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発明の名称 電源回路
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−236127(P2001−236127A)
公開日 平成13年8月31日(2001.8.31)
出願番号 特願2000−47055(P2000−47055)
出願日 平成12年2月24日(2000.2.24)
代理人 【識別番号】100103171
【弁理士】
【氏名又は名称】雨貝 正彦
【テーマコード(参考)】
5G065
5H410
【Fターム(参考)】
5G065 AA00 AA08 DA07 EA01 FA02 HA01 JA01 KA08 
5H410 BB04 CC02 DD02 DD05 EA10 EA37 EB16 EB25 EB34 EB37 FF03 FF25 JJ05
発明者 志賀 政義
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 複数の出力ポートを有する電源回路であって、伝送路を介して送られてくる前記出力ポートの出力電圧に関する情報を含む設定データを受信する設定データ受信手段と、前記設定データ受信手段によって受信された前記設定データに基づいて、前記複数の出力ポートのそれぞれの出力電圧を相互に独立に設定可能な複数の出力電圧生成手段と、を備えることを特徴とする電源回路。
【請求項2】 請求項1において、前記設定データには、前記複数の出力ポートのそれぞれの有効/無効に関する情報が含まれており、前記出力電圧生成手段は、前記設定データによって、この出力電圧生成手段に対応する前記出力ポートが無効であることが指定されたときに、出力電圧の生成動作を停止することを特徴とする電源回路。
【請求項3】 請求項1または2において、前記設定データには、設定内容が変更される前記出力ポートのみに対応する前記情報が含まれており、前記出力電圧生成手段は、対応する前記出力ポートの設定内容が変更されない場合には、それ以前の設定内容を維持することを特徴とする電源回路。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の出力ポートを有し、それぞれの出力ポート毎に異なる出力電圧値が設定可能な電源回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、車載用の各種のICやこれを用いた各種の機器は、それぞれの仕様に基づいた電圧値を有する動作電圧が印加されて所定の動作を行う。この動作電圧は、使用する素子や回路等の相違から、複数の電圧値が用いられている。このため、1つのICで、複数の出力ポートを有し、それぞれの電圧値を独立に設定することができる電源回路が用いられている。このような電源回路では、各出力ポートを使用するか否か(有効か無効か)、各出力ポートの電圧値を何ボルトにするかを外部から指定する必要がある。
【0003】例えば、この電源回路には、各出力ポートに対応した設定用端子が設けられており、これらの設定用端子のぞれぞれに1対1に対応するスイッチを接続し、これを切り替えることにより、各設定用端子の電位をハイレベルあるいはローレベルに設定し、これにより、各出力ポートの有効/無効を指定している。
【0004】また、この電源回路の各出力ポートに接続する外付け抵抗の抵抗値を所定の値に設定することにより、この抵抗値と1対1に対応する出力電圧を設定することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した複数の出力ポートを有する従来の電源回路は、各出力ポートの有効/無効の指定と出力電圧値の指定を行うために、出力ポートの数に対応したスイッチや外付け抵抗等の多くの周辺部品が必要になり、構成が複雑になるとともに、電圧値等の各種の設定が煩雑になるという問題点があった。特に、これらの問題は、出力ポートの数を多くすればするほど顕著となる。
【0006】本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、構成の簡略化が可能であり、電圧値等の各種の設定の煩雑さを低減することができる電源回路を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決するために、本発明の電源回路は、複数の出力ポートを有しており、設定データ受信手段によって、伝送路を介して送られてくる出力ポートの出力電圧に関する情報を含む設定データを受信し、複数の出力電圧生成手段のそれぞれによって、この受信した設定データに基づいて、対応する出力ポートの出力電圧を相互に独立に設定する。伝送路を介して設定データを送ることにより、複数の出力ポートの出力電圧の設定を行うことができるため、外付け抵抗の接続や変更等が不要であり、設定時の煩雑さを低減することができる。また、設定のために必要な外付け部品をなくしたり、部品数を削減したりできるため、構成の簡略化も可能になる。
【0008】また、上述した設定データに、複数の出力ポートのそれぞれの有効/無効に関する情報を含ませておいて、この設定データによって出力ポートが無効であることが指定されたときに、この出力ポートに対応する出力電圧生成手段による出力電圧の生成動作を停止することが望ましい。設定データを用いて各出力ポートの有効/無効をも指定することができるため、従来のようにこの指定を行うために必要な外付けスイッチ等によるハイレベル/ローレベルの外部設定が不要になり、設定時の煩雑さをさらに低減することができる。また、スイッチを用いていた場合に比べると、さらに外付け部品を少なくすることができる。
【0009】また、上述した設定データには、設定内容が変更される出力ポートのみに対応する情報を含ませておいて、出力ポートの設定内容が変更されない場合には、対応する出力電圧生成手段においてそれ以前の設定内容を維持することが望ましい。設定内容が変更される出力ポートについての情報のみが送られてくるため、伝送路を介して送受信される設定データの容量を最小限に抑えることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の電源回路を適用した一実施形態の電源ユニットについて、図面を参照しながら説明する。
【0011】図1は、本実施形態の電源ユニットを含む車載用システムの構成を示す図である。図1に示すように、本実施形態の電源ユニット100は、伝送路としてのバス900を介してオーディオプロセッサ200、パワーアンプ300、電子ボリューム400と接続されている。このバス900は、例えばフィリップス社が提唱しているI2 Cバスを用いることができ、この場合にはクロック線902とデータ線904の2本の線によってバス900を構成することができる。
【0012】電源ユニット100は、バス900を介して接続されたオーディオプロセッサ200、パワーアンプ300、電子ボリューム400やその他の装置に供給する動作電圧を生成する。なお、電源ユニット100からオーディオプロセッサ200等に対する動作電圧の供給は、図示しない給電線を介して直接行われる。
【0013】図2は、電源ユニット100の詳細な構成を示す図である。図2に示すように、電源ユニット100は、バス制御部110、出力ポート選択部120、6つの出力電圧生成部130−1〜130−6、6つのキャパシタ140、基準電圧生成部150を含んで構成されている。
【0014】バス制御部110は、バス900を介して送られてくる所定のフレームを受信する処理を行う。このフレームの詳細なフォーマットについては後述する。出力ポート選択部120は、電源ユニット100に備わった6つの出力ポートP1〜P6のいずれかの設定を変える場合にその出力ポートを選択する。
【0015】出力電圧生成部130−1〜130−6は、出力ポートP1〜P6のそれぞれに1対1に対応しており、対応する出力ポートの出力電圧を生成する。6つのキャパシタ140は、平滑用に用いられており、各出力電圧生成部130−1〜130−6のそれぞれの出力端がキャパシタ140を介して接地されている。基準電圧生成部150は、固定の基準電圧を生成する。例えば、ツェナーダイオードを用いることにより、車載のバッテリ電圧が変化してもこれに伴って変動しない安定した基準電圧が生成される。
【0016】図3は、電源ユニット100に含まれる出力ポート選択部120と出力電圧生成部130−1の詳細な構成を示す図である。なお、他の5つの出力電圧生成部130−2〜130−6も出力電圧生成部130−1と同様の構成を有しており、代表して出力電圧生成部130−1のみについて詳細な説明を行うものとする。なお、出力ポート選択部120および出力電圧生成部130−1の詳細な構成について説明する前に、電源ユニット100に入力されるフレームの詳細について説明する。
【0017】図4は、各種の設定を行うために電源ユニット100に送られてくるフレームのフォーマットを示す図である。図4に示すように、バス900を介して電源ユニット100に送られてくるフレームは、スタートコンディションS、スレーブアドレス、サブアドレス、設定データ(サブアドレスと設定データは必要に応じて複数組が含まれている)、ストップコンディションPを含んで構成されている。
【0018】「スタートコンディションS」は、フレームの先頭を検出するためのものである。上述したI2 Cバスにおいては、クロック線902がハイレベルのときにデータ線904がハイレベルからローレベルに変化する状態がこのスタートコンディションSに対応している。同様に、「ストップコンディションP」は、フレームの最後尾を検出するためのものである。上述したI2 Cバスにおいては、クロック線902がハイレベルのときにデータ線904がローレベルからハイレベルに変化する状態がこのストップコンディションPに対応している。
【0019】「スレーブアドレス」は、電源ユニット100に対して割り当てられたアドレスが格納される。図1に示したように、バス900にはこの電源ユニット100以外にも各種のユニットが接続されており、フレームの送信元(例えばオーディオプロセッサ200)では、このスレーブアドレスでフレームの送信先を指定することができ、このフレームの送信先のユニット(本実施形態では電源ユニット100)では、このスレーブアドレスに基づいて自分宛てのフレームであること知ることができる。
【0020】「サブアドレス」は、設定内容の変更対象となる出力ポートを指定するために用いられる。図5は、サブアドレスの具体例を示す図である。例えば、サブアドレス用の領域として8ビットが用意されており、実際にはその中の下位3ビットを用いて出力ポートが指定される。下位3ビットが“000”の場合には出力ポートP1が指定される。下位3ビットが“001”の場合には出力ポートP2が指定される。下位3ビットが“010”の場合には出力ポートP3が指定される。下位3ビットが“011”の場合には出力ポートP4が指定される。下位3ビットが“100”の場合には出力ポートP5が指定される。下位3ビットが“101”の場合には出力ポートP6が指定される。
【0021】なお、本実施形態では、1つのフレームによって複数の出力ポートの設定内容を変更することが可能であり、上述したサブアドレスと以下に示す設定データの組合せを、設定対象となる出力ポートの数だけ並べればよい。また、本実施形態では、複数の出力ポートの設定内容を変更する場合に、連続したサブアドレスの指定を省略することができるオートインクリメント機能を指定することもでき、この設定は上述したサブアドレスの第4ビットを“1”に設定することにより行われる。オートインクリメント機能の詳細については後述する。
【0022】また、図4に示したフレームに含まれる「設定データ」は、サブアドレスによって指定された出力ポートの具体的な設定内容を示すものであり、この中には、出力ポートのオン/オフ(有効/無効)、出力ポートの設定電圧値が含まれている。この設定電圧値は、あらかじめ用意された複数の電圧値の中から一つを選択することができる。
【0023】図6は、設定データの具体例を示す図である。例えば、設定データ用の領域として8ビットが用意されており、実際にはその最下位ビット(第0ビット)を用いて出力ポートのオン/オフが指定され、その上位3ビット(第1ビット〜第3ビット)を用いて電圧値が指定される。例えば、最下位ビットが“0”のときに出力ポートがオフ状態であることが指定され、反対に“1”のときに出力ポートがオン状態であることが指定される。また、その上位3ビットが“000”、“001”、“010”、“011”、“100”、“101”、“110”、“111”のそれぞれに対応して、3.3V、5.0V、5.5V、6.0V、6.5V、7.0V、8.0V、8.5Vの中のいずれかが出力電圧値として指定される。
【0024】図3に示した出力ポート選択部120は、サブアドレス格納部122、デコーダ124、インクリメント処理部126を含んで構成されている。サブアドレス格納部122は、バス制御部110によって受信されたフレーム内のサブアドレスを格納する。なお、図5を用いて説明したように、サブアドレスは、下位3ビット(第0ビットから第2ビットまで)によって出力ポートが指定され、第4ビットによってオートインクリメント機能の有効/無効が指定されるため、これらの各ビットの値のみをサブアドレス格納部122に格納するようにしてもよい。
【0025】デコーダ124は、サブアドレス格納部122に格納されたサブアドレスの下位3ビットの値をデコードして、6本の選択信号線のいずれかをローレベルからハイレベルに変化させる。例えば、サブアドレスの下位3ビットが“000”のときに、出力ポートP1に対応する出力電圧生成部130−1に接続された選択信号線のみがローレベルからハイレベルに変化する。このようにしてハイレベルに変化した選択信号線に接続された出力電圧生成部130−1による設定内容の変更動作が有効になる。
【0026】インクリメント処理部126は、サブアドレス格納部122に格納されているサブアドレスの第4ビットが“1”であってオートインクリメント機能が有効である旨が指定されたときに、オートインクリメント動作を実行する。オートインクリメント動作とは、オートインクリメント機能が有効である旨が指定されたサブアドレスの次のサブアドレス以降を自動的に指定する動作であり、例えば、サブアドレスの下位3ビットが“001”であって出力ポートP2が指定されたときに、第4ビットが“1”であってオートインクリメント機能が有効である旨が指示されると、次に自動的に下位3ビット“010”がインクリメント処理部126で生成され、サブアドレス格納部122に格納される。以後、サブアドレスの下位3ビットが“101”になって出力ポートP6が指定されるまで、このようにしてサブアドレスの自動更新が行われる。このように、サブアドレスの下位3ビットが自動的に更新されるため、電源ユニット100に送られるフレームにおいては、出力ポートP3〜P6のサブアドレスを省略して設定データのみを連続して含ませることができるため、送信するデータ量を削減することができる。
【0027】また、図3に示した出力電圧生成部130−1は、設定データ格納部10、誤差増幅器12、トランジスタ20、22、抵抗30、32、34、40−1〜40−8、切替スイッチ50を含んで構成されている。設定データ格納部10は、バス制御部110によって受信されたフレーム内の設定データを格納する。この設定データ格納部10には、上述した出力ポート選択部120内のデコード124から延びた選択信号線が接続されており、この選択信号線がハイレベルのときにのみ格納内容が更新されるようになっている。また、それ以外の出力電圧生成部に含まれる設定データ格納部10では、それ以前に格納された内容が保持される。
【0028】誤差増幅器12は、一方の入力端子に接続された基準電圧生成部150によって生成される基準電圧と、トランジスタ22のコレクタ電位に応じて変化する特定箇所(後述する)の電圧とを比較し、その誤差を増幅して出力する。また、この誤差増幅器12には、設定データ格納部10に格納された設定データの最下位ビットに応じた電圧が印加される。図6を用いて説明したように、設定データの最下位ビットは、出力電圧の生成動作の有効/無効を指定するためのものであり、この最下位ビットが“0”であるときには誤差増幅器12にローレベルの信号が入力される。このとき、誤差増幅器12の動作が停止する。これにより、後段に接続されたトランジスタ20、22が動作しなくなるため、出力電圧生成部130−1による出力電圧の生成動作が停止状態になる。反対に、設定データの最下位ビットが“1”であるときには誤差増幅器12にハイレベルの信号が入力される。このとき、誤差増幅器12の動作が有効になる。
【0029】前段のトランジスタ20は、後段のトランジスタ22を駆動するためのものであり、ベースに入力される誤差増幅器12の出力電圧が高くなるとエミッタに接続された抵抗32の両端電圧が高くなるためベース・エミッタ間の電流値が増加し、これにともなってコレクタ・エミッタ間の電流値も増加する。したがって、コレクタに接続された抵抗30の両端電圧が高くなる。
【0030】後段のトランジスタ22は、出力電圧を発生させるためのものであり、大きなコレクタ・エミッタ間電流を流すことができるパワートランジスタが用いられる。このトランジスタ22は、ベース・エミッタ間に接続された抵抗30の両端電圧が高くなると、コレクタ・エミッタ間の電流値が増加する。したがって、8つの抵抗40−1〜40−8のいずれかと抵抗34との直列回路に流れる電流が増加し、コレクタから引き出される出力ポートP1の電圧が高い方に変化する。また、例えば抵抗40−1が選択されているものとすると、抵抗40−1と抵抗34との接続点は、上述した誤差増幅器12の他方の入力端子に接続されており、この接続点の電圧も高い方に変化する。
【0031】このように、基準電圧値よりも抵抗40−1と抵抗34との接続点の電圧の方が低い場合には、この誤差分が誤差増幅器12によって増幅されて、2つのトランジスタ20、22のそれぞれのベース・エミッタ間の電流が増加するため、トランジスタ22のコレクタ電位が上昇し、出力ポートP1に現れる電圧と、基準電圧と比較される直列回路の接続点の電圧がともに上昇し、上述した誤差を少なくするように変化し、最終的に誤差増幅器12の2つの入力端子の電圧が等しくなる。
【0032】このときの出力電圧値をVo 、基準電圧値をVb 、抵抗34の抵抗値をR1、抵抗40−1の抵抗値をR2とすると、Vo =(1+R1/R2)Vb …(1)となる。この出力電圧値Vo は、抵抗40−1を用いた場合に対応しているため、この抵抗40−1の代わりに抵抗値が異なる他の7つの抵抗40−2〜40−8を選択的に用いることにより、出力電圧値Vo を変化させることができる。
【0033】切替スイッチ50は、8つの抵抗40−1〜40−8のいずれかを選択して、抵抗34とともに直列回路を形成する抵抗の抵抗値R2を切り替えるためのものである。この切り替えは、設定データ格納部10に格納された設定データの第1ビット〜第3ビットの内容に応じて行われる。例えば、図6を用いて説明したように、この3ビットが“000”であって出力電圧値として3.3Vが選択された場合には、対応する抵抗40−1が切替スイッチ50によって選択されるようになっている。そして、この抵抗40−1の抵抗値R2は、上述した(1)式を用いて計算される出力電圧値Vo が3.3Vになるように設定されている。他の抵抗40−2〜40−8の抵抗値についても同様であり、切替スイッチ50によってそれらの抵抗のいずれかが選択されたときに、(1)式を用いて計算される出力電圧値Vo が図6に示した5.0V〜8.5Vのいずれかになるように設定されている。
【0034】上述したバス制御部110が設定データ受信手段に、出力電圧生成部130−1〜130−6が複数の出力電圧生成手段にそれぞれ対応する。
【0035】本実施形態の電源ユニット100はこのような構成を有しており、次にその動作を説明する。図7は、出力ポートの設定内容を変更する電源ユニット100の動作手順を示す図である。
【0036】バス制御部110は、電源ユニット100に対応したスレーブアドレスを有するフレームを受信したか否かを監視しており(ステップ100)、受信した場合には、次に出力ポート選択部120は、設定内容が変更される出力ポートを選択する(ステップ101)。例えば、複数のサブアドレスと設定データの組がフレームに含まれている場合には、最初の設定データに対応するサブアドレスのみがバス制御部110から出力ポート選択部120に送られ、このサブアドレスによって指定される出力ポートのみが選択され、この出力ポートに対応する出力電圧生成部130内の設定データ格納部10のみの格納動作が有効になる。
【0037】次に、新たに指定されたサブアドレスと組になった設定データが設定データ格納部10に格納され、これにより、切替スイッチ50による選択状態と誤差増幅器12の動作の有効/無効の設定状態が必要に応じて変更され、新たな出力電圧の設定(ステップ102)あるいは出力ポートの有効/無効の設定(ステップ103)が行われる。なお、これら2種類の設定を同時に行ってもよいし、いずれか一方のみを行うようにしてもよい。あるいは、以前と同じ設定データを送って、実質的に設定内容が変わらないようにしてもよい。このような設定動作は、フレーム内のサブアドレス、設定データがなくなるまで繰り返される(ステップ104)。
【0038】このように、本実施形態の電源ユニット100では、設定データが含まれるフレームをバス900を介して外部から送ることにより、6つの出力ポートP1〜P6の有効/無効の指定や、それぞれの出力電圧値の指定を行うことができる。したがって、従来のように、各出力ポート毎にスイッチや外付け抵抗を接続してその内容を設定あるいは変更する場合のような煩雑さを低減することができるとともに、外付け部品がないことから構成の簡略化が可能になる。
【0039】また、本実施形態の電源ユニット100は、設定内容を変更したい出力ポートについてのみの設定データをフレームに含ませればよいため、フレームの容量、すなわち送受信されるデータ量を最小限に抑えることができる。
【0040】また、このフレームを送信するバス900として、各種の制御情報等を伝送する既存のバスを利用することにより、特別な配線が不要になる。特に、バス900としてI2 Cバスを用いた場合には、クロック線902とデータ線904の合計2本の信号線でユニット間の接続が可能になるため、信号線の引き回し等が容易となる利点もある。
【0041】なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、電源ユニット100に設定データを入力する方法としてバス900を用いたが、RS232C等のシリアル伝送路やその他のパラレル伝送路を用いるようにしてもよい。
【0042】また、出力ポートの数は6つに限らず、動作電圧を供給したい各種のユニットやIC等の数に合わせて適宜変更すればよい。また、各出力ポートのおいて生成することができる出力電圧値は、全ての出力ポートについて同じにする必要はなく、例えば出力ポート毎に異ならせたり、複数の出力ポートの中のいずれか一つについては、固定の動作電圧を常に生成するようにしてもよい。
【0043】
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、伝送路を介して設定データを送ることにより、複数の出力ポートの出力電圧の設定を行うことができるため、外付け抵抗の変更等が不要であり、設定時の煩雑さを低減することができる。また、設定のために必要な外付け部品をなくしたり、部品数を削減したりできるため、構成の簡略化も可能になる。




 

 


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