特開 2024-31344 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】P2024031344

(43)【公開日】2024-03-07

(54)【発明の名称】電源装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/155 20060101AFI20240229BHJP

   G05F 1/56 20060101ALI20240229BHJP

【ＦＩ】

H02M3/155 H

G05F1/56 310A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022134845

(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

5H730

【Ｆターム（参考）】

5H430BB01

5H430BB05

5H430BB09

5H430BB11

5H430BB12

5H430BB20

5H430CC07

5H430EE04

5H430FF02

5H430FF13

5H430GG01

5H430HH01

5H430KK00

5H430LA21

5H430LB06

5H730AA05

5H730AS05

5H730BB13

5H730DD04

5H730EE13

5H730EE59

5H730FD01

5H730FD61

5H730FG01

5H730FG22

5H730XC00

5H730XX19

5H730XX38

5H730XX42

(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、電源端子と中点端子との間にドレインおよびソースが接続されるハイサイドトランジスタと、中点端子とグランド端子との間にドレインおよびソースが接続されるローサイドトランジスタと、中点端子の電圧を平滑化して出力電圧を出力するローパスフィルタと、ハイサイドトランジスタおよびローサイドトランジスタを相補的にスイッチング動作させるスイッチング制御部と、ハイサイドトランジスタをリニア増幅動作させるリニア制御部と、負荷の温度を検出する温度検出素子と、負荷の温度が第１値より低い場合、リニア制御部により出力電圧の電圧値を目標値にするように制御させ、負荷の温度が第２値より高い場合、スイッチング制御部により出力電圧を目標値にするように制御させる温度制御部と、を備える。
【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中点端子との間に、ドレインおよびソースが接続されるハイサイドトランジスタと、
前記中点端子とグランド電位が与えられるグランド端子との間に接続される整流素子と、
前記中点端子の電圧を平滑化して前記出力電圧を出力する出力端子へと供給するローパスフィルタと、
前記ハイサイドトランジスタをスイッチング動作させることにより、前記出力電圧の電圧値を、予め設定された目標値に近づけるスイッチング制御部と、
前記ハイサイド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前記目標値に近づけるリニア制御部と、
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、前記スイッチング制御部の機能を停止させ、前記リニア制御部により前記出力電圧の電圧値を前記目標値にするように制御させ、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、前記リニア制御部の機能を停止させ、前記スイッチング制御部により前記出力電圧を前記目標値にするように制御させる温度制御部と、
を備える電源装置。

【請求項2】

前記整流素子は、前記中点端子と前記グランド端子との間に、ドレインおよびソースが接続されるローサイドトランジスタであって、
前記ハイサイドトランジスタおよび前記ローサイドトランジスタを相補的にスイッチング動作させる
請求項１に記載の電源装置。

【請求項3】

前記リニア制御部は、前記ローサイドトランジスタを非導通状態とし、前記ハイサイド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前記目標値に近づける
請求項２に記載の電源装置。

【請求項4】

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、
前記ハイサイドトランジスタ、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１に記載の電源装置。

【請求項5】

前記リニア制御部は、前記ローサイド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6】

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、
前記ハイサイドトランジスタ、前記ローサイドトランジスタ、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５に記載の電源装置。

【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中点端子との間に、ドレインおよびソースが接続されるハイサイドトランジスタと、前記中点端子とグランド電位が与えられるグランド端子との間に接続される整流素子と、前記中点端子の電圧を平滑化して前記出力電圧を出力する出力端子へと供給するローパスフィルタと、前記ハイサイドトランジスタをスイッチング動作させることにより、前記出力電圧の電圧値を、予め設定された目標値に近づけるスイッチング制御部と、前記ハイサイド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前記目標値に近づけるリニア制御部と、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、前記スイッチング制御部の機能を停止させ、前記リニア制御部により前記出力電圧の電圧値を前記目標値にするように制御させ、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、前記リニア制御部の機能を停止させ、前記スイッチング制御部により前記出力電圧を前記目標値にするように制御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、実施形態に係る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１変形例に係る電子機器の実装例を示す図である。

【図6】図６は、第２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、出力端子２６を有する。出力端子２６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。

【0017】

なお、本実施形態において、出力端子２６等の各端子は、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】

また、電源装置２０は、電源ＩＣ（Integrated Circuit）３０と、ローパスフィルタ３２と、ハイサイド分圧抵抗３４と、ローサイド分圧抵抗３６と、温度検出素子３８とを有する。

【0019】

電源ＩＣ３０は、電源端子５２、グランド端子５４、中間端子５６、フィードバック端子５８および温度検出端子６０を含む。

【0020】

電源ＩＣ３０は、スイッチング動作またはリニア増幅動作をする。電源ＩＣ３０は、スイッチング動作をする場合、電源電圧とグランド電位とが交互に切り替わるパルス電圧を発生する。また、電源ＩＣ３０は、リニア増幅動作をする場合、目標値に安定化された直流電圧を発生する。

【0021】

電源端子５２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５４は、グランドに接続され、グランド電位が与えられる。

【0022】

中間端子５６は、スイッチング動作をする場合、パルス電圧を出力する。また、中間端子５６は、リニア増幅動作をする場合、直流電圧を出力する。

【0023】

フィードバック端子５８は、直列に接続されたハイサイド分圧抵抗３４とローサイド分圧抵抗３６との接続点と接続される。温度検出端子６０は、温度検出素子３８に接続される。

【0024】

ローパスフィルタ３２は、電源ＩＣ３０の中間端子５６と出力端子２６との間に設けられる。ローパスフィルタ３２は、電源ＩＣ３０の中間端子５６から出力された電圧を平滑化して、出力端子２６から出力電圧として出力する。従って、電源ＩＣ３０がスイッチング動作をしており、中間端子５６からパルス電圧を出力している場合、ローパスフィルタ３２は、パルス電圧を平滑化して直流の出力電圧として、出力端子２６から出力することができる。

【0025】

本実施形態において、ローパスフィルタ３２は、インダクタ４０と、キャパシタ４２とを含む。インダクタ４０は、中間端子５６と出力端子２６との間に接続される。キャパシタ４２は、出力端子２６とグランドとの間に接続される。インダクタ４０およびキャパシタ４２は、中間端子５６の電圧を平滑化して出力端子２６から出力することができる。また、キャパシタ４２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から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。

【0026】

なお、ローパスフィルタ３２は、図１に示す構成に限らずどのような構成であってもよい。また、ローパスフィルタ３２は、電源ＩＣ３０の内部に含まれる構成であってもよい。

【0027】

ハイサイド分圧抵抗３４およびローサイド分圧抵抗３６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３４およびローサイド分圧抵抗３６は、出力端子２６とグランド端子５４との間に設けられる。ハイサイド分圧抵抗３４は、出力端子２６側に設けられる。ローサイド分圧抵抗３６は、グランド端子５４側に設けられる。ハイサイド分圧抵抗３４とローサイド分圧抵抗３６との接続点は、電源ＩＣ３０のフィードバック端子５８に接続される。これにより、電源ＩＣ３０は、出力電圧の電圧値を検知することができる。なお、ハイサイド分圧抵抗３４およびローサイド分圧抵抗３６は、電源ＩＣ３０の内部に含まれる構成であってもよい。

【0028】

温度検出素子３８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３８は、電源ＩＣ３０の温度検出端子６０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３８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。なお、温度検出素子３８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。また、温度検出素子３８は、電源ＩＣ３０の内部に含まれる構成であってもよい。

【0029】

電源ＩＣ３０は、ハイサイドトランジスタ６２と、ハイサイドドライバ６４と、ローサイドトランジスタ（整流素子）６６と、ローサイドドライバ６８と、スイッチング制御部７０と、リニア制御部７２と、温度制御部７４とを含む。

【0030】

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。

【0031】

ハイサイドトランジスタ６２は、電源端子５２と中間端子５６との間に、ドレインおよびソースが接続される。ハイサイドトランジスタ６２は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）である。本実施形態においては、ハイサイドトランジスタ６２は、エンハンスメント型のＰ－ＭＯＳＦＥＴであり、ソースが電源端子５２に接続され、ドレインが中間端子５６に接続される。

【0032】

ハイサイドトランジスタ６２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または非導通状態に切り替えるスイッチング動作をする。また、ハイサイドトランジスタ６２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もする。

【0033】

ハイサイドドライバ６４は、ハイサイドトランジスタ６２にゲート電圧を印加する。ハイサイドドライバ６４は、スイッチング制御部７０またはリニア制御部７２から制御を受け付ける。ハイサイドドライバ６４は、スイッチング制御部７０から制御を受け付ける場合、ハイサイドトランジスタ６２にスイッチング動作をさせる。また、ハイサイドドライバ６４は、リニア制御部７２から制御を受け付ける場合、ハイサイドトランジスタ６２にリニア増幅動作をさせる。

【0034】

ローサイドトランジスタ６６は、中間端子５６とグランド端子５４との間に、ドレインおよびソースが接続される。ローサイドトランジスタ６６は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）である。本実施形態においては、ローサイドトランジスタ６６は、エンハンスメント型のＮ－ＭＯＳＦＥＴであり、ドレインが中間端子５６に接続され、ソースがグランド端子５４に接続される。

【0035】

ローサイドトランジスタ６６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または非導通状態に切り替えるスイッチング動作をする。

【0036】

ローサイドドライバ６８は、ローサイドトランジスタ６６にゲート電圧を印加する。ローサイドドライバ６８は、スイッチング制御部７０またはリニア制御部７２から制御を受け付ける。ローサイドドライバ６８は、スイッチング制御部７０から制御を受け付ける場合、ローサイドトランジスタ６６にスイッチング動作をさせる。また、ローサイドドライバ６８は、リニア制御部７２から制御を受け付ける場合、ローサイドトランジスタ６６を、非導通状態とさせる。

【0037】

スイッチング制御部７０は、ハイサイド分圧抵抗３４とローサイド分圧抵抗３６との接続点の電圧である参照電圧の電圧値を取得する。スイッチング制御部７０は、ハイサイドドライバ６４およびローサイドドライバ６８を介して、ハイサイドトランジスタ６２およびローサイドトランジスタ６６を相補的にスイッチング動作させる。すなわち、スイッチング制御部７０は、ハイサイドトランジスタ６２およびローサイドトランジスタ６６の両方が同時に導通状態とならないように、ハイサイドトランジスタ６２およびローサイドトランジスタ６６のそれぞれを交互に導通状態とする。そして、スイッチング制御部７０は、参照電圧の電圧値が予め設定された電圧値となるように、ハイサイドトランジスタ６２が導通状態の時間と、ローサイドトランジスタ６６が導通状態の時間の比率を制御する。これにより、スイッチング制御部７０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に対して目標値の出力電圧を安定して供給することができる。

【0038】

リニア制御部７２は、ハイサイド分圧抵抗３４とローサイド分圧抵抗３６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７２は、ローサイドトランジスタ６６を、ローサイドドライバ６８を介して非導通状態とする。そして、リニア制御部７２は、参照電圧の電圧値が予め設定された電圧値となるように、ハイサイドドライバ６４を介してハイサイドトランジスタ６２のドレイン－ソース間電流を変化させるリニア増幅動作させる。すなわち、リニア制御部７２は、ハイサイドトランジスタ６２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７２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に対して目標値の出力電圧を安定して供給することができる。

【0039】

温度制御部７４は、温度検出素子３８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７４は、温度信号に基づき、スイッチング制御部７０およびリニア制御部７２の何れか一方を機能させ、他方の機能を停止させる。すなわち、温度制御部７４は、温度信号に基づき、スイッチング制御により出力電圧を安定化させるか、リニア増幅制御により出力電圧を安定させるかを切り替える。

【0040】

より詳しくは、第１負荷２２の温度が第１値より低い場合、スイッチング制御部７０の機能を停止させ、リニア制御部７２により出力電圧の電圧値を目標値にするように制御させる。また、温度制御部７４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、リニア制御部７２の機能を停止させ、スイッチング制御部７０により出力電圧を目標値にするように制御させる。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

本実施形態において、第２負荷２４は、基板８２に設けられる。また、ローパスフィルタ３２、ハイサイド分圧抵抗３４およびローサイド分圧抵抗３６等を含む素子群８６も、基板８２に設けられる。

【0044】

これに対して、電源ＩＣ３０、第１負荷２２および温度検出素子３８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、リニア増幅制御時において、電源ＩＣ３０内のハイサイドトランジスタ６２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３８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。

【0045】

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、ハイサイドトランジスタ６２により発生された熱を効率良く第１負荷２２へと与えることができる。

【0046】

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、ハイサイドトランジスタ６２は、熱伝導体板８４に設けられる。これにより、ハイサイドトランジスタ６２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。

【0047】

なお、第１負荷２２が、ハイサイドトランジスタ６２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配置された構成であってもよい。

【0048】

このような電子機器１０は、リニア増幅制御時においてハイサイドトランジスタ６２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３８によって精度良く検出することができる。

【0049】

図３は、温度制御部７４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７４は、図３に示すような流れで処理を実行する。温度制御部７４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。

【0050】

まず、Ｓ１１において、温度制御部７４は、スイッチング制御部７０を機能開始させて、リニア制御部７２の機能を停止する。これにより、温度制御部７４は、スイッチング制御により電力変換をさせることができる。

【0051】

続いて、Ｓ１２において、温度制御部７４は、温度検出素子３８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７４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。

【0052】

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７４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７４は、第１負荷２２の温度が第１値以上の場合、スイッチング制御部７０を機能させ続け、リニア制御部７２の機能を停止し続けることができる。この結果、温度制御部７４は、スイッチング制御により高い効率で電力変換をさせることができる。

【0053】

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７４は、処理をＳ１４に進める。

【0054】

Ｓ１４において、温度制御部７４は、スイッチング制御部７０を機能停止させて、リニア制御部７２を機能開始する。これにより、温度制御部７４は、リニア増幅制御により電力変換をさせることができる。

【0055】

続いて、Ｓ１５において、温度制御部７４は、温度検出素子３８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７４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。

【0056】

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７４は、スイッチング制御とリニア増幅制御とを頻繁に切り替え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７４は、スイッチング制御とリニア増幅制御とを頻繁に切り替えさせずに、リニア増幅制御により安定した電力変換をさせることができる。

【0057】

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７４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７４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、リニア増幅制御により電力変換をさせ続ける。

【0058】

この結果、温度制御部７４は、ハイサイドトランジスタ６２をリニア増幅制御することによりハイサイドトランジスタ６２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。

【0059】

温度制御部７４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７４は、スイッチング制御部７０を機能開始させて、リニア制御部７２の機能を停止する。この結果、温度制御部７４は、スイッチング制御により電力変換をさせ、電力変換効率を高くすることができる。

【0060】

そして、温度制御部７４は、処理をＳ１２に戻し、Ｓ１２から処理を繰り返す。

【0061】

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、リニア増幅制御がされることによりハイサイドトランジスタ６２が熱を発生する。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、ハイサイドトランジスタ６２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。

【0062】

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、リニア増幅制御を停止させて、スイッチング制御により電力変換をする。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。

【0063】

以上のように、本実施形態に係る電源装置２０によれば、ヒータ等を備えず簡易な構成で、低温時に負荷に熱を与えて、負荷に安定した電力を供給することができる。

【0064】

なお、本実施形態に係る電源ＩＣ３０は、ローサイドトランジスタ６６を含む同期整流方式として説明したが、ローサイドトランジスタ６６をダイオード（整流素子）に置き換えたダイオード整流方式としてもよい。ダイオード整流方式とした場合は、ローサイドドライバ６８は不要となる。この場合でも、ハイサイドトランジスタ６２により発生された熱を第１負荷２２へと与えることができる。

【0065】

（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、各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。

【0066】

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。

【0067】

第１変形例に係る電源装置２０は、実施形態においてはハイサイドトランジスタ６２およびローサイドトランジスタ６６が電源ＩＣ３０のパッケージの内部に設けられていたが、本変形例においては、ハイサイドトランジスタ６２およびローサイドトランジスタ６６が電源ＩＣ３０の外部に設けられている。

【0068】

また、本変形例において、電源装置２０は、チャージポンプキャパシタ８８をさらに備える。電源ＩＣ３０は、ハイサイド制御端子９０、ローサイド制御端子９２およびハイサイド駆動電位端子９４をさらに含む。また、電源ＩＣ３０は、ダイオード９６をさらに含む。

【0069】

ハイサイド制御端子９０は、ハイサイドトランジスタ６２のゲートに接続される。ハイサイド制御端子９０は、ハイサイドドライバ６４から制御電圧が与えられる。従って、電源ＩＣ３０は、ハイサイドドライバ６４から出力された制御電圧を、ハイサイド制御端子９０を介してハイサイドトランジスタ６２のゲートに与えることができる。

【0070】

ローサイド制御端子９２は、ローサイドトランジスタ６６のゲートに接続される。ローサイド制御端子９２は、ローサイドドライバ６８から制御電圧が与えられる。従って、電源ＩＣ３０は、ローサイドドライバ６８から出力された制御電圧を、ローサイド制御端子９２を介してローサイドトランジスタ６６のゲートに与えることができる。

【0071】

チャージポンプキャパシタ８８は、中間端子５６とハイサイド駆動電位端子９４との間に接続される。また、ダイオード９６は、アノードが電源端子５２に接続され、カソードがハイサイド駆動電位端子９４に接続される。

【0072】

そして、本変形例において、ハイサイドドライバ６４は、中間端子５６の電位が基準電位として与えられ、駆動用の電源電位としてハイサイド駆動電位端子９４の電位が与えられる。

【0073】

ここで、本変形例において、ハイサイドトランジスタ６２およびローサイドトランジスタ６６のそれぞれは、エンハンスメント型のＮ－ＭＯＳＦＥＴである。本変形例において、ハイサイドトランジスタ６２は、ドレインが電源端子５２に接続され、ソースが中間端子５６に接続される。

【0074】

このような構成の電源装置２０は、ローサイドトランジスタ６６がオン（導通状態）の場合、中間端子５６がグランド電位となり、ダイオード９６がオンしてチャージポンプキャパシタ８８は、充電される。これにより、チャージポンプキャパシタ８８の充電電圧は、電源電位から、ダイオード９６の順方向電圧を減じた値となる。

【0075】

続いて、ハイサイドトランジスタ６２がオン（導通状態）の場合、中間端子５６が電源電位となり、ハイサイド駆動電位端子９４は、電源電位と、チャージポンプキャパシタ８８の充電電圧とを加算した値となる。従って、ハイサイドトランジスタ６２がオン（導通状態）の場合であっても、ハイサイドドライバ６４は、ハイサイドトランジスタ６２のゲート－ソース間に閾値電圧以上のゲート電圧を与えることができ、ハイサイドトランジスタ６２のオン（導通状態）を維持することができる。

【0076】

一般に、Ｐ－ＭＯＳＦＥＴは、Ｎ－ＭＯＳＦＥＴよりコストが高い。本変形例に係る電源装置２０は、コストの高いＰ－ＭＯＳＦＥＴを用いずに構成される。これにより、本変形例に係る電源装置２０は、ヒータ等を備えず簡易な構成で、低温時に負荷に熱を与えて、負荷に安定した電力を供給することができる。

【0077】

図５は、第１変形例に係る電子機器１０の実装例を示す図である。

【0078】

本変形例において、電源ＩＣ３０およびローサイドトランジスタ６６は、基板８２に設けられる。これに対して、ハイサイドトランジスタ６２は、熱伝導体板８４上に設けられる。これにより、本変形例において、第１負荷２２は、リニア増幅制御時において、電源ＩＣ３０の外部のハイサイドトランジスタ６２による電力変換により発生される熱エネルギーが伝達され、ハイサイドトランジスタ６２による電力変換により発生される熱により加熱される。

【0079】

このような電子機器１０は、リニア増幅制御時において、電力変換によってハイサイドトランジスタ６２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３８によって精度良く検出することができる。

【0080】

図６は、第２変形例に係る電子機器１０の構成を示す図である。

【0081】

第２変形例に係るリニア制御部７２は、ローサイドトランジスタ６６を非導通状態とすることに代えて、ローサイドトランジスタ６６に所定の電流を流すようにリニア増幅動作させる。なお、図６は、ローサイドトランジスタ６６を疑似的に可変抵抗として記述している。

【0082】

ハイサイドトランジスタ６２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、ハイサイドトランジスタ６２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、ハイサイドトランジスタ６２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。

【0083】

そこで、リニア制御部７２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電流が、ローサイドトランジスタ６６に流れるように制御してもよい。これにより、リニア制御部７２は、ハイサイドトランジスタ６２に定格最大電流を流して、大きな熱を発生させることができる。

【0084】

また、リニア制御部７２は、温度信号に基づき、ローサイドトランジスタ６６に流れる電流を制御してもよい。例えば、リニア制御部７２は、ローサイドトランジスタ６６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。これにより、リニア制御部７２は、第１負荷２２の温度が低い場合には、より大きな電流をハイサイドトランジスタ６２に流して大きな熱を発生させることができる。リニア制御部７２は、第１負荷２２の温度が比較的に高い場合には、少ない電流をハイサイドトランジスタ６２に流して、電力変換効率を高くすることができる。

【0085】

なお、第２変形例に係るローサイドトランジスタ６６は、リニア増幅制御がされるので、熱を発生する。従って、第２変形例に係る電源装置２０は、ハイサイドトランジスタ６２とともにローサイドトランジスタ６６も、第１負荷２２の近傍に設けられたり、熱伝導体板８４の上に設けられたりしてもよい。

【0086】

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。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】

【0087】

１０ 電子機器、２０ 電源装置、２２ 第１負荷、２４ 第２負荷、２６ 出力端子、３０ 電源ＩＣ、３２ ローパスフィルタ、３４ ハイサイド分圧抵抗、３６ ローサイド分圧抵抗、３８ 温度検出素子、４０ インダクタ、４２ キャパシタ、５２ 電源端子、５４ グランド端子、５６ 中間端子、５８ フィードバック端子、６０ 温度検出端子、６２ ハイサイドトランジスタ、６４ ハイサイドドライバ、６６ ローサイドトランジスタ（整流素子）、６８ ローサイドドライバ、７０ スイッチング制御部、７２ リニア制御部、７４ 温度制御部、８２ 基板、８４ 熱伝導体板、８６ 素子群、８８ チャージポンプキャパシタ、９０ ハイサイド制御端子、９２ ローサイド制御端子、９４ ハイサイド駆動電位端子、９６ ダイオード

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】