特開 2024-31342 電源装置

(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】P2024031342

(43)【公開日】2024-03-07

(54)【発明の名称】電源装置

(51)【国際特許分類】

   G05F 1/56 20060101AFI20240229BHJP

【ＦＩ】

G05F1/56 310N

G05F1/56 310S

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022134842

(22)【出願日】2022-08-26

(71)【出願人】

【識別番号】000191238

【氏名又は名称】日清紡マイクロデバイス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】三添 公義

【テーマコード（参考）】

5H430

【Ｆターム（参考）】

5H430BB01

5H430BB05

5H430BB09

5H430BB11

5H430BB12

5H430CC07

5H430EE04

5H430FF02

5H430FF13

5H430GG01

5H430HH01

5H430LA21

5H430LB06

(57)【要約】

【課題】低温時において簡易な構成で負荷に熱を与えて負荷を安定して動作させる。
【解決手段】電源装置は、負荷に安定化した直流の出力電圧を供給する。電源装置は、第１トランジスタと、リニア制御部と、電流消費回路と、温度検出素子と、温度制御部とを備える。第１トランジスタは、電源電圧が与えられる電源端子と出力電圧を出力する出力端子との間に、ドレインおよびソースが接続される。リニア制御部は、第１トランジスタをリニア増幅動作させることにより、出力電圧の電圧値を予め設定された第１目標値に近づける。電流消費回路は、出力端子とグランドとの間に接続される。温度検出素子は、負荷の温度を検出する。温度制御部は、負荷の温度が予め設定された第１値より低い場合、電流消費回路に電流を消費させ、負荷の温度が第１値以上の予め設定された第２値より高い場合、電流消費回路による電流消費を停止させる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

負荷に安定化した直流の出力電圧を供給する電源装置であって、
電源電圧が与えられる電源端子と前記出力電圧を出力する出力端子との間に、ドレインおよびソースが接続される第１トランジスタと、
前記第１トランジスタをリニア増幅動作させることにより、前記出力電圧の電圧値を予め設定された第１目標値に近づけるリニア制御部と、
前記出力端子とグランドとの間に接続される電流消費回路と、
前記負荷の温度を検出する温度検出素子と、
前記負荷の温度が予め設定された第１値より低い場合、前記電流消費回路に電流を消費させ、前記負荷の温度が前記第１値以上の予め設定された第２値より高い場合、前記電流消費回路による電流消費を停止させる温度制御部と、
を備える電源装置。

【請求項2】

前記電流消費回路は、前記出力端子と前記グランドとの間に直列に接続された電流消費抵抗および第２トランジスタを含み、
前記温度制御部は、前記負荷の温度が前記第１値より低い場合、前記第２トランジスタをオンとし、前記負荷の温度が前記第２値より高い場合、前記第２トランジスタをオフとする
請求項１に記載の電源装置。

【請求項3】

同一の熱伝導係数の材料で形成された基板または半導体層である熱伝導体板をさらに備え、
前記第１トランジスタ、前記負荷および前記温度検出素子は、前記熱伝導体板に設けられる
請求項２に記載の電源装置。

【請求項4】

前記温度制御部は、前記負荷の温度が前記第１値より低い場合、前記第２トランジスタに流れる電流を、前記負荷の温度が低い程大きくなるように制御する
請求項２に記載の電源装置。

【請求項5】

同一の熱伝導係数の材料で形成された基板または半導体層である熱伝導体板をさらに備え、
前記第１トランジスタ、前記第２トランジスタ、および、前記負荷および前記温度検出素子は、前記熱伝導体板に設けられる
請求項４に記載の電源装置。

【請求項6】

前記電流消費回路に電流が消費されている場合、前記リニア制御部は、前記出力電圧の電圧値を、前記第１目標値より低い予め設定された第２目標値に近づける
請求項１に記載の電源装置。

【請求項7】

負荷に安定化した直流の出力電圧を供給する電源装置であって、
電源電圧が与えられる電源端子と前記出力電圧を出力する出力端子との間に、ドレインおよびコレクタが接続される第１トランジスタと、
前記第１トランジスタをリニア増幅動作させることにより、前記出力電圧の電圧値を予め設定された第１目標値に近づけるリニア制御部と、
前記電源端子とグランドとの間に接続される電流消費回路と、
前記負荷の温度を検出する温度検出素子と、
前記負荷の温度が予め設定された第１値より低い場合、前記電流消費回路に電流を消費させ、前記負荷の温度が前記第１値以上の予め設定された第２値より高い場合、前記電流消費回路による電流消費を停止させる温度制御部と、
同一の熱伝導係数の材料で形成された基板または半導体層であり、前記第１トランジスタ、前記温度検出素子および前記負荷が設けられた熱伝導体板と、
を備える電源装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電源装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電子機器は、様々な温度環境において使用される。このため電子機器に備えられる各種のデバイスは、様々な温度環境において安定した動作をしなければならない。

【0003】

しかしながら、一部のデバイスは、低温環境下において特性に変動が生じたり、個体差が大きくなったりする。例えば、水晶発振器は、－３５°Ｃ以下において、発振周波数に変動が生じたり、温度特性のばらつきの個体差が大きくなったりする。

【0004】

このような問題を解決するため、例えば、水晶発振器の近傍にヒータを設け、低温環境下においてヒータにより水晶発振器を加熱する技術が知られている（特許文献１）。また、例えば、水晶発振器の近傍のヒータに電流を流すことにより電源電圧を不安定化してデータ転送にエラーが発生することを回避するために、データ転送後においてヒータの動作を開始させる技術が知られている（特許文献２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１０－６２８６８号公報

【特許文献2】特開２０２１－４８４６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、ヒータを設け、低温時においてヒータを動作させる構成は部品数が多くなってしまう。また、ヒータの動作により周囲の回路の動作が不安定化してしまう可能性がある。

【0007】

本発明は、負荷に電力を供給するとともに、低温時において簡易な構成で負荷に熱を与えて負荷を安定して動作させることができる電源装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電源装置は、負荷に安定化した直流の出力電圧を供給する電源装置であって、電源電圧が与えられる電源端子と前記出力電圧を出力する出力端子との間に、ドレインおよびソースが接続される第１トランジスタと、前記第１トランジスタをリニア増幅動作させることにより、前記出力電圧の電圧値を予め設定された第１目標値に近づけるリニア制御部と、前記出力端子とグランドとの間に接続される電流消費回路と、前記負荷の温度を検出する温度検出素子と、前記負荷の温度が予め設定された第１値より低い場合、前記電流消費回路に電流を消費させ、前記負荷の温度が前記第１値以上の予め設定された第２値より高い場合、前記電流消費回路による電流消費を停止させる温度制御部と、を備える。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、負荷に電力を供給するとともに、低温時において簡易な構成で負荷に熱を与えて負荷を安定して動作させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、実施形態に係る電子機器の構成を示す図である。

【図2】図２は、電子機器の実装例を示す図である。

【図3】図３は、温度制御部の処理の流れを示すフローチャートである。

【図4】図４は、第１変形例に係る電子機器の構成を示す図である。

【図5】図５は、第２変形例に係る電子機器の構成を示す図である。

【図6】図６は、第３変形例に係る電子機器の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、添付図面を参照しながら、実施形態に係る電子機器１０を詳細に説明する。実施形態に係る電子機器１０は、負荷に電力を供給するとともに、低温時において簡易な構成で負荷に熱を与えて負荷を安定して動作させる。

【0012】

図１は、実施形態に係る電子機器１０の構成を示す図である。電子機器１０は、電源装置２０と、第１負荷２２と、第２負荷２４とを備える。

【0013】

電源装置２０は、負荷に安定化した直流の出力電圧を出力する。第１負荷２２および第２負荷２４は、負荷の一例であって、電源装置２０から出力された直流電圧を電力源として動作する回路またはデバイスである。

【0014】

第１負荷２２は、低温時において、特性が変動したり、特性の個体差が大きくなったりする。第１負荷２２は、例えば水晶発振器である。水晶発振器は、－３５°Ｃ以下において、発振周波数に変動が生じたり、温度特性のばらつきの個体差が大きくなったりする。なお、第１負荷２２は、水晶発振器以外の、例えば低温時において動作が安定化しないプロセッサ等のデバイスであってもよい。また、第１負荷２２は、水晶発振器等以外の、低温時であっても動作が安定しているデバイスをさらに含む構成であってもよい。

【0015】

第２負荷２４は、第１負荷２２と協働して動作する。例えば第１負荷２２が水晶発振器である場合、第２負荷２４は、第１負荷２２により発生されたクロックに基づき動作する回路である。

【0016】

電源装置２０は、電源ＩＣ（Integrated Circuit）３０と、キャパシタ３２と、温度検出素子３４とを有する。

【0017】

電源ＩＣ３０は、電源端子４２、グランド端子４４、出力端子４６および温度検出端子４８を含む。本実施形態において、電源端子４２、グランド端子４４、出力端子４６および温度検出端子４８等の端子は、電気的な導通がされている部分であれば、ＩＣの端子であってもよいし、基板上に形成された電極パットであってもよいし、単なる配線の一部分であってもよい。

【0018】

電源端子４２は、バッテリまたは電力変換装置等の直流電力源等から電源電圧が与えられる。グランド端子４４は、グランドに接続され、グランド電位が与えられる。出力端子４６は、第１負荷２２および第２負荷２４に接続され、出力電圧を出力する。温度検出端子４８は、温度検出素子３４に接続される。

【0019】

キャパシタ３２は、出力端子４６とグランドとの間に接続される。キャパシタ３２は、第１負荷２２および第２負荷２４の消費電流の急激な変動により電源ＩＣ３０による電流供給の応答が遅れる場合、電源ＩＣ３０に代わり一時的に電荷の供給および吸収をする。キャパシタ３２は、電源ＩＣ３０の内部に含まれる構成であってもよい。

【0020】

温度検出素子３４は、第１負荷２２の近傍に配置され、第１負荷２２の温度を検出する。温度検出素子３４は、電源ＩＣ３０の温度検出端子４８に接続され、第１負荷２２の温度を表す温度信号を電源ＩＣ３０に供給する。例えば、温度検出素子３４は、温度に応じて順方向電流が変化するダイオードである。温度検出素子３４は、このようなダイオードに限らず、他のデバイスまたは回路であってもよい。温度検出素子３４は、電源ＩＣ３０の内部に含まれる構成であってもよい。

【0021】

電源ＩＣ３０は、第１トランジスタ５２と、ハイサイド分圧抵抗５４と、ローサイド分圧抵抗５６と、リニアドライバ５８と、リニア制御部６０と、電流消費回路６２と、温度制御ドライバ６４と、温度制御部６６とを含む。

【0022】

なお、電源ＩＣ３０に含まれるこれらの各構成要素の全部または一部は、集積回路として一体化されていなくてもよい。例えば、電源ＩＣ３０に含まれるこれらの各構成要素の一部は、集積回路とは別体の素子であり、基板上で集積回路と接続される構成であってもよい。

【0023】

第１トランジスタ５２は、電源端子４２と出力端子４６との間に、ドレインおよびソースが接続される。第１トランジスタ５２は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）である。本実施形態においては、第１トランジスタ５２は、エンハンスメント型のＮ－ＭＯＳＦＥＴであり、ドレインが電源端子４２に接続され、ソースが出力端子４６に接続される。

【0024】

第１トランジスタ５２は、ゲートに印加される電圧に応じて、ドレイン－ソース間に流れる電流量がリニアに変化するリニア増幅動作をする。これにより、第１トランジスタ５２は、安定した直流の出力電圧の電力を第１負荷２２および第２負荷２４に供給することができる。

【0025】

ハイサイド分圧抵抗５４およびローサイド分圧抵抗５６は、直列に接続される。直列に接続されたハイサイド分圧抵抗５４およびローサイド分圧抵抗５６は、出力端子４６とグランド端子４４との間に設けられる。ハイサイド分圧抵抗５４は、出力端子４６側に設けられる。ローサイド分圧抵抗５６は、グランド端子４４側に設けられる。ハイサイド分圧抵抗５４およびローサイド分圧抵抗５６は、出力電圧の電圧値を検知するために設けられる。

【0026】

リニアドライバ５８は、第１トランジスタ５２にゲート電圧を印加する。リニアドライバ５８は、リニア制御部６０による制御に応じて、ゲート電圧を増減させる。これにより、リニアドライバ５８は、リニア制御部６０による制御に応じた電流を、第１トランジスタ５２のドレイン－ソース間に流すことができる。

【0027】

リニア制御部６０は、ハイサイド分圧抵抗５４とローサイド分圧抵抗５６との接続点の電圧である参照電圧の電圧値を取得する。リニア制御部６０は、参照電圧の電圧値が予め設定された値となるように、リニアドライバ５８を介して第１トランジスタ５２をリニア増幅動作させる。すなわち、リニア制御部６０は、第１トランジスタ５２をリニア増幅動作させることにより、出力電圧の電圧値を、予め設定された第１目標値に近づける。これにより、リニア制御部６０は、第１負荷２２および第２負荷２４による消費電流が変化した場合も、第１負荷２２および第２負荷２４に対して第１目標値の出力電圧を安定して供給することができる。

【0028】

電流消費回路６２は、出力端子４６とグランド端子４４との間に接続される。電流消費回路６２は、第１トランジスタ５２のドレイン－ソースに流れる電流の一部を消費する。電流消費回路６２は、温度制御部６６による制御に応じて、電流を消費するか否かが切り替えられる。

【0029】

例えば、電流消費回路６２は、電流消費抵抗７２と、第２トランジスタ７４とを含む。電流消費抵抗７２および第２トランジスタ７４は、直列に接続される。

【0030】

電流消費抵抗７２は、一方の端子が出力端子４６に接続される。

【0031】

第２トランジスタ７４は、ＭＯＳＦＥＴである。本実施形態においては、第２トランジスタ７４は、エンハンスメント型のＮ－ＭＯＳＦＥＴであり、ドレインが電流消費抵抗７２の出力端子４６が接続されていない側の端子に接続され、ソースがグランド端子４４に接続される。

【0032】

第２トランジスタ７４は、ゲートに印加される電圧に応じて、ドレインとソースとの間を導通状態（オン）または非導通状態（オフ）とする。すなわち、第２トランジスタ７４は、ゲートに印加される電圧に応じて、オンまたはオフするスイッチング動作をする。これにより、第２トランジスタ７４は、電流消費抵抗７２に電流を消費させるか否かを切り替えることができる。

【0033】

温度制御ドライバ６４は、第２トランジスタ７４にゲート電圧を印加して、第２トランジスタ７４をスイッチング動作させる。例えば、温度制御ドライバ６４は、温度制御部６６による制御に応じて、ゲート電圧を、第２トランジスタ７４の閾値電圧より高い第１電圧または閾値電圧より低い第２電圧に切り替える。これにより、温度制御ドライバ６４は、温度制御部６６による制御に応じて、電流消費回路６２に電流を消費させるか否かを切り替えることができる。

【0034】

温度制御部６６は、温度検出素子３４から、第１負荷２２の温度を表す温度信号を取得する。温度制御部６６は、温度信号に基づき温度制御ドライバ６４を制御する。より詳しくは、温度制御部６６は、第１負荷２２の温度が、予め設定された第１値より低い場合、電流消費回路６２に電流を消費させる。また、温度制御部６６は、第１負荷２２の温度が、第１値以上の予め設定された第２値より高い場合、電流消費回路６２による電流消費を停止させる。例えば、温度制御部６６は、第１負荷２２の温度が第１値より低い場合、第２トランジスタ７４をオンとし、第１負荷２２の温度が第２値より高い場合、第２トランジスタ７４をオフとする。

【0035】

図２は、電子機器１０の実装例を示す図である。電子機器１０は、例えば、基板８２と、熱伝導体板８４とを備える。

【0036】

基板８２および熱伝導体板８４のそれぞれは、配線を含み、半導体装置および電子デバイスが実装される。熱伝導体板８４は、同一の熱伝導係数の材料で形成される基板または半導体層である。熱伝導体板８４は、基板８２よりも熱伝導特性が良い材料により形成される。

【0037】

本実施形態において、第２負荷２４は、基板８２に設けられる。これに対して、電源ＩＣ３０、第１負荷２２および温度検出素子３４は、熱伝導体板８４上に設けられる。これにより、第１負荷２２は、電源ＩＣ３０内の第１トランジスタ５２による電力変換により発生される熱が伝達され、伝達された熱により加熱される。従って、第１負荷２２は、低温時において熱が伝達されることにより、安定して動作することができる。また、温度検出素子３４は、第１負荷２２と同一の温度となり、第１負荷２２の温度を精度良く検出することができる。

【0038】

また、電源ＩＣ３０は、放熱フィン等の放熱機構を有するパッケージによりモールドされていてもよい。この場合、電源ＩＣ３０は、熱伝導体板８４との接続面側に、放熱機構が設けられる。これにより、電源ＩＣ３０は、第１トランジスタ５２により発生された熱を効率良く第１負荷２２へと伝達することができる。

【0039】

また、電源ＩＣ３０に備えられる各部材は、１つのパッケージ内に収納されていなくてもよい。この場合、少なくとも、第１トランジスタ５２は、熱伝導体板８４に設けられる。これにより、第１トランジスタ５２は、発生した熱を効率良く第１負荷２２へと与えることができる。

【0040】

なお、第１負荷２２が、第１トランジスタ５２により発生される熱が伝達される状態で実装されていれば、電子機器１０は、各部材が図２に示すように実装されていなくてもよい。例えば、第１負荷２２は、電子機器１０の筐体内または基板上における近傍に位置に配置された構成であってもよい。

【0041】

このような電子機器１０は、電力変換中において第１トランジスタ５２から発生する熱によって第１負荷２２を加熱することができる。また、このような電子機器１０は、第１負荷２２の温度を温度検出素子３４によって精度良く検出することができる。

【0042】

図３は、温度制御部６６の処理の流れを示すフローチャートである。例えば、温度制御部６６は、図３に示すような流れで処理を実行する。温度制御部６６は、電子機器１０の動作が開始すると、Ｓ１１から処理を開始する。

【0043】

まず、Ｓ１１において、温度制御部６６は、第２トランジスタ７４をオフとする。これにより、温度制御部６６は、電流消費回路６２による電流消費を停止した状態とすることができる。

【0044】

続いて、Ｓ１２において、温度制御部６６は、温度検出素子３４から温度信号を取得して、第１負荷２２の温度を検出する。続いて、Ｓ１３において、温度制御部６６は、第１負荷２２の温度が第１値より低いか否かを判断する。第１値は、予め設定されており、例えば、第１負荷２２の動作が不安定化する温度よりも、所定のマージン値分高い温度である。

【0045】

第１負荷２２の温度が第１値より低くない場合（Ｓ１３のＮｏ）、温度制御部６６は、処理をＳ１２に戻し、第１負荷２２の温度が第１値より低くなるまで、Ｓ１２およびＳ１３の処理を繰り返す。これにより、温度制御部６６は、第１負荷２２の温度が第１値以上の場合、電流消費回路６２による電流消費を停止することができる。この結果、温度制御部６６は、第１トランジスタ５２のドレイン－ソース間に流れる電流を少なくして、第１トランジスタ５２による電力変換効率を高くすることができる。

【0046】

第１負荷２２の温度が第１値より低い場合（Ｓ１３のＹｅｓ）、温度制御部６６は、処理をＳ１４に進める。

【0047】

Ｓ１４において、温度制御部６６は、第２トランジスタ７４をオンとする。これにより、温度制御部６６は、電流消費回路６２による電流を消費させることができる。

【0048】

続いて、Ｓ１５において、温度制御部６６は、温度検出素子３４から温度信号を取得して、第１負荷２２の温度を検出する。続いて、Ｓ１６において、温度制御部６６は、第１負荷２２の温度が第２値より高いか否かを判断する。

【0049】

第２値は、予め設定されており、例えば、第１値と同一、または、第１値より高い温度である。第１値と第２値とが同一または非常に近い場合、誤差等の影響によって、温度制御部６６は、第２トランジスタ７４を頻繁にスイッチングしてしまう可能性がある。第２値を第１値と十分なマージンをもって相違させることにより、温度制御部６６は、第２トランジスタ７４を頻繁にスイッチングさせず、第１トランジスタ５２に安定した電力変換をさせることができる。

【0050】

第１負荷２２の温度が第２値より高くない場合（Ｓ１６のＮｏ）、温度制御部６６は、処理をＳ１５に戻し、第１負荷２２の温度が第２値より高くなるまで、Ｓ１５およびＳ１６の処理を繰り返す。これにより、温度制御部６６は、第１負荷２２の温度が、第１値より低くなった後に、第２値より高くなるまでの間、電流消費回路６２に電流を消費させ続けることができる。この結果、温度制御部６６は、第１トランジスタ５２のドレイン－ソース間に流れる電流を多くすることにより第１トランジスタ５２に発生する熱を大きくして、第１負荷２２をより加熱することができる。

【0051】

温度制御部６６は、第１負荷２２の温度が第２値より高くなった場合（Ｓ１６のＹｅｓ）、処理をＳ１７に進める。Ｓ１７において、温度制御部６６は、第２トランジスタ７４をオフとする。これにより、温度制御部６６は、電流消費回路６２による電流消費を停止した状態とすることができる。この結果、温度制御部６６は、第１トランジスタ５２のドレイン－ソース間に流れる電流を少なくして、第１トランジスタ５２による電力変換効率を高くすることができる。

【0052】

そして、温度制御部６６は、処理をＳ１２に戻し、Ｓ１２から処理を繰り返す。

【0053】

以上のような電源装置２０は、第１負荷２２の温度が第１値より低くなった場合、電流消費回路６２により電流が消費され、第１トランジスタ５２に流れる電流が増加する。第１トランジスタ５２は、流れる電流が増加すると、より大きな熱を発生する。従って、電源装置２０は、第１負荷２２の温度が第１値より低くなった場合、第１トランジスタ５２から第１負荷２２へと伝達される熱エネルギーを増加させて、第１負荷２２の温度上昇量を大きくする。これにより、電源装置２０は、第１負荷２２の温度が第１値より低い場合、短時間で、第１負荷２２をより安定して動作する温度に変化させることができる。

【0054】

また、電源装置２０は、第１負荷２２の温度が第２値より高い温度となった後には、電流消費回路６２により電流消費を停止させて、第１トランジスタ５２に流れる電流を少なくする。これにより、電源装置２０は、第１負荷２２が安定して動作する温度となった後には、電力変換効率を良くすることができる。

【0055】

なお、第１トランジスタ５２は、ドレイン－ソースに流れる電流が大きい程、大きな熱を発生する。従って、電源装置２０は、第１負荷２２の温度が第１値より低い場合、第１トランジスタ５２のドレイン－ソースにより大きな電流を流すことが好ましい。しかし、第１トランジスタ５２は、ドレイン－ソースに流すことができる最大電流が、定格最大電流として定められる。

【0056】

そこで、電流消費回路６２により消費される消費電流は、最大定格電流から、第１負荷２２および第２負荷２４に供給される最大負荷電流を減じた値に定められることが好ましい。例えば、電流消費回路６２に含まれる電流消費抵抗７２の抵抗値は、出力電圧を、最大定格電流から最大負荷電流を減じた電流で除算した値に基づき設定されることが好ましい。これにより、電源装置２０は、第１負荷２２の温度が第１値より低い場合、第１トランジスタ５２に最大定格電流を流して、短時間で第１負荷２２の温度を第２値より高くすることができる。

【0057】

以上のように、本実施形態に係る電源装置２０によれば、負荷に電力を供給するとともに、低温時において、ヒータ等を備えず簡易な構成で負荷に熱を与えて負荷を安定して動作させることができる。

【0058】

（変形例）
以下、本実施形態の複数の変形例について説明する。なお、各変形例に係る電子機器１０は、図１から図３を参照して説明した実施形態に係る電子機器１０と略同一の機能および構成であるので、略同一の機能の構成要素に同一の符号を付けて相違点について説明する。

【0059】

図４は、第１変形例に係る電子機器１０の構成を示す図である。

【0060】

第１変形例に係る電子機器１０は、ハイサイド分圧抵抗５４に代えて、第１抵抗８６と、第２抵抗８８と、スイッチ９０とを備える。第１抵抗８６は、出力端子４６と、ローサイド分圧抵抗５６のグランドが接続されていない側の端子との間に接続される。第２抵抗８８およびスイッチ９０は、直列に接続される。直列に接続された第２抵抗８８およびスイッチ９０の組は、第１抵抗８６に対して並列に接続される。

【0061】

スイッチ９０は、温度制御部６６によって制御される。温度制御部６６は、電流消費回路６２による電流消費が停止されている場合、スイッチ９０をオフとする。また、温度制御部６６は、電流消費回路６２により電流が消費されている場合、スイッチ９０をオンとする。

【0062】

第１抵抗８６の抵抗値は、ハイサイド分圧抵抗５４の抵抗値と同一である。従って、スイッチ９０がオフの場合、リニア制御部６０は、ハイサイド分圧抵抗５４が接続されていた場合と、同一の参照電圧を受け取る。従って、リニア制御部６０は、電流消費回路６２による電流消費が停止されている場合、出力電圧を第１目標値に近づけるように第１トランジスタ５２をリニア増幅動作させる。

【0063】

これに対して、スイッチ９０がオンの場合、リニア制御部６０は、ハイサイド分圧抵抗５４が接続されていた場合よりも高い参照電圧を受け取る。従って、リニア制御部６０は、電流消費回路６２により電流が消費されている場合、出力電圧を、第１目標値より低い第２目標値に近づけるように第１トランジスタ５２をリニア増幅動作させる。

【0064】

このような第１変形例に係る電源装置２０は、出力電圧を第１目標値より低い第２目標値に近づけるようにしたことにより、電源端子４２と出力端子４６の間の電圧差がより大きくなり、第１トランジスタ５２で消費される電力をさらに大きくすることができる。よって第１トランジスタ５２で発生する熱も大きくすることができる。

【0065】

一方、第１負荷２２を加熱させるために第１トランジスタ５２に流れる電流を大きくしている場合、出力電圧を下げることで、第１変形例に係る電源装置２０は、負荷電流が何らかの原因で増加した場合であっても、第１トランジスタ５２に最大定格電流より大きい電流が流れないようにすることもできる。

【0066】

なお、電流消費回路６２により電流が消費されている場合に、出力電圧を第１目標値より低い第２目標値に近づけるように制御することができれば、リニア制御部６０は、他の方法で、制御をしてもよい。例えば、リニア制御部６０は、電流消費回路６２による電流消費が停止されている場合に、内部に設定されている目標値を第１目標値とし、電流消費回路６２により電流が消費されている場合に、内部に設定されている目標値を第２目標値としてもよい。

【0067】

このような第１変形例に係る電源装置２０は、低温時において簡易な構成で負荷に熱を与えて負荷を安定して動作させるととともに、第１トランジスタ５２に過剰な電流が流れないように動作させることができる。

【0068】

図５は、第２変形例に係る電子機器１０の構成を示す図である。

【0069】

第２変形例に係る温度制御部６６は、第２トランジスタ７４をスイッチング動作させることに代えて、第２トランジスタ７４をリニア増幅動作させる。なお、図５は、第２トランジスタ７４を疑似的に可変抵抗として記述している。

【0070】

第２変形例に係る温度制御部６６は、温度信号に基づき温度制御ドライバ６４を制御する。より詳しくは、温度制御部６６は、第１負荷２２の温度が第１値より低い場合、第２トランジスタ７４に流れる電流を、第１負荷２２の温度が低い程大きくなるように制御をする。そして、温度制御部６６は、第１負荷２２の温度が、第１値以上の予め設定された第２値より高い場合、第２トランジスタ７４をオフとして、電流消費回路６２による電流消費を停止させる。

【0071】

このような第２変形例に係る電源装置２０は、第１負荷２２の温度が第１値よりも非常に低い場合には、より大きな電流を第１トランジスタ５２に流して大きな熱を発生させる。これにより、第２変形例に係る電源装置２０は、第１負荷２２の温度が第１値よりも非常に低い場合には、より大きな熱を第１負荷２２に与えることができる。また、第２変形例に係る電源装置２０は、第１負荷２２の温度が第１値よりは低いが比較的に第１値に近い場合には、小さい電流を第１トランジスタ５２に流して少ない熱を発生させる。これにより、第２変形例に係る電源装置２０は、第１負荷２２の温度が第１値よりは低いが比較的に第１値に近い場合には、電力変換効率を高めつつ、第１負荷２２に熱を与えることができる。

【0072】

このような第１変形例に係る電源装置２０は、低温時において簡易な構成で負荷に熱を与えて負荷を安定して動作させるととともに、低温時における電力変換効率を高くすることができる。

【0073】

図６は、第３変形例に係る電子機器１０の構成を示す図である。

【0074】

第３変形例に係る電源装置２０は、電流消費回路６２が出力端子４６とグランド端子４４との間に設けられることに代えて、電流消費回路６２が電源端子４２とグランド端子４４との間に設けられる。さらに、第３変形例に係る温度制御部６６は、第２変形例と同様に、第２トランジスタ７４をリニア増幅動作させせる。

【0075】

このような第３変形例に係る電源装置２０は、第１トランジスタ５２に追加の電流を流して追加のエネルギーを発生させることができないが、第２トランジスタ７４が発熱する。従って、第３変形例に係る電源装置２０は、第２トランジスタ７４を熱伝導体板８４上に設けたり、第１負荷２２の近傍に設けたりすることにより、第２トランジスタ７４から発生された熱を第１負荷２２に与えることができる。

【0076】

このような第３変形例に係る電源装置２０も、低温時において、ヒータ等を備えず簡易な構成で負荷に熱を与えて、負荷を安定して動作させることができる。

【0077】

以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。例えば、第１トランジスタ５２を、エンハンスメント型のＰ－ＭＯＳＦＥＴとしてもよく、またＭＯＳＦＥＴをエンハンスメント型ではなくデプレッション型にしてもよく、さらにＭＯＳＦＥＴではなくバイポーラトランジスタにしてもよい。また、上述の実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。また、上述の各実施形態および変形例は、任意に組み合わせることができる。

【符号の説明】

【0078】

１０ 電子機器、２０ 電源装置、２２ 第１負荷、２４ 第２負荷、３０ 電源ＩＣ、３２ キャパシタ、３４ 温度検出素子、４２ 電源端子、４４ グランド端子、４６ 出力端子、４８ 温度検出端子、５２ 第１トランジスタ、５４ ハイサイド分圧抵抗、５６ ローサイド分圧抵抗、５８ リニアドライバ、６０ リニア制御部、６２ 電流消費回路、６４ 温度制御ドライバ、６６ 温度制御部、７２ 電流消費抵抗、７４ 第２トランジスタ、８２ 基板、８４ 熱伝導体板、８６ 第１抵抗、８８ 第２抵抗、９０ スイッチ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】