JP5400449B2 - 電源回路 - Google Patents

Description

本発明は、エアバックを制御するための電源回路に関する。

図１は、従来の技術による電源回路９の構成を示す図である。電源回路９は、バッテリ９１の電圧をダイオードＤ１を介してリニアレギュレータ１３に入力する。リニアレギュレータ１３は、電界効果トランジスタＴｒ３の導通および遮断を制御して、入力される電圧を所定の電圧に変換して、マイクロコンピュータ（以下「マイコン」という）９３および加速度センサ９４に出力する。加速度センサ９４は、車両の衝突を検出し、マイコン９３は、加速度センサ９４が車両の衝突を検出すると、エアバッグを膨張するように制御する。

電源回路９は、コンデンサＣ１、昇圧コンバータ１１、バックアップスイッチ回路１９、リニアレギュレータ１３、入力電圧低下検知回路１４および基準電圧源１５を備えている。昇圧コンバータ１１は、バッテリ９１の電圧を昇圧し、昇圧した電圧をスクイブ点火回路９２に出力する。スクイブ点火回路９２は、マイコン９３の指示によって、エアバッグを膨らませるための着火剤を点火する回路である。

昇圧コンバータ１１は、コイルＬ１、ダイオードＤ２、バックアップコンデンサＣ２、電界効果トランジスタＴｒ１および昇圧制御部１１１を含んで構成されている。コイルＬ１の入力側は、バッテリ９１に接続され、平滑コンデンサであるコンデンサＣ１にも接続されている。コイルＬ１の出力側は、ダイオードＤ２のアノードに接続され、昇圧制御部１１１によって導通および遮断が制御される電界効果トランジスタＴｒ１にも接続されている。ダイオードＤ２のカソードは、バックアップコンデンサＣ２に接続され、昇圧制御部１１１にも接続されている。

昇圧制御部１１１は、バックアップコンデンサＣ２の電圧に応じて、電界効果トランジスタＴｒ１の導通および遮断を制御し、バックアップコンデンサＣ２の電圧を、コイルＬ１に入力されるバッテリ９１の電圧より高い電圧に昇圧する。バックアップコンデンサＣ２は、衝突によってバッテリ９１からの電源線が断線しても、エアバッグの作動に必要なエネルギーを蓄えるコンデンサである。

バックアップスイッチ回路１９は、入力電圧低下検知回路１４が、バッテリ９１の電圧が基準電圧源１５の電圧未満に低下したことを検出すると、電界効果トランジスタＴｒ２を導通状態にし、昇圧コンバータ１１の出力をリニアレギュレータ１３に出力する。ＯＣＰ（Over Current Protection）１９１は、過電流保護回路である。リニアレギュレータ１３の電界効果トランジスタＴｒ３の出力側にも過電流保護回路であるＯＣＰ１３１が設けられている。

リニアレギュレータ１３に昇圧コンバータ１１の出力を供給するとき、ダイオードＤ１のカソード側の電圧と昇圧コンバータ１１の出力側の電圧との電圧差によって、リニアレギュレータ１３の出力電圧が変動することを防止するために、ダイオードＤ１のカソード側と、バックアップスイッチ回路１９の出力側と、リニアレギュレータ１３の入力側との接続点に、比較的大きな静電容量、たとえば１００μＦのコンデンサＣ３が設けられている。

バッテリ９１の電圧をリニアレギュレータ１３に入力するダイオードＤ１は、昇圧コンバータ１１の出力をリニアレギュレータ１３に供給するとき、昇圧コンバータ１１からの電流が、バッテリ９１側に逆流することを防止するために設けられている。また、入力電圧低下検知回路１４は、リニアレギュレータ１３の出力電圧のチャタリングを防止するために、ヒステリシスを有する構成とされている。

特許文献１に記載される車両用乗員保護装置は、衝突判定回路によって車両の衝突が判定されたとき、あるいは電圧監視回路によって電源電圧が所定値以下に低下したことが検出されたとき、バックアップコンデンサの放電エネルギーをエアバッグ制御回路に供給する。

特許文献２に記載される車両用乗員保護装置は、バッテリから点火判定機構への電圧の印加が遮断されたときに、点火判定機構への印加電圧がその動作電圧範囲を下回る前に、スイッチ回路がバックアップコンデンサから点火判定機構へ電圧を印加させる。点火判定機構には、バッテリからの電圧がダイオードを介して供給されており、バックアップコンデンサからの電圧は、ダイオードと点火判定機構との接続点に印加される。バックアップコンデンサからの電圧が印加されたときに、その接続点の電圧変動を抑えるために、比較的大きな静電容量の電圧変動吸収用コンデンサが、その接続点に設けられている。

特開平７−８１５１５号公報 特開平９−２９０７０４号公報

しかしながら、上述した従来の技術は、リニアレギュレータに昇圧コンバータの出力を供給するとき、バッテリの電圧と昇圧コンバータの電圧との電圧差によって、出力電圧が変動することを防止するために、比較的大きな静電容量のコンデンサを、リニアレギュレータの入力側に設ける必要がある。

本発明の目的は、リニアレギュレータの入力側にコンデンサを設けなくても、リニアレギュレータに入力される電源の電圧が低下し、リニアレギュレータに昇圧コンバータの出力を供給するとき、出力電圧の変動を防止することができる電源回路を提供することである。

本発明（１）は、電源からの電源電圧を出力する電源回路部と、
電源電圧を昇圧する昇圧部と、
電圧切換部と、
電源回路部の電圧と電圧切換部を介した昇圧部の電圧とを合成して負荷に供給する電圧変換部と、
電源電圧が予め定める電圧未満であるか否かを検出する検出部とを含み、
電圧切換部は、検出部によって電源電圧が予め定める電圧未満であることが検出されると、電圧変換部に出力する電圧を、検出部によって電源電圧が予め定める電圧未満であることが検出されたときの電源回路部の出力側電圧から昇圧部の電圧まで予め定める割合で上昇させて出力することを特徴とする電源回路である。

本発明（１）によれば、電源回路部によって、電源からの電源電圧が出力され、昇圧部によって、電源電圧が昇圧される。電圧変換部によって、電源回路部の電圧と電圧切換部を介した昇圧部の電圧とが合成されて負荷に供給され、検出部によって、電源電圧が予め定める電圧未満であるか否かが検出される。そして、電圧切換部によって、検出部によって電源電圧が予め定める電圧未満であることが検出されると、電圧変換部に出力する電圧が、検出部によって電源電圧が予め定める電圧未満であることが検出されたときの電源回路部の出力側電圧から昇圧部の電圧まで予め定める割合で上昇されて出力される。

したがって、電圧変換部、たとえばリニアレギュレータの入力側にコンデンサを設けなくても、リニアレギュレータに昇圧部、たとえば昇圧コンバータの出力を供給するとき、出力電圧の変動を防止することができる。

従来の技術による電源回路９の構成を示す図である。 本発明の実施の第１の形態である電源回路１の構成を示す図である。 バックアップスイッチ回路１２の構成を示す図である。 入力電圧Ｖｉｎおよびスイッチ出力側電圧ＶＳＷの変化を示すタイムチャートである。 バックアップスイッチ回路１２ａの構成を示す図である。 バックアップスイッチ回路１２ａでの入力電圧Ｖｉｎおよびスイッチ出力側電圧ＶＳＷの変化を示すタイムチャートである。 本発明の実施の第２の形態である電源回路２の構成を示す図である。 電源回路２での入力電圧Ｖｉｎおよびスイッチ出力側電圧ＶＳＷの変化を示すタイムチャートである。 本発明の実施の第３の形態である電源回路３の構成を示す図である。 本発明の実施の第４の形態である電源回路４の構成を示す図である。 本発明の実施の第５の形態である電源回路５の構成を示す図である。 電圧ディップを説明するための図である。 本発明の実施の第６の形態である電源回路６の構成を示す図である。 本発明の実施の一形態であるエアバッグ制御用電源ＩＣ７０の構成を示す図である。 本発明の実施の他の形態であるエアバッグ制御用電源ＩＣ８０の構成を示す図である。 電源回路６ａの回路動作を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施の一形態であるエアバッグ制御ユニット１００の構成を示す図である。

図２は、本発明の実施の第１の形態である電源回路１の構成を示す図である。電源回路１は、電源、たとえば車両に搭載されるバッテリ９１の電圧Ｖｉｎ、たとえば１２Ｖを昇圧し、昇圧した電圧、たとえば２４Ｖをスクイブ点火回路９２に出力するとともに、バッテリ９１の電圧を予め定める電圧、たとえば５Ｖあるいは３．３Ｖに変換し、変換した電圧を、マイクロコンピュータ（以下「マイコン」という）９３および加速度センサ９４などの負荷に出力する。バッテリ９１の電圧Ｖｉｎは、電源電圧である。

スクイブ点火回路９２は、エアバッグを膨らませるための着火剤を点火する点火回路であり、加速度センサ９４は、車両の衝突を検出するセンサである。マイコン９３は、加速度センサ９４が車両の衝突を検出すると、着火剤を点火するようにスクイブ点火回路９２に指示し、着火剤を点火させて、エアバッグを膨張させる。

電源回路１は、コンデンサＣ１、ダイオードＤ１、昇圧コンバータ１１、バックアップスイッチ回路１２、リニアレギュレータ１３、入力電圧低下検知回路１４および基準電圧源１５を含んで構成されている。電源回路１の構成要素のうち図１に示した電源回路９の構成要素と同じ構成要素については、同じ参照符を付している。

コンデンサＣ１は、平滑コンデンサであり、一端がバッテリ９１、ダイオードＤ１のアノード、昇圧コンバータ１１の入力側、および入力電圧低下検知回路１４の非反転入力端子に接続され、他端がグランドに接続されている。電源回路部であるダイオードＤ１は、アノードがバッテリ９１、コンデンサＣ１の一端、昇圧コンバータ１１の入力側、および入力電圧低下検知回路１４の非反転入力端子に接続され、カソードが、バックアップスイッチ回路１２の出力側、およびリニアレギュレータ１３の入力側に接続されている。ダイオードＤ１は、バックアップスイッチ回路１２の出力側からバッテリ９１に電流が逆流することを防止するために設けられ、逆流防止部を構成する。

昇圧部である昇圧コンバータ１１は、コイルＬ１、ダイオードＤ２、バックアップコンデンサＣ２、電界効果トランジスタＴｒ１および昇圧制御部１１１を含んで構成される。昇圧コンバータ１１は、バッテリ９１の電圧、たとえば１２Ｖが入力され、入力される電圧１２Ｖを、２４Ｖの電圧に昇圧する。

コイルＬ１は、一端がバッテリ９１、コンデンサＣ１の一端、ダイオードＤ１のアノード、および入力電圧低下検知回路１４の非反転入力端子に接続され、他端がダイオードＤ２のアノード、および電界効果トランジスタＴｒ１のドレインに接続されている。第２のダイオードであるダイオードＤ２は、アノードがコイルＬ１の他端、および電界効果トランジスタＴｒ１のドレインに接続され、カソードがバックアップコンデンサＣ２の一端、昇圧制御部１１１の入力側、バックアップスイッチ回路１２の入力側、およびスクイブ点火回路９２に接続されている。

第２のコンデンサであるバックアップコンデンサＣ２は、衝突によってバッテリ９１からの電源線が断線しても、エアバッグの作動に必要な電荷を蓄えるコンデンサであり、一端がダイオードＤ２のカソード、昇圧制御部１１１の入力側、バックアップスイッチ回路１２の入力側、およびスクイブ点火回路９２に接続され、他端がグランドに接続されている。

第２の電界効果トランジスタである電界効果トランジスタＴｒ１は、ＮチャネルのＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）であり、ドレインがコイルＬ１の他端、およびダイオードＤ２のアノードに接続され、ソースがグランドに接続され、ゲートが昇圧制御部１１１の出力側に接続されている。昇圧制御部１１１は、バックアップコンデンサＣ２の電圧に応じて、電界効果トランジスタＴｒ１のゲート電圧を変化させることによって、電界効果トランジスタＴｒ１の導通および遮断を制御し、バックアップコンデンサＣ２の電圧を、コイルＬ１に入力されるバッテリ９１の電圧Ｖｉｎ、たとえば１２Ｖより高い電圧Ｖｂｕ、たとえば２４Ｖに昇圧し、バックアップコンデンサＣ２に電荷を蓄える。

電圧変換部であるリニアレギュレータ１３は、電界効果トランジスタＴｒ３およびＯＣＰ（Over Current Protection）１３１を含んで構成され、電界効果トランジスタＴｒ３の導通および遮断を制御して、入力される電圧を予め定める電圧、たとえば５Ｖあるいは３．３Ｖの出力電圧Ｖｏｕｔに変換して、マイコン９３および加速度センサ９４などの負荷に出力する。ＯＣＰ１３１は、過電流保護回路である。

検出部である入力電圧低下検知回路１４は、非反転入力端子がバッテリ９１、コンデンサＣ１の一端、コイルＬ１の一端、およびダイオードＤ１のアノードに接続され、反転入力端子が基準電圧源１５に接続され、出力端子がバックアップスイッチ回路１２に接続されている。入力電圧低下検知回路１４は、ヒステリシスを有し、バッテリ９１の電圧が低下したときに、電圧低下を検出するための予め定める電圧低下基準電圧未満であることを検出し、バッテリ９１の電圧が上昇したときに、電圧上昇を検出するための予め定める電圧上昇基準電圧以上であることを検出する。予め定める電圧上昇基準電圧は、予め定める電圧低下基準電圧より高い電圧に設定されている。予め定める電圧低下基準電圧は、予め定める基準電圧でもある。

昇圧電圧切換部であるバックアップスイッチ回路１２は、電界効果トランジスタＴｒ２およびスロープ部（図では「Ｓｌｏｐｅ部」という）１２０を含んで構成され、入力電圧低下検知回路１４の出力に基づいて、昇圧コンバータ１１の昇圧電圧に基づく電圧をリニアレギュレータ１３に出力するか否かを制御する。スロープ部１２０は、入力電圧低下検知回路１４からバッテリ９１の電圧が予め定める電圧低下基準電圧未満になったことを知らされると、電界効果トランジスタＴｒ２のゲート電圧を制御して、出力する電圧を、低下したバッテリ９１の電圧から昇圧した電圧まで予め定める割合で上昇させる。

図３は、バックアップスイッチ回路１２の構成を示す図である。バックアップスイッチ回路１２は、電界効果トランジスタＴｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ５、抵抗素子Ｒ１，Ｒ２、コンデンサＣ４および電流源Ｉ１を含んで構成されている。スロープ部１２０は、電界効果トランジスタＴｒ４，Ｔｒ５、抵抗素子Ｒ１，Ｒ２、コンデンサＣ４および電流源Ｉ１によって構成される。

電界効果トランジスタＴｒ２は、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴであり、ソースが昇圧コンバータ１１の出力側、抵抗素子Ｒ２の一端、および電界効果トランジスタＴｒ５のソースに接続され、ドレインがコンデンサＣ４の一端、ダイオードＤ１のカソード、およびリニアレギュレータ１３の入力側に接続され、ゲートがコンデンサＣ４の他端、電界効果トランジスタＴｒ５のドレイン、および電流源Ｉ１に接続されている。コンデンサＣ４は、一端が電界効果トランジスタＴｒ２のドレイン、ダイオードＤ１のカソード、およびリニアレギュレータ１３の入力側に接続され、他端が電界効果トランジスタＴｒ２のゲート、電界効果トランジスタＴｒ５のドレイン、および電流源Ｉ１に接続されている。

電界効果トランジスタＴｒ５は、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴであり、ソースが昇圧コンバータ１１の出力側、抵抗素子Ｒ２の一端、および電界効果トランジスタＴｒ２のソースに接続され、ドレインがコンデンサＣ４の他端、電界効果トランジスタＴｒ２のゲート、および電流源Ｉ１に接続され、ゲートが抵抗素子Ｒ１と抵抗素子Ｒ２との接続点に接続されている。抵抗素子Ｒ２は、一端が昇圧コンバータ１１の出力側、電界効果トランジスタＴｒ２のソース、および電界効果トランジスタＴｒ５のソースに接続され、他端が電界効果トランジスタＴｒ５のゲート、および抵抗素子Ｒ１の一端に接続されている。抵抗素子Ｒ１は、一端が電界効果トランジスタＴｒ５のゲート、および抵抗素子Ｒ２の他端に接続され、他端が電界効果トランジスタＴｒ４のドレインに接続されている。

電界効果トランジスタＴｒ４は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴであり、ドレインが抵抗素子Ｒ１の他端に接続され、ソースがグランドに接続され、ゲートが入力電圧低下検知回路１４の出力端子に接続されている。電流源Ｉ１は、コンデンサＣ４の電荷をグランドに流すための電流源である。電界効果トランジスタＴｒ４，Ｔｒ５、抵抗素子Ｒ１，Ｒ２、および電流源Ｉ１は、ゲート制御部を構成する。

図４は、入力電圧Ｖｉｎおよびスイッチ出力側電圧ＶＳＷの変化を示すタイムチャートである。スイッチ出力側電圧ＶＳＷは、バックアップスイッチ回路１２の出力側の電圧である。バッテリ９１の電圧が予め定める電圧低下基準電圧以上であると、入力電圧低下検知回路１４の出力は、ハイレベルであり、電界効果トランジスタＴｒ４のゲートにソースに対して正の電圧が印加され、電界効果トランジスタＴｒ４は導通状態である。

したがって、電界効果トランジスタＴｒ５のゲートに印加される電圧は、昇圧コンバータ１１が出力する昇圧電圧Ｖｂｕを抵抗素子Ｒ１と抵抗素子Ｒ２とで分圧した電圧である。すなわち、電界効果トランジスタＴｒ５のゲートに印加される電圧は、ソースに印加される昇圧電圧Ｖｂｕより低い電圧であり、電界効果トランジスタＴｒ５も導通状態である。電界効果トランジスタＴｒ５が導通状態であるので、電界効果トランジスタＴｒ２のソースとゲートとの間の電位差は０Ｖであり、電界効果トランジスタＴｒ２は、遮断状態である。このとき、スイッチ出力側電圧ＶＳＷは、電界効果トランジスタＴｒ２が遮断状態であるので、ダイオードＤ１のカソードの電圧、つまりバッテリ９１の電圧からダイオードＤ１の電圧降下分を減算した電圧である。

バッテリ９１の電圧が徐々に低下すると、スイッチ出力側電圧ＶＳＷは、バッテリ９１の電圧よりダイオードＤ１の電圧降下分低い電圧を維持して低下する。バッテリ９１の電圧が時刻ｔ１に低下検知レベルまで低下すると、入力電圧低下検知回路１４の出力は、ハイレベルからローレベルに変化する。低下検知レベルは、予め定める電圧低下基準電圧である。入力電圧低下検知回路１４の出力がローレベルになると、電界効果トランジスタＴｒ４が遮断状態になるので、抵抗素子Ｒ１および抵抗素子Ｒ２に電流が流れなくなり、電界効果トランジスタＴｒ５のゲートとソースとの間の電位差が０Ｖになり、電界効果トランジスタＴｒ５も遮断状態となる。

電界効果トランジスタＴｒ５が遮断状態になると、電界効果トランジスタＴｒ５が導通状態のときに、電界効果トランジスタＴｒ５を介して電流源Ｉ１に供給されていた電流が供給されなくなり、コンデンサＣ４の電荷が電流源Ｉ１に供給される。したがって、コンデンサＣ４の端子のうち電界効果トランジスタＴｒ２のゲートに接続されている端子の電圧が一定の割合で低下する。電界効果トランジスタＴｒ２のゲートの電圧が低下するに従って、電界効果トランジスタＴｒ２のソースからドレインに流れる電流も徐々に増加し、スイッチ出力側電圧ＶＳＷも上昇する。コンデンサＣ４の静電容量をＣ４、電流源Ｉ１の電流をＩ１とすると、スイッチ出力側電圧ＶＳＷは、Ｉ１／Ｃ４（Ｖ／秒）の割合で上昇する。

このように、電源回路１は、バッテリ９１の電圧が時刻ｔ１に低下検知レベルまで低下した時点から、スイッチ出力側電圧ＶＳＷを一定の割合で上昇させることができるので、リニアレギュレータ１３の入力側にコンデンサを設けることなく、リニアレギュレータ１３の出力電圧の変動を抑えることができる。

図５は、バックアップスイッチ回路１２ａの構成を示す図である。バックアップスイッチ回路１２ａは、図３に示したバックアップスイッチ回路１２の変形例である。バックアップスイッチ回路１２ａは、電界効果トランジスタＴｒ２，Ｔｒ６、インバータ１２１、コンデンサＣ４および電流源Ｉ１，Ｉ２を含んで構成されている。バックアップスイッチ回路１２ａの構成要素のうち図３に示したバックアップスイッチ回路１２の構成要素と同じ構成要素については、重複を避けるために、同じ参照符を付して説明を省略する。

電界効果トランジスタＴｒ２は、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴであり、ソースが昇圧コンバータ１１の出力側および電流源Ｉ２の入力側に接続され、ドレインがコンデンサＣ４の一端、ダイオードＤ１のカソード、およびリニアレギュレータ１３の入力側に接続され、ゲートがコンデンサＣ４の他端、電流源Ｉ２の出力側、および電流源Ｉ１の入力側に接続されている。コンデンサＣ４は、一端が電界効果トランジスタＴｒ２のドレイン、ダイオードＤ１のカソード、およびリニアレギュレータ１３の入力側に接続され、他端が電界効果トランジスタＴｒ２のゲート、電流源Ｉ１の入力側、および電流源Ｉ２の出力側に接続されている。

電流源Ｉ２は、入力側が昇圧コンバータ１１の出力側、および電界効果トランジスタＴｒ５のソースに接続され、出力側が電界効果トランジスタＴｒ２のゲート、電流源Ｉ１の入力側、およびコンデンサＣ４の他端に接続されている。電流源Ｉ１は、入力側が電流源Ｉ２の出力側、電界効果トランジスタＴｒ２のゲート、およびコンデンサＣ４の他端に接続され、出力側が電界効果トランジスタＴｒ６のドレインに接続されている。電流源Ｉ１の電流の電流値は、電流源Ｉ２の電流の電流値より大きい値に設定されている。

電界効果トランジスタＴｒ６は、ドレインが電流源Ｉ１の出力側に接続され、ソースがグランドに接続され、ゲートがインバータ１２１の出力側に接続されている。インバータ１２１は、入力側が入力電圧低下検知回路１４の出力側に接続され、出力側が電界効果トランジスタＴｒ６のゲートに接続されている。電界効果トランジスタＴｒ６、および電流源Ｉ１，Ｉ２は、ゲート制御部を構成する。

図６は、バックアップスイッチ回路１２ａでの入力電圧Ｖｉｎおよびスイッチ出力側電圧ＶＳＷの変化を示すタイムチャートである。スイッチ出力側電圧ＶＳＷは、バックアップスイッチ回路１２ａの出力側の電圧である。バッテリ９１の電圧が低下検知レベル以上であると、入力電圧低下検知回路１４の出力は、ハイレベル、すなわちインバータ１２１の出力はローレベルであり、電界効果トランジスタＴｒ６のゲートに０Ｖの電圧が印加され、電界効果トランジスタＴｒ６は遮断状態である。

したがって、電流源Ｉ１は電流を流していない状態であり、電流源Ｉ２の電流はコンデンサＣ４に供給されており、コンデンサＣ４の端子のうち電界効果トランジスタＴｒ２のゲートに接続されている端子の電圧は、昇圧電圧Ｖｂｕである。コンデンサＣ４の端子のうち電界効果トランジスタＴｒ２のゲートに接続されている端子の電圧が昇圧電圧Ｖｂｕであるので、電界効果トランジスタＴｒ２のソースとゲートとの間の電位差は０Ｖであり、電界効果トランジスタＴｒ２は、遮断状態である。このとき、スイッチ出力側電圧ＶＳＷは、電界効果トランジスタＴｒ２が遮断状態であるので、ダイオードＤ１のカソードの電圧、つまりバッテリ９１の電圧からダイオードＤ１の電圧降下分を減算した電圧である。

バッテリ９１の電圧が徐々に低下すると、スイッチ出力側電圧ＶＳＷは、バッテリ９１の電圧よりダイオードＤ１の電圧降下分低い電圧を維持しつつ低下する。バッテリ９１の電圧が時刻ｔ１に低下検知レベルまで低下すると、入力電圧低下検知回路１４の出力は、ハイレベルからローレベルに変化する。

入力電圧低下検知回路１４の出力がローレベル、つまりインバータ１２１の出力がハイレベルになると、電界効果トランジスタＴｒ６が導通状態になるので、電流源Ｉ１に電流が流れる。電流源Ｉ１の電流の電流値は、電流源Ｉ２の電流の電流値より大きい値に設定されているので、コンデンサＣ４の端子のうち電界効果トランジスタＴｒ２のゲートに接続されている端子の電圧は、一定の割合で低下する。電界効果トランジスタＴｒ２のゲートの電圧が低下するに従って、電界効果トランジスタＴｒ２を流れる電流も徐々に増加し、スイッチ出力側電圧ＶＳＷも上昇する。コンデンサＣ４の静電容量をＣ４、電流源Ｉ１の電流をＩ１、電流源Ｉ２の電流をＩ２とすると、スイッチ出力側電圧ＶＳＷは、（Ｉ１−Ｉ２）／Ｃ４（Ｖ／秒）の割合で上昇する。

さらに、バッテリ９１の電圧が上昇し、時刻ｔ２に低下検知レベルまで上昇すると、入力電圧低下検知回路１４の出力は、ローレベルからハイレベルに変化する。すなわち、インバータ１２１の出力がハイレベルからローレベルに変化すると、電界効果トランジスタＴｒ６が遮断状態になるので、電流源Ｉ１に電流が流れなくなり、コンデンサＣ４の端子のうち電界効果トランジスタＴｒ２のゲートに接続されている端子の電圧は、一定の割合で上昇する。電界効果トランジスタＴｒ２のゲートの電圧が上昇するに従って、電界効果トランジスタＴｒ２を流れる電流も徐々に減少し、スイッチ出力側電圧ＶＳＷも低下する。コンデンサＣ４の静電容量をＣ４、電流源Ｉ２の電流をＩ２とすると、スイッチ出力側電圧ＶＳＷは、Ｉ２／Ｃ４（Ｖ／秒）の割合で低下する。

このように、電源回路１は、バッテリ９１の電圧が時刻ｔ１に低下検知レベルまで低下した時点から、スイッチ出力側電圧ＶＳＷを一定の割合で上昇させることができるので、リニアレギュレータ１３の入力側にコンデンサを設けることなく、リニアレギュレータ１３の出力電圧の変動を抑えることができる。さらに、バッテリ９１の電圧が時刻ｔ２に低下検知レベルまで上昇した時点から、スイッチ出力側電圧ＶＳＷを一定の割合で低下させることができるので、リニアレギュレータ１３の入力側にコンデンサを設けることなく、リニアレギュレータ１３の出力電圧の変動を抑えることができる。

すなわち、昇圧コンバータ１１の昇圧電圧に基づく電圧のリニアレギュレータ１３への出力を、開始するときだけでなく、停止するときにも、リニアレギュレータ１３の入力側にコンデンサを設けることなく、リニアレギュレータ１３の出力電圧の変動を低く抑えることができる。

図７は、本発明の実施の第２の形態である電源回路２の構成を示す図である。電源回路２の構成要素のうち図２に示した電源回路１の構成要素と同じ構成要素については、重複を避けるために、同じ参照符を付して説明を省略する。電源回路２は、図２に示した電源回路１の入力電圧低下検知回路１４に代えて、入力電圧低下検知回路１４ａを用い、図５に示したバックアップスイッチ回路１２ａに代えて、バックアップスイッチ回路１２ｂを用い、図５に示したインバータ１２１に代えて、インバータ２２を用い、フィルタ部（図では「Ｆｉｌｔｅｒ部」という）２１が追加されている。

バックアップスイッチ回路１２ｂは、図５に示したバックアップスイッチ回路１２ａのインバータ１２１を削除した回路であり、スロープ部１２０ｂは、電界効果トランジスタＴｒ６、コンデンサＣ４および電流源Ｉ１，Ｉ２によって構成される。入力電圧低下検知回路１４ａは、図２に示した入力電圧低下検知回路１４が有していたヒステリシスのない回路であり、予め定める電圧低下基準電圧と同じ電圧である予め定める基準電圧で、電圧低下および電圧上昇を検出する。

遅延部であるフィルタ部２１は、入力されるクロック信号ＣＬＫのクロック数をカウントすることによって予め定める遅延時間を計時し、リセット信号ＲＥＳＥＴの解除を予め定める遅延時間遅らせる遅延回路である。リセット信号ＲＥＳＥＴは、バッテリ９１の電圧が予め定める基準電圧未満であるときに出力される信号であり、入力電圧低下検知回路１４の出力は、リセット信号ＲＥＳＥＴを反転した信号である。フィルタ部２１は、入力側が入力電圧低下検知回路１４の出力側に接続され、出力側がインバータ２２の入力側に接続されている。インバータ２２は、入力側がフィルタ部２１の出力側に接続され、出力側がバックアップスイッチ回路１２ｂに接続されている。

図８は、電源回路２での入力電圧Ｖｉｎおよびスイッチ出力側電圧ＶＳＷの変化を示すタイムチャートである。バッテリ９１の電圧が時刻ｔ１に低下検知レベルまで低下すると、入力電圧低下検知回路１４の出力、つまりリセット信号ＲＥＳＥＴの反転信号は、ハイレベルからローレベルに変化し、フィルタ部２１の出力信号であるイネーブル（Enable）信号ＥＮもハイレベルからローレベルに変化する。イネーブル信号ＥＮがハイレベルからローレベルになると、バックアップスイッチ回路１２ｂは、スイッチ出力側電圧ＶＳＷを（Ｉ１−Ｉ２）／Ｃ４（Ｖ／秒）の割合で上昇させ始める。

しかし、スイッチ出力側電圧ＶＳＷが昇圧電圧Ｖｂｕまで上昇する前に、バッテリ９１の電圧が上昇し、時刻ｔ２に低下検知レベルまで上昇すると、入力電圧低下検知回路１４の出力、つまりリセット信号ＲＥＳＥＴの反転信号は、ローレベルからハイレベルに変化する。フィルタ部２１は、リセット信号ＲＥＳＥＴの反転信号がローレベルからハイレベルに変化した時刻ｔ３から予め定める遅延時間Ｔ１が経過した時刻ｔ４に、イネーブル信号ＥＮをローレベルからハイレベルに変化する。予め定める遅延時間Ｔ１は、スイッチ出力側電圧ＶＳＷが昇圧電圧Ｖｂｕに達する時間よりも大きい時間に設定される。

したがって、バックアップスイッチ回路１２ｂは、スイッチ出力側電圧ＶＳＷが昇圧電圧Ｖｂｕに達した後の時刻ｔ４から、スイッチ出力側電圧ＶＳＷを、Ｉ２／Ｃ２（Ｖ／秒）の割合で低下させる。

このように、電源回路２は、ヒステリシスのない入力電圧低下検知回路１４ａを用いていても、フィルタ部２１を設けることによって、リセット信号ＲＥＳＥＴの解除を予め定める遅延時間Ｔ１遅らせるので、バッテリ９１の電圧が、低下した直後に上昇することがあっても、リニアレギュレータ１３の出力に高周波のチャタリングが発生することを防止することができる。

図２に示した電源回路１で用いられている入力電圧低下検知回路１４は、リニアレギュレータ１３の出力電圧のチャタリングを防止するために、ヒステリシスを有する構成としているが、このヒステリシスの電圧幅だけ、バッテリ９１によって出力することができる最低の電圧が高くなってしまう。電源回路２は、ヒステリシスない入力電圧低下検知回路１４ａを用いているので、入力電圧低下検知回路１４より、このヒステリシスの電圧幅だけ、バッテリ９１によって出力することができる最低の電圧を下げることができる。

図９は、本発明の実施の第３の形態である電源回路３の構成を示す図である。電源回路３の構成要素のうち図７に示した電源回路２の構成要素と同じ構成要素については、重複を避けるために、同じ参照符を付して説明を省略する。電源回路３の昇圧コンバータ１１ａは、図７に示した昇圧コンバータ１１の昇圧制御部１１１に代えて、昇圧制御部１１１ａを用いている。

昇圧制御部１１１ａは、たとえばＥＮ端子を有する市販されている集積化されたＩＣ（Integrated Circuit）を用いることができる。図９に示した昇圧制御部１１１ａは、フィルタ部２１の出力信号であるイネーブル信号ＥＮがハイレベルであるとき、昇圧を行い、イネーブル信号ＥＮがローレベルであるとき、昇圧を行わない。

バッテリ９１の電圧が低下すると、昇圧コンバータ１１ａの昇圧電圧に基づく電圧がリニアレギュレータ１３に出力され、リニアレギュレータ１３に印加される電圧が昇圧電圧Ｖｂｕに達すると、バッテリ９１の電圧より高い電圧が印加されることになり、リニアレギュレータ１３で大きな電力損失が発生することになる。具体的には、バッテリ９１の電圧Ｖｉｎが１２Ｖであり、昇圧コンバータ１１ａの昇圧電圧Ｖｂｕが２４Ｖであり、リニアレギュレータ１３の出力電圧Ｖｏｕｔが５Ｖであると、リニアレギュレータ１３の電力損失は、バッテリ９１の電圧Ｖｉｎが印加される場合は、７Ｖの電位差であるが、昇圧コンバータ１１ａの昇圧電圧Ｖｂｕが印加される場合は、１９Ｖの電位差であり、電力損失が大きい。

昇圧コンバータ１１ａが動作を続け、昇圧電圧Ｖｂｕを高い電圧で維持しようとすると、電力損失が過大なものとなり、やがてリニアレギュレータ１３が破損する可能性がある。しかし、昇圧コンバータ１１ａは、フィルタ部２１の出力であるイネーブル信号ＥＮで、昇圧を停止するので、リニアレギュレータ１３が破損することを防止することができる。

図１０は、本発明の実施の第４の形態である電源回路４の構成を示す図である。電源回路４の構成要素のうち図９に示した電源回路３の構成要素と同じ構成要素については、重複を避けるために、同じ参照符を付して説明を省略する。電源回路４は、図９に示した電源回路３のインバータ２２に代えて、論理和回路４１を用い、減電圧リセット検知回路４２および基準電圧源４３が追加されている。

論理和回路４１は、２つの入力信号の論理和を出力する回路であり、フィルタ部２１の出力が１つの入力信号として入力され、減電圧リセット検知回路４２の出力信号を反転した信号が他の入力信号として入力され、出力信号を反転した信号がバックアップスイッチ回路１２ｂに入力されている。

出力検出部である減電圧リセット検知回路４２は、リニアレギュレータ１３の出力電圧が基準電圧源４３の電圧未満になると、減電圧リセット信号を出力するコンパレータである。基準電圧源４３の電圧は、予め定める出力基準電圧である。減電圧リセット検知回路４２が減電圧リセット信号を出力すると、論理和回路４１は、ローレベルの信号をバックアップスイッチ回路１２ｂに入力し、電界効果トランジスタＴｒ２を遮断状態とし、昇圧コンバータ１１の昇圧電圧に基づく電圧のリニアレギュレータ１３への出力を停止する。

リニアレギュレータ１３の負荷、たとえばマイコン９３でグランドショート、あるいはリークが発生し、リニアレギュレータ１３で多くの電力損失が生じることがある。リニアレギュレータ１３で多くの電力損失が生じる状態で、昇圧コンバータ１１の昇圧電圧をリニアレギュレータ１３に出力し続けると、過大な電力損失がリニアレギュレータ１３で発生し、破壊に到る可能性がある。電源回路４は、リニアレギュレータ１３の出力電圧が基準電圧源４３の電圧未満になると、昇圧コンバータ１１の昇圧電圧に基づく電圧のリニアレギュレータ１３への出力を停止するので、リニアレギュレータ１３が破壊されることを防止することができる。

図１１は、本発明の実施の第５の形態である電源回路５の構成を示す図である。電源回路５の構成要素のうち図１０に示した電源回路４の構成要素と同じ構成要素については、重複を避けるために、同じ参照符を付して説明を省略する。電源回路５は、図１０に示した電源回路４のダイオードＤ１に代えて、逆流防止回路５０を用いる。逆流防止部である逆流防止回路５０は、電界効果トランジスタＴｒ６、コンパレータ５１１およびオフセット電圧源５１２を含んで構成されている。

電源導通遮断部である電界効果トランジスタＴｒ６は、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴであり、ドレインがバッテリ９１、コンデンサＣ１の一端、コイルＬ１の一端、入力電圧低下検知回路１４の非反転入力端子、およびコンパレータ５１１の反転入力端子に接続され、ソースがバックアップスイッチ回路１２ｂの出力側、リニアレギュレータ１３の入力側、およびオフセット電圧源５１２の高電圧側に接続され、ゲートがコンパレータ５１１の出力端子に接続されている。

電界効果トランジスタＴｒ６には、寄生ダイオードが形成されるが、寄生ダイオードのアノードがバッテリ９１に接続され、カソードがバックアップスイッチ回路１２ｂの出力側に接続されているので、電流がバックアップスイッチ回路１２ｂの出力側からバッテリ９１に流れることはない。

導通遮断制御部であるコンパレータ５１１は、反転入力端子が電界効果トランジスタＴｒ６のドレイン、バッテリ９１、コンデンサＣ１の一端、コイルＬ１の一端、および入力電圧低下検知回路１４の非反転入力端子に接続され、非反転入力端子がオフセット電圧源５１２の低電圧側に接続され、出力端子が電界効果トランジスタＴｒ６のゲートに接続されている。オフセット電圧源５１２は、低電圧側がコンパレータ５１１の非反転入力端子に接続され、高電圧側が、電界効果トランジスタＴｒ６のソース、バックアップスイッチ回路１２の出力側、およびリニアレギュレータ１３の入力側に接続されている。オフセット電圧源５１２の電圧は、予め定めるオフセット電圧である。

コンパレータ５１１は、バッテリ９１の電圧Ｖｉｎが、スイッチ出力側電圧ＶＳＷにオフセット電圧源５１２の電圧を減算した電圧以上であるとき、電界効果トランジスタＴｒ６のソースの電圧より低い電圧を出力し、電界効果トランジスタＴｒ６を導通状態とする。スイッチ出力側電圧ＶＳＷにオフセット電圧源５１２の電圧を減算した電圧は、入力減算電圧である。

したがって、バッテリ９１の電圧は、電界効果トランジスタＴｒ６を介してリニアレギュレータ１３に供給される。バッテリ９１の電圧Ｖｉｎが、スイッチ出力側電圧ＶＳＷにオフセット電圧源５１２の電圧を減算した電圧未満になると、コンパレータ５１１は、電界効果トランジスタＴｒ６のソースの電圧以上の電圧を出力し、電界効果トランジスタＴｒ６を遮断状態とする。したがって、バッテリ９１の電圧は、電界効果トランジスタＴｒ６を介してリニアレギュレータ１３に供給されなくなり、バックアップスイッチ回路１２ｂからバッテリ９１に電流が逆流することを防止することができる。

オフセット電圧源５１２を設けないと、コンパレータ５１１および電界効果トランジスタＴｒ６は発振することがある。オフセット電圧源５１２を設けない場合、バッテリ９１の電圧Ｖｉｎがスイッチ出力側電圧ＶＳＷよりも高くなると、電界効果トランジスタＴｒ６は導通状態になる。電界効果トランジスタＴｒ６は導通状態になると、スイッチ出力側電圧ＶＳＷは、バッテリ９１の電圧Ｖｉｎに等しくなり、電界効果トランジスタＴｒ６は、遮断状態になる。電界効果トランジスタＴｒ６が遮断状態になると、スイッチ出力側電圧ＶＳＷは低下し、バッテリ９１の電圧Ｖｉｎがスイッチ出力側電圧ＶＳＷよりも高くなるので、電界効果トランジスタＴｒ６は導通状態になり、以後この動作を繰り返し、発振することとなる。オフセット電圧源５１２を設けて、バッテリ９１の電圧Ｖｉｎがスイッチ出力側電圧ＶＳＷよりも低い状態で、電界効果トランジスタＴｒ６を遮断状態から導通状態にすることによって、この発振を防止することができる。

図１２は、電圧ディップを説明するための図である。バッテリ９１の電圧Ｖｉｎが低下検知レベル未満に低下し、スイッチ出力側電圧ＶＳＷが昇圧電圧Ｖｂｕまで上昇した後、バッテリ９１の電圧Ｖｉｎが上昇し、時刻ｔ４に低下検知レベルに達した時点から予め定める遅延時間Ｔ１が経過した時刻ｔ５から、バックアップスイッチ回路１２ｂは、スイッチ出力側電圧ＶＳＷを低下させる。

オフセット電圧源５１２を設けない場合、スイッチ出力側電圧ＶＳＷがバッテリ９１の電圧Ｖｉｎまで低下すると、コンパレータ５１１が働き、電界効果トランジスタＴｒ６を導通状態にするが、コンパレータ５１１の閾値にばらつきがあるために、電界効果トランジスタＴｒ６の応答が遅いと、一時的にスイッチ出力側電圧ＶＳＷがバッテリ９１の電圧Ｖｉｎより低くなる電圧ディップが発生する。スイッチ出力側電圧ＶＳＷに電圧ディップが発生すると、リニアレギュレータ１３の出力電圧Ｖｏｕtにも電圧ディップが発生する。

オフセット電圧源５１２を設けることによって、コンパレータ５１１の閾値にばらつきがあっても、スイッチ出力側電圧ＶＳＷがバッテリ９１の電圧Ｖｉｎまで低下する前に、電界効果トランジスタＴｒ６を導通状態にすることができ、電圧ディップの発生を防止することができる。

バッテリ９１の電圧をリニアレギュレータ１３に入力するダイオードＤ１は、昇圧コンバータ１１の出力をリニアレギュレータ１３に供給するとき、昇圧コンバータ１１からの電流が、バッテリ９１側に逆流することを防止するために設けられているが、バッテリ９１の電圧が低下したとき、バッテリ９１によって出力することができる最低の電圧が、ダイオードＤ１の電圧降下分高くなってしまう。逆流防止回路５０は、ダイオードＤ１のように電圧降下が発生しないので、バッテリ９１によって出力することができる最低の電圧を、ダイオードＤ１の電圧降下分低くすることができる。

図１３は、本発明の実施の第６の形態である電源回路６の構成を示す図である。電源回路６の構成要素のうち図１１に示した電源回路５の構成要素と同じ構成要素については、重複を避けるために、同じ参照符を付して説明を省略する。電源回路６は、図１１に示した電源回路５のバックアップスイッチ回路１２ｂに代えて、バックアップスイッチ回路１２ｃを用いる。

バックアップスイッチ回路１２ｃは、電界効果トランジスタＴｒ２およびスロープ部１２０ｂに加えて、ダイオードＤ３を含んで構成される。第２の逆流防止部であるダイオードＤ３は、アノードが電界効果トランジスタＴｒ２のドレインに接続され、カソードが電界効果トランジスタＴｒ６のソース、リニアレギュレータ１３の入力側、およびオフセット電圧源５１２の高電圧側に接続されている。ダイオードＤ３は、バッテリ９１の電圧を電源回路６に投入するとき、バッテリ９１から電界効果トランジスタＴｒ６を介してリニアレギュレータ１３に供給される突入電流の一部が、電界効果トランジスタＴｒ２の寄生ダイオードを介して、昇圧コンバータ１１ａに逆流することを防止することができる。

ダイオードＤ３を設けないと、バックアップコンデンサＣ２は、大容量であるため、非常に大きい電流値の突入電流が逆流し、バックアップスイッチ回路１２ｃが破壊される可能性があるが、ダイオードＤ３を設けることによって、突入電流が逆流することを防止することができ、バックアップスイッチ回路１２ｃの破壊を防止することができる。

電源回路６では、ダイオードＤ３を用いたが、逆流を防止するための回路はダイオードＤ３に限定されるものではなく、たとえば逆流防止回路５０と同様の回路を用いてもよい。

このように、ダイオードＤ１によって、バッテリ９１からの電圧Ｖｉｎが出力され、昇圧コンバータ１１によって、電圧Ｖｉｎが昇圧される。リニアレギュレータ１３によって、ダイオードＤ１の電圧とバックアップスイッチ回路１２を介した昇圧コンバータ１１の電圧とが合成されて負荷に供給され、入力電圧低下検知回路１４によって、電圧Ｖｉｎが予め定める電圧未満であるか否かが検出される。そして、バックアップスイッチ回路１２によって、入力電圧低下検知回路１４によって電圧Ｖｉｎが予め定める電圧未満であることが検出されると、リニアレギュレータ１３に出力する電圧が昇圧部の電圧まで予め定める割合で上昇されて出力される。

したがって、リニアレギュレータ１３の入力側にコンデンサを設けなくても、リニアレギュレータ１３に昇圧コンバータ１１の出力を供給するとき、出力電圧の変動を防止することができる。

さらに、バックアップスイッチ回路１２ａは、電界効果トランジスタＴｒ２と、コンデンサＣ４と、ゲート制御部とを含む。ゲート制御部は、電界効果トランジスタＴｒ４，Ｔｒ５、抵抗素子Ｒ１，Ｒ２、および電流源Ｉ１によって構成されている。電界効果トランジスタＴｒ２によって、昇圧コンバータ１１の出力側とリニアレギュレータ１３の入力側とが導通状態および遮断状態のうちのいずれかの状態にされ、コンデンサＣ４は、一端が電界効果トランジスタＴｒ２のゲートに接続され、他端がリニアレギュレータ１３の入力側に接続されている。入力電圧低下検知回路１４によってバッテリ９１の電圧が予め定める基準電圧未満であることが検出されたとき、電界効果トランジスタＴｒ２のゲート電圧が制御されて、電界効果トランジスタＴｒ２が導通状態とされるとともに、リニアレギュレータ１３の入力側に接続されているコンデンサＣ４の他端の電圧が昇圧コンバータ１１によって昇圧された電圧まで予め定める割合で上昇され、入力電圧低下検知回路１４によってバッテリ９１の電圧が予め定める基準電圧以上であることが検出されたとき、電界効果トランジスタＴｒ２のゲート電圧が制御されて、リニアレギュレータ１３の入力側に接続されているコンデンサＣ４の他端の電圧が、バッテリ９１の電圧まで予め定める割合で低下され、バッテリ９１の電圧まで低下したときに、電界効果トランジスタＴｒ２が遮断状態とされる。したがって、ゲート制御部が電界効果トランジスタＴｒ２のゲート電圧を制御することによって、スイッチ出力側電圧ＶＳＷを予め定める割合で上昇および低下させることができるので、リニアレギュレータに昇圧コンバータへの出力の供給を停止するときも、出力電圧の変動を防止することができる。

さらに、フィルタ部２１によって、入力電圧低下検知回路１４ａによってバッテリ９１の電圧が予め定める基準電圧未満であることが検出された後、入力電圧低下検知回路１４ａによってバッテリ９１の電圧が予め定める基準電圧以上であることが検出されたとき、前記ゲート制御部がリニアレギュレータ１３の入力側に接続されているコンデンサＣ４の他端の電圧をバッテリ９１の電圧まで予め定める割合で低下させ始める時点が、予め定める遅延時間Ｔ１遅くされるので、入力電圧低下検知回路１４ａにヒステリシスを持たせなくても、バッテリ９１の電圧が予め定める基準電圧未満になった後、直ぐにバッテリ９１の電圧が予め定める基準電圧以上に戻ったとき、出力電圧がチャタリングすることを防止することができる。

さらに、昇圧コンバータ１１ａによって、入力電圧低下検知回路１４ａによってバッテリ９１の電圧が予め定める基準電圧以上であることが検出された時点から、フィルタ部２１によって予め定める遅延時間Ｔ１遅くされた時点まで、昇圧が行われないので、電力損失が過大となることを防止することができ、リニアレギュレータ１３の破損を防止することができる。

さらに、減電圧リセット検知回路４２によって、リニアレギュレータ１３が負荷に出力する出力電圧が予め定める出力基準電圧未満になったことが検出され、前記ゲート制御部によって、減電圧リセット検知回路４２がリニアレギュレータ１３が出力する出力電圧が予め定める出力基準電圧未満になったことを検出すると、電界効果トランジスタＴｒ２が遮断状態とされるので、昇圧コンバータ１１ａの出力をリニアレギュレータ１３に供給することを停止し、過大な電力損失がリニアレギュレータ１３に発生することを防止し、リニアレギュレータ１３の破損を防止することができる。

さらに、バックアップスイッチ回路１２ｂの出力からバッテリ９１へ電流が逆流することを防止するにあたって、
逆流防止回路５０は、電界効果トランジスタＴｒ６とコンパレータ５１１とを含む。電界効果トランジスタＴｒ６によって、バッテリ９１とリニアレギュレータ１３の入力側とが導通状態および遮断状態のうちのいずれかの状態にされ、コンパレータ５１１によって、バッテリ９１の電圧がリニアレギュレータ１３への入力電圧に予め定めるオフセット電圧を減算した電圧以上であると、電界効果トランジスタＴｒ６が導通状態にされ、バッテリ９１の電圧がリニアレギュレータ１３への入力電圧に予め定めるオフセット電圧を減算した電圧未満であると、電界効果トランジスタＴｒ６が遮断状態にされる。したがって、逆流防止回路５０をダイオードＤ１によって構成したときに生じるＰＮ接合による電圧降下をなくすことができる。またオフセット電圧を減算しているので、電圧ディップの発生を防止することができる。

さらに、バックアップスイッチ回路１２ｃに含まれるダイオードＤ３によって、逆流防止回路５０の出力から電界効果トランジスタＴｒ２とコンデンサＣ４との接続点に電流が逆流することが防止されるので、バッテリ９１からの電流が昇圧コンバータ１１ａに逆流することを防止することができる。

さらに、昇圧コンバータ１１ａは、コイルＬ１と、ダイオードＤ２と、バックアップコンデンサＣ２と、電界効果トランジスタＴｒ１と、昇圧制御部１１１ａとを含む。コイルＬ１は、一端がバッテリ９１に接続されており、ダイオードＤ２は、アノードがコイルＬ１の他端に接続されており、バックアップコンデンサＣ２は、一端がダイオードＤ２のカソードに接続され、他端がグランドに接続されている。電界効果トランジスタＴｒ１によって、コイルＬ１の他端とダイオードＤ２のアノードとの第１の接続点がグランドと導通状態および遮断状態のうちのいずれかの状態にされ、昇圧制御部１１１ａによって、バックアップコンデンサＣ２とダイオードＤ２のカソードとの第２の接続点の電圧、および入力電圧低下検知回路１４ａの検出結果に応じて、電界効果トランジスタＴｒ１のゲートの電圧が制御されて、バックアップコンデンサＣ２の端子のうちダイオードＤ２のカソードに接続される端子の電圧が昇圧され、バックアップコンデンサＣ２に蓄えられる電荷が出力される。したがって、電界効果トランジスタＴｒ１および昇圧制御部１１１ａは集積化が可能である。

図１４は、本発明の実施の一形態であるエアバッグ制御用電源ＩＣ７０の構成を示す図である。電源回路６ａは、図１３に示した電源回路６と同じ回路構成であるが、構成要素の一部を集積化したエアバッグ制御用電源ＩＣ７０を用いている。電源回路６ａの構成要素のうち図１３に示した電源回路６の構成要素と同じ構成要素については、重複を避けるために、同じ参照符を付して説明を省略する。

エアバッグ制御用電源ＩＣ７０は、電界効果トランジスタＴｒ１、昇圧制御部１１１ａ、バックアップスイッチ回路１２ｃ、リニアレギュレータ１３、入力電圧低下検知回路１４ａ、基準電圧源１５、フィルタ部２１、論理和回路４１、減電圧リセット検知回路４２、基準電圧源４３、および逆流防止回路５０を集積化した集積回路装置であり、バッテリ９１の電圧を、入力電圧低下検知回路１４ａの非反転入力端子、電界効果トランジスタＴｒ６のドレイン、およびコンパレータ５１１の反転入力端子に入力するための入力端子７１、コイルＬ１とダイオードＤ２のアノードとの接続点を、電界効果トランジスタＴｒ１のドレインと接続するための第１の接続端子７２、ダイオードＤ２のカソードとバックアップコンデンサＣ２との接続点を、昇圧制御部１１１ａの入力側、および電界効果トランジスタＴｒ２のソースと接続するための第２の接続端子７３、ならびにリニアレギュレータ１３の出力信号を出力するための出力端子７４が形成されている。

エアバッグ制御用電源ＩＣ７０は、これらの構成要素が集積化されているので、電源回路６ａを高信頼性にし、かつ小型化することができる。

図１５は、本発明の実施の他の形態であるエアバッグ制御用電源ＩＣ８０の構成を示す図である。電源回路６ｂは、図１３に示した電源回路６と同じ回路構成であるが、構成要素の一部を集積化したエアバッグ制御用電源ＩＣ８０を用いている。電源回路６ｂの構成要素のうち図１３に示した電源回路６の構成要素と同じ構成要素については、重複を避けるために、同じ参照符を付して説明を省略する。

エアバッグ制御用電源ＩＣ８０は、エアバッグ制御用電源ＩＣ７０の構成要素と同じ構成要素を集積化した集積回路装置であるが、形成される端子が異なる。エアバッグ制御用電源ＩＣ７０は、４つの端子、すなわち入力端子７１、第１の接続端子７２、第２の接続端子７３、および出力端子７４が形成されているが、エアバッグ制御用電源ＩＣ８０は、５つの端子、すなわち第１の入力端子８１、第２の入力端子８２、第１の接続端子８３、第２の接続端子８４、および出力端子８５が形成されている。第１の接続端子８３は、第１の接続端子７２と同じであり、第２の接続端子８４は、第２の接続端子７３と同じであり、出力端子８５は、出力端子７４と同じであり、重複を避けるために説明は省略する。

第１の入力端子８１は、バッテリ９１の電圧を、電界効果トランジスタＴｒ６のドレイン、およびコンパレータ５１１の反転入力端子に入力するための接続端子であり、第２の入力端子８２は、バッテリ９１の電圧を、入力電圧低下検知回路１４ａの非反転入力端子に入力するための接続端子である。

図１６は、電源回路６ａの回路動作を説明するためのタイムチャートである。入力端子７１が時刻ｔ６に実装基板から外れた場合、バッテリ９１の電圧が電界効果トランジスタＴｒ６を介して供給されなくなり、スイッチ出力側電圧ＶＳＷは、急落する。しかし、入力電圧低下検知回路１４ａが、バッテリ９１の電圧が低下検知レベルまで低下したことを検出するので、リセット信号ＲＥＳＥＴの反転信号は、ローレベルになり、イネーブル信号ＥＮもローレベルになる。図１６では、イネーブル信号ＥＮがローレベルのとき、バックアップスイッチ回路１２ａが「ＯＮ」と記載し、イネーブル信号ＥＮがハイレベルのとき、バックアップスイッチ回路１２ａが「ＯＦＦ」と記載している。

イネーブル信号ＥＮがローレベルになると、バックアップスイッチ回路１２ｃは、昇圧コンバータ１１ａの昇圧電圧に基づく電圧をリニアレギュレータ１３に出力し、スイッチ出力側電圧ＶＳＷを上昇させる。このとき、電界効果トランジスタＴｒ６を介して、入力電圧低下検知回路１４ａの非反転入力端子の電圧も上昇し、低下検知レベルまで上昇すると、リセット信号ＲＥＳＥＴの反転信号は、ハイレベルになる。オフセット電圧源５１２が設けられているので、バッテリ９１の電圧Ｖｉｎがスイッチ出力側電圧ＶＳＷ未満にならないと、電界効果トランジスタＴｒ６は、遮断状態にならない。入力端子７１が外れていると、電界効果トランジスタＴｒ６にほとんど電流が流れないため、入力電圧低下検知回路１４ａの非反転入力端子の電圧は、スイッチ出力側電圧ＶＳＷと等しくなり、スイッチ出力側電圧ＶＳＷの上昇がそのまま入力電圧低下検知回路１４ａの非反転入力端子に供給される。

その後、フィルタ部２１の遅延時間Ｔ１が経過した時刻ｔ７に、イネーブル信号ＥＮがハイレベルになり、バックアップスイッチ回路１２ｃは、スイッチ出力側電圧ＶＳＷを低下させる。入力電圧低下検知回路１４ａの非反転入力端子の電圧が低下検知レベルまで低下すると、再び、バックアップスイッチ回路１２ｃは、スイッチ出力側電圧ＶＳＷを上昇させ、以後図１６に示した動作を繰り返すことになる。図１６に示した動作を繰り返すと、リニアレギュレータ１３の電力損失が増加し、リニアレギュレータ１３に用いられている半導体素子が破壊される可能性がある。

エアバッグ制御用電源ＩＣ８０は、バッテリ９１の電圧を、入力電圧低下検知回路１４ａの非反転入力端子、電界効果トランジスタＴｒ６のドレイン、およびコンパレータ５１１の反転入力端子に入力するための接続端子を、電界効果トランジスタＴｒ６のドレイン、およびコンパレータ５１１の反転入力端子に入力するための第１の入力端子８２と、バッテリ９１の電圧を、入力電圧低下検知回路１４ａの非反転入力端子に入力するための第２の入力端子８２接続端子とに分けているので、スイッチ出力側電圧ＶＳＷが電界効果トランジスタＴｒ６によって入力電圧低下検知回路１４ａの非反転入力端子にフィードバックされることがなく、図１６に示した動作に起因する問題、すなわちリニアレギュレータ１３の電力損失が上がり、リニアレギュレータ１３に用いられている半導体素子が破壊されることを防止することができる。

さらに、電源回路６ｂのうち、電界効果トランジスタＴｒ１、昇圧制御部１１１ａ、入力電圧低下検知回路１４ａ、フィルタ部２１、バックアップスイッチ回路１２ｃ、リニアレギュレータ１３、減電圧リセット検知回路４２、および逆流防止回路５０を集積化するにあたって、バッテリ９１を入力電圧低下検知回路１４ａに接続するための第１の入力端子８１と、バッテリ９１を逆流防止回路５０に接続するための第２の入力端子８２と、前記第１の接続点を電界効果トランジスタＴｒ１に接続するための第１の接続端子８３と、前記第２の接続点を昇圧制御部１１１ａおよび電界効果トランジスタＴｒ１に接続するための第２の接続端子８４と、リニアレギュレータ１３の出力電圧を出力する出力端子８５とが形成される。したがって、第１の入力端子が外れても、第２の入力端子からバッテリ９１の電圧が供給されるので、バックアップ回路の出力が導通および遮断を繰り返すことがなく、リニアレギュレータの電力損失を抑え、破損を防止することができる。第１の接続点は、コイルＬ１とダイオードＤ２のアノードとの接続点であり、第２の接続点は、バックアップコンデンサＣ２とダイオードＤ２のカソードとの接続点である。

図１４に示したエアバッグ制御用電源ＩＣ７０および図１５に示したエアバッグ制御用電源ＩＣ８０は、電界効果トランジスタＴｒ１、昇圧制御部１１１ａ、バックアップスイッチ回路１２ｃ、リニアレギュレータ１３、入力電圧低下検知回路１４ａ、基準電圧源１５、フィルタ部２１、論理和回路４１、減電圧リセット検知回路４２、基準電圧源４３、および逆流防止回路５０を集積化した集積回路装置であるが、集積化することなく１つの基板に搭載してもよい。さらに、コンデンサＣ１、コイルＬ１、ダイオードＤ２および、バックアップコンデンサＣ２も同じ基板に搭載することも可能である。

図１７は、本発明の実施の一形態であるエアバッグ制御ユニット１００の構成を示す図である。電子機器であるエアバッグ制御ユニット１００は、コンデンサＣ１、コイルＬ１、ダイオードＤ２、バックアップコンデンサＣ２、エアバッグ制御用電源ＩＣ８０、エアバッグ点火制御ＩＣ９２１、マイコン９３および加速度センサ９４を含んで構成されている。

エアバッグ制御ユニット１００の構成要素のうち図１５に示した電源回路６ｂの構成要素、スクイブ点火回路９２、マイコン９３および加速度センサ９４については、同じ参照符を付して、重複を避けるために説明は省略する。スクイブ点火回路９２は、マイコン９３の指示によって着火剤の点火を制御するエアバッグ点火制御ＩＣ９２１を含んで構成され、エアバッグ制御ユニット１００は、スクイブ点火回路９２のうちエアバッグ点火制御ＩＣ９２１のみを含む。

図１７に示したエアバッグ制御ユニット１００は、エアバッグ制御用電源ＩＣ８０を用いているが、エアバッグ制御用電源ＩＣ７０を用いることも可能である。

このように、集積回路装置、たとえばエアバッグ制御用電源ＩＣ８０を備えているので、高信頼性で、かつ小型化された電子機器、たとえばエアバッグ制御ユニット１００を実現することができる。

１〜９ 電源回路
１１，１１ａ 昇圧コンバータ
１２，１２ａ バックアップスイッチ回路
１３ リニアレギュレータ
１４，１４ａ 入力電圧低下検知回路
１５，４３ 基準電圧源
２１ フィルタ部
２２，１２１，５１１ インバータ
４１ 論理和回路
４２ 減電圧リセット検知回路
５０ 逆流防止回路
７０，８０ エアバッグ制御用電源ＩＣ
７１〜７４，８１〜８５ 端子
９１ バッテリ
９２ スクイブ点火回路
９３ マイコン
９４ 加速度センサ
１００ エアバッグ制御ユニット
１１１，１１１ａ 昇圧制御部
１２０，１２０ａ スロープ部
１３１，１９１ ＯＣＰ
５１１ コンパレータ
５１２ オフセット電圧源
９２１ エアバッグ点火制御ＩＣ
Ｃ１，Ｃ３，Ｃ４ コンデンサ
Ｃ２ バックアップコンデンサ
Ｄ１〜Ｄ３ ダイオード
Ｉ１，Ｉ２ 電流源
Ｌ１ コイル
Ｒ１，Ｒ２ 抵抗
Ｔｒ１〜Ｔｒ６ 電界効果トランジスタ

Claims (8)

1. 電源からの電源電圧を出力する電源回路部と、
   電源電圧を昇圧する昇圧部と、
   電圧切換部と、
   電源回路部の電圧と電圧切換部を介した昇圧部の電圧とを合成して負荷に供給する電圧変換部と、
   電源電圧が予め定める電圧未満であるか否かを検出する検出部とを含み、
   電圧切換部は、検出部によって電源電圧が予め定める電圧未満であることが検出されると、電圧変換部に出力する電圧を、検出部によって電源電圧が予め定める電圧未満であることが検出されたときの電源回路部の出力側電圧から昇圧部の電圧まで予め定める割合で上昇させて出力することを特徴とする電源回路。
2. 前記電圧切換部は、
   前記昇圧部の出力側と前記電圧変換部の入力側とを導通状態および遮断状態のうちのいずれかの状態にする電界効果トランジスタと、
   一端が電界効果トランジスタのゲートに接続され、他端が前記電圧変換部の入力側に接続されているコンデンサと、
   前記検出部によって電源の電圧が予め定める基準電圧未満であることが検出されたとき、電界効果トランジスタのゲート電圧を制御して、電界効果トランジスタを導通状態とするとともに、前記電圧変換部の入力側に接続されているコンデンサの他端の電圧を前記昇圧部によって昇圧された電圧まで予め定める割合で上昇させ、前記検出部によって電源の電圧が予め定める基準電圧以上であることが検出されたとき、電界効果トランジスタのゲート電圧を制御して、前記電圧変換部の入力側に接続されているコンデンサの他端の電圧を、電源の電圧まで予め定める割合で低下させ、電源の電圧まで低下したときに、電界効果トランジスタを遮断状態とするゲート制御部とを含むことを特徴とする請求項１に記載の電源回路。
3. 前記検出部によって電源の電圧が予め定める基準電圧未満であることが検出された後、前記検出部によって電源の電圧が予め定める基準電圧以上であることが検出されたとき、前記ゲート制御部が前記電圧変換部の入力側に接続されているコンデンサの他端の電圧を、電源の電圧まで予め定める割合で低下させ始める時点を、予め定める遅延時間遅くする遅延部をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の電源回路。
4. 前記昇圧部は、前記検出部によって電源の電圧が予め定める基準電圧以上であることが検出された時点から、前記遅延部によって予め定める遅延時間遅くされた時点まで、昇圧を行わないことを特徴とする請求項３に記載の電源回路。
5. 前記電圧変換部が負荷に出力する出力電圧が予め定める出力基準電圧未満になったことを検出する出力検出部をさらに含み、
   前記ゲート制御部は、出力検出部が前記電圧変換部が出力する出力電圧が予め定める出力基準電圧未満になったことを検出すると、前記電界効果トランジスタを遮断状態とすることを特徴とする請求項４に記載の電源回路。
6. 前記電源に接続され、前記電圧切換部の出力から前記電源へ電流が逆流することを防止する逆流防止部であって
   前記逆流防止部は、
   前記電源と前記電圧変換部の入力側とを導通状態および遮断状態のうちのいずれかの状態にする電源導通遮断部と、
   前記電源の電圧が前記電圧変換部への入力電圧に予め定めるオフセット電圧を減算した入力減算電圧以上であると、電源導通遮断部を導通状態にし、前記電源の電圧が前記電圧変換部への入力電圧に予め定めるオフセット電圧を減算した入力減算電圧未満であると、電源導通遮断部を遮断状態にする導通遮断制御部とを含むことを特徴とする請求項５に記載の電源回路。
7. 前記電圧切換部は、前記逆流防止部の出力から前記電界効果トランジスタと前記コンデンサとの接続点に電流が逆流することを防止するための第２の逆流防止部をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の電源回路。
8. 前記昇圧部は、
   一端が前記電源に接続されているコイルと、
   アノードが前記コイルの他端に接続されている第２のダイオードと、
   一端が第２のダイオードのカソードに接続され、他端がグランドに接続されている第２のコンデンサと、
   コイルの他端と第２のダイオードのアノードとの第１の接続点をグランドと導通状態および遮断状態のうちのいずれかの状態にする第２の電界効果トランジスタと、
   第２のコンデンサと第２のダイオードのカソードとの第２の接続点の電圧、および前記出力検出部の検出結果に応じて、第２の電界効果トランジスタのゲートの電圧を制御して、第２のコンデンサの端子のうち第２のダイオードのカソードに接続される端子の電圧を昇圧し、第２のコンデンサに蓄えられる電荷を出力させる昇圧制御部とを含むことを特徴とする請求項７に記載の電源回路。

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