KR102541101B1 - 전원 장치 - Google Patents

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다카쿠니 도우세키
아미 다나카
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에이블릭 가부시키가이샤
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Abstract

전원 장치는 축전 용량과, 전압 검출 회로와, 입력 단자와 출력 단자를 구비한다. 이 전원 장치는, 추가로, 축전 전압이 소정 전압 이상이 된 경우에, 입력 단자에 입력된 축전 전력을 승압 전력으로 변환하고, 승압 전력을 출력 단자로부터 출력하는 승압 회로와, 부하에 대한 승압 전력의 공급을 제어하는 MOS 트랜지스터를 구비한다. 입력 단자는, MOS 트랜지스터의 게이트 단자에 접속되고, 출력 단자는, MOS 트랜지스터의 소스 단자에 접속된다. 승압 회로가 축전 전력을 승압 전력으로 변환하는 경우에, MOS 트랜지스터가 온되고, 승압 회로가 축전 전력을 승압 전력으로 변환하지 않는 경우에, MOS 트랜지스터가 오프된다.

Description

전원 장치{POWER SOURCE DEVICE}
본 발명은, 전원 장치에 관한 것이다.
본원은, 2017년 6월 16일에 일본에 출원된 특허출원 2017-118943호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
종래부터, 전원 제어 장치가 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 을 참조).
특허문헌 1 의 전원 제어 장치에서는, 축전 소자가, 전원에서 발생한 전력을 축전한다. DC-DC 변환기는, 입력측 급전선으로부터의 입력을 소정의 전압으로 변환하고, 출력측 급전선에 접속된 부하에 공급한다. DC-DC 변환기는, 입력측의 전압이 제 1 소정 전압을 초과했을 때에 기동하여 급전을 개시한다. 전원 제어부는, 출력측 급전선에 접속되며, 전력 공급을 받아 동작한다. 전원 제어부는, 전원의 전원 에너지에 따라, 동작 모드를 바꾸면서 부하에 대한 전력 공급 제어를 실시한다. 전원 제어부는, 마이크로컴퓨터에 의해 구성된다. 전원 제어부는, DC-DC 변환기로부터의 급전 개시에 의해 기동되고, 검출된 전원 에너지의 감시만을 주기적으로 실시하는 저소비 전력 동작 모드로 동작한다. 전원 제어부는, 전원 에너지를 감시하여, 입력측 급전선의 전압이 제 1 소정 전압보다 높은 제 2 소정 전압이 된 상태에 상당하는 레벨로 전원 에너지가 초과했을 때에, 부하에 대한 전력 공급을 개시하게 한다.
도 4 는, 종래의 전원 장치 (P1) 의 개략 회로도이다. 종래의 전원 장치 (P1) 는 축전 용량 (P101) 과, 전압 검출 회로 (P102) 와, 승압 회로 (P301) 와, 제어 회로 (P302) 와, 스위치 소자 (P303) 와, 입력 단자 (P131 과 P132) 와, 출력 단자 (P133 과 P134) 를 구비하고 있다.
발전 장치 (P100) 의 출력 단자 (P120) 는, 입력 단자 (P131) 를 경유하여 축전 용량 (P101) 의 일단에 접속되어 있다. 발전 장치 (P100) 의 출력 단자 (P120-2) 는, 입력 단자 (P132) 를 경유하여 그라운드 단자 (P110) 에 접속되어 있다. 축전 용량 (P101) 의 타단은, 그라운드 단자 (P110) 에 접속되어 있다. 축전 용량 (P101) 의 일단은, 전압 검출 회로 (P102) 의 입력 단자 (P121) 와, 승압 회로 (P301) 의 입력 단자 (P320) 와, 제어 회로 (P302) 의 입력 단자 (P323) 에 접속되어 있다.
전압 검출 회로 (P102) 의 출력 단자 (P122) 는, 승압 회로 (P301) 의 인에이블 단자 (P321) 에 접속되어 있다. 승압 회로 (P301) 의 출력 단자 (P322) 는, 스위치 소자 (P303) 의 일단과, 제어 회로 (P302) 의 전원 단자 (P324) 에 접속되어 있다.
스위치 소자 (P303) 의 타단은, 출력 단자 (P133) 를 경유하여 부하 (P105) 의 입력 단자 (P127) 에 접속되어 있다. 부하 (P105) 의 입력 단자 (P127-2) 는, 출력 단자 (P134) 를 경유하여 그라운드 단자 (P110) 에 접속되어 있다. 스위치 소자 (P303) 는, 제어 회로 (P302) 의 출력 단자 (P325) 로부터의 신호에 의해 제어된다.
승압 회로 (P301) 의 입력 단자 (P320) 와 출력 단자 (P322) 는, 승압 회로 (P301) 의 내부에 있어서 쇼트키 다이오드 등의 정류 소자를 개재하여 접속되어 있다.
도 4 에 나타내는 종래의 전원 장치 (P1) 는, 태양광이나 온도차나 진동 등으로 발전하는 발전 장치 (P100) 가 발생시킨 전력을 축전 용량 (P101) 에 축전한다. 축전 전압이 소정 전압 이상인 것을 전압 검출 회로 (P102) 가 검출하면, 승압 회로 (P301) 는, 축전 전력을 승압 전력으로 변환한다.
스위치 소자 (P303) 는, 부하 (P105) 에 대한 승압 전력의 공급을 제어한다. 제어 회로 (P302) 의 구동 전력은, 승압 회로 (P301) 의 출력 단자 (P322) 로부터 공급된다. 제어 회로 (P302) 는, 입력 단자 (P323) 로 모니터하는 축전 전압이 소정의 전압 이상이면, 스위치 소자 (P303) 를 온한다.
국제 공개 제2014/064762호
그런데, 도 4 에 나타내는 종래의 전원 장치 (P1) 에서는, 발전 장치 (P100) 로부터의 전력이 제어 회로 (P302) 에서 소비된다. 또한, 제어 회로 (P302) 의 전원 단자 (P324) 에 공급되는 전원 전압이, 제어 회로 (P302) 의 최저 동작 전압 미만인 경우, 제어 회로 (P302) 의 출력 단자 (P325) 로부터 스위치 소자 (P303) 로 출력되는 신호의 전압 (출력 전압) 이 일정해지지 않게 된다. 그 때문에, 스위치 소자 (P303) 가 약한 온 상태가 되고, 부하 (P105) 에 있어서도 발전 장치 (P100) 로부터의 전력이 소비된다. 따라서, 발전 장치 (P100) 가 발생시키는 전력이 매우 적은 경우, 축전 전압이 어느 정도 상승하면, 축전 전력은 제어 회로 (P302) 나 부하 (P105) 에서 소비되어 버린다. 그 결과, 축전 전압이 상승하지 않게 되어 버린다.
본 발명은, 전력을 소비하는 제어 회로를 형성하지 않고, 축전 전압이 낮은 경우에 부하에 있어서의 전력 소비를 억제할 수 있는 전원 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 양태는, 발전 장치로부터 전력의 입력을 받고, 부하에 전력을 공급하는 전원 장치로서, 발전 장치로부터 입력되는 전력을 축전하는 축전 용량과, 축전 용량의 축전 전압을 검출하는 전압 검출 회로와, 전압 검출 회로에 의해 기동되고, 축전 용량의 축전 전력을 승압하여 출력하는 승압 회로와, 승압 회로의 출력과 부하 사이에 접속되는 P 채널형 MOS 트랜지스터를 구비하고, 축전 용량의 일단은 발전 장치와 승압 회로의 입력 단자에 접속되고, 축전 용량의 타단은 그라운드 단자에 접속되고, P 채널형 MOS 트랜지스터의 게이트 단자가 축전 용량의 일단에 접속되고, P 채널형 MOS 트랜지스터의 소스 단자는 승압 회로의 출력 단자에 접속되고, P 채널형 MOS 트랜지스터의 드레인 단자는 부하에 접속된다.
본 발명의 상기 양태에 의하면, 전력을 소비하는 제어 회로를 형성하지 않고, 축전 전압이 낮은 경우에 부하에 있어서의 전력 소비를 억제할 수 있는 전원 장치를 제공할 수 있다.
도 1 은 제 1 실시형태의 전원 장치의 개략 회로도이다.
도 2 는 제 2 실시형태의 전원 장치의 개략 회로도이다.
도 3 은 제 3 실시형태의 전원 장치의 개략 회로도이다.
도 4 는 종래의 전원 장치의 개략 회로도이다.
[제 1 실시형태]
이하, 도면을 참조하여 전원 장치 (1) 의 실시형태에 대하여 설명한다.
도 1 은, 제 1 실시형태의 전원 장치 (1) 의 개략 회로도이다.
도 1 에 나타내는 예에서는, 전원 장치 (1) 가 축전 용량 (101) 과, 전압 검출 회로 (102) 와, 승압 회로 (103) 와, P 채널형 MOS 트랜지스터 (104) 와, 입력 단자 (131, 132) 와, 출력 단자 (133, 134) 를 구비하고 있다. 전압 검출 회로 (102) 는 입력 단자 (121) 와, 출력 단자 (122) 를 구비하고 있다. 승압 회로 (103) 는 입력 단자 (123) 와, 전원 단자 (124) 와, 출력 단자 (125) 와, 인에이블 단자 (126) 를 구비하고 있다.
입력 단자 (131) 는 축전 용량 (101) 의 일단과, 전압 검출 회로 (102) 의 입력 단자 (121) 와, 승압 회로 (103) 의 입력 단자 (123) 와, P 채널형 MOS 트랜지스터 (104) 의 게이트 단자에 접속되어 있다. 축전 용량 (101) 의 타단은, 그라운드 단자 (110) 에 접속되어 있다. 입력 단자 (132) 는 그라운드 단자 (110) 에 접속되어 있다. 전압 검출 회로 (102) 의 출력 단자 (122) 는, 승압 회로 (103) 의 인에이블 단자 (126) 에 접속되어 있다. 승압 회로 (103) 의 입력 단자 (123) 와 출력 단자 (125) 는, 승압 회로 (103) 의 내부에 있어서 쇼트키 다이오드 등의 정류 소자를 개재하여 접속되어 있다. 승압 회로 (103) 의 출력 단자 (125) 는, 승압 회로 (103) 의 전원 단자 (124) 와, P 채널형 MOS 트랜지스터 (104) 의 소스 단자에 접속되어 있다. P 채널형 MOS 트랜지스터 (104) 의 드레인 단자는, 출력 단자 (133) 에 접속되어 있다. 출력 단자 (134) 는 그라운드 단자 (110) 에 접속되어 있다. 또, 각 회로 요소에는 그라운드 단자 (110) 에 접속되어 있는 것이 있지만, 그라운드 단자 (110) 와의 접속에 관한 설명은 생략한다.
전원 장치 (1) 의 외부에 발전 장치 (100) 와 부하 (105) 가 있다. 발전 장치 (100) 의 출력 단자 (120) 는, 입력 단자 (131) 에 접속되어 있다. 발전 장치 (100) 의 출력 단자 (120-2) 는, 입력 단자 (132) 에 접속되어 있다. 부하 (105) 의 입력 단자 (127) 는, 출력 단자 (133) 에 접속되어 있다. 부하 (105) 의 입력 단자 (127-2) 는, 출력 단자 (134) 에 접속되어 있다.
도 1 에 나타내는 예에서는, 발전 장치 (100) 가, 태양광이나 온도차나 진동 등의 에너지에 의해 전력을 발생시킨다. 축전 용량 (101) 은, 발전 장치 (100) 가 발생시킨 전력을 축전 전력으로서 축전한다. 축전 용량 (101) 의 양 단자 사이의 축전 전압은, 축전되는 축전 전력의 증가에 따라 상승한다. 전압 검출 회로 (102) 는, 축전 용량 (101) 의 축전 전압을 검출한다.
승압 회로 (103) 는, 축전 전압이 승압 회로 (103) 를 기동시킬 수 있는 전압 이상이 된 것을 전압 검출 회로 (102) 가 검출한 경우에, 전압 검출 회로 (102)에 의해 기동되고, 입력 단자 (123) 에 입력된 축전 전력을 승압 전력으로 변환하고, 승압 전력을 출력 단자 (125) 로부터 출력한다. P 채널형 MOS 트랜지스터 (104) 는, 승압 전력으로 동작하는 부하 (105) 에 대한 승압 전력의 공급을 제어한다.
도 1 에 나타내는 예에서는, 발전 장치 (100) 가 발전을 개시하면, 발전 장치 (100) 가 발전 전력을 출력하고, 축전 용량 (101) 의 축전 전압이 상승한다. 축전 전력은, 승압 회로 (103) 의 입력 단자 (123) 에 입력된다. 한편, 이 시점에서는, 축전 전압이 승압 회로 (103) 를 기동시킬 수 있는 전압 미만이기 때문에, 승압 회로 (103) 는 축전 전력을 승압 전력으로 변환하지 않는다.
입력 단자 (123) 에 입력된 축전 전력은, 승압 회로 (103) 내의 쇼트키 다이오드 등의 정류 수단 (도시 생략) 및 승압 회로 (103) 의 출력 단자 (125) 를 개재하여 P 채널형 MOS 트랜지스터 (104) 의 소스 단자에 공급된다. 또, 축전 전압은, P 채널형 MOS 트랜지스터 (104) 의 게이트 단자에 인가된다.
승압 회로 (103) 가 축전 전력을 승압 전력으로 변환하지 않는 경우, P 채널형 MOS 트랜지스터 (104) 의 소스 전압 (출력 단자 (125) 의 전압) 은, 승압 회로 (103) 의 입력 단자 (123) 와 출력 단자 (125) 의 사이에 쇼트키 다이오드 등의 정류 수단이 있기 때문에, P 채널형 MOS 트랜지스터 (104) 의 게이트 전압 (입력 단자 (123) 의 전압) 이하가 된다. 그 때문에, P 채널형 MOS 트랜지스터 (104) 는 오프된다. 따라서, 축전 전력은, 부하 (105) 에 공급되지 않아, 부하 (105) 에서 소비되지 않는다.
도 1 에 나타내는 예에서는, 계속해서, 축전 전압이 더욱 상승하고, 전압 검출 회로 (102) 는, 축전 전압이 승압 회로 (103) 를 기동시킬 수 있는 소정 전압 이상이 된 것을 검출하여, 인에이블 신호를 승압 회로 (103) 에 출력한다. 그 결과, 승압 회로 (103) 는 기동되어, 축전 전력을 승압 전력으로 변환하여 출력 단자 (125) 로부터 출력한다.
승압 전력은, P 채널형 MOS 트랜지스터 (104) 의 소스 단자에 공급된다. 또, 승압 전력으로 변환되지 않은 축전 전력에 의한 축전 전압이, P 채널형 MOS 트랜지스터 (104) 의 게이트 단자에 인가된다.
승압 전력의 전압은 축전 전력의 전압보다 높기 때문에, 승압 회로 (103) 가 축전 전력을 승압 전력으로 변환하는 경우, P 채널형 MOS 트랜지스터 (104) 의 소스 전압 (출력 단자 (125) 의 전압) 은, P 채널형 MOS 트랜지스터 (104) 의 게이트 전압 (입력 단자 (123) 의 전압) 보다 높아진다. 그 결과, P 채널형 MOS 트랜지스터 (104) 가 온되어, 승압 전력이 부하 (105) 에 공급된다. 부하 (105) 는, 승압 전력에 의해 구동된다.
또, 출력 단자 (125) 로부터 출력되는 승압 전력의 일부는, 승압 회로 (103) 의 전원 단자 (124) 에 공급되고, 승압 회로 (103) 는, 자신이 승압하고 있는 승압 전력에 의해 변환 동작 (승압 동작) 을 지속한다.
도 1 에 나타내는 예에서는, 승압 회로 (103) 가 기동되면, 승압 전력으로 변환되는 축전 전력이 점차 감소된다. 승압 회로 (103) 가 승압을 계속하는 데에 필요한 전압은, 기동에 필요한 전압보다 낮기 때문에, 승압 회로 (103) 는, 축전 용량 (101) 에 축전된 축전 전력이 감소되고, 축전 전압이 저하되어도, 승압 전력을 계속해서 출력한다.
축전 전압이 승압 회로 (103) 의 승압을 계속하는 데에 필요한 전압보다 저하되어, 승압 회로 (103) 가 변환 동작을 지속할 수 없게 되면, 변환 동작 (승압 동작) 이 정지되어 P 채널형 MOS 트랜지스터 (104) 가 오프되고, 축전 용량 (101) 의 축전 전압이 다시 상승하기 시작하여, 전원 장치 (1) 는 상기 서술한 동작을 반복한다.
도 1 에 나타내는 예에서는, 도 4 에 나타내는 제어 회로 (P302) 가 필요하지 않게 된다. 또, 도 4 에 나타내는 예와 같이 제어 회로 (P302) 의 출력이 일정하지 않을 때에 스위치 소자 (P303) 가 약한 온 상태가 되어, 부하 (P105) 에 있어서 전력이 소비되어 버리는 사태를, 도 1 에 나타내는 예에서는 회피할 수 있다.
도 1 에 나타내는 예에서는, 발전 장치 (100) 가 발생시키는 전력이 매우 적은 경우에서도, 발전 전력이 부하 (105) 에 있어서 소비되는 경우가 없기 (발전 전력이 제어 회로에 있어서 소비되는 경우도 없기) 때문에, 승압 회로 (103) 가 기동되기 전에 축전 전압의 상승이 도중에 멈춰 버리는 경우가 없다. 이 때문에, 도 1 에 나타내는 예에서는, 발전 장치 (100) 가 발생시키는 전력이 매우 적은 경우라 하더라도, 부하 (105) 를 구동시킬 수 있게 된다.
[제 2 실시형태]
제 2 실시형태의 전원 장치 (1) 는, 후술하는 점을 제외하고, 상기 서술한 제 1 실시형태의 전원 장치 (1) 와 동일하게 구성되어 있다. 따라서, 제 2 실시형태의 전원 장치 (1) 에 의하면, 제 1 실시형태의 전원 장치 (1) 와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
도 2 는, 제 2 실시형태의 전원 장치 (1) 의 개략 회로도이다.
도 2 에 나타내는 예에서는, 전원 장치 (1) 가, 상기 제 1 실시형태의 P 채널형 MOS 트랜지스터 (104) 대신에, P 채널형 MOS 트랜지스터 (204) 를 구비하고 있다. 또, 전원 장치 (1) 가, 풀다운 수단으로서 풀다운 저항 (205) 과, N 채널형 MOS 트랜지스터 (206) 를 구비하고 있다.
이하, 제 1 실시형태와 동일한 부분은 생략하고 설명한다.
승압 회로 (103) 의 출력 단자 (125) 는, 승압 회로 (103) 의 전원 단자 (124) 와, P 채널형 MOS 트랜지스터 (204) 의 소스 단자와 출력 단자 (133) 에 접속되어 있다. P 채널형 MOS 트랜지스터 (204) 의 드레인 단자는, N 채널형 MOS 트랜지스터 (206) 의 게이트 단자와 풀다운 저항 (205) 의 일방의 단자에 접속되어 있다. 풀다운 저항 (205) 의 타방의 단자는 그라운드 단자 (110) 에 접속되어 있다. N 채널형 MOS 트랜지스터 (206) 의 드레인 단자는, 출력 단자 (134) 에 접속되어 있다. N 채널형 MOS 트랜지스터 (206) 의 소스 단자는, 그라운드 단자 (110) 에 접속되어 있다. 제 1 실시형태와 마찬가지로, 그라운드 단자 (110) 와의 접속에 관한 설명은 생략한다.
전원 장치 (1) 의 외부에 발전 장치 (100) 와 부하 (105) 가 있다. 발전 장치 (100) 의 출력 단자 (120) 는, 입력 단자 (131) 에 접속되어 있다. 발전 장치 (100) 의 출력 단자 (120-2) 는, 입력 단자 (132) 에 접속되어 있다. 부하 (105) 의 입력 단자 (127) 는, 출력 단자 (133) 에 접속되어 있다. 부하 (105) 의 입력 단자 (127-2) 는, 출력 단자 (134) 에 접속되어 있다.
P 채널형 MOS 트랜지스터 (204) 및 N 채널형 MOS 트랜지스터 (206) 는, 부하 (105) 에 대한 승압 전력의 공급을 제어한다.
도 2 에 나타내는 예에서는, 발전 장치 (100) 가 발전을 개시하면, 발전 장치 (100) 가 발전 전력을 출력하고, 축전 용량 (101) 의 축전 전압이 상승한다. 축전 전력은, 승압 회로 (103) 의 입력 단자 (123) 에 입력된다. 한편, 이 시점에서는, 축전 전압이 승압 회로 (103) 를 기동시킬 수 있는 전압 미만이기 때문에, 승압 회로 (103) 는 축전 전력을 승압 전력으로 변환하지 않는다.
입력 단자 (123) 에 입력된 축전 전력은, 승압 회로 (103) 내의 쇼트키 다이오드 등의 정류 수단 (도시 생략) 및 승압 회로 (103) 의 출력 단자 (125) 를 개재하여 P 채널형 MOS 트랜지스터 (204) 의 소스 단자에 공급된다. 또, 축전 전압은, P 채널형 MOS 트랜지스터 (204) 의 게이트 단자에 인가된다.
승압 회로 (103) 가 축전 전력을 승압 전력으로 변환하지 않는 경우, 제 1 실시형태와 마찬가지로 승압 회로 (103) 의 출력 단자 (125) 의 전압은, 입력 단자 (123) 의 전압 이하가 되어, P 채널형 MOS 트랜지스터 (204) 의 소스 전압은, P 채널형 MOS 트랜지스터 (204) 의 게이트 전압 이하가 된다. 그 결과, P 채널형 MOS 트랜지스터 (204) 가 오프된다. 따라서, N 채널형 MOS 트랜지스터 (206) 의 게이트 전압이, 그라운드 단자 (110) 의 전압이 되어, N 채널형 MOS 트랜지스터 (206) 의 소스 전압과 동일해진다. 그 결과, N 채널형 MOS 트랜지스터 (206) 가 오프된다. 그 때문에, 축전 용량 (101) 의 축전 전력은, 승압 회로 (103) 및 부하 (105) 에 있어서 소비되지 않는다.
도 2 에 나타내는 예에서는, 계속해서, 축전 용량 (101) 의 축전 전압이 더욱 상승하고, 전압 검출 회로 (102) 는, 축전 전압이 승압 회로 (103) 를 기동시킬 수 있는 소정 전압 이상이 된 것을 검출하여, 인에이블 신호를 승압 회로 (103) 에 출력한다. 그 결과, 승압 회로 (103) 는 기동되어, 축전 전력을 승압 전력으로 변환하여 출력 단자 (125) 로부터 출력한다.
승압 전력은, P 채널형 MOS 트랜지스터 (204) 의 소스 단자에 공급된다. 또, 축전 용량 (101) 의 축전 전압이, P 채널형 MOS 트랜지스터 (204) 의 게이트 단자에 인가된다.
승압 전력의 전압은 축전 전압보다 높기 때문에, 승압 회로 (103) 가 축전 전력을 승압 전력으로 변환하는 경우, P 채널형 MOS 트랜지스터 (204) 의 소스 전압 (출력 단자 (125) 의 전압) 은, P 채널형 MOS 트랜지스터 (204) 의 게이트 전압 (입력 단자 (123) 의 전압) 보다 높아진다. 그 결과, P 채널형 MOS 트랜지스터 (204) 가 온된다. 따라서, N 채널형 MOS 트랜지스터 (206) 의 게이트 전압이, N 채널형 MOS 트랜지스터 (206) 의 소스 전압보다 높아진다. 그 때문에, N 채널형 MOS 트랜지스터 (206) 가 온된다. 그 결과, 승압 회로 (103) 의 승압 전력이 부하 (105) 에 공급된다. 부하 (105) 는, 승압 회로 (103) 의 승압 전력에 의해 구동된다.
또, 출력 단자 (125) 로부터 출력되는 승압 전력의 일부는, 승압 회로 (103) 의 전원 단자 (124) 에 공급되고, 승압 회로 (103) 는, 자신이 승압하고 있는 승압 전력에 의해 변환 동작 (승압 동작) 을 지속한다.
또, 출력 단자 (125) 로부터 출력되는 승압 회로 (103) 의 승압 전력의 일부는, P 채널형 MOS 트랜지스터 (204) 의 소스 단자에 공급되어, P 채널형 MOS 트랜지스터 (204) 가 계속해서 온된다. 그 때문에, N 채널형 MOS 트랜지스터 (206) 도 계속해서 온된다. 그 결과, 부하 (105) 는, 승압 회로 (103) 의 승압 전력에 의해 계속해서 구동된다.
도 2 에 나타내는 예에서는, 승압 회로 (103) 가 기동되면, 승압 전력으로 변환되는 축전 전력이 점차 감소된다. 승압 회로 (103) 가 승압을 계속하는 데에 필요한 전압은, 승압 회로 (103) 의 기동에 필요한 전압보다 낮기 때문에, 승압 회로 (103) 는, 축전 용량 (101) 에 축전된 축전 전력이 감소되고, 축전 전압이 저하되어도, 승압 전력을 계속해서 출력한다.
축전 용량 (101) 의 축전 전압이 승압 회로 (103) 의 승압을 계속하는 데에 필요한 전압보다 저하되어, 승압 회로 (103) 가 변환 동작을 지속할 수 없게 되면, 변환 동작 (승압 동작) 이 정지되어 P 채널형 MOS 트랜지스터 (204) 가 오프되고, N 채널형 MOS 트랜지스터 (206) 가 오프된다. 그 후, 축전 용량 (101) 의 축전 전압이 다시 상승하기 시작하여, 전원 장치 (1) 는 상기 서술한 동작을 반복한다.
[제 3 실시형태]
제 3 실시형태의 전원 장치 (1) 는, 후술하는 점을 제외하고, 상기 서술한 제 2 실시형태의 전원 장치 (1) 와 동일하게 구성되어 있다. 따라서, 제 3 실시형태의 전원 장치 (1) 에 의하면, 제 2 실시형태의 전원 장치 (1) 와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
도 3 은, 제 3 실시형태의 전원 장치 (1) 의 개략 회로도이다.
도 3 에 나타내는 예에서는, 전원 장치 (1) 가 저전압 승압 회로 (200) 와, 스위치 소자 (201) 와, 기동용 용량 (202) 과, 정류 수단으로서 쇼트키 다이오드 (203) 와, 풀다운 저항 (205) 과, N 채널형 MOS 트랜지스터 (206) 를 추가로 구비하고 있다. 저전압 승압 회로 (200) 는 입력 단자 (220) 와, 제어 신호 출력 단자 (221) 와, 출력 단자 (222) 를 구비하고 있다.
도 1 에 나타내는 예에서는, 전압 검출 회로 (102) 의 출력 단자 (122) 가, 승압 회로 (103) 의 인에이블 단자 (126) 에 접속되어 있지만, 도 3 에 나타내는 예에서는, 전압 검출 회로 (102) 의 출력 단자 (122) 가, 저전압 승압 회로 (200) 의 입력 단자 (220) 에 접속되어 있다.
또, 도 3 에 나타내는 예에서는, 저전압 승압 회로 (200) 의 출력 단자 (222) 가, 기동용 용량 (202) 의 일단과 스위치 소자 (201) 의 일단에 접속되어 있다. 기동용 용량 (202) 의 타단은, 그라운드 단자 (110) 에 접속되어 있다. 스위치 소자 (201) 의 타단은, 승압 회로 (103) 의 전원 단자 (124) 와, 쇼트키 다이오드 (203) 의 캐소드 단자와, P 채널형 MOS 트랜지스터 (204) 의 소스 단자에 접속되어 있다. 스위치 소자 (201) 는, 저전압 승압 회로 (200) 의 제어 신호 출력 단자 (221) 로부터의 신호에 의해 제어된다.
도 1 및 도 2 에 나타내는 예에서는, 승압 회로 (103) 의 출력 단자 (125) 와 전원 단자 (124) 가 직접 접속되어 있지만, 도 3 에 나타내는 예에서는, 승압 회로 (103) 의 출력 단자 (125) 는, 쇼트키 다이오드 (203) 의 애노드 단자와 출력 단자 (133) 에 접속되어 있다. 쇼트키 다이오드 (203) 에 의해, 전류가 기동용 용량 (202) 으로부터 승압 회로 (103) 의 출력 단자 (125) 및 부하 (105) 가 접속되는 출력 단자 (133) 로 흘러 버리는 것이 저지된다.
도 3 에 나타내는 예에서는, 승압 회로 (103) 의 출력 단자 (125) 는, 쇼트키 다이오드 (203) 를 개재하여 P 채널형 MOS 트랜지스터 (204) 의 소스 단자에 접속되어 있다. 또, P 채널형 MOS 트랜지스터 (204) 의 소스 단자는, 스위치 소자 (201) 를 개재하여 기동용 용량 (202) 의 일단에 접속되어 있다. P 채널형 MOS 트랜지스터 (204) 의 게이트 단자는, 축전 용량 (101) 의 일단에 접속되어 있다. P 채널형 MOS 트랜지스터 (204) 의 드레인 단자는, N 채널형 MOS 트랜지스터 (206) 의 게이트 단자에 접속되어 있다.
N 채널형 MOS 트랜지스터 (206) 의 게이트 단자는, 풀다운 저항 (205) 을 개재하여 그라운드 단자 (110) 에 접속되어 있다. N 채널형 MOS 트랜지스터 (206) 의 소스 단자는, 그라운드 단자 (110) 에 접속되어 있다. N 채널형 MOS 트랜지스터 (206) 의 드레인 단자는, 승압 전력으로 동작하는 부하 (105) 가 접속되는 출력 단자 (134) 와, 승압 회로 (103) 의 타방의 전원 단자 (124-2) 에 접속되어 있다. 제 1 실시형태와 마찬가지로, 그라운드 단자 (110) 와의 접속에 관한 설명은 생략한다.
전원 장치 (1) 의 외부에 발전 장치 (100) 와 부하 (105) 가 있다. 발전 장치 (100) 의 출력 단자 (120) 는, 입력 단자 (131) 에 접속되어 있다. 발전 장치 (100) 의 출력 단자 (120-2) 는, 입력 단자 (132) 에 접속되어 있다. 부하 (105) 의 입력 단자 (127) 는, 출력 단자 (133) 에 접속되어 있다. 부하 (105) 의 입력 단자 (127-2) 는, 출력 단자 (134) 에 접속되어 있다.
P 채널형 MOS 트랜지스터 (204) 및 N 채널형 MOS 트랜지스터 (206) 는, 부하 (105) 에 대한 승압 전력의 공급을 제어한다.
도 3 에 나타내는 예에서는, 발전 장치 (100) 가 발전을 개시하면, 발전 장치 (100) 가 발전 전력을 출력하고, 축전 용량 (101) 의 축전 전압이 상승한다. 축전 전력은, 승압 회로 (103) 의 입력 단자 (123) 와 전압 검출 회로 (102) 의 입력 단자 (121) 에 입력된다. 이 시점에서는, 축전 용량 (101) 의 축전 전압이 승압 회로 (103) 를 기동시킬 수 있는 전압 미만이기 때문에, 승압 회로 (103) 는 축전 전력을 승압 전력으로 변환하지 않는다. 또, 전압 검출 회로 (102) 는, 축전 용량 (101) 의 축전 전압이 저전압 승압 회로 (200) 를 기동시킬 수 있는 전압 이상이 된 것을 검출하지 않는다.
입력 단자 (123) 에 입력된 축전 용량 (101) 의 축전 전력은, 승압 회로 (103) 내의 쇼트키 다이오드 등의 정류 수단 (도시 생략) 및 승압 회로 (103) 의 출력 단자 (125) 를 개재하여 부하 (105) 의 단자 (127) 에 공급된다. 또, 축전 용량 (101) 의 축전 전력은, 승압 회로 (103) 내의 쇼트키 다이오드 등의 정류 수단, 승압 회로 (103) 의 출력 단자 (125) 및 쇼트키 다이오드 (203) 를 개재하여 P 채널형 MOS 트랜지스터 (204) 의 소스 단자에 공급된다. 또, 축전 용량 (101) 의 축전 전압은, P 채널형 MOS 트랜지스터 (204) 의 게이트 단자에 인가된다.
승압 회로 (103) 가 축전 전력을 승압 전력으로 변환하지 않는 경우, 제 1 실시형태와 마찬가지로 승압 회로 (103) 의 출력 단자 (125) 의 전압은, 입력 단자 (123) 의 전압 이하가 되고, P 채널형 MOS 트랜지스터 (204) 의 소스 전압은, P 채널형 MOS 트랜지스터 (204) 의 게이트 전압 이하가 된다. 그 결과, P 채널형 MOS 트랜지스터 (204) 가 오프된다. 따라서, N 채널형 MOS 트랜지스터 (206) 의 게이트 전압이, 그라운드 단자 (110) 의 전압이 되어, N 채널형 MOS 트랜지스터 (206) 의 소스 전압과 동일해진다. 그 결과, N 채널형 MOS 트랜지스터 (206) 가 오프된다. 그 때문에, 축전 용량 (101) 의 축전 전력은, 승압 회로 (103) 및 부하 (105) 에 있어서 소비되지 않는다.
도 3 에 나타내는 예에서는, 계속해서, 축전 용량 (101) 의 축전 전압이 상승하고, 전압 검출 회로 (102) 는, 축전 용량 (101) 의 축전 전압이 저전압 승압 회로 (200) 를 기동시킬 수 있는 전압 이상이 된 것을 검출하여, 출력 단자 (122) 를 개재하여 축전 용량 (101) 의 축전 전력을 저전압 승압 회로 (200) 의 입력 단자 (220) 에 공급한다. 저전압 승압 회로 (200) 는, 축전 용량 (101) 의 축전 전력을 제 2 승압 전력으로 변환하여 출력 단자 (222) 로부터 출력한다. 제 2 승압 전력은, 기동용 용량 (202) 에 축전된다.
도 3 에 나타내는 예에서는, 계속해서, 기동용 용량 (202) 의 축전 전압이 상승하여, 저전압 승압 회로 (200) 는, 기동용 용량 (202) 의 축전 전압이 승압 회로 (103) 를 기동시킬 수 있는 전압 이상이 되면, 제어 신호 출력 단자 (221) 의 출력으로 스위치 소자 (201) 를 온한다. 그 때문에, 기동용 용량 (202) 의 축전 전력이, 스위치 소자 (201) 를 개재하여 승압 회로 (103) 의 전원 단자 (124) 에 공급된다.
또, 기동용 용량 (202) 의 축전 전력은, 스위치 소자 (201) 를 개재하여 P 채널형 MOS 트랜지스터 (204) 의 소스 단자에 공급된다.
이 때, P 채널형 MOS 트랜지스터 (204) 의 소스 전압은, P 채널형 MOS 트랜지스터 (204) 의 게이트 전압보다 높아진다. 그 결과, P 채널형 MOS 트랜지스터 (204) 가 온된다. 따라서, N 채널형 MOS 트랜지스터 (206) 의 게이트 전압이, 그라운드 단자 (110) 의 전압보다 높아지고, N 채널형 MOS 트랜지스터 (206) 의 소스 전압보다 높아진다. 그 때문에, N 채널형 MOS 트랜지스터 (206) 가 온된다. 그 결과, 승압 회로 (103) 는 기동되어, 축전 용량 (101) 의 축전 전력을 승압 전력으로 변환하여 출력 단자 (125) 로부터 출력하기 때문에, 승압 회로 (103) 의 승압 전력이 부하 (105) 에 공급된다. 부하 (105) 는, 승압 회로 (103) 의 승압 전력에 의해 구동된다.
또, 출력 단자 (125) 로부터 출력되는 승압 회로 (103) 의 승압 전력의 일부는, 쇼트키 다이오드 (203) 를 개재하여 전원 단자 (124) 에 공급되어, 승압 회로 (103) 는, 자신이 승압하고 있는 승압 전력에 의해 변환 동작 (승압 동작) 을 지속한다.
또, 출력 단자 (125) 로부터 출력되는 승압 회로 (103) 의 승압 전력의 일부는, 쇼트키 다이오드 (203) 를 개재하여 P 채널형 MOS 트랜지스터 (204) 의 소스 단자에 공급되어, P 채널형 MOS 트랜지스터 (204) 가 계속해서 온된다. 그 때문에, N 채널형 MOS 트랜지스터 (206) 도 계속해서 온된다. 그 결과, 부하 (105) 는, 승압 회로 (103) 의 승압 전력에 의해 계속해서 구동된다.
도 3 에 나타내는 예에서는, 승압 회로 (103) 가 기동되면, 승압 전력으로 변환되는 축전 용량 (101) 의 축전 전력이 점차 감소된다. 승압 회로 (103) 가 승압을 계속하는 데에 필요한 전압은, 기동에 필요한 전압보다 낮기 때문에, 승압 회로 (103) 는, 축전 용량 (101) 에 축전된 축전 전력이 감소되고, 축전 전압이 저하되어도, 승압 전력을 계속해서 출력한다.
축전 전압이 승압 회로 (103) 의 승압을 계속하는 데에 필요한 전압보다 저하되어, 승압 회로 (103) 가 변환 동작을 지속할 수 없게 되면, 변환 동작 (승압 동작) 이 정지되어 P 채널형 MOS 트랜지스터 (204) 가 오프되고, N 채널형 MOS 트랜지스터 (206) 가 오프되고, 스위치 소자 (201) 가 오프된다. 그 후, 축전 용량 (101) 의 축전 전압이 다시 상승하기 시작하여, 전원 장치 (1) 는 상기 서술한 동작을 반복한다.
도 3 에 나타내는 예에서는, 저전압 승압 회로 (200) 의 전력 변환 능력은 승압 회로 (103) 의 전력 변환 능력보다 작고, 저전압 승압 회로 (200) 의 소비 전류도 승압 회로 (103) 의 소비 전류보다 작다. 그 때문에, 저전압 승압 회로 (200) 는, 발전 장치 (100) 의 발전 전력이 작고, 축전 용량 (101) 의 축전 전력이 작은 경우라 하더라도, 전압 검출 회로 (102) 의 출력 단자 (122) 로부터 출력되는 축전 용량 (101) 의 축전 전력에 의해 동작할 수 있다.
한편, 저전압 승압 회로 (200) 의 출력 단자 (222) 로부터 출력되는 제 2 승압 전력에 의해서는, 승압 회로 (103) 를 직접 기동시킬 수 없다. 그 때문에, 제 2 승압 전력은, 일단, 기동용 용량 (202) 에 저장된다. 승압 회로 (103) 를 기동시킬 수 있는 전력이 기동용 용량 (202) 에 저장되면, 이 저장된 전력이, 스위치 소자 (201) 를 개재하여 승압 회로 (103) 의 전원 단자 (124) 에 공급된다. 승압 회로 (103) 가 기동되어, 변환 동작 (승압 동작) 을 개시하면, 승압 회로 (103) 는 자신이 승압하고 있는 승압 전력에 의해 변환 동작 (승압 동작) 을 지속한다.
도 3 에 나타내는 예에서는, 축전 용량 (101) 의 축전 전압이 저전압 승압 회로 (200) 를 기동시킬 수 있는 전압 이상이 된 것을 전압 검출 회로 (102) 가 검출하여 저전압 승압 회로 (200) 가 기동되기 전에, 저전압 승압 회로 (200) 는, 축전 전력을 소비하지 않는다.
도 3 에 나타내는 예에서는, P 채널형 MOS 트랜지스터 (204) 의 오프 리크에 의한 N 채널형 MOS 트랜지스터 (206) 의 약한 온 상태를 방지하기 위해서, N 채널형 MOS 트랜지스터 (206) 의 게이트 단자가, 풀다운 저항 (205) 을 개재하여 그라운드 단자 (110) 에 접속되어 있다.
도 3 에 나타내는 예에서는, 저전압 승압 회로 (200) 를 형성했기 때문에, 축전 용량 (101) 의 축전 전압이 도 1 에 나타내는 예보다 낮은 경우라 하더라도, 승압 회로 (103) 를 기동시킬 수 있다.
또, 도 3 에 나타내는 예에서는, P 채널형 MOS 트랜지스터 (204) 가 오프되고, N 채널형 MOS 트랜지스터 (206) 가 오프되어 있는 경우에, 축전 용량 (101) 의 축전 전력은, 부하 (105) 에서 소비되지 않고, 승압 회로 (103) 나 저전압 승압 회로 (200) 에서도 소비되지 않는다.
또, 도 3 에 나타내는 예에서는, 발전 장치 (100) 가 발생시키는 전력이 매우 적은 경우라 하더라도, 부하 (105) 를 구동시킬 수 있다.
도 3 에 나타내는 예에서는, 정류 수단으로서 쇼트키 다이오드 (203) 의 예를 들었지만, 통상의 다이오드나 다이오드 접속한 트랜지스터여도 된다.
이상, 본 발명의 실시형태 및 그 변형을 설명하였지만, 이들 실시형태 및 그 변형은, 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 실시형태는 MOS 트랜지스터 등의 극성을 바꿈으로써, 역극성의 구성에 의한 실시도 당연히 가능하다. 이들 실시형태 및 그 변형은, 그 밖의 여러 가지 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 여러 가지의 생략, 치환, 변경을 실시할 수 있다. 이들 실시형태 및 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함됨과 동시에, 특허청구범위에 기재된 발명과 그 균등의 범위에 포함되는 것이다. 또, 상기 서술한 각 실시형태 및 그 변형은, 서로 적절히 조합할 수 있다.
본 발명에 의하면, 전력을 소비하는 제어 회로를 형성하지 않고, 축전 전압이 낮은 경우에 부하에 있어서의 전력 소비를 억제할 수 있는 전원 장치를 제공할 수 있다.
1 : 전원 장치
100 : 발전 장치
101 : 축전 용량
102 : 전압 검출 회로
103 : 승압 회로
104, 204 : P 채널형 MOS 트랜지스터
105 : 부하
200 : 저전압 승압 회로
201 : 스위치 소자
202 : 기동용 용량
203 : 쇼트키 다이오드
205 : 풀다운 저항
206 : N 채널형 MOS 트랜지스터

Claims (4)

  1. 발전 장치로부터 전력의 입력을 받고, 부하에 전력을 공급하는 전원 장치로서,
    상기 발전 장치와 접속하는 입력 단자와,
    상기 발전 장치로부터 입력되는 전력을 축전하는 축전 용량과,
    상기 축전 용량의 축전 전압을 검출하는 전압 검출 회로와,
    상기 전압 검출 회로에 의해 기동되고, 상기 축전 용량의 축전 전력을 승압하여 출력하는 승압 회로와,
    상기 승압 회로의 출력에 접속되고, 상기 축전 전압에 의해 제어되는 제 1 MOS 트랜지스터와,
    상기 부하와 접속하는 출력 단자를 구비하고,
    상기 축전 용량의 일단은, 상기 입력 단자의 일방의 단자와, 상기 승압 회로의 입력 단자와, 상기 전압 검출 회로의 입력 단자와, 상기 제 1 MOS 트랜지스터의 게이트 단자에 접속되고,
    상기 축전 용량의 타단은, 그라운드 단자에 접속되고,
    상기 전압 검출 회로의 출력 단자는, 상기 승압 회로의 인에이블 단자에 접속되고,
    상기 승압 회로의 출력 단자는, 상기 승압 회로의 전원 단자와, 상기 제 1 MOS 트랜지스터의 소스 단자에 접속되고,
    상기 제 1 MOS 트랜지스터의 드레인 단자는, 상기 출력 단자의 일방의 단자에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
  2. 삭제
  3. 발전 장치로부터 전력의 입력을 받고, 부하에 전력을 공급하는 전원 장치로서,
    상기 발전 장치와 접속하는 입력 단자와,
    상기 발전 장치로부터 입력되는 전력을 축전하는 축전 용량과,
    상기 축전 용량의 축전 전압을 검출하는 전압 검출 회로와,
    상기 전압 검출 회로에 의해 기동되고, 상기 축전 용량의 축전 전력을 승압하여 출력하는 승압 회로와,
    상기 승압 회로의 출력에 접속되고, 상기 축전 전압에 의해 제어되는 제 1 MOS 트랜지스터와,
    상기 부하와 접속하는 출력 단자와,
    제 2 MOS 트랜지스터와, 풀다운 수단을 구비하고,
    상기 축전 용량의 일단은, 상기 입력 단자의 일방의 단자와, 상기 승압 회로의 입력 단자와, 상기 전압 검출 회로의 입력 단자와, 상기 제 1 MOS 트랜지스터의 게이트 단자에 접속되고,
    상기 축전 용량의 타단은, 그라운드 단자에 접속되고,
    상기 전압 검출 회로의 출력 단자는, 상기 승압 회로의 인에이블 단자에 접속되고,
    상기 승압 회로의 출력 단자는, 상기 승압 회로의 전원 단자와, 상기 제 1 MOS 트랜지스터의 소스 단자와, 상기 출력 단자의 일방의 단자에 접속되고,
    상기 출력 단자의 타방의 단자는, 상기 제 2 MOS 트랜지스터의 드레인 단자에 접속되고,
    상기 제 2 MOS 트랜지스터의 소스 단자는, 그라운드 단자에 접속되고,
    상기 제 1 MOS 트랜지스터의 드레인 단자는, 상기 제 2 MOS 트랜지스터의 게이트 단자와, 상기 풀다운 수단의 일방의 단자에 접속되고,
    상기 풀다운 수단의 타방의 단자는, 그라운드 단자에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
  4. 발전 장치로부터 전력의 입력을 받고, 부하에 전력을 공급하는 전원 장치로서,
    상기 발전 장치와 접속하는 입력 단자와,
    상기 발전 장치로부터 입력되는 전력을 축전하는 축전 용량과,
    상기 축전 용량의 축전 전압을 검출하는 전압 검출 회로와,
    상기 전압 검출 회로에 의해 기동되고, 상기 축전 용량의 축전 전력을 승압하여 출력하는 승압 회로와,
    상기 승압 회로의 출력에 접속되고, 상기 축전 전압에 의해 제어되는 제 1 MOS 트랜지스터와,
    상기 부하와 접속하는 출력 단자와,
    제 2 MOS 트랜지스터와, 풀다운 수단과, 저전압 승압 회로와, 스위치 소자와, 기동용 용량과, 정류 수단을 구비하고,
    상기 축전 용량의 일단은, 상기 입력 단자의 일방의 단자와, 상기 승압 회로의 입력 단자와, 상기 전압 검출 회로의 입력 단자와, 상기 제 1 MOS 트랜지스터의 게이트 단자에 접속되고,
    상기 축전 용량의 타단은, 그라운드 단자에 접속되고,
    상기 승압 회로의 출력 단자는, 상기 정류 수단의 일방의 단자와, 출력 단자의 일방의 단자에 접속되고,
    상기 정류 수단의 타방의 단자는, 상기 승압 회로의 전원 단자와, 상기 제 1 MOS 트랜지스터의 소스 단자와, 상기 스위치 소자의 일방의 단자에 접속되고,
    상기 전압 검출 회로의 출력 단자는, 상기 저전압 승압 회로의 입력 단자에 접속되고,
    상기 저전압 승압 회로의 출력 단자는, 상기 기동용 용량의 일방의 단자와, 상기 스위치 소자의 타방의 단자에 접속되고,
    상기 기동용 용량의 타방의 단자는, 그라운드 단자에 접속되고,
    상기 저전압 승압 회로의 제어 신호 출력 단자는, 상기 스위치 소자의 제어 단자에 접속되고,
    상기 출력 단자의 타방의 단자는, 상기 승압 회로의 타단의 전원 단자와, 상기 제 2 MOS 트랜지스터의 드레인 단자에 접속되고,
    상기 제 2 MOS 트랜지스터의 소스 단자는, 그라운드 단자에 접속되고,
    상기 제 1 MOS 트랜지스터의 드레인 단자는, 상기 제 2 MOS 트랜지스터의 게이트 단자와, 상기 풀다운 수단의 일방의 단자에 접속되고,
    상기 풀다운 수단의 타방의 단자는, 그라운드 단자에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
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