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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024143730
(43)【公開日】2024-10-11
(54)【発明の名称】複合電源回路
(51)【国際特許分類】
H02M 3/155 20060101AFI20241003BHJP
G05F 1/56 20060101ALI20241003BHJP
【ＦＩ】
H02M3/155 U
G05F1/56 310Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023056545
(22)【出願日】2023-03-30
(71)【出願人】
【識別番号】000116024
【氏名又は名称】ローム株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100105924
【弁理士】
【氏名又は名称】森下 賢樹
(74)【代理人】
【識別番号】100133215
【弁理士】
【氏名又は名称】真家 大樹
(72)【発明者】
【氏名】草野 哲明
(72)【発明者】
【氏名】宮長 晃一
【テーマコード（参考）】
5H430
5H730
【Ｆターム（参考）】
5H430BB01
5H430BB09
5H430BB11
5H430EE06
5H430FF13
5H430HH03
5H730AA14
5H730AS01
5H730AS05
5H730BB13
5H730BB81
5H730BB86
5H730BB88
5H730BB98
5H730EE59
5H730EE60
5H730FD01
(57)【要約】
【課題】電力効率が向上した複合電源回路を提供する。
【解決手段】複合電源回路１，２は、電源電圧を生成するプライマリ電源１０，２０と、プライマリ電源が生成した電源電圧に応じて出力電圧をそれぞれ生成する複数のセカンダリ電源１２，１４，ＳＬ１～ＳＬｎと、を備える。プライマリ電源１０，２０は、出力電圧に応じたフィードバック信号に基づいて、電源電圧を生成する。
【選択図】図１
【解決手段】複合電源回路１，２は、電源電圧を生成するプライマリ電源１０，２０と、プライマリ電源が生成した電源電圧に応じて出力電圧をそれぞれ生成する複数のセカンダリ電源１２，１４，ＳＬ１～ＳＬｎと、を備える。プライマリ電源１０，２０は、出力電圧に応じたフィードバック信号に基づいて、電源電圧を生成する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電源電圧を生成するプライマリ電源と、
前記プライマリ電源が生成した電源電圧に応じた出力電圧をそれぞれ生成する複数のセカンダリ電源と、を備え、
前記プライマリ電源は、前記出力電圧に応じたフィードバック信号に基づいて、前記電源電圧を生成する、
複合電源回路。
前記プライマリ電源が生成した電源電圧に応じた出力電圧をそれぞれ生成する複数のセカンダリ電源と、を備え、
前記プライマリ電源は、前記出力電圧に応じたフィードバック信号に基づいて、前記電源電圧を生成する、
複合電源回路。
【請求項2】
前記セカンダリ電源は、前記プライマリ電源が生成した電源電圧に応じて、基準電圧まで出力電圧を上げ、
前記プライマリ電源は、前記セカンダリ電源の出力電圧が前記基準電圧に達したことに応じて、前記セカンダリ電源の出力電圧が前記基準電圧に維持しつつ、前記電源電圧を下げる、
請求項１に記載の複合電源回路。
前記プライマリ電源は、前記セカンダリ電源の出力電圧が前記基準電圧に達したことに応じて、前記セカンダリ電源の出力電圧が前記基準電圧に維持しつつ、前記電源電圧を下げる、
請求項１に記載の複合電源回路。
【請求項3】
前記セカンダリ電源は、前記電源電圧に応じて基準電圧を出力電圧として生成し、
前記プライマリ電源は、前記セカンダリ電源の出力電圧が前記基準電圧から変化したことに応じて、前記セカンダリ電源の出力電圧が前記基準電圧に維持されるように、前記電源電圧を変化させる、
請求項２に記載の複合電源回路。
前記プライマリ電源は、前記セカンダリ電源の出力電圧が前記基準電圧から変化したことに応じて、前記セカンダリ電源の出力電圧が前記基準電圧に維持されるように、前記電源電圧を変化させる、
請求項２に記載の複合電源回路。
【請求項4】
前記フィードバック信号を前記プライマリ電源に伝送する伝送回路をさらに備え、
前記伝送回路は、前記複数のセカンダリ電源のそれぞれの出力電圧に基づいて、前記複数のセカンダリ電源のそれぞれが生成した出力電圧のいずれかを選択し、選択した出力信号に応じたフィードバック信号を前記プライマリ電源に伝送する、
請求項１に記載の複合電源回路。
前記伝送回路は、前記複数のセカンダリ電源のそれぞれの出力電圧に基づいて、前記複数のセカンダリ電源のそれぞれが生成した出力電圧のいずれかを選択し、選択した出力信号に応じたフィードバック信号を前記プライマリ電源に伝送する、
請求項１に記載の複合電源回路。
【請求項5】
前記伝送回路は、前記複数のセカンダリ電源のそれぞれの出力電圧に応じた電力効率に基づいて、前記複数のセカンダリ電源のそれぞれが生成した出力電圧のいずれかを選択する、
請求項４に記載の複合電源回路。
請求項４に記載の複合電源回路。
【請求項6】
前記セカンダリ電源は、リニアレギュレータであり、
前記プライマリ電源は、前記フィードバック信号に基づいて、前記セカンダリ電源の基準電圧および前記リニアレギュレータのドロップ電圧に応じた電源電圧を生成する、
請求項１に記載の複合電源回路。
前記プライマリ電源は、前記フィードバック信号に基づいて、前記セカンダリ電源の基準電圧および前記リニアレギュレータのドロップ電圧に応じた電源電圧を生成する、
請求項１に記載の複合電源回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、複合電源回路に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、入力電圧から出力電圧を生成するプライマリ電源と、その出力電圧から第２出力電圧をそれぞれ生成する複数のセカンダリ電源を備えたシステム電源が知られている（特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２０－２０２７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献１に記載のプライマリ電源は、セカンダリ電源の負荷によらない出力電圧をセカンダリ電源に供給する。このため、セカンダリ電源の負荷が変動した場合には、その電力効率が低下することがある。
【0005】
本開示はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その例示的な目的の一つは、電力効率が向上した複合電源回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示のある態様の複合電源回路は、プライマリ電源が生成した電源電圧に応じて出力電圧をそれぞれ生成する複数のセカンダリ電源と、を備える。プライマリ電源は、出力電圧に応じたフィードバック信号に基づいて、電源電圧を生成する。
【0007】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本開示の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本開示の態様として有効である。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、電力効率が向上した複合電源回路を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
（概要）
本開示のいくつかの例示的な実施形態の概要を説明する。この概要は、後述する詳細な説明の前置きとして、実施形態の基本的な理解を目的として、１つまたは複数の実施形態のいくつかの概念を簡略化して説明するものであり、発明あるいは開示の広さを限定するものではない。この概要は、考えられるすべての実施形態の包括的な概要ではなく、すべての実施形態の重要な要素を特定することも、一部またはすべての態様の範囲を線引きすることも意図していない。便宜上、「一実施形態」は、本明細書に開示するひとつの実施形態（実施例や変形例）または複数の実施形態（実施例や変形例）を指すものとして用いる場合がある。
本開示のいくつかの例示的な実施形態の概要を説明する。この概要は、後述する詳細な説明の前置きとして、実施形態の基本的な理解を目的として、１つまたは複数の実施形態のいくつかの概念を簡略化して説明するものであり、発明あるいは開示の広さを限定するものではない。この概要は、考えられるすべての実施形態の包括的な概要ではなく、すべての実施形態の重要な要素を特定することも、一部またはすべての態様の範囲を線引きすることも意図していない。便宜上、「一実施形態」は、本明細書に開示するひとつの実施形態（実施例や変形例）または複数の実施形態（実施例や変形例）を指すものとして用いる場合がある。
【0011】
一実施形態に係る複合電源回路は、電源電圧を生成するプライマリ電源と、前記プライマリ電源が生成した電源電圧に応じて出力電圧をそれぞれ生成する複数のセカンダリ電源と、を備える。プライマリ電源は、出力電圧に応じたフィードバック信号に基づいて、電源電圧を生成する。
【0012】
この構成によれば、プライマリ電源がセカンダリ電源の出力電圧に応じた電源電圧を生成でき、セカンダリ電源の電力効率を向上させることができる。
【0013】
一実施形態において、セカンダリ電源は、プライマリ電源が生成した電源電圧に応じて、基準電圧まで出力電圧を上げてよい。プライマリ電源は、セカンダリ電源の出力電圧が基準電圧に達したことに応じて、セカンダリ電源の出力電圧が基準電圧に維持しつつ、電源電圧を下げてよい。
【0014】
一実施形態において、セカンダリ電源は、電源電圧に応じて基準電圧を出力電圧として生成してよい。プライマリ電源は、セカンダリ電源の出力電圧が基準電圧から変化したことに応じて、セカンダリ電源の出力電圧が基準電圧に維持されるように、電源電圧を変化させてよい。
【0015】
一実施形態において、上記複合電源回路は、フィードバック信号をプライマリ電源に伝送する伝送回路をさらに備えてよい。伝送回路は、複数のセカンダリ電源のそれぞれの出力電圧に基づいて、複数のセカンダリ電源のそれぞれが生成した出力電圧のいずれかを選択し、選択した出力信号に応じたフィードバック信号をプライマリ電源に伝送してよい。
【0016】
一実施形態において、伝送回路は、複数のセカンダリ電源のそれぞれの出力電圧に応じた電力効率に基づいて、複数のセカンダリ電源のそれぞれが生成した出力電圧のいずれかを選択してよい。
【0017】
一実施形態において、セカンダリ電源は、リニアレギュレータであってよい。プライマリ電源は、フィードバック信号に基づいて、セカンダリ電源の基準電圧およびリニアレギュレータのドロップ電圧に応じた電源電圧を生成してよい。
【0018】
（実施形態）
以下、好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施形態は、開示および発明を限定するものではなく例示であって、実施形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも開示および発明の本質的なものであるとは限らない。
以下、好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施形態は、開示および発明を限定するものではなく例示であって、実施形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも開示および発明の本質的なものであるとは限らない。
【0019】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る複合電源回路１の回路図である。本実施形態に係る複合電源回路１は、ＰＭＩＣ（Power Management Integrated Circuit）として機能し、車両に搭載され、車両の各種のデバイスを動作させるための出力電圧を生成する。
図１は、第１実施形態に係る複合電源回路１の回路図である。本実施形態に係る複合電源回路１は、ＰＭＩＣ（Power Management Integrated Circuit）として機能し、車両に搭載され、車両の各種のデバイスを動作させるための出力電圧を生成する。
【0020】
図１に示すように、第１実施形態に係る複合電源回路１は、主として、プライマリ電源１０、セカンダリ電源１２，１４、伝送回路１６、出力端子１２０，１４０、インダクタＬ１，Ｌ２およびキャパシタＣ１～Ｃ３を備える。本実施形態では、セカンダリ電源の数が２つである例を説明するが、これに限らず、セカンダリ電源の数は３つ以上であってよい。
【0021】
プライマリ電源１０は、車両のバッテリ（図示しない。）から入力電圧を受け、電源電圧Ｖｐ１を生成する。プライマリ電源１０の構成は特に限定されるものではないが、本実施形態に係るプライマリ電源１０は、降圧コンバータで構成される。本実施形態に係るプライマリ電源１０は、セカンダリ電源１２，１４の出力電圧ＶＯ１１，ＶＯ２１に応じたフィードバック信号Ｖｆｂに基づいて、電源電圧Ｖｐ１を生成する。
【0022】
インダクタＬ１は、一端にプライマリ電源１０の電源電圧Ｖｐ１が供給され、他端がキャパシタＣ１の一端に接続されるように配置される。キャパシタＣ１の他端はグランドに接続される。キャパシタＣ１の一端における電圧は、電源電圧Ｖｐ１に応じた入力電圧Ｖｐ２となる。
【0023】
セカンダリ電源１２は、プライマリ電源１０が生成した電源電圧Ｖｐ１に基づく入力電圧Ｖｐ２に応じて、出力電圧ＶＯ１１を生成する。セカンダリ電源１２は、出力電圧ＶＯ１１に応じた電圧ＶＯ１２がフィードバックされ、そのフィードバックに基づき出力電圧ＶＯ１１を生成する。セカンダリ電源１２の構成は特に限定されるものではないが、本実施形態に係るセカンダリ電源１２は、降圧コンバータで構成される。
【0024】
インダクタＬ２は、一端にセカンダリ電源１２の出力電圧ＶＯ１１が供給され、他端に出力端子１２０が接続されるように配置される。キャパシタＣ２は、一端に出力端子１２０が接続され、他端がグランドに接続されるように配置される。出力端子１２０は、セカンダリ電源１２の出力電圧ＶＯ１１に応じた電圧ＶＯ１２を出力する。この電圧ＶＯ１２は、各種のデバイスを動作させるために使用されてよい。
【0025】
セカンダリ電源１４は、プライマリ電源１０が生成した電源電圧Ｖｐ１に基づく入力電圧Ｖｐ２に応じて、出力電圧ＶＯ２１を生成する。セカンダリ電源１４は、出力電圧ＶＯ２１がフィードバックされ、そのフィードバックに基づき出力電圧ＶＯ２１を生成する。セカンダリ電源１４の構成は特に限定されるものではないが、本実施形態に係るセカンダリ電源１４は、リニアレギュレータで構成され、より具体的には、ＬＤＯ（Ｌｏｗ Ｄｒｏｐ Ｏｕｔ）で構成される。
【0026】
キャパシタＣ３は、一端に出力端子１４０が接続され、他端がグランドに接続されるように配置される。出力端子１４０は、セカンダリ電源１４の出力電圧ＶＯ２１に応じた電圧ＶＯ２２を出力する。この電圧ＶＯ１２は、各種のデバイスを動作させるために使用されてよい。
【0027】
伝送回路１６は、セカンダリ電源１２，１４の出力電圧ＶＯ１２，ＶＯ２２に応じたフィードバック信号Ｖｆｂをプライマリ電源１０に伝送する。伝送回路１６は、複数のセカンダリ電源１２，１４のそれぞれの出力電圧ＶＯ１２，ＶＯ２２に基づいて、複数のセカンダリ電源１２，１４のそれぞれが生成した出力電圧ＶＯ１２，ＶＯ２２のいずれかを選択し、選択した出力信号に応じたフィードバック信号Ｖｆｂをプライマリ電源１０に伝送する。このとき、伝送回路１６は、複数のセカンダリ電源１２，１４のそれぞれの出力電圧ＶＯ１２，ＶＯ２２に応じた電力効率に基づいて、複数のセカンダリ電源１２，１４のそれぞれが生成した出力電圧ＶＯ１２，ＶＯ２２のいずれかを選択してよい。伝送回路１６は、スイッチ部１７および制御回路１８を有する。
【0028】
スイッチ部１７は、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２を有する。スイッチＳＷ１は、出力端子１２０とプライマリ電源１０との間に配置される。スイッチＳＷ２は、出力端子１４０とプライマリ電源１０との間に配置される。スイッチＳＷ１がオン、スイッチＳＷ２がオフのとき、セカンダリ電源１２の出力電圧ＶＯ１１に応じた電圧がフィードバック信号Ｖｆｂとしてプライマリ電源１０に入力される。スイッチＳＷ１がオフ、スイッチＳＷ２がオンのとき、セカンダリ電源１４の出力電圧ＶＯ２１に応じた電圧がフィードバック信号Ｖｆｂとしてプライマリ電源１０に入力される。
【0029】
制御回路１８は、スイッチ部１７に制御信号Ｓｓｗを伝送し、スイッチＳＷ１，ＳＷ２のオン、オフを制御する。本実施形態に係る制御回路１８は、電圧ＶＯ１２および電圧ＶＯ２２に基づいて、スイッチＳＷ１，ＳＷ２のオン、オフを制御できる。制御回路１８は、出力電圧ＶＯ１１，ＶＯ１２のいずれかを選択し、選択した出力電圧に応じたフィードバック信号Ｖｆｂがプライマリ電源１０に伝送されるように、スイッチ部１７を制御する。
【0030】
具体的には、制御回路１８は、電圧ＶＯ１２に応じたセカンダリ電源１２の電力効率および電圧ＶＯ２２に応じたセカンダリ電源１４の電力効率に基づいて、スイッチＳＷ１，ＳＷ２のオン、オフを制御できる。セカンダリ電源の電力効率は、セカンダリ電源１２，１４に入力される入力電圧Ｖｐ２と出力電圧ＶＯ１１，ＶＯ２１に応じた電圧ＶＯ１２，ＶＯ２２との差分などによって決定されてよい。この差分が小さいほど、セカンダリ電源１２，１４の電力効率は高くなる。
【0031】
制御回路１８は、最も電力効率の低いセカンダリ電源に対応するスイッチをオンとし、その他のセカンダリ電源に対応するスイッチをオフとする。たとえば、セカンダリ電源１２の電力効率がセカンダリ電源１４の電力効率よりも低い場合、制御回路１８は、スイッチＳＷ１をオンとし、スイッチＳＷ２をオフとしてよい。この場合、プライマリ電源１０は、セカンダリ電源１２の出力電圧ＶＯ１１に応じたフィードバック信号Ｖｆｂに基づいて、電源電圧Ｖｐ１を生成できる。これにより、セカンダリ電源１２の電力効率をより向上させることができる。
【0032】
また、制御回路１８は、最も出力電圧が低いセカンダリ電源の出力電圧に応じた電圧がプライマリ電源１０にフィードバックされるように、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を制御してよい。たとえば、電圧ＶＯ１２が電圧ＶＯ２２よりも低い場合、制御回路１８は、スイッチＳＷ１をオン、スイッチＳＷ２をオフとしてよい。これにより、セカンダリ電源１２の出力電圧ＶＯ１１に応じた電圧がフィードバック信号Ｖｆｂとしてプライマリ電源１０に入力され、セカンダリ電源１２の出力電圧ＶＯ１１が所望の電圧より低くなったとしても、セカンダリ電源１２の出力電圧ＶＯ１１をより所望の電圧にできる。
【0033】
以上のように、本実施形態に係る複合電源回路１は、セカンダリ電源１２，１４が生成した出力電圧ＶＯ１１，ＶＯ２１に応じたフィードバック信号Ｖｆｂに基づき電源電圧Ｖｐ１を生成する。これにより、セカンダリ電源１２，１４の電力効率を向上させることができる。
【0034】
従来の電源システムは、負荷が重い場合にもセカンダリ電源が所望の電圧を出力できるよう、セカンダリ電源に入力電圧が供給される。セカンダリ電源がＬＤＯなどのリニアレギュレータである場合、そのドロップ電圧を考慮して、非常に重い負荷が生じるなどのワーストケースを考慮し、一定のマージンをもたせた固定の電圧を入力電圧としていた。ここで、ドロップ電圧とは、リニアレギュレータが安定的に動作するために必要な、リニアレギュレータが有するトランジスタにおける最小の電圧である。負荷が軽い場合には、必要以上の入力電圧がセカンダリ電源に供給されるため、動作条件によっては電力効率が低下することがあった。
【0035】
本実施形態に係る複合電源回路１によれば、プライマリ電源２０は、セカンダリ電源１２，１４の出力電圧ＶＯ１１、ＶＯ２１に応じたフィードバック信号Ｖｆｂに基づいて、電源電圧Ｖｐ１を生成する。この電源電圧Ｖｐ１に応じた入力電圧Ｖｐ２がセカンダリ電源１２，１４に入力される。したがって、本実施形態に係る複合電源回路１によれば、セカンダリ電源１２，１４の動作条件（たとえば負荷の条件など）に応じて、セカンダリ電源１２，１４に入力される入力電圧Ｖｐ２を動的に制御できる。この結果、より高い電力効率でセカンダリ電源１２，１４を動作させることができる。
【0036】
（第２実施形態）
図２は、第２実施形態に係る複合電源回路２の回路図である。第２実施形態に係る複合電源回路２は、主として、プライマリ電源２０、インダクタＬ１１、キャパシタＣ１１、増幅器Ａ０、ｎ個（ｎ：２以上の整数）のセカンダリ電源ＳＬ１～ＳＬｎおよび出力端子Ｔ１～Ｔｎを備える。なお、第１実施形態および第２実施形態の各構成は、任意に組み合わせられてよい。
図２は、第２実施形態に係る複合電源回路２の回路図である。第２実施形態に係る複合電源回路２は、主として、プライマリ電源２０、インダクタＬ１１、キャパシタＣ１１、増幅器Ａ０、ｎ個（ｎ：２以上の整数）のセカンダリ電源ＳＬ１～ＳＬｎおよび出力端子Ｔ１～Ｔｎを備える。なお、第１実施形態および第２実施形態の各構成は、任意に組み合わせられてよい。
【0037】
プライマリ電源２０は、フィードバック信号Ｖｆに基づいて、入力電圧Ｖｉｎに応じた電源電圧Ｖｏｕｔを生成する。プライマリ電源２０は、制御回路２２、ハイサイドトランジスタＭＨ、ローサイドトランジスタＭＬ、フィードバックピンＦＢおよび出力ピンＯＵＴを有する。
【0038】
ハイサイドトランジスタＭＨは、Ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）であり、ソースに入力電圧Ｖｉｎが供給されるように配置される。ローサイドトランジスタＭＬは、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴであり、ソースがグランドに接続されるように配置される。制御回路２２は、フィードバックピンＦＢを通じて入力されるフィードバック信号Ｖｆに基づいて、ハイサイドトランジスタＭＨおよびローサイドトランジスタＭＬのオン、オフを制御する。この制御に応じて電源電圧Ｖｏｕｔが生成される。出力ピンＯＵＴは、ハイサイドトランジスタＭＨとローサイドトランジスタＭＬとの間に接続され、電源電圧Ｖｏｕｔを出力する。
【0039】
インダクタＬ１１は、一端が出力ピンＯＵＴに接続され、他端がキャパシタＣ１１の一端に接続されるように配置される。キャパシタＣ１１は、他端がグランドに接続されるように配置される。インダクタＬ１１の他端における電圧ＶＩＮは、ｎ個のセカンダリ電源ＳＬ１～ＳＬｎのそれぞれおよび増幅器Ａ０に入力される。
【0040】
本実施形態に係るセカンダリ電源ＳＬ１～ＳＬｎのそれぞれは、ＬＤＯで構成される。セカンダリ電源ＳＬ１～ＳＬｎのそれぞれは、電源電圧Ｖｏｕｔに基づく電圧ＶＩＮに応じて、出力電圧ＶＯ１～ＶＯｎをそれぞれ生成する。
【0041】
セカンダリ電源ＳＬ１は、電源電圧Ｖｏｕｔに応じた電圧ＶＩＮを受け、その電圧ＶＩＮに応じた出力電圧ＶＯ１を生成する。セカンダリ電源ＳＬ１は、トランジスタＭ１、増幅器Ａ１、入力ピンＩＮ１、出力ピンＯＵＴ１およびフィードバックピンＦＢ１を有する。入力ピンＩＮ１には、電圧ＶＩＮが入力される。トランジスタＭ１は、ソースが入力ピンＩＮ１に接続され、ドレインが出力ピンＯＵＴ１に接続されるように配置される。ソース－ドレイン間の電圧はＶ１である。増幅器Ａ１は、反転入力端子が出力ピンＯＵＴ１に接続され、非反転入力端子に基準電圧ＲＥＦ１が供給され、出力端子が出力ピンＦＢ１に接続されるように配置される。
【0042】
出力ピンＯＵＴ１は、出力端子Ｔ１に接続される。セカンダリ電源ＳＬ１の出力電圧ＶＯ１は、出力ピンＯＵＴ１を通じて、出力端子Ｔ１に供給される。負荷Ｌｏ１は、出力端子Ｔ１に接続される。出力電圧ＶＯ１が負荷Ｌｏ１に供給されると、負荷Ｌｏ１に電流Ｉ１が流れる。
【0043】
セカンダリ電源ＳＬ２～ＳＬｎは、電源電圧Ｖｏｕｔに応じた電圧ＶＩＮを受け、その電圧ＶＩＮに応じた出力電圧ＶＯ２～ＶＯｎ生成する。セカンダリ電源ＳＬ２～ＳＬｎは、トランジスタＭ２～Ｍｎ、増幅器Ａ２～Ａｎ、入力ピンＩＮ２～ＩＮｎ、出力ピンＯＵＴ２～ＯＵＴｎおよびフィードバックピンＦＢ２～ＦＢｎを有する。入力ピンＩＮ２～ＩＮｎには、電圧ＶＩＮが入力される。セカンダリ電源ＳＬ２～ＳＬｎが有するトランジスタＭ２～Ｍｎ、増幅器Ａ２～Ａｎ、入力ピンＩＮ２～ＩＮｎ、出力ピンＯＵＴ２～ＯＵＴｎおよびフィードバックピンＦＢ２～ＦＢｎのそれぞれは、セカンダリ電源ＳＬ１が有するトランジスタＭ１、増幅器Ａ１、入力ピンＩＮ１、出力ピンＯＵＴ１およびフィードバックピンＦＢ１のそれぞれと同様にセカンダリ電源ＳＬ２～ＳＬｎにおいて配置されてよい。
【0044】
出力ピンＯＵＴ２～ＯＵＴｎは、出力端子Ｔ２～Ｔｎに接続される。セカンダリ電源ＳＬ２～ＳＬｎの出力電圧ＶＯ２～ＶＯｎは、出力ピンＯＵＴ２～ＯＵＴｎを通じて、出力端子Ｔ２～Ｔｎに供給される。負荷Ｌｏ２～Ｌｏｎは、出力端子Ｔ２～Ｔｎに接続される。出力電圧ＶＯ２～ＶＯｎが負荷Ｌｏ２～Ｌｏｎに供給されると、負荷Ｌｏ２～Ｌｏｎに電流Ｉ２～Ｉｎが流れる。
【0045】
増幅器Ａ０は、反転入力端子に電圧ＶＩＮが入力され、非反転入力端子に基準電圧ＲＥＦＯが入力され、出力端子がプライマリ電源１０のフィードバックピンＦＢに接続されるように配置される。
【0046】
セカンダリ電源ＳＬ１～ＳＬｎのフィードバックピンＦＢ１～ＦＢｎのそれぞれは、プライマリ電源１０のフィードバックピンＦＢに接続される。
【0047】
図３は、プライマリ電源１０が起動時に必要な出力電圧ＶＩＮを生成するときのプライマリ電源２０の動作の一例を説明するための図である。ここでは、セカンダリ電源ＳＬ１～ＳＬｎがオフの状態である。起動時に必要な出力電圧ＶＩＮは、セカンダリ電源ＳＬ１～ＳＬｎに求められる出力電圧に応じて、設計者が任意に設定してよい。
【0048】
たとえば、出力電圧ＶＯ１～ＶＯｎに求められる出力電圧が５Ｖであるとき、起動時に必要な出力電圧ＶＩＮを５Ｖにマージンを加えた５．７Ｖとしてよい。この場合、基準電圧ＲＥＦＯを５．７Ｖとする。これにより、電圧ＶＩＮが５．７Ｖよりも低い場合には、増幅器Ａ０の出力がＨｉ－Ｚ（ハイ－インピーダンス）となる。プライマリ電源２０は、そのＨｉ－Ｚに応じたハイのフィードバック信号Ｖｆに基づいて、電源電圧Ｖｏｕｔを上げる。電圧ＶＩＮが５．７Ｖに達すると、増幅器Ａ０の出力はローとなる。プライマリ電源２０は、このローのフィードバック信号Ｖｆに基づいて、電源電圧Ｖｏｕｔを維持するように動作する。これにより、電圧ＶＩＮが５．７Ｖに維持される。
【0049】
図４は、セカンダリ電源ＳＬ１～ＳＬｎのそれぞれが無負荷であるときのプライマリ電源２０の動作の一例を説明するための図である。プライマリ電源２０は、セカンダリ電源ＳＬ１～ＳＬｎのそれぞれが無負荷であるとき、セカンダリ電源ＳＬ１～ＳＬｎのそれぞれが設定された設定電圧を生成できるように電源電圧Ｖｏｕｔを生成する。ここでは、セカンダリ電源ＳＬ１～ＳＬｎのそれぞれの設定電圧が５Ｖであるものとし、基準電圧ＲＥＦ１～ＲＥＦｎを設定電圧の５Ｖとする。なお、セカンダリ電源ＳＬ１～ＳＬｎの設定電圧は、同一でなくてもよく、異なる電圧であってよい。
【0050】
出力電圧ＶＯ１～ＶＯｎが５Ｖよりも低い場合、増幅器Ａ１～Ａｎの出力はローとなる。プライマリ電源２０は、このローの出力に応じたフィードバック信号Ｖｆに基づいて、出力電圧ＶＯ１～ＶＯｎのそれぞれが５Ｖに達するまで、電源電圧Ｖｏｕｔを上げる。出力電圧ＶＯ１～ＶＯｎのそれぞれが５Ｖに達すると、増幅器Ａ１～Ａｎの出力はＨｉ－Ｚとなる。プライマリ電源２０は、このＨｉ－Ｚの出力に応じたハイのフィードバック信号Ｖｆに基づいて、その電源電圧Ｖｏｕｔを維持するように動作する。
【0051】
図５は、負荷によって出力電圧ＶＯ１が低下したときのプライマリ電源２０の動作の一例を説明するための図である。プライマリ電源２０は、セカンダリ電源ＳＬ１～ＳＬｎの出力電圧ＶＯ１～ＶＯｎが負荷によって設定電圧から下がった場合、その出力電圧が設定電圧に維持されるように、電源電圧Ｖｏｕｔを上げる。
【0052】
図５に示す例では、セカンダリ電源ＳＬ１の負荷に電流Ｉ１が生じ、これにより、出力電圧ＶＯ１が下がる。これにより、増幅器Ａ１の出力がＨｉ－Ｚになる。プライマリ電源２０は、このＨｉ－Ｚの出力に応じたハイのフィードバック信号Ｖｆに基づき、電源電圧Ｖｏｕｔを制御する。具体的には、プライマリ電源２０は、出力電圧ＶＯ１が基準電圧ＲＥＦ１に達して増幅器Ａ１の出力がローになるまで、電源電圧Ｖｏｕｔを上げる。出力電圧ＶＯ１が基準電圧ＲＥＦ１に達するとき、電源電圧Ｖｏｕｔに応じた電圧ＶＩＮは、セカンダリ電源ＳＬ１の出力電圧ＶＯ１（基準電圧ＲＥＦ１）とセカンダリ電源ＳＬ１が有するトランジスタＭ１のドロップ電圧との和になる。このように、基準電圧ＲＥＦ１およびセカンダリ電源ＳＬ１のドロップ電圧に基づく電圧ＶＩＮをセカンダリ電源ＳＬ１を入力することにより、より確実にセカンダリ電源ＳＬ１の電力効率を向上させることができる。
【0053】
図６は、フィードバック信号Ｖｆの検出回路３０の一例を示す図である。検出回路３０は、複数のトランジスタＢ０～Ｂｎを含むワイヤードＯＲ回路で構成される。トランジスタＢ０～Ｂｎのそれぞれは、たとえばＰＮＰ型のバイポーラトランジスタなどで構成されてよい。トランジスタＢ０～Ｂｎのそれぞれは、エミッタがフィードバックライン３２で互いに接続され、コレクタがグランドに接続されるように配置される。
【0054】
トランジスタＢ０は、電圧ＶＩＮに応じた信号がベースに入力され、その入力に応じた出力ＥＯＩＮを生成する。電圧ＶＩＮがＲＥＦＯより低い（ロー）のとき、トランジスタＢ０の出力ＥＯＩＮは、Ｈｉ－Ｚとなる。一方、電圧ＶＩＮがＲＥＦＯ以上（ハイ）のとき、トランジスタＢ０の出力ＥＯＩＮは、ローとなる。
【0055】
トランジスタＢ１～Ｂｎのそれぞれは、出力電圧ＶＯ１～ＶＯｎのそれぞれに応じた信号がベースに入力され、その入力に応じた出力ＥＯ１～ＥＯｎを生成する。トランジスタＢ１～Ｂｎのそれぞれは、増幅器Ａ０～Ａｎのそれぞれに内包されるように構成されてよい。出力ＥＯ１～ＥＯｎのそれぞれは、増幅器Ａ０～Ａｎのそれぞれの出力に対応する。出力電圧ＶＯ１～ＶＯｎのそれぞれが基準電圧ＲＥＦ１～ＲＥＦｎのそれぞれより低い（ロー）のとき、トランジスタＢ１～Ｂｎの出力ＥＯ１～ＥＯｎのそれぞれは、Ｈｉ－Ｚとなる。出力ＥＯ１～ＥＯｎがいずれもＨｉ－Ｚのとき、フィードバックライン３２に吐き出される電流Ｉｓに応じて、ハイのフィードバック信号Ｖｆがフィードバックライン３２に生成される。一方、出力電圧ＶＯ１～ＶＯｎのそれぞれが基準電圧ＲＥＦ１～ＲＥＦｎのそれぞれ以上（ハイ）のとき、トランジスタＢ１～Ｂｎの出力ＥＯ１～ＥＯｎのそれぞれは、ローとなる。出力ＥＯ１～ＥＯｎのいずれかがローのとき、ローのトランジスタＢ１～Ｂｎを通じて、ローのフィードバック信号Ｖｆがフィードバックライン３２に生成される。
【0056】
図７は、検出回路３０の動作を説明するための論理図である。図７に示すように、電圧ＶＩＮおよび出力電圧ＶＯ１～ＶＯｎのすべてがローのとき、フィードバック信号Ｖｆはハイとなる。このとき、プライマリ電源２０は、電源電圧Ｖｏｕｔを上げるように動作する。一方、電圧ＶＩＮおよび出力電圧ＶＯ１～ＶＯｎのうちの少なくとも１つがハイのとき、フィードバック信号Ｖｆは、ローとなる。このとき、プライマリ電源２０は、電源電圧Ｖｏｕｔを下げるように動作する。
【0057】
図８は、第２実施形態に係る複合電源回路２の動作の一例を説明するためのタイミングチャートである。ここでは、プライマリ電源２０および２つのセカンダリ電源ＳＬ１，ＳＬ２の動作を説明する。
【0058】
タイミングｔ０において、電源電圧Ｖｏｕｔに応じた電圧ＶＩＮおよびセカンダリ電源ＳＬ１，ＳＬ２の出力電圧ＶＯ１，ＶＯ２は、いずれも０であるものとする。タイミングｔ１において、プライマリ電源２０は、電圧ＶＩＮがＶＩＮ１となるように、電源電圧Ｖｏｕｔを上げる。タイミングｔ２において電圧ＶＩＮがＶＩＮ１に達すると、プライマリ電源２０は、電圧ＶＩＮがＶＩＮ１に維持されるように、電源電圧Ｖｏｕｔを維持する。
【0059】
タイミングｔ３において、セカンダリ電源ＬＳ１，ＬＳ２が動作を開始し、出力電圧ＶＯ１，ＶＯ２が設定電圧Ｖｓ１，Ｖｓ２までそれぞれ上がる。このとき、セカンダリ電源ＬＳ１，ＬＳ２は、いずれも無負荷であるものとする。タイミングｔ４において出力電圧ＶＯ１，ＶＯ２が設定電圧Ｖｓ１，Ｖｓ２にそれぞれ達する。これに応じて、プライマリ電源２０は、出力電圧ＶＯ１，ＶＯ２を設定電圧Ｖｓ１，Ｖｓ２に維持しつつ、電圧ＶＩＮがＶＩＮ２となるように、電源電圧Ｖｏｕｔを下げる。
【0060】
タイミングｔ５において電圧ＶＩＮがＶＩＮ２になると、プライマリ電源２０は、電圧ＶＩＮがＶＩＮ２で維持されるように、電源電圧Ｖｏｕｔを維持する。これにより、セカンダリ電源ＬＳ１，ＬＳ２は、必要な設定電圧Ｖｓ１，Ｖｓ２を出力しつつ、入力される電圧をＶＩＮ１からＶＩＮ２に下げ、これにより、セカンダリ電源ＬＳ１，ＬＳ２の電力効率を向上させることができる。
【0061】
タイミングｔ６において、セカンダリ電源ＬＳ１の負荷に電流Ｉｘ１が流れるとする。これにより、セカンダリ電源ＬＳ１の出力電圧Ｖ１が下がるが、これに応じて、プライマリ電源２０は、出力電圧Ｖ１が設定電圧Ｖｓ１に維持されるように、電圧ＶＩＮがＶＩＮ３まで上がるまで電源電圧Ｖｏｕｔを上げる。なお、このときの出力電圧Ｖ１の変動はわずかであるため、図８ではその変動を省略している。
【0062】
タイミングｔ７において電圧ＶＩＮがＶＩＮ３に達すると、プライマリ電源２０は、電圧ＶＩＮがＶＩＮ３に維持されるように、電源電圧Ｖｏｕｔを維持する。これにより、セカンダリ電源ＳＬ１は、電流Ｉｘ１が生じたとしても、出力電圧ＶＯ１を設定電圧Ｖｓ１に維持できる。
【0063】
タイミングｔ８において電流Ｉ１がＩｘ１から０になると、プライマリ電源２０は、これに応じて、出力電圧ＶＯ１を設定電圧Ｖｓ１に維持しつつ、電圧ＶＩＮがＶＩＮ２になるように、電源電圧Ｖｏｕｔを下げる。タイミングｔ９において電圧ＶＩＮがＶＩＮ２になると、プライマリ電源２０は、電源電圧Ｖｏｕｔを維持する。これにより、出力電圧ＶＯ１が必要な設定電圧Ｖｓ１を維持できる範囲で、プライマリ電源２０の電源電圧を下げることができる。これにより、セカンダリ電源に不要に高い電圧が入力されることを抑制し、セカンダリ電源の電力効率を向上させることができる。
【0064】
プライマリ電源２０は、タイミングｔ６～ｔ９において、負荷に電流が流れることでセカンダリ電源の出力電圧が変化するような場合であっても、セカンダリ電源の出力電圧が設定電圧に維持されるように、電源電圧を変化させる。これにより、セカンダリ電源の負荷に変化があったとしても、より電力効率良くセカンダリ電源を動作させることができる。
【0065】
セカンダリ電源ＳＬ１～ＳＬｎにおける電力効率は、出力電圧ＶＯ１～ＶＯｎを一定の電圧に維持できる範囲では、入力される電圧ＶＩＮが低いほど、出力電圧ＶＯ１～ＶＯｎにおける電圧降下を小さくできるため、その電力効率が高くなる。本実施形態では、タイミングｔ５～ｔ６およびｔ９以降において電圧ＶＩＮをセカンダリ電源ＳＬ１～ＳＬｎの負荷が生じる場合よりも低い電圧としておくことにより、セカンダリ電源ＳＬ１～ＳＬｎの電力効率を向上させることができる。
【0066】
本実施形態に係る複合電源回路２によれば、セカンダリ電源ＳＬ１～ＳＬｎの負荷（具体的には、その電流など）に応じて、セカンダリ電源ＳＬ１～ＳＬｎの出力電圧ＶＯ１１～ＶＯｎを維持できる適切なプライマリ電源１０の電源電圧Ｖｏｕｔを動的に変化させることができる。これにより、セカンダリ電源ＳＬ１～ＳＬｎの電力効率を向上させ、発熱を抑制することができる。
【0067】
本実施形態では、タイミングｔ６～ｔ９において、プライマリ電源２０が負荷の有無に応じて電源電圧を変化させる例を説明した。これに限らず、無負荷でない範囲で負荷の重さが変動した場合にも、プライマリ電源２０は、その変動に応じて電源電圧を変化させ、より電力効率を向上させることができる。
【0068】
（補足）
本開示に係る実施形態について、具体的な用語を用いて説明したが、この説明は、理解を助けるための例示に過ぎず、本開示あるいは請求の範囲を限定するものではなく、本発明の範囲は、請求の範囲によって規定されるものである。また、実施形態のみでなく、ここでは説明しない実施形態、実施例、変形例も、本発明の範囲に含まれる。
本開示に係る実施形態について、具体的な用語を用いて説明したが、この説明は、理解を助けるための例示に過ぎず、本開示あるいは請求の範囲を限定するものではなく、本発明の範囲は、請求の範囲によって規定されるものである。また、実施形態のみでなく、ここでは説明しない実施形態、実施例、変形例も、本発明の範囲に含まれる。
【0069】
上記実施形態では、主として、複合電源回路１，２が車両に搭載される例を説明した。これに限らず、複合電源回路１，２は、各種の用途に用いられてよい。
【0070】
上記実施形態では、主として、プライマリ電源が降圧コンバータで構成される例を説明したが、これに限らず、プライマリ電源は、たとえば昇圧コンバータなどで構成されてよい。
【0071】
（付記）
本明細書に開示される技術は、一側面において以下のように把握できる。
本明細書に開示される技術は、一側面において以下のように把握できる。
【0072】
（項目１）
電源電圧を生成するプライマリ電源と、
前記プライマリ電源が生成した電源電圧に応じた出力電圧をそれぞれ生成する複数のセカンダリ電源と、を備え、
前記プライマリ電源は、前記出力電圧に応じたフィードバック信号に基づいて、前記電源電圧を生成する、
複合電源回路。
電源電圧を生成するプライマリ電源と、
前記プライマリ電源が生成した電源電圧に応じた出力電圧をそれぞれ生成する複数のセカンダリ電源と、を備え、
前記プライマリ電源は、前記出力電圧に応じたフィードバック信号に基づいて、前記電源電圧を生成する、
複合電源回路。
【0073】
（項目２）
前記セカンダリ電源は、前記プライマリ電源が生成した電源電圧に応じて、基準電圧まで出力電圧を上げ、
前記プライマリ電源は、前記セカンダリ電源の出力電圧が前記基準電圧に達したことに応じて、前記セカンダリ電源の出力電圧が前記基準電圧に維持しつつ、前記電源電圧を下げる、
項目１に記載の複合電源回路。
前記セカンダリ電源は、前記プライマリ電源が生成した電源電圧に応じて、基準電圧まで出力電圧を上げ、
前記プライマリ電源は、前記セカンダリ電源の出力電圧が前記基準電圧に達したことに応じて、前記セカンダリ電源の出力電圧が前記基準電圧に維持しつつ、前記電源電圧を下げる、
項目１に記載の複合電源回路。
【0074】
（項目３）
前記セカンダリ電源は、前記電源電圧に応じて基準電圧を出力電圧として生成し、
前記プライマリ電源は、前記セカンダリ電源の出力電圧が前記基準電圧から変化したことに応じて、前記セカンダリ電源の出力電圧が前記基準電圧に維持されるように、前記電源電圧を変化させる、
項目２に記載の複合電源回路。
前記セカンダリ電源は、前記電源電圧に応じて基準電圧を出力電圧として生成し、
前記プライマリ電源は、前記セカンダリ電源の出力電圧が前記基準電圧から変化したことに応じて、前記セカンダリ電源の出力電圧が前記基準電圧に維持されるように、前記電源電圧を変化させる、
項目２に記載の複合電源回路。
【0075】
（項目４）
前記フィードバック信号を前記プライマリ電源に伝送する伝送回路をさらに備え、
前記伝送回路は、前記複数のセカンダリ電源のそれぞれの出力電圧に基づいて、前記複数のセカンダリ電源のそれぞれが生成した出力電圧のいずれかを選択し、選択した出力信号に応じたフィードバック信号を前記プライマリ電源に伝送する、
項目１～３のいずれか一項に記載の複合電源回路。
前記フィードバック信号を前記プライマリ電源に伝送する伝送回路をさらに備え、
前記伝送回路は、前記複数のセカンダリ電源のそれぞれの出力電圧に基づいて、前記複数のセカンダリ電源のそれぞれが生成した出力電圧のいずれかを選択し、選択した出力信号に応じたフィードバック信号を前記プライマリ電源に伝送する、
項目１～３のいずれか一項に記載の複合電源回路。
【0076】
（項目５）
前記伝送回路は、前記複数のセカンダリ電源のそれぞれの出力電圧に応じた電力効率に基づいて、前記複数のセカンダリ電源のそれぞれが生成した出力電圧のいずれかを選択する、
項目４に記載の複合電源回路。
前記伝送回路は、前記複数のセカンダリ電源のそれぞれの出力電圧に応じた電力効率に基づいて、前記複数のセカンダリ電源のそれぞれが生成した出力電圧のいずれかを選択する、
項目４に記載の複合電源回路。
【0077】
（項目６）
前記セカンダリ電源は、リニアレギュレータであり、
前記プライマリ電源は、前記フィードバック信号に基づいて、前記セカンダリ電源の基準電圧および前記リニアレギュレータのドロップ電圧に応じた電源電圧を生成する、
項目１～５のいずれか一項に記載の複合電源回路。
前記セカンダリ電源は、リニアレギュレータであり、
前記プライマリ電源は、前記フィードバック信号に基づいて、前記セカンダリ電源の基準電圧および前記リニアレギュレータのドロップ電圧に応じた電源電圧を生成する、
項目１～５のいずれか一項に記載の複合電源回路。
【符号の説明】
【0078】
１，２ 複合電源回路、１０，２０ プライマリ電源、１２，１４，ＳＬ１～ＳＬｎ セカンダリ電源、１６ 伝送回路、１７ スイッチ部、１８ 制御回路、２２ 制御回路、ＭＨ，ＭＬ，Ｍ１～Ｍｎ トランジスタ、Ａ０～Ａ１ 増幅器、Ｌｏ１～Ｌｏｎ 負荷。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】