電源装置
【課題】 高効率を維持しつつ、安定した回路動作が実現可能なスイッチングレギュレータを提供する。
【解決手段】 電源装置１００は、スイッチングレギュレータ１０、リニアレギュレータ１６、タイマ回路１８、制御回路２０、インバータ２２、スイッチＳＷ１を含む。この電源装置１００は、入力端子１０２に入力された入力電圧Ｖｉｎを降圧して出力端子１０４に出力電圧Ｖｏｕｔを降圧して出力する降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータである。タイマ回路１８は、制御信号Ｖｃｎｔにより電源装置の起動が指示された時刻からの経過時間をカウントし、予め決められた一定時間Ｔｐが経過するとその出力信号Ｖｔｉｍｅをハイレベルとする。出力信号Ｖｔｉｍｅがハイレベルとなると、スイッチＳＷ１がオンして制御回路２０の電源端子３０には、出力電圧Ｖｏｕｔが供給される。
【解決手段】 電源装置１００は、スイッチングレギュレータ１０、リニアレギュレータ１６、タイマ回路１８、制御回路２０、インバータ２２、スイッチＳＷ１を含む。この電源装置１００は、入力端子１０２に入力された入力電圧Ｖｉｎを降圧して出力端子１０４に出力電圧Ｖｏｕｔを降圧して出力する降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータである。タイマ回路１８は、制御信号Ｖｃｎｔにより電源装置の起動が指示された時刻からの経過時間をカウントし、予め決められた一定時間Ｔｐが経過するとその出力信号Ｖｔｉｍｅをハイレベルとする。出力信号Ｖｔｉｍｅがハイレベルとなると、スイッチＳＷ１がオンして制御回路２０の電源端子３０には、出力電圧Ｖｏｕｔが供給される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置に関し、特にスイッチングレギュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な電子機器において、内部に使用される電子回路に適切な電圧を供給するため、降圧型のスイッチングレギュレータ等のＤＣ／ＤＣコンバータが広く用いられている。例えば、電子機器において２０Ｖの電圧のみが用意され、内部の電子回路が５Ｖの電圧を必要とする場合、降圧型のスイッチングレギュレータによって２０Ｖを５Ｖに降圧して電子回路を駆動する。
このようなスイッチングレギュレータは、スイッチングトランジスタのオンオフ動作を制御するための制御回路を有しているが、スイッチングレギュレータが安定して動作するためには、当然のことながら、制御回路を動作させるための電源電圧が安定して供給されている必要がある。いま、制御回路の動作に必要とされる電源電圧が５Ｖである場合には、電子機器により用意された２０Ｖを直接使用することはできないため、リニアレギュレータによってその５Ｖを生成する方法が考えられる。ところが、一般的にリニアレギュレータは効率が悪いため、スイッチングレギュレータ全体としての効率が悪化してしまうという問題があった。
【０００３】
このような問題を解決するために、スイッチングレギュレータにより降圧した電圧を、制御回路を駆動するための電源電圧として用いる技術が提案されている（特許文献１）。この技術では、制御回路を駆動可能な電圧をしきい値として、スイッチングレギュレータの出力電圧がしきい値電圧より高いときには、出力電圧により制御回路を駆動し、スイッチングレギュレータの出力電圧がしきい値電圧より低いときには、リニアレギュレータにより制御回路を駆動するように切り替える。この技術によれば、スイッチングレギュレータの電力変換効率はリニアレギュレータよりも高いため、制御回路の電源電圧をスイッチングレギュレータの出力電圧から供給する期間において高効率化を図ることができる。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５，５２８，１３２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記文献に記載の技術では、スイッチングレギュレータの出力電圧が、しきい値電圧付近で変動すると、制御回路の電源電圧がリニアレギュレータの電圧または出力電圧のいずれから供給されるかが安定しないという問題があった。また、スイッチングレギュレータの起動時には出力電圧のオーバーシュートやアンダーシュートが発生することがあるが、一定電圧以上の出力電圧を制御回路の電源電圧として使用した場合、回路の誤動作の原因となってしまうという問題もある。
【０００６】
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、高効率を維持しつつ、安定した回路動作が実現可能なスイッチングレギュレータの提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある態様は、電源装置に関する。この電源装置は、スイッチングトランジスタのスイッチング動作により入力電圧を所望の出力電圧に変換して出力するスイッチングレギュレータと、スイッチングトランジスタのスイッチング動作を制御する制御部と、制御部を駆動するために、制御部に対し電源電圧を供給する電圧生成回路と、スイッチングトランジスタのスイッチング動作開始からの経過時間を測定し、所定時間が経過するとその出力を変化させるタイマ回路と、を備える。制御部は、タイマ回路の出力が変化する前の期間は、電圧生成回路により供給される電源電圧により駆動され、タイマ回路の出力が変化した後の期間はスイッチングレギュレータの出力電圧により駆動される。
【０００８】
この態様によれば、所定時間の経過前においては電圧生成回路により供給される安定した電源電圧により制御回路を駆動することにより、電源装置を安定に動作させることができる。また、所定時間の経過後においては、スイッチングレギュレータの出力電圧を制御回路の駆動電圧として使用するため、高効率化を図ることができる。
【０００９】
タイマ回路により測定される所定時間は、スイッチングレギュレータの出力電圧が安定するのに要する期間との関係で定められてもよい。
スイッチングレギュレータの起動時において、出力電圧が不安定な期間は電圧生成回路により制御回路を駆動し、スイッチングレギュレータの出力電圧が十分安定した後に、その出力電圧により制御回路を駆動することにより、電源装置をより安定に動作させることができる。
【００１０】
電圧生成回路は、入力電圧を降圧して出力するリニアレギュレータであってもよい。リニアレギュレータは簡易に構成できるため、コスト、面積の点で有利である。
【００１１】
電源装置は、回路動作の異常を検知する異常検出回路をさらに備えてもよい。異常検出回路により異常が検出されたとき、制御部は前記電圧生成回路から供給される電源電圧により駆動されてもよい。
「回路動作の異常」とは、出力電圧の過電圧、出力電流の過電流、発熱異常など、電源装置が安定動作から逸脱した状態をいう。
スイッチングレギュレータの起動後、所定時間が経過して制御回路がスイッチングレギュレータの出力電圧により駆動されている期間中に、電源装置に異常が発生した場合は、電圧生成回路による駆動に再度切り替えることにより、スイッチングレギュレータをより安定に動作させることができる。
【００１２】
本発明の別の態様もまた、電源装置である。この電源装置は、安定化された出力電圧を生成する電源装置であって、該電源装置を駆動するための電圧は、該電源装置の出力電圧が定常状態にあると想定される第１モードおいては該電源装置自身の出力電圧から供給され、該電源装置の出力電圧が遷移状態にあると想定される第２モードにおいては電圧生成回路から供給される。第１モードと第２モードは、該電源装置の起動開始から所定時間経過したことにより切り替えられる。
出力電圧を電源装置自身を駆動するための電圧として使用するためには、出力電圧が安定でなければならない。そこで、出力電圧が不安定である過渡状態では、電圧生成回路から供給される安定電圧を使用する。過渡状態と定常状態は、電源装置の起動開始から所定時間経過したかどうかにより判定し、所定時間経過前を第１モードに対応させ、所定時間経過後が第２モードに対応させて、電源装置の駆動電圧の供給源を切り替えてもよい。
【００１３】
なお、以上の構成要素の任意の組合せや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る電源装置によれば、制御回路を駆動するための電圧を出力電圧から供給することにより、効率を上げることができるとともに、電源装置の起動時に発生する出力電圧変動による制御回路の誤動作を防止しやすくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態に係る電源装置１００の構成を示す。以降の図において、同一の構成要素には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１６】
本実施の形態にかかる電源装置１００は、スイッチングレギュレータ１０、リニアレギュレータ１６、タイマ回路１８、制御回路２０、インバータ２２、スイッチＳＷ１を含む。また、電源装置１００は、入力端子１０２、出力端子１０４、制御端子１０６を備え、それぞれの端子に印加され、または現れる電圧をそれぞれ入力電圧Ｖｉｎ、出力電圧Ｖｏｕｔ、制御電圧Ｖｃｎｔという。
この電源装置１００は、入力端子１０２に入力された入力電圧Ｖｉｎを降圧して出力端子１０４に出力電圧Ｖｏｕｔを出力する降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータである。
【００１７】
スイッチングレギュレータ１０は、スイッチングトランジスタ１２、インダクタＬ１、キャパシタＣ１、整流用ダイオード１４を含む。スイッチングトランジスタ１２はＭＯＳＦＥＴであり、そのゲート端子の電圧によりオンオフ動作が制御される。スイッチングレギュレータ１０において、スイッチングトランジスタ１２のオンオフ動作によって、インダクタＬ１にはスイッチングトランジスタ１２または整流用ダイオード１４から電流が交互に供給され、入力電圧Ｖｉｎが降圧される。また、インダクタＬ１およびキャパシタＣ１はローパスフィルタを構成し、出力電圧Ｖｏｕｔが平滑化される。
【００１８】
制御回路２０は、スイッチングトランジスタ１２のゲート端子にスイッチング動作のオンオフを制御するパルス幅変調信号Ｖｐｗｍ（以下、ＰＷＭ信号という）を出力する。ＰＷＭ変調信号Ｖｐｗｍは、ハイレベルとローレベルが交互に繰り返される信号であり、ハイレベルの期間とローレベルの期間を変化させてスイッチングトランジスタ１２のオン、オフの時間を制御することにより、出力電圧Ｖｏｕｔを所望の電圧に近づける。
【００１９】
また、制御回路２０の端子３２には、制御信号Ｖｃｎｔが入力されており、制御信号Ｖｃｎｔがハイレベルのとき、ＰＷＭ信号Ｖｐｗｍを生成してスイッチングトランジスタ１２のスイッチングを制御し、制御信号Ｖｃｎｔがローレベルの時はＰＷＭ信号Ｖｐｗｍの生成を停止し、スイッチングトランジスタ１２のスイッチング動作を停止する。
さらに、制御回路２０はフィードバック端子３４を備えており、このフィードバック端子３４には、スイッチングレギュレータ１０の出力電圧Ｖｏｕｔがフィードバックされている。制御回路２０はフィードバックされた出力電圧Ｖｏｕｔが所定の電圧値に近づくようにＰＷＭ信号Ｖｐｗｍのデューティ比を制御する。
【００２０】
制御回路２０は、電源端子３０に印加される電圧Ｖｃｃによって駆動される。この制御回路２０の電源端子３０に印加される電源電圧Ｖｃｃは、２つの経路より供給される。第１の供給路は、リニアレギュレータ１６からであり、第２の供給路は出力電圧Ｖｏｕｔである。
【００２１】
リニアレギュレータ１６は、入力端子１０２と制御回路２０の電源端子３０との間に設けられている。このリニアレギュレータ１６は、入力端子１０２に印加された入力電圧Ｖｉｎを降圧して、制御回路２０を駆動するために適切な安定した電圧Ｖｒｅｇを電源端子３０に出力し、電源電圧Ｖｃｃ＝Ｖｒｅｇとなる。
リニアレギュレータ１６にはイネーブル端子ＥＮが設けられており、ハイレベルが入力されると制御回路２０の駆動電圧Ｖｒｅｇを出力し、ローレベルが入力されているときにはその動作を停止する。
【００２２】
スイッチＳＷ１は、出力端子１０４と制御回路２０の電源端子３０との間に設けられている。このスイッチＳＷ１がオンすると、制御回路２０の電源端子３０には出力電圧Ｖｏｕｔが印加され、電源電圧Ｖｃｃ＝Ｖｏｕｔとなる。スイッチＳＷ１がオフすると、出力端子１０４は切り離される。
【００２３】
タイマ回路１８には、制御信号Ｖｃｎｔが入力されている。タイマ回路１８は、制御信号Ｖｃｎｔがハイレベルになった時刻からの経過時間をカウントし、予め決められた一定時間Ｔｐが経過するとその出力信号Ｖｔｉｍｅをハイレベルにする。この一定時間Ｔｐは、電源装置の起動、すなわちスイッチングトランジスタ１２のスイッチング動作開始から出力電圧Ｖｏｕｔが安定化するまでの時間よりも長く設定しておくことが望ましい。
【００２４】
インバータ２２は、タイマ回路１８とリニアレギュレータ１６のイネーブル端子ENとの間に設けられており、タイマ回路１８の出力信号Ｖｔｉｍｅを反転して、イネーブル端子ＥＮに入力する。
【００２５】
従って、制御回路２０の電源端子３０には、タイマ回路１８の出力に応じて、リニアレギュレータ１６により生成される電圧Ｖｒｅｇまたはスイッチングレギュレータ１０により降圧された出力電圧Ｖｏｕｔのいずれかが印加される。
【００２６】
以下、このように構成された電源装置１００の動作について説明する。
はじめに、本発明の効果を明確にするために、タイマ回路１８を使用せずに、出力電圧Ｖｏｕｔが所定のしきい値電圧Ｖｔｈより高いときには制御回路２０の電源端子３０に出力電圧Ｖｏｕｔを印加し、しきい値電圧Ｖｔｈより低いときには、リニアレギュレータ１６により生成される電圧Ｖｒｅｇを印加する場合について説明する。
図２（ａ）はこのときの電源装置の起動時におけるリニアレギュレータ１６の出力Ｖｒｅｇと、スイッチングレギュレータ１０の出力電圧Ｖｏｕｔの時間波形を示す。リニアレギュレータ１６の出力Ｖｒｅｇは安定化されているのに対して、スイッチングレギュレータ１０の出力電圧Ｖｏｕｔは起動時にオーバーシュートし、その後リンギングを伴って所定の電圧に近づいていく。
図２（ｂ）は、制御回路２０の電源端子３０に印加される電源電圧Ｖｃｃの時間波形を示す。電源電圧Ｖｃｃは、上述のように、出力電圧Ｖｏｕｔと所定のしきい値電圧Ｖｔｈとの比較によって切り替えられる。すなわち、出力電圧Ｖｏｕｔ＞Ｖｔｈの期間はＶｃｃ＝Ｖｏｕｔとなり、Ｖｏｕｔ＜Ｖｔｈの期間はＶｃｃ＝Ｖｒｅｇとなっている。
【００２７】
しきい値電圧によって制御回路２０の電源電圧Ｖｃｃを切り替えた場合、切り替えが発生する瞬間に、制御回路２０の電源電圧Ｖｃｃが不連続となる。特に、起動時において、出力電圧Ｖｏｕｔにオーバーシュートやリンギングが発生した場合には、電源電圧Ｖｃｃが２つの供給電圧で頻繁に切り替えられることになり回路動作が不安定となるおそれがある。また、２つの電圧源の切り替えによる電源電圧Ｖｃｃの不連続を小さくするために、しきい値電圧Ｖｔｈをリニアレギュレータ１６の出力Ｖｒｅｇに近づけた場合、切り替えによる電圧の不連続は小さくなるが、出力電圧Ｖｏｕｔのわずかな変動に伴い、２つの電圧ＶｒｅｇとＶｏｕｔが頻繁に切り替えられることになるため、回路の安定動作の観点からは好ましくない場合がある。
【００２８】
次に、本実施の形態に係る電源装置１００において、タイマ回路１８の出力に応じて制御回路２０の電源電圧Ｖｃｃを切り替えた場合の動作について、図３（ａ）〜（ｄ）をもとに説明する。図３（ａ）〜（ｄ）は、電源装置１００の各端子の電圧の時間波形を示す。
時刻Ｔ０〜Ｔ１において、制御信号Ｖｃｎｔはローレベルであり、制御回路２０は停止しているため、出力電圧Ｖｏｕｔは０Ｖとなっている。また、タイマ回路１８の出力信号Ｖｔｉｍｅもローレベルとなっている。
タイマ回路１８の出力信号Ｖｔｉｍｅがローレベルのとき、スイッチＳＷ１はオフしている。また、リニアレギュレータ１６のイネーブル端子ＥＮには、出力信号Ｖｔｉｍｅがインバータ２２で反転されてハイレベルとして入力されるため、リニアレギュレータ１６からは一定電圧Ｖｒｅｇが出力されている。従って、時刻Ｔ０〜Ｔ１の期間には、制御回路２０の電源端子３０には、リニアレギュレータ１６から供給される定電圧Ｖｒｅｇが印加されることになる。
【００２９】
時刻Ｔ１に、電源装置１００を起動し、出力電圧Ｖｏｕｔを立ち上げるために、制御信号Ｖｃｎｔがローレベルからハイレベルに切り替えられる。制御信号Ｖｃｎｔがハイレベルになると、制御回路２０はＰＷＭ信号Ｖｐｗｍの生成を開始し、スイッチングトランジスタ１２のスイッチング動作が開始される。
スイッチングトランジスタ１２のスイッチング動作によりスイッチングレギュレータ１０の出力電圧Ｖｏｕｔは上昇し始める。出力電圧Ｖｏｕｔは図２（ａ）と同様にオーバーシュートし、リンギングを伴いながら所定の電圧に近づいていく。
【００３０】
また、制御信号Ｖｃｎｔがハイレベルになると、タイマ回路１８は時間の測定を開始する。タイマ回路１８は、図３（ｂ）に示すように、時刻Ｔ１から予め決められた一定時間Ｔｐが経過するまでの間、ローレベルを出力する。この間は、時刻Ｔ０〜Ｔ１と同様に制御回路２０の電源端子３０には、リニアレギュレータ１６から定電圧Ｖｒｅｇが供給される。
【００３１】
時刻Ｔ１から一定時間Ｔｐが経過した時刻Ｔ２において、タイマ回路１８の出力信号Ｖｔｉｍｅがハイレベルとなる。タイマ回路１８の出力信号Ｖｔｉｍｅがハイレベルとなると、スイッチＳＷ１がオンすると同時に、リニアレギュレータ１６のイネーブル端子ＥＮにはローレベルが入力され、その動作が停止される。
その結果、制御回路２０の電源端子３０には出力電圧Ｖｏｕｔが印加され、図３（ｄ）に示すように時刻Ｔ２以降においてＶｃｃ＝Ｖｏｕｔとなる。
【００３２】
このように、本実施の形態にかかる電源装置１００では、オーバーシュートおよびリンギングの発生するおそれのある起動時には、リニアレギュレータ１６により安定した電圧Ｖｒｅｇを生成し、これを制御回路２０の電源電圧Ｖｃｃとする。その後、スイッチングレギュレータ１０の出力電圧Ｖｏｕｔが安定した後に、制御回路２０の電源電圧Ｖｃｃを出力電圧に切り替える。その結果、図３（ｄ）に示すように、制御回路２０の電源電圧Ｖｃｃは一定値を取ることになり、起動時の出力電圧Ｖｏｕｔの変動に伴う電源電圧Ｖｃｃの急峻な変化を抑制することができ、回路を安定に動作させることができる。
【００３３】
制御回路２０の電源端子３０と接地間には、図示しない平滑化用のキャパシタが設けられていてもよい。この平滑化用のキャパシタにより、制御回路２０の電源電圧Ｖｃｃを切り替える際の電圧の変化をなだらかにすることができる。
【００３４】
また、スイッチングレギュレータ１０により入力電圧Ｖｉｎから出力電圧Ｖｏｕｔを生成する電力変換効率は、リニアレギュレータ１６により入力電圧Ｖｉｎから電圧Ｖｒｅｇを生成したときよりも高効率である。従って、制御回路２０の電源電圧Ｖｃｃとして、出力電圧Ｖｏｕｔが供給される期間においては、電源装置１００全体としての効率を向上することができる。
【００３５】
なお、図２および図３において、電圧Ｖｒｅｇと安定後の出力電圧Ｖｏｕｔは、図の見やすさのために、異なる電圧値として描かれているが、実際にはより近い電圧値であってもよい。
【００３６】
出力電圧Ｖｏｕｔは、フィードバックにより安定化されている。従って、一度出力電圧Ｖｏｕｔが安定化された後は、その電圧値が変動したとしても、その変動幅は、起動時に発生するようなオーバーシュートやリンギングよりも小さいため、制御回路２０の電源電圧Ｖｃｃはそれほど変動せず、回路動作に及ぼす影響は小さい。
【００３７】
（第２の実施の形態）
図４は、第２の実施の形態に係る電源装置２００を示す。電源装置２００は、電源装置の異常動作の検出を行う異常検出回路４０を備える。以下、第２の実施の形態に係る電源装置２００について、第１の実施の形態に係る電源装置１００との相違点を中心に説明する。
【００３８】
電源装置２００は、スイッチングレギュレータ１０、スイッチＳＷ１、リニアレギュレータ１６、制御回路２０、タイマ回路１８、異常検出回路４０、ＡＮＤ回路４２、インバータ２２を含む。
異常検出回路４０は、例えば過電圧などの出力電圧異常、過電流などの出力電流異常、あるいは発熱異常等を検出する回路であり、その出力であるエラー信号Ｖｅｒｒは、正常時にはハイレベルとなり、異常が検出されるとローレベルとなる。
【００３９】
ＡＮＤ回路４２の２つの入力端子には、タイマ回路１８の出力と異常検出回路４０の出力が接続されている。ＡＮＤ回路４２の出力信号は、タイマ回路１８の出力信号Ｖｔｉｍｅと異常検出回路４０のエラー信号Ｖｅｒｒが、いずれもハイレベルのときにハイレベルとなる。従って、ＡＮＤ回路４２は、起動から一定時間Ｔｐが経過しており、かつ異常検出回路４０により異常が検出されない正常時にハイレベルを出力する。
【００４０】
ＡＮＤ回路４２からハイレベルが出力されるとスイッチＳＷ１がオンし、リニアレギュレータ１６の動作は停止するため、制御回路２０の電源端子３０には出力電圧Ｖｏｕｔが供給される。逆に、ＡＮＤ回路４２からローレベルが出力されている期間は制御回路２０の電源端子３０にはリニアレギュレータ１６から生成される電圧Ｖｒｅｇが供給される。
【００４１】
図３（ｃ）に示す時刻Ｔ２以降の出力電圧Ｖｏｕｔが安定化した後においても、出力電流が急激に増加、または減少することにより、出力電圧Ｖｏｕｔが変動してしまう場合がある。そのとき、以上のように構成した第２の実施の形態に係る電源装置２００によれば、異常検出回路４０によって、出力電流をモニタし、異常検出回路４０がエラー信号Ｖｅｒｒをローレベルにすることにより、制御回路２０の電源電圧Ｖｃｃはリニアレギュレータ１６から供給されるため、回路の安定性を保つことができる。異常検出回路４０は、出力電流の他、発熱異常や出力電圧をモニタしてもよい。
【００４２】
さらに、異常検出回路４０は異常が検出されている期間のみエラー信号Ｖｅｒｒをローレベルとするのではなく、ラッチ機能を持たせることにより、検出された瞬間から予め決められた一定期間、エラー信号Ｖｅｒｒをローレベルとするように設計してもよい。この一定期間は、異常が発生してから、回路が十分に安定するまでの期間とすることが望ましい。
【００４３】
異常検出回路４０によって出力電圧Ｖｏｕｔをモニタした場合には、過電圧が発生した際に制御回路２０の電源電圧Ｖｃｃを、リニアレギュレータ１６から生成される電圧Ｖｒｅｇとすることにより、制御回路２０の電源端子３０に過電圧が印加されるのを防止することができ、回路の誤動作や信頼性への影響を軽減できる。
【００４４】
本実施の形態においても、ＡＮＤ回路４２の出力がハイレベルとなり制御回路２０の電源電圧Ｖｃｃとして出力電圧Ｖｏｕｔが供給される期間においては、電源装置２００全体としての効率を向上することができる。
【００４５】
これら実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００４６】
本実施の形態において、各回路の動作を決定するＶｔｉｍｅ、Ｖｅｒｒ、Ｖｃｎｔなどのロジック信号のハイレベル、ローレベルは、必要に応じて適宜に変更することができる。例えば、スイッチＳＷ１にＰ型ＭＯＳＦＥＴを用いた場合には、スイッチをオフするためにはゲート電圧としてハイレベルが入力されていなければならないため、ハイ・ローを反転したロジックにより制御する必要がある。また、その他のタイマ回路１８や異常検出回路４０の出力も、それぞれ反転していてもよく、ロジック回路の組み合わせによって、同様の動作が行われるように設計すればよい。
【００４７】
また、実施の形態において、スイッチングレギュレータ１０として整流用ダイオード１４を用いたタイプのスイッチングレギュレータについて説明したが、これは整流用トランジスタに置換してもよい。また、スイッチングレギュレータ１０は、スイッチドキャパシタを用いた昇圧、降圧コンバータであってもよい。
【００４８】
本実施の形態において、スイッチＳＷ１はリニアレギュレータとしてもよい。スイッチＳＷ１をリニアレギュレータとすることにより、制御回路２０の電源電圧Ｖｃｃとしてスイッチングレギュレータ１０の出力電圧Ｖｏｕｔが選択されている間に、出力電圧Ｖｏｕｔが変動しても、電源電圧Ｖｃｃは一定値に保たれるため、より回路を安定に動作させることができる。
【００４９】
本実施の形態において、電源装置１００、または電源装置２００を構成する素子はすべて一体集積化されていてもよく、その一部がディスクリート部品で構成されていてもよい。どの部分を集積化するかは、コストや占有面積などによって決めればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】第１の実施の形態に係る電源装置の構成を示す図である。
【図２】図２（ａ）、（ｂ）は、図１の電源装置においてタイマ回路を使用しない場合の各端子の電圧の時間波形を示す図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｄ）は、図１の電源装置においてタイマ回路を使用した場合の各端子の電圧の時間波形を示す図である。
【図４】第２の実施の形態に係る電源装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
Ｌ１ インダクタ、 Ｃ１ キャパシタ、 ＳＷ１ スイッチ、 １０ スイッチングレギュレータ、 １２ スイッチングトランジスタ、 １４ 整流用ダイオード、 １６ リニアレギュレータ、 １８ タイマ回路、 ２０ 制御回路、 ２２ インバータ、 ３０ 電源端子、 １００ 電源装置、 １０２ 入力端子、 １０４ 出力端子、 １０６ 制御端子。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置に関し、特にスイッチングレギュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な電子機器において、内部に使用される電子回路に適切な電圧を供給するため、降圧型のスイッチングレギュレータ等のＤＣ／ＤＣコンバータが広く用いられている。例えば、電子機器において２０Ｖの電圧のみが用意され、内部の電子回路が５Ｖの電圧を必要とする場合、降圧型のスイッチングレギュレータによって２０Ｖを５Ｖに降圧して電子回路を駆動する。
このようなスイッチングレギュレータは、スイッチングトランジスタのオンオフ動作を制御するための制御回路を有しているが、スイッチングレギュレータが安定して動作するためには、当然のことながら、制御回路を動作させるための電源電圧が安定して供給されている必要がある。いま、制御回路の動作に必要とされる電源電圧が５Ｖである場合には、電子機器により用意された２０Ｖを直接使用することはできないため、リニアレギュレータによってその５Ｖを生成する方法が考えられる。ところが、一般的にリニアレギュレータは効率が悪いため、スイッチングレギュレータ全体としての効率が悪化してしまうという問題があった。
【０００３】
このような問題を解決するために、スイッチングレギュレータにより降圧した電圧を、制御回路を駆動するための電源電圧として用いる技術が提案されている（特許文献１）。この技術では、制御回路を駆動可能な電圧をしきい値として、スイッチングレギュレータの出力電圧がしきい値電圧より高いときには、出力電圧により制御回路を駆動し、スイッチングレギュレータの出力電圧がしきい値電圧より低いときには、リニアレギュレータにより制御回路を駆動するように切り替える。この技術によれば、スイッチングレギュレータの電力変換効率はリニアレギュレータよりも高いため、制御回路の電源電圧をスイッチングレギュレータの出力電圧から供給する期間において高効率化を図ることができる。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５，５２８，１３２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記文献に記載の技術では、スイッチングレギュレータの出力電圧が、しきい値電圧付近で変動すると、制御回路の電源電圧がリニアレギュレータの電圧または出力電圧のいずれから供給されるかが安定しないという問題があった。また、スイッチングレギュレータの起動時には出力電圧のオーバーシュートやアンダーシュートが発生することがあるが、一定電圧以上の出力電圧を制御回路の電源電圧として使用した場合、回路の誤動作の原因となってしまうという問題もある。
【０００６】
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、高効率を維持しつつ、安定した回路動作が実現可能なスイッチングレギュレータの提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある態様は、電源装置に関する。この電源装置は、スイッチングトランジスタのスイッチング動作により入力電圧を所望の出力電圧に変換して出力するスイッチングレギュレータと、スイッチングトランジスタのスイッチング動作を制御する制御部と、制御部を駆動するために、制御部に対し電源電圧を供給する電圧生成回路と、スイッチングトランジスタのスイッチング動作開始からの経過時間を測定し、所定時間が経過するとその出力を変化させるタイマ回路と、を備える。制御部は、タイマ回路の出力が変化する前の期間は、電圧生成回路により供給される電源電圧により駆動され、タイマ回路の出力が変化した後の期間はスイッチングレギュレータの出力電圧により駆動される。
【０００８】
この態様によれば、所定時間の経過前においては電圧生成回路により供給される安定した電源電圧により制御回路を駆動することにより、電源装置を安定に動作させることができる。また、所定時間の経過後においては、スイッチングレギュレータの出力電圧を制御回路の駆動電圧として使用するため、高効率化を図ることができる。
【０００９】
タイマ回路により測定される所定時間は、スイッチングレギュレータの出力電圧が安定するのに要する期間との関係で定められてもよい。
スイッチングレギュレータの起動時において、出力電圧が不安定な期間は電圧生成回路により制御回路を駆動し、スイッチングレギュレータの出力電圧が十分安定した後に、その出力電圧により制御回路を駆動することにより、電源装置をより安定に動作させることができる。
【００１０】
電圧生成回路は、入力電圧を降圧して出力するリニアレギュレータであってもよい。リニアレギュレータは簡易に構成できるため、コスト、面積の点で有利である。
【００１１】
電源装置は、回路動作の異常を検知する異常検出回路をさらに備えてもよい。異常検出回路により異常が検出されたとき、制御部は前記電圧生成回路から供給される電源電圧により駆動されてもよい。
「回路動作の異常」とは、出力電圧の過電圧、出力電流の過電流、発熱異常など、電源装置が安定動作から逸脱した状態をいう。
スイッチングレギュレータの起動後、所定時間が経過して制御回路がスイッチングレギュレータの出力電圧により駆動されている期間中に、電源装置に異常が発生した場合は、電圧生成回路による駆動に再度切り替えることにより、スイッチングレギュレータをより安定に動作させることができる。
【００１２】
本発明の別の態様もまた、電源装置である。この電源装置は、安定化された出力電圧を生成する電源装置であって、該電源装置を駆動するための電圧は、該電源装置の出力電圧が定常状態にあると想定される第１モードおいては該電源装置自身の出力電圧から供給され、該電源装置の出力電圧が遷移状態にあると想定される第２モードにおいては電圧生成回路から供給される。第１モードと第２モードは、該電源装置の起動開始から所定時間経過したことにより切り替えられる。
出力電圧を電源装置自身を駆動するための電圧として使用するためには、出力電圧が安定でなければならない。そこで、出力電圧が不安定である過渡状態では、電圧生成回路から供給される安定電圧を使用する。過渡状態と定常状態は、電源装置の起動開始から所定時間経過したかどうかにより判定し、所定時間経過前を第１モードに対応させ、所定時間経過後が第２モードに対応させて、電源装置の駆動電圧の供給源を切り替えてもよい。
【００１３】
なお、以上の構成要素の任意の組合せや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る電源装置によれば、制御回路を駆動するための電圧を出力電圧から供給することにより、効率を上げることができるとともに、電源装置の起動時に発生する出力電圧変動による制御回路の誤動作を防止しやすくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態に係る電源装置１００の構成を示す。以降の図において、同一の構成要素には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１６】
本実施の形態にかかる電源装置１００は、スイッチングレギュレータ１０、リニアレギュレータ１６、タイマ回路１８、制御回路２０、インバータ２２、スイッチＳＷ１を含む。また、電源装置１００は、入力端子１０２、出力端子１０４、制御端子１０６を備え、それぞれの端子に印加され、または現れる電圧をそれぞれ入力電圧Ｖｉｎ、出力電圧Ｖｏｕｔ、制御電圧Ｖｃｎｔという。
この電源装置１００は、入力端子１０２に入力された入力電圧Ｖｉｎを降圧して出力端子１０４に出力電圧Ｖｏｕｔを出力する降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータである。
【００１７】
スイッチングレギュレータ１０は、スイッチングトランジスタ１２、インダクタＬ１、キャパシタＣ１、整流用ダイオード１４を含む。スイッチングトランジスタ１２はＭＯＳＦＥＴであり、そのゲート端子の電圧によりオンオフ動作が制御される。スイッチングレギュレータ１０において、スイッチングトランジスタ１２のオンオフ動作によって、インダクタＬ１にはスイッチングトランジスタ１２または整流用ダイオード１４から電流が交互に供給され、入力電圧Ｖｉｎが降圧される。また、インダクタＬ１およびキャパシタＣ１はローパスフィルタを構成し、出力電圧Ｖｏｕｔが平滑化される。
【００１８】
制御回路２０は、スイッチングトランジスタ１２のゲート端子にスイッチング動作のオンオフを制御するパルス幅変調信号Ｖｐｗｍ（以下、ＰＷＭ信号という）を出力する。ＰＷＭ変調信号Ｖｐｗｍは、ハイレベルとローレベルが交互に繰り返される信号であり、ハイレベルの期間とローレベルの期間を変化させてスイッチングトランジスタ１２のオン、オフの時間を制御することにより、出力電圧Ｖｏｕｔを所望の電圧に近づける。
【００１９】
また、制御回路２０の端子３２には、制御信号Ｖｃｎｔが入力されており、制御信号Ｖｃｎｔがハイレベルのとき、ＰＷＭ信号Ｖｐｗｍを生成してスイッチングトランジスタ１２のスイッチングを制御し、制御信号Ｖｃｎｔがローレベルの時はＰＷＭ信号Ｖｐｗｍの生成を停止し、スイッチングトランジスタ１２のスイッチング動作を停止する。
さらに、制御回路２０はフィードバック端子３４を備えており、このフィードバック端子３４には、スイッチングレギュレータ１０の出力電圧Ｖｏｕｔがフィードバックされている。制御回路２０はフィードバックされた出力電圧Ｖｏｕｔが所定の電圧値に近づくようにＰＷＭ信号Ｖｐｗｍのデューティ比を制御する。
【００２０】
制御回路２０は、電源端子３０に印加される電圧Ｖｃｃによって駆動される。この制御回路２０の電源端子３０に印加される電源電圧Ｖｃｃは、２つの経路より供給される。第１の供給路は、リニアレギュレータ１６からであり、第２の供給路は出力電圧Ｖｏｕｔである。
【００２１】
リニアレギュレータ１６は、入力端子１０２と制御回路２０の電源端子３０との間に設けられている。このリニアレギュレータ１６は、入力端子１０２に印加された入力電圧Ｖｉｎを降圧して、制御回路２０を駆動するために適切な安定した電圧Ｖｒｅｇを電源端子３０に出力し、電源電圧Ｖｃｃ＝Ｖｒｅｇとなる。
リニアレギュレータ１６にはイネーブル端子ＥＮが設けられており、ハイレベルが入力されると制御回路２０の駆動電圧Ｖｒｅｇを出力し、ローレベルが入力されているときにはその動作を停止する。
【００２２】
スイッチＳＷ１は、出力端子１０４と制御回路２０の電源端子３０との間に設けられている。このスイッチＳＷ１がオンすると、制御回路２０の電源端子３０には出力電圧Ｖｏｕｔが印加され、電源電圧Ｖｃｃ＝Ｖｏｕｔとなる。スイッチＳＷ１がオフすると、出力端子１０４は切り離される。
【００２３】
タイマ回路１８には、制御信号Ｖｃｎｔが入力されている。タイマ回路１８は、制御信号Ｖｃｎｔがハイレベルになった時刻からの経過時間をカウントし、予め決められた一定時間Ｔｐが経過するとその出力信号Ｖｔｉｍｅをハイレベルにする。この一定時間Ｔｐは、電源装置の起動、すなわちスイッチングトランジスタ１２のスイッチング動作開始から出力電圧Ｖｏｕｔが安定化するまでの時間よりも長く設定しておくことが望ましい。
【００２４】
インバータ２２は、タイマ回路１８とリニアレギュレータ１６のイネーブル端子ENとの間に設けられており、タイマ回路１８の出力信号Ｖｔｉｍｅを反転して、イネーブル端子ＥＮに入力する。
【００２５】
従って、制御回路２０の電源端子３０には、タイマ回路１８の出力に応じて、リニアレギュレータ１６により生成される電圧Ｖｒｅｇまたはスイッチングレギュレータ１０により降圧された出力電圧Ｖｏｕｔのいずれかが印加される。
【００２６】
以下、このように構成された電源装置１００の動作について説明する。
はじめに、本発明の効果を明確にするために、タイマ回路１８を使用せずに、出力電圧Ｖｏｕｔが所定のしきい値電圧Ｖｔｈより高いときには制御回路２０の電源端子３０に出力電圧Ｖｏｕｔを印加し、しきい値電圧Ｖｔｈより低いときには、リニアレギュレータ１６により生成される電圧Ｖｒｅｇを印加する場合について説明する。
図２（ａ）はこのときの電源装置の起動時におけるリニアレギュレータ１６の出力Ｖｒｅｇと、スイッチングレギュレータ１０の出力電圧Ｖｏｕｔの時間波形を示す。リニアレギュレータ１６の出力Ｖｒｅｇは安定化されているのに対して、スイッチングレギュレータ１０の出力電圧Ｖｏｕｔは起動時にオーバーシュートし、その後リンギングを伴って所定の電圧に近づいていく。
図２（ｂ）は、制御回路２０の電源端子３０に印加される電源電圧Ｖｃｃの時間波形を示す。電源電圧Ｖｃｃは、上述のように、出力電圧Ｖｏｕｔと所定のしきい値電圧Ｖｔｈとの比較によって切り替えられる。すなわち、出力電圧Ｖｏｕｔ＞Ｖｔｈの期間はＶｃｃ＝Ｖｏｕｔとなり、Ｖｏｕｔ＜Ｖｔｈの期間はＶｃｃ＝Ｖｒｅｇとなっている。
【００２７】
しきい値電圧によって制御回路２０の電源電圧Ｖｃｃを切り替えた場合、切り替えが発生する瞬間に、制御回路２０の電源電圧Ｖｃｃが不連続となる。特に、起動時において、出力電圧Ｖｏｕｔにオーバーシュートやリンギングが発生した場合には、電源電圧Ｖｃｃが２つの供給電圧で頻繁に切り替えられることになり回路動作が不安定となるおそれがある。また、２つの電圧源の切り替えによる電源電圧Ｖｃｃの不連続を小さくするために、しきい値電圧Ｖｔｈをリニアレギュレータ１６の出力Ｖｒｅｇに近づけた場合、切り替えによる電圧の不連続は小さくなるが、出力電圧Ｖｏｕｔのわずかな変動に伴い、２つの電圧ＶｒｅｇとＶｏｕｔが頻繁に切り替えられることになるため、回路の安定動作の観点からは好ましくない場合がある。
【００２８】
次に、本実施の形態に係る電源装置１００において、タイマ回路１８の出力に応じて制御回路２０の電源電圧Ｖｃｃを切り替えた場合の動作について、図３（ａ）〜（ｄ）をもとに説明する。図３（ａ）〜（ｄ）は、電源装置１００の各端子の電圧の時間波形を示す。
時刻Ｔ０〜Ｔ１において、制御信号Ｖｃｎｔはローレベルであり、制御回路２０は停止しているため、出力電圧Ｖｏｕｔは０Ｖとなっている。また、タイマ回路１８の出力信号Ｖｔｉｍｅもローレベルとなっている。
タイマ回路１８の出力信号Ｖｔｉｍｅがローレベルのとき、スイッチＳＷ１はオフしている。また、リニアレギュレータ１６のイネーブル端子ＥＮには、出力信号Ｖｔｉｍｅがインバータ２２で反転されてハイレベルとして入力されるため、リニアレギュレータ１６からは一定電圧Ｖｒｅｇが出力されている。従って、時刻Ｔ０〜Ｔ１の期間には、制御回路２０の電源端子３０には、リニアレギュレータ１６から供給される定電圧Ｖｒｅｇが印加されることになる。
【００２９】
時刻Ｔ１に、電源装置１００を起動し、出力電圧Ｖｏｕｔを立ち上げるために、制御信号Ｖｃｎｔがローレベルからハイレベルに切り替えられる。制御信号Ｖｃｎｔがハイレベルになると、制御回路２０はＰＷＭ信号Ｖｐｗｍの生成を開始し、スイッチングトランジスタ１２のスイッチング動作が開始される。
スイッチングトランジスタ１２のスイッチング動作によりスイッチングレギュレータ１０の出力電圧Ｖｏｕｔは上昇し始める。出力電圧Ｖｏｕｔは図２（ａ）と同様にオーバーシュートし、リンギングを伴いながら所定の電圧に近づいていく。
【００３０】
また、制御信号Ｖｃｎｔがハイレベルになると、タイマ回路１８は時間の測定を開始する。タイマ回路１８は、図３（ｂ）に示すように、時刻Ｔ１から予め決められた一定時間Ｔｐが経過するまでの間、ローレベルを出力する。この間は、時刻Ｔ０〜Ｔ１と同様に制御回路２０の電源端子３０には、リニアレギュレータ１６から定電圧Ｖｒｅｇが供給される。
【００３１】
時刻Ｔ１から一定時間Ｔｐが経過した時刻Ｔ２において、タイマ回路１８の出力信号Ｖｔｉｍｅがハイレベルとなる。タイマ回路１８の出力信号Ｖｔｉｍｅがハイレベルとなると、スイッチＳＷ１がオンすると同時に、リニアレギュレータ１６のイネーブル端子ＥＮにはローレベルが入力され、その動作が停止される。
その結果、制御回路２０の電源端子３０には出力電圧Ｖｏｕｔが印加され、図３（ｄ）に示すように時刻Ｔ２以降においてＶｃｃ＝Ｖｏｕｔとなる。
【００３２】
このように、本実施の形態にかかる電源装置１００では、オーバーシュートおよびリンギングの発生するおそれのある起動時には、リニアレギュレータ１６により安定した電圧Ｖｒｅｇを生成し、これを制御回路２０の電源電圧Ｖｃｃとする。その後、スイッチングレギュレータ１０の出力電圧Ｖｏｕｔが安定した後に、制御回路２０の電源電圧Ｖｃｃを出力電圧に切り替える。その結果、図３（ｄ）に示すように、制御回路２０の電源電圧Ｖｃｃは一定値を取ることになり、起動時の出力電圧Ｖｏｕｔの変動に伴う電源電圧Ｖｃｃの急峻な変化を抑制することができ、回路を安定に動作させることができる。
【００３３】
制御回路２０の電源端子３０と接地間には、図示しない平滑化用のキャパシタが設けられていてもよい。この平滑化用のキャパシタにより、制御回路２０の電源電圧Ｖｃｃを切り替える際の電圧の変化をなだらかにすることができる。
【００３４】
また、スイッチングレギュレータ１０により入力電圧Ｖｉｎから出力電圧Ｖｏｕｔを生成する電力変換効率は、リニアレギュレータ１６により入力電圧Ｖｉｎから電圧Ｖｒｅｇを生成したときよりも高効率である。従って、制御回路２０の電源電圧Ｖｃｃとして、出力電圧Ｖｏｕｔが供給される期間においては、電源装置１００全体としての効率を向上することができる。
【００３５】
なお、図２および図３において、電圧Ｖｒｅｇと安定後の出力電圧Ｖｏｕｔは、図の見やすさのために、異なる電圧値として描かれているが、実際にはより近い電圧値であってもよい。
【００３６】
出力電圧Ｖｏｕｔは、フィードバックにより安定化されている。従って、一度出力電圧Ｖｏｕｔが安定化された後は、その電圧値が変動したとしても、その変動幅は、起動時に発生するようなオーバーシュートやリンギングよりも小さいため、制御回路２０の電源電圧Ｖｃｃはそれほど変動せず、回路動作に及ぼす影響は小さい。
【００３７】
（第２の実施の形態）
図４は、第２の実施の形態に係る電源装置２００を示す。電源装置２００は、電源装置の異常動作の検出を行う異常検出回路４０を備える。以下、第２の実施の形態に係る電源装置２００について、第１の実施の形態に係る電源装置１００との相違点を中心に説明する。
【００３８】
電源装置２００は、スイッチングレギュレータ１０、スイッチＳＷ１、リニアレギュレータ１６、制御回路２０、タイマ回路１８、異常検出回路４０、ＡＮＤ回路４２、インバータ２２を含む。
異常検出回路４０は、例えば過電圧などの出力電圧異常、過電流などの出力電流異常、あるいは発熱異常等を検出する回路であり、その出力であるエラー信号Ｖｅｒｒは、正常時にはハイレベルとなり、異常が検出されるとローレベルとなる。
【００３９】
ＡＮＤ回路４２の２つの入力端子には、タイマ回路１８の出力と異常検出回路４０の出力が接続されている。ＡＮＤ回路４２の出力信号は、タイマ回路１８の出力信号Ｖｔｉｍｅと異常検出回路４０のエラー信号Ｖｅｒｒが、いずれもハイレベルのときにハイレベルとなる。従って、ＡＮＤ回路４２は、起動から一定時間Ｔｐが経過しており、かつ異常検出回路４０により異常が検出されない正常時にハイレベルを出力する。
【００４０】
ＡＮＤ回路４２からハイレベルが出力されるとスイッチＳＷ１がオンし、リニアレギュレータ１６の動作は停止するため、制御回路２０の電源端子３０には出力電圧Ｖｏｕｔが供給される。逆に、ＡＮＤ回路４２からローレベルが出力されている期間は制御回路２０の電源端子３０にはリニアレギュレータ１６から生成される電圧Ｖｒｅｇが供給される。
【００４１】
図３（ｃ）に示す時刻Ｔ２以降の出力電圧Ｖｏｕｔが安定化した後においても、出力電流が急激に増加、または減少することにより、出力電圧Ｖｏｕｔが変動してしまう場合がある。そのとき、以上のように構成した第２の実施の形態に係る電源装置２００によれば、異常検出回路４０によって、出力電流をモニタし、異常検出回路４０がエラー信号Ｖｅｒｒをローレベルにすることにより、制御回路２０の電源電圧Ｖｃｃはリニアレギュレータ１６から供給されるため、回路の安定性を保つことができる。異常検出回路４０は、出力電流の他、発熱異常や出力電圧をモニタしてもよい。
【００４２】
さらに、異常検出回路４０は異常が検出されている期間のみエラー信号Ｖｅｒｒをローレベルとするのではなく、ラッチ機能を持たせることにより、検出された瞬間から予め決められた一定期間、エラー信号Ｖｅｒｒをローレベルとするように設計してもよい。この一定期間は、異常が発生してから、回路が十分に安定するまでの期間とすることが望ましい。
【００４３】
異常検出回路４０によって出力電圧Ｖｏｕｔをモニタした場合には、過電圧が発生した際に制御回路２０の電源電圧Ｖｃｃを、リニアレギュレータ１６から生成される電圧Ｖｒｅｇとすることにより、制御回路２０の電源端子３０に過電圧が印加されるのを防止することができ、回路の誤動作や信頼性への影響を軽減できる。
【００４４】
本実施の形態においても、ＡＮＤ回路４２の出力がハイレベルとなり制御回路２０の電源電圧Ｖｃｃとして出力電圧Ｖｏｕｔが供給される期間においては、電源装置２００全体としての効率を向上することができる。
【００４５】
これら実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００４６】
本実施の形態において、各回路の動作を決定するＶｔｉｍｅ、Ｖｅｒｒ、Ｖｃｎｔなどのロジック信号のハイレベル、ローレベルは、必要に応じて適宜に変更することができる。例えば、スイッチＳＷ１にＰ型ＭＯＳＦＥＴを用いた場合には、スイッチをオフするためにはゲート電圧としてハイレベルが入力されていなければならないため、ハイ・ローを反転したロジックにより制御する必要がある。また、その他のタイマ回路１８や異常検出回路４０の出力も、それぞれ反転していてもよく、ロジック回路の組み合わせによって、同様の動作が行われるように設計すればよい。
【００４７】
また、実施の形態において、スイッチングレギュレータ１０として整流用ダイオード１４を用いたタイプのスイッチングレギュレータについて説明したが、これは整流用トランジスタに置換してもよい。また、スイッチングレギュレータ１０は、スイッチドキャパシタを用いた昇圧、降圧コンバータであってもよい。
【００４８】
本実施の形態において、スイッチＳＷ１はリニアレギュレータとしてもよい。スイッチＳＷ１をリニアレギュレータとすることにより、制御回路２０の電源電圧Ｖｃｃとしてスイッチングレギュレータ１０の出力電圧Ｖｏｕｔが選択されている間に、出力電圧Ｖｏｕｔが変動しても、電源電圧Ｖｃｃは一定値に保たれるため、より回路を安定に動作させることができる。
【００４９】
本実施の形態において、電源装置１００、または電源装置２００を構成する素子はすべて一体集積化されていてもよく、その一部がディスクリート部品で構成されていてもよい。どの部分を集積化するかは、コストや占有面積などによって決めればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】第１の実施の形態に係る電源装置の構成を示す図である。
【図２】図２（ａ）、（ｂ）は、図１の電源装置においてタイマ回路を使用しない場合の各端子の電圧の時間波形を示す図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｄ）は、図１の電源装置においてタイマ回路を使用した場合の各端子の電圧の時間波形を示す図である。
【図４】第２の実施の形態に係る電源装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
Ｌ１ インダクタ、 Ｃ１ キャパシタ、 ＳＷ１ スイッチ、 １０ スイッチングレギュレータ、 １２ スイッチングトランジスタ、 １４ 整流用ダイオード、 １６ リニアレギュレータ、 １８ タイマ回路、 ２０ 制御回路、 ２２ インバータ、 ３０ 電源端子、 １００ 電源装置、 １０２ 入力端子、 １０４ 出力端子、 １０６ 制御端子。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチングトランジスタを含み、該スイッチングトランジスタのスイッチング動作により入力電圧を所望の出力電圧に変換して出力するスイッチングレギュレータと、
前記スイッチングトランジスタのスイッチング動作を制御する制御部と、
前記制御部を駆動するために、前記制御部に対し電源電圧を供給する電圧生成回路と、
前記スイッチングトランジスタのスイッチング動作開始からの経過時間を測定し、所定時間が経過するとその出力を変化させるタイマ回路と、
を備え、前記制御部は、前記タイマ回路の出力が変化する前の期間は、前記電圧生成回路により供給される電源電圧により駆動され、前記タイマ回路の出力が変化した後の期間は前記スイッチングレギュレータの出力電圧により駆動されることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記タイマ回路により測定される所定時間は、前記スイッチングレギュレータの出力電圧が安定するのに要する期間との関係で定められていることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記電圧生成回路は、前記入力電圧を降圧して出力するリニアレギュレータであることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項４】
回路動作の異常を検知する異常検出回路をさらに備え、
前記異常検出回路により異常が検出されたとき、前記制御部は前記電圧生成回路から供給される電源電圧により駆動されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電源装置。
【請求項５】
安定化された出力電圧を生成する電源装置であって、
該電源装置を駆動するための電圧は、該電源装置の出力電圧が定常状態にあると想定される第１モードおいては該電源装置自身の出力電圧から供給され、該電源装置の出力電圧が遷移状態にあると想定される第２モードにおいては電圧生成回路から供給され、
第１モードと第２モードは、該電源装置の起動開始から所定時間経過したことにより切り替えられることを特徴とする電源装置。
【請求項１】
スイッチングトランジスタを含み、該スイッチングトランジスタのスイッチング動作により入力電圧を所望の出力電圧に変換して出力するスイッチングレギュレータと、
前記スイッチングトランジスタのスイッチング動作を制御する制御部と、
前記制御部を駆動するために、前記制御部に対し電源電圧を供給する電圧生成回路と、
前記スイッチングトランジスタのスイッチング動作開始からの経過時間を測定し、所定時間が経過するとその出力を変化させるタイマ回路と、
を備え、前記制御部は、前記タイマ回路の出力が変化する前の期間は、前記電圧生成回路により供給される電源電圧により駆動され、前記タイマ回路の出力が変化した後の期間は前記スイッチングレギュレータの出力電圧により駆動されることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記タイマ回路により測定される所定時間は、前記スイッチングレギュレータの出力電圧が安定するのに要する期間との関係で定められていることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記電圧生成回路は、前記入力電圧を降圧して出力するリニアレギュレータであることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項４】
回路動作の異常を検知する異常検出回路をさらに備え、
前記異常検出回路により異常が検出されたとき、前記制御部は前記電圧生成回路から供給される電源電圧により駆動されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電源装置。
【請求項５】
安定化された出力電圧を生成する電源装置であって、
該電源装置を駆動するための電圧は、該電源装置の出力電圧が定常状態にあると想定される第１モードおいては該電源装置自身の出力電圧から供給され、該電源装置の出力電圧が遷移状態にあると想定される第２モードにおいては電圧生成回路から供給され、
第１モードと第２モードは、該電源装置の起動開始から所定時間経過したことにより切り替えられることを特徴とする電源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−５４９５５（Ｐ２００６−５４９５５Ａ）
【公開日】平成１８年２月２３日（２００６．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２３４１０９（Ｐ２００４−２３４１０９）
【出願日】平成１６年８月１１日（２００４．８．１１）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月２３日（２００６．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月１１日（２００４．８．１１）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
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