JP2000305639A - 定電圧レギュレータ回路 - Google Patents

定電圧レギュレータ回路

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JP2000305639A
JP2000305639A JP11117128A JP11712899A JP2000305639A JP 2000305639 A JP2000305639 A JP 2000305639A JP 11117128 A JP11117128 A JP 11117128A JP 11712899 A JP11712899 A JP 11712899A JP 2000305639 A JP2000305639 A JP 2000305639A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 過電圧状態から回路を保護し、発熱,発火等
の危険性からの回避を実現しつつ、部品点数と製造時の
工程数を削減し、製造コストを低下させる。 【解決手段】 入力電圧を監視する電圧監視回路11
と、電圧監視回路11が入力電圧Vinの異常を検出した
とき、出力電圧Voutをオフする出力電圧制御回路10
と、電圧監視回路11による入力電圧Vinの異常検出点
(検出電圧レベル)を可変するための外付けの分圧抵抗
R17,R18とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、入力電圧の電圧異
常を検出して回路を保護可能となされた定電圧レギュレ
ータ回路に関する。
【0002】
【従来の技術】入力の電圧異常を検出して回路内部を保
護可能となされた従来の定電圧レギュレータ回路の構成
例を図3に示す。
【0003】この図3において、端子32,33は入力
側の端子であり、端子37,38は出力側の端子であ
る。端子32はシリーズレギュレータIC31の入力端
子34に接続され、端子33及び38はシリーズレギュ
レータIC31のグランド端子39に接続され、端子3
7はシリーズレギュレータIC31の出力端子36に接
続されている。
【0004】端子32と33の間には、コンデンサC3
1が接続され、また、直列接続された分圧抵抗R33,
R34及びツェナダイオードD32が接続されている。
分圧抵抗R33,R34の分圧点はNPN型のトランジ
スタQ34のベースに接続され、当該トランジスタQ3
4のコレクタはシリーズレギュレータIC31のオン/
オフ制御端子35に、トランジスタQ34のエミッタは
端子33,38に接続されている。また、端子37と3
8の間には、コンデンサC32が接続されている。
【0005】次に、シリーズレギュレータIC31の内
部構成において、入力端子34は、PNP型のトランジ
スタQ35のエミッタ、PNP型のトランジスタQ31
のエミッタ、電流源I31の一端に接続されている。オ
ン/オフ制御端子35は、トランジスタQ35のベース
に接続されている。また、出力端子36は、トランジス
タQ31のコレクタ、出力電圧制御回路40内の抵抗R
41の一端に接続されている。さらに、グランド端子3
9は、ツェナダイオードD31のアノード、抵抗R32
の一端、NPN型のトランジスタQ33のエミッタと出
力電圧制御回路40のトランジスタQ32のエミッタ及
び抵抗R42の一端に接続されている。
【0006】また、シリーズレギュレータIC31の内
部構成において、トランジスタQ35のコレクタは、抵
抗R31を介してトランジスタQ33のベースに接続さ
れ、抵抗R31とトランジスタQ33のベースとの間は
抵抗R32を介してグランド端子39に接続されてい
る。電流源I31の他端はツェナダイオードD31のカ
ソード、及び、出力電圧制御回路40内のオペアンプO
P31の正端子に接続されている。
【0007】出力電圧制御回路40では、上記オペアン
プOP31の負端子が抵抗R41及びR42からなる分
圧抵抗の分圧点に接続され、またオペアンプOP31の
出力端子は抵抗R43を介してトランジスタQ32のベ
ースに接続されている。また、トランジスタQ32のコ
レクタは抵抗R44を介してトランジスタQ31のベー
スに接続され、抵抗R43とトランジスタQ32のベー
スとの間の接続点はトランジスタQ33のコレクタに接
続されている。
【0008】この図3に示す定電圧レギュレータ回路に
おいて、トランジスタQ31はシリーズレギュレータI
C31の主スイッチである。上記ツェナダイオードD3
1と電流源I31との間の接続点の電圧は上記出力電圧
制御回路40のオペアンプOP31の正端子への基準電
圧となっている。また、トランジスタQ33は出力電圧
制御回路40のトランジスタQ32をオフするためのス
イッチである。
【0009】出力電圧制御回路40は、抵抗R44,R
43,R41,R42、トランジスタQ32、オペアン
プOP31からなり、上記オペアンプOP31は上記ツ
ェナダイオードD31からの基準電圧と入力電圧Vinを
分圧抵抗R41,R42にて分圧した電圧とを比較し、
その比較結果に応じて上記トランジスタQ32を介して
トランジスタQ31のエミッタ−コレクタ間のインピー
ダンスを制御する。
【0010】すなわち、この図3に示す定電圧レギュレ
ータ回路によれば、上記出力電圧制御回路40によりト
ランジスタQ31の制御を行うようにしており、また、
端子37と端子38との間にコンデンサC32を設けて
いることにより、出力電圧Voutをほぼ一定値に安定化
する。
【0011】ここで、以上のような構成を有する従来の
定電圧レギュレータ回路において、通常状態では、トラ
ンジスタQ34がオフ状態であり、また、トランジスタ
Q35とトランジスタQ33もオフ状態となっている。
したがって、当該通常状態の場合は、上述したように、
出力電圧制御回路40がトランジスタQ31を制御する
ことによる、出力電圧Voutの安定制御動作が行われ
る。
【0012】一方、当該定電圧レギュレータ回路への入
力電圧Vinが、上記通常状態から過電圧状態に変化する
と、その変化時点でトランジスタQ34はオン状態とな
り、また、トランジスタQ35とトランジスタQ33も
オン状態となる。これにより、通常状態時に動作する電
圧制御用トランジスタQ32は、当該通常状態から過電
圧状態に変化した変化時点でオフ状態に変化し、さらに
トランジスタQ31もオフとなり、シリーズレギュレー
タIC31からの出力電圧Voutが無くなる。
【0013】すなわち、過電圧状態となって定電圧レギ
ュレータ回路の入力電圧Vinが上昇すると、入出力間の
電位差で損失が大きくなって異常発熱することになり、
その結果、回路が破損したり発煙,発火等する危険性が
高くなるため、図3に示した従来の定電圧レギュレータ
回路では、過電圧状態となったときに強制的にトランジ
スタQ32とトランジスタQ31をオフとすることで、
過電圧状態による異常発熱による回路の保護、及び発
熱,発火等の危険性からの回避を実現している。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記過
電圧状態の対策として上記トランジスタQ34やツェナ
ダイオードD32、抵抗R33,R34等を外付けによ
り設けることは、部品点数の増加と製造時の工程数の増
加を招き、その結果として、上述した従来の定電圧レギ
ュレータ回路の製造コストを上昇させる要因となってい
る。
【0015】そこで、本発明はこのような状況に鑑みて
なされたものであり、過電圧状態から回路を保護し、ま
た、発熱,発火等の危険性からの回避を実現しつつ、部
品点数の削減と製造時の工程数の削減を可能とし、製造
コストを低下させることを可能とする、定電圧レギュレ
ータ回路を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明の定電圧レギュレ
ータ回路は、入力電圧を監視する電圧監視手段と、上記
電圧監視手段が入力電圧の異常を検出したとき、出力を
オフする出力電圧制御手段と、上記電圧監視手段による
入力電圧の異常検出点を可変する異常検出点可変手段と
を有することにより、上述した課題を解決する。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施の形態につ
いて、図面を参照しながら説明する。
【0018】図1には、入力の電圧異常を検出して回路
内部を保護可能となされた本発明の第1の実施の形態の
定電圧レギュレータ回路の構成例を示す。
【0019】この図1において、端子2,3は入力側の
端子であり、端子7,8は出力側の端子である。端子2
はシリーズレギュレータIC1の入力端子4に接続さ
れ、端子3及び8はシリーズレギュレータIC1のグラ
ンド端子9に接続され、端子7はシリーズレギュレータ
IC1の出力端子6に接続されている。
【0020】端子2と3の間には、コンデンサC11が
接続され、また、直列接続された分圧抵抗R17,R1
8が接続されている。抵抗R17,R18の分圧点はシ
リーズレギュレータIC1のVS端子5に接続されてい
る。また、端子7と8の間には、コンデンサC12が接
続されている。
【0021】次に、シリーズレギュレータIC1の内部
構成において、入力端子4は、PNP型のトランジスタ
Q11のエミッタ、電流源I11の一端、電圧監視回路
11の抵抗R15の一端に接続されている。出力端子6
は、トランジスタQ11のコレクタ、出力電圧制御回路
10内の抵抗R11の一端に接続されている。さらに、
グランド端子9は、ツェナダイオードD11のアノー
ド、電圧監視回路11内の抵抗R16の一端、NPN型
のトランジスタQ13のエミッタ、出力電圧制御回路1
0のトランジスタQ12のエミッタ及び抵抗R12の一
端に接続されている。
【0022】また、VS端子5は、電圧監視回路11内
の分圧抵抗R15,R16の分圧点及びオペアンプOP
12の正端子に接続されている。すなわち、この図1の
構成の場合、VS端子5を介して接続された抵抗R15
とR17からなる並列抵抗と、同じくVS端子5を介し
て接続された抵抗R16とR18からなる並列抵抗とに
よって抵抗分割された電圧が、上記電圧監視回路11の
オペアンプOP12の正端子に印加されるようになって
いる。
【0023】次に、シリーズレギュレータIC1の内部
構成において、電流源I11の他端はツェナダイオード
D11のカソード、及び、電圧監視回路11内のオペア
ンプOP12の負端子、及び、出力電圧制御回路10内
のオペアンプOP11の正端子に接続されている。
【0024】出力電圧制御回路10内では、分圧抵抗R
11,R12の分圧点がオペアンプOP11の負端子に
接続され、また当該オペアンプOP11の出力端子は抵
抗R13を介してトランジスタQ12のベースに接続さ
れている。さらに、当該トランジスタQ12のコレクタ
は抵抗R14を介してトランジスタQ11のベースに接
続され、抵抗R13とトランジスタQ12のベースとの
間の接続点はトランジスタQ13のコレクタに接続され
ている。
【0025】この図1に示す第1の実施の形態の定電圧
レギュレータ回路において、トランジスタQ11はシリ
ーズレギュレータIC1の主スイッチである。上記ツェ
ナダイオードD11と電流源I11との間の接続点の電
圧は、上記電圧監視回路11のオペアンプOP12の負
端子への基準電圧となり、且つ、上記出力電圧制御回路
10のオペアンプOP11の正端子への基準電圧となっ
ている。また、トランジスタQ13は、出力電圧制御回
路10のトランジスタQ12を強制的にオフするための
スイッチである。
【0026】出力電圧制御回路10は、分圧抵抗R1
1,R12、抵抗R13,R14、トランジスタQ1
2、オペアンプOP11からなり、上記オペアンプOP
11は上記ツェナダイオードD11からの基準電圧と入
力電圧Vinを分圧抵抗R11,R12にて分圧した電圧
とを比較し、その比較結果に応じて上記トランジスタQ
12を介してトランジスタQ11を制御する。
【0027】すなわち、この図1に示す第1の実施の形
態の定電圧レギュレータ回路によれば、上記出力電圧制
御回路10にてトランジスタQ11の制御を行うように
しており、また、端子7と端子8との間にコンデンサC
12を設けていることにより、出力電圧Voutをほぼ一
定値に安定化する。
【0028】ここで、本実施の形態の定電圧レギュレー
タ回路においては、入力過電圧状態に対応することを目
的として、以下のような構成を有している。
【0029】電圧監視回路11は、分圧抵抗R15,R
16とオペアンプOP12からなり、分圧抵抗R15,
R16の分圧点がVS端子5を介して分圧抵抗R17,
R18の分圧点に接続され、これら抵抗R15及びR1
7からなる並列抵抗と抵抗R16及びR18からなる並
列抵抗とによって抵抗分割された電圧が、オペアンプO
P12の正端子に印加される。したがって、当該電圧監
視回路11では、上記抵抗R15,R17,R16,R
18からなる並列抵抗によって上記入力電圧Vinを抵抗
分割した電圧と、上記ツェナダイオードD11からの基
準電圧とをオペアンプOP12にて比較し、その比較結
果に応じて上記トランジスタQ13を制御する。なお、
実際には、オペアンプOP12における検出レベルに
は、ヒステリシスを設定している。
【0030】ここで、以上のような構成を有する第1の
実施の形態の定電圧レギュレータ回路において、電圧監
視回路11のオペアンプOP12の出力は、上記抵抗R
15,R17,R16,R18からなる並列抵抗によっ
て上記入力電圧Vinを抵抗分割した電圧(正端子への入
力電圧)が、上記ツェナダイオードD11からの基準電
圧(負端子への入力電圧)よりも「大」となるとき、ハ
イ(H)レベルとなる。
【0031】したがって、適正な入力レベルの場合は、
電圧監視回路11のオペアンプOP12の出力レベルは
ロー(L)レベルとなり、その結果、トランジスタQ1
3はオフ状態となる。このため、当該通常状態の場合
は、上述したように出力電圧制御回路10がトランジス
タQ11を制御することによる、出力電圧Voutの安定
制御動作が行われる。
【0032】一方、上記抵抗R15,R17,R16,
R18からなる並列抵抗によって上記入力電圧Vinを抵
抗分割した電圧(正端子への入力電圧)が、上記ツェナ
ダイオードD11からの基準電圧(負端子への入力電
圧)よりも「大」となるとき、すなわち、当該定電圧レ
ギュレータ回路への入力電圧Vinが上記通常状態から過
電圧状態に変化すると、その変化時点で電圧監視回路1
1のオペアンプOP12の出力レベルはハイレベルとな
る。したがって、トランジスタQ13はオン状態とな
り、これに伴ってトランジスタQ12とQ11がオフと
なり、その結果、シリーズレギュレータIC1からの出
力電圧Voutが無くなる。
【0033】このように、従来のレギュレータICで
は、過電圧状態となって入力電圧Vinが上昇すると、入
出力間の電位差と、出力電流による損失が大きくなって
異常発熱することになり、その結果、回路が破損したり
発煙,発火等する危険性が高くなるため、本発明の第1
の実施の形態の定電圧レギュレータ回路では、当該過電
圧状態となったときに強制的にトランジスタQ12とト
ランジスタQ11をオフとすることで、無負荷電流にし
て、損失を無くし、過電圧状態による異常発熱による回
路の保護、及び発熱,発火等の危険性からの回避を実現
している。
【0034】また、ここまでの説明は、入力電圧Vinの
異常電圧検出例として過電圧状態を検出する場合を例に
挙げて説明したが、当該第1の実施の形態の定電圧レギ
ュレータ回路は、入力電圧Vinが低電圧となるような異
常電圧を検出し、当該低電圧での異常電圧検出時に、出
力安定動作可能な入力電圧に至るまで出力電圧Voutを
無くすような電圧監視を行うことも可能である。
【0035】上述のように、低電圧検出時に出力電圧V
outを無くすような電圧監視を行う場合、電圧監視回路
11のオペアンプOP12は、正端子への入力電圧(入
力電圧Vinを抵抗分割した電圧)が負端子への入力電圧
(基準電圧)よりも「大」となるとき、通常状態として
ロー(L)レベルを出力し、一方で、正端子への入力電
圧(入力電圧Vinを抵抗分割した電圧)が負端子への入
力電圧(基準電圧)よりも「小」となるとき、低電圧に
よる異常電圧であるとしてハイレベルを出力する。この
ようにオペアンプOP12の出力レベルがハイレベルに
なると、その時点でトランジスタQ13はオン状態とな
り、これに伴ってトランジスタQ12とQ11がオフと
なり、その結果、シリーズレギュレータIC1からの出
力電圧Voutが無くなる。
【0036】また、本発明の第1の実施の形態の定電圧
レギュレータ回路では、電圧監視回路11において、上
記抵抗R17,R18からなる外付け分圧抵抗と当該電
圧監視回路11内に予め設けられている分圧抵抗D1
5,R16からなる内蔵分圧抵抗とを使用して上記入力
電圧Vinを抵抗分割した電圧と、上記ツェナダイオード
D11からの基準電圧とを比較し、その比較結果に応じ
て上記トランジスタQ13をオン/オフ制御するように
しているため、例えば外付けの分圧抵抗R17,R18
の抵抗値を変えるようにすれば、上述したような過電圧
や低電圧等の異常電圧の検出レベルを可変すること(す
なわち、出力オフの動作点を可変すること)が可能であ
る。
【0037】なお、この第1の実施の形態の定電圧レギ
ュレータ回路において、VS端子をオープン状態にした
場合には、電圧監視回路11に内蔵された分圧抵抗R1
5,R16による検出レベルに基づいて電圧監視を行う
ことになる。
【0038】以上説明したように、本発明の第1の実施
の形態の定電圧レギュレータ回路によれば、入力電圧V
inに過電圧が発生しても、最大定格電圧以下であれば、
定電圧レギュレータ回路自体の異常発熱や、発煙、発火
の危険性を回避でき、電源機器の安全性を向上させるこ
とができ、また、低電圧時に出力をオフすることも可能
である。さらに、本発明の第1の実施の形態の定電圧レ
ギュレータ回路によれば、前述の図3に示したような従
来の構成と比較して、ツェナダイオードやトランジスタ
等の外付け部品が不要であるため、部品点数の削減がで
き、且つ製造時のコストダウンが図れる。
【0039】次に、図2には、入力の電圧異常を検出し
て回路内部を保護可能となされた本発明の第2の実施の
形態の定電圧レギュレータ回路の構成例を示す。なお、
この図2の構成において、図1と同じ構成要素には図1
と同一の指示符号を付して、それらの説明は省略する。
【0040】この第2の実施の形態の定電圧レギュレー
タ回路は、図1のVS端子5を備えない3端子型のシリ
ーズレギュレータIC20の構成を示している。この場
合、図1の外付けの分圧抵抗R17,R18が無く、ま
た、電圧監視回路11のオペアンプOP12の正端子に
は内部分圧抵抗R15,R16にて抵抗分割された電圧
のみが印加される。
【0041】また、この第2の実施の形態において、過
電圧保護を行う場合には、電圧監視回路11のオペアン
プOP12として正端子電圧>負端子電圧の時に出力が
ハイレベルとなるものを使用し、一方、低電圧時に出力
をオフとする場合には、電圧監視回路11のオペアンプ
OP12として正端子電位<負端子電位のときに出力が
ハイレベルとなるものを使用する。オペアンプOP12
の出力レベルがハイレベルとなったときのトランジスタ
Q13,Q12,Q11の動作は前記第1の実施の形態
の場合と同様である。また、通常状態のときの動作は第
1の実施の形態の場合と同様である。
【0042】以上説明したように、本発明の第2の実施
の形態の定電圧レギュレータ回路によれば、第1の実施
の形態と同様に、入力電圧Vinに過電圧が発生しても、
最大定格電圧以下であれば、定電圧レギュレータ回路自
体の異常発熱や、発煙、発火の危険性を回避でき、電源
機器の安全性を向上させることができ、また、低電圧時
には、安定動作に電圧になるまで、出力をオフすること
も可能で、ICの出力異常による機器の誤動作回避が可
能である。さらに、本発明の第1の実施の形態の定電圧
レギュレータ回路によれば、前述の図3に示したような
従来の構成と比較して、ツェナダイオードやトランジス
タ等の外付け部品が不要であるため、部品点数の削減が
でき、且つコストダウンが図れる。特に、第2の実施の
形態の構成の場合は、第1の実施の形態の構成のような
外付けの分圧抵抗を設けないため、さらなるコストダウ
ンが可能となる。ICパッケージも3端子で済むので、
安価になる。
【0043】なお、上述した本発明の各実施の形態の定
電圧レギュレータ回路のレギュレータIC10,20
は、上述したようなシリーズレギュレータ方式に限ら
ず、スイッチング方式等を採用した場合も同じ機能を実
現することができる。
【0044】また、各実施の形態の定電圧レギュレータ
回路において、電圧監視回路11を複数設け、それら各
電圧監視回路11にて複数の検出レベルを設定するよう
にすれば、過電圧や低電圧など複数のレベルについての
異常電圧保護を実現することが可能となる。
【0045】その他、図1、図2のレギュレータIC1
0,20の部分(図中太線の枠で囲まれている部分)
は、例えばハイブリッドICのような一体化されたパッ
ケージや、モノリシックICの等価回路を示している。
【0046】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
低電圧レギュレータ回路においては、入力電圧を監視
し、入力電圧の異常を検出したとき、出力をオフし、ま
た、入力電圧の異常検出点を可変することにより、過電
圧状態から回路を保護し、発熱,発火等の危険性からの
回避による機器の信頼性向上を実現しつつ、部品点数と
製造時の工程数を削減し、製造コストを低下させること
が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の定電圧レギュレー
タ回路の概略構成を示す回路図である。
【図2】本発明の第2の実施の形態の定電圧レギュレー
タ回路の概略構成を示す回路図である。
【図3】従来の定電圧レギュレータ回路の概略構成を示
す回路図である。
【符号の説明】
1 シリーズレギュレータIC、 2,3,7,8 端
子、 4 入力端子、5 VS端子、 6 出力端子、
C11,C12 コンデンサ、 R11,R12,R
13,R14,R15,R16,R17,R18 抵
抗、 Q11,Q12,Q13 トランジスタ、 OP
11,OP12 オペアンプ、 D11ツェナダイオー

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力電圧を監視する電圧監視手段と、 上記電圧監視手段が入力電圧の異常を検出したとき、出
    力をオフする出力電圧制御手段と、 上記電圧監視手段による入力電圧の異常検出点を可変す
    る異常検出点可変手段とを有することを特徴とする定電
    圧レギュレータ回路。
  2. 【請求項2】 上記異常検出点可変手段は、上記電圧監
    視手段に予め設定されている異常検出点を可変するため
    の可変値を設定することを特徴とする請求項1記載の定
    電圧レギュレータ回路。
  3. 【請求項3】 上記電圧監視手段と上記出力電圧制御手
    段は集積回路に内蔵され、当該集積回路には、上記異常
    検出点可変手段により上記異常検出点の可変値が設定さ
    れる端子を設けて成ることを特徴とする請求項2記載の
    定電圧レギュレータ回路。
  4. 【請求項4】 上記電圧監視手段は、入力電圧の過電圧
    或いは低電圧を監視することを特徴とする請求項1記載
    の低電圧レギュレータ回路。
JP11712899A 1999-04-23 1999-04-23 定電圧レギュレータ回路 Expired - Lifetime JP4507292B2 (ja)

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