車載レーダ装置用の電源装置
【課題】発熱を低減し、かつ電源部で発生するノイズによってレーダ検出性能が損なわれない車載レーダ装置用の電源装置を提供する。
【解決手段】スイッチングレギュレータ（１ａ、１ｂ、・・・２）が直列に複数段接続されたスイッチングレギュレータの接続体と、出力電源電圧と所定の基準電圧を比較して比較結果を出力する電圧比較手段４と、当該車載レーダ装置が電波を送信／受信していない期間に出力パルスのＨｉ／Ｌｏｗを切替えるパルス生成手段３を備え、パルス生成手段３から出力するパルスによって最終段のスイッチングレギュレータ２をスイッチ駆動すると共に、電圧比較手段４の比較結果をパルス生成手段３が出力するパルスでスイッチ駆動されない最終段以外のスイッチングレギュレータにフィードバックする。
【解決手段】スイッチングレギュレータ（１ａ、１ｂ、・・・２）が直列に複数段接続されたスイッチングレギュレータの接続体と、出力電源電圧と所定の基準電圧を比較して比較結果を出力する電圧比較手段４と、当該車載レーダ装置が電波を送信／受信していない期間に出力パルスのＨｉ／Ｌｏｗを切替えるパルス生成手段３を備え、パルス生成手段３から出力するパルスによって最終段のスイッチングレギュレータ２をスイッチ駆動すると共に、電圧比較手段４の比較結果をパルス生成手段３が出力するパルスでスイッチ駆動されない最終段以外のスイッチングレギュレータにフィードバックする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車載用のレーダ装置（以下、車載レーダ装置と記す）に関し、特に車載レーダ装置内部に配置するスイッチング方式の電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スイッチング方式の電源装置の構成に関する従来技術としては、例えば、特開２００７−１２４８８６号公報に記載されたものがある。
特開２００７−１２４８８６号公報には、目標電圧に応じた基準スイッチング周波数でスイッチング手段を動作させることにより、入力電圧を前記目標電圧に調整して出力するスイッチング電源装置において、スイッチング手段を基準スイッチング周波数で動作させる際に発生するノイズを低減化するため、基準スイッチング周波数を含む所定周波数の範囲で、スイッチング手段を動作させるスイッチング周波数を変更するスイッチング周波数変更手段を備えることが記載されている。
【０００３】
また、パルス幅変調波で動作を制御する機器において、スイッチングノイズによる車載機器への悪影響を除去するため、制御パルスよりも低い周波数で制御パルスを周波数変調し、これにより制御パルスの高調波成分のスペクトルを拡散する方法が知られている。
しかし、この方法では、受信周波数帯域内にも拡散されたノイズ成分が残留しており、この残留成分を除去する必要がある。
特開２００６−１３６１３８号公報には、このような残留成分を除去するため、高調波スペクトルを拡散するための第１の発振器と、オフセット電圧を重畳するための第２の発振器とを設け、これら両発振器出力を加算し、これによりノイズスペクトルを所望の周波数帯域外にシフトする方法が記載されている。
【０００４】
まず、車載レーダ装置について簡単に説明し、次にこの車載レーダ装置に採用する電源装置の構成などについての課題を述べる。
車載レーダ装置は、レーダ装置が電波を送信してから当該レーダ装置のシステム上検出できる最大検出可能距離に存在するターゲットで反射した反射信号を前記レーダ装置が受信するまでに必要な時間を「観測期間」とし、この観測期間でレーダ装置の検出距離内に存在するターゲットから反射した微小な反射信号を受信することによってターゲットの有無を検出し、検出したターゲットまでの相対距離・相対速度・方向などの情報を得る。
車載レーダ装置は、上記のような電波の送信と受信の一連の動作を定期的に実施する。
車載レーダ装置には、電波を送信あるいは受信するためのモジュールが備えられていて、このモジュールは、例えば、発振器、増幅器、分配器、逓倍器、パルスＯＮ（オン）／ＯＦＦ（オフ）スイッチなどから成る。
【０００５】
前記モジュール内の発振器で生成された所望の周波数信号を分配器にて送信用、受信用に分配し、送信用に分配された信号は逓倍器で逓倍された後、増幅器で増幅され、パルスＯＮ／ＯＦＦスイッチ、アンテナを介して電波として送信される。このとき、パルスＯＮ／ＯＦＦスイッチにより電波を送信するか停止かを切替える。
前方のターゲットから得られる反射信号と分配器で受信用に分配した信号とをミキシングし、反射信号の周波数を中間周波数帯（数１００ｋＨｚ〜数１０ＭＨｚ）にダウンコンバートし、この信号をビート信号としてモジュールから取り出す。
このビート信号は、所望の信号レベルまでＩＦ増幅器（周波数帯域：数１００ｋＨｚ〜数１０ＭＨｚ、利得：数１０ｄＢ）で増幅され、この信号を信号処理演算することによりターゲットの相対距離、相対速度、方向などを得る。
【０００６】
このような車載レーダ装置においては、内部に配置した電源装置から前記ＩＦ増幅器への電源供給やモジュールへのバイアス供給を行うが、この際に、電源装置から発生するノイズが前記ＩＦ増幅器やモジュールへ影響を与えないようにする必要がある。
【０００７】
車載レーダ装置用の電源装置を実現するための主要な電源方式としては、スイッチングレギュレータ方式、シリーズレギュレータ方式あるいはシャントレギュレータ方式などがある。
スイッチングレギュレータ方式は，電源装置に供給した電源電圧（電源入力）をスイッチ素子でＯＮ／ＯＦＦ切替え、そのスイッチ素子の出力をダイオードで整流し、コイル及びコンデンサを用いて平滑化することで、電源装置に供給した電源電圧を昇／降圧して所望の出力電圧を生成する。
【０００８】
スイッチングレギュレータ方式は、「電力の変換損失が少ない」というメリットがある反面、スイッチ動作の基準周波数（数１００ｋＨ〜数ＭＨｚ程度）に起因するノイズが発生するという課題がある。
一方、シリーズレギュレータやシャントレギュレータの方式は、電源装置の入出力間に直列あるいは並列に設けたＦＥＴやトランジスタなどの制御素子によって電源電圧を降圧し，所望の出力電圧を得る。
シリーズレギュレータ方式やシャントレギュレータ方式は、スイッチングレギュレータ方式のようにスイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦ動作がないので、スイッチ動作に伴うノイズが発生しない。従って、スイッチングレギュレータ方式と比較してノイズ性能が良い。
しかし，制御素子での電圧降下による発熱や電力変換効率が悪いといった課題がある。
【０００９】
また、スイッチングレギュレータ方式の電源装置を車載レーダ装置内のＩＦ増幅器や発振器の付近に配置すると、スイッチ動作の基準周波数に起因するノイズが電源回路や増幅器等の周辺回路へ輻射する、あるいは前記ビート信号に重畳して車載レーダ装置のターゲット検出性能に悪影響を与えるという問題がある。
そのため、従来の車載レーダ装置では、図１０に示すようにスイッチングレギュレータ１００の出力をシリーズレギュレータ２００を介して電源回路や増幅器などの周辺回路へ供給する構成としてきた。
しかし、このような従来の構成では、シリーズレギュレータ２００の部分で電力変換効率が悪く、発熱が大きいことから、部品への熱ストレスによる耐久性の低下や特性劣化という点で課題が残る。
【００１０】
また、このような課題に対して、特開２００７−１２４８８６号公報や特開２００６−１３６１３８号公報に記載されている手法を取り入れたとしても、スイッチ動作の基準周波数（数１００ｋＨ〜数ＭＨｚ程度）と前記ビート信号や前記ＩＦ増幅器の周波数帯域（数１００ｋＨｚ〜数１０ＭＨｚ）が重なるので、スイッチングレギュレータのスイッチ動作に起因するノイズの周波数帯域を、「当該車載レーダ装置が検出範囲内にターゲットが存在するかどうかを検出するために設けた期間（即ち、上記観測期間）のビート信号」に混入しないようにしなくてはらないという課題がある。
【００１１】
このような背景から、車載レーダ装置における増幅器の電源やモジュールへ直接電源を供給するバイアス電圧源には、電力変換効率の良い前者のスイッチングレギュレータを採用できず、電力損失の大きい後者のシリーズレギュレータを採用する必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００７−１２４８８６号公報
【特許文献２】特開２００６−１３６１３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、前述したような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、車載レーダ装置において、前記ＩＦ増幅器やモジュールなどへ所望の電圧を供給するために配置された電源装置の発熱量を低減し、かつ車載レーダ装置に配置された電源装置が発生するノイズによって車載レーダ装置の検出性能が損なわれるのを防ぐことができる「車載レーダ装置用の電源装置」を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明に係る車載レーダ装置用の電源装置は、電波を送受する車載レーダ装置用の電源装置であって、前記電源装置は、入力電圧をスイッチ素子でＯＮ／ＯＦＦし、前記スイッチ素子の出力を整流・平滑化することにより前記入力電圧を昇圧／降圧して所望の出力電圧を生成するスイッチングレギュレータが直列に複数段接続されたスイッチングレギュレータの接続体と、前記電源装置が出力する出力電源電圧と所定の基準電圧を比較して比較結果を出力する電圧比較手段と、当該車載レーダ装置が電波を送信あるいは受信していない期間に、出力パルスのＨｉ／Ｌｏｗを切替えるパルス生成手段を備え、前記パルス生成手段から出力するパルスによって前記接続体の最終段のスイッチングレギュレータをスイッチ駆動すると共に、前記電圧比較手段の比較結果を前記パルス生成手段が出力するパルスでスイッチ駆動されない最終段以外のスイッチングレギュレータにフィードバックすることによって所定の出力電源電圧を得るように構成されている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、複数のスイッチングレギュレータを直列に接続した構成であっても、最終段スイッチングレギュレータが発生するノイズによって車載レーダ装置の検出性能が低下するのを防ぎ、かつ所定の電源電圧を得ることができる。
さらに、シリーズレギュレータと比較して電力変換効率の良いスイッチングレギュレータを用いるので、電力損失や発熱が低減され、低消費電力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態１による車載レーダ装置用の電源装置の構成を概念的に示す図である。
【図２】実施の形態１によるパルス生成手段の構成を示す図である。
【図３】電圧比較手段の構成例を示す図である。
【図４】実施の形態１におけるパルス生成手段の動作を説明するための図である。
【図５】実施の形態２におけるパルス生成手段の動作を説明するための図である。
【図６】実施の形態３による車載レーダ装置用の電源装置の構成を概念的に示す図である。
【図７】実施の形態４よる車載レーダ装置用の電源装置の構成を示す図である。
【図８】実施の形態４におけるパルス生成手段の動作を説明するための図である。
【図９】実施の形態４においてパルス生成手段の出力波形をどのように生成するのかを説明するための図である。
【図１０】従来の車載レーダ装置の構成例を概念的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面に基づいて、本発明の一実施の形態例について説明する。
なお、各図間において、同一符合は、同一あるいは相当のものであることを表す。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１による車載レーダ装置用の電源装置の構成例を概念的に示す図である。
図１において、１は後述する最終段以外のスイッチングレギュレータであり、第１スイッチングレギュレータ１ａ、第２スイッチングレギュレータ１ｂ、・・・・の複数のスイッチングレギュレータで構成されている。２は最終段のスイッチングレギュレータである第Ｎスイッチングレギュレータ、３はパルス生成手段（パルス生成回路）、４は電圧比較手段（電圧比較回路）である。
【００１８】
なお、図１では、最終段以外のスイッチングレギュレータ１は、２つ以上の複数のスイッチングレギュレータ（第１スイッチングレギュレータ１ａ、第２スイッチングレギュレータ１ｂ、・・・）で構成されている場合を示しているが、最終段以外のスイッチングレギュレータ１は、単独のスイッチングレギュレータ（例えば第１スイッチングレギュレータ１ａのみ）で構成されていてもよい。この場合は、Ｎ＝２となる。
第１スイッチングレギュレータ１ａ、第２スイッチングレギュレータ１ｂ・・・・から最終断の第Ｎスイッチングレギュレータ２のそれぞれは、その内部に設けたスイッチ素子をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、供給された入力電圧からスイッチング電圧を生成し、コイル、コンデンサ等のフィルタにより前記スイッチング電圧を平滑化した後、出力するスイッチングレギュレータである。
【００１９】
このようなスイッチングレギュレータを用いて、前段のスイッチングレギュレータ出力を後段のスイッチングレギュレータの入力として、第１スイッチングレギュレータ１ａから最終段の第Ｎのスイッチングレギュレータまで直列に接続されている。
最終段スイッチングレギュレータ（第Ｎスイッチングレギュレータ）２は、パルス生成手段（パルス生成回路）３が生成するパルス信号によって内部に設けたスイッチ素子が駆動されると共に、最終段スイッチレギュレータ２の出力は電圧比較手段（電圧比較回路）４へ入力される。
本実施の形態におけるパルス生成手段３は、車載レーダ装置がビート信号の観測期間（即ち、当該車載レーダ装置が検出範囲内にターゲットが存在するかどうかを検出するために設けた期間）を経過してから次の送信を開始するまでの間に、第Ｎスイッチングレギュレータ２に設けたスイッチ素子を１回のみＯＮ／ＯＦＦ制御するための手段である。
【００２０】
図２は、本実施の形態におけるパルス生成手段３の構成を示す図であり、パルス生成手段３は、送信／受信検出部３１、遅延回路３２及びパルス生成器３３から構成される。
パルス生成手段３は、前述した電波を送信あるいは受信するためのモジュールのパルスＯＮ／ＯＦＦスイッチの制御信号をトリガとして、送信／受信検出部３１によって当該車載レーダ装置が電波を送信あるいは受信を開始したことを検出し、遅延回路３２によってパルス生成器３３が出力する出力信号の出力タイミングを制御する。このときの出力タイミングは、車載レーダ装置がビート信号の観測期間を経過してから次の電波送信を開始するまでの間に前記スイッチ素子の状態を１回のみ切替えるように設定する。
【００２１】
図３は、電圧比較手段（電圧比較回路）４の構成例を示す図である。
電圧比較手段４は、その内部あるいは外部から与えられた基準電圧４１と、最終段の第Ｎスイッチングレギュレータ２の出力電圧を所定の比で分圧する分圧抵抗４２と、分圧抵抗４２で分圧された電圧値（即ち、抵抗４２ａと抵抗４２ｂとで分圧された電圧）と前記基準電圧４１との差電圧を比較して増幅する演算増幅器４３と、演算増幅器４３の出力を入力するＰＷＭ回路４４とで構成されている。
ＰＷＭ回路４４では、両者（即ち、分圧抵抗４２で分圧された電圧値と基準電圧）の差分に依存したデューティー比のパルス波形を出力する。
このＰＭＷ回路４４の出力を用いて、パルス生成手段３によって制御される最終段の第Ｎスイッチングレギュレータ２以外のスイッチングレギュレータ１（即ち、第１スイッチングレギュレータ１ａ、第２スイッチングレギュレータ１ｂ、・・・）に設けられたスイッチ素子を駆動する。
【００２２】
図４は、本実施の形態におけるパルス生成手段３の動作を説明するための図である。
図４（ａ）はパルス生成手段３に入力するパルスＯＮ／ＯＦＦスイッチの制御信号、図４（ｂ）は電波の送信／受信期間、図４（ｃ）はパルス生成手段３の出力波形（即ち、パルス生成手段３から出力するパルス信号の波形）を示している。
なお、図４（ｂ）の“ＴＡ”は、電波を送信あるいは受信をともにしない期間を示している。
パルス生成手段３から出力されるパルス信号は、図４に示したように、電波を送信あるいは受信をともにしない期間ＴＡ内に、「立ち上がり」あるいは「立ち下がり」の変化が１度のみの出力されるパルスである。
即ち、期間ＴＡ内でパルス生成手段３から出力されるパルス信号は、ＨｉまたはＬｏに切替わる。
【００２３】
本実施の形態では、最終段の第Ｎスイッチングレギュレータ２は、当該車載レーダ装置が電波を送信あるいは受信ともにしていない間にスイッチング駆動され、最終段の第Ｎスイッチングレギュレータ２の入力が降圧されたものを出力するのであるが、最終段の第Ｎスイッチングレギュレータ２の出力が所定の電源電圧（出力電圧）となるように電圧比較回路４の出力パルスのデューティー比を制御し、パルス生成手段３により生成されたパルスで駆動されないスイッチングレギュレータ（即ち、第１スイッチングレギュレータ１ａ、第２スイッチングレギュレータ１ｂ・・・）をスイッチング駆動することによって、最終的に第Ｎスイッチングレギュレータ２の入力が制御され、所定の電源電圧を得ることができる。
また、最終段の第Ｎスイッチングレギュレータ２のスイッチング駆動が、「電波を送信、あるいは受信ともにしない期間」に同期して行われるので、本来、スイッチングによってＨｉ／Ｌｏ切替わる瞬間に多く発生するノイズは、当該車載レーダ装置のターゲット検出性能に影響を及ぼさない期間で発生する。
従って、車載レーダ装置、特に低いノイズ性能を必要とする増幅器や前記モジュールへの電源として直接スイッチングレギュレータを用いることができるので、電源回路部での発熱量を低減し、かつ、電源回路部でのノイズ性能によって当該車載レーダ装置のノイズ検出性能が低下するのを抑制できる。
【００２４】
以上説明したように、本実施の形態による車載レーダ装置用の電源装置は、電波を送受する車載レーダ装置用の電源装置であって、電源装置は、入力電圧をスイッチ素子でＯＮ／ＯＦＦし、スイッチ素子の出力を整流・平滑化することにより入力電圧を昇圧／降圧して所望の出力電圧を生成するスイッチングレギュレータ（１ａ、１ｂ・・・２）が直列に複数段接続されたスイッチングレギュレータの接続体と、電源装置が出力する出力電源電圧と所定の基準電圧を比較して比較結果を出力する電圧比較手段４と、当該車載レーダ装置が電波を送信あるいは受信していない期間に出力パルスのＨｉ／Ｌｏｗを切替えるパルス生成手段３を備え、パルス生成手段３から出力するパルスによって前記スイッチングレギュレータの接続体の最終段のスイッチングレギュレータ２をスイッチ駆動すると共に、電圧比較手段４の比較結果をパルス生成手段３が出力するパルスでスイッチ駆動されない最終段以外のスイッチングレギュレータ（１ａ、１ｂ・・・）にフィードバックすることによって所定の出力電源電圧を得るように構成されている。
【００２５】
従って、本実施の形態によれば、シリーズレギュレータは用いずに電力変換効率の良い複数個のスイッチングレギュレータを直列接続した構成としているので、電源部での損失や発熱が低減され、低消費電力化することができる。
さらに、車載レーダ装置が電波を送信あるいは受信していない期間にパルス生成手段で生成されるパルスによって最終段のスイッチングレギュレータのスイッチング駆動がなされるので、最終段のスイッチングレギュレータのスイッチ動作時に発生するノイズは、車
載レーダ装置の検出性能に影響を及ぼさない期間に発生する。
従って、最終段のスイッチングレギュレータが発生するノイズにより車載レーダ装置の検出性能が低下するのを防ぐことができる。
【００２６】
また、本実施の形態によれば、パルス生成手段３は、車載レーダ装置が電波を送信あるいは受信していない期間に、立ち上がりか立ち下がりのいずれかの変化が１度のみのパルスを出力するので、第１のスイッチングレギュレータ１ａ（初段のスイッチングレギュレータ）の入力と最終段のスイッチングレギュレータ２の出力電圧との電位差が小さい場合により有効である。
【００２７】
実施の形態２．
図５は、実施の形態２におけるパルス生成手段３の動作を説明するための図である。
図５（ａ）はパルス生成手段３に入力するパルスＯＮ／ＯＦＦスイッチの制御信号、図５（ｂ）は電波の送信／受信期間、図５（ｃ）はパルス生成手段３から出力するパルス信号の波形を示している。
なお、図５（ｂ）の“ＴＡ”は、電波を送信あるいは受信をともにしない期間を示している。
前述した実施の形態１では、パルス生成手段３から出力されるパルス信号は、電波を送信あるいは受信をともにしない期間ＴＡに出力される「立ち上がり」か「立ち下がり」のいずれかの変化が１度のみのパルスとしたが、図５に示したように、車載レーダ装置が送信あるいは受信ともにしていない期間ＴＡ内に「立ち上がり」と「立下り」の両方の変化を発生するパルスとしても構わない。
なお、図５では、一例として前記パルス生成手段３の「立ち上がり」及び「立ち下がり」のパルス数は５パルスとしたが、パルスの数はいくつであっても良い。
また、図５において、電波を送受／受信している間のパルス生成手段３の出力は、Ｌｏとしているが、この期間で、パルス生成手段３の出力はＨｉであっても構わない。
【００２８】
電源装置に供給した電源電圧（電源入力）と最終段の第Ｎスイッチングレギュレータ２の出力電圧との電位差が小さい場合には、スイッチングレギュレータのスイッチ素子における電圧降下が小さいため発熱や電力変換効率が問題とならい。
従って、実施の形態１で示した電源装置の構成は、電源装置に供給した電源電圧と最終段レギュレータ出力電圧との出力電位差が小さい場合に有効である。
一方、電源装置に供給した電源電圧と最終段レギュレータの出力電圧との出力電位差が大きい場合には、スイッチングレギュレータのスイッチ素子における電圧降下が大きくなり、発熱や電力変換効率が悪くなる。
そこで，スイッチングレギュレータのスイッチ素子の駆動動作を速くし、スイッチ素子のＯＮ時間を短くすることによりスイッチ素子での発熱を抑制させる必要がある。
従って、実施の形態２で示した電源装置の構成は、電源装置に供給した電源電圧と最終段レギュレータ出力電圧との出力電位差が大きい場合に有効である。
【００２９】
以上説明したように、本実施の形態による車載レーダ装置用の電源装置のパルス生成手段３は、車載レーダ装置が電波を送信あるいは受信していない期間に、「立ち上がり」と「立ち下がり」の両方の変化を発生するパルスを出力することを特徴とする。
従って、本実施の形態によれば、スイッチングレギュレータのスイッチ素子の駆動動作を速くし、スイッチ素子のＯＮ時間を短くすることが可能であり、スイッチ素子での発熱をより抑制することができる。
特に、第１のスイッチングレギュレータの入力と最終段のスイッチングレギュレータの出力電位差が大きい場合により有効である。
【００３０】
実施の形態３．
図６は、実施の形態３による車載レーダ装置用の電源装置の構成例を概念的に示す図である。
本実施の形態による車載レーダ装置においては、図６に示すように前記電圧比較手段４の出力を第１段目のスイッチングレギュレータ１ａのみにフィードバックさせてスイッチングを駆動させる構成とする。
電源装置から出力するべき所定の電源出力電圧と最終段のスイッチングレギュレータ（即ち、第Ｎスイッチングレギュレータ２）から出力する電圧との誤差を補うために、電圧比較手段４において、基準電圧４１と電源出力電圧を分圧抵抗４２で分圧した電圧値を比較し、ＰＭＷ回路４４の出力パルスのデューティー比を制御してスイッチングレギュレータのスイッチ素子を駆動させるのであるが、この際のスイッチング電圧変動が出力に現れてしまう。
【００３１】
実施の形態１の場合には、最終段のスイッチングレギュレータ以外には一様に電圧比較手段４の出力を各スイッチングレギュレータへフィードバックさせているため、スイッチング電圧変動が後段になっても発生してしまう。
一方、本実施の形態のように第１番目のスイッチングレギュレータ（第１スイッチングレギュレータ１ａ）のみに電圧比較手段４の出力（比較結果）をフィードバックさせた場合には、電源装置から出力するべき所定の電源出力電圧と最終段レギュレータ出力電圧との誤差の大部分が第１番目のスイッチングレギュレータで吸収されるので、後段のスイッチングレギュレータへ伝搬するほどスイッチング電圧の変動は小さく、かつ、フィルタ等で平滑され小さくなる。
従って、最終的に得られる電源電圧は、さらに低ノイズで安定した出力が得られる。
なお、上記実施の形態１〜３では、電波を送信あるいは受信ともにしない領域において、パルスの立ち上がり、立ち下がりを行っていたが、回路設計や基板設計上の都合で、電波を送信をしない期間あるいは受信しない期間だけで、パルスの立ち上がり、立ち下がりを行う構成としても、一定の効果が得られる。
【００３２】
以上説明したように、本実施の形態による車載レーダ装置用の電源装置は、電圧比較手段４の比較結果を、第１段のスイッチングレギュレータ１ａのみにフィードバックすることことによって所定の出力電源電圧を得るように構成している。
本実施の形態によれば、電圧比較手段で出力電圧の誤差を検出し、第１のスイッチングレギュレータへフィードバッグすることによって出力電圧に発生するスイッチング電圧変動が、後段のスイッチングレギュレータへ伝搬するほどスイッチング電圧の変動はフィルタ等で平滑され小さくなる。従って、最終的に得られる電源電圧は、より低ノイズで安定した出力が得られる。
【００３３】
実施の形態４．
図７は、実施の形態４による車載レーダ装置用の電源装置の構成例を概念的に示す図である。
前述した実施の形態１〜３では、「パルス生成手段３で生成されたパルスによって駆動されないスイッチングレギュレータ」に、電圧比較手段４の比較結果をフィードバックしていたが、本実施の形態では、「パルス生成手段３で生成されたパルスで駆動されるスイッチングレギュレータ」に、電圧比較手段４の比較結果をフィードバックする場合について述べる。
前述の実施の形態１と同様に、図７中の第スイッチングレギュレータ１ａ、第２スイッチングレギュレータ１ｂ・・・・から最終段の第Ｎスイッチングレギュレータ２のそれぞれは、入出力間に備えたスイッチ素子をＯＮ／ＯＦＦ制御することで、当該電源装置に入力した電源入力からスイッチング電圧を生成し、コイル、コンデンサ等のフィルタで前記スイッチング電圧を平滑化した後、出力するスイッチングレギュレータである。
このようなスイッチングレギュレータを用いて、前段のスイッチングレギュレータ出力
を後段スイッチングレギュレータの入力として、直列に第１から最終段の第Ｎまで接続されている。
【００３４】
最終段の第Ｎスイッチングレギュレータ２は、パルス生成手段３が生成するパルス信号によって内部のスイッチ素子を駆動すると共に、最終段の第Ｎスイッチレギュレータ２の出力を電圧比較回路４へ入力する。
図８は、実施の形態４におけるパルス生成手段３の動作を説明するための図である。
図８（ａ）はパルス生成手段３に入力するパルスＯＮ／ＯＦＦスイッチの制御信号、図８（ｂ）は電波の送信／送信しない期間、図８（ｃ）はパルス生成手段３の出力波形を示している。
なお、図８（ｂ）の“ＴＢ”は、電波を送信しない期間を示している。
パルス生成手段３は、電波を送信しない期間ＴＢを、例えば、図８のように前記パルスＯＮ／ＯＦＦスイッチの制御信号をトリガとして、当該車載レーダ装置が電波を送信しない期間を検出し、この期間ＴＢでパルスを出力する構成とする。
なお、本実施の形態では、パルス生成手段３は、電波を送信しない期間ＴＢにパルス信号を出力すればよいので、出力パルスのＤｕｔｙの自由度が大きい。
【００３５】
電圧比較手段４の構成は、前述した実施の形態１での電圧比較手段の構成と同様であり、基準電圧４１、分圧抵抗４２、演算増幅器４３、入力電圧に依存したディーティ比のパルスを生成するＰＷＭ制御回路４４から構成する。
電圧比較回路４の内部あるいは外部から与えた前記基準電圧４１と、入力を所定の出力電圧と基準電圧４１から決定される定数比で抵抗分圧し得られる電圧値を演算増幅器４３で比較し、両者の差分に依存したデューティー比のパルス波形を出力する。
電圧比較回路４の出力は、パルス生成手段３に入力され、パルス生成手段３から出力するパルス信号によって最終段のスイッチングレギュレータのスイッチングを駆動する。
【００３６】
図９は、パルス生成手段３の出力波形をどのようにして生成するのかを説明するための図である。
パルス生成手段３は、パルスＯＮ／ＯＦＦスイッチの制御信号がＯＮからＯＦＦへの切替り時をトリガとして、パルスＯＮ検出部（図示なし）にて検出し、遅延回路３２を介してＡＮＤ回路であるパルス生成器３３へ入力する。
ここで、遅延回路３２の入力にＨｉが入力されてから所定時間遅延して遅延回路出力が立ち上がり、設定した期間のみＨｉを出力するよう動作する。
従って、この遅延回路３２の立ち上がり遅延時間とＨｉを出力する期間によって、パルス生成手段３のパルス出力するタイミングを「電波を送信しない期間」とするか、「電波を受信しない期間」とするかを設定する。
一方、電圧比較手段４の出力は、パルス生成器３３の他方の入力端子に接続されており、遅延回路３２の出力がＨｉのときに電圧比較手段４の出力によりスイッチングレギュレータのスイッチ素子をＯＮ／ＯＦＦ駆動する。このようにして、図８に示す出力波形を生成する。
【００３７】
なお、前記パルス生成手段３のパルス信号は、電波を送信しない期間に、立ち上がりか立ち下がりの変化が１度のみの出力であっても構わないし、複数のパルスが存在しても構わない。
また、「電波を送信しない期間」を「電波を受信しない期間」としても同様の効果が得られる。
また、本実施の形態では、パルス生成手段３で駆動されるスイッチングレギュレータは、第Ｎの最終段のみであるが、パルス生成手段３で駆動されるスイッチングレギュレータは複数あっても構わない。
このようにした場合、最終段のスイッチングレギュレータ２は、車載レーダ装置が電波
を送信していない間にスイッチング駆動され、最終段のスイッチングレギュレータ２の入力が降圧されたものを出力するが、本構成の場合は、電波を送信していない期間の範囲が比較的広いため、前記パルス生成手段３のＤｕｔｙをこの期間内で変化させることで、安定した所定の電源電圧を得るように構成することが可能になる。
【００３８】
ところで、車載レーダ装置の方式の１つであるパルスレーダ方式場合には、 送信した
パルス信号とターゲットから反射してきたパルス信号との時間差を測定することで、距離を検出する。
このような方式の場合には、レーダ装置の検出できる距離分解能を上げるため、送信パルスのパルス幅を短くする必要がある。
また、レーダ装置が遠くにあるターゲットを観測するためには、送信したパルス信号が反射して戻ってくるまで次の送信を行えないので、送信していない期間の範囲が比較的広くなる。
なお、以上は、パルスレーダ方式の場合について説明したが、パルスレーダ方式に限定されるものではない。
【００３９】
以上説明したように、本実施の形態による車載レーダ装置用の電源装置は、電圧比較手段４の比較結果を、最終段のスイッチングレギュレータ２をスイッチ駆動するパルス生成手段３にフィードバックし、当該車載レーダ装置が電波を送信していない期間にパルス生成手段３の出力パルスのＨｉ／Ｌｏｗを切替えることによって所定の出力電源電圧を得るように構成されている。
本実施の形態によれば、「電波を送信していない期間」に余裕がある場合は、パルス生成手段３が出力する出力パルスのＤｕｔｙを変化させる自由度が向上するため、より柔軟な出力電圧設定ができ、負荷変動に対しロバスト（ｒｏｂｕｓｔ：強健）な電源構成を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、車載レーダ装置内に配置される電源装置の発熱量を低減し、かつ、電源装置が発生するノイズによって車載レーダ装置のターゲット検出性能が損なわれるのを防ぐことができる車載レーダ装置用の電源装置の実現に有用である。
【符号の説明】
【００４１】
１ 最終段以外のスイッチングレギュレータ
１ａ 第１スイッチングレギュレータ
１ｂ 第２スイッチングレギュレータ
２ 最終段のスイッチングレギュレータ
３ パルス生成手段
３１ 送信／受信検出部 ３２ 遅延回路 ３３ パルス生成器
４ 電圧比較手段
４１ 基準電圧 ４２ 分圧抵抗 ４３ 演算増幅器
４４ ＰＷＭ回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は車載用のレーダ装置（以下、車載レーダ装置と記す）に関し、特に車載レーダ装置内部に配置するスイッチング方式の電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スイッチング方式の電源装置の構成に関する従来技術としては、例えば、特開２００７−１２４８８６号公報に記載されたものがある。
特開２００７−１２４８８６号公報には、目標電圧に応じた基準スイッチング周波数でスイッチング手段を動作させることにより、入力電圧を前記目標電圧に調整して出力するスイッチング電源装置において、スイッチング手段を基準スイッチング周波数で動作させる際に発生するノイズを低減化するため、基準スイッチング周波数を含む所定周波数の範囲で、スイッチング手段を動作させるスイッチング周波数を変更するスイッチング周波数変更手段を備えることが記載されている。
【０００３】
また、パルス幅変調波で動作を制御する機器において、スイッチングノイズによる車載機器への悪影響を除去するため、制御パルスよりも低い周波数で制御パルスを周波数変調し、これにより制御パルスの高調波成分のスペクトルを拡散する方法が知られている。
しかし、この方法では、受信周波数帯域内にも拡散されたノイズ成分が残留しており、この残留成分を除去する必要がある。
特開２００６−１３６１３８号公報には、このような残留成分を除去するため、高調波スペクトルを拡散するための第１の発振器と、オフセット電圧を重畳するための第２の発振器とを設け、これら両発振器出力を加算し、これによりノイズスペクトルを所望の周波数帯域外にシフトする方法が記載されている。
【０００４】
まず、車載レーダ装置について簡単に説明し、次にこの車載レーダ装置に採用する電源装置の構成などについての課題を述べる。
車載レーダ装置は、レーダ装置が電波を送信してから当該レーダ装置のシステム上検出できる最大検出可能距離に存在するターゲットで反射した反射信号を前記レーダ装置が受信するまでに必要な時間を「観測期間」とし、この観測期間でレーダ装置の検出距離内に存在するターゲットから反射した微小な反射信号を受信することによってターゲットの有無を検出し、検出したターゲットまでの相対距離・相対速度・方向などの情報を得る。
車載レーダ装置は、上記のような電波の送信と受信の一連の動作を定期的に実施する。
車載レーダ装置には、電波を送信あるいは受信するためのモジュールが備えられていて、このモジュールは、例えば、発振器、増幅器、分配器、逓倍器、パルスＯＮ（オン）／ＯＦＦ（オフ）スイッチなどから成る。
【０００５】
前記モジュール内の発振器で生成された所望の周波数信号を分配器にて送信用、受信用に分配し、送信用に分配された信号は逓倍器で逓倍された後、増幅器で増幅され、パルスＯＮ／ＯＦＦスイッチ、アンテナを介して電波として送信される。このとき、パルスＯＮ／ＯＦＦスイッチにより電波を送信するか停止かを切替える。
前方のターゲットから得られる反射信号と分配器で受信用に分配した信号とをミキシングし、反射信号の周波数を中間周波数帯（数１００ｋＨｚ〜数１０ＭＨｚ）にダウンコンバートし、この信号をビート信号としてモジュールから取り出す。
このビート信号は、所望の信号レベルまでＩＦ増幅器（周波数帯域：数１００ｋＨｚ〜数１０ＭＨｚ、利得：数１０ｄＢ）で増幅され、この信号を信号処理演算することによりターゲットの相対距離、相対速度、方向などを得る。
【０００６】
このような車載レーダ装置においては、内部に配置した電源装置から前記ＩＦ増幅器への電源供給やモジュールへのバイアス供給を行うが、この際に、電源装置から発生するノイズが前記ＩＦ増幅器やモジュールへ影響を与えないようにする必要がある。
【０００７】
車載レーダ装置用の電源装置を実現するための主要な電源方式としては、スイッチングレギュレータ方式、シリーズレギュレータ方式あるいはシャントレギュレータ方式などがある。
スイッチングレギュレータ方式は，電源装置に供給した電源電圧（電源入力）をスイッチ素子でＯＮ／ＯＦＦ切替え、そのスイッチ素子の出力をダイオードで整流し、コイル及びコンデンサを用いて平滑化することで、電源装置に供給した電源電圧を昇／降圧して所望の出力電圧を生成する。
【０００８】
スイッチングレギュレータ方式は、「電力の変換損失が少ない」というメリットがある反面、スイッチ動作の基準周波数（数１００ｋＨ〜数ＭＨｚ程度）に起因するノイズが発生するという課題がある。
一方、シリーズレギュレータやシャントレギュレータの方式は、電源装置の入出力間に直列あるいは並列に設けたＦＥＴやトランジスタなどの制御素子によって電源電圧を降圧し，所望の出力電圧を得る。
シリーズレギュレータ方式やシャントレギュレータ方式は、スイッチングレギュレータ方式のようにスイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦ動作がないので、スイッチ動作に伴うノイズが発生しない。従って、スイッチングレギュレータ方式と比較してノイズ性能が良い。
しかし，制御素子での電圧降下による発熱や電力変換効率が悪いといった課題がある。
【０００９】
また、スイッチングレギュレータ方式の電源装置を車載レーダ装置内のＩＦ増幅器や発振器の付近に配置すると、スイッチ動作の基準周波数に起因するノイズが電源回路や増幅器等の周辺回路へ輻射する、あるいは前記ビート信号に重畳して車載レーダ装置のターゲット検出性能に悪影響を与えるという問題がある。
そのため、従来の車載レーダ装置では、図１０に示すようにスイッチングレギュレータ１００の出力をシリーズレギュレータ２００を介して電源回路や増幅器などの周辺回路へ供給する構成としてきた。
しかし、このような従来の構成では、シリーズレギュレータ２００の部分で電力変換効率が悪く、発熱が大きいことから、部品への熱ストレスによる耐久性の低下や特性劣化という点で課題が残る。
【００１０】
また、このような課題に対して、特開２００７−１２４８８６号公報や特開２００６−１３６１３８号公報に記載されている手法を取り入れたとしても、スイッチ動作の基準周波数（数１００ｋＨ〜数ＭＨｚ程度）と前記ビート信号や前記ＩＦ増幅器の周波数帯域（数１００ｋＨｚ〜数１０ＭＨｚ）が重なるので、スイッチングレギュレータのスイッチ動作に起因するノイズの周波数帯域を、「当該車載レーダ装置が検出範囲内にターゲットが存在するかどうかを検出するために設けた期間（即ち、上記観測期間）のビート信号」に混入しないようにしなくてはらないという課題がある。
【００１１】
このような背景から、車載レーダ装置における増幅器の電源やモジュールへ直接電源を供給するバイアス電圧源には、電力変換効率の良い前者のスイッチングレギュレータを採用できず、電力損失の大きい後者のシリーズレギュレータを採用する必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００７−１２４８８６号公報
【特許文献２】特開２００６−１３６１３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、前述したような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、車載レーダ装置において、前記ＩＦ増幅器やモジュールなどへ所望の電圧を供給するために配置された電源装置の発熱量を低減し、かつ車載レーダ装置に配置された電源装置が発生するノイズによって車載レーダ装置の検出性能が損なわれるのを防ぐことができる「車載レーダ装置用の電源装置」を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明に係る車載レーダ装置用の電源装置は、電波を送受する車載レーダ装置用の電源装置であって、前記電源装置は、入力電圧をスイッチ素子でＯＮ／ＯＦＦし、前記スイッチ素子の出力を整流・平滑化することにより前記入力電圧を昇圧／降圧して所望の出力電圧を生成するスイッチングレギュレータが直列に複数段接続されたスイッチングレギュレータの接続体と、前記電源装置が出力する出力電源電圧と所定の基準電圧を比較して比較結果を出力する電圧比較手段と、当該車載レーダ装置が電波を送信あるいは受信していない期間に、出力パルスのＨｉ／Ｌｏｗを切替えるパルス生成手段を備え、前記パルス生成手段から出力するパルスによって前記接続体の最終段のスイッチングレギュレータをスイッチ駆動すると共に、前記電圧比較手段の比較結果を前記パルス生成手段が出力するパルスでスイッチ駆動されない最終段以外のスイッチングレギュレータにフィードバックすることによって所定の出力電源電圧を得るように構成されている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、複数のスイッチングレギュレータを直列に接続した構成であっても、最終段スイッチングレギュレータが発生するノイズによって車載レーダ装置の検出性能が低下するのを防ぎ、かつ所定の電源電圧を得ることができる。
さらに、シリーズレギュレータと比較して電力変換効率の良いスイッチングレギュレータを用いるので、電力損失や発熱が低減され、低消費電力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態１による車載レーダ装置用の電源装置の構成を概念的に示す図である。
【図２】実施の形態１によるパルス生成手段の構成を示す図である。
【図３】電圧比較手段の構成例を示す図である。
【図４】実施の形態１におけるパルス生成手段の動作を説明するための図である。
【図５】実施の形態２におけるパルス生成手段の動作を説明するための図である。
【図６】実施の形態３による車載レーダ装置用の電源装置の構成を概念的に示す図である。
【図７】実施の形態４よる車載レーダ装置用の電源装置の構成を示す図である。
【図８】実施の形態４におけるパルス生成手段の動作を説明するための図である。
【図９】実施の形態４においてパルス生成手段の出力波形をどのように生成するのかを説明するための図である。
【図１０】従来の車載レーダ装置の構成例を概念的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面に基づいて、本発明の一実施の形態例について説明する。
なお、各図間において、同一符合は、同一あるいは相当のものであることを表す。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１による車載レーダ装置用の電源装置の構成例を概念的に示す図である。
図１において、１は後述する最終段以外のスイッチングレギュレータであり、第１スイッチングレギュレータ１ａ、第２スイッチングレギュレータ１ｂ、・・・・の複数のスイッチングレギュレータで構成されている。２は最終段のスイッチングレギュレータである第Ｎスイッチングレギュレータ、３はパルス生成手段（パルス生成回路）、４は電圧比較手段（電圧比較回路）である。
【００１８】
なお、図１では、最終段以外のスイッチングレギュレータ１は、２つ以上の複数のスイッチングレギュレータ（第１スイッチングレギュレータ１ａ、第２スイッチングレギュレータ１ｂ、・・・）で構成されている場合を示しているが、最終段以外のスイッチングレギュレータ１は、単独のスイッチングレギュレータ（例えば第１スイッチングレギュレータ１ａのみ）で構成されていてもよい。この場合は、Ｎ＝２となる。
第１スイッチングレギュレータ１ａ、第２スイッチングレギュレータ１ｂ・・・・から最終断の第Ｎスイッチングレギュレータ２のそれぞれは、その内部に設けたスイッチ素子をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、供給された入力電圧からスイッチング電圧を生成し、コイル、コンデンサ等のフィルタにより前記スイッチング電圧を平滑化した後、出力するスイッチングレギュレータである。
【００１９】
このようなスイッチングレギュレータを用いて、前段のスイッチングレギュレータ出力を後段のスイッチングレギュレータの入力として、第１スイッチングレギュレータ１ａから最終段の第Ｎのスイッチングレギュレータまで直列に接続されている。
最終段スイッチングレギュレータ（第Ｎスイッチングレギュレータ）２は、パルス生成手段（パルス生成回路）３が生成するパルス信号によって内部に設けたスイッチ素子が駆動されると共に、最終段スイッチレギュレータ２の出力は電圧比較手段（電圧比較回路）４へ入力される。
本実施の形態におけるパルス生成手段３は、車載レーダ装置がビート信号の観測期間（即ち、当該車載レーダ装置が検出範囲内にターゲットが存在するかどうかを検出するために設けた期間）を経過してから次の送信を開始するまでの間に、第Ｎスイッチングレギュレータ２に設けたスイッチ素子を１回のみＯＮ／ＯＦＦ制御するための手段である。
【００２０】
図２は、本実施の形態におけるパルス生成手段３の構成を示す図であり、パルス生成手段３は、送信／受信検出部３１、遅延回路３２及びパルス生成器３３から構成される。
パルス生成手段３は、前述した電波を送信あるいは受信するためのモジュールのパルスＯＮ／ＯＦＦスイッチの制御信号をトリガとして、送信／受信検出部３１によって当該車載レーダ装置が電波を送信あるいは受信を開始したことを検出し、遅延回路３２によってパルス生成器３３が出力する出力信号の出力タイミングを制御する。このときの出力タイミングは、車載レーダ装置がビート信号の観測期間を経過してから次の電波送信を開始するまでの間に前記スイッチ素子の状態を１回のみ切替えるように設定する。
【００２１】
図３は、電圧比較手段（電圧比較回路）４の構成例を示す図である。
電圧比較手段４は、その内部あるいは外部から与えられた基準電圧４１と、最終段の第Ｎスイッチングレギュレータ２の出力電圧を所定の比で分圧する分圧抵抗４２と、分圧抵抗４２で分圧された電圧値（即ち、抵抗４２ａと抵抗４２ｂとで分圧された電圧）と前記基準電圧４１との差電圧を比較して増幅する演算増幅器４３と、演算増幅器４３の出力を入力するＰＷＭ回路４４とで構成されている。
ＰＷＭ回路４４では、両者（即ち、分圧抵抗４２で分圧された電圧値と基準電圧）の差分に依存したデューティー比のパルス波形を出力する。
このＰＭＷ回路４４の出力を用いて、パルス生成手段３によって制御される最終段の第Ｎスイッチングレギュレータ２以外のスイッチングレギュレータ１（即ち、第１スイッチングレギュレータ１ａ、第２スイッチングレギュレータ１ｂ、・・・）に設けられたスイッチ素子を駆動する。
【００２２】
図４は、本実施の形態におけるパルス生成手段３の動作を説明するための図である。
図４（ａ）はパルス生成手段３に入力するパルスＯＮ／ＯＦＦスイッチの制御信号、図４（ｂ）は電波の送信／受信期間、図４（ｃ）はパルス生成手段３の出力波形（即ち、パルス生成手段３から出力するパルス信号の波形）を示している。
なお、図４（ｂ）の“ＴＡ”は、電波を送信あるいは受信をともにしない期間を示している。
パルス生成手段３から出力されるパルス信号は、図４に示したように、電波を送信あるいは受信をともにしない期間ＴＡ内に、「立ち上がり」あるいは「立ち下がり」の変化が１度のみの出力されるパルスである。
即ち、期間ＴＡ内でパルス生成手段３から出力されるパルス信号は、ＨｉまたはＬｏに切替わる。
【００２３】
本実施の形態では、最終段の第Ｎスイッチングレギュレータ２は、当該車載レーダ装置が電波を送信あるいは受信ともにしていない間にスイッチング駆動され、最終段の第Ｎスイッチングレギュレータ２の入力が降圧されたものを出力するのであるが、最終段の第Ｎスイッチングレギュレータ２の出力が所定の電源電圧（出力電圧）となるように電圧比較回路４の出力パルスのデューティー比を制御し、パルス生成手段３により生成されたパルスで駆動されないスイッチングレギュレータ（即ち、第１スイッチングレギュレータ１ａ、第２スイッチングレギュレータ１ｂ・・・）をスイッチング駆動することによって、最終的に第Ｎスイッチングレギュレータ２の入力が制御され、所定の電源電圧を得ることができる。
また、最終段の第Ｎスイッチングレギュレータ２のスイッチング駆動が、「電波を送信、あるいは受信ともにしない期間」に同期して行われるので、本来、スイッチングによってＨｉ／Ｌｏ切替わる瞬間に多く発生するノイズは、当該車載レーダ装置のターゲット検出性能に影響を及ぼさない期間で発生する。
従って、車載レーダ装置、特に低いノイズ性能を必要とする増幅器や前記モジュールへの電源として直接スイッチングレギュレータを用いることができるので、電源回路部での発熱量を低減し、かつ、電源回路部でのノイズ性能によって当該車載レーダ装置のノイズ検出性能が低下するのを抑制できる。
【００２４】
以上説明したように、本実施の形態による車載レーダ装置用の電源装置は、電波を送受する車載レーダ装置用の電源装置であって、電源装置は、入力電圧をスイッチ素子でＯＮ／ＯＦＦし、スイッチ素子の出力を整流・平滑化することにより入力電圧を昇圧／降圧して所望の出力電圧を生成するスイッチングレギュレータ（１ａ、１ｂ・・・２）が直列に複数段接続されたスイッチングレギュレータの接続体と、電源装置が出力する出力電源電圧と所定の基準電圧を比較して比較結果を出力する電圧比較手段４と、当該車載レーダ装置が電波を送信あるいは受信していない期間に出力パルスのＨｉ／Ｌｏｗを切替えるパルス生成手段３を備え、パルス生成手段３から出力するパルスによって前記スイッチングレギュレータの接続体の最終段のスイッチングレギュレータ２をスイッチ駆動すると共に、電圧比較手段４の比較結果をパルス生成手段３が出力するパルスでスイッチ駆動されない最終段以外のスイッチングレギュレータ（１ａ、１ｂ・・・）にフィードバックすることによって所定の出力電源電圧を得るように構成されている。
【００２５】
従って、本実施の形態によれば、シリーズレギュレータは用いずに電力変換効率の良い複数個のスイッチングレギュレータを直列接続した構成としているので、電源部での損失や発熱が低減され、低消費電力化することができる。
さらに、車載レーダ装置が電波を送信あるいは受信していない期間にパルス生成手段で生成されるパルスによって最終段のスイッチングレギュレータのスイッチング駆動がなされるので、最終段のスイッチングレギュレータのスイッチ動作時に発生するノイズは、車
載レーダ装置の検出性能に影響を及ぼさない期間に発生する。
従って、最終段のスイッチングレギュレータが発生するノイズにより車載レーダ装置の検出性能が低下するのを防ぐことができる。
【００２６】
また、本実施の形態によれば、パルス生成手段３は、車載レーダ装置が電波を送信あるいは受信していない期間に、立ち上がりか立ち下がりのいずれかの変化が１度のみのパルスを出力するので、第１のスイッチングレギュレータ１ａ（初段のスイッチングレギュレータ）の入力と最終段のスイッチングレギュレータ２の出力電圧との電位差が小さい場合により有効である。
【００２７】
実施の形態２．
図５は、実施の形態２におけるパルス生成手段３の動作を説明するための図である。
図５（ａ）はパルス生成手段３に入力するパルスＯＮ／ＯＦＦスイッチの制御信号、図５（ｂ）は電波の送信／受信期間、図５（ｃ）はパルス生成手段３から出力するパルス信号の波形を示している。
なお、図５（ｂ）の“ＴＡ”は、電波を送信あるいは受信をともにしない期間を示している。
前述した実施の形態１では、パルス生成手段３から出力されるパルス信号は、電波を送信あるいは受信をともにしない期間ＴＡに出力される「立ち上がり」か「立ち下がり」のいずれかの変化が１度のみのパルスとしたが、図５に示したように、車載レーダ装置が送信あるいは受信ともにしていない期間ＴＡ内に「立ち上がり」と「立下り」の両方の変化を発生するパルスとしても構わない。
なお、図５では、一例として前記パルス生成手段３の「立ち上がり」及び「立ち下がり」のパルス数は５パルスとしたが、パルスの数はいくつであっても良い。
また、図５において、電波を送受／受信している間のパルス生成手段３の出力は、Ｌｏとしているが、この期間で、パルス生成手段３の出力はＨｉであっても構わない。
【００２８】
電源装置に供給した電源電圧（電源入力）と最終段の第Ｎスイッチングレギュレータ２の出力電圧との電位差が小さい場合には、スイッチングレギュレータのスイッチ素子における電圧降下が小さいため発熱や電力変換効率が問題とならい。
従って、実施の形態１で示した電源装置の構成は、電源装置に供給した電源電圧と最終段レギュレータ出力電圧との出力電位差が小さい場合に有効である。
一方、電源装置に供給した電源電圧と最終段レギュレータの出力電圧との出力電位差が大きい場合には、スイッチングレギュレータのスイッチ素子における電圧降下が大きくなり、発熱や電力変換効率が悪くなる。
そこで，スイッチングレギュレータのスイッチ素子の駆動動作を速くし、スイッチ素子のＯＮ時間を短くすることによりスイッチ素子での発熱を抑制させる必要がある。
従って、実施の形態２で示した電源装置の構成は、電源装置に供給した電源電圧と最終段レギュレータ出力電圧との出力電位差が大きい場合に有効である。
【００２９】
以上説明したように、本実施の形態による車載レーダ装置用の電源装置のパルス生成手段３は、車載レーダ装置が電波を送信あるいは受信していない期間に、「立ち上がり」と「立ち下がり」の両方の変化を発生するパルスを出力することを特徴とする。
従って、本実施の形態によれば、スイッチングレギュレータのスイッチ素子の駆動動作を速くし、スイッチ素子のＯＮ時間を短くすることが可能であり、スイッチ素子での発熱をより抑制することができる。
特に、第１のスイッチングレギュレータの入力と最終段のスイッチングレギュレータの出力電位差が大きい場合により有効である。
【００３０】
実施の形態３．
図６は、実施の形態３による車載レーダ装置用の電源装置の構成例を概念的に示す図である。
本実施の形態による車載レーダ装置においては、図６に示すように前記電圧比較手段４の出力を第１段目のスイッチングレギュレータ１ａのみにフィードバックさせてスイッチングを駆動させる構成とする。
電源装置から出力するべき所定の電源出力電圧と最終段のスイッチングレギュレータ（即ち、第Ｎスイッチングレギュレータ２）から出力する電圧との誤差を補うために、電圧比較手段４において、基準電圧４１と電源出力電圧を分圧抵抗４２で分圧した電圧値を比較し、ＰＭＷ回路４４の出力パルスのデューティー比を制御してスイッチングレギュレータのスイッチ素子を駆動させるのであるが、この際のスイッチング電圧変動が出力に現れてしまう。
【００３１】
実施の形態１の場合には、最終段のスイッチングレギュレータ以外には一様に電圧比較手段４の出力を各スイッチングレギュレータへフィードバックさせているため、スイッチング電圧変動が後段になっても発生してしまう。
一方、本実施の形態のように第１番目のスイッチングレギュレータ（第１スイッチングレギュレータ１ａ）のみに電圧比較手段４の出力（比較結果）をフィードバックさせた場合には、電源装置から出力するべき所定の電源出力電圧と最終段レギュレータ出力電圧との誤差の大部分が第１番目のスイッチングレギュレータで吸収されるので、後段のスイッチングレギュレータへ伝搬するほどスイッチング電圧の変動は小さく、かつ、フィルタ等で平滑され小さくなる。
従って、最終的に得られる電源電圧は、さらに低ノイズで安定した出力が得られる。
なお、上記実施の形態１〜３では、電波を送信あるいは受信ともにしない領域において、パルスの立ち上がり、立ち下がりを行っていたが、回路設計や基板設計上の都合で、電波を送信をしない期間あるいは受信しない期間だけで、パルスの立ち上がり、立ち下がりを行う構成としても、一定の効果が得られる。
【００３２】
以上説明したように、本実施の形態による車載レーダ装置用の電源装置は、電圧比較手段４の比較結果を、第１段のスイッチングレギュレータ１ａのみにフィードバックすることことによって所定の出力電源電圧を得るように構成している。
本実施の形態によれば、電圧比較手段で出力電圧の誤差を検出し、第１のスイッチングレギュレータへフィードバッグすることによって出力電圧に発生するスイッチング電圧変動が、後段のスイッチングレギュレータへ伝搬するほどスイッチング電圧の変動はフィルタ等で平滑され小さくなる。従って、最終的に得られる電源電圧は、より低ノイズで安定した出力が得られる。
【００３３】
実施の形態４．
図７は、実施の形態４による車載レーダ装置用の電源装置の構成例を概念的に示す図である。
前述した実施の形態１〜３では、「パルス生成手段３で生成されたパルスによって駆動されないスイッチングレギュレータ」に、電圧比較手段４の比較結果をフィードバックしていたが、本実施の形態では、「パルス生成手段３で生成されたパルスで駆動されるスイッチングレギュレータ」に、電圧比較手段４の比較結果をフィードバックする場合について述べる。
前述の実施の形態１と同様に、図７中の第スイッチングレギュレータ１ａ、第２スイッチングレギュレータ１ｂ・・・・から最終段の第Ｎスイッチングレギュレータ２のそれぞれは、入出力間に備えたスイッチ素子をＯＮ／ＯＦＦ制御することで、当該電源装置に入力した電源入力からスイッチング電圧を生成し、コイル、コンデンサ等のフィルタで前記スイッチング電圧を平滑化した後、出力するスイッチングレギュレータである。
このようなスイッチングレギュレータを用いて、前段のスイッチングレギュレータ出力
を後段スイッチングレギュレータの入力として、直列に第１から最終段の第Ｎまで接続されている。
【００３４】
最終段の第Ｎスイッチングレギュレータ２は、パルス生成手段３が生成するパルス信号によって内部のスイッチ素子を駆動すると共に、最終段の第Ｎスイッチレギュレータ２の出力を電圧比較回路４へ入力する。
図８は、実施の形態４におけるパルス生成手段３の動作を説明するための図である。
図８（ａ）はパルス生成手段３に入力するパルスＯＮ／ＯＦＦスイッチの制御信号、図８（ｂ）は電波の送信／送信しない期間、図８（ｃ）はパルス生成手段３の出力波形を示している。
なお、図８（ｂ）の“ＴＢ”は、電波を送信しない期間を示している。
パルス生成手段３は、電波を送信しない期間ＴＢを、例えば、図８のように前記パルスＯＮ／ＯＦＦスイッチの制御信号をトリガとして、当該車載レーダ装置が電波を送信しない期間を検出し、この期間ＴＢでパルスを出力する構成とする。
なお、本実施の形態では、パルス生成手段３は、電波を送信しない期間ＴＢにパルス信号を出力すればよいので、出力パルスのＤｕｔｙの自由度が大きい。
【００３５】
電圧比較手段４の構成は、前述した実施の形態１での電圧比較手段の構成と同様であり、基準電圧４１、分圧抵抗４２、演算増幅器４３、入力電圧に依存したディーティ比のパルスを生成するＰＷＭ制御回路４４から構成する。
電圧比較回路４の内部あるいは外部から与えた前記基準電圧４１と、入力を所定の出力電圧と基準電圧４１から決定される定数比で抵抗分圧し得られる電圧値を演算増幅器４３で比較し、両者の差分に依存したデューティー比のパルス波形を出力する。
電圧比較回路４の出力は、パルス生成手段３に入力され、パルス生成手段３から出力するパルス信号によって最終段のスイッチングレギュレータのスイッチングを駆動する。
【００３６】
図９は、パルス生成手段３の出力波形をどのようにして生成するのかを説明するための図である。
パルス生成手段３は、パルスＯＮ／ＯＦＦスイッチの制御信号がＯＮからＯＦＦへの切替り時をトリガとして、パルスＯＮ検出部（図示なし）にて検出し、遅延回路３２を介してＡＮＤ回路であるパルス生成器３３へ入力する。
ここで、遅延回路３２の入力にＨｉが入力されてから所定時間遅延して遅延回路出力が立ち上がり、設定した期間のみＨｉを出力するよう動作する。
従って、この遅延回路３２の立ち上がり遅延時間とＨｉを出力する期間によって、パルス生成手段３のパルス出力するタイミングを「電波を送信しない期間」とするか、「電波を受信しない期間」とするかを設定する。
一方、電圧比較手段４の出力は、パルス生成器３３の他方の入力端子に接続されており、遅延回路３２の出力がＨｉのときに電圧比較手段４の出力によりスイッチングレギュレータのスイッチ素子をＯＮ／ＯＦＦ駆動する。このようにして、図８に示す出力波形を生成する。
【００３７】
なお、前記パルス生成手段３のパルス信号は、電波を送信しない期間に、立ち上がりか立ち下がりの変化が１度のみの出力であっても構わないし、複数のパルスが存在しても構わない。
また、「電波を送信しない期間」を「電波を受信しない期間」としても同様の効果が得られる。
また、本実施の形態では、パルス生成手段３で駆動されるスイッチングレギュレータは、第Ｎの最終段のみであるが、パルス生成手段３で駆動されるスイッチングレギュレータは複数あっても構わない。
このようにした場合、最終段のスイッチングレギュレータ２は、車載レーダ装置が電波
を送信していない間にスイッチング駆動され、最終段のスイッチングレギュレータ２の入力が降圧されたものを出力するが、本構成の場合は、電波を送信していない期間の範囲が比較的広いため、前記パルス生成手段３のＤｕｔｙをこの期間内で変化させることで、安定した所定の電源電圧を得るように構成することが可能になる。
【００３８】
ところで、車載レーダ装置の方式の１つであるパルスレーダ方式場合には、 送信した
パルス信号とターゲットから反射してきたパルス信号との時間差を測定することで、距離を検出する。
このような方式の場合には、レーダ装置の検出できる距離分解能を上げるため、送信パルスのパルス幅を短くする必要がある。
また、レーダ装置が遠くにあるターゲットを観測するためには、送信したパルス信号が反射して戻ってくるまで次の送信を行えないので、送信していない期間の範囲が比較的広くなる。
なお、以上は、パルスレーダ方式の場合について説明したが、パルスレーダ方式に限定されるものではない。
【００３９】
以上説明したように、本実施の形態による車載レーダ装置用の電源装置は、電圧比較手段４の比較結果を、最終段のスイッチングレギュレータ２をスイッチ駆動するパルス生成手段３にフィードバックし、当該車載レーダ装置が電波を送信していない期間にパルス生成手段３の出力パルスのＨｉ／Ｌｏｗを切替えることによって所定の出力電源電圧を得るように構成されている。
本実施の形態によれば、「電波を送信していない期間」に余裕がある場合は、パルス生成手段３が出力する出力パルスのＤｕｔｙを変化させる自由度が向上するため、より柔軟な出力電圧設定ができ、負荷変動に対しロバスト（ｒｏｂｕｓｔ：強健）な電源構成を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、車載レーダ装置内に配置される電源装置の発熱量を低減し、かつ、電源装置が発生するノイズによって車載レーダ装置のターゲット検出性能が損なわれるのを防ぐことができる車載レーダ装置用の電源装置の実現に有用である。
【符号の説明】
【００４１】
１ 最終段以外のスイッチングレギュレータ
１ａ 第１スイッチングレギュレータ
１ｂ 第２スイッチングレギュレータ
２ 最終段のスイッチングレギュレータ
３ パルス生成手段
３１ 送信／受信検出部 ３２ 遅延回路 ３３ パルス生成器
４ 電圧比較手段
４１ 基準電圧 ４２ 分圧抵抗 ４３ 演算増幅器
４４ ＰＷＭ回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波を送受する車載レーダ装置用の電源装置であって、
前記電源装置は、入力電圧をスイッチ素子でＯＮ／ＯＦＦし、前記スイッチ素子の出力を整流・平滑化することにより前記入力電圧を昇圧／降圧して所望の出力電圧を生成するスイッチングレギュレータが直列に複数段接続されたスイッチングレギュレータの接続体と、
前記電源装置が出力する出力電源電圧と所定の基準電圧を比較して比較結果を出力する電圧比較手段と、
当該車載レーダ装置が電波を送信あるいは受信していない期間に、出力パルスのＨｉ／Ｌｏｗを切替えるパルス生成手段を備え、
前記パルス生成手段から出力するパルスによって前記接続体の最終段のスイッチングレギュレータをスイッチ駆動すると共に、前記電圧比較手段の比較結果を前記パルス生成手段が出力するパルスでスイッチ駆動されない最終段以外のスイッチングレギュレータにフィードバックすることによって、所定の出力電源電圧を得るように構成されていることを特徴とする車載レーダ装置用の電源装置。
【請求項２】
前記パルス生成手段は、当該車載レーダ装置が電波を送信あるいは受信していない期間に、立ち上がりか立ち下がりのいずれかの変化が１度のみのパルスを出力することを特徴とする請求項１に記載の車載レーダ装置用の電源装置。
【請求項３】
前記パルス生成手段は、前記車載レーダ装置が電波を送信あるいは受信していない期間に、立ち上がりと立ち下がりの両方の変化を発生するパルスを出力することを特徴とする請求項１に記載の車載レーダ装置用の電源装置。
【請求項４】
前記電圧比較手段の比較結果を、第１段のスイッチングレギュレータにフィードバックすることことによって所定の出力電源電圧を得るように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の車載レーダ装置用の電源装置。
【請求項５】
前記電圧比較手段の比較結果を、前記最終段のスイッチングレギュレータをスイッチ駆動するパルス生成手段にフィードバックし、当該車載レーダ装置が電波を送信していない期間に前記パルス生成手段の出力パルスのＨｉ／Ｌｏｗを切替えることによって所定の出力電源電圧を得るように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の車載レーダ装置用の電源装置。
【請求項１】
電波を送受する車載レーダ装置用の電源装置であって、
前記電源装置は、入力電圧をスイッチ素子でＯＮ／ＯＦＦし、前記スイッチ素子の出力を整流・平滑化することにより前記入力電圧を昇圧／降圧して所望の出力電圧を生成するスイッチングレギュレータが直列に複数段接続されたスイッチングレギュレータの接続体と、
前記電源装置が出力する出力電源電圧と所定の基準電圧を比較して比較結果を出力する電圧比較手段と、
当該車載レーダ装置が電波を送信あるいは受信していない期間に、出力パルスのＨｉ／Ｌｏｗを切替えるパルス生成手段を備え、
前記パルス生成手段から出力するパルスによって前記接続体の最終段のスイッチングレギュレータをスイッチ駆動すると共に、前記電圧比較手段の比較結果を前記パルス生成手段が出力するパルスでスイッチ駆動されない最終段以外のスイッチングレギュレータにフィードバックすることによって、所定の出力電源電圧を得るように構成されていることを特徴とする車載レーダ装置用の電源装置。
【請求項２】
前記パルス生成手段は、当該車載レーダ装置が電波を送信あるいは受信していない期間に、立ち上がりか立ち下がりのいずれかの変化が１度のみのパルスを出力することを特徴とする請求項１に記載の車載レーダ装置用の電源装置。
【請求項３】
前記パルス生成手段は、前記車載レーダ装置が電波を送信あるいは受信していない期間に、立ち上がりと立ち下がりの両方の変化を発生するパルスを出力することを特徴とする請求項１に記載の車載レーダ装置用の電源装置。
【請求項４】
前記電圧比較手段の比較結果を、第１段のスイッチングレギュレータにフィードバックすることことによって所定の出力電源電圧を得るように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の車載レーダ装置用の電源装置。
【請求項５】
前記電圧比較手段の比較結果を、前記最終段のスイッチングレギュレータをスイッチ駆動するパルス生成手段にフィードバックし、当該車載レーダ装置が電波を送信していない期間に前記パルス生成手段の出力パルスのＨｉ／Ｌｏｗを切替えることによって所定の出力電源電圧を得るように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の車載レーダ装置用の電源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−９９６７６（Ｐ２０１１−９９６７６Ａ）
【公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５２５２１（Ｐ２００９−２５２５２１）
【出願日】平成２１年１１月３日（２００９．１１．３）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月３日（２００９．１１．３）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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