DE69937778T2 - Gleichstromstabilisierungs-Stromversorgungsschaltung - Google Patents

Gleichstromstabilisierungs-Stromversorgungsschaltung Download PDF

Info

Publication number
DE69937778T2
DE69937778T2 DE69937778T DE69937778T DE69937778T2 DE 69937778 T2 DE69937778 T2 DE 69937778T2 DE 69937778 T DE69937778 T DE 69937778T DE 69937778 T DE69937778 T DE 69937778T DE 69937778 T2 DE69937778 T2 DE 69937778T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
transistor
voltage
current
base
power supply
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE69937778T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69937778D1 (de
Inventor
Hirohisa Shiki-gun Warita
Akio Kitakatsuragi-gun Nakajima
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Publication of DE69937778D1 publication Critical patent/DE69937778D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69937778T2 publication Critical patent/DE69937778T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10Regulating voltage or current
    • G05F1/46Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/56Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10Regulating voltage or current
    • G05F1/46Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/56Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • G05F1/565Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor
    • G05F1/569Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor for protection
    • G05F1/573Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor for protection with overcurrent detector
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10Regulating voltage or current
    • G05F1/46Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/56Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • G05F1/565Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor
    • G05F1/569Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor for protection
    • G05F1/573Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor for protection with overcurrent detector
    • G05F1/5735Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor for protection with overcurrent detector with foldback current limiting
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gleichstromstabilisierungs-Energieversorgungsvorrichtung in Übereinstimmung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1, und ferner eine derartige Gleichstromstabilisierungs-Energieversorgungsvorrichtung, die eine Kurzschluss-Schutzschaltung aufweist, in Übereinstimmung mit dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 11.
  • Eine Gleichstromstabilisierungs-Energieversorgungsvorrichtung dieser Art ist aus der US-A-4 593 338 bekannt.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 6 ist ein elektrisches Schaltungsdiagramm, das eine typische Gleichstromstabilisierungs-Energieversorgungsvorrichtung 1 nach dem Stand der Technik zeigt. Die Gleichstromstabilisierungs-Energieversorgungsvorrichtung ist ausgebildet durch einen PNP-Bipolartransistor, etc., und ist ein Drei-Anschlussregler, der einen Zwei-Typ-Aufbau aufweist, der eine Steuer-IC 2 und einen Leistungstransistor tr einschließt, der in Reihe zwischen einem Eingangsanschluss p1 und einem Ausgangsanschluss p2 verbunden ist, um so für einen relativ großen Strom, wie etwa 3 bis 10 [A] verwendet zu werden. Die Steuer-IC 2 ist mit einer Konstantspannungsschaltung 3, einer Überstromschutzschaltung 4 und einer Kurzschluss-Schutzschaltung 5 versehen.
  • Eine Ausgangsspannung v0 an dem Ausgangsanschluss p2 ist an einen invertierten Eingangsanschluss eines Fehlerverstärkers 6 der Konstantspannungsschaltung 3 über Teilerwiderstände r1 und r2 angelegt. Und ein nicht-invertierter Eingangsanschluss des Fehlerverstärkers 6 nimmt eine Basisspannung vref einer Referenzspannungsquelle 7 auf. Je kleiner ein Teilspannungswert vadj der Ausgangsspannung v0 verglichen mit der Referenzspannung vref ist, desto größer ist ein Steuerstrom, den der Fehlerverstärker 6 ableitet. Der Steuerstrom wird an NPN- Transistoren q1 und q2 angelegt, die eine Darlington-Verbindung ausführen, zum Steuern eines Basisstroms id des Leistungstransistors tr. Deswegen wird, je kleiner die Ausgangsspannung v0 ist, desto größer der Basisstrom id, um so einen Konstantspannungsbetrieb zum Aufrechterhalten der Ausgangsspannung v0 auf einen bestimmten Pegel zu verwirklichen. Der Emitter des Transistors q2 ist mit einem Massenanschluss p3 über einen Transistor q3 und einen Basiswiderstand rs verbunden, die eine Diodenverbindung ausführen.
  • Der Basiswiderstand rs ist mit einer Energieversorgungsleitung 8 einer Eingangsspannung vi über einen Transistor q4 und eine Konstantstromschaltung f1 neben der Überstrom-Schutzschaltung 4 verbunden. Der Transistor q4 und ein Transistor q5 bilden eine Stromspiegelschaltung. Der Kollektor des Transistors q4 ist mit dem Ausgang des Fehlerverstärkers 6 verbunden, nämlich der Basis des Transistors q1. In der Überstrom-Schutzschaltung 4 ist zwischen der Energieversorgungsleitung 8 der Eingangsspannung vi und einer Energieversorgungsleitung 9 eines Massepotentials eine Reihenschaltung verbunden, die eine Konstantstromschaltung f2 und einen Transistor q6 aufweist. Ferner ist zwischen den Energieversorgungsleitungen 8 und 9 eine Serienschaltung, die einen Transistor q7 und Teilerwiderstände r3 und r4 aufweist, verbunden. Die Referenzspannung vref ist an die Basis des PNP-Transistors q6 angelegt, und ist angelegt an die Teilerwiderstände r3 und r4 an dem NPN-Transistor q7, dessen Basis mit dem Emitter des Transistors q6 verbunden ist. Ein Verbindungspunkt p11 zwischen den Teilerwiderständen r3 und r4 ist mit dem Emitter des Transistors q5 verbunden.
  • Hier wird, wenn der Leistungstransistor tr einen Stromverstärkungsfaktor von hfe aufweist, ein Ausgangsstrom i0 des Leistungstransistors tr dargestellt durch: i0 = id × hfe (1)
  • Unterdessen wird eine Spannung vbe zwischen der Basis und dem Emitter eines Transistors dargestellt durch: vbe = k·T/q·ln(ic/is) (2)
  • Hierbei steht k für eine Boltzmann-Konstante, q steht für einen Ladungsbetrag, T steht für eine absolute Temperatur, is steht für einen Reverse-Sättigungsstrom, und ic steht für einen Kollektorstrom.
  • Deswegen wird beispielsweise, wenn die Transistoren q4 und q5 ein Emitterflächenverhältnis von 1:1 aufweisen, vref × r4/(f3 + r4) = id × rs (3)eingerichtet. Wenn nämlich der Basisstrom id die Gleichung (3) erfüllt, wird der Transistor q5 in den leitfähigen Zustand gebracht, ein Steuerstrom wird von dem Fehlerverstärker überbrückt, und der Basisstrom id wird verringert, um so einen Überstrom-Schutzbetrieb durchzuführen.
  • Wenn der Überstrom-Schutzbetrieb, wie obenstehend beschrieben, ausgeführt wird, um so den Basisstrom id und die Ausgangsspannung v0 zu verringern, verringert die Kurzschluss-Schutzschaltung 5 ferner den Basisstrom id wie folgt: in der Kurzschluss-Schutzschaltung 5 ist ein PNP-Transistor q8 zwischen der Basis des Transistors q1 und der Energiewellenleitung 9 verbunden, die auf einem Massepegel liegt, und der Transistor q8 wird durch einen NPN-Transistor q9 gesteuert. Der Kollektor des Transistors q9 ist mit der Basis des Transistors q8 verbunden, und der Teilspannungswert vadj der Ausgangsspannung v0 wird von den Teilerwiderständen r1 und r2 an den Emitter des Transistors q9 angelegt. Die Basis des Transistors q9 ist mit einem Verbindungspunkt zwischen den Transistoren q2 und q3 verbunden. Außerdem ist zwischen (a) einem Verbindungspunkt des Emitters des Transistors q1 und der Basis des Transistors q2 und (b) der Basis des Transistors q9 ein Widerstand r5 angeschlossen, und ein Widerstand r6 ist parallel zu dem Transistor q3 angeschlossen.
  • Somit wird, wenn der Teilspannungswert vadj aufgrund eines Ausgangskurzschlusses, etc. verringert wird, und der Transis tor q9 leitet, der Transistor q8 in den leitfähigen Zustand gebracht, und ein Steuerstrom, der an dem Transistor q1 angelegt ist, wird überbrückt, um so einen Kurzschluss-Schutzbetrieb durchzuführen. Somit werden in diesem Fall ein Basisstrom ids und ein Kurzschlussstrom ios durch die folgenden Gleichungen bestimmt. ids = vbe(q9)/r6 (4) ios = ids × hfe (5)
  • Mit dieser Anordnung, wie sie in 7 gezeigt ist, ist es möglich, eine sogenannte Rückkopplungsungscharakteristik zwischen dem Ausgangsstrom v0 und dem Ausgangsstrom i0 zu erreichen.
  • In dem Fall der Gleichstromstabilisierungs-Energieversorgungseinrichtung 1, die den oben erwähnten Aufbau aufweist, muss, wenn der Leistungstransistor tr beispielsweise einen Stromverstärkungsfaktor hfe(min) von 65 unter Sättigung aufweist, der Basisstrom id zumindest auf 120 [mA] sein, um den Ausgangsstrom io = 7,5 [A] zu erreichen. In Anbetracht einer Stromverringerung, die durch eine Unregelmäßigkeit des Prozesses herbeigeführt wird, ist es notwendig, den Basisstrom id auf beispielsweise 180 [A] zu setzen. Unterdessen wird in dem Fall des Stromverstärkungsfaktors hfe(max) = 150 der Maximalwert des Ausgangsstroms io(max) durch die folgende Gleichung bestimmt. io(max) = 180 [mA] × 150 = 27 [A] (6)
  • Somit kann ein Ausgangsstrom, der ungefähr 3,6 Mal so groß wie ein Nennstrom von 7,5 [A] ist, angelegt werden. Beispielsweise wird in dem Fall der Eingangsspannung vi = 7 [V] und der Ausgangsspannung vo = 3 [V] der Leistungstransistor tr mit einer Leistung von: P = (vi – vo) × io(max) = (7 – 3) × 27 = 108 [W] (7)versorgt.
  • Ferner wird in dem Fall eines Kurzschlusses eine größere Leistung angelegt, so dass es notwendig ist, eine Emitterfläche des Leistungstransistors tr zu bilden, die ausreichend größer ist als ein Nennwert, was zu einem kostenintensiven Chip des Leistungstransistors tr führt. Überdies wird auf einer Lastseitenschaltung ein Stromunterdrückungsbetrieb bis zu dem Maximalstrom io(max) nicht durchgeführt, so dass die Lastseitenschaltung einen Aufbau aufweisen muss, der auf einen übermäßigen Strom anspricht. Außerdem wird bei der Gleichstromstabilisierungs-Energieversorgungsvorrichtung 1, die den oben erwähnten Aufbau aufweist, die minimale Betriebsspannung vi(min) durch die folgende Gleichung bestimmt. v(min) = id × rs + vbe(q3) + vbe(q2) + vbe(q1) + vce (8)
  • Das Problem besteht darin, dass die minimale Betriebsspannung vi(min) hoch ist. Hier stellt vce eine Spannung zwischen dem Kollektor und dem Emitter eines PNP-Transistors dar, der zwischen der Energieversorgungsleitung 8 und dem Ausgangsanschluss der Eingangsspannung vi angeordnet ist.
  • Die US-A-4,593,338 , die den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche entspricht, offenbart eine Konstantspannungs-Energieversorgungsschaltung, wobei ein Steuertransistor zwischen einem Energieversorgungsanschluss und einem Ausgangsanschluss angeschlossen ist. Die Basisvorspannung des Steuertransistors wird durch Vorspannsteuertransistoren gesteuert, wodurch die Ausgangsspannung auf einer konstanten Spannung gehalten wird. Ein Überstromzustand wird erfasst durch einen Stromsteuer-Erfassungstransistor, und die Basisvorspannung des Steuertransistors wird durch die Vorspann-Steuertransistoren gesteuert, um so den Überstrom zu verhindern. Der Stromsteuer-Erfassungstransistor erfasst ferner die Zeit, wenn das Potential des Ausgangsanschlusses ungefähr 0 V wird, durch z. B. Kurzschließen einer Last, um so die Basisvorspannung des Steuertransistors über die Vorspannsteuertransistoren zu steuern, wodurch der Strom in die Last auf einen Wert verringert wird, der beträchtlich kleiner als ein Grenzwert ist, um den Überstrom zu verhindern (siehe 2 davon).
  • Die US-A-4,899,098 offenbart einen Reihenspannungsregler, der eine Schutzschaltung einschließt, die den Kollektorstrom von einem PNP-Leistungstransistor und die Kollektor-Emitterspannung davon erfasst. Derartige Strom- und Spannungssignale werden jeweils durch einen Hilfs-PNP-Transistor, der einen Kollektorstrom aufweist, der proportional zu jenem des PNP-Leistungstransistors ist, und durch eine Schaltung erzeugt, die zwischen dem Emitter und dem Kollektor des PNP-Leistungstransistors angeschlossen ist. Die Kollektorstrom- und Kollektor-Emitter-Spannungssignale werden durch eine Schaltung verarbeitet, die, wann immer die Strom- und Spannungswerte größer als voreingestellte Maximalwerte sind, den PNP-Leistungstransistorstrom verringert und ihn innerhalb zugelassener Grenzen hält. Die Schutzschaltung beeinflusst den minimalen Spannungsabfall zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Reglers nicht und kann dimensioniert werden, um so die maximale Spanne des S. O. A. des PNP-Leistungstransistors zu verwenden (siehe 2a).
  • Die DE 39 31 893 A offenbart eine Gleichstromstabilisierungs-Energieversorgungsvorrichtung, die eine Überstromschutzschaltung mit Rückkopplungs-Charakteristik aufweist. Die Überstrom-Schutzschaltung erfordert nur einen kleinen Spannungsabfall über der Stabilisierungsschaltung. Deswegen ist in der Stabilisierungsschaltung, die einen Reihentransistor in einer Emitter-Basisschaltung aufweist, die von einem Operationsverstärker über einen Kreuzpfad der Schaltung getrieben wird, ein zusätzlicher Transistor an den Eingang des Operationsverstärkers gekoppelt. Wenn der Strombegrenzungsprozess beginnt und die Ausgangsspannung der Schaltung abfällt, erzeugt der Transistor einen Strom, der zusätzlich der Basis des vorhandenen Strombegrenzungstransistors zugeführt wird, welcher deswegen die Rückkopplungswirkung erreicht.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Gleichstromstabilisierungs-Energieversorgungsvorrichtung bereitzustellen, die die Kosten eines PNP-Transistorchips verringern kann, indem ein Überstrom-Schutzbetrieb mit einer hohen Genauigkeit eingesetzt wird, und die bei einer niedrigen Spannung arbeiten kann.
  • Um die obige Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung eine Direktstabilisierungs-Energieversorgungsvorrichtung bereit, bei welcher ein Leistungstransistor und ein Steuerabschnitt in einem Gehäuse versiegelt sind, wobei der Leistungstransistor als ein Leistungselement zwischen einem Eingangs- und einem Ausgangsanschluss wirkt, wobei der Steuerabschnitt einen Fehlerverstärker aufweist, der eine Ausgangsspannung des Leistungstransistors mit einer vorbestimmten Referenzspannung zum Steuern eines Basisstroms des Leistungstransistors in Übereinstimmung mit einem Unterschied zwischen der Ausgangsspannung und der vorbestimmten Referenzspannung vergleicht, wobei der Steuerabschnitt eine Kurzschluss-Schutzschaltung aufweist, umfassend:
    einen Basiswiderstand zum Erfassen eines Basisstroms des Leistungstransistors,
    einen Basisstrom-Erzeugungsabschnitt, der zwischen dem Basiswiderstand und einer Basis des Leistungstransistors angeordnet ist, und der einen Steuerstrom, der einem Unterschied zwischen der Ausgangsspannung und der Referenzspannung entspricht, verstärkt, um so den Basisstrom zu erzeugen,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerabschnitt ferner einschließt:
    einen Referenzwiderstand,
    einen Stromziehabschnitt, der den Referenzwiderstand zwischen Energieversorgungsleitungen verbindet, und der einen größeren Strom von einer Eingangsenergiequellenleitung in den Referenzwiderstand zieht, wenn die Ausgangsspannung niedriger wird,
    einen Teilpotential-Widerstandsteilerabschnitt zum Teilen einer Anschlussspannung des Referenzwiderstands, und
    eine Stromspiegelschaltung zum Einstellen des Steuerstroms, um so einen Teilpotentialwert des Teilpotential-Widerstandsteilerabschnitts mit einer Spannung zwischen den Anschlüssen des Basiswiderstands auszugleichen.
  • In Übereinstimmung mit einer vorteilhaften Weiterentwicklung davon kann die Gleichstromstabilisierungs-Energieversorgungsvorrichtung ferner einen Stromerfassungswiderstand umfassen, der in Reihe zu dem Leistungstransistor gebildet ist, wobei der Steuerabschnitt eine Überstrom-Schutzschaltung einschließt, die eine Spannung zwischen Anschlüssen des Stromerfassungswiderstands überwacht und einen Überstromschutzbetrieb durchführt, wenn eine Spannung zwischen den Anschlüssen einen vorbestimmten Wert überschreitet.
  • Ferner kann der Basisstrom-Erzeugungsabschnitt in vorteilhafter Weise einen ersten und einen zweiten Transistor einschließen, die eine Darlington-Verbindung ausführen.
  • Ferner kann der Stromziehabschnitt einen dritten und einen vierten Transistor einschließen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Gleichstromstabilisierungs-Energieversorgungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass eine Basis des vierten Transistors mit einem Eingangsanschluss des Fehlerverstärkers verbunden ist, zu welchen die Ausgangsspannung zurückkehrt, und der Referenzwiderstand so eingestellt ist, um es zuzulassen, dass ein Basisstrom des vierten Transistors gleich einem Basisstrom eines Eingangstransistors des Fehlerverstärkers auf ein Ausgeben einer Nennspannung hin ist.
  • Ferner kann der Teilpotential-Widerstandsteilerabschnitt in vorteilhafter Weise Teilpotential-Teilerwiderstände einschlie ßen. Diese Teilpotential-Teilerwiderstände können in vorteilhafter Weise so implementiert sein, dass eine Abstimmeinstellung durch die letzteren bezüglich eines Widerstands einer Spannungsquelle durchgeführt werden kann, die die Referenzspannung erzeugt.
  • Vorzugsweise ist der Leistungstransistor ein PNP-Transistor.
  • In vorteilhafter Weise kann die Gleichstromstabilisierungs-Energieversorgungsvorrichtung, wie sie obenstehend beschrieben ist, ferner umfassen, eine Reihenschaltung, die zwischen Energieversorgungsleitungen verbunden ist, einschließlich einen fünften Transistor, dessen Basis eine Konstantspannung aufnimmt, und dessen Emitter mit einer Konstantstromquelle verbunden ist;
    einen dritten Transistor, dessen Basis mit einem Verbindungspunkt der Konstantstromquelle und dem Emitter des fünften Transistors verbunden ist, und der eine Emitterspannung ausgibt, die einer Spannung des Verbindungspunkts entspricht,
    wobei ein Ende des Referenzwiderstands mit dem Verbindungspunkt der Konstantstromquelle und dem Emitter des fünften Transistors verbunden ist.
  • Mit der oben erwähnten Anordnung ist bei der Kurzschluss-Schutzschaltung zum Verwirklichen einer sogenannten Rückkopplungs-Charakteristik, die den Ausgangsstrom verringert, wenn die Ausgangsspannung niedriger wird, ein Emitterpotential des dritten Transistors Q3 nahezu gleich der Anschlussspannung des Referenzwiderstands Rr. Wenn die Anschlussspannung Va ist, wird der Basisstrom Ids bei einem Kurzschluss bestimmt durch die folgende Gleichung: Ids = {Va × R2/(R1 + R2)}/Rs (9)
  • Somit ist es möglich, eine Rückkopplungs-Charakteristik zum Unterdrücken des Basisstroms Id zu verwirklichen, der über den zweiten Transistor Q2 zugeführt wird, wenn die Ausgangsspannung niedriger wird.
  • In diesem Fall wird bei einem Fehlerverstärker, wenn der PNP-Transistor, der zwischen einer Energieversorgungsleitung und einem Ausgangsanschluss einer Eingangsspannung Vi angeordnet ist, der eine Spannung von Vce zwischen dem Kollektor und dem Emitter aufweist, eine minimale Betriebsspannung Vi(min) durch die folgende Gleichung ausgedrückt: Vi(min) = Id × Rs + Vbe(Q2) + Vbe(Q1) + Vce (10)
  • Im Vergleich zu der herkömmlichen Gleichstromstabilisierungs-Energieversorgungsvorrichtung 1, die durch die Gleichung (8) ausgedrückt wird, wird die Betriebsspannung um nahezu 1 Vbe, nämlich nahezu 1 [V] verringert.
  • Somit führen die Ausgangs-Teilpotentialwiderstände den Basisstrom nicht zu, so dass auch dann, wenn die Ausgangs-Teilpotential-Widerstände hohe Widerstandswerte zum Sparen von Elektrizität aufweisen, der Basisstrom einen Spannungsabfall an den Ausgangs-Teilpotential-Widerständen nicht herbeiführt; somit ist es möglich, einen Fehler der Nenn-Ausgangsspannung zu verringern, der aus einer Unregelmäßigkeit von hFE des Eingangstransistors herrührt.
  • Für ein besseres Verständnis der Natur und der Vorteile der Erfindung sollte Bezug genommen werden auf die folgende detaillierte Beschreibung, die in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen genommen wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 Ein Blockdiagramm, das schematisch einen Aufbau einer Gleichstromstabilisierungs-Energieversorgungsvorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 2 einen Graphen, der eine Betriebscharakteristik der in den 1 und 3 gezeigten Gleichstromstabilisierungs-Energieversorgungsvorrichtung zeigt;
  • 3 ein elektrisches Schaltungsdiagramm zum spezifischen Beschreiben des Aufbaus einer Steuer-IC, die in der Gleichstromstabilisierungs-Energieversorgungsvorrichtung der 1 bereitgestellt ist;
  • 4 ein elektrisches Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel des Aufbaus eines Fehlerverstärkers zeigt, der in einer Konstantspannungsschaltung bereitgestellt ist;
  • 5 ein elektrisches Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel des Aufbaus einer Basisspannungsquelle zeigt, die in der Konstantspannungsschaltung bereitgestellt ist;
  • 6 ein elektrisches Schaltungsdiagramm, das eine typische Gleichstromstabilisierungs-Energieversorgungsvorrichtung nach dem Stand der Technik zeigt; und
  • 7 einen Graphen, der eine Betriebscharakteristik der in 6 gezeigten Gleichstromstabilisierungs-Energieversorgungsvorrichtung zeigt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 beschreibt die folgende Erläuterung eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das schematisch einen Aufbau einer Gleichstromstabilisierungs-Energieversorgungsvorrichtung 11 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Gleichstromstabilisierungs- Energieversorgungsvorrichtung 11 ist ein sogenannter Drei-Anschluss-Regler, der einen Eingangsanschluss P1, einen Ausgangsanschluss P2 und einen Masseanschluss P3 einschließt. Eine Eingangsspannung Vi von dem Eingangsanschluss P1 wird auf eine vorbestimmte Konstantspannung Vo stabilisiert und wird aus dem Ausgangsanschluss P2 ausgegeben. Die Gleichstromstabilisierungs-Energieversorgungsvorrichtung 11 ist beispielsweise für einen relativ großen Strom von 5 bis 10 [A] verwendet. Schematisch sind zwei Chips von (a) einem Leistungstransistor TR, der durch einen PNP-Bipolartransistor, etc. verwirklicht wird, und (b) einer Steuer-IC 12 zum Steuern eines Basisstroms ID des Leistungstransistors TR auf einem Führungsrahmen angeordnet und mit Harz in ein Gehäuse versiegelt.
  • Die Steuer-IC 12 ist mit einer Konstantspannungsschaltung 13, einer Überstrom-Schutzschaltung 14 und einer Kurzschluss-Schutzschaltung 15 versehen. Ein Fehlerverstärker 16 der Konstantspannungsschaltung 13 vergleicht einen Teilspannungswert Vadj mit einer Referenzspannung Vref1, die von einer Referenzspannungsquelle 17 an einen nicht-invertierten Eingangsanschluss angelegt wird, und legt einen Steuerstrom, der der Differenz zwischen dem Teilspannungswert Vadj und der vorbestimmten Referenzspannung Vref1 entspricht, an die Basis eines Steuertransistors Q12 an. Der Teilpotentialwert Vadj wird durch ein Teilen der Ausgangsspannung Vo, die von einem Anschluss P11 der Steuer-IC 12 an einen invertierten Eingangsanschluss angelegt wird, an den Ausgangspotentialteilerwiderständen R31 und R32 erhalten. Der Steuertransistor Q12 verstärkt den Steuerstrom und absorbiert den Basisstrom Id des Leistungstransistors TR von einem Eingangsanschluss P12 der Steuer-IC 12. Somit wird ein Konstantspannungsbetrieb wie folgt durchgeführt: je kleiner der Teilspannungswert Vadj der Ausgangsspannung Vo, verglichen mit der Referenzspannung Vref1, ist, desto mehr nimmt der Basisstrom zu, um die Ausgangsspannung Va auf einen gewünschten konstanten Wert zu halten. Ein Kondensator C11 zum Kondensieren einer Phase ist parallel zwischen den Anschlüssen des Ausgangsteilerwiderstands R31 angeschlossen.
  • In der vorliegenden Erfindung ist ein Stromerfassungswiderstand Rp integral mit dem Leistungstransistor TR verbunden und ist in Reihe in einer Durchgangsleitung zwischen dem Eingangsanschluss P1 und dem Ausgangsanschluss P2 angeschlossen. Eine Zwischenanschlussspannung Vs des Stromerfassungswiderstands Rp ist von Eingangsanschlüssen P13 und P14 der Steuer-IC 12 an die Überstrom-Schutzschaltung 14 angelegt. In der Überstrom-Schutzschaltung 14 wird die Zwischenanschlussspannung Vs mit der Referenzspannung Vref2, die in einer Referenzspannungsquelle 19 erhalten wird, in einem Fehlerverstärker 19 verglichen. Wenn die Zwischenanschlussspannung Vs eine Referenzspannung Vref2 überschreitet, bringt der Fehlerverstärker 18 einen Steuertransistor Q10, der zwischen der Basis des Steuertransistors Q12 und einem Masseanschluss P15 angeordnet ist, in Leitung und leitet den Steuerstrom um, um so den Basisstrom Id zu unterdrücken.
  • Wie in den Bezugszeichen L1-L2-L3 gezeigt, ermöglicht es diese Schaltung, eine Regelcharakteristik zu verwirklichen, die einen Ausgangsstrom Io auf einen bestimmten Wert von Io1 aufrecht erhält, auch wenn die Ausgangsspannung Vo abnimmt, um so einen Überstrom-Schutzbetrieb im Ansprechen auf eine Überlast zu erreichen.
  • Ferner ändert in der Kurzschluss-Schutzschaltung 15 ein Basiswiderstand Rs den Basisstrom Id in eine Spannung. Wenn die Spannung zwischen den Anschlüssen einen vorbestimmten Wert überschreitet, leitet ein Steuertransistor Q12, um so einen Steuerstrom von dem Fehlerverstärker 16 zu dem Steuertransistor Q12 umzuleiten. Folglich ist es, wie in 2 gezeigt, möglich, eine Rückkopplungs-Charakteristik zu erreichen, die durch Bezugszeichen L1-L4-L5-L6 angezeigt ist.
  • Zwischen den Kollektoren und Basen der Steuertransistoren Q10 und Q20 sind Kondensatoren C1 und C2 jeweils angeordnet, um eine Oszillation zu verhindern.
  • 3 ist ein elektrisches Schaltungsdiagramm zum spezifischen Beschreiben der Steuer-IC 12 der Gleichstromstabilisie rungs-Energieversorgungsvorrichtung 11, die den oben erwähnten Aufbau aufweist. In 2 sind jene Elemente, die jenen in 1 gezeigten entsprechen, durch die gleichen Bezugszeichen angezeigt, und die Beschreibung davon ist weggelassen. In der Überstrom-Schutzschaltung 14 ist zwischen einer Energieversorgungsleitung 21 auf hohem Pegel, die von dem Anschluss P13 zu dem Eingangsanschluss P1 verbunden ist, und einer Energieversorgungsleitung 22 auf niedrigem Pegel, die von dem Anschluss P15 zu dem Masseanschluss P3 verbunden ist, eine Reihenschaltung, die eine Konstantstromquelle F1, einen Transistor Q11, der einen Diodenverbindung aufweist, und einen Widerstand R11 einschließt, verbunden. Ferner ist zwischen den Energieversorgungsleitungen 21 und 22 eine Reihenschaltung, die den Transistor Q12, einen Transistor Q13 und einen Widerstand R12 einschließt, verbunden. Ferner ist zwischen einer Masseleitung 22 und einer Leitung 23, die über den Anschluss P14 mit einem Verbindungspunkt P20 des Stromerfassungswiderstands Rp und eines Leistungstransistors TR verbunden ist, eine Reihenschaltung, die einen Transistor Q14, einen Transistor Q15 und einen Widerstand R13 einschließt, verbunden.
  • Die PNP-Transistoren Q12 und Q14 bilden eine Stromspiegelschaltung CM11, um so die gleichen Emitterflächenverhältnisse aufzuweisen. Die PNP-Transistoren Q11, Q15 und Q13 bilden eine Stromspiegelschaltung CM12, um so ein Emitterflächenverhältnis von 1:1:x aufzuweisen.
  • Deswegen wird, wenn eine Potentialdifferenz zwischen den Leitungen 21 und 23, nämlich die Spannung Vs, durch die folgende Gleichung: Vs = k·T/q·ln(x) (11)gefunden wird, der Transistor Q10, der mit dem Kollektor des Transistors Q13 über einen Widerstand R14 verbunden ist, in einen leitfähigen Zustand gebracht, und der Steuerstrom wird über einen Widerstand R15 zugeführt, um so einen Überstrom-Schutzbetrieb zu vervollständigen.
  • In diesem Fall ist es, wenn der Ausgangsstrom Io einen Nennstromwert von Iou aufweist, in Anbetracht einer Unregelmäßigkeit des Prozesses möglich, einen Überstrom-Schutzpegel Iop auf etwa: Iop = 2 × Iou (12)zu verringern.
  • Zwischen den Kollektoren der Steuertransistoren Q11 und Q13 ist ein Kondensator C3 zum Verhindern einer Oszillation bereitgestellt.
  • Unterdessen wird bei der Kurzschluss-Schutzschaltung 15 der Steuerstrom von dem Fehlerverstärker 16 durch zwei Pegel-Transistoren Q1 und Q2, die eine Darlington-Verbindung ausführen und dem Steuertransistor Q12 entsprechen, verstärkt. Zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors Q2 ist ein Widerstand R21 für eine Vorspannung angeordnet. Ferner ist zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors Q1 ein Transistor Q21 angeordnet, um so als eine Diode zu wirken, die eine umgekehrte Polarität aufweist, um ein transientes Ansprechverhalten zu verbessern.
  • Zwischen den Anschlüssen P12 und P13 ist ein Widerstand R22 für eine Vorspannung angeordnet. Wenn der Transistor Q2 den Basisstrom Id einzieht, fließt ein Strom durch den Widerstand R22, um so auch eine Spannung zwischen den Anschlüssen zum Verbringen des Leistungstransistors TR in den leitfähigen Zustand zu erzeugen. Der Basisstrom Id wird von dem Transistor Q2 an den Basiswiderstand Rs angelegt. Ferner wird ein Strom von einer Konstantstromquelle F2 über einen Transistor Q23 an den Basiswiderstand Rs angelegt. Der Transistor Q23 bildet eine Stromspiegelschaltung CM1 mit dem Steuertransistor Q20, der Kollektor des Steuertransistors Q20 ist mit der Basis des Transistors Q1 verbunden, und der Emitter ist mit einem Teilspannungspunkt P21 der Teilerwiderstände R1 und R2 in einer Reihenschaltung verbunden, die die Teilerwiderstände R1 und R2 und den Transistor Q3 zwischen den Energieversorgungsleitungen 21 und 22 einschließt. Die Basis des Transistors Q3 ist mit einem Verbindungspunkt P22 einer Reihenschaltung verbunden, die einen Transistor Q24 und eine Konstantstromquelle F3 zwischen den Energieversorgungsleitungen 21 und 22 einschließt. Die Basis des Transistors Q24 ist mit der Referenzspannungsquelle 17 verbunden.
  • Der Verbindungspunkt P22 ist mit der Energieversorgungsleitung 22 des niedrigen Pegels über einen Transistor Q25 verbunden, der eine Diodenverbindung ausführt, und ist mit der Energieversorgungsleitung 22 über eine Reihenschaltung verbunden, die einen Referenzwiderstand Rr und einen Transistor Q4 einschließt. Der Teilspannungswert Vadj der Ausgangsspannung Vo wird an die Basis des Transistors Q4 angelegt.
  • Deswegen leitet in dem Fall eines Kurzschlusses (Vadj = 0) der Transistor Q4, und wenn ein Strom von Ii durch den Referenzwiderstand Rr gemäß der folgenden Gleichung: Va = Vbe(Q4) + I1 × Rr – Vbe(Q3) (13)fließt, kann ein Emitterpotential Va des Transistors Q3 ausgedrückt werden durch I1 × Rr. In diesem Fall wird ein Strom Ids, der durch den Basiswiderstand Rs fließt, in Übereinstimmung mit der folgenden Gleichung: Ids = {Va × R2/(R1 + R2)}/Rs (9)eingestellt, um so den Basisstrom Ids des Leistungstransistors TR zu unterdrücken. Mit anderen Worten unterdrückt bei der herkömmlichen Gleichstromstabilisierungs-Energieversorgungsversorgungsvorrichtung 1 ein Transistor Q3 einen Kurzschlussstrom in Übereinstimmung mit der Gleichung (4); unterdessen unterdrückt die Gleichstromstabilisierungs-Energieversorgungsvorrichtung 11 der vorliegenden Erfindung einen Kurzschlussstrom in Übereinstimmung mit der Gleichung (9).
  • Hier ist, wie in 4 gezeigt, der Fehlerverstärker 16 ausgebildet durch ein differentielles Paar, das ein Paar von Eingangstransistoren Q51 und Q52 zum Vergleichen von Spannungen zweier Anschlüsse aufweist, und einen PNP-Ausgangstransistor Q50 ausgebildet, der einen Strom, der im Vergleichsergebnis den zwei Eingangsanschlüssen entspricht, verstärkt und ausgibt. Wenn der Ausgangstransistor Q50, der zwischen einer Energieversorgungsleitung und einem Ausgangsanschluss in dem Fehlerverstärker 16 angeordnet ist, eine Spannung von Vce zwischen dem Kollektor und dem Emitter aufweist, wird die minimale Betriebsspannung Vi(min) der Kurzschlussschaltung 22 ausgedrückt durch die folgende Gleichung: Vi(min) = Id × Rs + Vbe(Q2) + Vbe(Q1) + Vce (10)
  • Im Vergleich zu der Gleichung (8) ist die Vi(min) um ungefähr 1 Vbe, nämlich ungefähr 2,2 [V] verringert. Deswegen ist zu verstehen, dass ein Niedrigspannungsbetrieb durchgeführt werden kann.
  • Außerdem ist, wie in 6 gezeigt, der Transistor q3, der eine Spannung äquivalent zu der Verringerung von 1 Vbe aufweist, direkt eingefügt in eine Basisstromleitung des Leistungstransistors Tr, um so eine große Emitterfläche zu fordern. Somit ist es auch möglich, die Chipfläche der Steuer-IC 12 durch ein Entfernen des Transistors q3 zu verringern.
  • Überdies ist, unter Bezugnahme auf die 3 und 4, bei der vorliegenden Erfindung, wenn die Nennspannung ausgegeben wird, der Widerstandswert des Referenzwiderstands Rr einer Abgleicheinstellung unterworfen, um es so zuzulassen, dass ein Basisstrom 12 des Transistors Q4 der gleiche wie ein Basisstrom Ib des Eingangstransistors Q51 des Fehlerverstärkers 16 ist. Die Abstimmeinstimmung wird nämlich in Übereinstimmung mit der folgenden Gleichung ausgeführt. Vadj + Vbe(Q4) + I1·Rr = Vref1 + Vbe(Q24) (14)
  • Mit dieser Anordnung führt der Ausgangspotentialteilerwiderstand R31 den Basisstrom Ib, der durch ein Bezugszeichen I2a der 4 angezeigt ist, dem Eingangstransistor Q51 nicht zu. Unterdessen kehrt, wie obenstehend beschrieben, die Ausgangsspannung V0 zu dem Fehlerverstärker 16 über Ausgangsteilerwiderstände R31 und R32 zurück, so dass die Gleichstromstabilisierungs-Energieversorgungsvorrichtung im Allgemeinen den Basisstrom Ib über den Ausgangsteilerwiderstand R31 anlegt.
  • Hier drückt die folgende Gleichung den Einfluss der Ausgangspotentialteilerwiderstände R31 und R32 auf die Ausgangsspannung Vo aus. Vo = Vref1 × (1 + R31/R32)R31 × Ib = Vref1 × (1 + R31/R32)R31 × Ic/hFE (15)
  • Ic stellt einen Kollektorstrom des Eingangstransistors Q51 dar, und hFE stellt einen Stromverstärkungsfaktor des Eingangstransistors Q51 dar.
  • Deswegen wird die Ausgangsspannung Va von dem Stromverstärkungsfaktor hFE, der durch einen Unterstrich angezeigt ist, des Eingangstransistors Q51 beeinflusst. Um den Einfluss zu verringern, kann der Eingang des Fehlerverstärkers einen Transistor aufweisen, der eine Mehrzahl von Pegeln einschließt, um so eine Eingangsimpedanz zu erhöhen; oder die Widerstandswerte der Ausgangsteilerwiderstände R31 und R32 können verringert werden, um es so zuzulassen, dass ein Strom, der durch die Ausgangsteilerwiderstände R31 und R32 fließt, ausreichend größer als der Basisstrom Ib um mehr als einen vierstelligen Wert ist; somit kann eine Fluktuation bei der Rückkopplungsspannung Vadj, die durch eine Differenz des Basisstroms Ib hervorgerufen wird, kleiner sein.
  • Jedoch ist in Anbetracht einer kleineren Spannung der Fehlerverstärker 16 mit einem PNP- oder NPN-Transistor versehen, der einen einzigen Eingangspegel aufweist, und in Anbetracht eines geringeren Energieverbrauchs weisen die Ausgangsteilerwiderstände R31 und R32 hohe Widerstandswerte auf. Deswegen wird beispielsweise, wenn die Referenzspannung Vref1 1,25 [V] beträgt, und die Widerstandswerte der Ausgangsteilerwiderstände R31 und R32 jeweils 200 [kΩ] betragen, in Gleichung (15) der Basisstrom Ib des Eingangstransistors Q51 vernachlässigt; der Stromverstärkungsfaktor hFE wird nämlich auf einen unendlichen Wert gesetzt, so dass der unterstrichene Ausdruck 0 wird und die Ausgangsspannung Va auf 2,5 [V] gesetzt wird.
  • Unterdessen werden in dem Fall von Ic = 20 [μA] und hFE = 100 Ib = 0,2 [μA] und Vo = 2,54 [V] erhalten. Ferner wird in dem Fall von hFE = 80 Vo = 2,55 [V] erhalten, und in dem Fall von hFE = 200 wird Vo = 2,52 [V] erhalten.
  • Deswegen wird, wie obenstehend beschrieben, der Widerstandswert des Referenzwiderstands Rr einer Abstimmeinstellung unterworfen, um es so zuzulassen, dass der Basisstrom I2 des Transistors Q4 der gleiche ist wie der Basisstrom Ib des Eingangstransistors Q51 des Fehlerverstärkers 16, wenn die Nennspannung ausgegeben wird. Somit ist es, wenn der Fehlerverstärker mit einem Transistor versehen ist, der einen einzigen Eingangspegel aufweist, oder wenn die Ausgangspotentialwiderstände R31 und R32 hohe Spannungen aufweisen, möglich, die Ausgangsspannung Vo mit einer hohen Genauigkeit zu stabilisieren, ohne durch die Unregelmäßigkeit des Stromverstärkungsfaktors hFe des Eingangstransistors Q51 beeinträchtigt zu sein.
  • Wie obenstehend beschrieben, lässt es die Gleichstromstabilisierungs-Energieversorgungsvorrichtung 11 der vorliegenden Erfindung zu, dass die Überstrom-Schutzschaltung 14 einen Überstromschutzbetrieb durchführt, der eine Regelcharakteristik anzeigt, die durch die Bezugszeichen L1-L2-L3 der 4 angezeigt ist, indem der Leistungstransistor TR und der Stromerfassungswiderstand Rp, der in Reihe eingefügt ist, verwendet werden. Somit ist es möglich zu verhindern, dass Leistung des Bereichs der 2 mit dem Bezugszeichen A dem Leistungstransistor TR hinzugefügt wird, und in dem Fall eines Kurzschlusses zeigt, zusätzlich zu der Regelcharakteristik, die Kurzschlussschutzschaltung 15 die Rückkopplungscharakteristik, die durch die Bezugszeichen L1-L4-L5-L6 angezeigt ist, so dass ei ne Leistungslast, die durch das Bezugszeichen B angezeigt ist, von dem Leistungstransistor TR verringert werden kann, und die Bezugszeichen L1-L2-L6 zeigen die kombinierte Charakteristik an, die den Leistungstransistor TR schützen kann. Folglich kann, wie in Gleichung (12) gezeigt, der Maximalwert des Ausgangsstroms, der in herkömmlicher Weise notwendig mehr als dreimal so groß wie der Nennstromwert sein muss, auf ungefähr zweimal verringert werden, und die Chipfläche des Ausgangstransistors kann drastisch verringert werden, was zu geringeren Kosten führt. Ferner kann diese Anordnung auch die Stehspannung der Lastseitenschaltung verringern.
  • Ferner wird auf ein Ausgeben der Nennspannung hin der Widerstandswert des Referenzwiderstands Rr einer Abstimmeinstellung unterworfen, um es so zuzulassen, dass der Basisstrom I2 des Transistors Q4 gleich dem Basisstrom Ib des Eingangstransistors Q51 des Fehlerverstärkers 16 ist. Somit ist es, wenn der Fehlerverstärker mit einem Transistor versehen ist, der einen einzigen Eingangspegel aufweist, oder wenn die Ausgangsspannungswiderstände R31 und R32 einen hohen Widerstandswert aufweisen, möglich, die Ausgangsspannung Vo mit einer hohen Genauigkeit zu stabilisieren, ohne durch die Unregelmäßigkeit des Stromverstärkungsfaktors hFE des Eingangstransistors Q51 beeinträchtigt zu sein.
  • Überdies wird hinsichtlich des Widerstands R2 der Widerstandswert durch eine Abstimmung eingestellt, die mit dem Widerstandswert in Übereinstimmung mit der Bitzahl der Abstimmung variiert. Jedoch kann beispielsweise ein Auftreten einer Unregelmäßigkeit in dem Prozess, die in herkömmlicher Weise ungefähr +20[%] betrug, auf ungefähr +10[%] verringert werden; deswegen ist es möglich, den Maximalstrom mit einer hohen Genauigkeit einzustellen und die Chipfläche zu verringern.
  • Überdies wird der Basisstrom Id durch die folgende Gleichung bestimmt: Id = {[Vref1 + Vbe(Q24) – Vbe(Q23)] × R2/(R1 + R2) + Vbe(Q20) – Vbe(Q23)}/Rs (16)
  • Unterdessen weist die Referenzspannungsquelle 17 einen Aufbau auf, der in 5 gezeigt ist. Die vorliegende Erfindung führt eine Abstimmeinstellung bezüglich eines Widerstands, der durch ein Bezugszeichen Rt angezeigt ist, in der Referenzspannungsquelle 17 durch, um so die Referenzspannung Vref1 einzustellen. Diese Anordnung ermöglicht es, den Basisstrom mit einer höheren Genauigkeit zu steuern und die Chipfläche des Ausgangstransistors zu verringern.
  • Zusätzlich kann die Gleichstromstabilisierungs-Energieversorgungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung auch einen Aufbau aufweisen, bei welchem die Basis des vierten Transistors Q4 mit dem Eingangsanschluss des Fehlerverstärkers verbunden ist, zu welchem die Ausgangsspannung zurückkehrt, und der Referenzwiderstand Rr ist eingestellt, um es zuzulassen, dass der Basisstrom des vierten Transistors Q4 gleich dem Basisstrom des Eingangstransistors Q51 des Fehlerverstärkers auf ein Ausgeben der Nennspannung hin ist.
  • Bei der oben erwähnten Anordnung kehrt die Ausgangsspannung normalerweise zu dem Fehlerverstärker über die Ausgangsteilerwiderstände zurück, und der Basisstrom des Eingangstransistors Q51 des Fehlerverstärkers wird über die Ausgangsteilerwiderstände zugeführt; unterdessen wird, wie in der vorliegenden Erfindung beschrieben, bei dem Aufbau, bei dem ein Strom, der einer Ausgangsspannung entspricht, an den Referenzwiderstand Rr der Kurzschluss-Schutzschaltung angelegt wird, der Basisstrom des Eingangstransistors Q51 des Fehlerverstärkers von der Basis des vierten Transistors Q4 zugeführt.
  • Deswegen wird, wenn der Basisstrom des vierten Transistors Q4 eingestellt wird, gleich dem Basisstrom des Eingangstransistors Q51 auf ein Ausgeben der Nennspannung hin zu sein, der Basisstrom nicht über die Ausgangsteilerwiderstände zugeführt. Somit verursacht, auch wenn die Ausgangsteilerwiderstände hohe Widerstandswerte zum Energiesparen aufweisen, der Basisstrom einen Spannungsabfall an den Ausgangsteilerwiderständen nicht, so dass es möglich ist, einen Fehler der Nenn-Ausgangsspannung zu eliminieren, der durch eine Unregelmäßigkeit von hFE des Eingangstransistors Q51 herbeigeführt wird.
  • Die Basis des vierten Transistors Q4 der Kurzschluss-Schutzschaltung ist nämlich mit dem Eingangsanschluss des Fehlerverstärkers verbunden, um so einen Basisstrom des Eingangstransistors Q51 des Fehlerverstärkers von der Basis des vierten Transistors Q4 zuzuführen, und der Referenzwiderstand Rr ist eingestellt, den Strom, der von dem Transistor Q4 zugeführt wird, mit dem Basisstrom des Eingangstransistors Q51 auf ein Ausgeben der Nennspannung hin auszugleichen.
  • Aus diesem Grund ist es möglich, einen Strom zu eliminieren, der über die Ausgangsteilerwiderstände zu dem Eingangstransistor Q51 zugeführt wird; somit verursacht, auch wenn die Ausgangsteilerwiderstände hohe Widerstandswerte zum Energiesparen aufweisen, der Basisstrom einen Spannungsabfall an den Ausgangsteilerwiderständen nicht, so dass es möglich ist, einen Fehler der Nenn-Ausgangsspannung zu eliminieren, der durch eine Unregelmäßigkeit von hFE in dem Eingangstransistor Q51 hervorgerufen wird.
  • Ferner kann die Gleichstromstabilisierungs-Energieversorgungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung auch eine Abstimmeinstellung bezüglich jedem Teilerwiderstand R1 oder R2 ausführen.
  • Die oben erwähnte Anordnung ermöglicht es, den Basisstrom des PNP-Transistors mit einer hohen Genauigkeit in dem Fall eines Ausgangskurzschlusses zu unterdrücken, um eine kleinere Stromspanne des PNP-Transistors zu erreichen, und um die Chipfläche weiter zu verringern.
  • Ferner kann die Gleichstromstabilisierungs-Energieversorgungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung auch eine Abstimmeinstellung bezüglich des Widerstands der Referenzspannungsquelle durchführen, die die Referenzspannung erzeugt.
  • Die oben erwähnte Anordnung ermöglicht es, eine Temperatureigenschaft der Referenzspannung zu verbessern, was zu einer besseren Temperatureigenschaft des Basisstroms des PNP-Transistors führt. Somit ist es möglich, einen Überstromschutzbetrieb und/oder einen Kurzschluss-Schutzbetrieb mit einer höheren Genauigkeit zu erreichen.

Claims (10)

  1. Gleichstromstabilisierungs-Energieversorgungsvorrichtung, in welcher ein Leistungstransistor und ein Steuerabschnitt (12) in einem Gehäuse versiegelt sind, wobei der Leistungstransistor (TR) als ein Leistungselement zwischen einem Eingangs- und einem Ausgangsanschluss (P1, P2) wirkt, wobei der Steuerabschnitt (12) einen Fehlerverstärker (16) aufweist, der eine Ausgangsspannung (V0) des Leistungstransistors (TR) mit einer vorbestimmten Referenzspannung (Vref1) vergleicht, zum Steuern eines Basisstroms des Leistungstransistors (TR) in Übereinstimmung mit einem Unterschied zwischen der Ausgangsspannung (V0) und der vorbestimmten Referenzspannung, wobei der Steuerabschnitt (12) eine Kurzschluss-Schutzschaltung (15) aufweist, umfassend: einen Basiswiderstand (Rs) zum Erfassen eines Basisstroms (Id) des Leistungstransistors (TR), einen Basisstrom-Erzeugungsabschnitt (Q12; Q1, Q2), der zwischen dem Basiswiderstand (Rs) und einer Basis des Leistungstransistors (TR) angeordnet ist, und der einen Steuerstrom, der einem Unterschied zwischen der Ausgangsspannung und der Referenzspannung (Vref1) entspricht, verstärkt, um so den Basisstrom (Id) zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerabschnitt ferner einschließt: einen Referenzwiderstand (Rr), einen Stromziehabschnitt (Q3, Q4), der den Referenzwiderstand (Rr) zwischen Energiequellenleitungen verbindet und der einen größeren Strom von einer Eingangsenergiequellenleitung in den Referenzwiderstand (Rr) zieht, wenn die Ausgangsspannung niedriger wird, einen Teilpotenzial-Widerstandsteilerabschnitt (R1, R2) zum Teilen einer Anschlussspannung des Referenzwiderstands (Rr), und eine Stromspiegelschaltung (CM1) zum Einstellen des Steuerstroms, um so einen Teilpotenzialwert des Teilpotenzial-Widerstandsteilerabschnitts (R1, R2) mit einer Spannung zwischen den Anschlüssen des Basiswiderstands (Rs) auszugleichen.
  2. Gleichstromstabilisierungs-Energieversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1, weiter umfassend einen Stromerfassungswiderstand (Rp), der in Reihe zu dem Leistungstransistor gebildet ist, wobei der Steuerabschnitt eine Überstromschutzschaltung einschließt, die eine Spannung zwischen Anschlüssen des Stromerfassungswiderstands überwacht und einen Überstromschutzbetrieb durchführt, wenn eine Spannung zwischen den Anschlüssen einen vorbestimmten Wert überschreitet.
  3. Gleichstromstabilisierungs-Energieversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Basisstrom-Erzeugungsabschnitt einen ersten und einen zweiten Transistor (Q1, Q2) einschließt, die eine Darlington-Verbindung ausführen.
  4. Gleichstromstabilisierungs-Energieversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Stromziehabschnitt einen dritten und einen vierten Transistor (Q3, Q4) einschließt.
  5. Gleichstromstabilisierungs-Energieversorgungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei eine Basis des vierten Transistors (Q4) mit einem Eingangsanschluss des Fehlerverstärkers verbunden ist, zu welchem die Ausgangsspannung (V0) zurückkehrt, und der Referenzwiderstand (Rr) so eingestellt ist, es zuzulassen, dass ein Basisstrom des vierten Transistors (Q4) gleich einem Basisstrom eines Eingangstransistors (Q51) des Fehlerverstärkers (16) ist, auf ein Ausgeben einer Nennspannung hin.
  6. Gleichstromstabilisierungs-Energieversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Teilpotenzialwiderstandsteilerabschnitt Teilpotenzial-Teilungswiderstände (R1, R2) einschließt.
  7. Gleichstromstabilisierungs-Energieversorgungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei eine Abgleicheinstellung an zumindest einem der Teilpotenzial-Teilungswiderstände (R1 und R2) durchgeführt wird.
  8. Gleichstromstabilisierungs-Energieversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine Abgleicheinstellung an einem Widerstand einer Spannungsquelle durchgeführt wird, die die Referenzspannung (Vref1) erzeugt.
  9. Gleichstromstabilisierungs-Energieversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Leistungstransistor ein PNP-Transistor ist.
  10. Gleichstromstabilisierungs-Energieversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, weiter umfassend: eine Reihenschaltung, die zwischen Energiequellenleitungen (21, 22) bereitgestellt ist, einschließend einen fünften Transistor (24), dessen Basis eine Konstantspannung aufnimmt und dessen Emitter mit einer Konstantstromquelle (F3) verbunden ist; einen dritten Transistor (Q3), dessen Basis mit einem Verbindungspunkt der Konstantstromquelle (F3) und des Emitters des fünften Transistors (Q24) verbunden ist, und der eine Emitterspannung (Va) ausgibt, die einer Spannung des Verbindungspunktes entspricht, wobei ein Ende des Referenzwiderstands (Rr) mit dem Verbindungspunkt der Konstantstromquelle (F3) und des Emitters des fünften Transistors (24) verbunden ist.
DE69937778T 1998-10-12 1999-10-11 Gleichstromstabilisierungs-Stromversorgungsschaltung Expired - Fee Related DE69937778T2 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28923598 1998-10-12
JP28923598 1998-10-12
JP11088537A JP3065605B2 (ja) 1998-10-12 1999-03-30 直流安定化電源装置
JP8853799 1999-03-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69937778D1 DE69937778D1 (de) 2008-01-31
DE69937778T2 true DE69937778T2 (de) 2008-12-04

Family

ID=26429900

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69937778T Expired - Fee Related DE69937778T2 (de) 1998-10-12 1999-10-11 Gleichstromstabilisierungs-Stromversorgungsschaltung

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6201674B1 (de)
EP (1) EP0994401B1 (de)
JP (1) JP3065605B2 (de)
KR (1) KR100353548B1 (de)
DE (1) DE69937778T2 (de)

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6894468B1 (en) * 1999-07-07 2005-05-17 Synqor, Inc. Control of DC/DC converters having synchronous rectifiers
JP2001350529A (ja) * 2000-06-08 2001-12-21 Murata Mfg Co Ltd 電源装置およびそれを用いた電子機器および電源装置の出力短絡保護方法
US6496345B1 (en) * 2000-10-10 2002-12-17 National Semiconductor Corporation Current regulation with low on resistance in overdriven mode
JP3487428B2 (ja) 2000-10-31 2004-01-19 松下電器産業株式会社 電源回路および非接触icカード
US6459247B1 (en) * 2000-11-21 2002-10-01 Agilent Technologies, Inc. Power supply capable of being configured to generate positive and negative output resistances
JP2002196830A (ja) * 2000-12-25 2002-07-12 Nec Saitama Ltd 定電圧レギュレータ及びその使用方法
FR2819904B1 (fr) * 2001-01-19 2003-07-25 St Microelectronics Sa Regulateur de tension protege contre les courts-circuits
US6678130B2 (en) * 2001-03-27 2004-01-13 Agilent Technologies, Inc. Voltage regulator with electrostatic discharge shunt
JP3548739B2 (ja) * 2001-11-07 2004-07-28 三菱電機株式会社 車載用電子制御装置
US6541945B1 (en) * 2001-12-13 2003-04-01 National Semiconductor Corporation Apparatus and method for sharing two or more amplifiers to an array of pass circuits in a regulator circuit
JP3818231B2 (ja) * 2002-07-12 2006-09-06 株式会社デンソー 電源回路
DE10239813B4 (de) * 2002-08-29 2005-09-29 Advanced Micro Devices, Inc., Sunnyvale Elektronische Schaltung mit verbesserter Stromstabilisierung
JP4163019B2 (ja) * 2003-02-06 2008-10-08 シャープ株式会社 安定化電源用デバイスおよびそれを用いるスイッチング電源装置ならびに電子機器
JP3610556B1 (ja) * 2003-10-21 2005-01-12 ローム株式会社 定電圧電源装置
JP2005235932A (ja) * 2004-02-18 2005-09-02 Seiko Instruments Inc ボルテージレギュレータおよびその製造方法
JP3907640B2 (ja) * 2004-05-20 2007-04-18 松下電器産業株式会社 過電流防止回路
JP4206969B2 (ja) * 2004-05-31 2009-01-14 ソニー株式会社 電源装置
JP4628176B2 (ja) * 2004-06-14 2011-02-09 ローム株式会社 電源装置および電子機器
JP4429868B2 (ja) * 2004-10-14 2010-03-10 シャープ株式会社 スイッチング電源回路及びそれを用いた電子機器
US7342440B2 (en) 2005-03-04 2008-03-11 Infineon Technologies Austria Ag Current regulator having a transistor and a measuring resistor
DE102005010013B4 (de) * 2005-03-04 2011-07-28 Infineon Technologies Austria Ag Stromregler mit einem Transistor und einem Messwiderstand
DE102005028211B4 (de) * 2005-06-17 2007-02-01 Infineon Technologies Ag Schaltungsanordnung zum Verbinden eines ersten Schaltungsknotens mit einem zweiten Schaltungsknoten und zum Schutz des ersten Schaltungsknotens vor einer Überspannung
JP4781732B2 (ja) * 2005-06-24 2011-09-28 株式会社リコー 電源システム装置及びその制御方法
US7538528B2 (en) * 2006-09-13 2009-05-26 Linear Technology Corporation Constant power foldback mechanism programmable to approximate safe operating area of pass device for providing connection to load
JP2008123276A (ja) * 2006-11-13 2008-05-29 Sharp Corp 定電圧出力回路
JP5044448B2 (ja) * 2008-03-03 2012-10-10 ルネサスエレクトロニクス株式会社 電源スイッチ回路
JP4880007B2 (ja) * 2009-03-10 2012-02-22 株式会社リコー 定電圧電源回路
JP2010226788A (ja) * 2009-03-19 2010-10-07 Oki Semiconductor Co Ltd 過電流検出回路および電源装置
CN102035165B (zh) * 2009-09-29 2014-07-30 意法半导体研发(上海)有限公司 用于短路保护的系统和方法
JP2012083850A (ja) * 2010-10-07 2012-04-26 On Semiconductor Trading Ltd 定電圧電源回路
US9608508B2 (en) * 2013-07-29 2017-03-28 Microsemi P.O.E Ltd. Integrated limiter and active filter
EP3192140B1 (de) * 2014-09-11 2021-06-09 ABB Schweiz AG Schutzschaltung
US11522363B2 (en) * 2018-09-03 2022-12-06 Stmicroelectronics S.R.L. Supply protection circuit that protects power transistor from a supply signal of an incorrect polarity
JP2023047804A (ja) * 2021-09-27 2023-04-06 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3771021A (en) * 1972-08-02 1973-11-06 Amp Inc Overcurrent foldback circuit
US4428015A (en) * 1981-12-22 1984-01-24 Hughes Aircraft Company Overcurrent limiter circuit for switching regulator power supplies
JPS60521A (ja) * 1983-06-15 1985-01-05 Mitsubishi Electric Corp 電流制限保護回路
JPS6037018A (ja) 1983-08-05 1985-02-26 Nippon Denso Co Ltd 電流リミッタ装置
US4587476A (en) * 1983-09-29 1986-05-06 The Boeing Company High voltage temperature compensated foldback circuit
IT1205095B (it) * 1987-06-25 1989-03-10 Sgs Microelettronica Spa Regolatore di tensione di tipo serie a bassa caduta di tensione,in circuito integrato,con transistore pnp di potenza protetto contro le sovratensioni e le sovracorrenti
DD277562A1 (de) * 1988-12-01 1990-04-04 Radebeul Rapido Waegetechnik Schaltung zur strombegrenzung mit foldback-verhalten
JPH0363217A (ja) 1989-08-02 1991-03-19 Kansai Paint Co Ltd 浴用剤
JPH03136112A (ja) 1989-10-23 1991-06-10 Sharp Corp 安定化電源回路
US5257156A (en) * 1992-03-18 1993-10-26 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Turn-on transient overcurrent response suppressor
JP2643813B2 (ja) * 1993-12-24 1997-08-20 日本電気株式会社 安定化電源回路
JPH07250468A (ja) * 1994-03-11 1995-09-26 Fujitsu Ltd Dc/dcコンバータ
JPH08263152A (ja) * 1995-03-20 1996-10-11 Fujitsu Ten Ltd 安定化電源回路
JP3330004B2 (ja) 1995-12-13 2002-09-30 シャープ株式会社 直流安定化電源
JP3442942B2 (ja) 1996-10-08 2003-09-02 シャープ株式会社 直流安定化電源回路の出力ドライブ回路

Also Published As

Publication number Publication date
DE69937778D1 (de) 2008-01-31
KR20000028983A (ko) 2000-05-25
EP0994401B1 (de) 2007-12-19
KR100353548B1 (ko) 2002-09-26
JP2000187515A (ja) 2000-07-04
EP0994401A2 (de) 2000-04-19
US6201674B1 (en) 2001-03-13
JP3065605B2 (ja) 2000-07-17
EP0994401A3 (de) 2000-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69937778T2 (de) Gleichstromstabilisierungs-Stromversorgungsschaltung
DE69724212T2 (de) Ausgangstreiberschaltung für einen stabilisierten DC-Stromversorgungsschaltkreis
DE2424812B2 (de) Verstärker mit Überstromschutz
EP0421516B1 (de) Stromversorgungseinrichtung mit Spannungsregelung und Strombegrenzung
DE4237122C2 (de) Schaltungsanordnung zur Überwachung des Drainstromes eines Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistors
DE3419664C2 (de)
DE69838973T2 (de) Schwachstromüberwachung durch "low-side" getriebenen DMOS mittels Modulierung seines inneren Widerstands
DE60130696T2 (de) Vorspannungsschaltung für einen Feldeffekttransistor
DE4340721A1 (de) Verstärkerschaltung
DE1198417B (de) Relais-Schaltungsanordnung mit Transistoren
DE2122768A1 (de) Spannungsregler fur negative Spannungen
DE2930017A1 (de) Transistorleistungsverstaerkerschaltung
DE1537185B2 (de) Amplitudenfilter
EP0749059A2 (de) Telekommunikationsendgerät mit Spannungsregelschaltung
DE2729722C2 (de)
DE2853581A1 (de) Verstaerkerschaltung mit einem hohen mass an gleichtaktunterdrueckung
DE3643869C1 (de) Schaltungsanordnung zur UEberwachung einer Brueckenendstufe
DE2931525A1 (de) Schaltungsanordnung zur stabilisierung des gleichstromarbeitspunktes eines differenzverstaerkers
EP0990199B1 (de) Reglervorrichtung
DE10054971B4 (de) Pufferschaltung und Halteschaltung
DE2349987A1 (de) Schaltung mit konstanter spannung
DE2712531A1 (de) Konstantspannungsschaltung
DE2404850B2 (de) Elektronische Sicherung für einen Gegentakt-Verstärker
DE3419010C2 (de)
DE69832851T2 (de) Stromquellenschaltung

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee