JP2004102676A - Tracking-operable double-output series regulator - Google Patents

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Shoji Murayama
村山 章二
Toshinori Sakurai
桜井 敏則
Mitsuru Saito
齊藤 充
Koichiro Yamaguchi
山口 耕一郎
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a low-cost versatile double-output series regulator having a wide application range and a low-ripple/low-noise characteristic, by an inexpensive and simple method capable of utilizing the double-output series regulator equipped with two independent stabilized direct-current output as a tracking type series regulator as the need arises. <P>SOLUTION: Two series regulators are connected as shown in the figure. A current flowing in a signal wire between a positive voltage output terminal 6 and a negative voltage output terminal 15 is converted into a voltage value by a current/voltage conversion circuit 28, and the value is compared with a divided voltage output of an output voltage dividing circuit 26 by a voltage comparison circuit 27. A current control circuit 29 controls the current flowing in the signal wire so that both voltages agree with each other, and the current value is converted into a voltage value by a current/voltage conversion circuit 30, and utilized as a reference voltage of the second series regulator 33. Hereby, tracking operation can be realized. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は交流入力電圧を変換して負荷によらず安定な直流電圧を出力するシリーズ型安定化電源、シリーズレギュレータに関する。本発明は特に複数個の出力電圧を持つ安定化電源の内、ある1つの出力電圧に追従して他の出力電圧が制御される特徴を持つトラッキング電源に関する。
【0002】
本発明は複数個の各々独立した直流電源出力を持つ多出力シリーズレギュレータを、低コストの僅かな変更でトラッキング型シリーズレギュレータとしても動作可能にせしめることを目的として開発されたものである。
【0003】
【従来の技術】
電子機器の内部回路は一般に直流電源で駆動されており、一方業務用・家庭用電源としては一般に低周波交流電源が供給されている。従って電池で駆動されるものを除いて殆どの電子機器は何らかの安定化された交流−直流変換装置すなわち安定化電源を必要とする。
【0004】
安定化電源は負荷電流の変動によらず一定の直流電圧を出力する電源であり、主にシリーズレギュレータとスイッチングレギュレータの2つの方式で実現されている。スイッチングレギュレータは内部に発振回路を含むため、出力電圧中のノイズレベルが低いことが要求される場合には一般にシリーズレギュレータが用いられる。シリーズレギュレータの安定化直流出力電圧は整流回路からの入力直流電圧よりも低くなるためドロッパレギュレータとも呼ばれる。この電圧降下分の電力は熱として消費されるため、シリーズレギュレータはスイッチングレギュレータよりも電力変換効率が劣ったものとなる。従ってスイッチングレギュレータとシリーズレギュレータの内どちらの方式を採用するかは、用途毎にノイズ特性と電力変換効率のどちらが重要な因子となるかに拠り決定される。
【0005】
またこれら安定化電源の内、絶対値の等しい正負2系統の電圧が出力可能で、一方の出力電圧を可変した時に、他方の反対の極性を持った出力電圧もそれに追従して同じ絶対値を持つように制御される電源を特にトラッキング電源と呼んでいる。
【0006】
トラッキング電源の内、2つのシリーズレギュレータの出力電圧を同期させるトラッキング型シリーズレギュレータは幾つかの方式で実現されてきたが、代表的なものを挙げると第1の方式では、まずマスター電源、例えば正電圧電源の出力電圧を抵抗器等で分圧して比較用電圧を生成し、これを高精度基準電圧とOPアンプ等を用いて比較する。この結果を出力制御トランジスタ等に負帰還することでマスター電源の出力電圧の安定化を図る。また分圧比を可変し比較用電圧を変化させることで、それに応じてマスター電源の出力電圧を変化させられる。
【0007】
次にスレーブ電源、すなわち前項の例に従えば負電圧電源も正電圧電源と同様な回路構成の安定化電源とするが、こちらでの基準電圧には正電圧電源の出力電圧を用いる。負電圧電源の出力電圧とこの基準電圧を比較し、OPアンプ等で正出力電圧と負出力電圧の中点が接地電位となるように制御することで、正電圧電源の出力電圧の変化に追従して、負電圧電源も同じ絶対値を持った負電圧を出力するトラッキング動作が可能となる。
【0008】
なおトラッキング型シリーズレギュレータ内の正負2系統の安定化電源に対して、通常トランスの2次コイルの両端からの交流電圧出力が各々入力され、2次コイルのセンタータップが正負2つの安定化電源の共通接地線に接続される形がとられることが多い。
【0009】
次に第2の方式では前記第1の方式で比較用電圧を生成する際の出力電圧の分圧比を可変としていたが、これを固定比とする。そして高精度基準電圧を可変抵抗で分圧したもの、及びこれを極性反転したものを正負2系統安定化電源の基準電圧として印加する。固定比で分圧された出力電圧とこの基準電圧が等しくなるように正負各々の電源において出力電圧が制御される。
【0010】
また第1、第2の方式によるトラッキング動作制御回路を集積化したトラッキング電源装置専用集積回路を用いた方法も普及している。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
前述のようにトラッキング型シリーズレギュレータには複数個のシリーズレギュレータが含まれているが、用途によりこれらにトラッキング動作をさせず、全く独立した安定化直流出力電圧を持つ、複数個のシリーズレギュレータとしても利用可能なように汎用化することを考えた時に、従来のトラッキング型シリーズレギュレータには以下の課題がある。逆の観点から言い換えると、以下に挙げる課題は複数個の独立したシリーズレギュレータを従来のトラッキング型シリーズレギュレータとして利用可能なように構成することを考えた時に障害となっている点でもある。
【0012】
まず前述のように多くのトラッキング型シリーズレギュレータではトランス2次コイルのセンタータップを正負の電源の共通接地線に接続しているため、独立した2出力安定化電源に変更するためにはトランスを独立した2次コイルを具備したものに変更する必要がある。
【0013】
次に従来のトラッキング型シリーズレギュレータでは正負の2つのシリーズレギュレータ回路に極性が反転したことを除いて殆ど同じ動作特性を持たせるために、コンプリメンタリな半導体素子の組み合わせが用いられている場合が多いが、この場合単に同じ回路と同一部品のシリーズレギュレータを2つ独立に使用する場合よりも部品点数が増えるためコスト、製品保守の面で負担が大きくなる。
【0014】
加えて、マスター電源すなわち前記の例で言えば正電圧電源の出力電圧に追従して動作するスレーブ電源すなわち負電圧電源の安定化のための基準電圧は、従来型トラッキング型シリーズレギュレータではマスター電源側の出力電圧或いは基準電圧を極性反転して与えられている。つまり、マスター電源とスレーブ電源が共通の接地電位を持つことを前提に従来のトラッキング型シリーズレギュレータの基準電圧生成回路は設計されているが、これをマスター電源とスレーブ電源を独立させて2出力シリーズレギュレータとする場合には両者の接地線を分離して、新たに別の基準電圧生成回路を設けるといった大幅な変更が必要になり、コスト、作業工数の面で不利な点が多い。
【0015】
更に集積回路化されたトラッキングレギュレータICを用いた方式では物理的に2つの独立した電源に分離することが不可能であり、トラッキング型シリーズレギュレータとして利用した場合においても、最大出力電力がトランジスタ等を用いた場合より一般的に小さくなる。また正負2つの出力電圧の絶対値がほぼ等しいものに限定され任意の電圧に設定できないといった問題点もある。
【0016】
本発明は前記の課題を解決するものであり、その目的は、独立した直流電源出力を2つ備えた2出力シリーズレギュレータを必要に応じてトラッキング型シリーズレギュレータとしても利用可能にする安価で簡単な方法を考案し、低コストで応用範囲の広い低リップル・低ノイズ特性を持った汎用シリーズ電源を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するためには、まず2つの独立したシリーズレギュレータをトラッキング動作せしめる際に、2つのシリーズレギュレータ回路間の接続を可能な限り疎なものとして、変更にかかるコストを低減する必要がある。
【0018】
加えて2つのシリーズレギュレータを僅かな違いを除いて同じ回路と部品で構成し、部品調達・回路保守費用を低減する必要がある。
【0019】
本発明では前記の課題を解決し、前記の目的を達成するために、従来のトラッキング電源ではマスター電源側からその出力電圧、或いは基準電圧をスレーブ電源側に極性を反転して印加することでトラッキング動作を制御しているのに対して、マスター電源側とスレーブ電源側の間に電流を流すことで低ノイズなトラッキング動作制御を可能にしている。
【0020】
すなわち本発明では2つの独立した概ね同じ部品と回路から成るシリーズレギュレータ間に、電流を流す一本の接続線を設け、そこに流れる電流をマスター電源側の出力電圧に比例させている。スレーブ電源側においては接続線に流れる電流に比例した電圧を生成し、これをスレーブ電源側での出力電圧と比較する基準電圧として利用している。
【0021】
具体的には本発明では前記請求項1に記載のように第1のシリーズレギュレータの接地端子と第2のシリーズレギュレータの正電圧出力端子を接続し、これを零電位端子とすることで第1のシリーズレギュレータが正電圧を、第2のシリーズレギュレータが負電圧を出力するようにし、更に第1のシリーズレギュレータの正電圧出力線と第2のシリーズレギュレータの接地線すなわち負電圧出力線の間を接続する信号線を、前記請求項1に記載のように第1の電流電圧変換回路と、第3の電流制御手段と、第2の電流電圧変換回路が直列接続された形で設ける。
【0022】
更に前記請求項1に記載の第1の電流電圧変換回路の出力電圧と、第1のシリーズレギュレータの出力電圧を分圧して得られた比較電圧が等しくなるように前記請求項1に記載の第3の電流制御手段が制御される。
【0023】
前項において第3の電流制御手段により定電流化された電流が第2のシリーズレギュレータの接地線に向かって流れ、この電流は第2の電流電圧変換回路によって第2のシリーズレギュレータの接地線に対する電位を持つ電圧に変換される。この電圧が第2のシリーズレギュレータにおいて出力電圧を安定化させるための基準電圧として利用される。
【0024】
第1の電流電圧変換回路と第2の電流電圧変換回路には同じ大きさの電流が流れるため、両方の回路を同じ温度係数を持つ抵抗器で構成することにより、第1のシリーズレギュレータの出力電圧を分圧して得られた電圧と等しくなるように制御された第1の電流電圧変換回路の出力電圧と、第2の電流電圧変換回路の出力電圧の比の温度変化による変動を抑制することができる。
【0025】
さらに前項において第1のシリーズレギュレータの出力電圧を分圧する際に用いる抵抗器を同じ温度係数を持ったものとすることで、分圧比の温度変化による変動を抑制することができる。
【0026】
また第3の電流制御手段の出力の定電流値を大きくする、つまり第1の電流電圧変換回路と第2の電流電圧変換回路に流れる電流を大きくすることで、基準電圧のノイズに対する耐性を高めることができる。
【0027】
従って本発明によると、第1シリーズレギュレータの出力電圧を分圧して得られた電圧値を、第2のシリーズレギュレータの出力電圧を安定化させるために電圧比較回路で用いられる基準電圧として利用することが可能となる。そしてこの基準電圧に対する温度変化やノイズの影響を極めて小さくせしめ、第1のシリーズレギュレータの出力電圧にほぼ正確に比例したものとすることができる。
【0028】
さらに具体的に詳しく述べると、一般に前記請求項1のように2つのシリーズレギュレータを接続して構成されたトラッキング型シリーズレギュレータにおいては、第1のシリーズレギュレータすなわち前記請求項1の例で言えば正電圧電源の接地線はそのままトラッキング型シリーズレギュレータにおいても基準電位を与えるのに対して、第2のシリーズレギュレータすなわち前記請求項1の例で言えば負電圧電源では正の電位を持つ出力線がトラッキング型シリーズレギュレータでの基準電位を与えており、正電圧電源とは極性が逆転した関係になっている。従来のトラッキング型シリーズレギュレータでは絶対値が等しい正負の1組の電圧をそれぞれ正電圧電源と負電圧電源における基準電圧として用いる考え方をとっているために、正電圧電源と負電圧電源を同じ回路で構成することが不可能であり、正電圧電源の回路内で用いられている半導体素子と反対の極性を持つ半導体素子を用いて、正電圧電源と極性が反転した負電圧電源を構成する必要がある。
【0029】
本発明の特徴は2つのシリーズレギュレータを前記請求項1のようにトラッキング電源を構成するように接続した場合においても、正電圧電源と同様に負電圧電源側においてもその接地線を基準電位として用いることを可能にせしめ、それにより正電圧電源と負電圧電源を同じ回路と部品から構成することを可能としたことにある。
【0030】
本発明における前記の特徴は正電圧電源側で生成した基準電圧を一旦電流に変換して、これを負電圧電源側に一本の信号線を通して印加することで実現されている。これにより正電圧電源と負電圧電源を共通した回路と部品を用いて製作し、部品調達コスト及び回路保守コストを低減することを可能とすると同時に、トラッキング動作時の正電圧電源と負電圧電源の結合を一本の信号線のみからなる極めて疎なものとすることが可能となった。
【0031】
従って本発明に拠れば2出力シリーズレギュレータからトラッキング型シリーズレギュレータに変更することが僅かな回路修正で可能となるため、同一のプリント基板と部品を用いて2出力シリーズレギュレータ或いはトラッキング型シリーズレギュレータを実現することができる。
【0032】
また従来のトラッキング型シリーズレギュレータでは一方のシリーズレギュレータの基準電圧或いは出力電圧から他方のシリーズレギュレータの基準電圧を与える際に極性反転をするため一般的にオペアンプ等の能動素子が用いられており、基準電圧に対する温度変化の影響やノイズ耐性には前記能動素子自身の特性が反映される。良好な特性を持たせるために優れた能動素子を使用した場合にはコストが嵩むことになる。
【0033】
これに対して本発明では前記請求項1に記載の第1の電流電圧変換回路と前記第2の電流電圧変換回路に同じ温度係数を持つ抵抗器を用いることで、第1のシリーズレギュレータの出力電圧と第2のシリーズレギュレータの基準電圧の比の温度変化による変動を低コストで抑制することができる。第1のシリーズレギュレータの出力電圧分圧回路についても同じ温度係数を持つ抵抗器を用いることで分圧比の温度変化による変動を低コストで抑制することができる。
【0034】
更に本発明では従来のトラッキング型シリーズレギュレータと異なり正電圧電源と負電圧電源がほぼ同一の回路と部品及びプリント基板パターンで構成されるため、正電圧電源回路内と負電圧電源回路内の対応する部品各々を同じ温度特性を持つ部品で構成することで、正電圧電源と負電圧電源の温度特性の差を低コストで低減することができる。これによりトラッキングレギュレータの正負出力電圧の絶対値の差の温度変化による変動を抑制することができる。これに対して従来のトラッキング型シリーズレギュレータでは正電圧電源と負電圧電源が異なった部品で構成されているため、正電圧電源の出力電圧と負電圧電源の出力電圧は異なった温度特性を持ったものとならざるを得ない。
【0035】
また第1のシリーズレギュレータの出力電圧に比例した基準電圧と、第2のシリーズレギュレータの出力電圧を分圧して生成した比較用電圧を比較する際に、その分圧比を可変抵抗等で変更することで、トラッキング動作時の第1のシリーズレギュレータの出力電圧に対する、第2のシリーズレギュレータの出力電圧の電圧比を簡単に調整することができる。
【0036】
以上本発明に関して主に2出力のシリーズレギュレータをトラッキング動作させる低コストな方法について述べたが、本発明の方法を応用することで次のような各種のトラッキング動作を行う電源を低コストで実現することが可能である。
【0037】
第1に任意の電圧比を保ちながら、2つの直流出力電圧の内の一方を他方に追従した形で変化させることができるトラッキングレギュレータを、本発明で用いた2出力シリーズレギュレータにより実現させるには、第1のシリーズレギュレータの接地線と第2のシリーズレギュレータの接地線を接続して共通接地線とし、どちらか一方、例えば第1のシリーズレギュレータの出力電圧を分圧した電圧を第2のシリーズレギュレータでの基準電圧として用いるようにすればよい。これに対して従来型の正負2出力を持つトラッキングレギュレータを上述のような2つの正あるいは負の出力を持つ特殊なトラッキング電源に変更することは大規模な修正が必要となるためほぼ不可能である。
【0038】
第2に例えば3出力シリーズレギュレータを、その内の1つが正電圧を出力するようにして、残りの2つがこの正電圧出力に追従した形で2つの負電圧を出力するようにトラッキング動作させることが、本発明で用いたシリーズレギュレータを第1、第2、第3と3個用意し僅かな変更を施すことで可能になる。そのためには例えば前記請求項1で述べたところの定電流を流す信号線を、第1のシリーズレギュレータの正電圧出力線と第2のシリーズレギュレータの接地線を接続するものと、第1のシリーズレギュレータの正電圧出力線と第3のシリーズレギュレータの接地線を接続するものの2本設置し、前記請求項1と同様にして第2、第3のシリーズレギュレータの基準電圧を第1のシリーズレギュレータの出力電圧に比例したものとすればよい。従来のトラッキング型シリーズレギュレータの方式を用いて、上述のように例えば1正電圧2負電圧出力のトラッキング動作をさせるためには、その用途専用に回路を製作する必要があり、用途が特殊である程需要が少なくなるため製作コストが高くなる。これに対して本発明の方法を用いれば、複数出力シリーズレギュレータと複数出力トラッキング型シリーズレギュレータ、上述の例で言えば3出力シリーズレギュレータと1正電圧2負電圧出力トラッキング型シリーズレギュレータのプリント基板と使用部品を共通なものとすることができるため従来の方法に比べてコスト面での競争力を高め、さらに部品調達、回路保守上の手間も省くことができる。
【0039】
【発明の実施の形態】以下の説明においては、図に使用される同様の部品又は構成は同じ数字で指示され、説明済みの部品及び構成については反復して説明しない。以下本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【0040】
【実施例】
(第1の実施の形態)図2は本発明による2出力シリーズレギュレータの一実施例を示すブロック図である。前記請求項1に記載の2出力シリーズレギュレータであって、過電流制限回路と過熱保護回路を2つのシリーズレギュレータ各々について備えたものに相当する構成のブロック図となっている。
【0041】
まず図2を概略的に説明すると、図2左端に示される1は商用交流電源で、これに接続されているのが2のトランスである。2aと2bは等長で等巻数の巻線からなる1次コイルで並列に接続されており、ここに1から交流電圧が印加される。このようにすることで2aのコイル1つを用いた場合の2倍の最大許容電流を1次側に印加することができる。図2中で2のトランスの独立した2次コイル2cと2dからそれぞれ2つのシリーズレギュレータの入力に交流電圧が印加されることが明示されており、2つのシリーズレギュレータは電位関係の無い独立した出力を持ったものとなっている。図2において上に位置する方が第1のシリーズレギュレータで、下に位置する方が第2のシリーズレギュレータである。
【0042】
図3は本発明で使用したトランス巻線の構成例を示した回路図である。図3のトランス左側の巻線は1次側であり、実効値100V、115V、200V、230Vの交流電源からの入力を可能として世界各国の電源規格に対応させている。実効値100Vの交流を用いる場合には、図3中の端子19bと20b、端子19cと20cを接続し1次コイル19と20を並列接続してこれに交流100Vを印加することで1次側に印加可能な最大交流電流を1コイル使用時の2倍にとることができる。実効値115Vの交流を印加する場合には同様に端子19aと20a、及び端子19cと20cを接続することで1次コイル19と20を並列接続しこれに交流115Vを印加する。実効値200Vの交流を印加する場合には図3中の端子19cと20bを接続して1次コイル19と20を直列接続し、19bと20cの間に交流200Vを印加する。実効値230Vの交流を印加する場合には図3中の端子19cと20aを接続して1次コイル19と20を直列接続し、19aと20cの間に交流230Vを印加する。このようにして各国の規格による交流電源の差異に関らず同じ図3のトランスを用いてトランス2次側に現れる出力交流電圧の実効値を常にほぼ等しいものとすることができる。上述のような使用法を可能にせしめるために、図3において1次コイル19と20は等長で等巻数の巻線を通常巻或いはバイファイラ巻にして製作され、端子19bと端子20bはそれぞれのコイルにおいて端子より等長等巻数の点からタップがとられている。
【0043】
図3中のトランス右側の巻線は2次側であり、4つの2次コイル21、22、23、24の交流出力を2つのシリーズレギュレータの入力に印加する用途を基本的に想定して製作されている。2次コイルにおいても各コイルを等長で等巻数の巻線を通常巻或いはバイファイラ巻にして製作し、2つのコイルを並列接続して1コイル使用時の2倍の電流を取り出せるようにしている。シリーズレギュレータの出力として高い電圧が必要な場合には2つのコイルを直列に接続して1コイル使用時の2倍の交流電圧を取り出すことができる。図3のトランスを用いることで熱損失を抑制しながら広範囲の直流出力電圧に対応したシリーズレギュレータを実現することができる。
【0044】
図2において第1のシリーズレギュレータと第2のシリーズレギュレータは全く同じブロック構成となっているため、第1のシリーズレギュレータについてのみ説明する。図2中の3で示される整流回路1には整流ブリッジダイオードと平滑コンデンサから構成される一般的な整流回路を使用しており、入力交流電圧を全波整流し平滑したリップル成分の大きい直流電圧がこの整流回路より出力される。出力される直流の電圧値はほぼ入力交流電圧のピーク値に対応するものとなる。
【0045】
図2中の3の整流回路1の直流出力は4の電流制御回路1に入力される。図2中の電流制御回路1はノード4cに印加される制御信号に応じてノード4aとノード4bの間を流れる電流値を増減させる機能を持った回路である。図4に図2における4の電流制御回路1の一実施例を示した。図4においては電流制御素子としてトランジスタQ1とトランジスタQ2をダーリントン接続したものを用い、ノード4cに印加される制御信号電流とノード4aからノード4に向かって流れる電流の比、電流増幅率を高め、それにより負帰還制御の増幅率を上げてリップル電圧圧縮率を向上させている。抵抗器R1とR2はトランジスタQ1とQ2にバイアス電圧を供給している。トランジスタQ1においてノード4aとノード4bの間の電圧差に比例した熱損失が発生するためQ1は適切な熱容量を持った放熱器に取り付けられている。図4においてノード4cに流れる電流が増大すると、ノード4aとノード4bの間を流れる電流もその変化の割合に応じて増大する正の係数を持った比例関係で動作する電流制御回路となっている。
【0046】
図4中のQ1及びQ2にはPNPトランジスタが用いられているが、このNPNトランジスタを用いてノード4aにコレクタ、ノード4bにエミッタが接続された形の回路に変更するとエミッタフォロワー型で出力電流を取り出す形になる。この場合ノード4cに印加する制御信号の電位をノード4bに対して1.2V程度高めに設定する必要が生じる。ノード4cのバイアス電圧はノード4aから供給されるため、これはノード4aとノード4bの間に常に1.2V以上の電位差が発生することを意味し、その分だけPNPトランジスタを用いた図4の回路の場合よりも電力損失が大きくなる可能性がある。前記の理由から図4の実施例ではPNPトランジスタを採用している。
【0047】
図2においてノード4bより出力される直流電流は5の過電流制限回路1に入力される。過電流制限回路は任意に設定した電流値以上の電流が流れないようにするための回路でありその詳細は後述する。5を経た直流出力は6の正電圧出力端子1と7の接地端子1を経て負荷に接続される。負荷端すなわち近似的には6と7の間に生じる電位差はオームの法則により出力電流値と負荷のインピーダンスによって決まるため、この電位差に応じて出力電流を制御することにより電位差すなわち出力電圧を安定化させることが可能となる。図2においては前述のような安定化制御を行うために8の比較電圧生成回路1と9の基準電圧生成及び電圧比較回路1が用意されている。
【0048】
図5は図2中の8の比較電圧生成回路1と9の基準電圧生成及び電圧比較回路1の一実施例を示したものである。図5において比較電圧生成回路1は可変抵抗器VR1により構成されている。図2に示されているようにノード8bとノード8cの間には出力電圧が印加され、VR1により任意に設定された比率で出力電圧を分圧して得られる電圧がノード8aより出力され、電圧比較回路の入力ノード9aに印加される。図5中のIC1はシャントレギュレータであり9dと9bの間に高精度基準電圧を印加している。抵抗器R3は一定の直流電位V1に接続されておりQ3とIC1にバイアス電圧を供給している。
【0049】
図5の実施例では電圧比較回路はトランジスタQ3とQ4及び抵抗器R4より構成される差動増幅回路により実現されている。ノード9eとノード9bの間にはR4の抵抗値により定まる一定の電流が流れるため、図5において、IC1よりノード9dに印加される基準電圧Vsよりも、VR1より9aに印加される電圧Vcが高い場合にはQ4のエミッタ電流が増大し、その分だけQ3のエミッタ電流が減少することになる。逆に基準電圧VsがVcよりも高い時にはQ4のエミッタ電流が減少し、その分だけQ3のエミッタ電流が増大する。Q3のエミッタ電流はほぼコレクタ電流に等しく、Q3のコレクタはノード9cより図4中のノード4cに接続されている。従って前記図4の電流制御回路と図5の電圧比較回路を図2のように接続した回路では、第1のシリーズレギュレータの直流出力電圧がなんらかの要因により増大するとノード4cに流れる制御電流は減少し、結果としてノード4bより出力される電流値が減少し、オームの法則により出力電圧が減少することになり、負帰還制御のループが動作する。なおQ3及びQ4に通常のトランジスタよりも高い電流増幅率を有するダーリントン接続型トランジスタを使用することも可能である。
【0050】
図6はリモートセンシング回路を図2中の第1のシリーズレギュレータに付加した時の一実施例について、説明に必要な部分についてのみ図示したブロック回路図である。リモートセンシング回路は図6中の電源出力端子6及び7と負荷両端が長いケーブルにより接続され、大きな電流を負荷に流す必要のあるときに一般的に利用される。前記のような状況下では図6中の正電圧出力端子6とノード25bの間、及び7の接地端子1とノード25cの間に無視し得ない大きさの電圧降下が発生し、図2において8の比較電圧生成回路1で参照しているノード8bとノード8cの間の出力電圧と、負荷両端に実際に生じる出力電圧の差異が大きくなるため正確な安定化電圧を負荷に印加することが困難となる。そのため図6においては8の比較電圧生成回路1の接地ノード8cと9の基準電圧生成及び電圧比較回路1の接地ノード9bを出力接地ラインから切り離して負荷の接地側端子25bに接続し、またノード8bを正電圧出力ラインから切り離して負荷の正電圧印加側端子25aに接続してリモートセンシング回路を構成している。図6のように接続することで25の負荷両端に生じる電圧をほぼ正確に8の比較電圧生成回路1に印加し、負荷両端間の電圧を安定化することが可能となる。
【0051】
図7は図2中の5の過電流制限回路1の一実施例を図示したものである。図7においてノード5bからノード5cに向かって出力電流が流れ、この時抵抗器R5の両端に電圧降下が生じその分の熱損失が発生するため、R5には極めて小さい抵抗値の抵抗器を使用する。オペアンプIC2により抵抗器R7の両端には前記電圧R5の両端間の電圧とほぼ等しい電圧が印加されることになるため、結果として出力電流に比例した電流I1がノード5eからノード5cに向かって流れる。図7においてIC3はノード5bに対して一定の高い電位をノード5fに出力している。従ってR9を経てノード5fからノード5eの方向に常に定電流I2が流れている。このようにしてI2がI1より大きい場合にはノード5gの電位はノード5bより低くなるためトランジスタQ5はOFF状態となる。出力電流がある設定電流値を超えて増大するとI1がI2より大きくなりノード5gの電位はノード5bよりも高くなるためトランジスタQ5がON状態となる。トランジスタQ6はQ5がON状態の時にONとなる電流ゲートとして機能し、その出力電流はノード5aより出力され、図2に示されるようにノード9aとノード8aを接続するラインに入力される。従って任意の設定値を超える出力電流がノード5bとノード5cの間に流れた時に、図5においてノード5aからノード8cに向かって電流が流れ、ノード9aに印加される電圧が増加し、結果としてノード9cに流れる電流が減少する。これにより図4のノード4cに流れる制御電流が減少し、ノード4bより出力される出力電流が減少する。この動作は図7における前記I1がI2以下にまで減少しトランジスタQ5がOFFとなるまで継続される。従って図7の実施例による図2中の過電流制限回路1は、任意の設定電流値を超える出力電流が流れるような状況下になった時には出力電圧を出力電流が前記設定電流値とほぼ等しくなるまで低下させて電源の運転を継続する動作を行う。
【0052】
独立した2つの出力を持つ図2に示した2出力シリーズレギュレータでは2つのシリーズレギュレータの間に電位関係が無く、図2の回路全体が1つの筐体内に収められ両方のシリーズレギュレータが同一の温度環境下にある場合には、各々のシリーズレギュレータについて別々の過熱保護回路を用意し、トランスの2次側に接続された回路について過熱時に動作停止させる方法か、1つの過熱保護回路でトランス1次側回路をスイッチングする方法か、或いはフォトカプラ等を使用して両方のシリーズレギュレータの2次側回路を過熱時動作停止させる方法のいずれかを利用して過熱時保護動作を行うことが可能である。
【0053】
図2中の実施例において10の過熱保護回路1は1個のサーモスタットより構成される。本実施例では常時閉状態で設定温度以上の環境下で開状態となるサーモスタットを使用している。この時図2において設定温度以上の高温状況下ではノード4cがオープンとなり全く図2の4の電流制御回路1に制御電流が流れなくなるためにノード4bより取り出される出力電流が零となり第1のシリーズレギュレータが動作停止することになる。
【0054】
図14は本発明によるシリーズレギュレータ用両面プリント基板の入出力端子近傍での半田面パターンレイアウトの一実施例を示すレイアウト図である。図14中の34は基板部品面に取り付けられた4端子入出力コネクタであり、35は基板部品面に取り付けられた整流ブリッジダイオードであり、36は基板部品面に取り付けられた平滑用電解コンデンサである。38は両面プリント基板の外形を示している。図14中の太い実線は半田面において銅箔を削除する部分を表している。本実施例ではノイズ特性を向上させるために接地パターンを最大化してベタグラウンドとしており、接地されない端子34a、34b、34d、35a、35b、35c、36bには絶縁のためのスリットであるセパレータが、接地される端子34c、35d、36aには半田を容易に溶融せしめるためのサーマルパッドが図14に示すように設けられている。図14中で基板上の白い部分は概ね銅箔で覆われており接地パターンとなっている。安定化直流出力の接地端子34cが接続されるパターンと、整流ブリッジダイオードの接地端子35dと平滑用電解コンデンサの接地端子36aが接続されるパターンの間には、整流回路を囲う形でスリット37が設けられている。整流動作時に平滑用電解コンデンサは頻繁に充放電を繰り返し、それに伴って相当のリップル電流がコンデンサ端子36a、36bに対して流入、流出する。このため図14のように整流回路の接地パターンの周りにスリット37を設け、整流回路の接地パターンと直流安定化回路の接地パターンが図14中の左下に示される狭い幅の銅箔で接続されるようにすることで、整流回路部分のリップル電流による電圧降下が直流安定化回路部分に及ぼす影響を低減している。
【0055】
図8は図2に示した2出力シリーズレギュレータに変更を加えて前記請求項1に記載のトラッキング型シリーズレギュレータとして実現した一実施例のブロック回路図である。第1のシリーズレギュレータの接地ラインと第2のシリーズレギュレータの正電圧出力ラインがノード7aとノード14aを接続することにより共通の基準電位すなわち0Vの電位を持つようにしている。トラッキング型シリーズレギュレータでは2つのシリーズレギュレータが共通の基準電位を持っているために、図8に示すように31の過熱保護回路3により両方のシリーズレギュレータの動作を電気的にスイッチングすることが可能となる。図8右側に示されている26、27、28、29、30のブロックより構成される部分が前記請求項1に記載のトラッキング動作を実現する回路である。
【0056】
図9は図7右側の26、27、28、29、30のブロックからなるトラッキング制御回路の一実施例を示したものである。図8における26の出力電圧分圧回路は図9において抵抗器R15とR16により構成されている。図9中の6と7の間に正電圧電源の出力電圧が印加されR15とR16によりこれを分圧した電圧がノード26cに現れる。R15とR16について同じ温度係数を持つ抵抗器を用いると分圧比の温度変化による変動を抑制することができる。図8における28の電流電圧変換回路1は図9において抵抗器R17で構成されており、図8の29の電流制御回路3は図9の電界効果トランジスタQ7で構成され、図8の30の電流電圧変換回路2は図9の抵抗器R18で構成され、図8の電圧比較回路3は図9のオペアンプIC4により構成されている。
【0057】
図9において6は正電圧電源の正電圧出力に接続され、15は負電圧電源の接地電位すなわち負電圧出力に接続されている。従ってノード28aからノード30bに向かって電流が流れるが、この電流値はQ7のゲート電圧に応じて制御される。図9中のオペアンプIC4はノード28bとノード26cの間の電位差を増幅した電圧をノード27aより出力しQ7のゲート29aに印加する。これによりノード28aとノード30aの間を流れる電流の大きさは、R17で生じる電圧降下がノード26aとノード26cの間の電位差に等しくなるように制御される。この電流はR18によりノード30aすなわち負電圧電源の接地ラインに対する電位を持った電圧に変換され、ノード30cより出力される。R17とR18に同じ温度係数を持つ抵抗器を使用することで、ノード28aとノード28bの間の電位差とノード30aとノード30bの間の電位差の比の温度変化による変動を抑制することができる。
【0058】
前述のようにして図9中のノード30cと15の間に出力される電圧はR15の両端の電位差に等しいものとなり、図9の実施例では正電圧電源の出力電圧の2分の1の電圧に等しくなる。図10は図8中の17の電圧比較回路2の一実施例を示したものであり、図5に示した電圧比較回路と概ね同じ回路と部品で構成されている。図5においてはIC1により基準電圧Vsが電圧比較回路の入力ノード9dに印加されているのに対して、図10においては図9中のノード30cより出力される電圧が図10の電圧比較回路の入力ノード17dに基準電圧として印加される点のみが異なっている。前述のように前記基準電圧は正電圧電源の出力電圧の2分の1に常に等しく保たれ、図10の実施例では負電圧電源の出力電圧は基準電圧が変化した時には同じ割合で変化することになるため、結果として負電圧電源の出力電圧が正電圧電源の出力電圧の変化と同じ割合で変化することになる。図10中の可変抵抗VR2を調整することにより負電圧電源の出力電圧を正電圧電源の出力電圧と同じ絶対値を持つようにしてトラッキング動作を実現することができる。図5と図10の電圧比較回路には本実施例では同じプリント基板パターンレイアウトが用いられており、独立した2出力を持つシリーズレギュレータとしても、トラッキング型シリーズレギュレータとしても同じプリント基板で容易に実現することが可能である。
【0059】
図11は図8の31の過熱保護回路3の一実施例を図示したものである。図11中のノード31aは図8の負電圧出力端子15に接続され負電圧出力と等しい電位となる。図11において抵抗器R20とR21はトランジスタQ10のバイアス電圧を供給する。図11のサーモスタットT1は常時閉状態で高温状況下で開状態となる。従って図11において平常時はQ10がOFF状態に保たれ、高温下でQ10がON状態となり、この時ノード31bとノード31cからQ10のコレクタに向かって電流が流れることになる。ノード31cは図8において5の過電流制限回路1のノード5dに接続されており、トランジスタQ10がON状態となり図7に示されているノード5dからノード31cに向かって電流が流れている状態では図7中のトランジスタQ6がON状態となる。従ってこの時前述のように出力電流を減少させる方向に動作制御が働くことになり、結果として出力電流が零となって正電圧電源の動作が止まり過熱状態から保護されることになる。同様に負電圧電源側でも図8中の過電流制限回路2のノード13dからノード31bに向かって電流が流れている状態では出力電流を減少させる制御が働き、負電圧電源の動作が停止する。以上のようにして図11の過熱保護回路を用いてトラッキング動作時に2つのシリーズレギュレータを同時に動作停止させ過熱状態から保護することが可能となる。
【0060】
図15は本発明によるシリーズレギュレータの筐体上の入出力端子付近の接続の一実施例を示す接続図である。シリーズレギュレータのプリント基板上の4端子入出力コネクタ34と筐体上の4端子入出力端子板40はハーネスにより接続されている。図15においては更に筐体上の安定化直流出力端子の正極40dと負極40cの間に最短距離で直接に電解コンデンサ41が接続されている。電解コンデンサ41によりハーネス上、出力端子40c、40dに筐体外部で接続されるケーブル上で混入するノイズを低減し、シリーズレギュレータの安定化出力電圧のノイズ・リップル特性を向上させることができる。
【0061】
(第2の実施の形態)リップル圧縮率を高め部品点数を減らし低コスト化するための本実施形態では、図5において差動増幅方式により電圧比較回路が実現されているのに対して、図5では基準電圧生成の目的にのみ利用されているIC1のシャントレギュレータを基準電圧生成と電圧比較の両方の機能を担う動作をするように変更する。図12は本実施例における図2の8の比較電圧生成回路1と9の基準電圧生成及び電圧比較回路1の部分、すなわち本実施形態の図5に相当する部分の回路図である。図5と図12を比較して分かるとおり本実施形態においてはQ4を削除し、その分第1の実施形態に比べて低コスト化することができる。IC1のシャントレギュレータはREF端子を備えており、REF端子に印加された電圧とシャントレギュレータ内の基準電圧の誤差に比例した電流をアノードとカソードの間に流すという動作をさせることができる。図12のようにREF端子をノード9aに接続した場合には、VR1より印加される比較電圧とIC1内部の高精度基準電圧が比較されその誤差に応じた電流がノード9dよりノード9bに流れ、Q3のバイアス状態が変化し、その結果ノード9cに流れる制御電流値が変化するといったプロセスを経て第1のシリーズレギュレータの直流出力が負帰還制御される。なお図5と図12の回路の間には僅かな違いしかないため、本実施形態と第1の実施形態を共通したプリント基板パターンを用いて実現することができる。
【0062】
(第3の実施の形態)次に上記の実施形態においては過熱保護回路の温度検出素子として温度検出とスイッチング機能を兼ね備えたサーモスタットを使用していたが、本実施形態では温度検出抵抗により温度検出を行い、電子回路によりスイッチングを行うことで、図8の31の過熱保護回路3を構成し、トラッキング型シリーズレギュレータ内の2つの電源を動作停止させることを可能としている。図13は図8の31の過熱保護回路3の本実施形態における回路図である。図13においてTR1は温度検出抵抗すなわちその抵抗値が温度によって変化する素子である。抵抗器R24の抵抗値としてTR1が任意の設定温度環境下で示す抵抗値と等しい値を設定し、R22、R23、R24、TR1により構成されるブリッジの両端の電位差をオペアンプIC5により増幅し、IC5の出力によりトランジスタQ11をスイッチングしている。過熱状態になった時にはトランジスタQ11がON状態となりノード31bとノード31cに電流が流れ、前述の第1の実施形態における図11に示したサーモスタットを用いた過熱保護回路と同様の過熱保護動作が行われる。
【0063】
【発明の効果】
以上のように実施された本発明により、概ね同じ回路と部品で構成された2つのシリーズレギュレータ回路に対して、最小限の変更を加えることでトラッキング動作をさせることが可能となり、共通のプリント基板で2出力シリーズレギュレータとトラッキング型シリーズレギュレータを製作することが可能となった。本発明によるトラッキング型シリーズレギュレータには、従来のトラッキング型シリーズレギュレータと比較して以下のような利点がある。
【0064】
従来のトラッキング型シリーズレギュレータが極性の異なる半導体素子を正負のシリーズレギュレータ回路において用いているのに対し、本発明では概ね同一の回路により正負のシリーズレギュレータが構成されているため、従来よりも少ない部品点数で実現可能であり、部品在庫管理、部品購買コスト上有利となる。
【0065】
故障・修理時には同じ動作のシリーズレギュレータ回路2系統について検査確認を行えば良いため、正負のシリーズレギュレータが異なった回路となっている従来のトラッキング型シリーズレギュレータよりも短期間で検査完了することができ、また修理用在庫部品の点数も従来より少数で済ませられるため、コストダウンが可能となる。
【0066】
本発明によるトラッキング制御方式では同じ温度係数を持つ抵抗器を分圧回路、電流電圧変換回路に用いることで、従来のトラッキング型シリーズレギュレータよりも低コストで優れた温度特性を持つトラッキング制御を実現することが可能である。
【0067】
本発明におけるトラッキング型シリーズレギュレータと同じ回路、部品及び共通のプリント基板を用いて、殆ど変更を加えずに別々の独立した2出力を持つシリーズレギュレータとしても構成することができる。このため同じ回路基板で従来よりも幅広い電源需要に応える事が出来、生産コスト面でも有利である。
【0068】
本発明におけるトラッキング型シリーズレギュレータに内蔵されるシリーズレギュレータ自体が実施例において説明した複数の技術により低リップル・低ノイズ化され回路ブロックとして標準化されており、多出力シリーズレギュレータとしてもトラッキング型シリーズレギュレータとしてもユーザーの要求仕様に適合する低リップル・低ノイズな製品を容易に構成することが可能となる。
【0069】
更に本発明において実現された、2つの独立した同じ回路と部品で構成される安定化電源を最小限の変更でトラッキング動作させるための低コストで簡単な方法は、本発明の実施例で挙げた第1と第2のシリーズレギュレータを第1と第2のスイッチングレギュレータに置き換えて、2出力スイッチングレギュレータを低コストでトラッキング型スイッチングレギュレータとして動作するように変更する目的にも容易に適用することができる。一般的なスイッチングレギュレータの回路において出力電圧を制御している回路ブロックはPWMコントローラであり、このPWMコントローラに制御信号を与えるためにスイッチングレギュレータにおいてもシリーズレギュレータと同様に基準電圧と出力電圧を分圧した電圧を比較するための電圧比較回路が用いられている。従って図1に示した本発明におけるトラッキング制御方式において、32の第1のシリーズレギュレータを第1のスイッチングレギュレータに、33の第2のシリーズレギュレータを第2のスイッチングレギュレータに置き換えることでトラッキング型スイッチングレギュレータを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】トラッキング制御の方法を示したブロック回路図である。
【図2】本発明による2出力シリーズレギュレータの一実施例を示すブロック回路図である。
【図3】本発明による広範囲の入力交流電圧と出力交流電圧に対応可能な汎用電源用トランスの回路図である。
【図4】本発明によるシリーズレギュレータで用いた電流制御回路をダーリントン接続されたトランジスタにより構成した一実施例を示す回路図である。
【図5】本発明によるシリーズレギュレータで用いた比較電圧生成回路と基準電圧生成及び電圧比較回路の一実施例を示す回路図である。
【図6】本発明によるシリーズレギュレータで用いたリモートセンシング回路の一実施例を示す回路図である。
【図7】本発明によるシリーズレギュレータで用いた過電流制御回路の一実施例を示す回路図である。
【図8】本発明によるトラッキング型シリーズレギュレータの一実施例を示すブロック回路図である。
【図9】本発明によるトラッキング型シリーズレギュレータで用いたトラッキング制御回路の一実施例を示す回路図である。
【図10】本発明によるトラッキング型シリーズレギュレータで用いた被制御側シリーズレギュレータの電圧比較回路の一実施例を示す回路図である。
【図11】本発明によるトラッキング型シリーズレギュレータで用いたサーモスタットによる過熱保護回路の一実施例を示す回路図である。
【図12】本発明によるシリーズレギュレータで用いた基準電圧生成及び電圧比較回路をシャントレギュレータにより構成した一実施例を示す回路図である。
【図13】本発明によるトラッキング型シリーズレギュレータで用いた温度検出抵抗による過熱保護回路の一実施例を示す回路図である。
【図14】本発明によるシリーズレギュレータで用いた両面プリント基板の整流回路と安定化直流出力部分の半田面パターンの一実施例を示すパターンレイアウト図である。
【図15】本発明によるシリーズレギュレータで用いた筐体上安定化直流出力端子への電解コンデンサの接続の一実施例を示すブロック回路図である。
【符号の説明】
1      商用交流電源
2      トランス
2a、2b  2のトランスの1次コイル
2c、2d  2のトランスの2次コイル
3      第1のシリーズレギュレータ用の整流回路
4      第1のシリーズレギュレータ用の出力電流制御回路
4a     4の電流制御回路への直流入力ノード
4b     4の電流制御回路からの直流出力ノード
4c     4の電流制御回路への制御信号入力ノード
5      第1のシリーズレギュレータ用の過電流制限回路
5a     5の過電流制限回路の制御信号出力ノード
5b     5の過電流制限回路への直流入力ノード
5c     5の過電流制限回路からの直流出力ノード
6      第1のシリーズレギュレータ用の正電圧出力端子
7      第1のシリーズレギュレータ用の接地出力端子
8      第1のシリーズレギュレータ用の比較電圧生成回路
8a     8の比較電圧生成回路の比較電圧出力ノード
8b     8の比較電圧生成回路の正電圧入力ノード
8c     8の比較電圧生成回路の接地電位入力ノード
9      第1のシリーズレギュレータ用の基準電圧生成及び電圧比較回路
9a     9の電圧比較回路への比較電圧入力ノード
9b     9の基準電圧生成及び電圧比較回路への接地電位入力ノード
9c     9の電圧比較回路からの制御信号出力ノード
10     第1のシリーズレギュレータ用の過熱保護回路
11     第2のシリーズレギュレータ用の整流回路
12     第2のシリーズレギュレータ用の出力電流制御回路
13     第2のシリーズレギュレータ用の過電流制限回路
14     第2のシリーズレギュレータ用の正電圧出力端子
15     第2のシリーズレギュレータ用の接地出力端子
16     第2のシリーズレギュレータ用の比較電圧生成回路
17     第2のシリーズレギュレータ用の基準電圧生成及び電圧比較回路
18     第2のシリーズレギュレータ用の過熱保護回路
19     汎用トランスの第1の1次コイル
19a    19の1次コイルへの入力端子a
19b    19の1次コイルの中間タップb
19c    19の1次コイルへの入力端子c
20     汎用トランスの第2の1次コイル
20a    20の1次コイルへの入力端子a
20b    20の1次コイルの中間タップb
20c    20の1次コイルへの入力端子c
21     汎用トランスの第1の2次コイル
21a    21の2次コイルからの出力端子a
21b    21の2次コイルからの出力端子b
22     汎用トランスの第2の2次コイル
22a    22の2次コイルからの出力端子a
22b    22の2次コイルからの出力端子b
23     汎用トランスの第3の2次コイル
23a    23の2次コイルからの出力端子a
23b    23の2次コイルからの出力端子b
24     汎用トランスの第4の2次コイル
24a    24の2次コイルからの出力端子a
24b    24の2次コイルからの出力端子b
Q1     4のダーリントン接続型電流制御回路中の出力段側のPNPトランジスタ
Q2     4のダーリントン接続型電流制御回路中の出力段側のPNPトランジスタ
R1、R2  Q1とQ2にバイアス電圧を供給する2つの抵抗器
VR1    8の比較電圧生成回路において入力電圧を分圧する可変抵抗器
Q3     9の差動増幅型電圧比較回路中の基準電圧入力側のNPNトランジスタ
Q4     9の差動増幅型電圧比較回路中の比較電圧入力側のNPNトランジスタ
R3     IC1とQ3へのバイアス電圧供給用抵抗器
R4     9の差動増幅型電圧比較回路中の定電流値調整用抵抗器
IC1    基準電圧発生用シャントレギュレータ
Vs     IC1より印加される基準電圧値
Vc     ノード9aより印加される比較電圧値
9d     9の電圧比較回路の基準電圧印加用ノード
9e     差動増幅トランジスタのエミッタが接続されているノード
V1     7の接地端子に対して正の電位を持つ直流電源
25     第1のシリーズレギュレータの出力に接続された負荷
25a    25の負荷の正電圧入力端子
25b    25の負荷の接地電圧入力端子
R5     5の過電流制限回路内の電流検出用抵抗器
R6     IC2の+入力側抵抗器
R7     IC2の−入力側抵抗器
R8     IC2の出力電圧設定抵抗器
R9     ノード5eへの定電流供給抵抗器
R10、R11 Q5のバイアス電圧設定抵抗器
R12、R13 Q6のバイアス電圧設定抵抗器
R14     ノード5aへの制御出力電流設定抵抗器
Q5      5の過電流制限回路内のスイッチング用NPNトランジスタ
Q6      5の過電流制限回路内のスイッチング用PNPトランジスタ
IC2     電圧誤差増幅用オペアンプ
IC3     定電圧発生回路
I1      ノード5eからノード5cへ流れる電流
I2      ノード5fからノード5eへ流れる電流
5d      トラッキング型シリーズレギュレータとして動作させた際に用いられる過熱保護回路からの入力接続ノード
5e      オペアンプIC2の−入力ノード
5f      ノード5bに対して一定の正電位を有するノード
5g      オペアンプIC2の出力ノード
V2      7の接地端子に対して正の電位を持つ直流電源
7a      7の第1のシリーズレギュレータの接地ラインへの接続ノード
13a     13の過電流制限回路の制御信号出力ノード
14a     14の第2のシリーズレギュレータの正電圧出力ラインへの接続ノード
16a     16の比較電圧生成回路の比較電圧出力ノード
16b     16の比較電圧生成回路の正電圧入力ノード
16c     16の比較電圧生成回路の接地電位入力ノード
17a     17の電圧比較回路への比較電圧入力ノード
17b     17の電圧比較回路への接地電位入力ノード
17c     17の電圧比較回路からの制御信号出力ノード
17d     17の電圧比較回路への基準電圧入力ノード
26      入力された電圧を分圧して出力する回路
26a     26の分圧回路への正電圧入力ノード
26b     26の分圧回路への接地電圧入力ノード
26c     26の分圧回路の分圧電圧出力ノード
27      2つの入力電圧の差を比較増幅して出力する回路
27a     27の電圧比較回路の出力ノード
27b     27の電圧比較回路への第1の電圧入力ノード
27c     27の電圧比較回路への第2の電圧入力ノード
28      入力された電流に比例した電圧を出力する第1の電流電圧変換回路
28a     28の電流電圧変換回路の電流入力ノード
28b     28の電流電圧変換回路の電圧出力ノード
28c     28の電流電圧変換回路の電流出力ノード
29      制御入力に応じて流れる電流を増減する電流制御回路
29a     29の電流制御回路の制御信号入力ノード
29b     29の電流制御回路の電流出力ノード
29c     29の電流制御回路の電流入力ノード
30      入力された電流に比例した電圧を出力する第2の電流電圧変換回路
30a     30の電流電圧変換回路の電流入力ノード
30b     30の電流電圧変換回路の電流出力ノード
30c     30の電流電圧変換回路の電圧出力ノード
31      トラッキングレギュレータ用過熱保護回路
31a     31の過熱保護回路の接地電圧入力ノード
31b     31の過熱保護回路の第1の制御信号出力ノード
31c     31の過熱保護回路の第2の制御信号出力ノード
R15、R16 26の分圧回路内の2つの分圧用抵抗器
R17     28の電流電圧変換回路内の抵抗器
R18     30の電流電圧変換回路内の抵抗器
Q7      29の電流制御回路内の電界効果トランジスタ
IC4     27の電圧比較回路内のオペアンプ
VR2     16の比較電圧生成回路で入力電圧を分圧する可変抵抗器
Q8      17の差動増幅型電圧比較回路中の基準電圧入力側のNPNトランジスタ
Q9      17の差動増幅型電圧比較回路中の比較電圧入力側のNPNトランジスタ
R19     17の差動増幅型電圧比較回路中の定電流値調整用抵抗器
V3      15の第2のシリーズレギュレータの接地電位に対して正の電位を有する直流電源
R20、R21 Q10のバイアス電圧設定用抵抗器
Q10     31の過熱保護回路でスイッチング動作をするNPNトランジスタ
T1      常温下で閉状態、設定温度より高温下で開状態となるサーモスタット
V4      15の第2のシリーズレギュレータの接地電位に対して正の電位を有する直流電源
TR1     温度検出用抵抗器
R22、R23 ブリッジ構成用の2つの抵抗器
R24     設定温度下のTR1の抵抗値と同じ抵抗値を持つ抵抗器
R25、R26 オペアンプIC5の入力用抵抗器
R27     IC5の帰還用抵抗器
R28、R29 Q11のバイアス電圧設定抵抗器
R30     31の過熱保護回路の出力電流設定抵抗器
Q11     31の過熱保護回路内のスイッチングトランジスタ
D1      IC5の出力に向かう電流を阻止するダイオード
IC5     ブリッジ両端の電位差を比較するオペアンプ
V5      15の第2のシリーズレギュレータの接地電位に対して正の電位を有する直流電源
32      第1のシリーズレギュレータ
33      トラッキング型シリーズレギュレータとして動作させた場合の、外部から基準電圧を入力するように変更を加えた第2のシリーズレギュレータ
34      基板部品面上に取り付けられた4端子入出力コネクタ
34a     交流電圧入力端子1
34b     交流電圧入力端子2
34c     安定化直流出力接地端子。サーマルパッドを介して基板半田面上のアースパターンと接続されている。
34d     安定化直流正電圧出力端子
35      基板部品面上に取り付けられた整流ブリッジダイオード
35a     整流ブリッジダイオードの正電圧出力端子
35b     整流ブリッジダイオードの交流電圧入力端子1
35c     整流ブリッジダイオードの交流電圧入力端子2
35d     整流ブリッジダイオードの接地端子。サーマルパッドを介して基板半田面上のアースパターンと接続されている。
36      基板部品面上に取り付けられた平滑用電解コンデンサ
36a     平滑用電解コンデンサの負極端子。サーマルパッドを介して基板半田面上のアースパターンと接続されている。
36b     平滑用電解コンデンサの正極端子
37      整流回路のアースパターンと安定化直流出力のアースパターン
を隔てるスリット。図14中左下のスリットの無い幅の狭い銅箔部分で両者が接続されている。
38      シリーズレギュレータ用プリント基板の外形の一部
39      シリーズレギュレータ用プリント基板
40      シリーズレギュレータ筐体上に取り付けられた4端子入出力端子板
40a     入出力端子板の交流電圧入力端子1
40b     入出力端子板の交流電圧入力端子2
40c     入出力端子板の安定化直流出力負極端子
40d     入出力端子板の安定化直流出力正極端子
41      ノイズ除去のための電解コンデンサ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a series-type stabilized power supply and a series regulator that convert an AC input voltage and output a stable DC voltage regardless of a load. More particularly, the present invention relates to a tracking power supply having a characteristic in which, out of a stabilized power supply having a plurality of output voltages, another output voltage is controlled following a certain output voltage.
[0002]
The present invention has been developed for the purpose of making a plurality of multi-output series regulators each having an independent DC power supply output operable as a tracking series regulator with a small change at low cost.
[0003]
[Prior art]
The internal circuit of an electronic device is generally driven by a DC power supply, while a low-frequency AC power supply is generally supplied as a commercial / home power supply. Therefore, most electronics, except those powered by batteries, require some stabilized AC-DC converter or stabilized power supply.
[0004]
A stabilized power supply is a power supply that outputs a constant DC voltage irrespective of a change in load current, and is realized mainly by two types of a series regulator and a switching regulator. Since the switching regulator includes an oscillation circuit therein, a series regulator is generally used when a low noise level in the output voltage is required. Since the stabilized DC output voltage of the series regulator is lower than the input DC voltage from the rectifier circuit, it is also called a dropper regulator. Since the power corresponding to this voltage drop is consumed as heat, the series regulator has lower power conversion efficiency than the switching regulator. Therefore, which of the switching regulator and the series regulator is adopted is determined depending on which of the noise characteristics and the power conversion efficiency is an important factor for each application.
[0005]
Also, of these stabilized power supplies, two positive and negative voltages having the same absolute value can be output, and when one output voltage is varied, the other output voltage having the opposite polarity follows the same absolute value. The power supply controlled to have is especially called a tracking power supply.
[0006]
Of the tracking power supplies, tracking type series regulators for synchronizing the output voltages of two series regulators have been realized by several methods. In the first method, the first method is, first, a master power supply, for example, a positive power supply. The output voltage of the voltage power supply is divided by a resistor or the like to generate a comparison voltage, which is compared with a high-precision reference voltage using an OP amplifier or the like. The result is negatively fed back to an output control transistor or the like to stabilize the output voltage of the master power supply. Also, by varying the voltage division ratio and changing the comparison voltage, the output voltage of the master power supply can be changed accordingly.
[0007]
Next, the slave power supply, that is, the negative voltage power supply is a stabilized power supply having the same circuit configuration as the positive voltage power supply according to the example of the preceding section, but the output voltage of the positive voltage power supply is used as the reference voltage here. The output voltage of the negative voltage power supply is compared with this reference voltage, and the midpoint of the positive output voltage and the negative output voltage is controlled by an operational amplifier or the like to be at the ground potential, thereby following the change in the output voltage of the positive voltage power supply. As a result, the negative voltage power supply can perform a tracking operation of outputting a negative voltage having the same absolute value.
[0008]
The AC voltage output from both ends of the secondary coil of the normal transformer is input to the two positive and negative stabilizing power supplies in the tracking type series regulator, and the center tap of the secondary coil has two positive and negative stabilizing power supplies. Often, they are connected to a common ground line.
[0009]
Next, in the second method, the voltage dividing ratio of the output voltage when the comparison voltage is generated in the first method is made variable, but this is made a fixed ratio. A voltage obtained by dividing the high-precision reference voltage by a variable resistor and a voltage obtained by inverting the polarity of the voltage are applied as reference voltages of a positive / negative two-system stabilized power supply. The output voltage of each of the positive and negative power supplies is controlled so that the output voltage divided by the fixed ratio is equal to the reference voltage.
[0010]
In addition, a method using an integrated circuit dedicated to a tracking power supply device in which the tracking operation control circuits according to the first and second methods are integrated has become widespread.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
As mentioned above, the tracking type series regulator includes a plurality of series regulators.However, depending on the application, these series regulators do not perform a tracking operation and have a completely independent stabilized DC output voltage. When considering generalization so that it can be used, the conventional tracking series regulator has the following problems. In other words, from the opposite point of view, the following problem is an obstacle when considering a configuration in which a plurality of independent series regulators can be used as a conventional tracking series regulator.
[0012]
First, as described above, in many tracking series regulators, since the center tap of the transformer secondary coil is connected to the common ground line of the positive and negative power supplies, the transformer must be independent to change to an independent two-output stabilized power supply. It is necessary to change to the one provided with the secondary coil.
[0013]
Next, in a conventional tracking series regulator, a combination of complementary semiconductor elements is often used in order to provide almost the same operating characteristics except that the polarity of the two series regulator circuits is inverted. In this case, the number of parts is increased compared to a case where two series regulators of the same circuit and the same parts are independently used, so that the burden on cost and product maintenance is increased.
[0014]
In addition, the reference voltage for stabilizing the master power supply, that is, the slave power supply that operates in accordance with the output voltage of the positive voltage power supply in the above example, that is, the negative voltage power supply, is the master power supply side in the conventional tracking type series regulator. And the reference voltage is inverted. In other words, the reference voltage generation circuit of the conventional tracking type series regulator is designed on the assumption that the master power supply and the slave power supply have a common ground potential. In the case of a regulator, it is necessary to make a drastic change such as providing a separate reference voltage generating circuit by separating the ground lines of the two, and there are many disadvantages in terms of cost and man-hours.
[0015]
Further, in the method using the integrated tracking regulator IC, it is impossible to physically separate the power supply into two independent power supplies, and even when used as a tracking type series regulator, the maximum output power is limited to transistors and the like. Generally smaller than when used. There is also a problem that the absolute values of the two positive and negative output voltages are limited to almost equal values and cannot be set to an arbitrary voltage.
[0016]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a two-output series regulator having two independent DC power supply outputs, which can be used as a tracking type series regulator as required, at a low cost and a simple manner. It is an object of the present invention to provide a general-purpose power supply having low ripple and low noise characteristics which is inexpensive and has a wide application range.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, it is necessary to reduce the cost of the change by making the connection between the two series regulator circuits as sparse as possible when the two independent series regulators perform the tracking operation. is there.
[0018]
In addition, it is necessary to reduce the cost of parts procurement and circuit maintenance by configuring the two series regulators with the same circuit and parts except for slight differences.
[0019]
In the present invention, in order to solve the above-mentioned problem and achieve the above-mentioned object, in a conventional tracking power supply, the output voltage or the reference voltage from the master power supply side is applied to the slave power supply side by inverting the polarity to apply the tracking. While the operation is controlled, low-noise tracking operation control is enabled by flowing a current between the master power supply side and the slave power supply side.
[0020]
That is, in the present invention, a single connection line for flowing a current is provided between two independent series regulators having substantially the same components and circuits, and the current flowing therethrough is made proportional to the output voltage of the master power supply. On the slave power supply side, a voltage proportional to the current flowing through the connection line is generated, and this is used as a reference voltage for comparison with the output voltage on the slave power supply side.
[0021]
More specifically, in the present invention, the ground terminal of the first series regulator is connected to the positive voltage output terminal of the second series regulator as described in claim 1, and the first terminal is connected to the zero potential terminal. And the second series regulator outputs a positive voltage, and the second series regulator outputs a negative voltage. Further, a voltage between the positive voltage output line of the first series regulator and the ground line or the negative voltage output line of the second series regulator is output. The signal line to be connected is provided in a form in which the first current-voltage conversion circuit, the third current control means, and the second current-voltage conversion circuit are connected in series.
[0022]
Further, the output voltage of the first current-to-voltage conversion circuit according to claim 1 is equal to the comparison voltage obtained by dividing the output voltage of the first series regulator. The three current control means are controlled.
[0023]
In the preceding paragraph, the current made constant by the third current control means flows toward the ground line of the second series regulator, and this current is supplied to the potential of the second series regulator with respect to the ground line by the second current-voltage conversion circuit. Is converted to a voltage having This voltage is used as a reference voltage for stabilizing the output voltage in the second series regulator.
[0024]
Since the same current flows through the first current-voltage conversion circuit and the second current-voltage conversion circuit, the output of the first series regulator can be reduced by configuring both circuits with resistors having the same temperature coefficient. Suppressing a change due to a temperature change in a ratio between an output voltage of a first current-to-voltage conversion circuit controlled to be equal to a voltage obtained by dividing a voltage and an output voltage of a second current-to-voltage conversion circuit. Can be.
[0025]
Further, in the preceding paragraph, the resistors used to divide the output voltage of the first series regulator have the same temperature coefficient, so that a change in the division ratio due to a temperature change can be suppressed.
[0026]
Also, by increasing the constant current value of the output of the third current control means, that is, by increasing the current flowing through the first current-voltage conversion circuit and the second current-voltage conversion circuit, the resistance of the reference voltage to noise is improved. be able to.
[0027]
Therefore, according to the present invention, a voltage value obtained by dividing the output voltage of the first series regulator is used as a reference voltage used in a voltage comparison circuit to stabilize the output voltage of the second series regulator. Becomes possible. Then, the influence of temperature change and noise on the reference voltage can be made extremely small, and it can be made almost exactly proportional to the output voltage of the first series regulator.
[0028]
More specifically, in a tracking series regulator generally configured by connecting two series regulators as in the first aspect, the first series regulator, that is, the positive type in the case of the first aspect, is generally used. The ground line of the voltage power supply gives the reference potential as it is in the tracking type series regulator, whereas the output line having the positive potential in the second series regulator, that is, the negative voltage power supply in the example of the above-mentioned claim 1, is tracked. The reference potential is given by the type series regulator, and the polarity is reversed with respect to the positive voltage power supply. Since the conventional tracking series regulator uses a set of positive and negative voltages having the same absolute value as the reference voltages in the positive voltage power supply and the negative voltage power supply, respectively, the positive voltage power supply and the negative voltage power supply are the same circuit. It is impossible to configure, and it is necessary to configure a negative voltage power supply whose polarity is inverted from that of the positive voltage power supply by using a semiconductor element having the opposite polarity to the semiconductor element used in the circuit of the positive voltage power supply. is there.
[0029]
A feature of the present invention is that, even when two series regulators are connected to form a tracking power supply as in claim 1, the ground line is used as a reference potential on the negative voltage power supply side as well as on the positive voltage power supply. This makes it possible to configure the positive voltage power supply and the negative voltage power supply from the same circuit and components.
[0030]
The above feature of the present invention is realized by temporarily converting a reference voltage generated on the positive voltage power supply side into a current and applying the current to the negative voltage power supply side through one signal line. This makes it possible to manufacture the positive voltage power supply and the negative voltage power supply using common circuits and components, thereby reducing the parts procurement cost and circuit maintenance cost, and at the same time, the use of the positive voltage power supply and the negative voltage power supply during tracking operation. It has become possible to make the coupling extremely sparse with only one signal line.
[0031]
Therefore, according to the present invention, it is possible to change from a two-output series regulator to a tracking type series regulator with a slight circuit modification, thereby realizing a two-output series regulator or a tracking type series regulator using the same printed circuit board and components. can do.
[0032]
Also, in conventional tracking series regulators, an active element such as an operational amplifier is generally used to invert the polarity when the reference voltage or output voltage of one series regulator is applied to the reference voltage of the other series regulator. The characteristics of the active element itself are reflected in the influence of temperature change on voltage and noise resistance. If an excellent active element is used to provide good characteristics, the cost will increase.
[0033]
On the other hand, in the present invention, the output of the first series regulator is provided by using a resistor having the same temperature coefficient for the first current-voltage conversion circuit according to claim 1 and the second current-voltage conversion circuit. Fluctuation of the ratio between the voltage and the reference voltage of the second series regulator due to temperature change can be suppressed at low cost. By using a resistor having the same temperature coefficient for the output voltage dividing circuit of the first series regulator, it is possible to suppress a change in the voltage dividing ratio due to a temperature change at low cost.
[0034]
Further, in the present invention, unlike the conventional tracking type series regulator, since the positive voltage power supply and the negative voltage power supply are constituted by substantially the same circuit, components and printed circuit board pattern, the corresponding voltage in the positive voltage power supply circuit and the voltage in the negative voltage power supply circuit are reduced. By configuring each component with a component having the same temperature characteristic, a difference in temperature characteristic between the positive voltage power supply and the negative voltage power supply can be reduced at low cost. As a result, it is possible to suppress a change due to a temperature change in the difference between the absolute values of the positive and negative output voltages of the tracking regulator. In contrast, in conventional tracking series regulators, the output voltage of the positive voltage power supply and the output voltage of the negative voltage power supply have different temperature characteristics because the positive voltage power supply and the negative voltage power supply are composed of different parts. It has to be something.
[0035]
When comparing a reference voltage proportional to the output voltage of the first series regulator with a comparison voltage generated by dividing the output voltage of the second series regulator, the division ratio is changed by a variable resistor or the like. Thus, the voltage ratio of the output voltage of the second series regulator to the output voltage of the first series regulator during the tracking operation can be easily adjusted.
[0036]
The low-cost method for performing tracking operation of a two-output series regulator has been mainly described in connection with the present invention. By applying the method of the present invention, a power supply that performs the following various tracking operations can be realized at low cost. It is possible.
[0037]
First, to realize a tracking regulator capable of changing one of two DC output voltages following the other while maintaining an arbitrary voltage ratio by the two-output series regulator used in the present invention. The ground line of the first series regulator and the ground line of the second series regulator are connected to form a common ground line, and either one of them, for example, a voltage obtained by dividing the output voltage of the first series regulator is applied to the second series regulator. What is necessary is just to use it as a reference voltage in a regulator. On the other hand, it is almost impossible to change a conventional tracking regulator having two positive and negative outputs to a special tracking power supply having two positive or negative outputs as described above because a large-scale correction is required. is there.
[0038]
Second, for example, a three-output series regulator performs a tracking operation such that one of the regulators outputs a positive voltage and the other two output two negative voltages following the positive voltage output. However, it becomes possible by preparing the first, second and third series regulators used in the present invention and making slight changes. For this purpose, for example, a signal line for flowing a constant current as described in claim 1 is connected to a positive voltage output line of the first series regulator and a ground line of the second series regulator, The positive voltage output line of the regulator and the ground line of the third series regulator are connected, but two are installed, and the reference voltages of the second and third series regulators are set in the same manner as in the first embodiment. What is necessary is just to make it proportional to the output voltage. In order to perform the tracking operation of, for example, 1 positive voltage and 2 negative voltage output as described above using the conventional tracking series regulator method, it is necessary to manufacture a circuit dedicated to the application, and the application is special. The lower the demand, the higher the production cost. On the other hand, when the method of the present invention is used, a printed circuit board of a multi-output series regulator and a multi-output tracking series regulator, and in the above-described example, a three-output series regulator and a 1-positive voltage 2 negative-voltage output tracking series regulator Since the used parts can be shared, the cost competitiveness can be enhanced as compared with the conventional method, and the labor for parts procurement and circuit maintenance can be reduced.
[0039]
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In the following description, similar parts or components used in the figures are indicated with the same numerals, and the already described components and components will not be repeated. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0040]
【Example】
(First Embodiment) FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of a two-output series regulator according to the present invention. 2 is a block diagram of a configuration corresponding to the two-output series regulator according to claim 1, wherein the two-output series regulator includes an overcurrent limiting circuit and an overheat protection circuit for each of the two series regulators.
[0041]
First, FIG. 2 will be schematically described. Reference numeral 1 shown at the left end of FIG. 2 denotes a commercial AC power supply, and a transformer 2 is connected to the power supply. 2a and 2b are connected in parallel by a primary coil composed of windings having the same length and the same number of windings. In this way, twice the maximum allowable current as in the case of using one coil 2a can be applied to the primary side. FIG. 2 clearly shows that AC voltages are applied to the inputs of the two series regulators from the independent secondary coils 2c and 2d of the two transformers, respectively, and the two series regulators have independent outputs having no potential relation. It has become. In FIG. 2, the upper one is the first series regulator, and the lower one is the second series regulator.
[0042]
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration example of a transformer winding used in the present invention. The winding on the left side of the transformer in FIG. 3 is on the primary side, and can be input from an AC power supply having an effective value of 100 V, 115 V, 200 V, and 230 V so as to comply with power supply standards around the world. In the case of using an AC having an effective value of 100 V, the terminals 19b and 20b and the terminals 19c and 20c in FIG. 3 are connected, the primary coils 19 and 20 are connected in parallel, and 100 V AC is applied to the primary coils. The maximum alternating current that can be applied to a single coil can be twice as large as that when one coil is used. When applying an AC having an effective value of 115 V, the terminals 19 a and 20 a and the terminals 19 c and 20 c are similarly connected to connect the primary coils 19 and 20 in parallel, and to apply an AC 115 V to this. When applying an AC having an effective value of 200 V, the terminals 19c and 20b in FIG. 3 are connected to connect the primary coils 19 and 20 in series, and an AC of 200 V is applied between 19b and 20c. When applying an AC having an effective value of 230 V, the terminals 19c and 20a in FIG. 3 are connected to connect the primary coils 19 and 20 in series, and an AC 230 V is applied between 19a and 20c. In this way, the effective value of the output AC voltage appearing on the secondary side of the transformer can always be made substantially equal using the same transformer shown in FIG. In order to enable the above-mentioned usage, in FIG. 3, the primary coils 19 and 20 are manufactured by winding the windings having the same length and the same number of windings in the normal winding or bifilar winding, and the terminals 19b and 20b are respectively formed. The coil is tapped from the point of equal number of turns equal to that of the terminal.
[0043]
The winding on the right side of the transformer in FIG. 3 is the secondary side, and is basically manufactured on the assumption that the AC output of the four secondary coils 21, 22, 23, and 24 is applied to the inputs of the two series regulators. Have been. In the secondary coil, each coil is manufactured by winding an equal-length winding with the same number of windings as a normal winding or a bifilar winding, and connecting two coils in parallel so that twice as much current as when using one coil can be taken out. . When a high voltage is required as the output of the series regulator, two coils can be connected in series to take out an alternating voltage twice as high as when one coil is used. By using the transformer of FIG. 3, it is possible to realize a series regulator that supports a wide range of DC output voltage while suppressing heat loss.
[0044]
In FIG. 2, since the first series regulator and the second series regulator have exactly the same block configuration, only the first series regulator will be described. A general rectifier circuit composed of a rectifier bridge diode and a smoothing capacitor is used as the rectifier circuit 1 indicated by 3 in FIG. 2, and the input AC voltage is subjected to full-wave rectification and smoothed DC voltage having a large ripple component. Is output from this rectifier circuit. The output DC voltage value substantially corresponds to the peak value of the input AC voltage.
[0045]
The DC output of the rectifier circuit 1 of FIG. 2 is input to the current control circuit 1 of 4. The current control circuit 1 in FIG. 2 is a circuit having a function of increasing or decreasing the value of a current flowing between the nodes 4a and 4b in accordance with a control signal applied to the node 4c. FIG. 4 shows an embodiment of the current control circuit 1 in FIG. In FIG. 4, a current control element in which the transistor Q1 and the transistor Q2 are Darlington connected is used, and the ratio of the control signal current applied to the node 4c to the current flowing from the node 4a to the node 4 and the current amplification factor are increased. Thereby, the amplification factor of the negative feedback control is increased to improve the ripple voltage compression ratio. Resistors R1 and R2 supply a bias voltage to transistors Q1 and Q2. Since heat loss proportional to the voltage difference between the node 4a and the node 4b occurs in the transistor Q1, Q1 is mounted on a radiator having an appropriate heat capacity. In FIG. 4, when the current flowing through the node 4c increases, the current flowing between the node 4a and the node 4b also becomes a current control circuit that operates in a proportional relation having a positive coefficient that increases according to the rate of change. .
[0046]
Although a PNP transistor is used for Q1 and Q2 in FIG. 4, when the NPN transistor is used to change the circuit to a type in which the collector is connected to the node 4a and the emitter is connected to the node 4b, the output current is emitter-follower type. It takes out form. In this case, it is necessary to set the potential of the control signal applied to the node 4c to be higher than the node 4b by about 1.2 V. Since the bias voltage of the node 4c is supplied from the node 4a, this means that a potential difference of 1.2 V or more always occurs between the node 4a and the node 4b, and the PNP transistor shown in FIG. Power loss can be greater than in a circuit. For the above reason, the embodiment of FIG. 4 employs a PNP transistor.
[0047]
In FIG. 2, the DC current output from the node 4b is input to the overcurrent limiting circuit 1 of 5. The overcurrent limiting circuit is a circuit for preventing a current larger than an arbitrarily set current value from flowing and will be described later in detail. The DC output via 5 is connected to a load via a positive voltage output terminal 1 at 6 and a ground terminal 1 at 7. Since the potential difference generated between the load terminals, that is, approximately between 6 and 7, is determined by the output current value and the impedance of the load according to Ohm's law, the potential difference, that is, the output voltage is stabilized by controlling the output current according to this potential difference. It is possible to do. In FIG. 2, eight comparison voltage generation circuits 1 and nine reference voltage generation and voltage comparison circuits 1 are provided for performing the stabilization control as described above.
[0048]
FIG. 5 shows one embodiment of the reference voltage generation and voltage comparison circuit 1 of the eight comparison voltage generation circuits 1 and 9 in FIG. In FIG. 5, the comparison voltage generation circuit 1 includes a variable resistor VR1. As shown in FIG. 2, an output voltage is applied between nodes 8b and 8c, and a voltage obtained by dividing the output voltage at a ratio arbitrarily set by VR1 is output from node 8a. It is applied to the input node 9a of the comparison circuit. IC1 in FIG. 5 is a shunt regulator and applies a high-precision reference voltage between 9d and 9b. Resistor R3 is connected to a constant DC potential V1 and supplies a bias voltage to Q3 and IC1.
[0049]
In the embodiment of FIG. 5, the voltage comparison circuit is realized by a differential amplifier circuit composed of transistors Q3 and Q4 and a resistor R4. Since a constant current determined by the resistance value of R4 flows between the node 9e and the node 9b, the voltage Vc applied to 9a from VR1 is lower than the reference voltage Vs applied from IC1 to the node 9d in FIG. When it is high, the emitter current of Q4 increases, and the emitter current of Q3 decreases accordingly. Conversely, when the reference voltage Vs is higher than Vc, the emitter current of Q4 decreases, and the emitter current of Q3 increases accordingly. The emitter current of Q3 is substantially equal to the collector current, and the collector of Q3 is connected from node 9c to node 4c in FIG. Therefore, in the circuit in which the current control circuit of FIG. 4 and the voltage comparison circuit of FIG. 5 are connected as shown in FIG. 2, when the DC output voltage of the first series regulator increases for some reason, the control current flowing to the node 4c decreases. As a result, the current value output from the node 4b decreases, the output voltage decreases according to Ohm's law, and the negative feedback control loop operates. It is also possible to use a Darlington connection type transistor having a higher current amplification factor than a normal transistor for Q3 and Q4.
[0050]
FIG. 6 is a block circuit diagram showing only an example necessary for the description of an embodiment when a remote sensing circuit is added to the first series regulator in FIG. The remote sensing circuit is connected to the power output terminals 6 and 7 in FIG. 6 and both ends of the load by long cables, and is generally used when a large current needs to flow to the load. Under the above-described situation, a voltage drop of a non-negligible magnitude occurs between the positive voltage output terminal 6 and the node 25b in FIG. 6, and between the ground terminal 1 and the node 25c in FIG. 8, the difference between the output voltage between the node 8b and the node 8c referenced by the comparison voltage generation circuit 1 and the output voltage actually generated at both ends of the load increases, so that an accurate stabilized voltage can be applied to the load. It will be difficult. Therefore, in FIG. 6, the ground nodes 8c and 9 of the reference voltage generation circuit 8 and the reference node 9b of the voltage comparison circuit 1 are separated from the output ground line and connected to the ground terminal 25b of the load. 8b is separated from the positive voltage output line and connected to the positive voltage application side terminal 25a of the load to form a remote sensing circuit. By connecting as shown in FIG. 6, it is possible to apply the voltage generated at both ends of the load 25 almost exactly to the comparison voltage generating circuit 1 of 8 and to stabilize the voltage across the load.
[0051]
FIG. 7 illustrates one embodiment of the overcurrent limiting circuit 1 of FIG. In FIG. 7, an output current flows from the node 5b toward the node 5c. At this time, a voltage drop occurs at both ends of the resistor R5 and heat loss is generated accordingly. Therefore, a resistor having an extremely small resistance value is used for R5. I do. Since a voltage substantially equal to the voltage between both ends of the voltage R5 is applied to both ends of the resistor R7 by the operational amplifier IC2, a current I1 proportional to the output current flows from the node 5e toward the node 5c. . In FIG. 7, IC3 outputs a constant high potential to node 5f with respect to node 5b. Therefore, the constant current I2 always flows from the node 5f to the node 5e via R9. As described above, when I2 is larger than I1, the potential of the node 5g becomes lower than the node 5b, so that the transistor Q5 is turned off. When the output current increases beyond a certain set current value, I1 becomes larger than I2 and the potential of node 5g becomes higher than node 5b, so that transistor Q5 is turned on. Transistor Q6 functions as a current gate that is turned on when Q5 is on, and its output current is output from node 5a and input to the line connecting node 9a and node 8a as shown in FIG. Therefore, when an output current exceeding an arbitrary set value flows between the node 5b and the node 5c, a current flows from the node 5a to the node 8c in FIG. 5, and the voltage applied to the node 9a increases. The current flowing through the node 9c decreases. Thus, the control current flowing to node 4c in FIG. 4 decreases, and the output current output from node 4b decreases. This operation is continued until I1 in FIG. 7 decreases to I2 or less and the transistor Q5 is turned off. Therefore, the overcurrent limiting circuit 1 in FIG. 2 according to the embodiment of FIG. 7 changes the output voltage so that the output current becomes substantially equal to the set current value when the output current exceeds an arbitrary set current value. The operation is continued until the power supply is reduced and lowered.
[0052]
In the two-output series regulator shown in FIG. 2 having two independent outputs, there is no potential relationship between the two series regulators, and the entire circuit of FIG. 2 is housed in one housing and both series regulators have the same temperature. If it is under the environment, prepare a separate overheat protection circuit for each series regulator and stop the operation of the circuit connected to the secondary side of the transformer when it overheats. It is possible to perform the overheat protection operation by using either the method of switching the side circuit or the method of stopping the operation of the secondary circuit of both series regulators by overheat using a photocoupler or the like. .
[0053]
In the embodiment shown in FIG. 2, ten overheat protection circuits 1 are constituted by one thermostat. In this embodiment, a thermostat that is normally closed and opened in an environment at a temperature equal to or higher than a set temperature is used. At this time, in a high temperature condition exceeding the set temperature in FIG. 2, the node 4c is opened and the control current does not flow through the current control circuit 1 in FIG. 2 at all, so that the output current taken out from the node 4b becomes zero and the first series. The regulator will stop operating.
[0054]
FIG. 14 is a layout diagram showing an embodiment of a solder surface pattern layout near input / output terminals of a double-sided printed circuit board for a series regulator according to the present invention. In FIG. 14, reference numeral 34 denotes a four-terminal input / output connector attached to the board component surface, reference numeral 35 denotes a rectifying bridge diode attached to the board component surface, and reference numeral 36 denotes a smoothing electrolytic capacitor attached to the board component surface. is there. Numeral 38 indicates the outer shape of the double-sided printed circuit board. The thick solid line in FIG. 14 indicates a portion where the copper foil is removed from the solder surface. In the present embodiment, the ground pattern is maximized to be a solid ground in order to improve noise characteristics, and the terminals 34a, 34b, 34d, 35a, 35b, 35c, and 36b that are not grounded have a separator as a slit for insulation. The terminals 34c, 35d and 36a to be grounded are provided with thermal pads for easily melting the solder as shown in FIG. In FIG. 14, the white portion on the substrate is generally covered with copper foil and forms a ground pattern. A slit 37 surrounds the rectifier circuit between the pattern to which the ground terminal 34c of the stabilized DC output is connected and the pattern to which the ground terminal 35d of the rectifier bridge diode and the ground terminal 36a of the smoothing electrolytic capacitor are connected. Is provided. During the rectification operation, the smoothing electrolytic capacitor frequently repeats charging and discharging, and accordingly, a considerable ripple current flows into and out of the capacitor terminals 36a and 36b. For this reason, a slit 37 is provided around the ground pattern of the rectifier circuit as shown in FIG. By doing so, the effect of the voltage drop due to the ripple current in the rectifier circuit on the DC stabilization circuit is reduced.
[0055]
FIG. 8 is a block circuit diagram of one embodiment in which the tracking type series regulator according to claim 1 is realized by modifying the two-output series regulator shown in FIG. The ground line of the first series regulator and the positive voltage output line of the second series regulator have a common reference potential, ie, a potential of 0 V, by connecting the nodes 7a and 14a. In the tracking type series regulator, since the two series regulators have a common reference potential, the operation of both series regulators can be electrically switched by the overheat protection circuit 31 as shown in FIG. Become. A portion configured by blocks 26, 27, 28, 29, and 30 shown on the right side of FIG. 8 is a circuit that realizes the tracking operation according to claim 1.
[0056]
FIG. 9 shows an embodiment of a tracking control circuit composed of blocks 26, 27, 28, 29 and 30 on the right side of FIG. The output voltage dividing circuit 26 in FIG. 8 is constituted by resistors R15 and R16 in FIG. The output voltage of the positive voltage power supply is applied between 6 and 7 in FIG. 9, and a voltage obtained by dividing the output voltage by R15 and R16 appears at the node 26c. If resistors having the same temperature coefficient are used for R15 and R16, fluctuations in the voltage division ratio due to a change in temperature can be suppressed. The current-to-voltage conversion circuit 28 in FIG. 8 is constituted by the resistor R17 in FIG. 9, the current control circuit 3 in 29 in FIG. 8 is constituted by the field effect transistor Q7 in FIG. The voltage conversion circuit 2 is configured by the resistor R18 in FIG. 9, and the voltage comparison circuit 3 in FIG. 8 is configured by the operational amplifier IC4 in FIG.
[0057]
In FIG. 9, 6 is connected to the positive voltage output of the positive voltage power supply, and 15 is connected to the ground potential of the negative voltage power supply, that is, the negative voltage output. Therefore, a current flows from the node 28a toward the node 30b, and this current value is controlled according to the gate voltage of Q7. The operational amplifier IC4 in FIG. 9 outputs a voltage obtained by amplifying the potential difference between the node 28b and the node 26c from the node 27a and applies the voltage to the gate 29a of Q7. Accordingly, the magnitude of the current flowing between nodes 28a and 30a is controlled such that the voltage drop generated at R17 becomes equal to the potential difference between nodes 26a and 26c. This current is converted by R18 into a voltage having a potential with respect to the node 30a, that is, the ground line of the negative voltage power supply, and output from the node 30c. By using resistors having the same temperature coefficient for R17 and R18, it is possible to suppress a change due to a temperature change in a ratio of a potential difference between the nodes 28a and 28b and a potential difference between the nodes 30a and 30b.
[0058]
As described above, the voltage output between nodes 30c and 15 in FIG. 9 is equal to the potential difference between both ends of R15. In the embodiment of FIG. 9, the voltage is one half of the output voltage of the positive voltage power supply. Is equal to FIG. 10 shows an embodiment of the voltage comparison circuit 2 of 17 in FIG. 8, which is composed of substantially the same circuits and components as the voltage comparison circuit shown in FIG. In FIG. 5, the reference voltage Vs is applied to the input node 9d of the voltage comparison circuit by the IC1, whereas in FIG. 10, the voltage output from the node 30c in FIG. The only difference is that the reference voltage is applied to the input node 17d. As mentioned above, the reference voltage is always kept equal to one half of the output voltage of the positive voltage power supply, and in the embodiment of FIG. 10, the output voltage of the negative voltage power supply changes at the same rate when the reference voltage changes. As a result, the output voltage of the negative voltage power supply changes at the same rate as the change of the output voltage of the positive voltage power supply. By adjusting the variable resistor VR2 in FIG. 10, the tracking operation can be realized such that the output voltage of the negative voltage power supply has the same absolute value as the output voltage of the positive voltage power supply. The same printed circuit board pattern layout is used in the present embodiment for the voltage comparison circuits of FIG. 5 and FIG. 10, and it can be easily realized on the same printed circuit board as a series regulator having two independent outputs or a tracking series regulator. It is possible to do.
[0059]
FIG. 11 shows an embodiment of the overheat protection circuit 3 of FIG. The node 31a in FIG. 11 is connected to the negative voltage output terminal 15 in FIG. 8 and has a potential equal to the negative voltage output. In FIG. 11, resistors R20 and R21 supply a bias voltage for transistor Q10. The thermostat T1 in FIG. 11 is normally closed and is open under high temperature conditions. Therefore, in FIG. 11, Q10 is normally kept in the OFF state, and Q10 is turned on at high temperature. At this time, current flows from the nodes 31b and 31c toward the collector of Q10. The node 31c is connected to the node 5d of the overcurrent limiting circuit 1 in FIG. 8 and the transistor Q10 is turned on, and the current flows from the node 5d to the node 31c shown in FIG. The transistor Q6 in FIG. 7 is turned on. Therefore, at this time, the operation control is performed in the direction of decreasing the output current as described above, and as a result, the output current becomes zero, the operation of the positive voltage power supply is stopped, and the overheating state is protected. Similarly, on the negative voltage power supply side, in a state where a current flows from the node 13d to the node 31b of the overcurrent limiting circuit 2 in FIG. 8, the control for reducing the output current operates, and the operation of the negative voltage power supply stops. As described above, the two series regulators can be simultaneously stopped during the tracking operation using the overheat protection circuit of FIG. 11 to protect the overheated state.
[0060]
FIG. 15 is a connection diagram showing one embodiment of connection near the input / output terminal on the housing of the series regulator according to the present invention. The four-terminal input / output connector 34 on the printed circuit board of the series regulator and the four-terminal input / output terminal board 40 on the housing are connected by a harness. In FIG. 15, an electrolytic capacitor 41 is directly connected between the positive electrode 40d and the negative electrode 40c of the stabilized DC output terminal on the housing at the shortest distance. The electrolytic capacitor 41 reduces noise mixed on the harness and on the cable connected to the output terminals 40c and 40d outside the housing, thereby improving the noise and ripple characteristics of the stabilized output voltage of the series regulator.
[0061]
(Second Embodiment) In the present embodiment for increasing the ripple compression ratio, reducing the number of parts and reducing the cost, the voltage comparison circuit is realized by the differential amplification method in FIG. In the step 5, the shunt regulator of the IC 1 used only for the purpose of generating the reference voltage is changed to operate to perform both functions of generating the reference voltage and comparing the voltage. FIG. 12 is a circuit diagram of a portion of the reference voltage generation and voltage comparison circuit 1 of the comparison voltage generation circuits 1 and 9 of FIG. 2 in FIG. 2 in the present embodiment, that is, a portion corresponding to FIG. 5 of the present embodiment. As can be seen by comparing FIG. 5 and FIG. 12, in the present embodiment, Q4 is deleted, and the cost can be reduced as compared with the first embodiment. The shunt regulator of IC1 has a REF terminal, and can perform an operation of flowing between the anode and the cathode a current proportional to an error between a voltage applied to the REF terminal and a reference voltage in the shunt regulator. When the REF terminal is connected to node 9a as shown in FIG. 12, the comparison voltage applied from VR1 is compared with the high-precision reference voltage inside IC1, and a current corresponding to the error flows from node 9d to node 9b. The DC output of the first series regulator is subjected to negative feedback control through a process in which the bias state of Q3 changes, and as a result, the value of the control current flowing to the node 9c changes. Since there is only a slight difference between the circuits of FIGS. 5 and 12, the present embodiment and the first embodiment can be realized by using a common printed circuit board pattern.
[0062]
(Third Embodiment) Next, in the above embodiment, a thermostat having both a temperature detection and a switching function is used as a temperature detection element of the overheat protection circuit. However, in this embodiment, the temperature is detected by a temperature detection resistor. By performing switching by an electronic circuit, the overheat protection circuit 3 of FIG. 8 is configured, and it is possible to stop the operation of the two power supplies in the tracking series regulator. FIG. 13 is a circuit diagram of the overheat protection circuit 3 of FIG. 8 in the present embodiment. In FIG. 13, TR1 is a temperature detecting resistor, that is, an element whose resistance value changes with temperature. TR1 sets a resistance value of the resistor R24 equal to the resistance value shown under an arbitrary set temperature environment, and amplifies a potential difference between both ends of a bridge formed by R22, R23, R24, and TR1 by an operational amplifier IC5. The transistor Q11 is switched by the output of. When overheated, the transistor Q11 is turned on and current flows through the nodes 31b and 31c, and the same overheat protection operation as the overheat protection circuit using the thermostat shown in FIG. 11 in the first embodiment is performed. Is
[0063]
【The invention's effect】
According to the present invention implemented as described above, it becomes possible to perform a tracking operation by making a minimum change to two series regulator circuits composed of substantially the same circuit and components, and to realize a common printed circuit board. Has made it possible to produce a two-output series regulator and a tracking type series regulator. The tracking series regulator according to the present invention has the following advantages as compared with the conventional tracking series regulator.
[0064]
Whereas conventional tracking type series regulators use semiconductor elements having different polarities in the positive and negative series regulator circuits, the present invention employs substantially the same circuit to form the positive and negative series regulators, so there are fewer components than before. This can be realized in points, which is advantageous in terms of parts inventory management and parts purchasing costs.
[0065]
At the time of failure / repair, inspection and confirmation should be performed for two series regulator circuits of the same operation, so that inspection can be completed in a shorter time than a conventional tracking type series regulator where positive and negative series regulators are different circuits. Also, the number of stock parts for repair can be reduced to a smaller number than in the past, so that the cost can be reduced.
[0066]
The tracking control method according to the present invention realizes tracking control having excellent temperature characteristics at a lower cost than the conventional tracking type series regulator by using resistors having the same temperature coefficient in the voltage dividing circuit and the current-voltage conversion circuit. It is possible.
[0067]
Using the same circuit, components and common printed circuit board as the tracking type series regulator in the present invention, it is also possible to constitute a series regulator having two independent independent outputs with almost no change. For this reason, the same circuit board can meet a wider demand for power supplies than before, which is advantageous in terms of production cost.
[0068]
The series regulator incorporated in the tracking type series regulator in the present invention has been reduced in ripple and noise by a plurality of technologies described in the embodiments, and has been standardized as a circuit block. It is also possible to easily configure a low-ripple, low-noise product that meets the specifications required by the user.
[0069]
Further, a low-cost and simple method for performing a tracking operation of a stabilized power supply composed of two independent same circuits and components with a minimum change implemented in the present invention is described in the embodiment of the present invention. The first and second series regulators can be easily replaced with the first and second switching regulators to easily change the dual output switching regulator to operate as a tracking type switching regulator at low cost. . A circuit block that controls the output voltage in a general switching regulator circuit is a PWM controller. In order to supply a control signal to the PWM controller, the switching regulator divides the reference voltage and the output voltage in the same manner as a series regulator. A voltage comparison circuit for comparing the applied voltages is used. Therefore, in the tracking control method according to the present invention shown in FIG. 1, the tracking type switching regulator is replaced by replacing the 32 first series regulators with the first switching regulator and the 33 second series regulators with the second switching regulator. Can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block circuit diagram showing a tracking control method.
FIG. 2 is a block circuit diagram showing one embodiment of a two-output series regulator according to the present invention.
FIG. 3 is a circuit diagram of a general-purpose power transformer capable of supporting a wide range of input AC voltage and output AC voltage according to the present invention.
FIG. 4 is a circuit diagram showing an embodiment in which a current control circuit used in a series regulator according to the present invention is configured by Darlington-connected transistors.
FIG. 5 is a circuit diagram showing one embodiment of a comparison voltage generation circuit and a reference voltage generation and voltage comparison circuit used in the series regulator according to the present invention.
FIG. 6 is a circuit diagram showing one embodiment of a remote sensing circuit used in the series regulator according to the present invention.
FIG. 7 is a circuit diagram showing an embodiment of an overcurrent control circuit used in a series regulator according to the present invention.
FIG. 8 is a block circuit diagram showing an embodiment of a tracking type series regulator according to the present invention.
FIG. 9 is a circuit diagram showing one embodiment of a tracking control circuit used in the tracking type series regulator according to the present invention.
FIG. 10 is a circuit diagram showing one embodiment of a voltage comparison circuit of a controlled side series regulator used in the tracking type series regulator according to the present invention.
FIG. 11 is a circuit diagram showing an embodiment of an overheat protection circuit using a thermostat used in a tracking series regulator according to the present invention.
FIG. 12 is a circuit diagram showing an embodiment in which a reference voltage generation and voltage comparison circuit used in a series regulator according to the present invention is configured by a shunt regulator.
FIG. 13 is a circuit diagram showing an embodiment of an overheat protection circuit using a temperature detection resistor used in the tracking series regulator according to the present invention.
FIG. 14 is a pattern layout diagram showing one embodiment of a rectifier circuit of a double-sided printed circuit board and a solder surface pattern of a stabilized DC output portion used in the series regulator according to the present invention.
FIG. 15 is a block circuit diagram showing one embodiment of connection of an electrolytic capacitor to a stabilized DC output terminal on a casing used in a series regulator according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Commercial AC power supply
2 transformer
2a, 2b Primary coil of 2 transformer
2c, 2d 2 transformer secondary coil
3 Rectifier circuit for first series regulator
4. Output current control circuit for the first series regulator
4a DC input node to current control circuit of 4
4b DC output node from current control circuit of 4
4c 4 Control signal input node to current control circuit
5 Overcurrent limiting circuit for the first series regulator
5a 5 Control signal output node of overcurrent limiting circuit
5b DC input node to 5 overcurrent limiting circuit
5c DC output node from overcurrent limiting circuit of 5
6 Positive voltage output terminal for first series regulator
7 Ground output terminal for first series regulator
8 Comparison voltage generator for first series regulator
8a Comparison voltage output node of comparison voltage generation circuit of 8
8b 8 Positive voltage input node of comparison voltage generation circuit
8c 8 Ground potential input node of comparison voltage generation circuit
9. Reference voltage generation and voltage comparison circuit for first series regulator
9a Comparison voltage input node to voltage comparison circuit 9
9b 9 Reference voltage generation and ground potential input node to voltage comparison circuit
9c Control signal output node from voltage comparison circuit 9
10. Overheat protection circuit for the first series regulator
11 Rectifier circuit for second series regulator
12. Output current control circuit for second series regulator
13 Overcurrent limiting circuit for second series regulator
14 Positive voltage output terminal for second series regulator
15 Ground output terminal for second series regulator
16 Comparison voltage generation circuit for second series regulator
17. Reference voltage generation and voltage comparison circuit for second series regulator
18 Overheat protection circuit for the second series regulator
19 First primary coil of general-purpose transformer
19a Input terminal a to the primary coil 19
19b Middle tap b of 19 primary coil
19c Input terminal c to 19 primary coil
20 Second primary coil of general-purpose transformer
20a Input terminal a to the primary coil of 20
20b Middle tap b of the primary coil of 20
20c Input terminal c to the primary coil of 20
21 First secondary coil of general-purpose transformer
21a Output terminal a from the secondary coil of 21
21b Output terminal b from the secondary coil of 21
22 Second secondary coil of general-purpose transformer
22a Output terminal a from the secondary coil of 22
22b Output terminal b from the secondary coil of 22
23 Third secondary coil of general-purpose transformer
23a Output terminal a from the secondary coil of 23
23b Output terminal b from the secondary coil of 23
24 Fourth secondary coil of general-purpose transformer
24a Output terminal a from the secondary coil of 24
24b Output terminal b from the secondary coil of 24
PNP transistor on the output stage side in the Darlington connection type current control circuit of Q14
Output stage PNP transistor in the Darlington connection type current control circuit of Q24
R1, R2 Two resistors to supply bias voltage to Q1 and Q2
Variable resistor for dividing an input voltage in a VR18 comparison voltage generation circuit
NPN transistor on the reference voltage input side in the differential amplification type voltage comparison circuit of Q39
NPN transistor on the comparison voltage input side in the differential amplification type voltage comparison circuit of Q49
R3 Resistor for supplying bias voltage to IC1 and Q3
A resistor for adjusting a constant current value in a differential amplification type voltage comparison circuit of R49.
IC1 Shunt regulator for generating reference voltage
Vs Reference voltage value applied from IC1
Vc Comparison voltage value applied from node 9a
9d 9 Reference voltage application node of voltage comparison circuit
9e Node to which emitter of differential amplification transistor is connected
DC power supply having a positive potential with respect to the ground terminal of V17
25 Load connected to the output of the first series regulator
25a Positive voltage input terminal of 25 load
25b Ground voltage input terminal for 25 load
Current detection resistor in the overcurrent limiting circuit of R55
R6 + input side resistor of IC2
R7 IC2-input side resistor
R8 IC2 output voltage setting resistor
R9 Constant current supply resistor to node 5e
R10, R11 Q5 bias voltage setting resistor
R12, R13 Q6 bias voltage setting resistor
R14 Control output current setting resistor to node 5a
Switching NPN transistor in the overcurrent limiting circuit of Q55
Switching PNP transistor in the overcurrent limiting circuit of Q65
IC2 Voltage error amplification operational amplifier
IC3 constant voltage generation circuit
I1 Current flowing from node 5e to node 5c
I2 Current flowing from node 5f to node 5e
5d Input connection node from overheat protection circuit used when operated as tracking type series regulator
5e-input node of operational amplifier IC2
5f Node having a constant positive potential with respect to node 5b
Output node of 5g operational amplifier IC2
DC power supply having a positive potential with respect to the ground terminal of V27
7a 7 Connection Node to Ground Line of First Series Regulator of 7
13a Control signal output node of 13 overcurrent limiting circuit
14a Connection node to the positive voltage output line of the second series regulator of 14
16a Comparison voltage output node of 16 comparison voltage generation circuits
16b Positive voltage input node of 16 comparison voltage generation circuit
16c 16 ground potential input node of comparison voltage generation circuit
17a Comparison voltage input node to voltage comparison circuit 17
17b Ground potential input node to voltage comparison circuit 17
17c Control signal output node from voltage comparison circuit 17
17d Reference voltage input node to 17 voltage comparison circuit
26 Circuit that divides input voltage and outputs it
26a Positive voltage input node to voltage divider circuit 26
26b Ground voltage input node to voltage divider circuit 26
26c Divided voltage output node of the voltage divider circuit of 26
27 Circuit that compares and amplifies the difference between two input voltages and outputs the result
27a Output Node of Voltage Comparison Circuit of 27
27b First voltage input node to voltage comparison circuit of 27
27c A second voltage input node to the voltage comparison circuit of 27
28. A first current-to-voltage conversion circuit that outputs a voltage proportional to an input current
28a Current input node of current-voltage conversion circuit of 28
28b Voltage output node of current-voltage conversion circuit of 28
28c Current output node of current-voltage conversion circuit of 28
29 Current control circuit that increases / decreases current flowing according to control input
29a Control signal input node of current control circuit of 29
29b Current output node of current control circuit of 29
29c Current input node of 29 current control circuit
30 A second current-voltage conversion circuit that outputs a voltage proportional to an input current
30a 30 Current input node of current-voltage conversion circuit of 30
30b Current output node of current-to-voltage conversion circuit of 30
30c Voltage output node of current-voltage conversion circuit of 30
31 Overheat protection circuit for tracking regulator
31a Ground voltage input node of the overheat protection circuit of 31
31b A first control signal output node of the overheat protection circuit of 31
31c The second control signal output node of the overheat protection circuit of 31
Two voltage dividing resistors in the voltage dividing circuit of R15 and R16 26
Resistor in the current-voltage conversion circuit of R17 28
A resistor in the current-voltage conversion circuit of R18 30
Field effect transistor in current control circuit of Q729
Operational amplifier in the voltage comparison circuit of IC427
Variable resistor that divides input voltage by VR2 16 comparison voltage generation circuit
NPN transistor on the reference voltage input side in the differential amplification type voltage comparison circuit of Q817
NPN transistor on the comparison voltage input side in the differential amplification type voltage comparison circuit of Q917
Resistor for adjusting the constant current value in the differential amplification type voltage comparison circuit of R1917
DC power supply having a positive potential with respect to the ground potential of the second series regulator of V315
R20, R21 Q10 bias voltage setting resistor
NPN transistor which performs switching operation by the overheat protection circuit of Q10 31
T1 Thermostat that closes at room temperature and opens at temperatures higher than the set temperature
DC power supply having a positive potential with respect to the ground potential of the second series regulator of V415
TR1 Temperature detection resistor
R22, R23 Two resistors for bridge configuration
R24 Resistor with the same resistance value as TR1 under set temperature
R25, R26 Input resistor for operational amplifier IC5
R27 IC5 feedback resistor
R28, R29 Q11 bias voltage setting resistor
Output current setting resistor of the overheat protection circuit of R30 31
Switching transistor in overheat protection circuit of Q11 31
D1 Diode that blocks current going to the output of IC5
IC5 Operational amplifier that compares the potential difference between both ends of the bridge
DC power supply having a positive potential with respect to the ground potential of the second series regulator of V515
32 1st series regulator
33 Second Series Regulator Modified to Input External Reference Voltage When Operated as Tracking Type Series Regulator
34 4-terminal I / O connector mounted on board component surface
34a AC voltage input terminal 1
34b AC voltage input terminal 2
34c Stabilized DC output ground terminal. It is connected to the ground pattern on the solder surface of the substrate via the thermal pad.
34d stabilized DC positive voltage output terminal
35 Rectifier bridge diode mounted on board component side
35a Rectifier bridge diode positive voltage output terminal
35b AC voltage input terminal 1 for rectifier bridge diode
35c AC voltage input terminal 2 of rectifier bridge diode
35d Ground terminal for rectifier bridge diode. It is connected to the ground pattern on the solder surface of the substrate via the thermal pad.
36 Smoothing electrolytic capacitor mounted on board component surface
36a Negative terminal of a smoothing electrolytic capacitor. It is connected to the ground pattern on the solder surface of the substrate via the thermal pad.
36b Positive terminal of electrolytic capacitor for smoothing
37 Rectifier circuit ground pattern and stabilized DC output ground pattern
Slit separating Both are connected by a narrow copper foil portion without a slit at the lower left in FIG.
38 Part of the outline of the printed circuit board for the regulator
39 series printed circuit board for regulator
4 terminal input / output terminal board mounted on 40 series regulator housing
40a AC voltage input terminal 1 of input / output terminal board
40b AC voltage input terminal 2 of input / output terminal board
40c I / O terminal board stabilized DC output negative terminal
40d I / O terminal board stabilized DC output positive terminal
41 Electrolytic capacitor for noise removal

Claims (1)

第1と第2の2つの独立したシリーズレギュレータから構成される2出力シリーズレギュレータにおいて、第1のシリーズレギュレータの接地端子と第2のシリーズレギュレータの正電圧出力端子を接続してこれを新たに零電位出力端子とし、第1のシリーズレギュレータの正電圧出力端子を正電圧出力端子、第2のシリーズレギュレータの接地端子を負電圧出力端子として正負2出力シリーズレギュレータを構成し、前記正電圧出力端子と前記負電圧出力端子の間を接続する信号線を設け、前記信号線に流れる電流を制御する第3の電流制御手段と、前記信号線に流れる電流を電圧に変換する第1及び第2の電流電圧変換回路と、正電圧出力に比例した電圧を生成する出力電圧分圧回路と、前記第1の電流電圧変換回路の出力電圧と前記出力電圧分圧回路の出力電圧を比較する第3の電圧比較回路から構成され、前記第3の電圧比較回路の出力により前記第3の電流制御手段を制御し、正電圧を出力する第1のシリーズレギュレータの出力電圧に比例して前記信号線を流れる電流が増減するようにせしめ、前記第2の電流電圧変換回路により前記信号線を流れる電流を電圧に変換し、これを負電圧を出力する第2のシリーズレギュレータ内の電圧比較回路に入力する基準電圧として用いるようにしたことを特徴とする、正出力電圧と負出力電圧が同期して変化するようにしたトラッキング機能を持った2出力シリーズレギュレータ、すなわちトラッキング型シリーズレギュレータ。In a two-output series regulator including first and second independent series regulators, a ground terminal of the first series regulator is connected to a positive voltage output terminal of the second series regulator, and this is newly reset to zero. A positive / negative two-output series regulator having a potential output terminal, a positive voltage output terminal of the first series regulator being a positive voltage output terminal, and a ground terminal of the second series regulator being a negative voltage output terminal; A third current control means for providing a signal line connecting between the negative voltage output terminals and controlling a current flowing through the signal line; a first and a second current converting the current flowing through the signal line into a voltage; A voltage conversion circuit, an output voltage division circuit for generating a voltage proportional to a positive voltage output, an output voltage of the first current-to-voltage conversion circuit, A first series comprising a third voltage comparison circuit for comparing an output voltage of a voltage division circuit, wherein the third current control means is controlled by an output of the third voltage comparison circuit to output a positive voltage The current flowing through the signal line is increased or decreased in proportion to the output voltage of the regulator, and the current flowing through the signal line is converted into a voltage by the second current-to-voltage conversion circuit. A two-output series regulator having a tracking function in which a positive output voltage and a negative output voltage change in synchronization with each other, wherein the two output regulators are used as a reference voltage input to a voltage comparison circuit in the second series regulator. That is, a tracking type series regulator.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107748516A (en) * 2017-10-16 2018-03-02 安德信微波设备有限公司 A kind of novel communication control interface module

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