JP4818364B2 - 受信装置 - Google Patents

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Description

【技術分野】
【0001】
この発明は、例えばDC−DCコンバータまたはDC−ACコンバータのように、スイッチング素子のスイッチング動作によって発生される所定電圧を電源として動作する電源装置に関し、特に、この電源装置を利用してスイッチング素子のスイッチング動作によって発生する高調波ノイズに起因する受信障害を回避する受信装置に関する。
【背景技術】
【0002】
外部から供給される直流電源によって動作する装置は、その内部で必要な電源電圧を作り出すために定電圧回路を備えている。このような装置においては、消費電力および発熱量を低減して小型化を実現するために、定電圧回路としてDC−DCコンバータが用いられている。また、自動車に搭載されるAV(Audio Visual)機器のように、外部から供給される直流電圧より高い直流電圧を必要とする装置では、DC−DCコンバータを用いて高い直流電圧が生成されている。さらに、ディスプレイ装置や自動車の前照灯に用いられる蛍光管のように、交流電源を必要とする装置では、外部から供給される直流電源を交流に変換するDC−ACコンバータ(「インバータ」と呼ばれる場合もある)が用いられている。
【0003】
このようなDC−DCコンバータまたはDC−ACコンバータは、スイッチング素子の発振周波数(スイッチング周波数)およびその整数倍の周波数成分を含む高調波ノイズを輻射する。一方、ラジオ受信機は、微弱なレベルの電波を受信するため、その受信周波数と、DC−DCコンバータまたはDC−ACコンバータから輻射される高調波ノイズの周波数が近いと、復調された音声にノイズが混入したり、放送信号が受信不能になったりする。
【0004】
また、自動車に搭載されるラジオ受信機またはAV機器といった機器の場合、動作時の機器の近傍の温度が広い範囲にわたるため、DC−DCコンバータまたはDC−ACコンバータの発振周波数が温度によって変化することがあり、それに伴って、DC−DCコンバータまたはDC−ACコンバータから輻射される高調波ノイズの周波数も変化することがある。
【0005】
このようなDC−DCコンバータまたはDC−ACコンバータから輻射される高調波ノイズは、スイッチング素子およびその周辺回路を磁気的にシールドするだけでは容易に取り除くことができない。そこで、DC−DCコンバータまたはDC−ACコンバータの発振周波数を可変にすることにより、ラジオ受信機の受信周波数がDC−DCコンバータまたはDC−ACコンバータから輻射される高調波ノイズの影響を受けないようにする技術が開発されている。
【0006】
例えば、特許文献1は、AM放送に対する受信障害を解消できる自動車搭載用DC−DCコンバータを開示している。このDC−DCコンバータは、その高調波ノイズがAM放送の受信周波数の音声と干渉しないと推測されるスイッチング周波数を選択するように構成されており、例えば水晶発振周波数を逓減したものをDC−DCコンバータのスイッチング周波数の基準に用いることで、温度によるDC−DCコンバータのスイッチング周波数のずれを無くしている。
【0007】
また、特許文献2は、電源のDC−DCコンバータの高調波による受信装置への受信障害を回避することができる技術を開示している。この技術においては、マイクロコンピュータは、DC−DCコンバータの現在の発振周波数(スイッチング周波数)を読み取り、受信部の最低受信周波数と最高受信周波数の間に発生し得るDC−DCコンバータの発振周波数のすべての高調波次数について高調波周波数を算出し、その周波数とAM受信部が現在受信している受信周波数との差が予め決めた所定の周波数以上になるようにDC−DCコンバータの発振周波数を制御する。
【0008】
【特許文献1】
特開2002−335672号公報
【特許文献2】
特開2005−318224号公報
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら、上述した従来の技術では、温度変化によるDC−DCコンバータまたはDC−ACコンバータのスイッチング周波数の変動を減らすために、温度変化の少ない発振回路を採用し、または、DC−DCコンバータまたはDC−ACコンバータのスイッチング周波数を直接測定して好ましいスイッチング周波数に変更する機能を採用しており、装置が高価且つ複雑になるという問題がある。
【0010】
この発明は、上述した問題を解消するためになされたものであり、その課題は、簡単且つ安価な構成であるにも拘わらず、広い温度範囲において受信障害を回避することができる電源装置および受信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
の発明に係る受信装置は、放送を受信する受信部と、外部から入力された直流電圧を所定の発振周波数でスイッチングすることにより所定の電源電圧を生成して受信部に供給するコンバータと、コンバータの近傍の温度を検出する温度検出部と、受信部の受信周波数と温度検出部で検出された温度とに基づいて、コンバータの発振周波数を、該発振周波数の高調波ノイズが受信部の受信周波数に影響を及ぼさない周波数に変更するコントローラとを備えている。
【発明の効果】
【0012】
の発明に係る受信装置によれば、温度検出部で検出されたコンバータの近傍の温度に基づき、受信部の受信周波数に影響を及ぼさないようにコンバータの発振周波数を制御するように構成したので、簡単且つ安価な構成であるにも拘わらず、広い温度範囲において受信障害を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形態について、添付の図面に従って説明する。
なお、この発明のコンバータとしては、DC−DCコンバータまたはDC−ACコンバータを用いることができるが、以下では、コンバータとしてDC−DCコンバータが使用される場合について説明する。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係る電源装置を用いた受信装置の構成を示すブロック図である。この受信装置は、DC−DCコンバータ1、ラジオ受信部2、温度検出部3およびコントローラ4から構成されている。
【0014】
DC−DCコンバータ1は、外部から供給される所定の直流電圧を他の直流電圧に変換し、直流電源としてラジオ受信部2に供給する。なお、DC−DCコンバータ1は、ラジオ受信部2の電源に限らず、他の機器の電源として使用されるものであってもよい。このDC−DCコンバータ1の詳細は後述する。ラジオ受信部2は、DC−DCコンバータ1から供給される直流電源によって動作し、AM放送を受信する。温度検出部3は、DC−DCコンバータ1の近傍の温度を検出し、その検出結果をコントローラ4に送る。この温度検出部3の詳細は後述する。
【0015】
コントローラ4は、例えばマイクロコンピュータから構成されており、温度検出部3で検出された温度とラジオ受信部2の受信周波数とに基づいて、DC−DCコンバータ1の発振周波数(後述する半導体スイッチング素子Qのスイッチング周波数)を制御する。また、コントローラ4は、ラジオ受信部2の受信周波数の制御も行う。そのために、コントローラ4は、ラジオ受信部2の受信周波数を保持している。
【0016】
次に、DC−DCコンバータ1の詳細を、図2を参照しながら説明する。DC−DCコンバータ1は、DC電圧入力端子11、発振器12、パルス幅変調器13、半導体スイッチング素子Q、ツェナーダイオードZD、電流平滑コイルL、電圧平滑コンデンサCおよびDC電圧出力端子14を備えている。
【0017】
発振器12は、発振周波数f(t)で発振する信号を生成し、パルス幅変調器13に送る。パルス幅変調器13は、発振器12から送られてくる信号と、DC−DCコンバータ1の出力電圧、つまりDC電圧出力端子14から出力される電圧とに基づいてパルス幅変調信号を生成し、半導体スイッチング素子Qに送る。
【0018】
半導体スイッチング素子Qは、例えばMOSFETから構成されており、パルス幅変調器13からゲートに入力される発振周波数f(t)のパルス幅変調信号に応じてスイッチングする。これにより、DC電圧入力端子11から半導体スイッチング素子Qのソースに入力された直流電圧は、発振周波数f(t)でスイッチングされ、ドレインからツェナーダイオードZD、電流平滑コイルLおよび電圧平滑コンデンサCから構成されるフィルタに送られる。そして、このフィルタによって平滑化され、直流電圧としてDC電圧出力端子14から出力される。
【0019】
上記のように構成されるDC−DCコンバータ1において、DC電圧出力端子14から出力される電圧は、パルス幅変調器13によって監視されており、パルス幅変調器13は、DC電圧出力端子14から出力される電圧の変動が発生した時は、パルス幅変調信号のパルス幅を変化させることにより半導体スイッチング素子Qのオン期間を変化させ、DC電圧出力端子14から出力される電圧を一定に保つように制御する。
【0020】
また、発振器12には、その発振周波数を決める抵抗R1および抵抗R2が、スイッチSWを介して接続されている。コントローラ4は、スイッチSWを切り替えて抵抗R1または抵抗R2のいずれかを選択することにより、発振器12の発振周波数f(t)を変えることができる。なお、以下では、抵抗R1および抵抗R2を、一般的に、抵抗Rn(n=1、2)と表すこともある。
【0021】
図3は、DC−DCコンバータ1の近傍の温度が25℃の時の、発振器12の発振周波数f(t)と発振器12に接続される抵抗Rnの抵抗値との関係の一例を示す。今、抵抗R1の抵抗値を66kΩ、抵抗R2の抵抗値を60kΩとすると、スイッチSWによって抵抗R1を選択することにより発振周波数f(t)を385kHzに設定することができ、スイッチSWによって抵抗R2を選択することにより発振周波数f(t)を415kHzに設定することができる。
【0022】
発振器12の発振周波数f(t)を385kHzに設定した時は、385kHzとその整数倍である770kHz、1155kHz、1540kHz、・・・の高調波が発生する。同様に、発振周波数f(t)を415kHzに設定した時は、415kHzとその整数倍である830kHz、1245kHz、1660kHz、・・・の高調波が発生する。
【0023】
ここで、発振器12が、水晶振動子のような基準発振子を用いずに、抵抗とコンデンサから成る安価なRC発振器で構成されている場合、DC−DCコンバータ1の近傍の温度によって発振周波数が変動する。図4は、発振器12の発振周波数f(t)とDC−DCコンバータ1の近傍の温度の関係の一例を示す。図4に示すように、DC−DCコンバータ1の近傍の温度が25℃の時に発振周波数f(t)が385kHzであっても、近傍の温度が−20℃に下がると発振周波数f(t)は369kHzに変化し、近傍の温度が80℃に上がると394kHzに変化する。同様に、DC−DCコンバータ1の近傍の温度が25℃の時に発振周波数f(t)が415kHzであっても、近傍の温度が−20℃に下がると発振周波数f(t)は404kHzに変化し、近傍の温度が80℃に上がると、発振周波数f(t)は421kHzに変化する。
【0024】
次に、温度検出部3の詳細を説明する。温度検出部3は、図2に示すように、DC電圧入力端子15、分圧抵抗R3、サーミスタTHおよび温度検出結果を直流のアナログ電圧として出力する温度検出出力端子16を備えている。外部からDC電圧入力端子15に印加された電圧は、グランド電位との間に接続された分圧抵抗R3とサーミスタTHとによって分圧され、その分圧された電圧が温度検出出力端子16を介してコントローラ4に送られる。
【0025】
サーミスタTHは、その温度が上がると抵抗値が下がり、その温度が下がると抵抗値が上がるという特性を有する。したがって、温度検出出力端子16から出力される電圧は、図5に示すように、温度が上がると下がり、温度が下がると上がることになる。コントローラ4は、この温度検出出力端子16から出力されるアナログの電圧を、図示しないA/D変換器でデジタルの電圧に変換して取得する。これにより、コントローラ4は、サーミスタTHの温度を知ることができる。また、サーミスタTHはDC−DCコンバータ1の近傍に配置されているので、コントローラ4は、間接的にDC−DCコンバータ1の近傍の温度を知ることができる。
【0026】
次に、上記のように構成される、この発明の実施の形態1に係る受信装置の動作を説明する。以下では、AM放送の受信時にコントローラ4によって行われるDC−DCコンバータ1の発振周波数制御処理を、図6に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【0027】
発振周波数制御処理では、まず、DC−DCコンバータ1の近傍の温度Taが取得される(ステップST1)。すなわち、コントローラ4は、温度検出部3から出力されるアナログの電圧を、図示しないA/D変換器によってデジタルの電圧に変換する。そして、図5に示すような温度検出部3の出力電圧とサーミスタ温度との関係を示すテーブルを参照し、または、このテーブルと同等の特性を表す近似式を用いて温度Taを求める。次いで、ラジオ受信部2の受信周波数Faが取得される(ステップST2)。すなわち、コントローラ4は、自己の内部に保持しているラジオ受信部2の受信周波数Faを取得する。次いで、変数nが「1」に設定される(ステップST3)。
【0028】
次いで、温度がTaであって、且つコントローラ4に接続されている抵抗Rn(抵抗R1または抵抗R2)が選択されたときのDC−DCコンバータ1の発振周波数fn(Ta)が求められる(ステップST4)。すなわち、コントローラ4は、図3および図4に示す特性の関係を表すテーブルを参照し、または、このテーブルと同等の特性を表す近似式を用いて発振周波数fn(Ta)を求める。
【0029】
次いで、受信周波数Faを発振周波数fn(Ta)で除算した余りf1が求められる(ステップST5)。すなわち、コントローラ4は、発振周波数fn(Ta)および受信周波数Faをいずれも整数とし、「A mod B」を「A÷B」の余りを意味する式とすると、「Fa mod fn(Ta)」を求め、これを余りf1とする。次いで、発振周波数fn(Ta)と余りf1との差の絶対値f2が求められる(ステップST6)。すなわち、コントローラ4は、Aの絶対値が|A|で表されるとすると、「|fn(Ta)−f1|」を求め、これをf2とする。次いで、f1とf2との小さい方のF(n)が求められる(ステップST7)。すなわち、コントローラ4は、AおよびBのうちの小さい方を選択する関数がMin(A,B)と記述されるとすると、Min(f1,f2)を求め、これをF(n)とする。
【0030】
ステップST4で求められたDC−DCコンバータ1の発振周波数fn(Ta)の整数倍の高調波周波数と受信周波数Faの差の最小値は、ステップST5で求められたf1とステップST6で求められたf2のうちの小さい方であるので、ステップST7で求められたF(n)は、DC−DCコンバータ1の近傍の温度がTaであって、コントローラ4に抵抗Rnが接続された時の高調波周波数と受信周波数の最小周波数間隔を示すことになる。
【0031】
次いで、変数nがインクリメント(n=n+1)され(ステップST8)、次いで、インクリメントされた変数nが「2」より大きいかどうかが調べられる(ステップST9)。このステップST9において、変数nが2より大きくない、つまり2以下であると判断された場合は、DC−DCコンバータ1に接続された抵抗R2についてのF(n)の計算が済んでいないことが認識され、シーケンスはステップST4に戻り、以下、上述した処理が繰り返される。一方、ステップST9において、変数nが2より大きいことが判断された場合は、DC−DCコンバータ1に接続された抵抗R1および抵抗R2についてF(n)の計算が済んだ旨が認識され、シーケンスはステップST10に進む。
【0032】
ステップST10においては、変数Nmaxが「1」に設定される。次いで、変数mが「2」に設定される(ステップST11)。次いで、ステップST7で求められたF(n)について、F(Nmax)がF(m)より小さいかどうかが調べられる(ステップST12)。このステップST12において、F(Nmax)がF(m)より小さいことが判断されると、Nmaxがmに置き換えられる(ステップST13)。
【0033】
一方、ステップST12において、F(Nmax)がF(m)より小さくないことが判断されると、ステップST13の処理はスキップされる。次いで、変数mがインクリメント(m=m+1)される(ステップST14)。次いで、変数mの値が「2」より大きいかどうかが調べられる(ステップST15)。このステップST15において、変数mが「2」以下であることが判断されると、シーケンスはステップST12に戻り、上述した処理が繰り返される。一方、ステップST14において、変数mが「2」より大きいことが判断されると、次いで、コントローラ4に接続された抵抗Rnがn=NmaxとなるようにスイッチSWが制御される(ステップST16)。すなわち、DC−DCコンバータ1の発振周波数の高調波成分と、ラジオ受信部2の受信周波数との周波数差が最大となるように抵抗R1または抵抗R2が選択される。以上により、発振周波数制御処理は終了する。
【0034】
以上説明したように、この発明の実施の形態1に係る受信装置によれば、DC−DCコンバータ1の発振周波数が温度によって変化しても、温度検出部3から得られたDC−DCコンバータ1の周辺の温度を用いて、DC−DCコンバータ1の発振周波数の高調波周波数と、ラジオ受信部2の受信周波数との差が最大となるように、コントローラ4が抵抗R1または抵抗R2を選択してDC−DCコンバータ1の発振周波数を制御する。その結果、DC−DCコンバータ1の発振周波数の高調波成分がラジオ受信部2に与える影響を回避できる。
【0035】
また、自動車用機器など様々な近傍の温度条件下にさらされる機器においては、該機器を保護するために既に内部の温度を検出する機能を備えている機器も多い。そのため、DC−DCコンバータ1の発振器12に高価な部品を用いる必要も無く、少ない追加回路でDC−DCコンバータ1によるラジオ受信部2への受信障害を広い温度範囲で回避できる利点がある。
【0036】
なお、上述した実施の形態1に係る受信装置では、スイッチSWで選択される抵抗Rnの抵抗値が2種の場合について説明したが、スイッチSWによって3つ以上の抵抗値を選択するように構成することができる。この場合、図6のフローチャートに示すステップST9の判断を「n>(選択可能な抵抗の数)?」に変更し、ステップST15の判断を「m>(選択可能な抵抗の数)?」に変更すればよい。
【0037】
また、実施の形態1に係る受信装置は、AMのラジオ放送を受信するものとして説明したが、この発明は、他の周波数帯の放送や他の変調方式の受信装置にも適用できる。
【0038】
また、実施の形態1に係る受信装置の温度検出部3は、分圧抵抗R3とサーミスタTHとを直列に接続することにより構成したが、温度により電圧が変化する回路であれば、他の回路で構成することができる。また、温度検出部3の出力はアナログ電圧に限定されるものではなく、温度検出部3の検出温度を通信などによりコントローラ4に伝達するように構成することもできる。
【0039】
また、実施の形態1に係る受信装置では、ラジオ受信部2の受信周波数はコントローラ4で制御されるものとしたが、ラジオ受信部2は、DC−DCコンバータ1を有する機器以外に存在する場合もこの発明を適用できる。この場合、ラジオ受信部2の受信周波数は他の機器からの通信などによってコントローラ4に伝達するように構成できる。
【0040】
この発明に係る受信装置に用いる電源装置は、DC−DCコンバータまたはDC−ACコンバータの発振周波数が温度によって変化しても、温度検出部から取得したDC−DCコンバータまたはDC−ACコンバータの近傍の温度を利用することでDC−DCコンバータまたはDC−ACコンバータの発振周波数制御を行うことができる。したがって、DC−DCコンバータまたはDC−ACコンバータを用いた受信機、またはDC−DCコンバータまたはDC−ACコンバータを内蔵し、且つラジオ受信部を内蔵しない機器であって、外部のラジオ受信機への高調波ノイズの影響を抑える必要のある機器に適用できる。
【0041】
以上のように、この発明に係る電源装置および受信装置は、コンバータの近傍の温度に基づきコンバータの発振周波数を制御することで、簡単且つ安価な構成であるにも拘らず、広い温度範囲において受信障害を回避することができるようにしたので、所定の電源電圧を生成し、受信部に供給するコンバータを備えた自動車搭載ラジオ受信機などに用いるのに適している。
【図面の簡単な説明】
【0042】
【図1】 この発明の実施の形態1に係る受信装置の構成を示すブロック図である。
【図2】 この発明の実施の形態1に係る受信装置を構成するDC−DCコンバータおよび温度検出部の詳細な構成を示す図である。
【図3】 この発明の実施の形態1に係る受信装置を構成するDC−DCコンバータに接続される抵抗値と発振周波数の関係を示す図である。
【図4】 この発明の実施の形態1に係る受信装置を構成するDC−DCコンバータの近傍の温度と発振周波数の関係を示す図である。
【図5】 この発明の実施の形態1に係る受信装置を構成する温度検出部の温度と出力電圧の関係を示す図である。
【図6】 この発明の実施の形態1に係る受信装置を構成するコントローラの制御を説明するためのフローチャートである。
符号の説明
【0043】
1 DC−DCコンバータ、2 ラジオ受信部、3 温度検出部、4 コントローラ、11 DC電圧入力端子、12 発振器、13 パルス幅変調器、14 DC電圧出力端子、15 DC電圧入力端子、16 温度検出出力端子、Q 半導体スイッチング素子、ZD ツェナーダイオード、L 電流平滑用コイル、C 電圧平滑用コンデンサ、R1、R2 抵抗、R3 分圧抵抗、SW スイッチ、TH サーミスタ。

Claims (3)

  1. 放送を受信する受信部と、
    外部から入力された直流電圧を所定の発振周波数でスイッチングすることにより所定の電源電圧を生成して前記受信部に供給するコンバータと、
    前記コンバータの近傍の温度を検出する温度検出部と、
    前記受信部の受信周波数と前記温度検出部で検出された温度とに基づいて、前記コンバータの発振周波数を、該発振周波数の高調波ノイズが前記受信部の受信周波数に影響を及ぼさない周波数に変更するコントローラ
    とを備えた受信装置。
  2. コンバータの発振周波数を可変する複数の抵抗を備え、
    コントローラは、前記コンバータの発振周波数を前記複数の抵抗の中から1つの抵抗を選択して変更する
    ことを特徴とする請求項1記載の受信装置。
  3. コンバータは、DC−DCコンバータまたはDC−ACコンバータから成る
    ことを特徴とする請求項1記載の受信装置。
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