JP2006340465A - 電源バイアス装置及び車載用カメラ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
ビートノイズを防止すると共に小型化し得る電源バイアス装置及び車載用カメラ装置を提案する。
【解決手段】
第１のチョッパ回路及び第２のチョッパ回路を相互に接続し、当該第１のチョッパ回路及び第２のチョッパ回路の少なくともいずれか一方を、自己の出力電圧の変化に応動してランダムにスイッチング動作するようにしたことにより、第１のチョッパ回路及び第２のチョッパ回路の一方が固定であっても、他方のチョッパ回路をランダムなスイッチング周波数で動作させているため、単一の発信周波数でスイッチング動作させるための構成を付加することなく、ビートノイズの発生を抑制することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電源バイアス装置及び車載用カメラ装置に関し、例えば車に搭載されるＣＣＤ(Charge Coupled Device)に対する電源バイアス装置に適用して好適なものである。

従来、降圧型、昇圧型又は反転型チョッパ回路を組み合わせてバイアス電源電圧を生成する電源バイアス装置では、当該回路での発信周波数が異なることに起因してビートノイズが発生することがある。このビートノイズ防止する１つの手法として、第１のスイッチング電源回路のスイッチング電圧を用いて第２のスイッチング電源回路をスイッチングさせて双方のスイッチング動作を同期させるようにした電源バイアス装置が提案されている。

また、例えば車載用のＣＣＤに対して正負バイアス電源電圧を生成する場合、例えば図３に示すように、降圧型チョッパ回路１０と、デューティ比変換回路１１と、チャージポンプ回路１２と、レギュレータ回路１３とからなる電源バイアス装置１００が考えられる。

この電源バイアス装置１００では、降圧型チョッパ回路１０で生成された入力電圧よりも低い定電圧が信号処理ブロック１４及びデューティ比変換回路１１に与えられ、当該定電圧のデューティ比が所定のデューティ比にデューティ比変換回路１１で可変される。そして所定のデューティ比でなる定電圧はそれよりも高い正バイアス電圧としてチャージポンプ回路１２で生成されて車載用ＣＣＤ１５に与えられると共に、当該チャージポンプ回路１２で生成される電圧から負バイアス電圧がレギュレータ回路１３で生成されて車載用ＣＣＤ１５に与えられることとなる。

このようにかかる電源バイアス装置は、いずれも、単一の発信周波数でスイッチング動作させることを前提としてビートノイズを防止する点で共通している。
特開２００２−２３８２４９公報

ところがかかる特許文献１の電源バイアス装置では、チョッパ回路に加えて、第１のスイッチング電源回路に合わせて第２のスイッチング回路をスイッチング動作させるための構成が複雑化し、また電源バイアス装置１００では、降圧型チョッパ回路１０における発信周波数だけを用いて正負バイアス電圧を車載用ＣＣＤ１５に与えるためのチャージポンプ回路１２が複雑化するため、大型化するという問題があった。この問題は、特に、電源バイアス装置の搭載空間としてある一定の制約がある状況下では致命的となることがある。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、ビートノイズを防止すると共に小型化し得る電源バイアス装置及び車載用カメラ装置を提案しようとするものである。

かかる課題を解決するため本発明は、電源バイアス装置であって、第１のチョッパ回路と、その第１のチョッパ回路に接続された第２のチョッパ回路とを設け、当該第１のチョッパ回路及び第２のチョッパ回路の一方は、固定でスイッチング動作し、その他方は、出力電圧の変化に応動してランダムにスイッチング動作するようにした。

従って、この電源バイアス装置では、第１のチョッパ回路及び第２のチョッパ回路の一方が固定であっても、他方のチョッパ回路がランダムにスイッチング動作するため、単一の発信周波数でスイッチング動作させるための構成が付加されることなく、ビートノイズの発生が抑制される。

また本発明は、車載用カメラ装置であって、固定のスイッチング周波数でスイッチング動作する第１のチョッパ回路と、その第１のチョッパ回路に接続され、自己の出力電圧の変化に応動してランダムにスイッチング動作する第２のチョッパ回路と、当該出力電圧をバイアス電源として駆動する撮像手段とを設けるようにした。

従って、この車載用カメラ装置では、第１のチョッパ回路が固定であっても、第２のチョッパ回路がランダムにスイッチング動作するため、単一の発信周波数でスイッチング動作させるための構成が付加されることなく、ビートノイズの発生が抑制される。

上述のように本発明によれば、第１のチョッパ回路及び第２のチョッパ回路を相互に接続し、当該第１のチョッパ回路及び第２のチョッパ回路のいずれか一方を固定で、かつ他方を自己の出力電圧の変化に応動してランダムにスイッチング動作するようにしたことにより、第１のチョッパ回路及び第２のチョッパ回路の一方が固定であっても、他方のチョッパ回路をランダムにスイッチング動作させているため、単一の発信周波数でスイッチング動作させるための構成を付加することなく、ビートノイズの発生を抑制することができ、かくしてビートノイズを防止すると共に小型化し得る電源バイアス装置及び車載用カメラ装置を実現することができる。

以下図面について、本発明を適用した実施の形態を詳述する。

図３との対応部分に同一符号を付した図１において、１は全体として本実施の形態による車載用ＣＣＤ１５に対する電源バイアス装置を示し、降圧型チョッパ回路１０と、昇圧型チョッパ回路２０と、レギュレータ回路３０とによって構成される。

この電源バイアス装置１は、互いに異なる発信周波数でそれぞれ独立してスイッチング動作させる点で、単一の発信周波数でスイッチング動作させることを前提とした電源バイアス回路１００（図３）とは本質的に相違する。

この実施の形態の電源バイアス装置１は、車載用の電源バッテリからレギュレートされた例えば５[V]乃至９[V]の入力電圧を、例えば１２[V]の正バイアス電圧として車載用ＣＣＤ１５に供給する一方、例えば−５[V]の負バイアス電圧として車載用ＣＣＤ１５に供給するようになされている。

実際上、この電源バイアス装置１における降圧型チョッパ回路１０は、ヒューズＨＺを介して供給される入力電圧よりも低い例えば３[V]の出力電圧に変換する。

具体的にこの降圧型チョッパ回路１０では、ＰＷＭ(Pulse Wide Modulation)方式に準拠した降圧レギュレータＩＣ(Integrated Circuit)１０Ｘが、単位時間当たりのスイッチングトランジスタＴｒ１のスイッチング回数を一定とし、当該スイッチングトランジスタＴｒ１をＯＮ状態とする時間をコントロールすることによって出力電圧を一定に保つように、スイッチング動作を実行するようになされている。

このスイッチング動作により得られる出力電圧は、チョークコイルＣＬ１及びコンデンサＣ１により平滑化され、当該平滑化された直流電圧は信号処理ブロックに対する電源電圧として供給されると共に、後段の昇圧型チョッパ回路２０に供給される。

昇圧型チョッパ回路２０は、降圧型チョッパ回路１０から供給される直流電圧をコイルＣＬ２及びコンデンサＣ２によりさらに平滑化した後に、正バイアス電圧としての出力電圧（この実施の形態では１２[v]）に変換する。

すなわちこの昇圧型チョッパ回路２０では、コイルＣＬ２（図１）及びコンデンサＣ２（図１）により平滑化された直流電圧は、昇圧レギュレータＩＣ２０Ｘによるスイッチング動作により高周波電圧に変換される。この高周波電圧は、チョークコイルＣＬ３、ダイオードＤ３及びコンデンサＣ３により平滑化され、当該平滑化された正の直流電圧は正バイアス電圧として車載用ＣＣＤ１５に供給されるとともに、分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２により分圧されて昇圧レギュレータＩＣ２０Ｘに正帰還される。

この昇圧レギュレータＩＣ２０Ｘにおいては、ＰＦＭ(Pulse Frequency Modulation)方式に準拠してスイッチング動作を実行するようになされており、図２に示すように、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴでなるスイッチングトランジスタＴｒ２をＯＮ状態とする時間を一定とし、当該単位時間当たりのスイッチングトランジスタＴｒ２のスイッチング回数をコントロールすることによって出力電圧を一定に保つように、スイッチング動作が実行される。

具体的にこの昇圧レギュレータＩＣ２０Ｘでは、正帰還される直流電圧が所定の基準電圧Ｖ_ＲＥＦよりも低下すると、ラッチ回路ＬＴ及びゲートドライバＧＤを介して、スイッチングトランジスタＴｒ２がＯＮ状態とされる。このときチョークコイルＣＬ３（図１）からトランジスタＴｒ２を介して引き込まれる電流が、予め設定されたピーク電流に達すると、ラッチ回路ＬＴ及びゲートドライバＧＤを介して、スイッチングトランジスタＴｒ２がＯＦＦ状態とされる。

このようにして昇圧レギュレータＩＣ２０Ｘでは、正帰還される直流電圧の低下に応じてスイッチングトランジスタＳＴｒに対するスイッチング動作がランダムに行われることとなる。

一方、レギュレータ回路３０では、昇圧レギュレータＩＣ２０ＸにおけるスイッチングトランジスタＴｒ２のスイッチング動作により変換される高周波電圧が、チョークコイルＣＬ３（図１）及びコンデンサＣ４により平滑化される。そして平滑化された負の直流電圧は整流ダイオードＤ５、Ｄ６を介して整流され、平滑コンデンサＣ５、ツェナダイオードＴＤ及び平滑コンデンサＣ６を順次介して、一定の負バイアス電圧（この実施の形態では−５[v]）として車載用ＣＣＤ１５に供給されるようになされている。

以上の構成において、この電源バイアス装置１は、固定でスイッチング動作する降圧型チョッパ回路１０の後段に、ランダムにスイッチング動作する昇圧型チョッパ回路２０を接続するようにした。

従ってこの電源バイアス装置１では、互いに独立してスイッチング動作させる一方が固定で、他方がランダムであるため、互いのスイッチング周波数が異なることに起因してビートノイズが定期的に発生することを確実に抑制することができる。

これに加えて、かかるビートノイズの発生を抑制するために単一の発信周波数でスイッチング動作させるための構成を要していた従来に比して、この電源バイアス装置１では、かかるビートノイズの発生が、独立して異なる状態でスイッチング動作する２つのチョッパ回路１０、２０を接続するだけで抑制することができるため、当該従来よりも電子部品点数が大幅に低減することができ、この結果、この電源バイアス装置１の搭載空間としてある一定の制約がある状況下であったとしても、従来に比してより柔軟に搭載することが可能となる。

以上の構成によれば、固定でスイッチング動作する降圧型チョッパ回路１０の後段に、ランダムにスイッチング動作する昇圧型チョッパ回路２０を接続するようにしたことにより、単一の発信周波数でスイッチング動作させるための構成を付加されることなく、ビートノイズの発生を抑制することができ、かくして、ビートノイズを防止すると共に小型化し得る電源バイアス装置１を実現することができる。

なお上述の実施の形態においては、第１のチョッパ回路として、ＰＷＭ方式に準拠して固定でスイッチング動作する降圧型チョッパ回路１０を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、上述の昇圧型チョッパ回路２０のように、ＰＦＭ方式に準拠してランダムなスイッチング動作するチョッパ回路を適用するようにしても良い。この場合のチョッパ回路としてはその用途に応じて降圧型、昇圧型又は極性反転型等を適宜用いることができる。

また上述の実施の形態においては、第１のチョッパ回路に接続された第２のチョッパ回路として、ＰＦＭ方式に準拠してランダムなスイッチング動作する昇圧型チョッパ回路２０を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ランダムにスイッチング動作する降圧型チョッパ回路１０を選定することを条件として、ＰＷＭ方式に準拠して固定でスイッチング動作するチョッパ回路を適用するようにしても良い。また、この場合のチョッパ回路としてもその用途に応じて降圧型、昇圧型又は極性反転型等を適宜用いることができる。

さらに上述の実施の形態においては、駆動対象として車載用ＣＣＤ１５を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、当該車載用ＣＣＤ１５に代えて、例えばオーディオ機器やビデオ装置等のこの他種々の電子機器を幅広く適用することができる。なお、正バイアス電源電圧及び負バイアス電源電圧のいずれか一方だけを要する駆動対象にあっては、上述したレギュレータ回路３０を省略することができる。

本発明は、電源回路の技術分野で利用可能である。

本実施の形態による電源バイアス装置を示す回路図である。 昇圧レギュレータＩＣの構成例を示す回路図である。 従来による電源バイアス装置の例を示す回路図である。

符号の説明

１……電源バイアス装置、１０……降圧型チョッパ回路、２０……昇圧型チョッパ回路、３０……レギュレータ回路。

Claims (5)

1. 第１のチョッパ回路と、
   上記第１のチョッパ回路に接続された第２のチョッパ回路と
   を具え、
   上記第１のチョッパ回路及び上記第２のチョッパ回路の一方は、固定でスイッチング動作し、
   上記第１のチョッパ回路及び上記第２のチョッパ回路の他方は、出力電圧の変化に応動してランダムにスイッチング動作する
   ことを特徴とする電源バイアス装置。
2. 上記第１のチョッパ回路は、
   固定でスイッチング動作し、
   上記第２のチョッパ回路は、
   出力電圧を正帰還し、その出力電圧と基準電圧との比較結果に応じてＰＦＭ方式によりランダムにスイッチング動作する
   ことを特徴とする請求項１に記載の電源バイアス装置。
3. 上記第２のチョッパ回路からの出力電圧を駆動対象における正のバイアス電源電圧として出力すると共に、当該出力電圧から上記駆動対象における負のバイアス電源電圧を生成して出力する出力手段
   を具えることを特徴とする請求項１に記載の電源バイアス装置。
4. 上記駆動対象は、
   車載用の撮像手段である
   ことを特徴とする請求項１に記載の電源バイアス装置。
5. 固定でスイッチング動作する第１のチョッパ回路と、
   上記第１のチョッパ回路に接続され、自己の出力電圧の変化に応動してランダムにスイッチング動作する第２のチョッパ回路と、
   上記出力電圧をバイアス電源として駆動する撮像手段と
   を具えることを特徴とする車載用カメラ装置。
   

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