JP2001084044A - 電源装置 - Google Patents

電源装置

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JP2001084044A JP2000193756A JP2000193756A JP2001084044A JP 2001084044 A JP2001084044 A JP 2001084044A JP 2000193756 A JP2000193756 A JP 2000193756A JP 2000193756 A JP2000193756 A JP 2000193756A JP 2001084044 A JP2001084044 A JP 2001084044A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、起動時の突入電流を軽減させるため
に、起動時に入力される電圧を徐々に上昇させることに
よって、出力電圧を徐々に上昇させるソフトスタート機
能を設けた電源装置を提供することを目的とする。 【解決手段】本発明の電源装置は、ベースが比較器１１
の正相入力となるトランジスタＴｒ１のエミッタにエミ
ッタが接続されるとともにコレクタが設置されたトラン
ジスタＴｒ９と、トランジスタＴｒ１のベースとトラン
ジスタＴｒ９のベースとの間に接続されたクランプ回路
１０と、スイッチ２を介して電源電圧Ｖ CCが印加される
定電流源７と、一端がトランジスタＴｒ９のベースに接
続されるとともに他端が設置されるコンデンサＣｓと、
コンデンサＣｓと接続されるとともに接点ｃが定電流源
７と接続され接点ｄが放電回路８に接続されたスイッチ
９と、放電回路８とから構成されるソフトスタート回路
１２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、シリーズレギュレ
ータや定電圧電源等の電源装置及びこの電源装置を構成
する半導体集積回路装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図６に、従来使用されている電源装置の
内部構成を示す回路図を示す。この従来の電源装置は、
スイッチ１，２と、スイッチ２を介して電源電圧ＶCCが
印加される定電流源３，４，５及び抵抗Ｒ１と、ｐｎｐ
型トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３，Ｔｒ６，ＴＲ
８と、ｎｐｎ型トランジスタＴｒ４，Ｔｒ５，Ｔｒ７
と、出力端子６と、出力端子６の出力電圧を分圧するた
めの抵抗Ｒ２，Ｒ３とから構成される。
【０００３】トランジスタＴｒ１は、ベースにスイッチ
１が接続され、エミッタが定電流源３に接続されるとと
もに、コレクタが接地されている。トランジスタＴｒ
２，Ｔｒ３は、エミッタが定電流源４に接続され、それ
ぞれのベースにトランジスタＴｒ１，Ｔｒ６のエミッタ
が接続されるとともに、それぞれのコレクタにトランジ
スタＴｒ４，Ｔｒ５のコレクタが接続される。トランジ
スタＴｒ４，Ｔｒ５は、それぞれのエミッタが接地され
るとともにベースが相互に接続される。又、トランジス
タＴｒ４は、そのコレクタがベースと接続され、トラン
ジスタＴｒ５は、コレクタがトランジスタＴｒ７のベー
スに接続される。
【０００４】トランジスタＴｒ６は、エミッタが定電流
源５と接続され、ベースが抵抗Ｒ２，Ｒ３の接続ノード
と接続されるとともにコレクタが接地される。トランジ
スタＴｒ７はコレクタが抵抗Ｒ１に接続されるとともに
エミッタが接地される。トランジスタＴｒ８は、エミッ
タにスイッチ２を介して電源電圧ＶCCが印加され、ベー
スが抵抗Ｒ１と接続されるとともにコレクタが出力端子
６と接続される。抵抗Ｒ２は、出力端子６と接続され、
又、抵抗Ｒ３は接地される。又、スイッチ１の接点ａを
接続したときトランジスタＴｒ１のベースが接地され、
スイッチ１の接点ｂを接続したときトランジスタＴｒ１
のベースに電圧ＶBGが印加される。更に、出力端子６に
他端が接地された位相補償容量となるコンデンサＣｏを
接続する。
【０００５】このような電源装置において、定電流源
３，４，５及びトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３，
Ｔｒ４，Ｔｒ５，Ｔｒ６によって、トランジスタＴｒ１
のベースが正相入力、トランジスタＴｒ６のベースが逆
相入力、トランジスタＴｒ３，Ｔｒ５のコレクタ同士が
接続された接続ノードが出力となる比較器１１が形成さ
れる。即ち、比較器１１の正相入力にスイッチ１を介し
て電圧ＶBGが印加されるとともに、逆相入力に出力端子
６の出力電圧を抵抗Ｒ２，Ｒ３で分圧した電圧が帰還さ
れた負帰還回路となっている。
【０００６】この電源装置において、スイッチ２が接続
され、定電流源３，４，５、抵抗Ｒ１及びトランジスタ
Ｔｒ８のエミッタに電源電圧ＶCCが印加される。このと
き同時に、スイッチ１が接点ｂに接続されて、トランジ
スタＴｒ１のベースに入力電圧ＶBGが印加される。この
ように、トランジスタＴｒ１のベース電位をＶBGとする
ことにより、トランジスタＴｒ１が非導通の状態とな
り、トランジスタＴｒ２のベースからトランジスタＴｒ
１のエミッタへ電流が流れにくくなると、トランジスタ
Ｔｒ３のエミッタ電流がトランジスタＴｒ２のエミッタ
電流よりも大きくなる。又、トランジスタＴｒ４，Ｔｒ
５がカレントミラー回路を形成しているので、トランジ
スタＴｒ４，Ｔｒ５のコレクタ電流が、トランジスタＴ
ｒ２のエミッタ電流に等しい大きさとなる。
【０００７】そのため、比較器１１からトランジスタＴ
ｒ７のベースへ電流が流れ、このベース電流を増幅した
コレクタ電流がトランジスタＴｒ７を流れるため、抵抗
Ｒ１によってトランジスタＴｒ８のベース電圧が降下さ
れる。よって、トランジスタＴｒ８にエミッタ電流が流
れ、出力端子６より出力電圧Ｖｏが出力される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このようにして、図６
のような電源装置の出力端子６より、出力電圧Ｖｏが出
力されるが、出力電圧Ｖｏが数ｍ秒経て立ち上がるため
に、コンデンサＣｏに１Ａ以上もの起動時充電電流（以
下、「突入電流」と称する）が流れる。この突入電流
は、電源装置の出力トランジスタの電流能力限界まで流
れるため、従来の電源装置のように、急激に出力電圧が
立ちがる場合、大きな突入電流に伴う発熱によって、電
源装置の特性劣化したり、場合によっては破壊してしま
う恐れもあった。又、例えば、ＶCC入力源がＤＣ／ＤＣ
の場合には、突入電流により電源電圧ＶCCが降下してし
まうため、電源装置と並列で用いている回路全てが起動
不良となる恐れがある。
【０００９】上記のような問題を鑑みて、本発明は、起
動時の突入電流を軽減させるために、起動時に入力され
る電圧を徐々に上昇させることによって、出力電圧を徐
々に上昇させるソフトスタート機能を設けた電源装置を
提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の電源装置は、出力回路からの出
力電圧を分圧して得た検出電圧を比較器で基準電圧と比
較し、該比較器の比較出力によって前記出力回路から出
力される検出電圧が前記基準電圧と等しくなるように制
御する電源装置において、起動時に徐々に増加する電圧
を出力するとともに、その出力電圧が前記基準電圧を超
える所定の電圧に至るまで前記基準電圧を前記比較器に
印加しないように動作するソフトスタート回路を設けた
ことを特徴とする。
【００１１】このような電源装置によると、電源装置の
起動時にソフトスタート回路から出力される電圧が所定
の電圧に至るまで徐々に増加するとともに、このソフト
スタート回路からの出力電圧が所定の電圧に至るまで、
比較器に入力される基準電圧が印加されない。よって、
比較器に入力される電圧の変化が緩やかなものとなり、
起動時の出力回路の出力電圧の過渡応答を抑制すること
ができる。
【００１２】請求項２に記載の電源装置は、請求項１に
記載の電源装置において、前記比較器が、第１電圧が印
加された第１電流源、第２電流源、及び第３電流源と、
エミッタに前記第１電流源が接続され、ベースに前記基
準電圧が印加された第１トランジスタと、ベースに前記
第１トランジスタのエミッタが接続されるとともに、エ
ミッタに前記第２電流源が接続された第２トランジスタ
と、エミッタに前記第２電流源が接続された第３トラン
ジスタと、エミッタに前記第３電流源と前記第３トラン
ジスタのベースとが接続され、ベースに前記出力回路か
らの出力電圧を分圧した前記検出電圧が与えられる第４
トランジスタとを有し、前記第３トランジスタのコレク
タ側から前記比較出力を前記出力回路に出力することを
特徴とする。
【００１３】このような電源装置において、請求項３の
ように、前記ソフトスタート回路を、前記第１電流源
と、前記第１トランジスタのエミッタと前記第２トラン
ジスタのベースとの接続ノードに一端が接続されるとと
もに、他端に前記第２電圧が印加されたコンデンサと、
から構成することによって、前記第１電流源から流れる
電流を前記コンデンサに充電して、前記第１トランジス
タのエミッタ電圧を徐々に増加した後、前記基準電圧及
び前記第１トランジスタのベース・エミッタ間電圧によ
って前記第１トランジスタのエミッタ電圧を制限するこ
とができる。
【００１４】又、請求項４のように、前記ソフトスター
ト回路を、第１電圧が印加された第４電流源と、一端が
該第４電流源に接続されるとともに、他端に前記第２電
圧が印加されたコンデンサと、エミッタに前記第１トラ
ンジスタのエミッタが接続され、ベースに前記コンデン
サと前記第４電流源との接続ノードが接続されるととも
にコレクタに前記第２電圧が印加された第５トランジス
タと、前記第１トランジスタのベースと前記第５トラン
ジスタのベースとの間に接続されて、前記第５トランジ
スタのベースの電圧を所定の電圧を超えないように制限
するためのクランプ回路と、から構成し、前記第４電流
源から流れる電流を前記コンデンサに充電して、前記第
５トランジスタのベース電圧を徐々に増加して前記第１
トランジスタのエミッタ電圧を徐々に増加した後、前記
基準電圧及び前記クランプ回路によって前記第５トラン
ジスタのベース電圧を制限することによって前記第１ト
ランジスタのエミッタ電圧を制限ができる。
【００１５】請求項５に記載の電源装置は、請求項３又
は請求項４に記載の電源装置において、前記比較器が、
コレクタとベースに前記第２トランジスタのコレクタが
接続されるとともに、エミッタに前記第２電圧が印加さ
れた第６トランジスタと、前記３トランジスタのコレク
タにコレクタが接続され、前記第６トランジスタのベー
スにベースが接続されるとともにエミッタに前記第２電
圧が印加された第７トランジスタと、を有し、又、前記
電源装置の動作を停止する際に、前記コンデンサを放電
して初期化するための放電回路を設けたことを特徴とす
る。
【００１６】請求項６に記載の電源装置は、請求項１〜
請求項５のいずれかに記載の電源装置において、前記電
源装置が、１チップの半導体集積回路装置であることを
特徴とする。
【００１７】請求項７に記載の電源装置は、請求項６に
記載の電源装置において、起動時の出力電流が通常の出
力電流の１０倍以内になるように充電時間が設定されて
いることを特徴とする。
【００１８】請求項８に記載の電源装置は、請求項３〜
請求項５のいずれかに記載の電源装置において、前記電
源装置が、前記コンデンサが外部に設けられるととも
に、前記コンデンサ以外の回路が１チップの半導体集積
回路装置であることを特徴とする。
【００１９】請求項９に記載の電源装置は、請求項１に
記載の電源装置において、前記ソフトスタート回路にお
いて、前記コンデンサを放電して初期化するとき、その
放電時間を短縮するためのクランプ回路が設けられたこ
とを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】＜第１の実施形態＞本発明の第１
の実施形態について、図面を参照して説明する。図１
は、本実施形態の電源装置の内部構造を示す回路図であ
る。尚、図１の電源装置において、図６の電源装置と同
一の素子及び部分は同一の符号を付して、その詳細な説
明を省略する。
【００２１】図１の電源装置は、ｐｎｐ型トランジスタ
Ｔｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３，Ｔｒ６，Ｔｒ８と、ｎｐｎ型
トランジスタＴｒ４，Ｔｒ５，Ｔｒ７と、抵抗Ｒ１，Ｒ
２，Ｒ３と、スイッチ１，２と、定電流源３，４，５
と、出力端子６とから構成される電源装置に、スイッチ
２を介して電源電圧ＶCCが印加される定電流源７と、ｐ
ｎｐ型トランジスタＴｒ９と、コンデンサＣｓと、放電
回路８と、スイッチ９と、クランプ回路１０とが新たに
設けられた電源装置である。
【００２２】トランジスタＴｒ９は、エミッタがトラン
ジスタＴｒ１のエミッタに接続され、ベースがコンデン
サＣｓと接続されるとともにコレクタが接地される。コ
ンデンサＣｓは、一端が接地されるとともに他端がスイ
ッチ９と接続される。スイッチ９は、接点ｃが定電流源
７に接続され、接点ｄが放電回路８と接続される。クラ
ンプ回路１０は、トランジスタＴｒ９のベースとトラン
ジスタＴｒ１のベースとの間に接続される。又、図６の
電源装置と同様に、出力端子６には他端が接地された位
相補償容量となるコンデンサＣｏが接続される。
【００２３】尚、図６の電源装置と同様に、トランジス
タＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３，Ｔｒ４，Ｔｒ５，Ｔｒ６
と、定電流源３，４，５とによって比較器１１が構成さ
れる。又、定電流源７と、放電回路８と、スイッチ９
と、クランプ回路１０と、トランジスタＴｒ９と、コン
デンサＣｓとによって、ソフトスタート回路１２が構成
される。
【００２４】このような構成の電源装置の動作について
説明する。今、この電源装置は、すでに、スイッチ９の
接点ｄが接続されて、コンデンサＣｓが放電されて初期
状態にあるものとする。スイッチ９を接点ｃに、スイッ
チ１を接点ｂに、それぞれ、切り換えるとともにスイッ
チ２を接続させる。図２に示すＯＮ（電源装置をＯＮに
した状態）とは、このようにスイッチ１，２，９を接続
したときのことをいい、図２に示すＯＦＦ（電源装置を
ＯＦＦにした状態）とは、スイッチ１，２，９を逆の状
態にしたときのことをいう。又、図２（ａ）において、
破線は電源電圧の状態を表し、実線は出力電圧Ｖｏの状
態を表す。更に、図２（ｂ）において、破線はトランジ
スタＴｒ１のベース電圧を表し、実線はトランジスタＴ
ｒ９のベース電圧を表す。
【００２５】このようにして、定電流源３，４，５，
７、抵抗Ｒ１及びトランジスタＴｒ８のエミッタに電源
電圧ＶCCが印加されるとともに、トランジスタＴｒ１の
ベースに電圧ＶBGが印加される。又、スイッチ９の接点
ｃが接続されているので、定電流源７より電流がコンデ
ンサＣｓに流れて、コンデンサＣｓが充電される。この
ように、各スイッチを切り換えて初期状態からＯＮの状
態に切り換えた瞬間は、図２（ｂ）のように、トランジ
スタＴｒ９のベース電圧が０であるので、トランジスタ
Ｔｒ９が導通状態となり、トランジスタＴｒ２のベース
電圧はＶBE（電圧ＶBEはトランジスタＴｒ９のベース・
エミッタ間電圧）となる。
【００２６】又、図２（ａ）のように、出力端子６から
出力される電圧は０のときは、トランジスタＴｒ１，Ｔ
ｒ６のベースに入力される電圧が等しい状態である。そ
の後、コンデンサＣｓが充電されると、トランジスタＴ
ｒ９のベース電圧が徐々に高くなるとともに、トランジ
スタＴｒ９のエミッタ電圧も高くなる。よって、トラン
ジスタＴｒ２のベース電圧がトランジスタＴｒ３のベー
ス電圧よりも高くなり、トランジスタＴｒ２に流れるエ
ミッタ電流がトランジスタＴｒ３に流れるエミッタ電流
より小さくなる。
【００２７】トランジスタＴｒ４，Ｔｒ５に流れるコレ
クタ電流は、トランジスタＴｒ２に流れるエミッタ電流
とその電流値の等しい電流であるから、トランジスタＴ
ｒ７に比較器１１からの出力電流が流れる。トランジス
タＴｒ７は、この出力電流を増幅したコレクタ電流を流
すことによって、抵抗Ｒ１でトランジスタＴｒ８のベー
ス電圧を降下させる。そして、トランジスタＴｒ８に抵
抗Ｒ１による電圧降下に応じたエミッタ電流が流れ、こ
のエミッタ電流が抵抗Ｒ２，Ｒ３に流れることによっ
て、出力電圧Ｖｏが発生する。
【００２８】このとき、図２（ｂ）のようにトランジス
タＴｒ９のベース電圧が徐々に高くなることによってト
ランジスタＴｒ２のベース電圧が徐々に高くなるので、
トランジスタＴｒ７に流れるベース電流も徐々に増加し
ていく。よって、図２（ａ）のように、出力電圧Ｖｏも
トランジスタＴｒ９のベース電圧に応じて徐々に高くな
る。トランジスタＴｒ９のベース電圧がこのように高く
なり電圧ＶBGを超えると、トランジスタＴｒ９よりもト
ランジスタＴｒ１に多くのエミッタ電流が流れ始め、ト
ランジスタＴｒ２のベース電圧がトランジスタＴｒ１に
よって決定される。
【００２９】このように、トランジスタＴｒ１によっ
て、トランジスタＴｒ２のベース電圧が決定されるた
め、トランジスタＴｒ２のベース電圧が一定となる。よ
って、トランジスタＴｒ７に流れる出力電流が一定とな
り、図２（ａ）のように出力電圧Ｖｏが一定となる。
又、コンデンサＣｓには定電流源７より電流が流れ続け
ようとするが、クランプ回路１０によってトランジスタ
Ｔｒ９のベース電圧が所定値以上にならないように制限
されているので、コンデンサＣｓの充電動作が停止して
トランジスタＴｒ９のベース電圧も図２（ｂ）のように
所定値で一定になる。
【００３０】このクランプ回路１０は、エミッタがトラ
ンジスタＴｒ９のベースに接続され、ベースがトランジ
スタＴｒ１のベースに接続されるとともにコレクタが接
地されたｐｎｐ型トランジスタを用いることによって実
現できる。即ち、クランプ回路１０に用いられるトラン
ジスタのベース・エミッタ間電圧をＶBEとすると、トラ
ンジスタＴｒ９のベース電圧がＶBG＋ＶBEとなったと
き、定電流源７からコンデンサＣｓに流れようとする電
流がクランプ回路１０のトランジスタに流れる。よっ
て、コンデンサＣｓの充電動作が停止し、トランジスタ
Ｔｒ９のベース電圧がＶBG＋ＶBEで保持される。
【００３１】このように電源装置をＯＮにすると、図２
（ａ）のように、出力電圧Ｖｏは、トランジスタＴｒ９
のベース電圧とともに徐々に増加し、トランジスタＴｒ
９のベース電圧が電圧ＶBGを超えた後は一定となる。こ
の出力電圧Ｖｏが一定となるまでの時間τは、次式を用
いることで求まる。尚、ＣｓはコンデンサＣｓの容量
値、ｉはコンデンサＣｓに充電される充電電流である。 τ＝Ｃｓ×ＶBG／ｉ
【００３２】よって、上記の式を用いて求めた時間τを
用いて、次式よりコンデンサＣｏに流れる充電電流Ｉを
求めることができる。尚、ＣｏはコンデンサＣｏの容量
値、Ｖmaxは出力電圧Ｖｏが一定となったときの値であ
る。 Ｉ＝Ｃｏ×Ｖmax／τ
【００３３】上式より、充電電流Ｉは、時間τが長くな
れば小さくなるので、充電電流Ｉを通常の出力電流と同
程度乃至１０倍以内に納めるには、時間τを１００ｍ秒
程度乃至数１０ｍ秒程度にすればよい。又、この時間τ
は、コンデンサＣｓの容量を大きくするか、又は、定電
流源７から流れる充電電流ｉを小さくすることによっ
て、長くすることができる。このようにして、出力電圧
が立ち上がる時間を長くすることによって、起動時の充
電電流を通常の出力電流と同程度乃至１０倍以内に小さ
くすることができる。以下、このような値に設定された
起動時の充電電流を「起動時充電電流」と称する。よっ
て、この起動時充電電流Ｉは、図２（ｃ）のように、出
力電圧Ｖｏが上昇しているときに流れる。
【００３４】そして、出力電圧Ｖｏが一定になった後、
スイッチ１を接点ａに、スイッチ９を接点ｄにそれぞれ
接続するとともに、スイッチ２の接続を解いて、電源装
置をＯＦＦの状態にする。このとき、放電回路９によっ
て、コンデンサＣｓが放電されて、図２（ｂ）のよう
に、トランジスタＴｒ９のベース電圧が０となる。又、
コンデンサＣｏが抵抗Ｒ２，Ｒ３を介して放電され、図
２（ａ）のように出力電圧Ｖｏが低くなる。
【００３５】その後、再び、スイッチ１，２，９をそれ
ぞれ切り換えて電源装置をＯＮの状態にしたとき、トラ
ンジスタＴｒ９は、前述した動作と同様の動作を行っ
て、図２（ｂ）のように、徐々にそのベース電圧が高く
なって、ＶBG＋ＶBEを超えたとき、一定となる。又、こ
のとき、出力電圧Ｖｏは、図２（ａ）のように、０に至
っていないものとすると、トランジスタＴｒ３のベース
電圧がトランジスタＴｒ２のベース電圧よりも高くなる
ため、トランジスタＴｒ７にベース電流が流れない。よ
って、コンデンサＣｏが抵抗Ｒ２，Ｒ３を介して放電さ
れ、出力電圧Ｖｏが低下し続ける。その後、トランジス
タＴｒ２のベース電圧がトランジスタＴｒ３のベース電
圧よりも高くなったとき、再び、図２（ａ）のように、
前述した動作と同様の動作を行って出力電圧Ｖｏが上昇
を始める。そして、トランジスタＴｒ９のベース電圧が
ＶBGを超えたとき、出力電圧Ｖｏが一定となる。
【００３６】尚、クランプ回路１０としてｐｎｐ型トラ
ンジスタを用いた例を示したが、この素子による回路に
限定されるものでなく、他の素子を用いた同様の動作を
行う回路を用いても良い。又、放電回路８は、スイッチ
９の接点ｄに一端が接続された抵抗の他端を接地するこ
とによって実現できるが、このような回路に限定される
ものではない。又、このような電源装置を１チップの半
導体集積回路装置としても良い。このように１チップの
半導体集積回路装置としたとき、コンデンサＣｓを外付
けとすることでその容量を可変にすることができ、起動
時充電電流の大きさの設定を変更することができる。
【００３７】＜第２の実施形態＞本発明の第２の実施形
態について、図面を参照して説明する。図３は、本実施
形態の電源装置の内部構造を示す回路図である。尚、図
３の電源装置において、図６の電源装置と同一の素子及
び部分は同一の符号を付して、その詳細な説明を省略す
る。
【００３８】図３の電源装置は、ｐｎｐ型トランジスタ
Ｔｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３，Ｔｒ６，Ｔｒ８と、ｎｐｎ型
トランジスタＴｒ４，Ｔｒ５，Ｔｒ７と、抵抗Ｒ１，Ｒ
２，Ｒ３と、スイッチ１，２と、定電流源３，４，５
と、出力端子６とから構成される電源装置に、コンデン
サＣｓと、放電回路１３と、スイッチ１４とが新たに設
けられた電源装置である。
【００３９】コンデンサＣｓは、一端が接地されるとと
もに他端がトランジスタＴｒ１のエミッタとトランジス
タＴｒ２のベースとの接続ノードに接続される。スイッ
チ１４は、トランジスタＴｒ１のエミッタとトランジス
タＴｒ２のベースとの接続ノードに接続されるととも
に、接点ｅが定電流源３に接続され、接点ｆが放電回路
１３と接続される。又、図６の電源装置と同様に、出力
端子６には他端が接地された位相補償容量となるコンデ
ンサＣｏが接続される。
【００４０】尚、図６の電源装置と同様に、トランジス
タＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３，Ｔｒ４，Ｔｒ５，Ｔｒ６
と、定電流源３，４，５とによって比較器１１が構成さ
れる。又、定電流源３と、放電回路１３と、スイッチ１
４と、コンデンサＣｓとによって、ソフトスタート回路
１５が構成される。
【００４１】このような構成の電源装置の動作について
説明する。今、この電源装置は、すでに、スイッチ１４
の接点ｆが接続されて、コンデンサＣｓが放電されて初
期状態にあるものとする。スイッチ１４を接点ｅに、ス
イッチ１を接点ｂに、それぞれ、切り換えるとともにス
イッチ２を接続させる。図４に示すＯＮ（電源装置をＯ
Ｎにした状態）とは、このようにスイッチ１，２，１４
を接続したときのことをいい、図４に示すＯＦＦ（電源
装置をＯＦＦにした状態）とは、スイッチ１，２，１４
を逆の状態にしたときのことをいう。又、図４（ａ）に
おいて、破線は電源電圧の状態を表し、実線は出力電圧
Ｖｏの状態を表す。更に、図４（ｂ）において、破線は
トランジスタＴｒ１のベース電圧を表し、実線はトラン
ジスタＴｒ２のベース電圧を表す。
【００４２】このようにして、定電流源３，４，５、抵
抗Ｒ１及びトランジスタＴｒ８のエミッタに電源電圧Ｖ
CCが印加されるとともに、トランジスタＴｒ１のベース
に電圧ＶBGが印加される。又、スイッチ１４の接点ｅが
接続されているので、定電流源３より電流がコンデンサ
Ｃｓに流れて、コンデンサＣｓが充電される。このよう
に、各スイッチ切り換えて初期状態からＯＮの状態へ切
り換えた瞬間は、図４（ｂ）のように、トランジスタＴ
ｒ２のベース電圧が０であるので、トランジスタＴｒ２
のベースが接地された状態となる。
【００４３】又、図４（ａ）のように、出力端子６から
出力される電圧は０なので、トランジスタＴｒ６が導通
状態となり、トランジスタＴｒ３のベースが接地された
状態となる。よって、トランジスタＴｒ２，Ｔｒ３に入
力される電圧が等しい状態となる。その後、コンデンサ
Ｃｓが充電されると、トランジスタＴｒ２のベース電圧
が徐々に高くなるので、トランジスタＴｒ２のベース電
圧がトランジスタＴｒ３のベース電圧よりも高くなり、
トランジスタＴｒ２に流れるエミッタ電流がトランジス
タＴｒ３に流れるエミッタ電流より小さくなる。
【００４４】トランジスタＴｒ４，Ｔｒ５に流れるコレ
クタ電流は、トランジスタＴｒ２に流れるエミッタ電流
とその電流値の等しい電流であり、トランジスタＴｒ７
に比較器１１からの出力電流が流れる。トランジスタＴ
ｒ７は、この出力電流を増幅したコレクタ電流を流すこ
とによって、抵抗Ｒ１でトランジスタＴｒ８のベース電
圧を降下させる。そして、トランジスタＴｒ８に抵抗Ｒ
１による電圧降下に応じたエミッタ電流が流れ、このエ
ミッタ電流が抵抗Ｒ２，Ｒ３に流れることによって、出
力電圧Ｖｏが発生する。
【００４５】このとき、図４（ｂ）のようにトランジス
タＴｒ２のベース電圧が徐々に高くなるので、トランジ
スタＴｒ７に流れるベース電流も徐々に増加していく。
よって、図４（ａ）のように、出力電圧Ｖｏもトランジ
スタＴｒ２のベース電圧に応じて徐々に高くなる。この
ようにトランジスタＴｒ２のベース電圧が高くなり、Ｖ
BG＋ＶBE（ＶBEはトランジスタＴｒ１のベース・エミッ
タ間電圧）を超えると、トランジスタＴｒ１が導通し
て、トランジスタＴｒ１にエミッタ電流が流れ始めるの
で、図４（ｂ）のように、トランジスタＴｒ２のベース
電圧がＶBG＋ＶBEで一定となる。
【００４６】このように、トランジスタＴｒ２のベース
電圧が一定となると、トランジスタＴｒ７に流れる出力
電流が一定となり、図４（ａ）のように出力電圧Ｖｏが
一定となる。このように電源装置をＯＮにすると、図４
（ａ）のように、出力電圧Ｖｏは、トランジスタＴｒ２
のベース電圧とともに徐々に増加し、トランジスタＴｒ
２のベース電圧が電圧ＶBG＋ＶBEを超えた後は一定とな
る。この出力電圧Ｖｏが一定となるまでの時間τは、次
式を用いることで求まる。尚、ＣｓはコンデンサＣｓの
容量値、ｉはコンデンサＣｓに充電される充電電流であ
る。 τ＝Ｃｓ×（ＶBG＋ＶBE）／ｉ
【００４７】よって、上記の式を用いて求めた時間τを
用いて、次式よりコンデンサＣｏに流れる起動時充電電
流Ｉを求めることができる。尚、ＣｏはコンデンサＣｏ
の容量値、Ｖmaxは出力電圧Ｖｏが一定となったときの
値である。 Ｉ＝Ｃｏ×Ｖmax／τ
【００４８】上式より、起動時充電電流Ｉは、時間τが
長くなれば小さくなるので、起動時充電電流Ｉを通常の
出力電流と同程度乃至１０倍以内に納めるには、時間τ
を１００ｍ秒程度乃至数１０ｍ秒程度にすればよい。
又、この時間τは、コンデンサＣｓの容量を大きくする
か、又は、定電流源３から流れる充電電流ｉを小さくす
ることによって、長くすることができる。このようにし
て、出力電圧が立ち上がる時間を長くすることによっ
て、起動時充電電流を通常の出力電流と同程度乃至１０
倍以内に小さくすることができる。よって、この起動時
充電電流Ｉは、図４（ｃ）のように、出力電圧Ｖｏが上
昇しているときに流れる。
【００４９】そして、出力電圧Ｖｏが一定になった後、
スイッチ１を接点ａに、スイッチ１４を接点ｆにそれぞ
れ接続するとともに、スイッチ２の接続を解いて、電源
装置をＯＦＦの状態にする。このとき、放電回路１３に
よって、コンデンサＣｓが放電されて、図４（ｂ）のよ
うに、トランジスタＴｒ２のベース電圧が０となる。
又、コンデンサＣｏが抵抗Ｒ２，Ｒ３を介して放電さ
れ、図４（ａ）のように出力電圧Ｖｏが低くなる。
【００５０】その後、再び、スイッチ１，２，１４をそ
れぞれ切り換えて電源装置をＯＮの状態にしたとき、ト
ランジスタＴｒ２は、前述した動作と同様の動作を行っ
て、図４（ｂ）のように、徐々にそのベース電圧が高く
なって、ＶBG＋ＶBEを超えたとき、一定となる。又、こ
のとき、出力電圧Ｖｏは、図４（ａ）のように、０に至
っていないものとすると、トランジスタＴｒ３のベース
電圧がトランジスタＴｒ２のベース電圧よりも高くなる
ため、トランジスタＴｒ７にベース電流が流れない。よ
って、コンデンサＣｏが抵抗Ｒ２，Ｒ３を介して放電さ
れ、出力電圧Ｖｏが低下し続ける。その後、トランジス
タＴｒ２のベース電圧がトランジスタＴｒ３のベース電
圧よりも高くなったとき、再び、図４（ａ）のように、
前述した動作と同様の動作を行って出力電圧Ｖｏが上昇
を始める。そして、トランジスタＴｒ２のベース電圧が
ＶBG＋ＶBEを超えたとき、出力電圧Ｖｏが一定となる。
【００５１】放電回路１３は、スイッチ１４の接点ｆに
一端が接続された抵抗の他端を接地することによって実
現できるが、このような回路に限定されるものではな
い。又、このような電源装置を１チップの半導体集積回
路装置としても良い。このように１チップの半導体集積
回路装置としたとき、コンデンサＣｓを外付けとするこ
とでその容量を可変にすることができ、起動時充電電流
の大きさの設定を変更することができる。
【００５２】尚、第１、第２の実施形態において、比較
器を図１又は図３に示すような回路構成の比較器とした
が、このような回路構成の比較器に限定されるものでな
く、例えば、図５に示すような回路構成の比較器を用い
ても良い。図５に示す比較器の構成について、以下に説
明する。尚、図５の比較器において、図１又は図３の比
較器１１を構成する各素子と同一の目的で使用される素
子については、同一の記号を付してその詳細な説明は省
略する。図５の比較器は、定電流源３，４，５と、ｐｎ
ｐ型トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３，Ｔｒ６と、
ｎｐｎ型トランジスタＴｒ４，Ｔｒ５とから構成される
比較器に、スイッチ２（図１又は図３参照）を介して電
源電圧ＶCC（図１又は図３参照）がエミッタに印加され
るｐｎｐ型トランジスタＴｒ１０，Ｔｒ１１と、トラン
ジスタＴｒ４のベース及びコレクタがベースに接続され
たｎｐｎ型トランジスタＴｒ１２と、トランジスタＴｒ
５のベース及びコレクタがベースに接続されたｎｐｎ型
トランジスタＴｒ１３とが新たに設けられた比較器であ
る。
【００５３】又、図５の比較器は、図１又は図３に示す
比較器１１のように、トランジスタＴｒ４，Ｔｒ５のベ
ース同士が接続されていない。更に、トランジスタＴｒ
１２，Ｔｒ１３のエミッタが接地され、トランジスタＴ
ｒ１０，Ｔ１３のコレクタ同士が接続されるとともに、
トランジスタＴｒ１１，Ｔｒ１２のコレクタ同士が接続
される。又、トランジスタＴｒ１０のベースとコレクタ
がトランジスタＴｒ１１のベースに接続される。このよ
うに、トランジスタＴｒ４とトランジスタＴｒ１２と
が、トランジスタＴｒ５とトランジスタＴｒ１３とが、
トランジスタＴｒ１０とトランジスタＴｒ１１とが、そ
れぞれ、カレントミラー回路を構成する。
【００５４】尚、図５に示す比較器は、図１又は図３に
示す比較器１１と同様、トランジスタＴｒ１のベースが
正相入力、トランジスタＴｒ６が逆相入力となる。又、
出力はトランジスタＴｒ１１，Ｔｒ１２のコレクタが接
続された接続ノードであり、このトランジスタＴｒ１
１，Ｔｒ１２のコレクタが接続された接続ノードに、ト
ランジスタＴｒ７（図１又は図３参照）のベースが接続
される。
【００５５】このような比較器において、トランジスタ
Ｔｒ１のベースに与える電圧がトランジスタＴｒ６に与
える電圧よりも高くなると、トランジスタＴｒ３に流れ
るエミッタ電流がトランジスタＴｒ２に流れるエミッタ
電流よりも大きくなる。今、トランジスタＴｒ２に流れ
るエミッタ電流がトランジスタＴｒ４に流れるコレクタ
電流と等しくなるので、トランジスタＴｒ４とカレント
ミラー回路を構成するトランジスタＴｒ１２のコレクタ
電流もトランジスタＴｒ２に流れるエミッタ電流と等し
くなる。又、トランジスタＴｒ３に流れるエミッタ電流
がトランジスタＴｒ５に流れるコレクタ電流と等しくな
るので、トランジスタＴｒ５とカレントミラー回路を構
成するトランジスタＴｒ１３のコレクタ電流もトランジ
スタＴｒ３に流れるエミッタ電流と等しくなる。
【００５６】更に、トランジスタＴｒ１０を流れるエミ
ッタ電流がトランジスタＴｒ１３のコレクタ電流と等し
いため、トランジスタＴｒ１０及びトランジスタＴｒ１
０とカレントミラー回路を構成しているトランジスタＴ
ｒ１１には、トランジスタＴｒ３のエミッタ電流と等し
いコレクタ電流が流れる。よって、トランジスタＴｒ１
１を流れるエミッタ電流がトランジスタＴｒ１２を流れ
るコレクタ電流よりも大きくなるので、図５の比較器か
ら電流が出力され、トランジスタＴｒ７（図１又は図３
参照）にベース電流が流れる。
【００５７】
【発明の効果】本発明の電源装置によると、比較器に入
力される電圧が徐々に増加されるとともに、この電圧が
所定の電圧を超えるまで基準電圧を遮断するソフトスタ
ート回路が設けられるので、比較器からの比較出力が急
激に変化することが無く、比較器の出力側に容量性の負
荷を接続した際に、この負荷に流れる起動時充電電流を
軽減して比較出力の低下を抑制することができる。又、
コンデンサを１チップの半導体集積回路装置の外部に接
続されるように設けるため、このコンデンサの容量を変
更することによって、起動時充電電流の大きさを設定す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の電源装置の内部構造を示す回
路図。
【図２】図１の電源装置の各部の電圧を示すタイムチャ
ート。
【図３】第２の実施形態の電源装置の内部構造を示す回
路図。
【図４】図３の電源装置の各部の電圧を示すタイムチャ
ート
【図５】比較器の内部構造を示す回路図の一例。
【図６】従来の電源装置の内部構造を示す回路図。
【符号の説明】
１，２，９，１４ スイッチ ３，４，５，７ 定電流源 ６ 出力端子 ８，１３ 放電回路 １０ クランプ回路 １１ 比較器 １２，１５ ソフトスタート回路 Ｔｒ１〜Ｔｒ３，Ｔｒ６，Ｔｒ８，Ｔｒ９〜Ｔｒ１１
ｐｎｐ型トランジスタ Ｔｒ４，Ｔｒ５，Ｔｒ７，Ｔｒ１２，Ｔｒ１３ ｎｐ
ｎ型トランジスタ Ｒ１〜Ｒ３ 抵抗 Ｃｓ，Ｃｏ コンデンサ

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 出力回路からの出力電圧を分圧して得た
    検出電圧を比較器で基準電圧と比較し、該比較器の比較
    出力によって前記出力回路から出力される検出電圧が前
    記基準電圧と等しくなるように制御する電源装置におい
    て、 起動時に徐々に増加する電圧を出力するとともに、その
    出力電圧が前記基準電圧を超える所定の電圧に至るまで
    前記基準電圧を前記比較器に印加しないように動作する
    ソフトスタート回路を設けたことを特徴とする電源装
    置。
  2. 【請求項２】 前記比較器が、 第１電圧が印加された第１電流源、第２電流源、及び第
    ３電流源と、 エミッタに前記第１電流源が接続され、ベースに前記基
    準電圧が印加された第１トランジスタと、 ベースに前記第１トランジスタのエミッタが接続される
    とともに、エミッタに前記第２電流源が接続された第２
    トランジスタと、 エミッタに前記第２電流源が接続された第３トランジス
    タと、 エミッタに前記第３電流源と前記第３トランジスタのベ
    ースとが接続され、ベースに前記出力回路からの出力電
    圧を分圧した前記検出電圧が与えられる第４トランジス
    タとを有し、 前記第３トランジスタのコレクタ側から前記比較出力を
    前記出力回路に出力することを特徴とする請求項１に記
    載の電源装置。
  3. 【請求項３】 前記ソフトスタート回路が、 前記第１電流源と、 前記第１トランジスタのエミッタと前記第２トランジス
    タのベースとの接続ノードに一端が接続されるととも
    に、他端に前記第２電圧が印加されたコンデンサと、 から構成されることを特徴とする請求項２に記載の電源
    装置。
  4. 【請求項４】 前記ソフトスタート回路が、 第１電圧が印加された第４電流源と、 一端が該第４電流源に接続されるとともに、他端に前記
    第２電圧が印加されたコンデンサと、 エミッタに前記第１トランジスタのエミッタが接続さ
    れ、ベースに前記コンデンサと前記第４電流源との接続
    ノードが接続されるとともにコレクタに前記第２電圧が
    印加された第５トランジスタと、 前記第１トランジスタのベースと前記第５トランジスタ
    のベースとの間に接続されて、前記第５トランジスタの
    ベースの電圧を所定の電圧を超えないように制限するた
    めのクランプ回路と、 から構成されることを特徴とする請求項２に記載の電源
    装置。
  5. 【請求項５】 前記比較器が、 コレクタとベースに前記第２トランジスタのコレクタが
    接続されるとともに、エミッタに前記第２電圧が印加さ
    れた第６トランジスタと、 前記３トランジスタのコレクタにコレクタが接続され、
    前記第６トランジスタのベースにベースが接続されると
    ともにエミッタに前記第２電圧が印加された第７トラン
    ジスタと、を有し、 又、前記電源装置の動作を停止する際に、前記コンデン
    サを放電して初期化するための放電回路を設けたことを
    特徴とする請求項３又は請求項４に記載の電源装置。
  6. 【請求項６】 前記電源装置が、１チップの半導体集積
    回路装置であることを特徴とする請求項１〜請求項５の
    いずれかに記載の電源装置。
  7. 【請求項７】 起動時の出力電流が通常の出力電流の１
    ０倍以内になるように充電時間が設定されていることを
    特徴とする請求項６に記載の電源装置。
  8. 【請求項８】 前記電源装置が、前記コンデンサが外部
    に設けられるとともに、前記コンデンサ以外の回路が１
    チップの半導体集積回路装置であることを特徴とする請
    求項３〜請求項５のいずれかに記載の電源装置。
  9. 【請求項９】 前記ソフトスタート回路において、前記
    コンデンサを放電して初期化するとき、その放電時間を
    短縮するためのクランプ回路が設けられたことを特徴と
    する請求項１に記載の電源装置。
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