JP2004336972A - 電源装置及び電源制御デバイス - Google Patents
電源装置及び電源制御デバイス Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004336972A JP2004336972A JP2003133489A JP2003133489A JP2004336972A JP 2004336972 A JP2004336972 A JP 2004336972A JP 2003133489 A JP2003133489 A JP 2003133489A JP 2003133489 A JP2003133489 A JP 2003133489A JP 2004336972 A JP2004336972 A JP 2004336972A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power supply
- voltage
- supply voltage
- discharge
- switch
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/36—Means for starting or stopping converters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
- H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
- H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
- H02M3/1588—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load comprising at least one synchronous rectifier element
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
- H02M1/322—Means for rapidly discharging a capacitor of the converter for protecting electrical components or for preventing electrical shock
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
【課題】電源供給の停止時における電源電圧のアンダーシュートを低減し、かつ、素早く出力コンデンサの電荷を放電する電源装置を提供する。
【解決手段】直流の電源電圧を供給する電源装置であって、電源装置の電源出力端に電源電圧を供給する電源電圧供給部と、電源出力端とグランドの間に設けられた容量成分である出力コンデンサ部と、電源電圧の供給を停止する場合に、出力コンデンサ部に蓄積された電荷をグランドに放電する放電用抵抗と、放電用抵抗が出力コンデンサ部に蓄積された電荷をグランドに放電する放電経路上に設けられ、電源電圧の供給を停止する場合に放電経路を接続し、電源電圧を供給する場合に放電経路を切断する放電用スイッチとを備える電源装置を提供する。
【選択図】 図1
【解決手段】直流の電源電圧を供給する電源装置であって、電源装置の電源出力端に電源電圧を供給する電源電圧供給部と、電源出力端とグランドの間に設けられた容量成分である出力コンデンサ部と、電源電圧の供給を停止する場合に、出力コンデンサ部に蓄積された電荷をグランドに放電する放電用抵抗と、放電用抵抗が出力コンデンサ部に蓄積された電荷をグランドに放電する放電経路上に設けられ、電源電圧の供給を停止する場合に放電経路を接続し、電源電圧を供給する場合に放電経路を切断する放電用スイッチとを備える電源装置を提供する。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源装置及び電源制御デバイスに関する。特に本発明は、電源供給の停止時における電源電圧のアンダーシュートを低減する電源装置及び電源制御デバイスに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、電源装置の一形態として、同期整流型スイッチングレギュレータで構成したDC/DCコンバータが用いられている。このようなDC/DCコンバータにおいて電源供給を停止する場合、低電圧側の同期整流用FETをオンとして出力コンデンサの電荷を一瞬で放電することが一般的であった。
【0003】
一方、上記の方法においては、電源電圧が急激に低下する結果、アンダーシュートが生じる。アンダーシュートを防止する技術としては、電源供給を停止する際に低電圧側の同期整流用FETをオフとし、電源電圧の出力端子とグランドの間に接続され、出力端子から出力される出力電圧を分圧する抵抗を介して、出力コンデンサの電荷を徐々に放電する方法が開示されている(特許文献1参照。)。
【0004】
【特許文献1】
特開平10−295074号公報(第3頁、第6頁、図2)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
出力コンデンサは、タンタルやアルミ等の極性を有するコンデンサが使用される。このようなコンデンサに対しては、逆電圧の印加が認められておらず、低電圧側の同期整流用FETをオンとして出力コンデンサの電荷を放電した場合、アンダーシュートに伴う逆電圧により破壊される可能性がある。また、電源装置に接続される半導体デバイス等は、許容される逆電圧値がスペックにより定められている。このような半導体デバイスに対してアンダーシュートに伴う逆電圧が印加されると、誤動作や破損の原因となる。
【0006】
一方、低電圧側の同期整流用FETをオフとして出力コンデンサの電荷を徐々に放電した場合、電源電圧がゆっくりと低下していくこととなり、電源に接続された半導体デバイス等にスペック外の低電圧が印加される。この結果、電源供給の停止時にこれらの半導体デバイス等が誤動作する原因となる。
【0007】
そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる電源装置及び電源制御デバイスを提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【0008】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の第1の形態によると、直流の電源電圧を供給する電源装置であって、前記電源装置の電源出力端に前記電源電圧を供給する電源電圧供給部と、前記電源出力端とグランドの間に設けられた容量成分である出力コンデンサ部と、前記電源電圧の供給を停止する場合に、前記出力コンデンサ部に蓄積された電荷をグランドに放電する放電用抵抗と、前記放電用抵抗が前記出力コンデンサ部に蓄積された電荷をグランドに放電する放電経路上に設けられ、前記電源電圧の供給を停止する場合に前記放電経路を接続し、前記電源電圧を供給する場合に前記放電経路を切断する放電用スイッチとを備える電源装置と、当該電源装置を制御する電源制御デバイスとを提供する。
【0009】
なお上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、又実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【0011】
図1は、本実施形態に係る電源装置10の構成を示す。本実施形態に係る電源装置10は、直流の電源電圧Voutを供給し、電源供給の停止時に出力コンデンサ115に蓄積された電荷を放電用抵抗135を介してグランドに放電する放電経路132を備える。そして、電源装置10は、電源供給の停止時に放電経路132をオンとし、放電用抵抗135により定められる時間で出力コンデンサ115の電荷を放電する。ここで、アンダーシュートの大きさが規定値以下となり、かつ、電源供給の停止から電源電圧が0Vとなるまでの時間を規定時間以下となるように出力コンデンサ115の抵抗値を定めることにより、アンダーシュートを低減し、かつ、素早く出力コンデンサの電荷を放電する電源装置10を提供することができる。
【0012】
電源装置10は、電源電圧供給部100と、出力コンデンサ部110と、出力コイル120と、電源制御デバイス130とを備える。
電源電圧供給部100は、電源装置10の電源出力端102に電源電圧を供給する。本実施形態に係る電源電圧供給部100は、高電圧側スイッチ103及び低電圧側スイッチ106を有する。
高電圧側スイッチ103は、電圧源Vinと電源出力端との間に設けられた、例えばFET等のスイッチである。本実施形態において、高電圧側スイッチ103は、電圧源Vinがドレインに接続され、出力コイル120及び低電圧側スイッチ106のドレインがソースに接続されたMOS型FETである。高電圧側スイッチ103は、電源電圧供給部100により供給される電源電圧Voutが予め定められた基準電圧より低い場合に、電源制御デバイス130によりオンとされる。これにより、高電圧側スイッチ103は、電源電圧Voutより高い電圧源Vinを、出力コイル120を介して電源出力端102に接続する。ここで、電圧源Vinの電圧は、基準電圧より高いことが望ましい。
【0013】
低電圧側スイッチ106は、グランドと電源出力端との間に設けられた、例えばFET等のスイッチである。本実施形態において、低電圧側スイッチ106は、出力コイル120及び低電圧側スイッチ106のソースがドレインに接続され、グランドがソースに接続されたMOS型FETである。低電圧側スイッチ106は、電源電圧供給部100により供給される電源電圧Voutが基準電圧より高い場合に、電源制御デバイス130によりオンとされる。これにより、低電圧側スイッチ106は、電源電圧Voutより低い電圧源の一例であるグランドを、出力コイル120を介して電源出力端102に接続する。
【0014】
出力コンデンサ部110は、電源出力端102とグランドの間に設けられた容量成分であり、出力コンデンサ115を有する。出力コイル120は、一端が高電圧側スイッチ103のソース及び低電圧側スイッチ106のドレイン間の配線に接続され、他端が出力コンデンサ部110及び電源出力端102に接続されることにより、電源電圧供給部100を出力コンデンサ部110及び電源出力端102に接続し、電源電圧供給部100が出力する電力を出力コンデンサ部110及び電源出力端102に供給する。
【0015】
電源制御デバイス130は、例えば電源制御IC等の半導体デバイスであり、電源電圧の供給時に電源電圧供給部100を制御すると共に、電源電圧の供給停止時に出力コンデンサ部110の放電を制御する。電源制御デバイス130は、放電経路132、電源電圧制御部150、タイミング制御部155及びNOT素子160を有する。
【0016】
放電経路132は、電源制御デバイス130のスイッチングノード端子170を介して高電圧側スイッチ103のソース及び低電圧側スイッチ106のドレイン間の配線に接続され、電源電圧の供給停止時に出力コンデンサ部110に蓄積された電荷を、出力コイル120及びスイッチングノード端子170を介してグランドに放電する。放電経路132は、放電用抵抗135、放電用スイッチ140、及び放電用整流器145を経路上に含む。放電用抵抗135は、電源電圧の供給を停止する場合に、出力コンデンサ部110内の出力コンデンサ115に蓄積された電荷をグランドに放電する。
【0017】
放電用スイッチ140は、放電経路132上に設けられ、電源電圧の供給を停止する場合にオンとされて放電経路132を導通状態とすることにより接続し、電源電圧を供給する場合にオフとされて放電経路132を切断する。本実施形態において、放電用スイッチ140は、ドレインが放電用抵抗135の一端に接続され、ソースがグランドに接続されたMOS型FETである。放電用整流器145は、放電経路132上に設けられ、放電経路132から電源出力端102に対して電流が流れることを防止する。すなわち、放電用整流器145は、例えば電源電圧の供給開始時にスイッチング電流が放電経路132を経由して出力コイル120及び電源出力端102に供給されるのを防ぐ。
【0018】
電源電圧制御部150は、高電圧側スイッチ駆動端子172及び低電圧側スイッチ駆動端子174を介して電源電圧供給部100内の高電圧側スイッチ103の駆動信号入力及び低電圧側スイッチ106の駆動信号入力にそれぞれ接続され、電源電圧供給部100を制御する。本実施形態において、高電圧側スイッチ103の駆動信号入力及び低電圧側スイッチ106の駆動信号入力は、それぞれ高電圧側スイッチ103のゲート及び低電圧側スイッチ106のゲートである。
【0019】
また、電源電圧制御部150は、放電経路132と同様に、同一の端子であるスイッチングノード端子170を介して高電圧側スイッチ103のソース及び低電圧側スイッチ106のドレイン間の配線に接続され、電源電圧の供給時にスイッチングノード端子170を介して入力される電源電圧を監視する。
【0020】
電源電圧が基準電圧より低い場合、電源電圧制御部150は、高電圧側スイッチ駆動端子172を介して高電圧側スイッチ103をオンとすると共に、低電圧側スイッチ駆動端子174を介して低電圧側スイッチ106をオフとする。一方、電源電圧が基準電圧より高い場合、電源電圧制御部150は、低電圧側スイッチ駆動端子174を介して低電圧側スイッチ106をオンとすると共に、高電圧側スイッチ駆動端子172を介して高電圧側スイッチ103をオフとする。これにより、電源電圧制御部150は、電源出力端102に供給される電源電圧Voutを、基準電圧に平衡させることができる。
【0021】
また、電源電圧の供給を停止する場合、電源電圧制御部150は、高電圧側スイッチ駆動端子172及び低電圧側スイッチ駆動端子174を介して高電圧側スイッチ103及び低電圧側スイッチ106をオフとする。これにより、電源電圧制御部150は、電源電圧の供給を停止する場合に、出力コンデンサ部110の放電を放電経路132により行なわせることができる。
【0022】
ここで、電源装置10や電源装置10が接続される装置等に異常が発生した場合において電源電圧の供給を停止する場合、電源電圧制御部150は、高電圧側スイッチ103をオフとし、低電圧側スイッチ106をオンとしてもよい。これにより、例えば電源電圧の異常時や、過電流が流れた時や、電源装置10等の温度異常が検出された時等に、放電経路132を介して出力コンデンサ部110を放電する場合と比較し、より高速に電源電圧を0Vに低下させることができる。
【0023】
タイミング制御部155は、電源制御デバイス130の外部から電源電圧の供給開始又は供給停止を指示する制御信号を受けて、電源電圧制御部150及び放電経路132の動作タイミングを制御する。より具体的には、タイミング制御部155は、電源電圧の供給を開始する場合に論理値“1”、電源電圧の供給を停止する場合に論理値“0”とした電源供給信号を電源電圧制御部150に対して出力する。これを受けて、電源電圧制御部150は、電源電圧供給部100による電源電圧の供給を開始又は停止する。
【0024】
また、タイミング制御部155は、出力コンデンサ部110の放電を行なう場合に論理値“0”、出力コンデンサ部110の放電を行なわない場合に論理値“1”とした放電経路切断信号を、放電経路132に対して出力する。NOT素子160は、放電経路切断信号の論理値を反転し、放電用スイッチ140のゲートである駆動信号入力に入力する。これにより、タイミング制御部155が放電経路切断信号“0”を出力した場合に放電用スイッチ140の駆動信号入力に信号値“1”が入力されて放電用スイッチ140がオンとされ、放電経路132が接続される。一方、タイミング制御部155が放電経路切断信号“1”を出力した場合に放電用スイッチ140の駆動信号入力に信号値“0”が入力されて放電用スイッチ140がオフとされ、放電経路132が切断される。
【0025】
以上に示した電源装置10によれば、電源供給の停止時に高電圧側スイッチ103及び低電圧側スイッチ106をオフとすると共に放電用スイッチ140をオンとして放電経路132を導通状態とし、放電経路132を介して出力コンデンサ部110の電荷を放電することができる。ここで、放電用抵抗135の抵抗値は、出力コンデンサ115の容量に基づいて、アンダーシュートの大きさが規定値以下となり、かつ、電源供給の停止から電源電圧Voutが0Vとなるまでの時間が規定時間以下となるように定められる。これにより、以上に示した電源装置10によれば、アンダーシュートを低減し、かつ、素早く出力コンデンサの電荷を放電することができる。
【0026】
図2は、本実施形態に係る電源装置10の電源供給停止時における電源電圧波形の一例を示す。電源電圧の供給時、電源電圧制御部150は、高電圧側スイッチ駆動端子172及び低電圧側スイッチ駆動端子174を介して高電圧側スイッチ103及び低電圧側スイッチ106の駆動信号入力を制御し、電源出力端102に供給される電源電圧を基準電圧に平衡させる。時刻t1において電源電圧の供給停止を指示する制御信号を受けると、タイミング制御部155は、電源電圧の供給停止を指示する電源供給信号“0”を電源電圧制御部150に供給し、放電経路132を導通状態とすることを指示する放電経路切断信号“0”を放電経路132に供給する。これを受けて、電源電圧制御部150は高電圧側スイッチ103及び低電圧側スイッチ106をオフとし、タイミング制御部155はNOT素子160を介して放電用スイッチ140をオンとする。これにより、出力コンデンサ部110に蓄積された電荷は出力コイル120、スイッチングノード端子170、放電用整流器145、放電用抵抗135、及び放電用スイッチ140を介してグランドに放電され、時刻t2において電源出力端102における電源電圧が0Vとなる。
【0027】
ここで、放電用抵抗135の抵抗値は、アンダーシュートの大きさが既定値以下となり、かつ、電源供給の停止から電源電圧が0Vとなるまでの時間(t2−t1)が規定時間以下となるように、出力コンデンサ115の容量に対応して定められる。電源供給の停止から電源電圧0Vとなるまでの時間(t2−t1)は、例えば数ms程度の時間であることが好ましい。このため、出力コンデンサ115の容量が数百μFである場合、放電用抵抗135を1Ω程度としてよい。
【0028】
図3は、本実施形態の変形例に係る電源装置10の電源供給停止時における電源電圧波形の一例を示す。本変形例に係る電源装置10は、電源供給停止時に放電経路132及び低電圧側スイッチ106を併用して電源電圧を0Vとする。本変形例に係る電源装置10の構成及び各部の機能は図1とほぼ同一であるため、以下相違点について説明する。
【0029】
時刻t1において電源電圧の供給停止を指示する制御信号を受けると、タイミング制御部155は、電源電圧の供給停止を指示する電源供給信号“0”を電源電圧制御部150に供給し、放電経路132を導通状態とすることを指示する放電経路切断信号“0”を放電経路132に供給する。これを受けて、電源電圧制御部150は高電圧側スイッチ103及び低電圧側スイッチ106をオフとし、タイミング制御部155はNOT素子160を介して放電用スイッチ140をオンとする。これにより、出力コンデンサ部110に蓄積された電荷は出力コイル120、スイッチングノード端子170、放電用整流器145、放電用抵抗135、及び放電用スイッチ140を介してグランドに放電される。
【0030】
電源電圧制御部150は、放電用スイッチ140により放電経路132を導通状態に接続してから予め定められた時間の経過後、すなわち例えば図3における時刻t2に、低電圧側スイッチ106をオンとする。ここで、タイミング制御部155が放電経路132を導通状態に接続してから電源電圧制御部150が低電圧側スイッチ106をオンとするまでの時間は、タイミング制御部155が放電経路132を導通状態に接続してから、電源出力端102の電圧が基準電圧より低くグランドより高い値(例えば図中Vt)となるまでの時間であることが好ましい。なお、時刻t2以降において、電源電圧制御部150は、放電用スイッチ140をオンのまま維持してもよく、オフとしてもよい。
【0031】
時刻t2においてタイミング制御部155によりオンとされると、低電圧側スイッチ106は、電源電圧より低い電圧源の一例であるグランドを出力コイル120を介して電源出力端102に接続する。この結果、時刻t3において電源電圧が0Vとなる。
【0032】
本変形例によれば、電源電圧の供給停止時に、放電経路132を予め定められた時間導通状態として電源電圧を0Vに近づけた後、低電圧側スイッチ106をオンとして電源電圧を急激に0Vとする。ここで、時刻t2における電源電圧Vtは、低電圧側スイッチ106をオンとして出力コンデンサ部110を急激に放電した場合においても電源電圧のアンダーシュートの大きさが既定値以下となるように調整される。これにより、本変形例に係る電源装置10は、アンダーシュートの大きさを規定値以下としつつ、電源供給の停止を高速に行なうことができる。
【0033】
なお、以上において電源電圧制御部150は、電源電圧の供給を停止し放電用スイッチ140が放電経路132を導通状態に接続してから、予め定められた時間の経過後に低電圧側スイッチ106をオンとしてもよく、これに代えて、スイッチングノード端子170を介して電源電圧を計測し、電源電圧がVtとなった時点で低電圧側スイッチ106をオンとしてもよい。
【0034】
図4は、本実施形態に係る電源装置10の電源供給開始から電源供給停止までの制御タイミングを示す。
まず、タイミング制御部155は、電源制御デバイス130の外部から電源電圧の供給開始を指示する制御信号を時刻t1において受け取る。制御信号を受けて電源電圧の供給を開始する場合、タイミング制御部155は、例えば時刻t1において放電経路切断信号を“1”として放電用スイッチ140により放電経路132を切断させる。その後、時刻t2において電源供給信号“1”を電源電圧制御部150に対して出力し、電源電圧供給部100により電源電圧の供給を開始させる。
【0035】
そしてタイミング制御部155は、電源制御デバイス130の外部から電源電圧の供給停止を指示する制御信号を時刻t3において受け取る。制御信号を受けて電源電圧の供給を停止する場合、タイミング制御部155は、例えば時刻t3において電源供給信号“0”を電源電圧制御部150に対して出力し、電源電圧供給部100による電源電圧の供給を停止させる。その後、タイミング制御部155は、時刻t4において放電経路切断信号を“0”として放電用スイッチ140により放電経路132を接続させ、出力コンデンサ部110の電荷を放電させる。
【0036】
以上に示した電源装置10によれば、タイミング制御部155は、高電圧側スイッチ103及び放電用スイッチ140が同時にオンとならないように電源電圧制御部150及び放電経路132の動作タイミングを制御する。これにより、タイミング制御部155は、高電圧側スイッチ103及び放電用スイッチ140が同時にオンとなる結果、基準電圧より高い高電圧源Vinから放電経路132を介してグランドに過電流が流れるのを防止することができる。
【0037】
以上、本発明を実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることができる。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【0038】
例えば、本実施形態において電源電圧供給部100は、電源電圧を供給する場合に電圧源が出力コイル120を介して電源出力端102に接続され、電源電圧の供給を停止する場合に電圧源が電源出力端102から切断される各種の電源供給回路であってよい。
【0039】
また、スイッチングノード端子170は、例えば電源ICのLX(スイッチングノード)端子であってよく、これに代えて電源電圧制御部150と放電経路132は電源制御デバイス130の異なる端子を介して電源出力端102に接続されてもよい。また、タイミング制御部155及び/又は放電経路132は、電源制御デバイス130の外部に設けられてもよい。
【0040】
以上に説明した実施形態によれば、以下の各項目に示す電源装置及び電源制御デバイスが実現される。
【0041】
(項目1) 直流の電源電圧を供給する電源装置であって、前記電源装置の電源出力端に前記電源電圧を供給する電源電圧供給部と、前記電源出力端とグランドの間に設けられた容量成分である出力コンデンサ部と、前記電源電圧の供給を停止する場合に、前記出力コンデンサ部に蓄積された電荷をグランドに放電する放電用抵抗と、前記放電用抵抗が前記出力コンデンサ部に蓄積された電荷をグランドに放電する放電経路上に設けられ、前記電源電圧の供給を停止する場合に前記放電経路を接続し、前記電源電圧を供給する場合に前記放電経路を切断する放電用スイッチとを備える電源装置。
【0042】
(項目2) 前記電源電圧供給部は、前記電源電圧供給部により供給される前記電源電圧が予め定められた基準電圧より低い場合に、前記電源電圧より高い電圧源を前記電源出力端に接続する高電圧側スイッチと、前記電源電圧供給部により供給される前記電源電圧が前記基準電圧より高い場合に、前記電源電圧より低い電圧源を前記電源出力端に接続する低電圧側スイッチとを有し、前記電源電圧の供給を停止する場合に、前記高電圧側スイッチ及び前記低電圧側スイッチをオフとする電源電圧制御部を更に備える項目1記載の電源装置。
【0043】
(項目3) 異常が発生した場合において前記電源電圧の供給を停止する場合に、前記電源電圧制御部は、前記高電圧側スイッチをオフとし、前記低電圧側スイッチをオンとする項目2記載の電源装置。
(項目4) 前記電源電圧の供給を停止する場合に、前記電源電圧制御部は、前記放電用スイッチにより前記放電経路を接続してから予め定められた時間の経過後に、前記低電圧側スイッチをオンとする項目2記載の電源装置。
【0044】
(項目5) 前記電源電圧の供給を停止する場合に、前記電源電圧制御部は、前記放電用スイッチにより前記放電経路を接続してから、前記電源出力端の電圧が前記基準電圧より低くグランドより高い値となるまでの時間の経過後に、前記低電圧側スイッチをオンとする項目2記載の電源装置。
(項目6) 前記放電経路から前記電源出力端に対して電流が流れることを防止する放電用整流器を更に備える項目1記載の電源装置。
【0045】
(項目7) 前記電源電圧の供給を開始する場合に、前記放電用スイッチにより前記放電経路を切断させた後に前記電源電圧供給部により前記電源電圧の供給を開始させるタイミング制御部を更に備える項目1記載の電源装置。
(項目8) 前記電源電圧の供給を停止する場合に、前記電源電圧供給部による前記電源電圧の供給を停止させた後に前記放電用スイッチにより前記放電経路を接続させるタイミング制御部を更に備える項目1記載の電源装置。
【0046】
(項目9) 直流の電源電圧を供給する電源装置の電源出力端に前記電源電圧を供給する電源電圧供給部と、前記電源出力端とグランドの間に設けられた容量成分である出力コンデンサ部とを備え、前記電源装置を制御する電源制御デバイスであって、前記電源電圧の供給を停止する場合に、前記出力コンデンサ部に蓄積された電荷をグランドに放電する放電用抵抗と、前記放電用抵抗が前記出力コンデンサ部に蓄積された電荷をグランドに放電する放電経路上に設けられ、前記電源電圧の供給を停止する場合に前記放電経路を接続し、前記電源電圧を供給する場合に前記放電経路を切断する放電用スイッチとを備える電源制御デバイス。
【0047】
(項目10) 前記電源電圧供給部は、前記電源電圧供給部により供給される前記電源電圧が予め定められた電圧より低い場合に、前記電源電圧より高い電圧源を前記電源出力端に接続する高電圧側スイッチと、前記電源電圧供給部により供給される前記電源電圧が予め定められた電圧より高い場合に、前記電源電圧より低い電圧源を前記電源出力端に接続する低電圧側スイッチとを有し、当該電源制御デバイスは、前記電源電圧の供給を停止する場合に、前記高電圧側スイッチ及び前記低電圧側スイッチをオフとする電源電圧制御部を更に備える項目9記載の電源制御デバイス。
【0048】
【発明の効果】
上記説明から明らかなように、本発明によれば電源供給の停止時における電源電圧のアンダーシュートを低減し、かつ、素早く出力コンデンサの電荷を放電する電源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る電源装置10の構成を示す。
【図2】本発明の実施形態に係る電源装置10の電源供給停止時における電源電圧波形の一例を示す。
【図3】本発明の実施形態の変形例に係る電源装置10の電源供給停止時における電源電圧波形の一例を示す。
【図4】本発明の実施形態に係る電源装置10の電源供給開始から電源供給停止までの制御タイミングを示す。
【符号の説明】
10 電源装置
100 電源電圧供給部
102 電源出力端
103 高電圧側スイッチ
106 低電圧側スイッチ
110 出力コンデンサ部
115 出力コンデンサ
120 出力コイル
130 電源制御デバイス
132 放電経路
135 放電用抵抗
140 放電用スイッチ
145 放電用整流器
150 電源電圧制御部
155 タイミング制御部
160 NOT素子
170 スイッチングノード端子
172 高電圧側スイッチ駆動端子
174 低電圧側スイッチ駆動端子
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源装置及び電源制御デバイスに関する。特に本発明は、電源供給の停止時における電源電圧のアンダーシュートを低減する電源装置及び電源制御デバイスに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、電源装置の一形態として、同期整流型スイッチングレギュレータで構成したDC/DCコンバータが用いられている。このようなDC/DCコンバータにおいて電源供給を停止する場合、低電圧側の同期整流用FETをオンとして出力コンデンサの電荷を一瞬で放電することが一般的であった。
【0003】
一方、上記の方法においては、電源電圧が急激に低下する結果、アンダーシュートが生じる。アンダーシュートを防止する技術としては、電源供給を停止する際に低電圧側の同期整流用FETをオフとし、電源電圧の出力端子とグランドの間に接続され、出力端子から出力される出力電圧を分圧する抵抗を介して、出力コンデンサの電荷を徐々に放電する方法が開示されている(特許文献1参照。)。
【0004】
【特許文献1】
特開平10−295074号公報(第3頁、第6頁、図2)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
出力コンデンサは、タンタルやアルミ等の極性を有するコンデンサが使用される。このようなコンデンサに対しては、逆電圧の印加が認められておらず、低電圧側の同期整流用FETをオンとして出力コンデンサの電荷を放電した場合、アンダーシュートに伴う逆電圧により破壊される可能性がある。また、電源装置に接続される半導体デバイス等は、許容される逆電圧値がスペックにより定められている。このような半導体デバイスに対してアンダーシュートに伴う逆電圧が印加されると、誤動作や破損の原因となる。
【0006】
一方、低電圧側の同期整流用FETをオフとして出力コンデンサの電荷を徐々に放電した場合、電源電圧がゆっくりと低下していくこととなり、電源に接続された半導体デバイス等にスペック外の低電圧が印加される。この結果、電源供給の停止時にこれらの半導体デバイス等が誤動作する原因となる。
【0007】
そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる電源装置及び電源制御デバイスを提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【0008】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の第1の形態によると、直流の電源電圧を供給する電源装置であって、前記電源装置の電源出力端に前記電源電圧を供給する電源電圧供給部と、前記電源出力端とグランドの間に設けられた容量成分である出力コンデンサ部と、前記電源電圧の供給を停止する場合に、前記出力コンデンサ部に蓄積された電荷をグランドに放電する放電用抵抗と、前記放電用抵抗が前記出力コンデンサ部に蓄積された電荷をグランドに放電する放電経路上に設けられ、前記電源電圧の供給を停止する場合に前記放電経路を接続し、前記電源電圧を供給する場合に前記放電経路を切断する放電用スイッチとを備える電源装置と、当該電源装置を制御する電源制御デバイスとを提供する。
【0009】
なお上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、又実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【0011】
図1は、本実施形態に係る電源装置10の構成を示す。本実施形態に係る電源装置10は、直流の電源電圧Voutを供給し、電源供給の停止時に出力コンデンサ115に蓄積された電荷を放電用抵抗135を介してグランドに放電する放電経路132を備える。そして、電源装置10は、電源供給の停止時に放電経路132をオンとし、放電用抵抗135により定められる時間で出力コンデンサ115の電荷を放電する。ここで、アンダーシュートの大きさが規定値以下となり、かつ、電源供給の停止から電源電圧が0Vとなるまでの時間を規定時間以下となるように出力コンデンサ115の抵抗値を定めることにより、アンダーシュートを低減し、かつ、素早く出力コンデンサの電荷を放電する電源装置10を提供することができる。
【0012】
電源装置10は、電源電圧供給部100と、出力コンデンサ部110と、出力コイル120と、電源制御デバイス130とを備える。
電源電圧供給部100は、電源装置10の電源出力端102に電源電圧を供給する。本実施形態に係る電源電圧供給部100は、高電圧側スイッチ103及び低電圧側スイッチ106を有する。
高電圧側スイッチ103は、電圧源Vinと電源出力端との間に設けられた、例えばFET等のスイッチである。本実施形態において、高電圧側スイッチ103は、電圧源Vinがドレインに接続され、出力コイル120及び低電圧側スイッチ106のドレインがソースに接続されたMOS型FETである。高電圧側スイッチ103は、電源電圧供給部100により供給される電源電圧Voutが予め定められた基準電圧より低い場合に、電源制御デバイス130によりオンとされる。これにより、高電圧側スイッチ103は、電源電圧Voutより高い電圧源Vinを、出力コイル120を介して電源出力端102に接続する。ここで、電圧源Vinの電圧は、基準電圧より高いことが望ましい。
【0013】
低電圧側スイッチ106は、グランドと電源出力端との間に設けられた、例えばFET等のスイッチである。本実施形態において、低電圧側スイッチ106は、出力コイル120及び低電圧側スイッチ106のソースがドレインに接続され、グランドがソースに接続されたMOS型FETである。低電圧側スイッチ106は、電源電圧供給部100により供給される電源電圧Voutが基準電圧より高い場合に、電源制御デバイス130によりオンとされる。これにより、低電圧側スイッチ106は、電源電圧Voutより低い電圧源の一例であるグランドを、出力コイル120を介して電源出力端102に接続する。
【0014】
出力コンデンサ部110は、電源出力端102とグランドの間に設けられた容量成分であり、出力コンデンサ115を有する。出力コイル120は、一端が高電圧側スイッチ103のソース及び低電圧側スイッチ106のドレイン間の配線に接続され、他端が出力コンデンサ部110及び電源出力端102に接続されることにより、電源電圧供給部100を出力コンデンサ部110及び電源出力端102に接続し、電源電圧供給部100が出力する電力を出力コンデンサ部110及び電源出力端102に供給する。
【0015】
電源制御デバイス130は、例えば電源制御IC等の半導体デバイスであり、電源電圧の供給時に電源電圧供給部100を制御すると共に、電源電圧の供給停止時に出力コンデンサ部110の放電を制御する。電源制御デバイス130は、放電経路132、電源電圧制御部150、タイミング制御部155及びNOT素子160を有する。
【0016】
放電経路132は、電源制御デバイス130のスイッチングノード端子170を介して高電圧側スイッチ103のソース及び低電圧側スイッチ106のドレイン間の配線に接続され、電源電圧の供給停止時に出力コンデンサ部110に蓄積された電荷を、出力コイル120及びスイッチングノード端子170を介してグランドに放電する。放電経路132は、放電用抵抗135、放電用スイッチ140、及び放電用整流器145を経路上に含む。放電用抵抗135は、電源電圧の供給を停止する場合に、出力コンデンサ部110内の出力コンデンサ115に蓄積された電荷をグランドに放電する。
【0017】
放電用スイッチ140は、放電経路132上に設けられ、電源電圧の供給を停止する場合にオンとされて放電経路132を導通状態とすることにより接続し、電源電圧を供給する場合にオフとされて放電経路132を切断する。本実施形態において、放電用スイッチ140は、ドレインが放電用抵抗135の一端に接続され、ソースがグランドに接続されたMOS型FETである。放電用整流器145は、放電経路132上に設けられ、放電経路132から電源出力端102に対して電流が流れることを防止する。すなわち、放電用整流器145は、例えば電源電圧の供給開始時にスイッチング電流が放電経路132を経由して出力コイル120及び電源出力端102に供給されるのを防ぐ。
【0018】
電源電圧制御部150は、高電圧側スイッチ駆動端子172及び低電圧側スイッチ駆動端子174を介して電源電圧供給部100内の高電圧側スイッチ103の駆動信号入力及び低電圧側スイッチ106の駆動信号入力にそれぞれ接続され、電源電圧供給部100を制御する。本実施形態において、高電圧側スイッチ103の駆動信号入力及び低電圧側スイッチ106の駆動信号入力は、それぞれ高電圧側スイッチ103のゲート及び低電圧側スイッチ106のゲートである。
【0019】
また、電源電圧制御部150は、放電経路132と同様に、同一の端子であるスイッチングノード端子170を介して高電圧側スイッチ103のソース及び低電圧側スイッチ106のドレイン間の配線に接続され、電源電圧の供給時にスイッチングノード端子170を介して入力される電源電圧を監視する。
【0020】
電源電圧が基準電圧より低い場合、電源電圧制御部150は、高電圧側スイッチ駆動端子172を介して高電圧側スイッチ103をオンとすると共に、低電圧側スイッチ駆動端子174を介して低電圧側スイッチ106をオフとする。一方、電源電圧が基準電圧より高い場合、電源電圧制御部150は、低電圧側スイッチ駆動端子174を介して低電圧側スイッチ106をオンとすると共に、高電圧側スイッチ駆動端子172を介して高電圧側スイッチ103をオフとする。これにより、電源電圧制御部150は、電源出力端102に供給される電源電圧Voutを、基準電圧に平衡させることができる。
【0021】
また、電源電圧の供給を停止する場合、電源電圧制御部150は、高電圧側スイッチ駆動端子172及び低電圧側スイッチ駆動端子174を介して高電圧側スイッチ103及び低電圧側スイッチ106をオフとする。これにより、電源電圧制御部150は、電源電圧の供給を停止する場合に、出力コンデンサ部110の放電を放電経路132により行なわせることができる。
【0022】
ここで、電源装置10や電源装置10が接続される装置等に異常が発生した場合において電源電圧の供給を停止する場合、電源電圧制御部150は、高電圧側スイッチ103をオフとし、低電圧側スイッチ106をオンとしてもよい。これにより、例えば電源電圧の異常時や、過電流が流れた時や、電源装置10等の温度異常が検出された時等に、放電経路132を介して出力コンデンサ部110を放電する場合と比較し、より高速に電源電圧を0Vに低下させることができる。
【0023】
タイミング制御部155は、電源制御デバイス130の外部から電源電圧の供給開始又は供給停止を指示する制御信号を受けて、電源電圧制御部150及び放電経路132の動作タイミングを制御する。より具体的には、タイミング制御部155は、電源電圧の供給を開始する場合に論理値“1”、電源電圧の供給を停止する場合に論理値“0”とした電源供給信号を電源電圧制御部150に対して出力する。これを受けて、電源電圧制御部150は、電源電圧供給部100による電源電圧の供給を開始又は停止する。
【0024】
また、タイミング制御部155は、出力コンデンサ部110の放電を行なう場合に論理値“0”、出力コンデンサ部110の放電を行なわない場合に論理値“1”とした放電経路切断信号を、放電経路132に対して出力する。NOT素子160は、放電経路切断信号の論理値を反転し、放電用スイッチ140のゲートである駆動信号入力に入力する。これにより、タイミング制御部155が放電経路切断信号“0”を出力した場合に放電用スイッチ140の駆動信号入力に信号値“1”が入力されて放電用スイッチ140がオンとされ、放電経路132が接続される。一方、タイミング制御部155が放電経路切断信号“1”を出力した場合に放電用スイッチ140の駆動信号入力に信号値“0”が入力されて放電用スイッチ140がオフとされ、放電経路132が切断される。
【0025】
以上に示した電源装置10によれば、電源供給の停止時に高電圧側スイッチ103及び低電圧側スイッチ106をオフとすると共に放電用スイッチ140をオンとして放電経路132を導通状態とし、放電経路132を介して出力コンデンサ部110の電荷を放電することができる。ここで、放電用抵抗135の抵抗値は、出力コンデンサ115の容量に基づいて、アンダーシュートの大きさが規定値以下となり、かつ、電源供給の停止から電源電圧Voutが0Vとなるまでの時間が規定時間以下となるように定められる。これにより、以上に示した電源装置10によれば、アンダーシュートを低減し、かつ、素早く出力コンデンサの電荷を放電することができる。
【0026】
図2は、本実施形態に係る電源装置10の電源供給停止時における電源電圧波形の一例を示す。電源電圧の供給時、電源電圧制御部150は、高電圧側スイッチ駆動端子172及び低電圧側スイッチ駆動端子174を介して高電圧側スイッチ103及び低電圧側スイッチ106の駆動信号入力を制御し、電源出力端102に供給される電源電圧を基準電圧に平衡させる。時刻t1において電源電圧の供給停止を指示する制御信号を受けると、タイミング制御部155は、電源電圧の供給停止を指示する電源供給信号“0”を電源電圧制御部150に供給し、放電経路132を導通状態とすることを指示する放電経路切断信号“0”を放電経路132に供給する。これを受けて、電源電圧制御部150は高電圧側スイッチ103及び低電圧側スイッチ106をオフとし、タイミング制御部155はNOT素子160を介して放電用スイッチ140をオンとする。これにより、出力コンデンサ部110に蓄積された電荷は出力コイル120、スイッチングノード端子170、放電用整流器145、放電用抵抗135、及び放電用スイッチ140を介してグランドに放電され、時刻t2において電源出力端102における電源電圧が0Vとなる。
【0027】
ここで、放電用抵抗135の抵抗値は、アンダーシュートの大きさが既定値以下となり、かつ、電源供給の停止から電源電圧が0Vとなるまでの時間(t2−t1)が規定時間以下となるように、出力コンデンサ115の容量に対応して定められる。電源供給の停止から電源電圧0Vとなるまでの時間(t2−t1)は、例えば数ms程度の時間であることが好ましい。このため、出力コンデンサ115の容量が数百μFである場合、放電用抵抗135を1Ω程度としてよい。
【0028】
図3は、本実施形態の変形例に係る電源装置10の電源供給停止時における電源電圧波形の一例を示す。本変形例に係る電源装置10は、電源供給停止時に放電経路132及び低電圧側スイッチ106を併用して電源電圧を0Vとする。本変形例に係る電源装置10の構成及び各部の機能は図1とほぼ同一であるため、以下相違点について説明する。
【0029】
時刻t1において電源電圧の供給停止を指示する制御信号を受けると、タイミング制御部155は、電源電圧の供給停止を指示する電源供給信号“0”を電源電圧制御部150に供給し、放電経路132を導通状態とすることを指示する放電経路切断信号“0”を放電経路132に供給する。これを受けて、電源電圧制御部150は高電圧側スイッチ103及び低電圧側スイッチ106をオフとし、タイミング制御部155はNOT素子160を介して放電用スイッチ140をオンとする。これにより、出力コンデンサ部110に蓄積された電荷は出力コイル120、スイッチングノード端子170、放電用整流器145、放電用抵抗135、及び放電用スイッチ140を介してグランドに放電される。
【0030】
電源電圧制御部150は、放電用スイッチ140により放電経路132を導通状態に接続してから予め定められた時間の経過後、すなわち例えば図3における時刻t2に、低電圧側スイッチ106をオンとする。ここで、タイミング制御部155が放電経路132を導通状態に接続してから電源電圧制御部150が低電圧側スイッチ106をオンとするまでの時間は、タイミング制御部155が放電経路132を導通状態に接続してから、電源出力端102の電圧が基準電圧より低くグランドより高い値(例えば図中Vt)となるまでの時間であることが好ましい。なお、時刻t2以降において、電源電圧制御部150は、放電用スイッチ140をオンのまま維持してもよく、オフとしてもよい。
【0031】
時刻t2においてタイミング制御部155によりオンとされると、低電圧側スイッチ106は、電源電圧より低い電圧源の一例であるグランドを出力コイル120を介して電源出力端102に接続する。この結果、時刻t3において電源電圧が0Vとなる。
【0032】
本変形例によれば、電源電圧の供給停止時に、放電経路132を予め定められた時間導通状態として電源電圧を0Vに近づけた後、低電圧側スイッチ106をオンとして電源電圧を急激に0Vとする。ここで、時刻t2における電源電圧Vtは、低電圧側スイッチ106をオンとして出力コンデンサ部110を急激に放電した場合においても電源電圧のアンダーシュートの大きさが既定値以下となるように調整される。これにより、本変形例に係る電源装置10は、アンダーシュートの大きさを規定値以下としつつ、電源供給の停止を高速に行なうことができる。
【0033】
なお、以上において電源電圧制御部150は、電源電圧の供給を停止し放電用スイッチ140が放電経路132を導通状態に接続してから、予め定められた時間の経過後に低電圧側スイッチ106をオンとしてもよく、これに代えて、スイッチングノード端子170を介して電源電圧を計測し、電源電圧がVtとなった時点で低電圧側スイッチ106をオンとしてもよい。
【0034】
図4は、本実施形態に係る電源装置10の電源供給開始から電源供給停止までの制御タイミングを示す。
まず、タイミング制御部155は、電源制御デバイス130の外部から電源電圧の供給開始を指示する制御信号を時刻t1において受け取る。制御信号を受けて電源電圧の供給を開始する場合、タイミング制御部155は、例えば時刻t1において放電経路切断信号を“1”として放電用スイッチ140により放電経路132を切断させる。その後、時刻t2において電源供給信号“1”を電源電圧制御部150に対して出力し、電源電圧供給部100により電源電圧の供給を開始させる。
【0035】
そしてタイミング制御部155は、電源制御デバイス130の外部から電源電圧の供給停止を指示する制御信号を時刻t3において受け取る。制御信号を受けて電源電圧の供給を停止する場合、タイミング制御部155は、例えば時刻t3において電源供給信号“0”を電源電圧制御部150に対して出力し、電源電圧供給部100による電源電圧の供給を停止させる。その後、タイミング制御部155は、時刻t4において放電経路切断信号を“0”として放電用スイッチ140により放電経路132を接続させ、出力コンデンサ部110の電荷を放電させる。
【0036】
以上に示した電源装置10によれば、タイミング制御部155は、高電圧側スイッチ103及び放電用スイッチ140が同時にオンとならないように電源電圧制御部150及び放電経路132の動作タイミングを制御する。これにより、タイミング制御部155は、高電圧側スイッチ103及び放電用スイッチ140が同時にオンとなる結果、基準電圧より高い高電圧源Vinから放電経路132を介してグランドに過電流が流れるのを防止することができる。
【0037】
以上、本発明を実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることができる。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【0038】
例えば、本実施形態において電源電圧供給部100は、電源電圧を供給する場合に電圧源が出力コイル120を介して電源出力端102に接続され、電源電圧の供給を停止する場合に電圧源が電源出力端102から切断される各種の電源供給回路であってよい。
【0039】
また、スイッチングノード端子170は、例えば電源ICのLX(スイッチングノード)端子であってよく、これに代えて電源電圧制御部150と放電経路132は電源制御デバイス130の異なる端子を介して電源出力端102に接続されてもよい。また、タイミング制御部155及び/又は放電経路132は、電源制御デバイス130の外部に設けられてもよい。
【0040】
以上に説明した実施形態によれば、以下の各項目に示す電源装置及び電源制御デバイスが実現される。
【0041】
(項目1) 直流の電源電圧を供給する電源装置であって、前記電源装置の電源出力端に前記電源電圧を供給する電源電圧供給部と、前記電源出力端とグランドの間に設けられた容量成分である出力コンデンサ部と、前記電源電圧の供給を停止する場合に、前記出力コンデンサ部に蓄積された電荷をグランドに放電する放電用抵抗と、前記放電用抵抗が前記出力コンデンサ部に蓄積された電荷をグランドに放電する放電経路上に設けられ、前記電源電圧の供給を停止する場合に前記放電経路を接続し、前記電源電圧を供給する場合に前記放電経路を切断する放電用スイッチとを備える電源装置。
【0042】
(項目2) 前記電源電圧供給部は、前記電源電圧供給部により供給される前記電源電圧が予め定められた基準電圧より低い場合に、前記電源電圧より高い電圧源を前記電源出力端に接続する高電圧側スイッチと、前記電源電圧供給部により供給される前記電源電圧が前記基準電圧より高い場合に、前記電源電圧より低い電圧源を前記電源出力端に接続する低電圧側スイッチとを有し、前記電源電圧の供給を停止する場合に、前記高電圧側スイッチ及び前記低電圧側スイッチをオフとする電源電圧制御部を更に備える項目1記載の電源装置。
【0043】
(項目3) 異常が発生した場合において前記電源電圧の供給を停止する場合に、前記電源電圧制御部は、前記高電圧側スイッチをオフとし、前記低電圧側スイッチをオンとする項目2記載の電源装置。
(項目4) 前記電源電圧の供給を停止する場合に、前記電源電圧制御部は、前記放電用スイッチにより前記放電経路を接続してから予め定められた時間の経過後に、前記低電圧側スイッチをオンとする項目2記載の電源装置。
【0044】
(項目5) 前記電源電圧の供給を停止する場合に、前記電源電圧制御部は、前記放電用スイッチにより前記放電経路を接続してから、前記電源出力端の電圧が前記基準電圧より低くグランドより高い値となるまでの時間の経過後に、前記低電圧側スイッチをオンとする項目2記載の電源装置。
(項目6) 前記放電経路から前記電源出力端に対して電流が流れることを防止する放電用整流器を更に備える項目1記載の電源装置。
【0045】
(項目7) 前記電源電圧の供給を開始する場合に、前記放電用スイッチにより前記放電経路を切断させた後に前記電源電圧供給部により前記電源電圧の供給を開始させるタイミング制御部を更に備える項目1記載の電源装置。
(項目8) 前記電源電圧の供給を停止する場合に、前記電源電圧供給部による前記電源電圧の供給を停止させた後に前記放電用スイッチにより前記放電経路を接続させるタイミング制御部を更に備える項目1記載の電源装置。
【0046】
(項目9) 直流の電源電圧を供給する電源装置の電源出力端に前記電源電圧を供給する電源電圧供給部と、前記電源出力端とグランドの間に設けられた容量成分である出力コンデンサ部とを備え、前記電源装置を制御する電源制御デバイスであって、前記電源電圧の供給を停止する場合に、前記出力コンデンサ部に蓄積された電荷をグランドに放電する放電用抵抗と、前記放電用抵抗が前記出力コンデンサ部に蓄積された電荷をグランドに放電する放電経路上に設けられ、前記電源電圧の供給を停止する場合に前記放電経路を接続し、前記電源電圧を供給する場合に前記放電経路を切断する放電用スイッチとを備える電源制御デバイス。
【0047】
(項目10) 前記電源電圧供給部は、前記電源電圧供給部により供給される前記電源電圧が予め定められた電圧より低い場合に、前記電源電圧より高い電圧源を前記電源出力端に接続する高電圧側スイッチと、前記電源電圧供給部により供給される前記電源電圧が予め定められた電圧より高い場合に、前記電源電圧より低い電圧源を前記電源出力端に接続する低電圧側スイッチとを有し、当該電源制御デバイスは、前記電源電圧の供給を停止する場合に、前記高電圧側スイッチ及び前記低電圧側スイッチをオフとする電源電圧制御部を更に備える項目9記載の電源制御デバイス。
【0048】
【発明の効果】
上記説明から明らかなように、本発明によれば電源供給の停止時における電源電圧のアンダーシュートを低減し、かつ、素早く出力コンデンサの電荷を放電する電源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る電源装置10の構成を示す。
【図2】本発明の実施形態に係る電源装置10の電源供給停止時における電源電圧波形の一例を示す。
【図3】本発明の実施形態の変形例に係る電源装置10の電源供給停止時における電源電圧波形の一例を示す。
【図4】本発明の実施形態に係る電源装置10の電源供給開始から電源供給停止までの制御タイミングを示す。
【符号の説明】
10 電源装置
100 電源電圧供給部
102 電源出力端
103 高電圧側スイッチ
106 低電圧側スイッチ
110 出力コンデンサ部
115 出力コンデンサ
120 出力コイル
130 電源制御デバイス
132 放電経路
135 放電用抵抗
140 放電用スイッチ
145 放電用整流器
150 電源電圧制御部
155 タイミング制御部
160 NOT素子
170 スイッチングノード端子
172 高電圧側スイッチ駆動端子
174 低電圧側スイッチ駆動端子
Claims (10)
- 直流の電源電圧を供給する電源装置であって、
前記電源装置の電源出力端に前記電源電圧を供給する電源電圧供給部と、
前記電源出力端とグランドの間に設けられた容量成分である出力コンデンサ部と、
前記電源電圧の供給を停止する場合に、前記出力コンデンサ部に蓄積された電荷をグランドに放電する放電用抵抗と、
前記放電用抵抗が前記出力コンデンサ部に蓄積された電荷をグランドに放電する放電経路上に設けられ、前記電源電圧の供給を停止する場合に前記放電経路を接続し、前記電源電圧を供給する場合に前記放電経路を切断する放電用スイッチと
を備える電源装置。 - 前記電源電圧供給部は、
前記電源電圧供給部により供給される前記電源電圧が予め定められた基準電圧より低い場合に、前記電源電圧より高い電圧源を前記電源出力端に接続する高電圧側スイッチと、
前記電源電圧供給部により供給される前記電源電圧が前記基準電圧より高い場合に、前記電源電圧より低い電圧源を前記電源出力端に接続する低電圧側スイッチと
を有し、
前記電源電圧の供給を停止する場合に、前記高電圧側スイッチ及び前記低電圧側スイッチをオフとする電源電圧制御部を更に備える
請求項1記載の電源装置。 - 異常が発生した場合において前記電源電圧の供給を停止する場合に、前記電源電圧制御部は、前記高電圧側スイッチをオフとし、前記低電圧側スイッチをオンとする請求項2記載の電源装置。
- 前記電源電圧の供給を停止する場合に、前記電源電圧制御部は、前記放電用スイッチにより前記放電経路を接続してから予め定められた時間の経過後に、前記低電圧側スイッチをオンとする請求項2記載の電源装置。
- 前記電源電圧の供給を停止する場合に、前記電源電圧制御部は、前記放電用スイッチにより前記放電経路を接続してから、前記電源出力端の電圧が前記基準電圧より低くグランドより高い値となるまでの時間の経過後に、前記低電圧側スイッチをオンとする請求項2記載の電源装置。
- 前記放電経路から前記電源出力端に対して電流が流れることを防止する放電用整流器を更に備える請求項1記載の電源装置。
- 前記電源電圧の供給を開始する場合に、前記放電用スイッチにより前記放電経路を切断させた後に前記電源電圧供給部により前記電源電圧の供給を開始させるタイミング制御部を更に備える請求項1記載の電源装置。
- 前記電源電圧の供給を停止する場合に、前記電源電圧供給部による前記電源電圧の供給を停止させた後に前記放電用スイッチにより前記放電経路を接続させるタイミング制御部を更に備える請求項1記載の電源装置。
- 直流の電源電圧を供給する電源装置の電源出力端に前記電源電圧を供給する電源電圧供給部と、前記電源出力端とグランドの間に設けられた容量成分である出力コンデンサ部とを備え、前記電源装置を制御する電源制御デバイスであって、
前記電源電圧の供給を停止する場合に、前記出力コンデンサ部に蓄積された電荷をグランドに放電する放電用抵抗と、
前記放電用抵抗が前記出力コンデンサ部に蓄積された電荷をグランドに放電する放電経路上に設けられ、前記電源電圧の供給を停止する場合に前記放電経路を接続し、前記電源電圧を供給する場合に前記放電経路を切断する放電用スイッチと
を備える電源制御デバイス。 - 前記電源電圧供給部は、
前記電源電圧供給部により供給される前記電源電圧が予め定められた電圧より低い場合に、前記電源電圧より高い電圧源を前記電源出力端に接続する高電圧側スイッチと、
前記電源電圧供給部により供給される前記電源電圧が予め定められた電圧より高い場合に、前記電源電圧より低い電圧源を前記電源出力端に接続する低電圧側スイッチと
を有し、
当該電源制御デバイスは、前記電源電圧の供給を停止する場合に、前記高電圧側スイッチ及び前記低電圧側スイッチをオフとする電源電圧制御部を更に備える請求項9記載の電源制御デバイス。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003133489A JP2004336972A (ja) | 2003-05-12 | 2003-05-12 | 電源装置及び電源制御デバイス |
US10/709,520 US20050122089A1 (en) | 2003-05-12 | 2004-05-11 | Power supply apparatus and power supply control device |
US10/709,519 US7141958B2 (en) | 2003-05-12 | 2004-05-11 | Power supply apparatus and power supply control device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003133489A JP2004336972A (ja) | 2003-05-12 | 2003-05-12 | 電源装置及び電源制御デバイス |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004336972A true JP2004336972A (ja) | 2004-11-25 |
Family
ID=33508017
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003133489A Pending JP2004336972A (ja) | 2003-05-12 | 2003-05-12 | 電源装置及び電源制御デバイス |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US20050122089A1 (ja) |
JP (1) | JP2004336972A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008253052A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Canon Inc | 電源装置 |
US8044641B2 (en) | 2008-02-27 | 2011-10-25 | Ricoh Company, Ltd. | Step-down switching regulator with turn off undershoot prevention |
JP2017175885A (ja) * | 2016-03-25 | 2017-09-28 | 東芝ライテック株式会社 | 電源装置及びこの電源装置を備えた照明装置 |
JP2019062605A (ja) * | 2017-09-25 | 2019-04-18 | ローム株式会社 | スイッチング電源回路、および液晶表示装置 |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7281141B2 (en) * | 2005-01-31 | 2007-10-09 | Powersdsine, Ltd.-Microsemi Corporation | Bypass discharge path for a power sourcing equipment |
US8035359B2 (en) * | 2007-05-07 | 2011-10-11 | Analogix Semiconductor, Inc. | Apparatus and method for recovery of wasted power from differential drivers |
US8175555B2 (en) | 2007-05-07 | 2012-05-08 | Analogix Semiconductor, Inc. | Apparatus and method for termination powered differential interface periphery |
US9041241B2 (en) | 2007-05-07 | 2015-05-26 | Analogix Semiconductor, Inc. | Systems and methods for powering a charging circuit of a communications interface |
US8063504B2 (en) | 2007-05-07 | 2011-11-22 | Analogix Semiconductor, Inc. | Systems and methods for powering circuits for a communications interface |
JP4966249B2 (ja) * | 2008-05-07 | 2012-07-04 | コーセル株式会社 | スイッチング電源装置 |
JP5333485B2 (ja) * | 2011-03-04 | 2013-11-06 | 株式会社デンソー | 電力変換装置 |
WO2014037204A1 (en) * | 2012-09-10 | 2014-03-13 | St-Ericsson Sa | Method and apparatus for controlling a start-up sequence of a dc/dc buck converter |
EP2722977A3 (en) | 2012-09-10 | 2018-01-03 | OCT Circuit Technologies International Limited | Method and apparatus for controlling a start-up sequence of a DC/DC Buck converter |
US9106134B2 (en) * | 2013-06-21 | 2015-08-11 | O2Micro, Inc. | Power transfer devices |
DE102016111127A1 (de) * | 2016-06-17 | 2017-12-21 | Infineon Technologies Ag | Elektrische Baugruppe, die eine bipolare Transistorvorrichtung mit isoliertem Gate und eine Transistorvorrichtung mit breiter Bandlücke enthält |
CN111030436B (zh) * | 2019-12-02 | 2021-09-14 | 上海移远通信技术股份有限公司 | 一种放电保护电路 |
EP3907870B1 (en) * | 2020-05-04 | 2023-07-12 | Tridonic GmbH & Co. KG | Power converter with overshoot protection |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10295074A (ja) | 1997-04-17 | 1998-11-04 | Fujitsu Ltd | Dc/dcコンバータ |
JP2000193687A (ja) * | 1998-12-25 | 2000-07-14 | Toyota Autom Loom Works Ltd | 電流検出回路、およびその電流検出回路を備えたdc/dcコンバ―タ |
JP3637876B2 (ja) | 2001-04-05 | 2005-04-13 | トヨタ自動車株式会社 | Dc−dcコンバータの制御装置 |
JP2004173460A (ja) * | 2002-11-22 | 2004-06-17 | Fujitsu Ltd | Dc−dcコンバータの制御方法、dc−dcコンバータ、半導体集積回路装置、及び電子機器 |
US6879136B1 (en) * | 2003-10-31 | 2005-04-12 | Analog Devices, Inc. | Inductor current emulation circuit for switching power supply |
-
2003
- 2003-05-12 JP JP2003133489A patent/JP2004336972A/ja active Pending
-
2004
- 2004-05-11 US US10/709,520 patent/US20050122089A1/en not_active Abandoned
- 2004-05-11 US US10/709,519 patent/US7141958B2/en active Active
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008253052A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Canon Inc | 電源装置 |
US8044641B2 (en) | 2008-02-27 | 2011-10-25 | Ricoh Company, Ltd. | Step-down switching regulator with turn off undershoot prevention |
JP2017175885A (ja) * | 2016-03-25 | 2017-09-28 | 東芝ライテック株式会社 | 電源装置及びこの電源装置を備えた照明装置 |
JP2019062605A (ja) * | 2017-09-25 | 2019-04-18 | ローム株式会社 | スイッチング電源回路、および液晶表示装置 |
JP7140482B2 (ja) | 2017-09-25 | 2022-09-21 | ローム株式会社 | スイッチング電源回路、および液晶表示装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20050122088A1 (en) | 2005-06-09 |
US20050122089A1 (en) | 2005-06-09 |
US7141958B2 (en) | 2006-11-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3485562B1 (en) | Balancing charge pump circuits | |
JP2004336972A (ja) | 電源装置及び電源制御デバイス | |
US8513935B2 (en) | Combinations of current feedback for frequency compensation, overload detection, and super overload detection in switching power converters | |
JP6607927B2 (ja) | 高側ゲートドライバのための電力供給電圧の制御 | |
US8427130B2 (en) | Methods and apparatuses for combined frequency compensation and soft start processes | |
JP3572292B2 (ja) | スイッチング電源回路 | |
US8723552B2 (en) | Configuration and method for improving noise immunity of a floating gate driver circuit | |
EP1605576A1 (en) | Device and method for extending the input voltage range of a DC/DC converter | |
US20060164778A1 (en) | Inrush current limiting circuit | |
JP2004535150A (ja) | 電力コンバータの同期整流器を制御するための方法及び装置 | |
KR101045198B1 (ko) | 전력 제어 시스템 개시 방법 및 회로 | |
JP2008535350A (ja) | Mosトランジスタ制御 | |
US6822884B1 (en) | Pulse width modulated charge pump | |
EP3761498A1 (en) | Power supply system and dc/dc converter | |
JP2007159234A (ja) | 無停電電源装置 | |
JP3887750B2 (ja) | 突入電流防止回路 | |
JP2008022597A (ja) | 電子機器用直流電源 | |
JP5814009B2 (ja) | インバータ装置の電圧バランス回路 | |
US10855267B2 (en) | Electronic switch and electronic apparatus including the same | |
JP2003133926A (ja) | 突入電流抑止回路 | |
US9318956B1 (en) | Switching power-supply device | |
JP7377611B2 (ja) | 電源装置 | |
JP2010022093A (ja) | ハーフブリッジ回路 | |
US20200274446A1 (en) | Solution to Safely Protect a Boost Converter from a Short Circuit to Ground | |
JP2004096869A (ja) | 直流電源装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD14 | Notification of resignation of power of sub attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7434 Effective date: 20060329 |