JP2005176409A - 直流電源装置 - Google Patents
直流電源装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005176409A JP2005176409A JP2003408363A JP2003408363A JP2005176409A JP 2005176409 A JP2005176409 A JP 2005176409A JP 2003408363 A JP2003408363 A JP 2003408363A JP 2003408363 A JP2003408363 A JP 2003408363A JP 2005176409 A JP2005176409 A JP 2005176409A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- load current
- circuit
- load
- regulator
- power supply
- 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
Landscapes
- Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
【課題】 簡易な構成で直列型レギュレータとスイッチング型レギュレータを併設することができ、装置の小型化とコストの減少を実現できる負荷適応型の直流電源装置を提供する。
【解決手段】 スイッチング型レギュレータのスイッチング素子Q2の駆動を制御する手段として一定時間をカウントするタイマー回路12を用い、負荷電流判別手段11が、負荷電流の電流値(直列型レギュレータの回路電流)が閾値に達すると該タイマー回路12を駆動させる信号を出力し、駆動回路9が前記一定時間、スイッチング素子Q2をオンするように構成する。
【選択図】 図1
【解決手段】 スイッチング型レギュレータのスイッチング素子Q2の駆動を制御する手段として一定時間をカウントするタイマー回路12を用い、負荷電流判別手段11が、負荷電流の電流値(直列型レギュレータの回路電流)が閾値に達すると該タイマー回路12を駆動させる信号を出力し、駆動回路9が前記一定時間、スイッチング素子Q2をオンするように構成する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、負荷電流が大きく変動する携帯型電子機器や磁気ディスク記録装置等の電子機器に好適な負荷適応型の直流電源装置に関する。
携帯型電子機器やコンピュータの磁気ディスク記録装置には、電源電圧や負荷電流の変化による出力電圧の変動を防止するために、レギュレータ回路を用いて安定度を高めた直流電源装置が内蔵されており、同一機器内の電子部品や半導体集積回路の電源として用いられている。
負荷電流が比較的少ない場合には、図4に示すような直列型レギュレータの回路構成が使用される。図4において、1は直列型レギュレータの制御回路、2は電源入力端子、3は出力端子、4は基準電圧を示す。また、Q1はトランジスタ、R1およびR2は抵抗である。
直列型レギュレータの動作は周知のものであり、基準電圧4と抵抗R1および抵抗R2の分圧比で決まる電圧が出力端子3に出力される。この直列型レギュレータではトランジスタQ1に負荷電流とほぼ同じ電流が常に流れており、且つトランジスタQ1を活性状態で用いているため、負荷電流が大きい場合にはトランジスタQ1での損失が大きくなり、従ってこの場合には効率が良くない。
そのため、負荷電流が大きい場合には、図5に示すようなスイッチング型レギュレータの回路構成が多く用いられる。図5において、5はアンプ、6はアンプ5の位相補償回路、7は三角波発生器、8はPWM制御部、9はトランジスタの駆動回路(ドライバ)を示す。また、Q2はスイッチング素子、L2はコイル、D2はダイオード、C2はコンデンサである。
図5に示すスイッチング型レギュレータは降圧型と呼ばれるものであり、その動作は周知のものである。また、アンプ5、位相補償回路6、三角波発生器7、PWM制御部8は出力端子3の出力電圧に応じてスイッチング素子Q2のオン・オフの比(デューティ比)を可変するPWM制御を行うために必要な回路構成である。このスイッチング型レギュレータは負荷電流が多い時の効率は良いが、スイッチング制御に由来する出力電圧変動(リプル)が大きい。
直列型レギュレータとスイッチング型レギュレータの上記のような欠点を補い合う回路構成として、図6に示すような直流電源装置が知られている。図6に示す直流電源装置は、図4に示す直列型レギュレータと図5に示すスイッチング型レギュレータを組み合わせた回路構成となっている。
図6において、10は直列型レギュレータの回路電流より負荷電流を検出する負荷電流検出手段としての抵抗、11は負荷電流検出手段により検出された負荷電流の電流値に応じた出力信号を出力する負荷電流判別手段を示す。
当該直流電源装置は、軽負荷時には直列型レギュレータによって出力端子3へ負荷電流を供給し、重負荷時にはスイッチング型レギュレータも動作して直列型レギュレータと並列に出力端子3へ負荷電流を供給することで負荷に適応した効率の改善を行っている。
以下、当該直流電源装置の動作を説明する。負荷電流検出手段10は直列型レギュレータから供給される負荷電流の電流値とほぼ同じ値を検出しており、その検出値によって負荷電流判別手段11はスイッチング型レギュレータを動作させるか否かの判別を行う。すなわち、負荷電流判別手段11は、負荷が重くなり直列型レギュレータから供給される負荷電流の電流値が大きくなると、スイッチング型レギュレータを動作させる出力信号を出力する。この出力信号が出力されると、図6の点線で囲まれた回路が動作し、PWM制御によってスイッチング素子Q2が駆動する。したがって、重負荷時には負荷電流の多くはスイッチング素子Q2およびコイルL2を介する経路、あるいは容量C2から供給されることとなり、重負荷時の効率を改善することができる。
また、負荷が再び軽くなると負荷電流判別手段11はスイッチング型レギュレータの動作を止める出力信号を出力する。この出力信号が出力されると、図6の点線で囲まれた回路は動作を停止する。したがって、軽負荷時にはトランジスタQ1の経路を介した負荷電流、すなわち直列型レギュレータからの負荷電流が供給されることになる。
このように図6に示す直流電源装置は、軽負荷時の安定性のよさ(リプルの小ささ)と重負荷時の高効率を兼ね備えた負荷適応型である。
しかしながら上記従来の直流電源装置は、直列型レギュレータの回路と、PWM制御によるスイッチング型レギュレータの回路を併せ持つため、装置の大型化とコストの増大を招いていた。
しかしながら上記従来の直流電源装置は、直列型レギュレータの回路と、PWM制御によるスイッチング型レギュレータの回路を併せ持つため、装置の大型化とコストの増大を招いていた。
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、スイッチング型レギュレータのスイッチング素子Q2の駆動を制御する手段として一定時間をカウントするタイマー回路を用い、負荷電流判別手段が、負荷電流の電流値(直列型レギュレータの回路電流値)が閾値に達すると該タイマー回路を駆動させる信号を出力し、駆動回路(ドライバ)が前記一定時間、スイッチング素子Q2をオンするように構成することにより、簡易な構成で直列型レギュレータとスイッチング型レギュレータを併設することができ、装置の小型化とコストの減少を実現できる負荷適応型の直流電源装置を提供することを目的とする。
また、負荷電流判別手段としてヒステリシスコンパレータを用い、一方の閾値に負荷電流の電流値(直列型レギュレータの回路電流値)が達すると、駆動回路(ドライバ)がスイッチング素子Q2をオンし、他方の閾値に負荷電流の電流値が達すると駆動回路がスイッチング素子Q2をオフするように構成することにより、簡易な構成で直列型レギュレータとスイッチング型レギュレータを併設することができ、装置の小型化とコストの減少を実現できる負荷適応型の直流電源装置を提供することを目的とする。
本発明の請求項1記載の直流電源装置は、電源入力端子と出力端子との間に接続され前記出力端子の出力電圧を検出して前記出力端子から出力される出力電圧を安定化する直列型レギュレータと、前記直列型レギュレータの回路電流より負荷電流を検出する負荷電流検出手段と、前記負荷電流検出手段により検出された前記負荷電流の電流値に応じた出力信号を出力する負荷電流判別手段と、前記電源入力端子と前記出力端子との間に接続されるスイッチング素子を有し前記負荷電流判別手段の出力信号に応じて前記スイッチング素子を駆動するスイッチング型レギュレータと、を備える負荷適応型の直流電源装置であって、前記スイッチング型レギュレータは前記スイッチング素子の駆動を制御する回路として一定時間をカウントするタイマー回路を備え、前記負荷電流の電流値が所定値に達すると前記タイマー回路が起動し、前記一定時間、前記スイッチング素子をオンすることを特徴とする。
また、本発明の請求項2記載の直流電源装置は、電源入力端子と出力端子との間に接続され前記出力端子の出力電圧を検出して前記出力端子から出力される出力電圧を安定化する直列型レギュレータと、前記直列型レギュレータの回路電流より負荷電流を検出する負荷電流検出手段と、前記負荷電流検出手段により検出された前記負荷電流の電流値に応じた出力信号を出力する負荷電流判別手段と、前記電源入力端子と前記出力端子との間に接続されるスイッチング素子を有し前記負荷電流判別手段の出力信号に応じて前記スイッチング素子を駆動するスイッチング型レギュレータと、を備える負荷適応型の直流電源装置であって、前記負荷電流判別手段としてヒステリシスコンパレータを用い、該ヒステリシスコンパレータのヒステリシス幅が前記スイッチング素子のオン時間を決定することを特徴とする。
本発明によれば、スイッチング型レギュレータの制御回路をタイマー回路と駆動回路(ドライバ)、もしくは駆動回路のみで構成可能となるので、簡易な構成で直列型レギュレータとスイッチング型レギュレータを併設することができ、装置の小型化を実現でき、且つ負荷変動に対する電源効率を低コストで改善できる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
(実施の形態1)
図1は本実施の形態1における直流電源装置の回路構成を示す図である。但し、前述した図4ないし図6において説明した部材に対応する部材には同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
(実施の形態1)
図1は本実施の形態1における直流電源装置の回路構成を示す図である。但し、前述した図4ないし図6において説明した部材に対応する部材には同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
当該直流電源装置と図6に示す回路の異なる点は、点線で囲まれた回路の構成にある。つまり、当該直流電源装置では、スイッチング素子Q2の駆動を制御する回路(スイッチング型レギュレータの制御回路)が、タイマー回路12と駆動回路(ドライバ)9からなる。タイマー回路12は基準クロック13に基づき一定時間をカウントする。また、タイマー回路12は、負荷電流判別手段11の出力信号に応じて起動する。また、駆動回路9はタイマー回路12に接続しており、タイマー回路12に設定されている一定時間、スイッチング素子Q2をオンする。
例えば、ある閾値(所定値)が設定されている負荷電流判別手段11が、直列型レギュレータの回路電流値が該閾値に至るとタイマー回路12を起動する信号を出力し、タイマー回路12がこの信号を直接受けてカウントを開始するとともに、上記一定時間、駆動回路9へ信号を出力し、この駆動回路9からの信号を直接受けて駆動回路9がスイッチング素子Q1をオンするようにしてもよい。なお、無論、回路構成はこれに限らず、直列型レギュレータの回路電流値に応じてタイマー回路が起動し、タイマー回路により決定する一定時間、スイッチング素子Q2がオンする簡単な構成であればよい。
以下、当該直流電源装置の動作について図3を参照して説明する。図3は、負荷電流波形、直列型レギュレータの電流波形、スイッチング型レギュレータの電流波形、スイッチング素子Q2のゲート電圧波形を示している。ここでは図3の区間(A)、(B)、(C)を参照して説明する。
まず区間(A)で示す軽負荷時においては、負荷電流判別手段11の出力はスイッチング型レギュレータの制御回路(図1の点線で囲まれた回路)を動作させないように働いており、負荷電流はトランジスタQ1の経路を介して直列型レギュレータにより供給される。
区間(B)のように重負荷になってくると最初は直列型レギュレータのみから負荷電流が供給されるが、やがて負荷電流の電流値(直列型レギュレータの回路電流値)が負荷電流判別手段11に設定されている閾値Aに至る。
閾値Aはスイッチング型レギュレータの動作のオン・オフを切り換える閾値であり、したがって時刻aにおいてスイッチング素子Q2がオンする。スイッチング素子Q2がオンすると、負荷電流はコイルL2を介してスイッチング型レギュレータにより供給され、それによって直列型レギュレータからの負荷電流は減少する。
スイッチング素子Q2はタイマー回路12によって定められた一定時間後にオフし(時刻b)、スイッチング型レギュレータからの負荷電流は減少し始める。このとき、未だ重負荷状態であれば、直列型レギュレータからの負荷電流が増加し、再び閾値Aに至る。
このように重負荷時においては上記動作を繰り返すことでスイッチング動作が維持され、やがて区間(C)のような動作波形(電流波形)となる。つまり重負荷時においてはタイマー12によって決まる一定時間だけスイッチング素子Q2がオンすることで、直列型レギュレータとスイッチング型レギュレータの双方から補完しあって負荷に電流を供給することで効率を高めている。
(実施の形態2)
図2は本実施の形態2における直流電源装置の回路構成を示す図である。但し、前述した図4ないし図6において説明した部材に対応する部材には同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
図2は本実施の形態2における直流電源装置の回路構成を示す図である。但し、前述した図4ないし図6において説明した部材に対応する部材には同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
当該直流電源装置と図6に示す回路の異なる点は、負荷電流判別手段としてヒステリシスコンパレータ14が用いられており、且つスイッチング型レギュレータの制御回路(点線で囲まれた回路)が、駆動回路(ドライバ)からなる点にある。つまり、当該直流電源装置では、ヒステリシスコンパレータ14の出力によって駆動回路9を制御する。
例えば、ヒステリシスコンパレータ14と駆動回路9を直接接続し、駆動回路9がヒステリシスコンパレータ14の出力信号を直接受けてスイッチング素子Q2を駆動するようにしてもよい。なお、無論、回路構成はこれに限らず、ヒステリシスコンパレータ14のヒステリシス幅によってスイッチング素子Q2のオン時間が決定される簡単な構成であればよい。
以下、当該直流電源装置の動作について図3の区間(D)を参照して説明する。重負荷時において直列型レギュレータの回路電流値が閾値Aに達することでスイッチング素子Q2がオンするのは、実施の形態1における動作と同様である(時刻c)。
本実施の形態2においては負荷電流判別手段としてヒステリシスコンパレータ14を用いており、そのヒステリシス幅によってスイッチング素子Q2のオン時間が決定される。つまり、直列型レギュレータの回路電流値が閾値Aに達するとスイッチング素子Q2がオンし、負荷電流がコイルL2を介してスイッチング型レギュレータにより供給され(時刻c)、それによって直列型レギュレータからの負荷電流が減少する。その減少する直列型レギュレータからの負荷電流がやがてヒステリシスコンパレータのもう一方の閾値Bに達すると、スイッチング素子Q2がオフし(時刻d)、スイッチング型レギュレータからの負荷電流は減少し始める。このとき、未だ重負荷状態であれば、直列型レギュレータからの負荷電流が増加し、再び閾値Aに至る。
このように重負荷時においては上記動作を繰り返すことでスイッチング動作が維持され、区間(D)に示すような動作波形(電流波形)となる。従って、スイッチング素子Q2のオン時間は負荷電流判別手段として用いられるヒステリシスコンパレータ14のヒステリシス幅によって決定される(コイルL2とその両端の電圧から決定される時定数もオン時間の決定要素であるが詳細な説明は省略する。)。
このような動作により、重負荷時においては直列型レギュレータとスイッチング型レギュレータの双方から補完しあって負荷に電流を供給することで効率を高めている。またスイッチング型レギュレータの制御回路の構成要素はスイッチング素子Q2の駆動回路(ドライバ)9のみであり、従来例に比べて簡易な構成となっている。
なお、実施の形態1における直流電源装置と実施の形態2における直流電源装置を組み合わせて用いることももちろん可能であり、この場合はタイマー回路12を用いてスイッチング素子Q2の最大オン時間を決定しコイルL2やスイッチング素子Q2の電流が過大にならないようにしておき、通常はヒステリシス幅でスイッチング素子Q2のオン時間を決定するような動作を行うことができる。
本発明に係る直流電源装置は、簡易な構成で直列型レギュレータとスイッチング型レギュレータを併設することができ、装置の小型化を実現でき、且つ負荷変動に対する電源効率を低コストで改善でき、負荷電流が大きく変動する携帯型電子機器や磁気ディスク記録装置等の電子機器に使用する負荷適応型の直流電源装置等に好適である。
1 直列型レギュレータの制御回路
2 電源入力端子
3 出力端子
4 基準電圧
5 アンプ
6 位相補償回路
7 三角波発生器
8 PWM制御部
9 駆動回路
10 負荷電流検出手段
11 負荷電流判別手段
12 タイマー回路
13 基準クロック
14 ヒステリシスコンパレータ
Q1 トランジスタ
Q2 スイッチング素子
R1、R2 抵抗
D2 ダイオード
L2 コイル
C2 コンデンサ
2 電源入力端子
3 出力端子
4 基準電圧
5 アンプ
6 位相補償回路
7 三角波発生器
8 PWM制御部
9 駆動回路
10 負荷電流検出手段
11 負荷電流判別手段
12 タイマー回路
13 基準クロック
14 ヒステリシスコンパレータ
Q1 トランジスタ
Q2 スイッチング素子
R1、R2 抵抗
D2 ダイオード
L2 コイル
C2 コンデンサ
Claims (2)
- 電源入力端子と出力端子との間に接続され前記出力端子の出力電圧を検出して前記出力端子から出力される出力電圧を安定化する直列型レギュレータと、
前記直列型レギュレータの回路電流より負荷電流を検出する負荷電流検出手段と、
前記負荷電流検出手段により検出された前記負荷電流の電流値に応じた出力信号を出力する負荷電流判別手段と、
前記電源入力端子と前記出力端子との間に接続されるスイッチング素子を有し前記負荷電流判別手段の出力信号に応じて前記スイッチング素子を駆動するスイッチング型レギュレータと、
を備える負荷適応型の直流電源装置であって、
前記スイッチング型レギュレータは前記スイッチング素子の駆動を制御する回路として一定時間をカウントするタイマー回路を備え、前記負荷電流の電流値が所定値に達すると前記タイマー回路が起動し、前記一定時間、前記スイッチング素子をオンすることを特徴とする直流電源装置。 - 電源入力端子と出力端子との間に接続され前記出力端子の出力電圧を検出して前記出力端子から出力される出力電圧を安定化する直列型レギュレータと、
前記直列型レギュレータの回路電流より負荷電流を検出する負荷電流検出手段と、
前記負荷電流検出手段により検出された前記負荷電流の電流値に応じた出力信号を出力する負荷電流判別手段と、
前記電源入力端子と前記出力端子との間に接続されるスイッチング素子を有し前記負荷電流判別手段の出力信号に応じて前記スイッチング素子を駆動するスイッチング型レギュレータと、
を備える負荷適応型の直流電源装置であって、
前記負荷電流判別手段としてヒステリシスコンパレータを用い、該ヒステリシスコンパレータのヒステリシス幅が前記スイッチング素子のオン時間を決定することを特徴とする直流電源装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003408363A JP2005176409A (ja) | 2003-12-08 | 2003-12-08 | 直流電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003408363A JP2005176409A (ja) | 2003-12-08 | 2003-12-08 | 直流電源装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005176409A true JP2005176409A (ja) | 2005-06-30 |
Family
ID=34730078
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003408363A Pending JP2005176409A (ja) | 2003-12-08 | 2003-12-08 | 直流電源装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005176409A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007323915A (ja) * | 2006-05-31 | 2007-12-13 | Nec Microwave Inc | 電源装置及び高周波回路システム |
US7400120B2 (en) | 2005-09-12 | 2008-07-15 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Constant voltage control device |
-
2003
- 2003-12-08 JP JP2003408363A patent/JP2005176409A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7400120B2 (en) | 2005-09-12 | 2008-07-15 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Constant voltage control device |
JP2007323915A (ja) * | 2006-05-31 | 2007-12-13 | Nec Microwave Inc | 電源装置及び高周波回路システム |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4856415B2 (ja) | スイッチング・レギュレータから一時的ピーク電力を供給するための方法および装置 | |
EP1385074B1 (en) | Power supplying method and apparatus capable of quickly responding to variations in input and output voltages to output a stable voltage | |
JP4685531B2 (ja) | 降圧型スイッチングレギュレータおよびその制御回路ならびにそれを用いた電子機器 | |
US20090174384A1 (en) | Switching regulator and method of controlling the same | |
JP5034399B2 (ja) | スイッチングレギュレータ | |
KR100997588B1 (ko) | 전압-모드 스위칭 파워 서플라이 및 이의 스타트-업 방법 | |
US20120195075A1 (en) | Direct current/direct current converter, and power supply apparatus and electronic device using the same | |
JP4498851B2 (ja) | 電源装置 | |
JP2003219637A (ja) | Dc−dcコンバータ回路 | |
JP2012175868A (ja) | Dc−dcコンバータの制御装置 | |
JP2010011617A (ja) | スイッチングレギュレータ及びそのスイッチングレギュレータを備えた半導体装置 | |
JP2003284340A (ja) | 電源装置及びプログラム | |
JP2008295237A (ja) | スイッチングパルス生成回路およびスイッチングパルス生成回路を用いたレギュレータ | |
JP2007317239A (ja) | 直流電源装置 | |
JP2006166667A (ja) | スイッチングレギュレータ | |
JP2007097286A (ja) | スイッチングレギュレータおよびその駆動方法 | |
JP2010158116A (ja) | Dc−dcコンバータ | |
JP2007151322A (ja) | 電源回路およびdc−dcコンバータ | |
JP3647728B2 (ja) | スイッチング電源装置及びスイッチング電源用半導体装置 | |
JP2009240112A (ja) | 電源装置および半導体集積回路装置 | |
JP2008271758A (ja) | Dc−dcコンバータ | |
JP2006351685A (ja) | 発光素子駆動装置 | |
JP2005176409A (ja) | 直流電源装置 | |
JP2002223562A (ja) | Dc/dcコンバータ | |
JP7006840B2 (ja) | スイッチング制御回路、電源回路 |