JP2003044150A - シリーズレギュレータ - Google Patents

シリーズレギュレータ

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JP2003044150A
JP2003044150A JP2001229371A JP2001229371A JP2003044150A JP 2003044150 A JP2003044150 A JP 2003044150A JP 2001229371 A JP2001229371 A JP 2001229371A JP 2001229371 A JP2001229371 A JP 2001229371A JP 2003044150 A JP2003044150 A JP 2003044150A
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Japan
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voltage
output
capacitor
series regulator
terminal
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JP2001229371A
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Tatsuzo Yamamoto
辰三 山本
Katsumi Inaba
克己 因幡
Tomohiro Suzuki
友広 鈴木
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Original Assignee
Sharp Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 出力電圧のオーバーシュートを抑制すること
ができるシリーズレギュレータを提供する。 【解決手段】 誤差増幅器3が生成する誤差信号に応じ
てトランジスタQ1のベース電流が制御されるシリーズ
レギュレータにおいて、誤差増幅器3の非反転入力端子
に接続される定電圧源4が出力する基準電圧以上の電圧
を出力する定電圧源14と、誤差増幅器3の反転入力端
子の入力信号を切り替えるスイッチング素子13と、コ
ンデンサ7の充電電圧に応じてスイッチング素子13を
ON/OFF制御するコンパレータ9と、を備える。

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
ータに関するものである。特に出力電圧のオーバーシュ
ート抑制に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のシリーズレギュレータについて図
7を参照して説明する。入力端子1はPNP型トランジ
スタQ1のエミッタに接続される。トランジスタQ1の
コレクタは出力端子2に接続される。また、トランジス
タQ1と出力端子2との接続ノードに抵抗R1の一端が
接続され、抵抗R1の他端が抵抗R2を介して接地され
る。
【0003】そして、抵抗R1と抵抗R2との接続ノー
ドに誤差増幅器3の反転入力端子が接続される。一方、
誤差増幅器3の非反転入力端子に定電圧源4の正極側が
接続される。定電圧源4の負極側は接地される。
【0004】誤差増幅器3の出力端子はNPN型トラン
ジスタQ2のベースに接続される。トランジスタQ2の
コレクタはトランジスタQ1のベースに接続され、トラ
ンジスタQ2のエミッタは接地される。
【0005】このような構成の従来のシリーズレギュレ
ータは次のように動作する。抵抗R1及びR2は、出力
電圧Voを検出し出力電圧Voの分圧である調整電圧V
adjを誤差増幅器3の反転入力端子に出力する。また、
定電圧源4は基準電圧Vref1を誤差増幅器3の非反転入
力端子に出力する。そして、誤差増幅器3は、調整電圧
adjと基準電圧Vref1との偏差を増幅した誤差信号を
トランジスタQ2のベースに出力する。
【0006】調整電圧Vadjが基準電圧Vref1より小さ
い場合、誤差信号はHighレベルの電圧信号となるの
で、調整電圧Vadjと基準電圧Vref1との偏差が大きい
ほどトランジスタQ2のコレクタ電流IC2が大きくな
る。このコレクタ電流IC2がトランジスタQ1のベース
電流IB1となるので、調整電圧Vadjと基準電圧Vref1
との偏差が大きいほどトランジスタQ1のコレクタ電流
C1が大きくなり、その結果出力電圧Voは大きくな
る。
【0007】一方、調整電圧Vadjが基準電圧Vref1
り小さくない場合、誤差信号はLowレベルの電圧信号
となるので、トランジスタQ2はOFF状態となりコレ
クタ電流IC2が流れない。このため、トランジスタQ1
もOFF状態となり、出力電圧Voは小さくなる。
【0008】このような動作により、出力端子2から出
力される出力電圧Voが安定化される。
【0009】尚、シリーズレギュレータには通常、保護
回路として過電流保護回路や加熱保護回路等が設けら
れ、過電流時またはシリーズレギュレータ内の温度上昇
時にトランジスタQ1のベース電流IB1を絞ることでシ
リーズレギュレータの保護が図られている。さらに、シ
リーズレギュレータには、誤差増幅器3への電力供給を
ON/OFF制御することによって、出力端子2に接続
される負荷への電力供給のON/OFF制御を行うこと
ができる構成のものもある。
【0010】このような構成のシリーズレギュレータで
は入力電圧Vinの起動時または誤差増幅器3への電力供
給をOFF状態からON状態に切り替えた時、出力電圧
oが上昇する。入力電圧Vinの起動時における入力電
圧Vin及び出力電圧Voのタイムチャート図を図8に示
す。
【0011】入力電圧Vinの立ち上がりの期間T1にお
いては、出力電圧Voが設定電圧Vo *より著しく小さい
ため、トランジスタQ1のコレクタ電流IC1は最大とな
り、出力電圧Voを設定電圧Vo *に安定化させようとす
る。そして、出力電圧Voが設定電圧Vo *に達すると、
誤差信号がLowレベルになり、それに伴ってトランジ
スタQ1がOFF状態になり、トランジスタQ1のコレ
クタ電流IC1が絞られる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、出力電
圧Voが設定電圧Vo *に達したことがトランジスタQ1
に伝わってトランジスタQ1のコレクタ電流IC1が絞ら
れるまでの間に回路の構成上の遅延が生じる。この間、
トランジスタQ1は出力端子2へコレクタ電流I C1を供
給し続けるため、図8に示すように出力電圧Voは設定
電圧Vo *を越えて上昇し続けることとなる。このような
現象をオーバーシュート現象という。
【0013】出力電圧Voは、リンギングを繰り返しな
がら設定電圧Vo *に収束するが、出力端子2に接続され
る負荷の要求電圧幅によっては、オーバーシュート現象
によって出力電圧Voが一時的にその要求電圧幅を外れ
ることとなり、負荷に損傷を与える危険性がある。
【0014】本発明は、上記の問題点に鑑み、出力電圧
のオーバーシュートを抑制することができるシリーズレ
ギュレータを提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るシリーズレギュレータにおいては、入
力端子と、出力端子と、該出力端子から出力される出力
電圧に対応する電圧と設定電圧に対応する基準電圧とを
入力して前記出力電圧に対応する電圧と前記基準電圧と
の偏差を増幅した誤差信号を生成する誤差増幅手段と、
前記入力端子と前記出力端子との間に直列接続される出
力トランジスタと、前記誤差増幅手段が生成する誤差信
号に応じて前記出力トランジスタを制御する駆動電流を
生成する駆動手段と、前記入力端子から電圧が供給され
る定電流源と、該定電流源から電流が供給されるコンデ
ンサと、前記出力トランジスタから前記出力端子に供給
される電流を前記コンデンサの充電電圧に応じて制御す
る手段と、を備えるようにする。
【0016】また、前記出力トランジスタから前記出力
端子に供給される電流を前記コンデンサの充電電圧に応
じて制御する手段が、前記コンデンサの充電電圧に応じ
て前記駆動電流を絞る手段であってもよい。そして、前
記コンデンサの充電電圧に応じて前記駆動電流を絞る手
段を前記誤差増幅手段から出力される誤差信号を前記コ
ンデンサの充電電圧に応じて補正する補正手段としても
よい。前記補正手段の一態様として、前記補正手段によ
って補正された誤差信号が前記コンデンサの充電電圧の
増加に応じて大きくなる態様が挙げられる。また、前記
補正手段の他の一態様として、前記コンデンサの充電電
圧を入力し、前記コンデンサの充電電圧が所定の値に達
した時点から所定の時間が経過するまでの期間、前記誤
差信号を時間の経過に応じて大きくする態様が挙げられ
る。
【0017】また、前記基準電圧以上の電圧を出力する
定電圧源と、前記コンデンサの充電電圧に応じて前記誤
差増幅手段に入力される信号を切り替える切替手段を備
えるとともに、前記誤差増幅手段が、前記コンデンサの
充電電圧に応じて、前記出力電圧に対応する電圧の代わ
りに前記基準電圧以上の電圧を入力し、前記基準電圧以
上の電圧と前記基準電圧との偏差を増幅した誤差信号を
生成するようにしてもよい。
【0018】また、前記入力端子と前記定電流源との間
にスイッチング手段を設けてもよい。さらに、前記出力
電圧が前記設定電圧に達したときに前記スイッチング手
段をOFF状態にする制御手段と、前記出力電圧が前記
設定電圧に達したときに前記コンデンサを放電させる手
段とを備えてもよい。そして、前記出力電圧が所定の設
定範囲の下限値より低下したときに前記制御手段が前記
スイッチング手段をON状態にするようにしてもよい。
【0019】また、少なくとも所定の電圧を出力する電
圧源以外の構成部分を1つのICパッケージに搭載する
ようにしてもよい。
【0020】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態について図面
を参照して説明する。本発明に係る第一実施形態のシリ
ーズレギュレータの構成を図1に示す。なお、図7の従
来のシリーズレギュレータと同一の部分には同一の符号
を付し説明を省略する。
【0021】入力端子1とトランジスタQ1との接続ノ
ードにスイッチング素子5の一端が接続される。スイッ
チング素子5の他端は定電流源6を介してコンデンサ7
の一端に接続される。また、コンデンサ7の他端は接地
される。そして、端子8がスイッチング素子5の制御端
子とスイッチング素子11の制御端子に接続される。
【0022】定電流源6とコンデンサ7との接続ノード
がコンパレータ9の非反転入力端子及びスイッチング素
子17の一端に接続される。スイッチング素子17の他
端は接地される。
【0023】また、コンパレータ9の反転入力端子に定
電圧源10の正極側が接続される。定電圧源10の負極
側は接地される。コンパレータ9の出力端子はスイッチ
ング素子13の制御端子に接続される。そして、端子1
2がスイッチング素子11を介してコンパレータ9の駆
動電力入力端子に接続される。
【0024】さらに、抵抗R1と抵抗R2との接続ノー
ドにスイッチング素子13の一端が接続され、スイッチ
ング素子13の他端に定電圧源14の正極側が接続され
る。定電圧源14の負極側は接地される。
【0025】そして、トランジスタQ1と出力端子2と
の接続ノードに抵抗R3の一端が接続され、抵抗R3の
他端が抵抗R4を介して接地される。抵抗R3と抵抗R
4との接続ノードにコンパレータ15の非反転入力端子
が接続され、コンパレータ15の反転入力端子に定電圧
源16の正極側が接続される。定電圧源16の負極側は
接地される。コンパレータ15の出力端子がスイッチン
グ素子17の制御端子に接続される。尚、抵抗R3、抵
抗R4、コンパレータ15、及び定電圧源16にはそれ
ぞれ、抵抗R1、抵抗R2、誤差増幅器3、及び定電圧
源4と同一のものを用いる。
【0026】このような構成の第一実施形態のシリーズ
レギュレータの動作について参照して説明する。シリー
ズレギュレータが設けられている電気機器の電源投入時
等のように入力端子1に印加される入力電圧Vinが立ち
上がるとき又は誤差増幅器3への電力供給をON/OF
F制御することによって出力端子2に接続される負荷へ
の電力供給のON/OFF制御を行うことができる構成
のシリーズレギュレータにおいて誤差増幅器3への電力
供給がOFF状態からON状態にされたときに、端子8
にHighレベルの電圧信号が入力される。これによ
り、スイッチング素子5及びスイッチング素子11がO
N状態となる。
【0027】スイッチング素子5がON状態になること
によって、定電流源6がコンデンサ7に電流を供給し、
コンデンサ7は充電を開始する。これにより、コンデン
サ7の充電電圧Vsは時間の経過とともに増加する。ま
た、スイッチング素子11がON状態になることによっ
て、コンパレータ9に定電圧Vccが供給され、コンパレ
ータ9が動作状態となる。
【0028】コンデンサ7の充電電圧Vsが定電圧源1
0の出力電圧Vref2以下のときは、コンパレータ9がL
owレベルの電圧信号を出力するので、スイッチング素
子13がOFF状態になる。なお、出力電圧Voが設定
電圧Vo *に達していない場合、コンパレータ15はLo
wレベルの電圧信号を出力するので、スイッチング素子
17はOFF状態である。したがって、コンデンサ7の
充電電圧Vsが定電圧源10の出力電圧Vref2以下のと
き、本実施形態のシリーズレギュレータの出力電圧波形
は従来のシリーズレギュレータの出力電圧波形と同一に
なる。
【0029】そして、コンデンサ7の充電が進み、コン
デンサ7の充電電圧Vsが定電圧源10の出力電圧V
ref2より大きくなったときは、コンパレータ9から出力
される電圧信号がHighレベルになるので、スイッチ
ング素子13がON状態になる。スイッチング素子13
がON状態になると、誤差増幅器3の反転入力端子に入
力される電圧が定電圧源14の出力電圧Vref3となる。
定電圧源14の出力電圧Vref3は基準電圧Vref1より大
きいので、誤差増幅器3はLowレベルの電圧信号を出
力することになる。したがって、定電圧源10の出力電
圧Vref2の設定によって出力電圧Voが設定電圧Vo *
達する前にトランジスタQ1をOFF状態にすることが
できる。これにより、出力電圧のオーバーシュートを抑
制することができる。
【0030】そして、出力電圧Voが設定電圧Vo *に達
すると、コンパレータ15はHighレベルの電圧信号
を出力し、スイッチング素子17がON状態になる。
【0031】コンパレータ15から出力される電圧信号
がHighレベルになったときに、端子8にLowレベ
ルの電圧信号が入力され、スイッチング素子5及びスイ
ッチング素子11がOFF状態になる。スイッチング素
子5がOFF状態になることによって、コンデンサ7の
充電が終了する。また、スイッチング素子11がOFF
状態になることによって、コンパレータ9が動作しなく
なるので、コンデンサ7の充電電圧Vsにかかわらずス
イッチング素子13がOFF状態となる。
【0032】そして、スイッチング素子5がOFF状
態、スイッチング素子17がON状態となるので、コン
デンサ7が放電される。
【0033】出力電圧Voが設定電圧Vo *に達したのち
にスイッチング素子5をOFF状態にすることで、入力
電圧Vinの不安定な変動などによってコンデンサ7の充
電電圧Vsが変動することを防止することができる。こ
れにより、入力電圧Vinの起動時や誤差増幅器3の起動
時以外にスイッチング素子13がON状態になるような
誤動作を防止することができる。また、スイッチング素
子17をON状態にしてコンデンサ7の放電を行うこと
で、次回の入力電圧Vinの起動時や誤差増幅器3の起動
時の前にコンデンサ7を無充電の状態にすることができ
る。さらに、コンデンサ7の放電中スイッチング素子1
1をOFF状態にしているので、コンデンサ7の放電に
よってコンパレータ9がHighレベルの電圧信号を出
力してスイッチング素子13が入力電圧Vinの起動時や
誤差増幅器3の起動時以外にON状態になるような誤動
作を防止することができる。
【0034】その後、入力端子1への電力供給が停止さ
れるまで又は誤差増幅器3への電力供給が停止まで、ス
イッチング素子5及びスイッチング素子13はOFF状
態のままであるので、コンデンサ7が充電されることも
誤差増幅器3が基準電圧Vre f1と定電圧源14の出力電
圧Vref3とを比較することもない。すなわち、出力電圧
oが設定電圧Vo *に達したのちは従来のレギュレータ
と同様の動作によって出力電圧Voが安定化される。
【0035】次に、本発明に係る第二実施形態のシリー
ズレギュレータの構成を図2に示す。なお、図7の従来
のシリーズレギュレータと同一の部分には同一の符号を
付し説明を省略する。
【0036】入力端子1とトランジスタQ1との接続ノ
ードにスイッチング素子5の一端が接続される。スイッ
チング素子5の他端は定電流源6を介してコンデンサ7
の一端に接続される。コンデンサ7の他端は接地され
る。そして、端子8がスイッチング素子5の制御端子及
び制御回路18に接続され、定電流源6とコンデンサ7
との接続ノードに制御回路18及びスイッチング素子1
7の一端に接続される。スイッチング素子17の他端は
接地される。
【0037】また、後述するスイッチング素子19と誤
差増幅器3との接続ノードにインバータ回路20の入力
側が接続される。インバータ回路20の出力側はスイッ
チング素子17の制御端子に接続される。
【0038】誤差増幅器3はスイッチング素子19を介
してトランジスタQ2に接続される。すなわち、誤差増
幅器3の出力端子はスイッチング素子19の端子19a
に接続され、トランジスタQ2のベースはスイッチング
素子19の端子19cに接続される。そして、制御回路
18がスイッチング素子19の端子19b及びスイッチ
ング素子19の制御端子に接続される。
【0039】このような構成の第二実施形態のシリーズ
レギュレータは次のように動作する。シリーズレギュレ
ータが設けられている電気機器の電源投入時等のように
入力端子1に印加される入力電圧Vinが立ち上がるとき
又は誤差増幅器3への電力供給をON/OFF制御する
ことによって出力端子2に接続される負荷への電力供給
のON/OFF制御を行うことができる構成のシリーズ
レギュレータにおいて誤差増幅器3への電力供給がON
状態にされたときに、端子8にHighレベルの電圧信
号が入力される。これにより、スイッチング素子5がO
N状態になる。なお、入力電圧Vin起動時のタイムチャ
ート図を図5に示す。図5中の実線は本実施形態のシリ
ーズレギュレータの電圧または電流波形を示しており、
図5中の破線は従来のシリーズレギュレータの電圧また
は電流波形を示している。
【0040】スイッチング素子5がON状態になること
によって、定電流源6がコンデンサ7に電流を供給し、
コンデンサ7は充電を開始する。コンデンサ7の充電電
圧V sが所定の値になると、制御回路18が内蔵してい
るタイマーによって時間の計測を開始するとともに、ス
イッチング素子19の端子19bと端子19cとが接続
されるようにスイッチング素子19を制御する。制御回
路18はスイッチング素子19の端子19bに送出する
電圧信号を内蔵タイマーの計測時間に応じて段階的に大
きくする。
【0041】これにより、トランジスタQ1のベース電
流IB1の急激な増加を抑えることができ、図5に示すよ
うに出力電圧Voがなだらかに上昇する。なお、出力電
圧Voが設定電圧Vo *に達していない場合、インバータ
回路20はLowレベルの電圧信号を出力するので、ス
イッチング素子17はOFF状態となっている。
【0042】そして、内蔵タイマーの計測時間が所定の
値に達すると、制御回路18は内蔵タイマーの計測動作
を停止させるとともにスイッチング素子19の端子19
aと19cとが接続されるようにスイッチング素子18
を制御する。これにより、トランジスタQ2は誤差増幅
器3の出力信号によって制御されるようになる。
【0043】そして、出力電圧Voが設定電圧Vo *に達
すると、誤差増幅器3の出力信号はLowレベルにな
り、インバータ回路20から出力される電圧信号がHi
ghレベルとなる。
【0044】インバータ回路20から出力される電圧信
号がHighレベルになったときに、端子8にLowレ
ベルの電圧信号を入力し、スイッチング素子5をOFF
状態にする。これにより、コンデンサ7の充電が終了す
る。また、端子8にLowレベルの電圧信号が入力され
ているとき、制御回路18はコンデンサ7の充電電圧V
sにかかわらず内蔵タイマーの動作を停止させるととも
にスイッチング素子19の端子19aと端子19cとを
接続する。
【0045】さらに、インバータ回路20から出力され
る電圧信号がHighレベルになることによって、スイ
ッチング素子17がON状態となり、コンデンサ7が放
電される。
【0046】出力電圧Voが設定電圧Vo *に達したのち
にスイッチング素子5をOFF状態にすることで、入力
電圧Vinの不安定な変動などによってコンデンサ7の充
電電圧Vsが変動することを防止することができる。こ
れにより、入力電圧Vinの起動時や誤差増幅器3の起動
時以外に制御回路18が内蔵タイマーの動作を開始させ
るような誤動作を防止することができる。また、スイッ
チング素子17をON状態にしてコンデンサ7の放電を
行うことで、次回の入力電圧Vinの起動時や誤差増幅器
3の起動時の前にコンデンサ7を無充電の状態にするこ
とができる。
【0047】その後、入力端子1への電力供給が停止さ
れるまで又は誤差増幅器3への電力供給が停止まで、ス
イッチング素子5はOFF状態のままであるので、コン
デンサ7が充電されることもトランジスタQ2が制御回
路18から出力される電圧信号によって制御されること
もない。すなわち、出力電圧Voが設定電圧Vo *に達し
たのちは従来のレギュレータと同様の動作によって出力
電圧Voが安定化される。
【0048】次に、本発明に係る第三実施形態のシリー
ズレギュレータの構成を図3に示す。なお、図7の従来
のシリーズレギュレータと同一の部分には同一の符号を
付し説明を省略する。
【0049】入力端子1とトランジスタQ1との接続ノ
ードにスイッチング素子5の一端が接続される。スイッ
チング素子5の他端は定電流源6を介してコンデンサ7
の一端に接続される。また、コンデンサ7の他端は接地
される。そして、端子8がスイッチング素子5の制御端
子に接続される。
【0050】定電流源6とコンデンサ7との接続ノード
にPNP型トランジスタQ3のベース及びスイッチング
素子17の一端が接続される。スイッチング素子17の
他端は接地される。誤差増幅器3とトランジスタQ2と
の接続ノードにインバータ回路20の入力側が接続さ
れ、インバータ回路20の出力側がスイッチング素子1
7の制御端子に接続される。
【0051】また、入力端子1とトランジスタQ1との
接続ノードにトランジスタQ3のエミッタが接続され
る。トランジスタQ3のコレクタはNPN型トランジス
タQ4のコレクタに接続され、トランジスタQ4のエミ
ッタは接地される。さらに、トランジスタQ4のコレク
タ−ベース間は接続される。
【0052】そして、トランジスタQ4のベースにNP
N型トランジスタQ5のベースが接続される。トランジ
スタQ5のコレクタは、誤差増幅器3の出力端子及びト
ランジスタQ2のベースに接続される。トランジスタQ
5のエミッタは接地される。
【0053】このような構成の第三実施形態のシリーズ
レギュレータは次のように動作する。シリーズレギュレ
ータが設けられている電気機器の電源投入時等のように
入力端子1に印加される入力電圧Vinが立ち上がるとき
又は誤差増幅器3への電力供給をON/OFF制御する
ことによって出力端子2に接続される負荷への電力供給
のON/OFF制御を行うことができる構成のシリーズ
レギュレータにおいて誤差増幅器3への電力供給がON
状態にされたときに、端子8にHighレベルの電圧信
号が入力される。これにより、スイッチング素子5がO
N状態になる。
【0054】スイッチング素子5がON状態になると、
定電流源6がコンデンサ7に電流を供給し、コンデンサ
7は充電を開始する。また、トランジスタQ3にベース
電流IB3が供給されるので、トランジスタQ3にコレク
タ電流IC3が流れる。また、トランジスタQ3のコレク
タとトランジスタQ4のコレクタが接続されているの
で、トランジスタQ4のコレクタ電流IC4がトランジス
タQ3のコレクタ電流I C3と同一になる。そして、トラ
ンジスタQ4とトランジスタQ5はカレントミラー回路
を構成しているので、トランジスタQ5のコレクタ電流
C5はトランジスタQ4のコレクタ電流IC4に比例し、
その比例定数はトランジスタQ4とトランジスタQ5と
のエミッタ面積比によって定まる。従って、トランジス
タQ5のコレクタ電流IC5はトランジスタQ3のコレク
タ電流IC3に比例する。
【0055】トランジスタQ5がON状態のとき、トラ
ンジスタQ5のコレクタ−エミッタ間電圧が誤差増幅器
3の出力信号となる。コンデンサ7の充電電圧が大きく
なるにつれて、トランジスタQ3のコレクタ電流IC3
小さくなるので、誤差増幅器3の出力信号は大きくな
る。
【0056】コンデンサ7の容量によってCR時定数を
任意に設定することができる。CR時定数の設定により
トランジスタQ1のコレクタ電流IC1をリニアに且つな
だらかに増加させることができる。これにより、出力電
圧Voがなだらかに上昇する。したがって、入力電圧V
in起動時の電圧波形や電流波形を第二実施形態のシリー
ズレギュレータと同一にすることができる(図5参
照)。なお、出力電圧Voが設定電圧Vo *に達していな
い場合、インバータ回路20はLowレベルの電圧信号
を出力するので、スイッチング素子17はOFF状態と
なっている。
【0057】そして、コンデンサ7の充電が進み、コン
デンサ7の充電電圧Vsが所定の電圧値より大きくなっ
たときに、トランジスタQ3がOFF状態になる。これ
に伴って、トランジスタQ4及びトランジスタQ5もO
FF状態になる。これにより、誤差増幅器3の出力信号
は調整電圧Vadjと基準電圧Vref1との偏差に応じた電
圧信号となる。
【0058】そして、出力電圧Voが設定電圧Vo *に達
すると、誤差増幅器3から出力される電圧信号はLow
レベルになり、インバータ回路20から出力される電圧
信号がHighレベルとなる。
【0059】インバータ回路20から出力される電圧信
号がHighレベルになったときに、Lowレベルの電
圧信号が端子8に入力される。これにより、スイッチン
グ素子5がOFF状態になり、コンデンサ7の充電が終
了する。
【0060】また、インバータ回路20から出力される
電圧信号がHighレベルになることによって、スイッ
チング素子17がON状態となり、コンデンサ7が放電
される。
【0061】出力電圧Voが設定電圧Vo *に達したのち
にスイッチング素子5をOFF状態にすることで、入力
電圧Vinの不安定な変動などによってコンデンサ7の充
電電圧Vsが変動することを防止することができる。こ
れにより、入力電圧Vinの起動時や誤差増幅器3の起動
時以外にトランジスタQ3〜Q5がON状態になるよう
な誤動作を防止することができる。また、スイッチング
素子17をON状態にしてコンデンサ7の放電を行うこ
とで、次回の入力電圧Vinの起動時や誤差増幅器3の起
動時の前にコンデンサ7を無充電の状態にすることがで
きる。
【0062】その後、入力端子1への電力供給が停止さ
れるまで又は誤差増幅器3への電力供給が停止まで、ス
イッチング素子5はOFF状態のままであるので、コン
デンサ7が充電されることもトランジスタQ3〜Q5が
ON状態になることもない。すなわち、出力電圧Vo
設定電圧Vo *に達したのちは従来のレギュレータと同様
の動作によって出力電圧Voが安定化される。
【0063】上述した第一〜第三実施形態のシリーズレ
ギュレータでは、出力電圧Voが設定電圧Vo *に達した
のちは、従来のシリーズレギュレータと同様の制御を行
っているので、出力端子2に接続される負荷の変動によ
って出力電圧Voが低下し安定動作領域である設定範囲
の下限値より小さくなった場合、誤差増幅器3から出力
される誤差信号が大きくなるので、入力電圧Vinの起動
時や誤差増幅器3の起動時と同様に出力電圧Voがオー
バーシュートするおそれがある。
【0064】このような問題点を解決することができる
本発明に係る第四実施形態のシリーズレギュレータの構
成を図4に示す。なお、図3の第三実施形態のシリーズ
レギュレータと同一の部分には同一の符号を付し説明を
省略する。
【0065】抵抗R1と抵抗R2との接続ノードにコン
パレータ21の非反転入力端子が接続される。コンパレ
ータ21の反転入力端子に定電圧源22の正極側が接続
される。定電圧源22の負極側は接地される。なお、コ
ンパレータ21はヒステリシス機能を備えている。ま
た、定電圧源22は定電圧源4と同一のものを用いる。
【0066】コンパレータ21の出力端子はインバータ
回路23の入力側に接続される。インバータ回路23の
出力側はAND回路24の第二入力端子に接続される。
そして、端子8がAND回路24を介してスイッチング
素子5の制御端子に接続される。すなわち、端子8がA
ND回路24の第一入力端子に接続され、AND回路2
4の出力端子がスイッチング素子5の制御端子に接続さ
れる。
【0067】このような構成の第四実施形態のシリーズ
レギュレータは次のように動作する。シリーズレギュレ
ータが設けられている電気機器の電源投入時等のように
入力端子1に印加される入力電圧Vinが立ち上がるとき
又は誤差増幅器3への電力供給をON/OFF制御する
ことによって出力端子2に接続される負荷への電力供給
のON/OFF制御を行うことができる構成のシリーズ
レギュレータにおいて誤差増幅器3への電力供給がON
状態にされたときに、Highレベルの電圧信号が端子
8からAND回路24の第一入力端子に入力される。ま
た、このとき出力電圧Voが小さいため、調整電圧Vadj
は基準電圧Vref1より小さい。従って、コンパレータ2
1からLowレベルの電圧信号が出力され、その電圧信
号がインバータ回路23によってHighレベルの電圧
信号に変換されたのち、AND回路24の第二入力端子
に入力される。これにより、AND回路23はHigh
レベルの電圧信号をスイッチング素子5の制御端子に出
力し、スイッチング素子がON状態となる。
【0068】その後、出力電圧Voが設定電圧Vo *に達
するまでの動作は、第三実施形態のシリーズレギュレー
タと同一であるので、説明を省略する。
【0069】出力電圧Voが設定電圧Vo *に達すると、
誤差増幅器3から出力される電圧信号はLowレベルに
なり、インバータ回路20から出力される電圧信号がH
ighレベルとなる。これにより、スイッチング素子1
7がON状態となる。
【0070】なお、第三実施形態のシリーズレギュレー
タと異なり、本実施形態のシリーズレギュレータにおい
てはインバータ回路20から出力される電圧信号がHi
ghレベルになっても端子8に入力する電圧信号はHi
ghレベルのままにする。
【0071】また、出力電圧Voが設定電圧Vo *に達す
ると、コンパレータ21から出力される電圧信号はHi
ghレベルになる。これにより、AND回路24の第二
入力端子に入力される電圧信号がLowレベルとなり、
AND回路24から出力される電圧信号はLowレベル
となる。したがって、スイッチング素子5がOFF状態
となり、コンデンサ7の充電が終了する。そして、上述
したようにスイッチング素子17がON状態になるの
で、コンデンサ7は放電する。
【0072】次に、出力電圧Voが設定電圧Vo *に達し
た後、出力電圧Voが安定動作領域である設定範囲の下
限値Vthlより小さくなったときの動作について図4の
構成図及び図6のタイムチャート図を参照して説明す
る。なお、図6中のS1はAND回路24から出力され
る電圧信号を示している。
【0073】コンパレータ21はヒステリシス機能を備
えているので、出力電圧Voが設定電圧Vo*より小さく
なってもHighレベルの電圧信号を出力し続ける。そ
して、出力電圧Voが設定範囲の下限値Vthlより小さく
なったときに、Lowレベルの電圧信号を出力する。す
なわち、出力電圧Voが設定範囲の下限値Vthlより小さ
くなったときに、再びスイッチング素子5がON状態に
なる。また、このとき誤差増幅器3はHighレベルの
電圧信号を出力しているので、スイッチング素子17は
OFF状態になっている。従って、出力電圧Voが設定
範囲の下限値Vt hlより小さくなったときに再びコンデ
ンサ7の充電が始まる。
【0074】このような動作を行うことによって、本実
施形態のシリーズレギュレータは、出力端子2に接続さ
れる負荷の変動によって出力電圧Voが低下し安定動作
領域である設定範囲の下限値Vthlより小さくなった場
合においても出力電圧Voのオーバーシュートを抑制す
ることができる。
【0075】上述した第一〜第四実施形態のシリーズレ
ギュレータを一つのIC(Integrated Circuit)パッケ
ージに搭載することによって小型化を図ることができ
る。なお、第一〜第四実施形態のシリーズレギュレータ
が備える定電圧源の一部又は全部を外付けにし、それ以
外の部分を一つのICパッケージに搭載するようにして
もよい。
【0076】
【発明の効果】本発明によると、入力端子から電圧が供
給される定電流源と、その定電流源から電流が供給され
るコンデンサと、出力トランジスタから出力端子に供給
される電流をコンデンサの充電電圧に応じて制御する手
段と、を備えるので、入力端子に印加される入力電圧の
起動時等コンデンサの充電電圧が変化するときに、その
充電電圧に応じて出力端子に出力される出力電圧を制御
することができる。これにより、入力端子に印加される
入力電圧の起動時等における出力電圧のオーバーシュー
トを抑制することができる。
【0077】また、本発明によると、出力トランジスタ
から出力端子に供給される電流をコンデンサの充電電圧
に応じて制御する手段が、コンデンサの充電電圧に応じ
て出力トランジスタの駆動電流を絞る手段であるので、
入力端子に印加される入力電圧の起動時等コンデンサの
充電電圧が変化するときに、その充電電圧に応じて出力
端子に出力される出力電圧をなめらかに増加させること
ができる。これにより、入力端子に印加される入力電圧
の起動時等における出力電圧のオーバーシュートを抑制
することができる。
【0078】また、本発明によると、誤差増幅手段に入
力される基準電圧以上の電圧を出力する定電圧源と、コ
ンデンサの充電電圧に応じて誤差増幅手段に入力される
信号を切り替える切替手段を備えるとともに、誤差増幅
手段が、コンデンサの充電電圧に応じて、出力電圧に対
応する電圧の代わりに基準電圧以上の電圧を入力し、基
準電圧以上の電圧と基準電圧との偏差を増幅した誤差信
号を生成するので、出力電圧が設定電圧に達する前に出
力トランジスタをOFF状態にすることができる。これ
により、入力端子に印加される入力電圧の起動時等にお
ける出力電圧のオーバーシュートを抑制することができ
る。
【0079】また、本発明によると、コンデンサの充電
電圧に応じて出力トランジスタの駆動電流を絞る手段
が、誤差増幅手段から出力される誤差信号をコンデンサ
の充電電圧に応じて補正する補正手段であって、その補
正手段によって補正された誤差信号がコンデンサの充電
電圧の増加に応じて大きくなるので、出力端子に出力さ
れる出力電圧をなめらかに増加させることができる。こ
れにより、入力端子に印加される入力電圧の起動時等に
おける出力電圧のオーバーシュートを抑制することがで
きる。
【0080】また、本発明によると、コンデンサの充電
電圧に応じて出力トランジスタの駆動電流を絞る手段
が、誤差増幅手段から出力される誤差信号をコンデンサ
の充電電圧に応じて補正する補正手段であって、その補
正手段が、コンデンサの充電電圧を入力し、コンデンサ
の充電電圧が所定の値に達した時点から所定の時間が経
過するまでの期間、誤差信号を時間の経過に応じて大き
くなるように補正するので、出力端子に出力される出力
電圧をなめらかに増加させることができる。これによ
り、入力端子に印加される入力電圧の起動時等における
出力電圧のオーバーシュートを抑制することができる。
【0081】また、本発明によると、入力端子と定電流
源との間にスイッチング手段を設けるので、入力電圧の
不安定な変動などによってコンデンサの充電電圧が変動
することを防止することができる。これにより、補正手
段等の誤動作を防止することができる。
【0082】また、本発明によると、出力電圧が設定電
圧に達したときにスイッチング手段をOFF状態にする
制御手段と、出力電圧が設定電圧に達したときにコンデ
ンサを放電させる手段と、を備えるので、次回の入力電
圧の起動時や誤差増幅手段の起動時の前にコンデンサを
無充電の状態にすることができる。
【0083】また、本発明によると、出力電圧が所定の
設定範囲の下限値より低下したときに、制御手段がスイ
ッチング手段をON状態にするので、出力端子に接続さ
れる負荷の変動によって出力電圧が低下し所定の設定範
囲の下限値より小さくなった場合においても出力電圧の
オーバーシュートを抑制することができる。
【0084】また、本発明によると、少なくとも所定の
電圧を出力する電圧源以外の構成部分を1つのICパッ
ケージに搭載するので、小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る第一実施形態のシリーズレ
ギュレータの構成を示す図である。
【図2】 本発明に係る第二実施形態のシリーズレ
ギュレータの構成を示す図である。
【図3】 本発明に係る第三実施形態のシリーズレ
ギュレータの構成を示す図である。
【図4】 本発明に係る第四実施形態のシリーズレ
ギュレータの構成を示す図である。
【図5】 入力電圧の起動時における図2のシリー
ズレギュレータの入出力電圧のタイムチャート図であ
る。
【図6】 図4のシリーズレギュレータの入出力電
圧のタイムチャート図である。
【図7】 従来のシリーズレギュレータの構成を示
す図である。
【図8】 入力電圧の起動時における図7のシリー
ズレギュレータの入出力電圧のタイムチャート図であ
る。
【符号の説明】
1 入力端子 2 出力端子 3 誤差増幅器 4、10、14、16、22 定電圧源 5、11、13、17、19 スイッチング素子 6 定電流源 7 コンデンサ 8、12 端子 9、15、21 コンパレータ 18 制御回路 20、23 インバータ回路 24 AND回路 Q1〜Q5 トランジスタ R1〜R4 抵抗
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 友広 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Fターム(参考) 5H430 BB01 BB09 BB11 BB20 EE06 FF03 FF13 FF17 HH03 LA12

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力端子と、出力端子と、該出力端子から
    出力される出力電圧に対応する電圧と設定電圧に対応す
    る基準電圧とを入力して前記出力電圧に対応する電圧と
    前記基準電圧との偏差を増幅した誤差信号を生成する誤
    差増幅手段と、前記入力端子と前記出力端子との間に直
    列接続される出力トランジスタと、前記誤差増幅手段が
    生成する誤差信号に応じて前記出力トランジスタを制御
    する駆動電流を生成する駆動手段と、を備えたシリーズ
    レギュレータにおいて、 前記入力端子から電圧が供給される定電流源と、該定電
    流源から電流が供給されるコンデンサと、前記出力トラ
    ンジスタから前記出力端子に供給される電流を前記コン
    デンサの充電電圧に応じて制御する手段と、を備えるこ
    とを特徴とするシリーズレギュレータ。
  2. 【請求項2】前記出力トランジスタから前記出力端子に
    供給される電流を前記コンデンサの充電電圧に応じて制
    御する手段が、前記コンデンサの充電電圧に応じて前記
    駆動電流を絞る手段である請求項1に記載のシリーズレ
    ギュレータ。
  3. 【請求項3】前記基準電圧以上の電圧を出力する定電圧
    源と、前記コンデンサの充電電圧に応じて前記誤差増幅
    手段に入力される信号を切り替える切替手段を備えると
    ともに、 前記誤差増幅手段が、前記コンデンサの充電電圧に応じ
    て、前記出力電圧に対応する電圧の代わりに前記基準電
    圧以上の電圧を入力し、前記基準電圧以上の電圧と前記
    基準電圧との偏差を増幅した誤差信号を生成する請求項
    1に記載のシリーズレギュレータ。
  4. 【請求項4】前記コンデンサの充電電圧に応じて前記駆
    動電流を絞る手段が、前記誤差増幅手段から出力される
    誤差信号を前記コンデンサの充電電圧に応じて補正する
    補正手段であって、 該補正手段によって補正された誤差信号が前記コンデン
    サの充電電圧の増加に応じて大きくなる請求項2に記載
    のシリーズレギュレータ。
  5. 【請求項5】前記コンデンサの充電電圧に応じて前記駆
    動電流を絞る手段が、前記誤差増幅手段から出力される
    誤差信号を前記コンデンサの充電電圧に応じて補正する
    補正手段であって、 該補正手段が、前記コンデンサの充電電圧を入力し、前
    記コンデンサの充電電圧が所定の値に達した時点から所
    定の時間が経過するまでの期間、前記誤差信号を時間の
    経過に応じて大きくする請求項2に記載のシリーズレギ
    ュレータ。
  6. 【請求項6】前記入力端子と前記定電流源との間にスイ
    ッチング手段を設ける請求項1〜5のいずれかに記載の
    シリーズレギュレータ。
  7. 【請求項7】前記出力電圧が前記設定電圧に達したとき
    に前記スイッチング手段をOFF状態にする制御手段
    と、前記出力電圧が前記設定電圧に達したときに前記コ
    ンデンサを放電させる手段と、を備える請求項6に記載
    のシリーズレギュレータ。
  8. 【請求項8】前記出力電圧が所定の設定範囲の下限値よ
    り低下したときに、前記制御手段が前記スイッチング手
    段をON状態にする請求項7に記載のシリーズレギュレ
    ータ。
  9. 【請求項9】少なくとも所定の電圧を出力する電圧源以
    外の構成部分を1つのICパッケージに搭載する請求項
    1〜8のいずれかに記載のシリーズレギュレータ。
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