JPH0820914B2 - 電源回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、自動車バッテリー等の直流電圧源を用い
て、その直流電圧源からの電圧の値より高い電圧値の電
源電圧を供給することができるようにされた電源回路に
関する。

背景技術とその問題点 車載用のオーディオ機器は、その直流電圧源として自
動車バッテリーを利用した電源回路を備えるものとされ
るが、自動車バッテリーから得られる電圧は、通常、例
えば、12V付近で変動するものとなり、特に、自動車の
前照灯，空調器が動作せしめられた時、又は、ブレーキ
ペダルが踏まれた時等においては著しく低下するととも
に急激なレベル変動を繰り返すものとなるので、安定か
つ充分な電源電圧の供給を受け難い状況に置かれてい
る。そして、このため、車載用のオーディオ機器には、
一般に、音声出力を大とできず、しかも、自動車バッテ
リーからの電圧の変動に起因する音声出力変動が著しい
等の問題が伴われていることが多い。

そこで、このような問題を解消すべく、DC−DCコンバ
ータを利用し、自動車バッテリーからの電圧でDC−DCコ
ンバータを動作させることにより、自動車バッテリーか
らの電圧より高い安定な直流電圧を作り出し、この電圧
を電源電圧として供給するようにした電源回路を車載用
のオーディオ機器に組み込むことも従来提案されてい
る。しかしながら、斯かる従来の電源回路の場合には、
使用されるDC−DCコンバータが、比較的大規模なトラン
スフォーマ，このトランスフォーマに接続されるスイッ
チング作動部に対する繁雑な制御部や整流部等を備える
ものとされ、従って、電源回路全体の構成の複雑化や大
型化等をまねき、さらには、コストの上昇を伴うことに
なるという不都合がある。

発明の目的 斯かる点に鑑み本発明は、直流電圧源と、直流電圧源
からの電圧の値に関連してその動作範囲が制限されるこ
とにより実効的な取り扱い電力が少とされた、小型で簡
略化されたDC−DCコンバータとを含む比較的簡単な構成
のもとに、直流電圧源からの電圧の値が実際の使用範囲
の下限以下の所定範囲内にあるとき、その値より大なる
電圧値の電源電圧を安定に供給できるようにされた電源
回路を提供することを目的とする。

発明の概要 本発明に係る電源回路は、電圧源と、この電圧源の一
端に夫々一端が接続された一次側巻線及び二次側巻線を
有するトランスフォーマと、このトランスフォーマの一
次側巻線の他端に接続されたスイッチング素子と、電圧
源の両端間に接続された、上述のスイッチング素子に対
する駆動回路部と、同じく電圧源の両端間に接続され、
電圧源からの電圧の値が実用に供される所定範囲内にあ
るときのみ、スイッチング素子を動作させるべく駆動回
路部を制御する動作範囲制限回路部と、上述のトランス
フォーマの二次側巻線の他端と電圧源の一方の端子との
間に接続された整流回路部と、整流回路部の出力端及び
電圧源の他方の端子から夫々導出された一対の電源電圧
供給端子とを備えて構成され、電圧源からの電圧の値が
上述の所定範囲内にあるとき、一対の電源電圧供給端子
間に電圧源からの電圧に整流回路部の整流電圧が重畳さ
れて成る電源電圧が得られるようにされる。

また、本発明に係る電源回路は、電圧源の一方及び他
方の端子間に接続され、スイッチング素子を所定の態様
で動作させるべく駆動回路部を制御する駆動制御回路部
が備えられ、その駆動制御回路部が、整流回路部の出力
側に得られる電圧を帰還する負帰還路を含むものとされ
て、それにより、電圧源からの電圧の値が上述の所定範
囲内にあるとき、一対の電源電圧供給端子間に得られる
電源電圧の電圧値が略一定となるようにもされる。

このようにされることにより、電圧源からの電圧の値
が実用域にあるときのみスイッチング素子が動作せしめ
られて、このスイッチング素子を含んで形成されるDC−
DCコンバータの動作範囲が電圧源からの電圧の値に関連
して必要な範囲に制限され、それによって、実効的な取
り扱い電力が少とされての電圧重畳が行われることにな
り、電圧源として自動車バッテリーが利用される場合に
も、比較的簡単な構成のもとに、低減された電力損失を
もって、変動する自動車バッテリーからの電圧の実用域
において、その電圧の値より高い電圧値を有した安定な
電圧を作り出し、それを電源電圧として供給することが
できる。

実 施 例 以下、本発明の実施例について図面の第１図及び第２
図を参照して述べる。

第１図は、本発明に係る電源回路の一例を示す。第１
図において、直流電圧源として、自動車バッテリー等の
電池１がその負極がアースライン２に接続されて用いら
れ、この電池１の正極と負極との間に、電池１からの電
圧に生じる急激なレベル変動分や外部から混入するノイ
ズを阻止し、吸収するためのコンデンサ３及び４とコイ
ル５とが接続されている。そして、コンデンサ４とコイ
ル５との間の接続点が、ノイズ阻止用のコイル６を介し
て接続点７に接続されている。従って、直流的には、電
池１の正極が接続点７に接続されていることになる。

接続点７には、一次側巻線8,二次側巻線９及び帰還巻
線10を有したトランスフォーマ11の一次側巻線８及び二
次側巻線９の夫々の一端が接続されている。この、トラ
ンスフォーマ11の一次側巻線８の他端には、エミッタが
アースライン２に接続されたスイッチングトランジスタ
12のコレクタが接続されており、このスイッチングトラ
ンジスタ12のベースには、抵抗13,コンデンサ14及びト
ランスフォーマ11の一次側巻線８に結合した帰還巻線10
を介してアースライン２に接続される正帰還路が設けら
れている。従って、スイッチングトランジスタ12は発振
器として動作し得るものとされているのである。さら
に、スイッチングトランジスタ12のベースには、エミッ
タが抵抗15を介して接続点７に接続されたPNPトランジ
スタ16,このPNPトランジスタ16のコレクタにベースが接
続され、エミッタが抵抗17を介して接続点７に接続さ
れ、さらに、コレクタがアースライン２に接続されたPN
Pトランジスタ18で形成された、スイッチングトランジ
スタ12に対する駆動回路部のPNPトランジスタ18のエミ
ッタが接続されている。

そして、駆動回路部を形成するPNPトランジスタ16の
ベースには、一端が抵抗19を介してコイル５と６との間
に接続され、他端がアースライン２に接続されたツェナ
ーダイオード20と、一方の入力端が抵抗19とツェナーダ
イオード20との間の接続点に接続され、他方の入力端が
抵抗21を介してアースライン２に接続された比較器22と
で形成された、駆動制御回路部の比較器22の出力端が接
続されている。

一方、トランスフォーマ11の二次側巻線９の両端間、
即ち、二次側巻線９の他端と接続点７、従って、直流的
には電池１の正極との間に、ダイオード23及びコンデン
サ24で形成される整流回路部が接続され、この整流回路
部の出力端、即ち、ダイオード23とコンデンサ24との間
の接続点がノイズ阻止用のコイル25を介して電源電圧供
給端子26に接続されている。また、アースライン２から
電源電圧供給端子27が導出され、さらに、コイル25及び
電源電圧供給端子26の間の接続点とアースライン２との
間にコンデンサ28が接続されていて、電源電圧供給端子
26及び27の間に電源電圧が得られるようにされている。
そして、コイル25と電源電圧供給端子26との間が抵抗29
を介して駆動制御回路部を形成する比較器22の他方の入
力端に接続されて、負帰還路が設けられている。

上述の如くの構成にあって、トランスフォーマ11,ス
イッチングトランジスタ12,駆動回路部，駆動制御回路
部及び整流回路部により、DC−DCコンバータが形成され
ているのである。

さらにまた、スイッチングトランジスタ12のベースと
アースライン２との間にスイッチ30が接続されており、
このスイッチ30に対する制御部がコイル５及び６の間と
アースライン２との間に接続されている。スイッチ30に
対する制御部は、コイル５及び６の間とアースライン２
との間に接続されて、電池１からの電圧を分圧する抵抗
31及び32の間に得られる電圧が一方の入力端子に供給さ
れ、また、抵抗19及びツェナーダイオード20の間の接続
点とアースライン２との間に接続されて、ツェナーダイ
オード20の両端間に得られる定電圧を分圧する抵抗33及
び34の間に得られる電圧が他方の入力端に供給されるレ
ベル比較器35,抵抗19及びツェナーダイオード20の間の
接続点とアースライン２との間に接続されて、ツェナー
ダイオード20の両端間に得られる定電圧を分圧する抵抗
36及び37の間に得られる電圧が一方の入力端子に供給さ
れ、また、コイル５及び６の間とアースライン２との間
に接続されて、電池１からの電圧を分圧する抵抗38及び
39の間に得られる電圧が他方の入力端に供給されるレベ
ル比較器40、及び、レベル比較器35及び40の両者の出力
が供給されるナンド回路41とで形成され、ナンド回路41
の出力端がスイッチ30の制御端に接続されている。

斯かる構成において、電池１からの電圧は、例えば、
自動車バッテリー等であり、数Ｖから10数Ｖの範囲で変
動し、そのうちの、例えば、10V〜16Vの範囲が実用域と
される。

そして、電池１からの電圧が、例えば、8V以下である
ときにはツェナーダイオード20は遮断状態にあり、8Vを
越えるときツェナーダイオード20が導通して、その両端
間に定電圧が得られる。ツェナーダイオード20が遮断状
態にあるときには、駆動制御回路部が駆動回路部をスイ
ッチングトランジスタ12を動作せしめないように制御
し、従って、DC−DCコンバータが不作動状態とされ、電
池１の電圧が、コイル５及び6,接続点7,トランスフォー
マ11の二次側巻線9,ダイオード23及びコイル25を通じて
電源電圧供給端子26にそのまま導出される。即ち、電池
１の電圧が8V以下である場合には、比較器22の一方の入
力端には電池１からの電圧が印加され、比較器22の他方
の入力端には電源電圧供給端子26に得られる電圧が抵、
29と21とで分圧されて供給され、このとき得られる比較
器22の出力により、駆動回路部を形成するPNPトランジ
スタ16が高インピーダンス状態とされ、その結果、PNP
トランジスタ18が低インピーダンス状態とされる。この
ため、スイッチングトランジスタ12が不作動状態とされ
るのである。そして、この場合には、電源電圧供給端子
26及び27の間には電池１の電圧がそのまま電源電圧とし
て得られる。

一方、電池１の電圧が8Vを越える場合には、ツェナー
ダイオード20が導通状態とされその両端間に一定の電圧
が得られ、この一定の電圧が駆動制御回路部を形成する
比較器22の一方の入力端に供給される。このときには、
比較器22の出力により駆動回路部を形成するPNPトラン
ジスタ16が低インピーダンス状態とされ、その結果、PN
Pトランジスタ18が高インピーダンス状態とされる。

しかしながら、抵抗31及び32は、両者の間に、電池１
の電圧が10V以上となるとき、ツェナーダイオード20の
両端に得られる定電圧が抵抗33及び34で分圧されて抵抗
33及び34の間に得られる電圧以上の電圧が得られるよう
に選定されている。従って、電池１からの電圧が10Vに
満たない場合には、レベル比較器35の一方の入力端P1に
供給される電圧が他方の入力端P2に供給される電圧より
低くなり、レベル比較器35の出力端には低レベルの出力
が得られて、これがナンド回路41に供給され、ナンド回
路41から高レベルの出力が得られてスイッチ30の制御端
に制御され、スイッチ30がオン状態とされる。従って、
スイッチングトランジスタ12のベースがアースライン２
に接続されることになりスイッチングトランジスタ12が
不作動状態とされる。即ち、電池１からの電圧が10Vに
満たない場合には、DC−DCコンバータが不作動状態とさ
れるのであり、電源電圧供給端子26及び27の間には電池
１からの電圧がそのまま電源電圧として得られる。

電池１からの電圧が10V以上となる場合には、上述の
如くに駆動回路部を形成するPNPトランジスタ18が高イ
ンピーダンス状態とされるとともに、レベル比較器35の
一方の入力端P1に抵抗31及び32の間から供給される電圧
が、他方の入力端P2に抵抗33及び34から供給される電圧
より高くなり、その結果、レベル比較器35の出力端から
高レベルの出力が得られる。

また、抵抗38及び39は、両者の間に、電池１からの電
圧が16Vを越えるとき、ツェナーダイオード20の両端に
得られる定電圧が抵抗36及び37で分圧されて抵抗36及び
37の間に得られる電圧以上の電圧が得られるように選定
されている。従って、電池１からの電圧が16V以下であ
るときには、レベル比較器40の一方の入力端Q1に供給さ
れる電圧が他方の入力端Q2に供給される電圧より高くな
り、レベル比較器40の出力端には高レベルの出力が得ら
れる。

従って、電池１からの電圧が10V以上で16V以下である
ときには、レベル比較器35及び40の両者の出力端から高
レベルの出力が得られ、これがナンド回路41に供給され
る。そして、ナンド回路41から低レベルの出力が得ら
れ、これがスイッチ30の制御端に供給されて、スイッチ
30がオフ状態とされる。

これにより、スイッチングトランジスタ12はそのベー
スに接続された抵抗13,コンデンサ14及びトランスフォ
ーマ11の帰還巻線10で形成される正帰還路を伴う発振器
を形成し、スイッチングトランジスタ12はデューティ50
％のパルス信号を発生するスイッチング動作を行う。こ
のパルス信号の周波数はスイッチングトランジスタ12の
ベースに印加される、駆動回路部を形成するPNPトラン
ジスタ18のエミッタに得られる電圧に応じて変化せしめ
られ、また、このパルス信号がスイッチングトランジス
タ12のコレクタに接続されたトランスフォーマ11の一次
側巻線８からこれに結合した二次側巻線９へと伝達され
る。この二次側巻線９へ伝達されたパルス信号はダイオ
ード23及びコンデンサ24で形成される整流回路部により
整流され、コンデンサ24の両端間に整流電圧が得られ
る。この整流電圧はスイッチングトランジスタ12のスイ
ッチング動作により発生するパルス信号の周波数が高く
なる程大となる。そして、このコンデンサ24の両端間に
得られる整流電圧は、電池１の正極からコイル５及び６
の接続点7,トランスフォーマ11の一次側巻線９及びダイ
オード23を通じた電池１の電圧に重畳され、コイル25を
通じて電源電圧供給端子26に導出される。即ち、この場
合、電源電圧供給端子26には、電池１からの電圧にDC−
DCコンバータにより作り出される電圧が重畳された、電
池１からの電圧より高い電源電圧が導出されることにな
る。

そして、この例では、整流回路部の出力側に得られて
電源電圧供給端子26に導出される電池１からの電圧より
高い電源電圧が、抵抗29と21とで分圧されて駆動制御回
路部を形成する比較器22の他方の入力端に供給され、比
較器22の出力は、駆動回路部を制御して、駆動回路部を
形成するPNPトランジスタ18のエミッタに得られる電圧
を変化せしめ、それによって、スイッチングトランジス
タ12のスイッチング動作により発生するパルス信号の周
波数を変化せしめて、整流回路部からの整流電圧を電池
１からの電圧の変化に対して整流回路部の出力側に得ら
れる電圧、即ち、電源電圧供給端子26に導出される電圧
が一定の電圧値、例えば、17Vとなるように制御する。
即ち、DC−DCコンバータが作り出す電圧が、整流回路部
の出力側に得られる電圧が一定値、例えば、17Vとなる
ように制御されるのである。

電池１からの電圧が16Vを越えると、レベル比較器40
の一方の入力端Q1に抵抗36及び37の間から供給される電
圧が、他方の入力端Q2に抵抗38及び39の間から供給され
る電圧より低くなり、従って、レベル比較器40の出力端
に低レベルの出力が得られる。この低レベルの出力がナ
ンド回路41に供給され、ナンド回路41から高レベルの出
力が得られてスイッチ30の制御端に供給され、スイッチ
30がオン状態とされる。従って、スイッチングトランジ
スタ12のベースがアースライン２に接続されることにな
りスイッチングトランジスタ12が不作動状態とされる。
即ち、電池１からの電圧が16Vを越える場合には、DC−D
Cコンバータが不作動状態とされるのであり、電源電圧
供給端子26及び27の間には電池１からの電圧がそのまま
電源電圧として得られる。

従ってこの場合、電源電圧供給端子26及び27の間に得
られる電源電圧は、横軸に電池１からの電圧（Vb）をと
り、縦軸に電源電圧（Vo）をとってあらわされる第２図
に示される如くの、電池１からの電圧が10Vに満たない
範囲では電池１からの電圧に等しく、電池１からの電圧
が10V以上で17V以下の範囲では17Vで一定となり、電池
１からの電圧が16Vを越える範囲では電池１からの電圧
に等しくなる電圧となる。

このようにして、スイッチ30及びレベル比較器35及び
０を含んで構成される、スイッチ30に対する制御部は、
電池１からの電圧の値がその実用域である10V以上で16V
以下である範囲にあるときのみDC−DCコンバータを作動
させるように制御して、DC−DCコンバータの動作範囲を
制限する動作範囲制限回路部を形成しているのである。

この結果、DC−DCコンバータは、電池１からの電圧が
10V以上となり16Vに達するまでの範囲において作動する
ことになり、それによって、電池１からの電圧の10V〜1
6Vの実用域において、17Vで一定に保たれた電源電圧が
電源電圧供給端子26及び27の間に得られることになる。

上述の如くにして、本例においては、トランスフォー
マ11,スイッチングトランジスタ12,PNPトランジスタ16
及び18等で形成されるスイッチングトランジスタ12に対
する駆動回路部，ツェナーダイオード20及び比較器22等
で形成される駆動制御回路部、及び、ダイオード23及び
コンデンサ24で形成される整流回路部で構成されるDC−
DCコンバータが、レベル比較器35及び40等で形成される
動作範囲制限回路部により制御されて、電池１からの電
圧が、例えば、10V以上となり16Vに達するまでの範囲に
あるときのみ動作状態とされ、それによって電池１から
の電圧の実用域において、この電池１からの電圧の値よ
り高い一定の電圧値を有した電源電圧を電源電圧供給端
子26及び27から供給することができる。

このように、DC−DCコンバータは、電池１からの電圧
の値が実用域にあるときのみ動作するように動作範囲が
制限され、実効的な取り扱い電力が少とされるので、比
較的小型、かつ、簡易な構成のもので充分とされる。

発明の効果 以上の説明から明らかな如く、本発明に係る電源回路
は、電池等の直流電圧源と実効的な取り扱いが少とされ
た、小型で簡略化されたDC−DCコンバータとを含む比較
的簡単で小型化された構成を有するものとすることがで
き、斯かる比較的簡単で小型化された構成のもとに、直
流電圧源からの電圧の実際の使用範囲において、直流電
圧源からの電圧にDC−DCコンバータにより作り出される
電圧が重畳されて得られる、直流電圧源からの電圧の値
より高い電圧値を有した電源電圧を安定に供給すること
ができる。

従って、本発明に係る電源回路は、DC−DCコンバータ
部分における電力損失が低減され、電力効率に優れたも
のとなり、また、全体の構成の簡略化及び小型化に伴い
コストの低減化がはかれるものとなる。

そして、本発明に係る電源回路は、直流電圧源として
自動車バッテリーを使用し、車載用のオーディオ機器等
の電源部を形成すべく用いるに好適であり、本発明に係
る電源回路を用いたオーディオ機器は、充分大なる音声
出力を得ることができるとともに、自動車バッテリーか
らの電圧変動があっても音声出力変動が著しく低減され
るものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電源回路の一例を示す回路図、第
２図は第１図に示される例の動作説明に供される線図で
ある。 １は電池、２はアースライン、８は一次側巻線、９は二
次側巻線、11はトランスフォーマ、12はスイッチングト
ランジスタ、16及び18はPNPトランジスタ、20はツェナ
ーダイオード、22は比較器、23はダイオード、24はコン
デンサ、26及び27は電源電圧供給端子、29は負帰還路を
形成する抵抗、30はスイッチ、35及び40はレベル比較
器、41はナンド回路である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電圧源と、 該電圧源の一方の端子に夫々一端が接続された一次側巻
   線及び二次側巻線を有するトランスフォーマと、 上記一次側巻線の他端に接続されたスイッチング素子
   と、 上記電圧源の一方及び他方の端子間に接続された、上記
   スイッチング素子に対する駆動回路部と、 上記電圧源の一方及び他方の端子間に接続され、上記電
   圧源からの電圧の値が実用に供される所定範囲内にある
   ときのみ、上記スイッチング素子を動作させるべく上記
   駆動回路部を制御する動作範囲制限回路部と、 上記二次側巻線の他端と上記電圧源の一方の端子との間
   に接続された整流回路部と、 該整流回路部の出力端及び上記電圧源の他方の端子から
   夫々導出された一対の電源電圧供給端子とを備えて成
   り、 上記電圧源からの電圧の値が上記所定範囲内にあると
   き、上記一対の電源電圧供給端子間に上記電圧源からの
   電圧に上記整流回路部からの整流電圧が重畳されて成る
   電源電圧が得られる電源回路。
2. 【請求項２】電圧源の一方及び他方の端子間に接続さ
   れ、スイッチング素子を所定の態様で動作させるべく駆
   動回路部を制御する駆動制御回路部が備えられ、該駆動
   制御回路部が、整流回路部の出力側に得られる電圧を帰
   還する負帰還路を含むものとされ、電圧源からの電圧の
   値が実用に供される所定範囲内にあるとき、一対の電源
   電圧供給端子間に得られる電源電圧の電圧値を略一定と
   すべく作用することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の電源回路。