JP4631483B2 - 出力電圧可変型電源装置 - Google Patents
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Description
このような電圧レギュレータICには、そのICの出力電圧設定用端子へ接続する外付け抵抗によって出力電圧を外部設定できるものも存在する。
これを利用して、従来、例えば図8に示すような、外付け抵抗の接続状態を適宜に切換えることで、出力電圧を切換えることができる出力電圧可変型電源装置が考えられている。
図8では、電圧出力端子101と出力電圧設定用端子102との間に外付け抵抗120を接続し、出力電圧設定用端子102に3つの外付け抵抗121,122,123の一端側を接続し、更に、3つの外付け抵抗121,122,123の他端側は、夫々、インバータ131,132,132の出力(オープンドレイン出力あるいはオープンコレクタ出力)に接続されている。
インバータ131,132,133のいずれかに「H」レベルの制御信号を入力させることで、それに接続された外付け抵抗の一端がグラウンドに接続されることになる。
従って、外付け抵抗121,122,123の抵抗値を適宜に設定しておくことで、インバータ131,132,133への入力信号によって、電圧レギュレータIC100の出力電圧を変化させることができる。
図8の回路について説明すると、外付け抵抗120,121によって出力電圧を設定している状態から、外付け抵抗120,122によって出力電圧を設定している状態に切換えるときは、図9に示すように、インバータ131への入力を「H」から「L」レベルを変化させると共に、インバータ132への入力を「L」レベルから「H」レベルに変化させる。
このとき、単一の出力電圧切換え指令信号から上記のようなインバータ131,132への制御信号を生成しても、回路部品の特性ばらつき等により、図9に「Δt」で示すような外付け抵抗121,122のいずれもがグラウンドに接続されずに浮いてしまう時間帯が発生してしまう場合がある。
電圧出力端子101と出力電圧設定用端子102との間の外付け抵抗の抵抗値をR1、出力電圧設定用端子102とグラウンドとの間の外付け抵抗の抵抗値をR2とすると、電圧レギュレータIC100の出力電圧Voは、Vo=Vref×(1+R2/R1)(Vrefは定数)となり、外付け抵抗121,122のいずれもがグラウンドに接続されずに浮いてしまうと、R2が無限大となり電源電圧がそのまま出力されてしまう。
上記「Δt」は一瞬のごく短い時間ではあるが、電圧レギュレータICに接続される負荷によっては、何らかの悪影響を受ける畏れがある。
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、出力電圧の切換え時に高い電圧が出力されてしまうのを確実に防止する点にある。
ヒータは、通常、印加電力の変化に対する温度の応答速度がそれほど大きくなく、瞬時的にヒータへの印加電圧を高くなってもそれほど大きな温度上昇を招くものではないが、応答性の良好なヒータを使用する場合には想定外の微妙な温度変化が発生し、温度制御上の観点から好ましくない場合がある。
そこで、上述のように電圧レギュレータICの出力電圧を切換えることが極めて有効となる。
又、出力電圧の切換えに直接関連する外付け抵抗について、動作タイミングをずらせて前記接続状態と非接続状態とに切換えるだけの簡素な制御構成で、全ての前記外付け抵抗が瞬時的に前記非接続状態となってしまうのを回避できる。
又、上記第2の発明によれば、電圧レギュレータICの出力電圧を切換えてヒータの温度制御を行う際に、安定性良く制御を行うことが可能となる。
<第1実施形態>
〔フィルム読取り装置FSの全体構成〕
フィルム読取り装置FSには、図2に概略的に示すように、写真フィルム読取り用の照明光源であるLED光源装置10と、温度制御装置11と、写真フィルム1の駒画像を光電変換するCCDラインセンサユニット12と、写真フィルム1の画像をCCDラインセンサユニット12上に結像させるためのレンズ13と、光路を90度屈曲させるためのミラー14と、CCDラインセンサユニット12の出力信号を増幅及びA/D変換等する信号処理回路15と、所定の読取り用位置を経由して写真フィルム1を搬送するフィルムキャリア16とが備えられている。尚、LED光源装置10とフィルムキャリア16におけるフィルム搬送位置との間には、光拡散ボックス17が備えられている。
フィルム読取り装置FSでは、フィルムキャリア16に写真フィルム1がセットされると、写真フィルム1の搬送が開始され、駒画像が順次読み取られて、赤色、緑色、青色毎のデジタル画像データとして出力される。
LED光源装置10は、図1に示すように、ほぼ閉空間を構成する筐体30内に、光源である発光ダイオードのチップ31を多数配列した金属製の2つのチップ支持基板32と、2つのチップ支持基板32を支持する略L字状のヒートシンク33と、2つのチップ支持基板32の夫々に対応して備えられる2つの第1レンズ34と、波長選択性反射ミラー35と、2つのチップ支持基板32に対して共通に備えられる第2レンズ36と、筐体30の一側に配置される吸気ファンユニット37と、筐体30における吸気ファンユニット37と反対側に配置される排気ファンユニット38とが備えられ、更に、2つのチップ支持基板32夫々の側脇に接触する状態で配置される2つの光源温度検出センサ39と、ヒートシンク33におけるチップ支持基板32取付け位置付近にヒータ40が埋め込まれている。
温度制御装置11には、図3に示すヒータ駆動回路41が備えられている。
図3のヒータ駆動回路41は、電圧レギュレータIC51(以下、単に「レギュレータ51」と称する)を使用した出力電圧可変型電源装置として構成されている。
レギュレータ51の出力電圧を複数段階に切換えるために、レギュレータ51の電圧出力端子51aと出力電圧設定用端子51bとの間に外付け抵抗52が接続され、更に、出力電圧設定用端子51bに外付け抵抗53,54,55の一端が接続されている。
外付け抵抗53,54,55の他端側には、インバータ56,57,58(オープンドレイン出力あるいはオープンコレクタ出力)の出力が夫々接続され、インバータ56,57,58の入力には、遅延用カウンタ59,60,61の出力が夫々接続され、遅延用カウンタ59,60,61の入力にはデコーダ62の出力が接続されている。
電圧出力端子51aと出力電圧設定用端子51bとの間の外付け抵抗の抵抗値をR1、出力電圧設定用端子51bとグラウンドとの間の外付け抵抗の抵抗値をR2とすると、レギュレータ51の出力電圧Voは、Vo=Vref×(1+R2/R1)(Vrefは定数)となるので、外付け抵抗53,54,55の抵抗値を夫々異ならせて、「H」レベルの信号を入力するインバータ56,57,58を切換えることで、レギュレータ51の出力電圧を3段階に切換えることができる。
遅延用カウンタ59,60,61は、レギュレータ51の出力電圧切換えのために、いずれかの外付け抵抗53,54,55について前記接続状態から前記非接続状態へ切換えるときに、その出力電圧の切換えによって前記非接続状態から前記接続状態へ切換えられる他の外付け抵抗53,54,55についての前記接続状態への切換えを先行して行うように、入力される出力電圧切換え指令を遅延させる遅延回路DLとして機能するものであり、インバータ56,57,58と共に切換回路SWを構成している。
遅延用カウンタ59,60,61は、実質的に、図5のフローチャートに示す処理を実行するように、FPGAの一部を利用して論理回路として構成されており、入力デジタル信号の立ち上がりを検出すると(ステップ#1)直ちに「H」レベルの信号を出力し(ステップ#2)、一方、入力デジタル信号の立ち下がりを検出すると(ステップ#3)、内蔵されているカウンタにクロック信号のカウントを開始させ(ステップ#4)、そのカウンタが所定のカウント値のカウントを完了すると(ステップ#5)、「L」レベルの信号を出力する。
いずれの外付け抵抗53,54,55について前記接続状態とするかの前記出力電圧切換え指令は、2ビットの信号でデコーダ62へ入力され、デコーダ62は、遅延用カウンタ59,60,61のうちの、入力される2ビットデータによって特定されるいずれか1つの遅延用カウンタ59,60,61に「H」レベルの信号を出力し、他の遅延用カウンタ59,60,61への出力は「L」レベルに維持する。
このとき、入力信号の立ち上がりを検出した遅延用カウンタ60は、直ちに「H」レベル信号を出力し、又、入力信号の立ち下がりを検出した遅延用カウンタ59は、所定クロック数のカウント所要時間に相当する時間「TD」を経過した後に「L」レベル信号を出力する(図4(b)の矢印Aで示す位置を参照)。
従って、レギュレータ51の出力電圧切換えのために、いずれかの外付け抵抗(ここでは、外付け抵抗53)について前記接続状態から前記非接続状態へ切換えるときに、他の外付け抵抗のうちのいずれか(ここでは、外付け抵抗54)について、前記接続状態を維持させるようになっている。
このように遅延用カウンタ59,60,61において、立ち下がり信号のみを遅延させて出力することで、図4(a)の矢印Aの位置で、瞬間的に、「L1」の電圧と「M1」の電圧とが共に「L」レベルとなってしまうような場合でも、外付け抵抗53及び外付け抵抗54の双方が同時に前記非接続状態となって、電源電圧(Vcc)がそのまま出力されてしまうのを回避できる。
次に第2実施形態について説明する。
第2実施形態は、上記第1実施形態とは、遅延回路DLの構成のみが異なり、その他の部分は上記第1実施形態と全く共通である。
遅延回路DLは、図6に示すように、一対のシュミットトリガー型のインバータ71,72の間にダイオード73と抵抗74とを並列に接続し、インバータ72の入力をコンデンサ75を介してグラウンドに接続している。
インバータ71の入力信号が、図7の「P1」のように変化すると、インバータ71は、入力信号を反転した「P2」に示す信号を出力する。
インバータ71の出力信号が「H」レベルにあるときには、抵抗74を介してコンデンサ75に充電されている。
コンデンサ75に充電された状態で、インバータ71の入力が「L」レベルから「H」レベルに変化してインバータ71の出力が「H」レベルから「L」レベルに変化すると(図7において矢印Pで示す位置)、コンデンサ75に充電されていた電荷はダイオード73を介して高速に放電される。
従って、「P3」の電圧は直ちに「H」レベルから「L」レベルに変化し、インバータ72の出力は「L」レベルから「H」レベルに変化する。
このコンデンサ75への充電によって、インバータ72の入力電圧「P3」は、抵抗74の抵抗値とコンデンサ75の容量値とによって決まる時定数で緩やかに上昇して行く。
インバータ72の入力電圧が「H」レベルのしきい値電圧(VTH)まで上昇すると、インバータ72の出力は「H」レベルから「L」レベルへ変化する。
これによって、図6の遅延回路DLは、上記第1実施形態における遅延用カウンタ59,60,61と同様に、立ち下がり信号のみを「TD」だけ遅延させて出力することになり、上記第1実施形態の各遅延用カウンタ59,60,61を単純に図6の遅延回路DLに置き換えるだけで、上記第1実施形態と全く同一の動作をさせることができる。
図6の遅延回路DLを用いた場合の図4に示す電圧波形についても、上記第1実施形態と同様であるので、説明を省略する。
以下、本発明のその他の実施形態を列記する。
(1)上記第1実施形態及び第2実施形態では、本発明の出力電圧可変型電源装置をヒータ40に電力を供給するヒータ駆動回路41として構成した場合を例示しているが、モータ等の各種の負荷に電力を供給する場合に本発明を適用することができる。
(2)上記第1実施形態及び第2実施形態では、出力電圧の切換え時を除き、同時に2つ以上の外付け抵抗53,54,55が前記接続状態とはならないように制御する場合を例示しているが、外付け抵抗53,54,55のうち、同時に前記接続状態となる外付け抵抗53,54,55の組み合わせを適宜に変更して、更に細かく出力電圧を設定変更できるように構成しても良い。
(3)上記第1実施形態及び第2実施形態では、出力電圧設定用端子51bとグラウンドとの間に接続される外付け抵抗53,54,55を前記接続状態と前記非接続状態とに切換えて出力電圧を切換える場合を例示しているが、電圧出力端子51aと出力電圧設定用端子51bとの間に配置される外付け抵抗を複数個並列に配置して、それらの各外付け抵抗を前記接続状態と前記非接続状態とに切換えて、出力電圧を切換えるように構成しても良い。
51 電圧レギュレータIC
51b 出力電圧設定用端子
52,53,54,55 外付け抵抗
DL 遅延回路
SW 切換回路
Claims (2)
- 出力電圧設定用端子への外付け抵抗によって出力電圧が設定される電圧レギュレータICと、前記外付け抵抗が前記出力電圧設定用端子へ電圧設定用として機能するように接続される接続状態と前記外付け抵抗が前記出力電圧設定用端子へ電圧設定用として機能するようには接続されていない非接続状態とに切換える切換回路とが備えられた出力電圧可変型電源装置であって、
前記切換回路は、
前記電圧レギュレータICの出力電圧切換えのために、いずれかの前記外付け抵抗について前記接続状態から前記非接続状態へ切換えるときに、その出力電圧の切換えによって前記非接続状態から前記接続状態へ切換えられる前記外付け抵抗についての前記接続状態への切換えを先行して行うように、入力される出力電圧切換え指令を遅延回路にて遅延させて、前記接続状態から前記非接続状態へ切換えるための制御信号を生成することによって、
前記電圧レギュレータICの出力電圧切換えのために、いずれかの前記外付け抵抗について前記接続状態から前記非接続状態へ切換えるときに、他の前記外付け抵抗のうちのいずれかについて、前記接続状態を維持させるように構成されている出力電圧可変型電源装置。 - 前記電圧レギュレータICの出力側に負荷としてヒータが接続されている請求項1記載の出力電圧可変型電源装置。
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