電源信号」という）を、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４１を介して入力しており、この供給側電源信号を抵抗素子１１，１２で分圧してなる信号と、三角波発生部４３により発生される三角波の信号と、を発生側比較器４５により比較する。

ここで、抵抗素子１１，１２それぞれは、一方の抵抗素子１１が、ローパスフィルタ４１の出力端子から発生側比較器４５の反転入力端子に至る経路に直列に接続され、他方の抵抗素子１２が、一方の抵抗素子１１における発生側比較器４５側をグランドに接続している。

これら抵抗素子１１，１２は、三角波発生部４３により発生される三角波におけるピークの信号レベルＶｔｐと、供給側電源信号の信号レベルが低下した場合にその昇圧を開始すべき信号レベルの下限として定められた下限値Ｖｌと、の比率と同じ比率Ｖｔｐ／Ｖｌで、供給側電源信号の信号レベルを低下させて発生側比較器４５に入力できるように、下記式２にてその抵抗値が定められている。

こうして、発生側比較器４５は、供給側電源信号に対応する信号レベルと、下限値に対応する信号レベルとを比較している状態になる。この状態において、供給側電源信号の信号レベルが下限値を下回ると、その期間においては、図３に示すように、三角波の信号レベルが変化していく過程で、その信号レベルが供給側電源信号に応じた信号レベル以下となる期間とそれより大きくなる期間とが繰り返される結果、発生側比較器４５の出力が、パルス状に繰り返し反転する信号となる。なお、この発生側比較器４５は、供給側電源信号を駆動信号として動作するため、パルス状に繰り返し反転する信号は供給側電源信号の信号レベルに増幅される。

また、経路開放部３６は、パルス発生部３４からスイッチ部２４へとパルス信号が出力される経路を開放するスイッチであり、開放指令部３８からの指令を受けている間だけ、その経路を電気的または物理的に開放する。具体的には、図４に示すように、開放指令部３８からの指令（Ｈレベルの信号）を受けて上記経路を導通させるべく配置したトランジスタ７１などにより構成されている。

また、開放指令部３８は、図５に示すように、供給側電源信号を抵抗素子１５，１６にて分圧してなる信号と、基準信号生成部６１により出力される基準信号と、を開放側比較器６３により比較する。

ここで、抵抗素子１５，１６それぞれは、一方の抵抗素子１５が、電源出力端子２００から開放側比較器６３における反転入力端子に至る経路に直列に接続され、他方の抵抗素子１６が、一方の抵抗素子１５における開放側比較器６３側子をグランドに接続している。

これら抵抗素子１５，１６は、基準信号生成部６１により出力される基準信号の信号レベルＶｓと、供給側電源信号の信号レベルが低下してから適切なレベルに戻った場合に昇圧を終了すべき信号レベルの上限として定められた上限値Ｖｕと、の比率と同じ比率Ｖｓ／Ｖｕで、供給側電源信号の信号レベルを低下させて開放側比較器６３に入力できるように、かつ、後述する上側不感帯Ｖｈ／２を考慮した値となるように、下記式３にてその抵抗値が定められている。

こうして、開放側比較器６３は、供給側電源信号に対応する信号レベルと、上限値に対応する信号レベルとを比較している状態となる。この状態で、供給側電源信号に対応する信号レベルが上限値に対応する信号レベルより大きくなると、Ｈレベルの信号が経路開放部３６に対する指令として出力される。

この開放側比較器６３は、電源入力端子１００からの電源信号を駆動信号として動作しており、この開放側比較器６３の出力信号は、電源信号の信号レベルをＨレベルとし、グランドレベルをＬレベルとする信号となる。

なお、この開放側比較器６３は、供給側電源信号に対する信号レベルが上限値に対する信号レベルより大きくなっても、この上限値に対応する信号レベル以上である一定の範囲（以降「上限不感帯」という）において、開放指令部３８による指令がなされないようにすべくヒステリシス特性が持たされている。

具体的には、基準信号生成部６１から開放側比較器６３の非反転入力端子へと至る経路中に直列に設けられている抵抗素子１７と、この抵抗素子１７の開放側比較器６３側をこの開放側比較器６３の出力端子に接続する抵抗素子１８と、により、そのヒステリシス特性が持たされている。

これら抵抗素子１７，１８は、駆動信号たる供給側電源信号の信号レベルをＶｐとし、不感帯（上側不感帯＋下側不感帯）をＶｈとした場合に、下記式４にて抵抗値が定められている。なお、この抵抗値は、上側不感帯の信号レベルがスイッチ部２４に損傷を生じさせない程度に収まるような値として定められたものである。

（２）昇圧回路１の動作
以下に、上記のように構成された昇圧回路１の動作を図６に基づいて説明する。
まず、供給側電源信号の信号レベルが、例えば、特定の負荷が一時的に大きな電力を消費するなどの要因で下限値よりも低下すると、パルス発生部３４が、パルスの発生が繰り返されるパルス信号のスイッチ部２４への出力を開始する（同図「昇圧開始」参照）。

このパルス信号が入力されたスイッチ部２４は、パルスの発生に合わせてコイル部２２を繰り返しグランドに接続し、これにより、供給側電源信号の信号レベルが徐々に昇圧されていく（同図「昇圧期間」参照）。ここで、パルス発生部３４内の発生側比較器４５の駆動電源は、供給側電源信号であるため、発生側比較器４５の出力信号レベルも徐々に昇圧されていくこととなる。

その後、昇圧動作に伴って，または，上述したような供給側電源信号の信号レベルが低下していた要因が解消されることによって、供給側電源信号の信号レベルが上限値（＋上限不感帯）を超えると、開放指令部３８が、経路開放部３６に対して指令となる信号の出力を開始する。

この指令となる信号が入力された経路開放部３６は、パルス発生部３４からスイッチ部２４へとパルス信号が出力される経路を開放する。これにより、スイッチ部２４へのパルス信号の入力が停止するため、スイッチ部２４は、コイル部２２のグランドへの接続を終了し、これにより、供給側電源信号に対する昇圧動作も終了する（同図「昇圧終了」参照）。
（３）作用，効果
このように構成された昇圧回路１であれば、供給側電源信号の信号レベルが下限値以下になったことが検出された場合に、スイッチ部２４にパルス信号を供給することで、このスイッチ部２４によりコイル部２２を繰り返しグランドへ接続させ、これによって、供給側電源信号の昇圧を開始することができる。その後、供給側電源信号の信号レベルが上限値（＋上側不感帯，以下同様）以上になったことが検出された場合には、経路開放部３６にスイッチ部２４へのパルス信号の供給経路を開放させることによって、供給側電源信号の昇圧を終了させることができる。

ここで、供給側電源信号の昇圧を終了させるに際しては、その昇圧を開始するのに先立って供給側電源信号の信号レベルが下限値以下になったことを検出した手段とは別の手段（開放指令部３８）によって、供給側電源信号の信号レベルが上限値以上になったことを検出している。

そのため、供給側電源信号の信号レベルが上限値以上になったことを検出するための手段としては、供給側電源信号の信号レベルが下限値以下になったことを検出する手段の構成に拘束されることなく、その検出タイミングが遅れないように適切な構成の手段を採用することができる。

具体的にいえば、パルス発生部３４では、その信号の入力経路にあるローパスフィルタ４１の影響により、供給側電源信号の信号レベルが低下したことだけでなく、適切なレベルまで戻ったことについての検出タイミングが遅れてしまう恐れがあるが、開放指令部３８では、このようなローパスフィルタが設けられていないため、これの影響により供給側電源信号が適切なレベルまで戻ったことの検出タイミングが遅れてしまうことがない。

これにより、供給側電源信号の信号レベルが上限値以上になった以降、供給側電源信号が必要以上に昇圧される期間が生じることが防止できるため、この「上限値」として供給側電源信号の信号レベルが適正な水準まで戻った信号レベルを設定しておくことによって、この供給側電源信号に応じた大きな信号レベルのパルスがスイッチ部２４に損傷を与えてしまうことも防止することができる。

さらにいえば、上記構成では、スイッチ部２４へのパルス信号の供給経路を開放させていることから、このパルス信号が誤ってスイッチ部２４に入力されること自体を防止することができ、その結果、大きな信号レベルのパルスがスイッチ部２４に損傷を与えてしまうことをより確実に防止することができる。

また、上記実施形態では、発生側比較器４５の出力に基づいて、下限値に対応する信号レベルが供給側電源信号に応じた信号レベルより大きくなっていることを検出できるため、その検出がされている間、パルス信号をスイッチ部２４への指令として出力できるようになる。

また、上記実施形態における発生側比較器４５では、下限値に対応する信号レベルが供給側電源信号に応じた信号レベルより大きくなっていることを検出できるだけでなく、その出力をパルス信号として用いることができるようになる。

それは、三角波発生部４３から出力される三角波の信号レベルが変化していく過程で、その信号レベルが供給側電源信号に応じた信号レベル以下となる期間とそれより大きくなる期間とが繰り返されるからであり（図３参照）、一定周期で繰り返し到来する後者の期間においてのみ、発生側比較器４５の出力レベルがパルス状に反転するからである。このように、繰り返しパルス状に出力レベルが反転する発生側比較器４５の出力であれば、これを間接的にパルス信号として用いることができる。

また、上記実施形態では、発生側比較器４５の比較対象である「下限値に対応する信号レベル」および「供給側電源信号に対応する信号レベル」として、下限値として規定した信号レベル，および，供給側電源信号の信号レベルをそれぞれ同じ比率で低下させた信号レベルとしている。

具体的には、昇圧回路１内において流用可能な三角波発生部４３からの三角波のピークを「下限値に対応する信号レベル」とし、このピークの信号レベルと下限値との比率に合わせて分圧してなる供給側電源信号の信号レベルを「供給側電源信号に対応する信号レベル」として、それぞれ発生側比較器４５により比較するようにしている。

このようにすれば、昇圧回路１内において流通する信号を流用でき、供給側電源信号の信号レベルを適切な信号レベルまで低下させることができるため、「下限値に対応する信号レベル」および「供給側電源信号に対応する信号レベル」を対比するための構成として専用かつ耐性のある構成要素を必要としない。これにより、昇圧回路１としての製造コストを抑えることができる。

また、上記実施形態においては、スイッチ部２４として電界効果型トランジスタを採用していることから、これにより効率よく供給側電源信号を昇圧する，すなわちドレイン電流を多く流すためには、非特許文献２に記載されているようにゲート端子に印加する信号レベルを大きくする方がよい。

ここで、パルス信号を大きな信号レベルの信号とするためには、パルス発生部３４の出力段における信号レベル，上記実施形態であれば、発生側比較器４５の駆動電源を大きくしておく必要がある。

このような駆動信号としては、駆動信号として用いるためだけの信号を昇圧回路１外部から入力したり、駆動信号として用いるためだけの信号を昇圧回路１内部で生成したりすればよいが、回路の冗長化やコストアップを招くため、昇圧回路１内で流通する信号で信号レベルが大きいものをそのまま駆動信号とすることが好ましい。

そして、この「昇圧回路１内で流通する信号で信号レベルが大きいもの」として考えられるのは、供給側電源信号があり、上記実施形態では、この電源信号を発生側比較器４５の駆動電源として実際に用いている。

これであれば、昇圧回路１内部を流通する信号をそのまま流用しつつ、パルス信号の信号レベルを大きくすることができるため、回路の冗長化やコストアップを招くことなく、スイッチ部２４が流せるドレイン電流を大きくすることで効率よく供給側電源信号を昇圧させることができる。

また、上記実施形態では、開放側比較器６３の出力に基づいて、上限値に対応する信号レベルが供給側電源信号に応じた信号レベルより大きくなっていることを検出できるため、その検出がされている間、パルス発生部３４からスイッチ部２４へとパルス信号が出力される経路を開放することができるようになる。

また、この開放側比較器６３は、供給側電源信号に含まれるノイズの影響で不必要な出力レベルの反転が行われないようにするために、一定のヒステリシス特性が持たされている。

そのため、供給側電源信号の信号レベルが昇圧されていく過程で、供給側電源信号に含まれるノイズの影響で一時的にその信号レベルが大きくなったとしても、それが上側不感帯内であれば、不必要に出力レベルが反転されないようにすることができる。

また、上記実施形態では、開放側比較器６３の比較対象である「上限値に対応する信号レベル」および「供給側電源信号に対応する信号レベル」として、上限値として規定された信号レベル，および，供給側電源信号の信号レベルをそれぞれ同じ比率で低下させた信号レベルとしている。

具体的には、昇圧回路１内において流用可能な基準信号生成部６１からの基準信号を「上限値に対応する信号レベル」とし、この信号と上限値との比率に合わせて分圧してなる供給側電源信号の信号レベルを「供給側電源信号に対応する信号レベル」として、それぞれ開放側比較器６３により比較するようにしている。

このようにすれば、昇圧回路１内において流通する信号を流用でき、供給側電源信号の信号レベルを適切な信号レベルまで低下させることができるため、「上限値に対応する信号レベル」および「供給側電源信号に対応する信号レベル」を対比するための構成として専用かつ耐性のある構成要素を必要としない。これにより、昇圧回路１としての製造コストを抑えることができる。
（４）変形例
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態をとり得ることはいうまでもない。

例えば、上記実施形態において、パルス発生部３４は、三角波発生部４３と発生側比較器４５とにより、供給側電源信号の信号レベルが下限値以下となっていることを検出し、その検出結果をパルス信号として出力するように構成されている。

しかし、この供給側電源信号の信号レベルが下限値以下となっていることを検出するための構成としては、別の構成を採用してもよい。例えば、発生側比較器４５によって、下限値に対応する信号レベルと供給側電源信号に対応する信号レベルとを比較し、その下限値に対応する信号レベルが供給側電源信号に応じた信号レベルより大きくなっていることを、供給側電源信号の信号レベルが下限値以下になっていることとして検出する、ようにしてもよい。この場合、発生側比較器４５の出力（検出結果）に応じてパルス信号をスイッチ部２４に出力する構成要素を追加的に設ければよい。

昇圧回路の全体構成を示すブロック図 パルス発生部の構成を示すブロック図 発生側比較器の動作を示す図 経路開放部の具体的な構成を示す図 開放指令部の構成を示すブロック図 昇圧回路の動作を示す図

符号の説明

１…昇圧回路、２…昇圧用の回路、３…指令用の回路、１１…抵抗素子、１２…抵抗素子、１５…抵抗素子、１６…抵抗素子、１７…抵抗素子、１８…抵抗素子、２２…コイル部、２４…スイッチ部、２６…コンデンサ、２８…ダイオード、３４…パルス発生部、３６…経路開放部、３８…開放指令部、４１…ローパスフィルタ、４３…三角波発生部、４５…発生側比較器、６１…基準信号生成部、６３…開放側比較器、７１…トランジスタ、１００…電源入力端子、２００…電源出力端子。

Claims (4)

1. 電源部から負荷へと至る経路中に直列に設けられるコイル部と、
   外部からの指令を受けて前記コイル部の負荷側をグランドへ接続する電界効果型トランジスタであるスイッチ部と、
   前記電源部により供給され、前記コイル部の負荷側から負荷へと至る経路を流通する電源信号（以降「供給側電源信号」という）のレベルが所定の下限値以下になっていることを検出し、該供給側電源信号のレベルが下限値以下になっていることを検出している間、パルスの発生が繰り返されるパルス信号を、前記スイッチ部への指令として出力するパルス発生部と、
   を備え、前記パルス発生部からのパルス信号に応じて、前記スイッチ部が前記コイル部における負荷側を繰り返しグランドへ接続させることによって、前記供給側電源信号の信号レベルを昇圧するように構成されており、
   さらに、
   外部からの指令を受けて、前記パルス発生部から前記スイッチ部へとパルス信号が出力される経路を開放する経路開放部と、
   前記供給側電源信号の信号レベルが所定の上限値以上になっていることを検出し、該供給側電源信号の信号レベルが上限値以上になっていることを検出している間、前記パルス発生部がパルス信号を出力する経路を前記経路開放部に開放させる開放指令部と、を備え、
   前記パルス発生部は、発生側比較器によって、前記下限値に対応する信号レベルをピークとする三角波の信号レベルと前記供給側電源信号に対応する信号レベルとを比較しており、前記三角波の信号レベルが前記供給側電源信号に対応する信号レベルより大きくなっていることを、前記供給側電源信号の信号レベルが下限値以下になっていることとして検出する、ように構成されており、
   前記パルス発生部は、前記発生側比較器が、前記供給側電源信号を駆動信号として動作するように構成されている
   ことを特徴とする昇圧回路。
2. 前記開放指令部は、開放側比較器によって、前記上限値に対応する信号レベルと前記供給側電源信号に対応する信号レベルとを比較しており、この供給側電源信号に対応する信号レベルが前記上限値に対応する信号レベルより大きくなっていることを、前記供給側電源信号の信号レベルが所定の上限値以上になっていることとして検出する、ように構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の昇圧回路。
3. 前記開放指令部において、前記開放側比較器は、前記供給側電源信号に対する信号レベルが前記上限値に対する信号レベルより大きくなっても、前記上限値に対応する信号レベル以上である一定の範囲（以降「上限不感帯」という）において前記開放指令部による指令がなされないようにするためのヒステリシス特性が持たされている
   ことを特徴とする請求項２に記載の昇圧回路。
4. 前記開放指令部は、
   前記電源部から前記開放側比較器へと至る経路中に直列に設けられている抵抗素子Ｒ１と、該抵抗素子Ｒ１の前記開放側比較器側をグランドに接続する抵抗素子Ｒ２と、を有し、
   前記開放側比較器が、基準となる基準信号の信号レベルＶｓと、前記抵抗素子Ｒ２を流通する分圧信号の信号レベルＶｄと、を比較する、ように構成されていると共に、
   前記上限不感帯をＶｈ／２とし、前記上限値をＶｕとした場合に、前記抵抗素子Ｒ１，Ｒ２における抵抗値が、下記の式１を成立させる値として求められている
   ことを特徴とする請求項３に記載の昇圧回路。
   

   

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