JP2004227372A - シリーズレギュレータおよびそれを用いた安定化電源装置 - Google Patents
シリーズレギュレータおよびそれを用いた安定化電源装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】ＩＣ化したシリーズレギュレータにおいて、出力電圧が何の前触れもなしに突然低下することなく過熱保護機能を動作させることができ、また、実装された基板に温度による悪影響を及ぼすことなく過熱保護できるシリーズレギュレータを提供する。
【解決手段】入力端子１と出力端子２間に直列に接続された出力電圧Ｖｏを制御する出力トランジスタＴｒ１と、出力電圧Ｖｏを分圧した分圧電圧と基準電圧Ｖｒｅｆとを比較し、その差を反転増幅するコンパレータＡｍｐと、出力トランジスタＴｒ１の制御端子に接続され、コンパレータＡｍｐの出力に応じて出力トランジスタＴｒ１を制御する制御回路とが形成されたＩＣチップ１０を具備するシリーズレギュレータにおいて、ＩＣチップ１０の温度を検出する温度検出回路４と、この温度検出回路４により検出された温度が予め定めた所定の温度を超えたときにリセット信号を出力するリセット出力回路５をＩＣチップ１０内に設ける。
【選択図】 図１
【解決手段】入力端子１と出力端子２間に直列に接続された出力電圧Ｖｏを制御する出力トランジスタＴｒ１と、出力電圧Ｖｏを分圧した分圧電圧と基準電圧Ｖｒｅｆとを比較し、その差を反転増幅するコンパレータＡｍｐと、出力トランジスタＴｒ１の制御端子に接続され、コンパレータＡｍｐの出力に応じて出力トランジスタＴｒ１を制御する制御回路とが形成されたＩＣチップ１０を具備するシリーズレギュレータにおいて、ＩＣチップ１０の温度を検出する温度検出回路４と、この温度検出回路４により検出された温度が予め定めた所定の温度を超えたときにリセット信号を出力するリセット出力回路５をＩＣチップ１０内に設ける。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器等に安定化電源を供給するためのＩＣ化したシリーズレギュレータおよびそのシリーズレギュレータを使用した安定化電源装置に関するものであり、特に、過熱による破壊を防ぐための機能を有したシリーズレギュレータおよびそのシリーズレギュレータを使用した安定化電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＩＣ化したシリーズレギュレータについて、図８を参照して説明する。図８は、従来のシリーズレギュレータの回路図である。図８に示すシリーズレギュレータは、電圧制御トランジスタとしてＰＮＰトランジスタを使用した低飽和型のシリーズレギュレータである。
【０００３】
図８において、１は入力電圧Ｖｉｎが入力される入力端子、２は出力電圧Ｖｏが出力され、マイコン等の安定化電源を必要とする負荷が接続される出力端子である。また、入力端子１と出力端子２との間に、エミッタが入力端子１に接続され、コレクタが出力端子２に接続されたＰＮＰトランジスタの出力トランジスタＴｒ１が設けられている。そして、出力トランジスタＴｒ１のベースが出力トランジスタＴｒ１のベース電流を制限する制限抵抗Ｒ３を介して、出力トランジスタＴｒ１のベース電流を制御するＮＰＮトランジスタの制御トランジスタＴｒ２のコレクタに接続されている。そして、制御トランジスタＴｒ２のエミッタがグランドに接続されている。
【０００４】
また、出力端子２とグランドとの間に分圧抵抗Ｒ１とＲ２が直列に接続され、分圧抵抗Ｒ１とＲ２の接続点がコンパレータＡｍｐの負入力端子に接続されている。そして、コンパレータＡｍｐの正入力端子とグランドとの間に、コンパレータＡｍｐの正入力端子に基準電圧Ｖｒｅｆを印加する基準電圧発生回路３が接続され、コンパレータＡｍｐの出力端子が制御トランジスタＴｒ２のベースに接続されている。そして、出力トランジスタＴｒ１、制御トランジスタＴｒ２、コンパレータＡｍｐ、基準電圧発生回路３、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２、制限抵抗Ｒ３が集積化されてＩＣチップ１０を構成している。尚、図８に示すシリーズレギュレータは、このＩＣチップ１０をＩＣパッケージに収納して成るＩＣである。
【０００５】
以上説明した構成のシリーズレギュレータは、出力電圧Ｖｏが分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２で分圧された分圧電圧を帰還電圧として用い、この帰還電圧と基準電圧Ｖｒｅｆとの誤差をコンパレータＡｍｐで反転増幅させ、その増幅出力で制御トランジスタＴｒ２を流れる出力トランジスタＴｒ１のベース電流を制御することにより、出力電圧Ｖｏを予め定めた所定の電圧に一定に制御して出力することができ、出力端子２に接続される図示しない負荷に安定した電圧を供給できる。尚、この場合、上記基準電圧Ｖｒｅｆは、出力端子２の出力電圧Ｖｏが予め定めた所定の電圧になったときの分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２による分圧電圧に設定されている。
【０００６】
しかしながら、このようなシリーズレギュレータは、出力電流による出力トランジスタＴｒ１での損失と、シリーズレギュレータの回路動作電流による損失が熱となって発熱する。即ち、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏとの差に出力電流Ｉｏを乗じた値：（Ｖｉｎ−Ｖｏ）＊Ｉｏと、入力電圧Ｖｉｎにシリーズレギュレータの回路動作電流Ｉｂｉａｓを乗じた値：Ｖｉｎ＊Ｉｂｉａｓとを合計した値がシリーズレギュレータの損失であり、この損失が熱となる。この損失、即ち、発熱は、入力電圧と出力電圧の差が大きくなるほど大きくなり、また、出力電流が大きくなるほど大きくなる。
【０００７】
例えば、Ｖｉｎ＝５Ｖ、Ｖｏ＝３．３Ｖ、Ｉｏ＝２００ｍＡ、Ｉｂｉａｓ＝５ｍＡの場合、損失Ｐｄは、（５Ｖ−３Ｖ）＊２００ｍＡ＋５Ｖ＊５ｍＡ＝３４０ｍＡ＋２５ｍＡ＝３６５ｍＷとなる。そして、図８に示すシリーズレギュレータがＳＯＴ２３−５クラスのパッケージに収納されている場合、基板実装時の熱抵抗は約２５０℃／Ｗであるので、前記の損失Ｐｄがある場合の図８に示すＩＣチップ１０のジャンクション温度は周囲温度よりも、２５０℃／Ｗ＊０．３６５Ｗ≒９０℃上昇することになる。
【０００８】
上述のように、シリーズレギュレータでは、例えば、負荷の異常等で出力電流が増加すると発熱量が大きくなり、異常な高温状態になって破壊される可能性がある。そこで、このような異常発熱による破壊を防ぐために、シリーズレギュレータには、通常、過熱保護機能が内蔵されている。過熱保護は図８に示すシリーズレギュレータが収納されたＩＣ内の温度が予め定めた過熱保護温度に達すると、それ以上温度が上昇しないようにシリーズレギュレータの出力トランジスタＴｒ１のベース電流を制限する方法で行われている。
【０００９】
また、ＩＣ内の温度を検知するための温度モニタ回路と、ＩＣ内の主要回路の動作を止めるための遮断回路と、この遮断回路に接続された電源リセット回路を設け、ＩＣの過熱保護を図ったものもある（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
また、第１の電源電圧と第２の電源電圧との間に設けられた温度依存性を有するダイオードと第１の電流源が直列接続された回路と、前記第１の電源電圧と第２の電源電圧との間に設けられた第１の抵抗と第２の電流源が直列接続された回路と、前記ダイオードと前記第１の電流源との接続点の電圧を第１の入力、前記第１の抵抗と第２の電流源との接続点の電圧を第２の入力とし、比較結果信号を出力するコンパレータから成る温度検知回路および過熱保護回路、ならびにこれらの回路を組み込んだ各種電子機器であって、前記第２の電流源が温度依存性のないＭＯＳトランジスタ回路構成を有することにしたものもある（例えば、特許文献２参照）。
【００１１】
【特許文献１】
特開平７−１３６４３号公報 （第２−４頁、第１図）
【特許文献２】
特開２００２−１０８４６５号公報 （第４−６頁、第２図）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の過熱保護機能を内蔵したシリーズレギュレータは、過熱保護が動作すると、出力電圧は何の前触れもなく突然低下するという問題があった。また、通常、過熱保護が動作する動作温度は約１５０℃であり、面実装パッケージのシリーズレギュレータの場合、過熱保護が動作している状態が続くと、このシリーズレギュレータが実装された基板に、基板の色が変色する等の悪影響を及ぼす可能性があるという問題もあった。
【００１３】
また、特許文献１に記載の従来技術は、放熱効果が低下した高温条件下において、過熱保護が動作する温度ではないにも拘わらず、電源をオン・オフした場合の遮断回路の誤動作によって出力電圧が遮断されることを、この遮断回路を電源リセット回路でリセットすることにより防止できるが、過熱保護が動作した場合に出力電圧が何の前触れもなしに突然低下する問題の解決や、過熱保護の動作状態が続いたときに実装された基板に悪影響（変色等）が及ぶのを防止するものではない。
【００１４】
また、特許文献２に記載の従来技術は、ＭＯＳ技術を用いて基準電圧回路を作っているため従来のプロセスを用いて占有面積が小さく消費電力の小さい温度検知回路および過熱保護回路を実現することができるが、特許文献１に記載の従来技術と同様、過熱保護が動作した場合に出力電圧が何の前触れもなしに突然低下する問題の解決や、過熱保護の動作状態が続いたときに実装された基板に悪影響（変色等）が及ぶのを防止するものではない。
【００１５】
本発明は、上記の点に鑑み、ＩＣ化したシリーズレギュレータにおいて、出力電圧が何の前触れもなしに突然低下することなく過熱保護機能を動作させることができ、また、実装された基板に温度による悪影響を及ぼすことなく過熱保護できるシリーズレギュレータを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、入力端子と出力端子間に直列に接続された出力電圧を制御する出力トランジスタと、前記出力電圧を分圧した分圧電圧と基準電圧とを比較し、その差を反転増幅するコンパレータと、前記出力トランジスタの制御端子に接続され、前記コンパレータの出力に応じて前記出力トランジスタを制御する制御回路とが形成されたＩＣチップを備えるシリーズレギュレータにおいて、前記ＩＣチップの温度を検出する温度検出回路と、この温度検出回路により検出された温度が予め定めた所定の温度を超えたときにリセット信号を出力するリセット出力回路を前記ＩＣチップ内に設けたものである。
【００１７】
このようにすると、前記ＩＣチップの温度が所定の温度を超えたときに、シリーズレギュレータの出力を正常に出力したままで、シリーズレギュレータからの出力電流が流れるマイコン等の負荷を前記リセット信号でリセットすることができるので、前記出力電流が減少し、前記ＩＣチップの温度上昇を抑制することができ、シリーズレギュレータの過熱による破壊が防止できる。また、前記リセット信号によって、ファン等の冷却装置を作動させることができるので、前記ＩＣチップを冷却してシリーズレギュレータの過熱による破壊を防止することができる。また、前記所定の温度をシリーズレギュレータのＩＣが実装された基板が変形、変質等をしない温度に設定しておくと、シリーズレギュレータのＩＣが高温となって前記基板に悪影響を及ぼすことを防止することができる。
【００１８】
また、例えば、入力端子と出力端子間に直列に接続された出力電圧を制御する出力トランジスタと、前記出力電圧を分圧した分圧電圧と基準電圧とを比較し、その差を反転増幅するコンパレータと、前記出力トランジスタの制御端子に接続され、前記コンパレータの出力に応じて前記出力トランジスタを制御する制御回路と、前記出力トランジスタの動作を停止させて過熱を保護する過熱保護回路とが形成されたＩＣチップを備えるシリーズレギュレータにおいて、前記ＩＣチップの温度を検出する温度検出回路と、この温度検出回路により検出された温度が、前記過熱保護回路の動作温度よりも低い温度に予め定めた所定の温度を超えたときに、リセット信号を出力するリセット出力回路を前記ＩＣチップ内に設けると良い。
【００１９】
このようにすると、前記過熱保護回路が動作する前に、前記リセット信号によってシリーズレギュレータの出力電流が流れるマイコン等の負荷をリセットしたり、ファン等の冷却装置を作動させたりすることができる。即ち、過熱保護回路の過熱保護動作によって出力電圧が遮断される前に、換言すれば、出力電圧を正常に出力した状態のままで、前記出力電流が制限され、前記ＩＣチップの温度上昇を抑制することができる。また、過熱保護回路の動作温度よりも低い温度で前記ＩＣチップの温度上昇を抑制できるので、シリーズレギュレータのＩＣが実装された基板等にシリーズレギュレータのＩＣが高温になることによる悪影響が及ぶことを防止することができる。
【００２０】
また、前記リセット信号によるマイコン等の負荷のリセットやファン等の冷却装置の作動を行っているにも拘わらず、負荷の異常等によってシリーズレギュレータの温度上昇が続く深刻な異常状態であっても、前記過熱保護回路が前記出力トランジスタの動作を停止させるので、シリーズレギュレータの熱破壊を防止することができる。このとき、前記過熱保護回路が動作すると、シリーズレギュレータの出力電圧が低下するが、前記過熱保護回路が動作する前の出力電圧が正常に出力している状態で前記リセット信号が出力されるので、負荷側の誤動作等が防止できるとともに、過熱保護が動作するような異常な状態になる前に、前記リセット信号によりシリーズレギュレータの過熱を警告する危険信号を発生させることができる。これにより、注意を喚起する等して、安全性を増すことができる。
【００２１】
また、例えば、前記温度検出回路をトランジスタのベース−エミッタ間電圧の温度特性を利用したものにすると、トランジスタであるので前記ＩＣチップ内に内蔵することが容易となる。また、小型にすることが可能であるので、前記ＩＣチップ内において温度検出に好適な位置（例えば、前記ＩＣチップの中心、または、発熱する前記出力トランジスタの近傍等）に配設することができる。また、更に、検出された温度を電圧に変換するので、この変換された電圧とリセット信号が出力される前記所定の温度に相当する基準電圧等を分圧した電圧とを比較して前記リセット信号を発生させるための電気的処理が容易となる。
【００２２】
また、例えば、前記温度検出回路およびリセット出力回路を、前記出力電圧を分圧する分圧回路と、この分圧回路の分圧点にベースが接続されたリセット出力用トランジスタとで構成すると、前記所定の温度で前記リセット信号を出力するための温度検出機能、検出された温度を電圧に変換する温度−電圧変換機能、前記所定の温度に相当する比較用電圧を生成する機能、前記検出温度が変換された電圧と前記比較用電圧との比較機能、およびこの比較結果に応じて前記リセット信号を出力する機能を合わせ持つ回路が簡単に構成でき、シリーズレギュレータの回路を簡素化できる。また、前記出力電圧は温度変化が生じても一定に安定化された電圧であるので、前記比較用電圧を前記出力電圧を分圧して生成することにより、この比較用電圧を生成するための電源を新たに設ける必要がなくなる。
【００２３】
また、例えば、前記温度検出回路およびリセット出力回路を、前記基準電圧を分圧する分圧回路と、この分圧回路の分圧点にベースが接続されたリセット出力用トランジスタとで構成すると、温度検出機能と、検出された温度を電圧に変換する温度−電圧変換機能と、この変換された電圧と前記リセット信号を出力させる前記所定の温度に相当する比較用電圧等との比較機能と、前記リセット信号の出力機能とを合わせ持つ回路が簡単に構成でき、シリーズレギュレータの回路構成を簡素化できる。また、前記基準電圧は温度変化が生じても、また、入力電圧の低下や過熱保護、過電流保護等の保護機能が動作したとき等の出力電圧が低下したときでも一定に安定化された電圧であるので、前記比較用電圧を前記基準電圧を分圧して生成することにより、この比較用電圧を生成するための電源を新たに設ける必要がなくなる。
【００２４】
また、例えば、前記分圧回路を第１、第２の抵抗の直列回路にし、更に、この第１、第２の抵抗のいずれか片方、または両方を前記ＩＣチップの外部で接続するための接続端子を設けると、前記リセット信号を出力する所定の温度に相当する電圧を、シリーズレギュレータのＩＣの外部で接続する抵抗を変更することによって変更することができる。これにより、前記リセット信号を発生させる温度を容易に変更することができる。
【００２５】
また、例えば、前記リセット出力回路を、前記温度検出回路で検出された温度が複数の異なった所定の温度になったときに、この複数の所定の温度のそれぞれの温度に対応したリセット信号が出力されるようにすると、シリーズレギュレータの温度上昇に応じて、ファンを作動させる、マイコンをリセットする、電源を切断するというような複数の異なった過熱保護のための処理を段階的に行うことが可能になる。
【００２６】
また、例えば、前記温度検出回路およびリセット出力回路を、出力されるリセット信号の数より１個多い数の抵抗が直列に接続された直列回路によって前記基準電圧を分圧する分圧回路と、この分圧回路の各分圧点にそれぞれのベースが接続された前記リセット信号の数と同数のリセット出力用トランジスタとから構成すると良い。このようにすると、前記複数のリセット信号がシリーズレギュレータの温度上昇に応じて出力される順序が、前記分圧回路を構成する各抵抗の抵抗値の誤差等によって予め定めた順序と異なるということがなくなり、シリーズレギュレータの温度上昇に応じて、ファンを作動させる、マイコンをリセットする、電源を切断するというような複数の異なった処理を、予め定めた通りの順序で段階的に行うことが可能になる。
【００２７】
また、例えば、前記温度検出回路およびリセット出力回路を、前記基準電圧を第１、第２、第３の抵抗の直列回路によって分圧し、第１、第２の抵抗の接続点から第１の分圧電圧を、また、第２、第３の抵抗の接続点から前記第１の分圧電圧よりも低い第２の分圧電圧を導出する分圧回路と、前記第１の分圧電圧がベースに与えられるリセット出力用トランジスタとから構成し、前記過熱保護回路を、前記出力トランジスタの制御端子に接続された制御トランジスタと、この制御トランジスタを遮断状態にすることにより前記出力トランジスタの動作を停止させる遮断トランジスタとから構成し、この遮断トランジスタのベースに前記第２の分圧電圧を与えるようにすると良い。
【００２８】
このようにすると、前記温度検出回路およびリセット出力回路の構成を簡素化できるとともに、前記第１、第２、第３の抵抗の抵抗値に誤差等があっても、前記第１の分圧電圧が前記第２の分圧電圧より低くなることがないので、前記リセット出力回路がリセット信号を出力する前に、前記過熱保護回路が動作することを防ぐことができる。
【００２９】
また、例えば、安定化電源装置に上述したようなシリーズレギュレータを使用すると、安定化電源装置内に温度検出用デバイスを新たに設けることなく、過熱保護をすることのできる安定化電源装置が実現できる。また、過熱保護機能が動作した際に、安定化電源装置からの出力電圧が何の前触れもなく突然低下することを防ぐことができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施形態に係るシリーズレギュレータの回路ブロック図である。図１において、図８に対応するものには同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００３１】
図１に示すシリーズレギュレータが図８に示す従来のシリーズレギュレータと相違する点は、ＩＣチップ１０内にＩＣチップ１０の温度を検出する温度検出回路４と、温度検出回路４で検出された温度が予め定めた所定の温度を超えたときにリセット信号を出力するリセット出力回路５が設けられ、また、このリセット出力回路５からのリセット信号を外部に与えるためのリセット出力端子６が設けられ、入力端子１とリセット出力端子６との間に抵抗Ｒ４が接続されている点である。
【００３２】
このような構成により、ＩＣチップ１０の温度を温度検出回路４で検出し、検出された温度が予め定めた所定の温度より低い場合、リセット出力回路５からのリセット信号はＨｉｇｈ（入力電圧Ｖｉｎと同程度の電圧）になる。一方、検出された温度が前記所定の温度を超えた場合、リセット信号はＬｏｗ（グランド電圧と同程度の電圧）になる。
【００３３】
そして、このリセット信号がリセット出力端子６を介して出力端子２に接続されたマイコン等の負荷（図示せず）に与えられ、リセット信号がＬｏｗのときにマイコン等の負荷がリセットされる。これにより、マイコンの暴走等の負荷の異常によって出力端子２から図示しない負荷に流れる出力電流が増大し、出力トランジスタＴｒ１の損失が増大してＩＣチップ１０が異常発熱している場合に、出力電流を正常な状態に復帰させ、出力トランジスタＴｒ１の損失を減少させてＩＣチップ１０の温度上昇を抑制することができ、図１に示すシリーズレギュレータの過熱による破壊を防止することができる。また、前記リセット信号を外部に設けられたファン等の冷却装置に与え、このリセット信号がＬｏｗになったときに、このファン等の冷却装置を作動させてシリーズレギュレータを冷却するようにしても、ＩＣチップ１０の温度上昇を抑制できる。
【００３４】
また、前記所定の温度を１００℃程度に設定すると、図１に示すシリーズレギュレータが面実装タイプのＩＣパッケージに収納されたＩＣである場合に、このＩＣの温度上昇は１００℃程度以下に抑制されるので、このＩＣが実装された基板にこのＩＣの過熱による変色等が発生するというような悪影響が及ぶことを防止できる。
【００３５】
また、特に、図１に示すシリーズレギュレータが面実装タイプのＩＣパッケージに収納されたＩＣである場合、発熱しやすいマイコンやその他の負荷の近傍にこのＩＣを実装すると、このＩＣの温度上昇は、このＩＣ以外の発熱部品の熱の影響を受けるので、シリーズレギュレータの発熱に加え、シリーズレギュレータ周辺の負荷の異常発熱も検出することができる。これにより、その他の負荷を過熱保護するための温度検出デバイス等を削減することができる。
【００３６】
また、前記リセット出力回路を、複数の異なった所定の温度を超えたときに、この複数の異なった所定の温度のそれぞれに対応した複数のリセット信号を出力するように構成すると、ＩＣチップ１０の温度上昇に応じて、ファンを作動させる、マイコンをリセットする、電源を切断するというような複数の異なった処理を段階的に行うことが可能になる。
【００３７】
図２は、本発明の第２の実施形態に係るシリーズレギュレータの回路ブロック図である。図２において、図１に対応するものには同一の符号を付し、その説明を省略する。図２に示すシリーズレギュレータが図１に示すシリーズレギュレータと相違する点は、制御トランジスタＴｒ２のベースに過熱保護回路７が接続されている点である。
【００３８】
過熱保護回路７は図２に示すシリーズレギュレータが収納されたＩＣパッケージ内の特定箇所の温度が予め定めた所定の過熱保護動作温度を超えたときに、制御トランジスタＴｒ２のベース電流を遮断して制御トランジスタＴｒ２を遮断する。制御トランジスタＴｒ２が遮断されると、出力トランジスタＴｒ１のベース電流が流れなくなるので、出力トランジスタＴｒ１は遮断される。従って、出力トランジスタＴｒ１を通じて出力端子２に接続された図示しない負荷に流れていた出力電流が遮断されるので、出力トランジスタＴｒ１の損失、即ち、発熱が無くなり、出力トランジスタＴｒ１の温度およびＩＣチップ１０の温度が下がり、図２に示すシリーズレギュレータが高温になって破壊されるのを防止することができる。
【００３９】
前記過熱保護動作温度は、リセット出力回路５がリセット信号を出力する温度よりも高く設定されており、通常、約１５０℃に設定される。このとき、リセット出力回路５がリセット信号を出力する温度は１００℃〜１２５℃程度に設定される。このように設定すると、負荷等の異常により図２に示すシリーズレギュレータの温度が上昇していくと、先ず、リセット出力回路５によってリセット信号が出力され、このリセット信号によって出力端子２に接続されたマイコン等の負荷のリセットが行われたり、ファン等の冷却装置を作動させたりして、図２に示すシリーズレギュレータの冷却が開始される。しかしながら、それでも出力トランジスタＴｒ１を通じて出力端子２から流れる出力電流によって出力トランジスタＴｒ１が発熱して、図２に示すシリーズレギュレータの温度が更に上昇する深刻な異常状態の場合であっても、上述のように、出力電流を遮断することによって図２に示すシリーズレギュレータが熱破壊されることを防ぐことができる。
【００４０】
また、過熱保護回路７が動作すると、出力電圧Ｖｏが低下することになるが、上述のように過熱保護回路７が動作する前にリセット出力回路５からのリセット信号が出力されるので、このリセット信号によって、出力電圧Ｖｏが正常な状態のままで負荷のリセットを行うことができ、負荷が誤動作等を発生して危険な状態になることを防止することができる。また、出力電圧が低下する前に危険信号を発生させて注意を喚起すること等が可能となり、より安全性が増すことになる。
【００４１】
また、トランジスタのベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅは、−２ｍＶ／℃で低下するため、このＶｂｅにより温度を電圧に変換することができる。従って、例えば、温度検出回路４を温度検出用のトランジスタ（図示せず）とし、リセット出力回路５を、バンドギャップ基準電圧回路（図示せず）からの出力電圧（約１．２５Ｖ）を分圧した電圧と前記温度検出用のトランジスタのベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅとを比較するコンパレータ（図示せず）と、このコンパレータの反転出力がベースに接続され、コレクタがリセット出力端子６に接続され、エミッタがグランドに接続されたリセット信号出力用のＮＰＮトランジスタ（図示せず）とで構成すると良い。
【００４２】
このように構成されたシリーズレギュレータの動作を説明する。先ず、前記バンドギャップ基準電圧回路からの出力電圧を分圧した電圧が分圧回路によって、０．６Ｖに分圧される。そして、温度検出用トランジスタが検出した温度が２５℃の場合、前記温度検出用のトランジスタのベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅは約０．７Ｖであるので、前記分圧電圧の０．６Ｖと前記Ｖｂｅの０．７Ｖを比較した前記コンパレータの反転出力はＬｏｗ（グランド電圧と同程度の電圧）になり、前記リセット信号出力用のＮＰＮトランジスタはオフとなる。従って、リセット出力端子の電圧はＨｉｇｈ（入力電圧Ｖｉｎと同程度の電圧）になる。
【００４３】
次に、ＩＣチップ１０の温度が上昇し、前記温度検出用トランジスタが検出した温度が１００℃の場合、前記Ｖｂｅは−２ｍＶ／℃で低下するため、約０．５５Ｖとなる。そして、前記分圧電圧の０．６Ｖと前記Ｖｂｅの０．５５Ｖを比較した前記コンパレータの反転出力はＨｉｇｈ（入力電圧Ｖｉｎと同程度の電圧）になり、前記リセット信号出力用のＮＰＮトランジスタはオンとなる。従って、リセット出力端子の電圧はＬｏｗ（グランド電圧と同程度の電圧）になる。
【００４４】
このようにして、ＩＣチップ１０の温度が所定の温度を超えたときに、リセット信号を出力するシリーズレギュレータが実現できる。このように、温度検出回路４をトランジスタのベース−エミッタ間電圧の温度特性を利用したものにすると、トランジスタであるのでＩＣチップ１０に内蔵することが容易となる。また、小型にすることが可能であるので、ＩＣチップ１０の温度検出に好適な位置（例えば、ＩＣチップ１０の中心、または、発熱する出力トランジスタＴｒ１の近傍等）に配設することができる。また、更に、検出された温度を電圧に変換するので、この変換された電圧とリセット出力回路５がリセット信号を出力する所定の温度に相当する基準電圧を分圧した電圧とを比較してリセット信号を発生させるための電気的処理が容易となる。
【００４５】
図３は、本発明の第３の実施形態に係るシリーズレギュレータの回路ブロック図である。図３において、図２に対応するものには同一の符号を付し、その説明を省略する。図３に示すシリーズレギュレータが図２に示すシリーズレギュレータと相違する点は、図２に示す温度検出回路４およびリセット出力回路５の具体的回路として、ＩＣチップ１０内に、出力端子２とグランド間に接続された抵抗Ｒａ，Ｒｂとの直列回路（分圧回路）と、抵抗Ｒａ、Ｒｂとの接続点にベースが接続され、コレクタがリセット出力端子６に接続され、エミッタがグランドに接続されたリセット出力用トランジスタＴｒ３とが設けられている点である。
【００４６】
出力電圧Ｖｏは分圧抵抗Ｒａ，Ｒｂによって分圧され、分圧抵抗Ｒａ，Ｒｂの接続点に分圧電圧０．６Ｖが導出される。そして、この分圧電圧がリセット出力用トランジスタＴｒ３のベースに印加される。リセット出力用トランジスタＴｒ３は、ベース−エミッタ間電圧の温度特性を利用した温度検出回路でもあり、ＩＣチップ１０の温度が２５℃の場合、リセット出力用トランジスタＴｒ３のベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅは約０．７Ｖであるので、ベースに印加された分圧電圧が０．６Ｖのときにはリセット出力用トランジスタＴｒ３はオンしない。従って、リセット出力端子の電圧はＨｉｇｈ（入力電圧Ｖｉｎと同程度の電圧）になる。
【００４７】
次に、ＩＣチップ１０の温度が１００℃の場合、リセット出力用トランジスタＴｒ３のベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅは−２ｍＶ／℃で低下するため約０．５５Ｖになり、ベースに印加された分圧電圧０．６Ｖにより、リセット出力用トランジスタＴｒ３はオンする。従って、リセット出力端子６の電圧はＬｏｗ（グランド電圧と同程度の電圧）になる。
【００４８】
このようにして、上述したようなコンパレータを設けなくとも、ＩＣチップ１０の温度が所定の温度を超えたときに、リセット信号を出力することができる。また、出力電圧Ｖｏは一定に安定化された電圧であるため、温度等が変化してもほぼ一定の値となるので、上述したようなバンドギャップ基準電圧回路のような基準電圧を発生させる回路を新たに設けなくとも、リセット信号を出力するための検出された温度が変換された電圧と比較される電圧を生成することができる。従って、図３に示すような回路を構成することで、ＩＣチップ１０の温度が所定の温度を超えたときに、リセット信号を出力するシリーズレギュレータが簡単な構成で実現できる。尚、リセット信号は、抵抗Ｒ４を除いたオープンコレクタ出力としても良い。
【００４９】
図４は、本発明の第４の実施形態に係るシリーズレギュレータの回路ブロック図である。図４において、図３に対応するものには同一の符号を付し、その説明を省略する。図４に示すシリーズレギュレータが図３に示すシリーズレギュレータと相違する点は、分圧抵抗Ｒｐ，Ｒｑの直列回路（分圧回路）が基準電圧発生回路３とグランド間に接続され、基準電圧Ｖｒｅｆを分圧した分圧電圧がリセット出力用トランジスタＴｒ３のベースに印加されている点である。
【００５０】
出力電圧Ｖｏは、例えば、入力電圧Ｖｉｎが低下したときや、過熱保護、過電流等の保護が動作するときには電圧が低下する。従って、図３に示すシリーズレギュレータのようにリセット出力用トランジスタＴｒ３のベースに与える分圧電圧が出力電圧Ｖｏを分圧した電圧であると、リセット出力回路からのリセット信号が、ＩＣチップ１０の温度がリセット信号の出力される所定の温度より低い場合であってもＬｏｗとなってしまうことがあったが、図４に示すシリーズレギュレータのように、基準電圧Ｖｒｅｆを分圧した分圧電圧をリセット出力用トランジスタＴｒ３のベースに印加するようにすると、この基準電圧Ｖｒｅｆは上述のように出力電圧Ｖｏが低下する場合であっても、ほぼ一定の電圧を出力しているため、リセット信号が温度上昇以外の要因でＬｏｗになる誤動作が防止できる。
【００５１】
図５は、本発明の第５の実施形態に係るシリーズレギュレータの回路ブロック図である。図５において、図４に対応するものには同一の符号を付し、その説明を省略する。図５に示すシリーズレギュレータが図４に示すシリーズレギュレータと相違する点は、分圧抵抗Ｒｐ，Ｒｑの直列回路（分圧回路）が基準電圧発生回路３とグランド間に接続され、基準電圧Ｖｒｅｆを分圧した分圧電圧がリセット出力用トランジスタＴｒ３のベースに印加され、更に、分圧抵抗Ｒｐ，Ｒｑ間に接続端子８が設けられ、分圧抵抗Ｒｑが図８に示すシリーズレギュレータが収納されたＩＣの外部で接続されている点である。
【００５２】
このようにすると、リセット出力用トランジスタＴｒ３のベースに印加される分圧電圧を、外付けの分圧抵抗Ｒｑの抵抗値を変えることによって可変することが可能となる。即ち、リセット出力用トランジスタＴｒ３のベースに印加される分圧電圧は、リセット信号が出力される所定の温度に相当しているので、リセット信号が発生する所定の温度を可変することが容易となる。
【００５３】
また、図５に示すシリーズレギュレータは、分圧回路を構成する２個の分圧抵抗Ｒｐ，Ｒｑのうち、グランド側に接続された分圧抵抗Ｒｑを外部接続とした例を示したものであり、このようにすると、図５に示すように分圧抵抗を外部接続するための接続端子を１個設けるだけで良いので、端子数に制限があるパッケージに収納する場合には有利であるが、基準電圧発生回路３側に接続された分圧抵抗Ｒｐを外付けにした回路にしても良い。この場合は、基準電圧発生回路３に接続された接続端子と、分圧抵抗Ｒｑとリセット出力用トランジスタＴｒ３のベースとに接続された接続端子の２個の外部接続用の接続端子が必要となる。
【００５４】
また、図５に示す分圧抵抗Ｒｐ，Ｒｑの両方を外付けにしても良い。この場合も、基準電圧発生回路３に接続された接続端子と、リセット出力用トランジスタＴｒ３のベースに接続された接続端子の２個の外部接続用の接続端子が必要となるが、２個の分圧抵抗をＩＣの内部と外部とにそれぞれ配設する場合は、それぞれの分圧抵抗の温度特性を考慮しないとリセット信号が出力される所定の温度が設定した温度と異なることになるが、両方の分圧抵抗を外付けにする場合は、両方の分圧抵抗の温度特性を同じものにすることが容易であり、また、両方の分圧抵抗の上昇温度を同じようにすることも容易なので、周囲温度やＩＣの温度が変化しても設定した通りの所定の温度でリセット信号が出力されるようにできる。
【００５５】
図６は、本発明の第６の実施形態に係るシリーズレギュレータの回路ブロック図である。図６において、図４に対応するものには同一の符号を付し、その説明を省略する。図６に示すシリーズレギュレータが図４に示すシリーズレギュレータと相違する点は、図４に示す分圧抵抗Ｒｐ，Ｒｑ、リセット出力用トランジスタＴｒ３の代わりに、出力基準電圧発生回路３とグランド間に接続された分圧抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４の直列回路（分圧回路）と、分圧抵抗Ｒ１１，Ｒ１２間にベースが接続され、エミッタがグランドに接続され、コレクタがリセット出力端子１１に接続され、リセット信号１を出力するリセット出力用トランジスタＴｒ１１と、分圧抵抗Ｒ１２，Ｒ１３間にベースが接続され、エミッタがグランドに接続され、コレクタがリセット出力端子１２に接続され、リセット信号２を出力するリセット出力用トランジスタＴｒ１２と、分圧抵抗Ｒ１３，Ｒ１４間にベースが接続され、エミッタがグランドに接続され、コレクタがリセット出力端子１３に接続され、リセット信号３を出力するリセット出力用トランジスタＴｒ１３とが設けられている点である。
【００５６】
このような構成により、分圧抵抗Ｒ１１，Ｒ１２間に導出される分圧電圧Ｖ１と、分圧抵抗Ｒ１２，Ｒ１３間に導出される分圧電圧Ｖ２と、分圧抵抗Ｒ１３，Ｒ１４間に導出される分圧電圧Ｖ３の関係は、これらの分圧抵抗の抵抗値に誤差があったとしても、分圧電圧Ｖ１＞分圧電圧Ｖ２＞分圧電圧Ｖ３の関係となる。ＩＣチップ１０の温度が上昇すると、リセット出力用トランジスタＴｒ１１，Ｔｒ１２，Ｔｒ１３の各ベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅは温度上昇とともに−２ｍＶ／℃で低下するので、この各Ｖｂｅが各ベース−エミッタ間に印加されている各分圧電圧より低くなったときに各リセット出力用トランジスタがオンする。各リセット出力用トランジスタのベースに印加されている各分圧電圧は上述のような関係であるので、ＩＣチップ１０の温度が上昇して各リセット出力用トランジスタのＶｂｅが低下してくると、先ず、ベース−エミッタ間に印加されている電圧が最も高いリセット出力用トランジスタＴｒ１１がオンし、更に温度が上昇すると、次にリセット出力用トランジスタＴｒ１２がオンし、そして更に温度が上昇すると、次にリセット出力用トランジスタＴｒ１３がオンする。
【００５７】
このようにして、ＩＣチップ１０の温度上昇に応じて段階的に出力されるリセット信号１、リセット信号２，リセット信号３が得られ、これらのリセット信号をリセット出力端子１１，１２，１３を介して外部のマイコン、ファン等に与えることにより、温度上昇に応じた段階的な過熱保護動作を行わせることができる。そして、これらの段階的な過熱保護動作の順序は、分圧電圧を設定する分圧抵抗に抵抗値の誤差や温度特性の違いがあったとしても逆転することはない。
【００５８】
例えば、前記分圧電圧Ｖ１をＩＣチップ１０の温度が８０℃のときのリセット出力用トランジスタＴｒ１１のＶｂｅと同じ値になるように、また、前記分圧電圧Ｖ２をＩＣチップ１０の温度が９０℃のときのリセット出力用トランジスタＴｒ１２のＶｂｅと同じ値になるように、また、前記分圧電圧Ｖ３をＩＣチップ１０の温度が１００℃のときのリセット出力用トランジスタＴｒ１３のＶｂｅと同じ値になるように分圧抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４の各抵抗値を設定し、リセット出力端子１１からのリセット信号１を外部ファンに、リセット出力端子１２からのリセット信号２をマイコンに、リセット出力端子１３からのリセット信号３を入力電圧Ｖｉｎを供給する外部電源に与えるようにすると、ＩＣチップ１０の温度が８０℃のときに冷却用ファンを回し、９０℃のときにマイコンをリセットし、１００℃のときに入力電源Ｖｉｎを切断するという段階的な過熱保護の制御が実現できる。そして、これらの段階的制御の順序は、分圧電圧を設定する分圧抵抗に抵抗値の誤差や温度特性の違いがあったとしても逆転することはない。
【００５９】
尚、図６には３個のリセット信号の出力機能を有するシリーズレギュレータの例を示したが、図６に示す構成と同様の構成で、リセット出力用トランジスタとリセット出力端子の数を増やし、分圧回路をリセット信号の数＋１の数の抵抗の直列回路で構成することにより、ＩＣチップ１０の温度が多数の異なった所定温度に上昇したときに、それぞれの所定温度に対応した複数のリセット信号が出力できるようにすることも可能である。
【００６０】
図７は、本発明の第７の実施形態に係るシリーズレギュレータの回路図である。図７において、図２に対応するものには同一の符号を付し、その説明を省略する。図７に示すシリーズレギュレータが図２に示すシリーズレギュレータと相違する点は、ＩＣチップ１０内に、図２に示す温度検出回路４およびリセット出力回路５の具体的回路として、基準電圧発生回路３とグランド間に接続された分圧抵抗Ｒｘ，Ｒｙ，Ｒｚの直列回路（分圧回路）と、この分圧抵抗Ｒｘ、Ｒｙとの接続点にベースが接続され、コレクタがリセット出力端子６に接続され、エミッタがグランドに接続されたリセット出力用トランジスタＴｒ３とが設けられ、図２に示す過熱保護回路７の具体的回路として、前記分圧抵抗Ｒｙ、Ｒｚとの接続点にベースが接続され、コレクタが制御トランジスタＴｒ２のベースに接続され、エミッタがグランドに接続された遮断トランジスタＴｒ４が設けられている点である。
【００６１】
このような構成により、分圧抵抗Ｒｘ，Ｒｙ間に導出される分圧電圧Ｖｘと、分圧抵抗Ｒｙ，Ｒｚ間に導出される分圧電圧Ｖｙの関係は、これらの分圧抵抗の抵抗値に誤差があったとしても、分圧電圧Ｖｘ＞分圧電圧Ｖｙの関係となる。ＩＣチップ１０の温度が上昇すると、リセット出力用トランジスタＴｒ３のベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅは温度上昇とともに−２ｍＶ／℃で低下するので、このリセット出力用トランジスタＴｒ３のベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅが分圧電圧Ｖｘより低くなったときにリセット出力用トランジスタＴｒ３がオンする。
【００６２】
また、ＩＣチップ１０の温度が上昇すると、遮断トランジスタＴｒ４のベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅも温度上昇とともに−２ｍＶ／℃で低下するので、この遮断トランジスタＴｒ４のベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅが分圧電圧Ｖｙより低くなったときに遮断トランジスタＴｒ４がオンする。遮断トランジスタＴｒ４がオンすると、制御トランジスタＴｒ２のベースはグランド電圧となるので、制御トランジスタＴｒ２はオフになる。従って、制御トランジスタＴｒ２を制限抵抗Ｒ３を介して流れていた出力トランジスタＴｒ１のベース電流が流れなくなるので出力トランジスタＴｒ１は遮断され、出力端子２に接続された図示しない負荷に流れていた出力電流が遮断される。これにより、出力トランジスタＴｒ１の損失は零となりＩＣチップ１０の温度上昇が抑制される。
【００６３】
そして、分圧電圧Ｖｘ，Ｖｙは上述のような関係であるので、ＩＣチップ１０の温度が上昇してリセット出力用トランジスタＴｒ３と遮断トランジスタＴｒ４のＶｂｅが低下してくると、先ず、ベース−エミッタ間に印加されている電圧が高いリセット出力用トランジスタＴｒ３がオンし、更に温度が上昇すると、次に遮断トランジスタＴｒ４がオンする。このとき、分圧抵抗Ｒｘ，Ｒｙ，Ｒｚの抵抗値に誤差がある場合や温度特性に違いがある場合でも、常に、分圧電圧Ｖｘ＞分圧電圧Ｖｙの関係が成り立つので、遮断トランジスタＴｒ４がリセット出力用トランジスタＴｒ３より先にオンすることはない。即ち、リセット信号が出力される温度と過熱保護が動作する温度との差が少ないときであっても、リセット信号が出力される前に過熱保護回路が動作することはない。
【００６４】
このようにして、ＩＣチップ１０の温度が所定の温度に上昇したときにリセット信号を出力し、更に、ＩＣチップ１０の温度が前記所定の温度よりも高い温度に上昇したときに出力トランジスタの動作を停止させて過熱保護できるシリーズレギュレータが簡単な構成で実現できる。
【００６５】
尚、以上説明した本発明の実施形態は、出力トランジスタＴｒ１がＰＮＰトランジスタの低飽和レギュレータを例に用いたが、出力トランジスタＴｒ１がＮＰＮトランジスタの汎用レギュレータであっても、ＣＭＯＳ型トランジスタを使用したレギュレータであっても、本発明は適用できる。
【００６６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、入力端子と出力端子間に直列に接続された出力電圧を制御する出力トランジスタと、前記出力電圧を分圧した分圧電圧と基準電圧とを比較し、その差を反転増幅するコンパレータと、前記出力トランジスタの制御端子に接続され、前記コンパレータの出力に応じて前記出力トランジスタを制御する制御回路とが形成されたＩＣチップを具備するシリーズレギュレータにおいて、前記ＩＣチップの温度を検出する温度検出回路と、この温度検出回路により検出された温度が予め定めた所定の温度を超えたときにリセット信号を出力するリセット出力回路を前記ＩＣチップ内に設けることにより、出力電圧を低下させることなく、また、シリーズレギュレータが実装された基板に温度による悪影響を及ぼすことなく過熱保護できるシリーズレギュレータが実現できる。
【００６７】
また、前記シリーズレギュレータに、前記出力トランジスタの動作を停止させることにより過熱保護をする過熱保護回路を設けると、前記ＩＣチップの温度が上昇した場合に、前記過熱保護回路が動作して出力電圧が低下する前にリセット信号を出力してＩＣチップの過熱保護が図れ、更に、前記ＩＣチップの温度が上昇したときに過熱保護回路によりシリーズレギュレータの熱破壊を防止することのできるシリーズレギュレータが実現できる。
【００６８】
また、前記温度検出回路およびリセット出力回路を、前記出力電圧または前記基準電圧を分圧する分圧回路と、この分圧回路の分圧点にベースが接続されたリセット出力用トランジスタとで構成すると、前記シリーズレギュレータの回路が簡素化できる。また、前記過熱保護回路を前記分圧回路の前記リセット出力用トランジスタのベースに接続された分圧点とは別の分圧点にベースが接続された遮断トランジスタで構成すると、前記ＩＣチップの温度が上昇したときに、過熱保護回路が動作する前にリセット信号を出力して過熱保護を図ることのできるシリーズレギュレータが簡単な構成で実現できる。
【００６９】
また、前記リセット出力回路を、複数の異なった所定の温度のそれぞれの所定の温度に対応した複数のリセット信号を出力できるように構成すると、シリーズレギュレータの温度上昇に応じて複数の過熱保護動作を段階的に行うことのできるシリーズレギュレータが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】は、本発明の第１の実施形態に係るシリーズレギュレータの回路ブロック図である。
【図２】は、本発明の第２の実施形態に係るシリーズレギュレータの回路ブロック図である。
【図３】は、本発明の第３の実施形態に係るシリーズレギュレータの回路ブロック図である。
【図４】は、本発明の第４の実施形態に係るシリーズレギュレータの回路ブロック図である。
【図５】は、本発明の第５の実施形態に係るシリーズレギュレータの回路ブロック図である。
【図６】は、本発明の第６の実施形態に係るシリーズレギュレータの回路ブロック図である。
【図７】は、本発明の第７の実施形態に係るシリーズレギュレータの回路図である。
【図８】は、従来のシリーズレギュレータの回路図である。
【符号の説明】
１ 入力端子
２ 出力端子
３ 基準電圧発生回路
４ 温度検出回路
５ リセット出力回路
６ リセット出力端子
７ 過熱保護回路
８ 接続端子
１０ ＩＣチップ
１１ リセット出力端子１
１２ リセット出力端子２
１３ リセット出力端子３
Ａｍｐ コンパレータ
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４，Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｐ，Ｒｑ，Ｒｘ，Ｒｙ，Ｒｚ 抵抗
Ｔｒ１ 出力トランジスタ
Ｔｒ２ 制御トランジスタ
Ｔｒ３，Ｔｒ１１，Ｔｒ１２，Ｔｒ１３ リセット出力用トランジスタ
Ｔｒ４ 遮断トランジスタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器等に安定化電源を供給するためのＩＣ化したシリーズレギュレータおよびそのシリーズレギュレータを使用した安定化電源装置に関するものであり、特に、過熱による破壊を防ぐための機能を有したシリーズレギュレータおよびそのシリーズレギュレータを使用した安定化電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＩＣ化したシリーズレギュレータについて、図８を参照して説明する。図８は、従来のシリーズレギュレータの回路図である。図８に示すシリーズレギュレータは、電圧制御トランジスタとしてＰＮＰトランジスタを使用した低飽和型のシリーズレギュレータである。
【０００３】
図８において、１は入力電圧Ｖｉｎが入力される入力端子、２は出力電圧Ｖｏが出力され、マイコン等の安定化電源を必要とする負荷が接続される出力端子である。また、入力端子１と出力端子２との間に、エミッタが入力端子１に接続され、コレクタが出力端子２に接続されたＰＮＰトランジスタの出力トランジスタＴｒ１が設けられている。そして、出力トランジスタＴｒ１のベースが出力トランジスタＴｒ１のベース電流を制限する制限抵抗Ｒ３を介して、出力トランジスタＴｒ１のベース電流を制御するＮＰＮトランジスタの制御トランジスタＴｒ２のコレクタに接続されている。そして、制御トランジスタＴｒ２のエミッタがグランドに接続されている。
【０００４】
また、出力端子２とグランドとの間に分圧抵抗Ｒ１とＲ２が直列に接続され、分圧抵抗Ｒ１とＲ２の接続点がコンパレータＡｍｐの負入力端子に接続されている。そして、コンパレータＡｍｐの正入力端子とグランドとの間に、コンパレータＡｍｐの正入力端子に基準電圧Ｖｒｅｆを印加する基準電圧発生回路３が接続され、コンパレータＡｍｐの出力端子が制御トランジスタＴｒ２のベースに接続されている。そして、出力トランジスタＴｒ１、制御トランジスタＴｒ２、コンパレータＡｍｐ、基準電圧発生回路３、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２、制限抵抗Ｒ３が集積化されてＩＣチップ１０を構成している。尚、図８に示すシリーズレギュレータは、このＩＣチップ１０をＩＣパッケージに収納して成るＩＣである。
【０００５】
以上説明した構成のシリーズレギュレータは、出力電圧Ｖｏが分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２で分圧された分圧電圧を帰還電圧として用い、この帰還電圧と基準電圧Ｖｒｅｆとの誤差をコンパレータＡｍｐで反転増幅させ、その増幅出力で制御トランジスタＴｒ２を流れる出力トランジスタＴｒ１のベース電流を制御することにより、出力電圧Ｖｏを予め定めた所定の電圧に一定に制御して出力することができ、出力端子２に接続される図示しない負荷に安定した電圧を供給できる。尚、この場合、上記基準電圧Ｖｒｅｆは、出力端子２の出力電圧Ｖｏが予め定めた所定の電圧になったときの分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２による分圧電圧に設定されている。
【０００６】
しかしながら、このようなシリーズレギュレータは、出力電流による出力トランジスタＴｒ１での損失と、シリーズレギュレータの回路動作電流による損失が熱となって発熱する。即ち、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏとの差に出力電流Ｉｏを乗じた値：（Ｖｉｎ−Ｖｏ）＊Ｉｏと、入力電圧Ｖｉｎにシリーズレギュレータの回路動作電流Ｉｂｉａｓを乗じた値：Ｖｉｎ＊Ｉｂｉａｓとを合計した値がシリーズレギュレータの損失であり、この損失が熱となる。この損失、即ち、発熱は、入力電圧と出力電圧の差が大きくなるほど大きくなり、また、出力電流が大きくなるほど大きくなる。
【０００７】
例えば、Ｖｉｎ＝５Ｖ、Ｖｏ＝３．３Ｖ、Ｉｏ＝２００ｍＡ、Ｉｂｉａｓ＝５ｍＡの場合、損失Ｐｄは、（５Ｖ−３Ｖ）＊２００ｍＡ＋５Ｖ＊５ｍＡ＝３４０ｍＡ＋２５ｍＡ＝３６５ｍＷとなる。そして、図８に示すシリーズレギュレータがＳＯＴ２３−５クラスのパッケージに収納されている場合、基板実装時の熱抵抗は約２５０℃／Ｗであるので、前記の損失Ｐｄがある場合の図８に示すＩＣチップ１０のジャンクション温度は周囲温度よりも、２５０℃／Ｗ＊０．３６５Ｗ≒９０℃上昇することになる。
【０００８】
上述のように、シリーズレギュレータでは、例えば、負荷の異常等で出力電流が増加すると発熱量が大きくなり、異常な高温状態になって破壊される可能性がある。そこで、このような異常発熱による破壊を防ぐために、シリーズレギュレータには、通常、過熱保護機能が内蔵されている。過熱保護は図８に示すシリーズレギュレータが収納されたＩＣ内の温度が予め定めた過熱保護温度に達すると、それ以上温度が上昇しないようにシリーズレギュレータの出力トランジスタＴｒ１のベース電流を制限する方法で行われている。
【０００９】
また、ＩＣ内の温度を検知するための温度モニタ回路と、ＩＣ内の主要回路の動作を止めるための遮断回路と、この遮断回路に接続された電源リセット回路を設け、ＩＣの過熱保護を図ったものもある（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
また、第１の電源電圧と第２の電源電圧との間に設けられた温度依存性を有するダイオードと第１の電流源が直列接続された回路と、前記第１の電源電圧と第２の電源電圧との間に設けられた第１の抵抗と第２の電流源が直列接続された回路と、前記ダイオードと前記第１の電流源との接続点の電圧を第１の入力、前記第１の抵抗と第２の電流源との接続点の電圧を第２の入力とし、比較結果信号を出力するコンパレータから成る温度検知回路および過熱保護回路、ならびにこれらの回路を組み込んだ各種電子機器であって、前記第２の電流源が温度依存性のないＭＯＳトランジスタ回路構成を有することにしたものもある（例えば、特許文献２参照）。
【００１１】
【特許文献１】
特開平７−１３６４３号公報 （第２−４頁、第１図）
【特許文献２】
特開２００２−１０８４６５号公報 （第４−６頁、第２図）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の過熱保護機能を内蔵したシリーズレギュレータは、過熱保護が動作すると、出力電圧は何の前触れもなく突然低下するという問題があった。また、通常、過熱保護が動作する動作温度は約１５０℃であり、面実装パッケージのシリーズレギュレータの場合、過熱保護が動作している状態が続くと、このシリーズレギュレータが実装された基板に、基板の色が変色する等の悪影響を及ぼす可能性があるという問題もあった。
【００１３】
また、特許文献１に記載の従来技術は、放熱効果が低下した高温条件下において、過熱保護が動作する温度ではないにも拘わらず、電源をオン・オフした場合の遮断回路の誤動作によって出力電圧が遮断されることを、この遮断回路を電源リセット回路でリセットすることにより防止できるが、過熱保護が動作した場合に出力電圧が何の前触れもなしに突然低下する問題の解決や、過熱保護の動作状態が続いたときに実装された基板に悪影響（変色等）が及ぶのを防止するものではない。
【００１４】
また、特許文献２に記載の従来技術は、ＭＯＳ技術を用いて基準電圧回路を作っているため従来のプロセスを用いて占有面積が小さく消費電力の小さい温度検知回路および過熱保護回路を実現することができるが、特許文献１に記載の従来技術と同様、過熱保護が動作した場合に出力電圧が何の前触れもなしに突然低下する問題の解決や、過熱保護の動作状態が続いたときに実装された基板に悪影響（変色等）が及ぶのを防止するものではない。
【００１５】
本発明は、上記の点に鑑み、ＩＣ化したシリーズレギュレータにおいて、出力電圧が何の前触れもなしに突然低下することなく過熱保護機能を動作させることができ、また、実装された基板に温度による悪影響を及ぼすことなく過熱保護できるシリーズレギュレータを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、入力端子と出力端子間に直列に接続された出力電圧を制御する出力トランジスタと、前記出力電圧を分圧した分圧電圧と基準電圧とを比較し、その差を反転増幅するコンパレータと、前記出力トランジスタの制御端子に接続され、前記コンパレータの出力に応じて前記出力トランジスタを制御する制御回路とが形成されたＩＣチップを備えるシリーズレギュレータにおいて、前記ＩＣチップの温度を検出する温度検出回路と、この温度検出回路により検出された温度が予め定めた所定の温度を超えたときにリセット信号を出力するリセット出力回路を前記ＩＣチップ内に設けたものである。
【００１７】
このようにすると、前記ＩＣチップの温度が所定の温度を超えたときに、シリーズレギュレータの出力を正常に出力したままで、シリーズレギュレータからの出力電流が流れるマイコン等の負荷を前記リセット信号でリセットすることができるので、前記出力電流が減少し、前記ＩＣチップの温度上昇を抑制することができ、シリーズレギュレータの過熱による破壊が防止できる。また、前記リセット信号によって、ファン等の冷却装置を作動させることができるので、前記ＩＣチップを冷却してシリーズレギュレータの過熱による破壊を防止することができる。また、前記所定の温度をシリーズレギュレータのＩＣが実装された基板が変形、変質等をしない温度に設定しておくと、シリーズレギュレータのＩＣが高温となって前記基板に悪影響を及ぼすことを防止することができる。
【００１８】
また、例えば、入力端子と出力端子間に直列に接続された出力電圧を制御する出力トランジスタと、前記出力電圧を分圧した分圧電圧と基準電圧とを比較し、その差を反転増幅するコンパレータと、前記出力トランジスタの制御端子に接続され、前記コンパレータの出力に応じて前記出力トランジスタを制御する制御回路と、前記出力トランジスタの動作を停止させて過熱を保護する過熱保護回路とが形成されたＩＣチップを備えるシリーズレギュレータにおいて、前記ＩＣチップの温度を検出する温度検出回路と、この温度検出回路により検出された温度が、前記過熱保護回路の動作温度よりも低い温度に予め定めた所定の温度を超えたときに、リセット信号を出力するリセット出力回路を前記ＩＣチップ内に設けると良い。
【００１９】
このようにすると、前記過熱保護回路が動作する前に、前記リセット信号によってシリーズレギュレータの出力電流が流れるマイコン等の負荷をリセットしたり、ファン等の冷却装置を作動させたりすることができる。即ち、過熱保護回路の過熱保護動作によって出力電圧が遮断される前に、換言すれば、出力電圧を正常に出力した状態のままで、前記出力電流が制限され、前記ＩＣチップの温度上昇を抑制することができる。また、過熱保護回路の動作温度よりも低い温度で前記ＩＣチップの温度上昇を抑制できるので、シリーズレギュレータのＩＣが実装された基板等にシリーズレギュレータのＩＣが高温になることによる悪影響が及ぶことを防止することができる。
【００２０】
また、前記リセット信号によるマイコン等の負荷のリセットやファン等の冷却装置の作動を行っているにも拘わらず、負荷の異常等によってシリーズレギュレータの温度上昇が続く深刻な異常状態であっても、前記過熱保護回路が前記出力トランジスタの動作を停止させるので、シリーズレギュレータの熱破壊を防止することができる。このとき、前記過熱保護回路が動作すると、シリーズレギュレータの出力電圧が低下するが、前記過熱保護回路が動作する前の出力電圧が正常に出力している状態で前記リセット信号が出力されるので、負荷側の誤動作等が防止できるとともに、過熱保護が動作するような異常な状態になる前に、前記リセット信号によりシリーズレギュレータの過熱を警告する危険信号を発生させることができる。これにより、注意を喚起する等して、安全性を増すことができる。
【００２１】
また、例えば、前記温度検出回路をトランジスタのベース−エミッタ間電圧の温度特性を利用したものにすると、トランジスタであるので前記ＩＣチップ内に内蔵することが容易となる。また、小型にすることが可能であるので、前記ＩＣチップ内において温度検出に好適な位置（例えば、前記ＩＣチップの中心、または、発熱する前記出力トランジスタの近傍等）に配設することができる。また、更に、検出された温度を電圧に変換するので、この変換された電圧とリセット信号が出力される前記所定の温度に相当する基準電圧等を分圧した電圧とを比較して前記リセット信号を発生させるための電気的処理が容易となる。
【００２２】
また、例えば、前記温度検出回路およびリセット出力回路を、前記出力電圧を分圧する分圧回路と、この分圧回路の分圧点にベースが接続されたリセット出力用トランジスタとで構成すると、前記所定の温度で前記リセット信号を出力するための温度検出機能、検出された温度を電圧に変換する温度−電圧変換機能、前記所定の温度に相当する比較用電圧を生成する機能、前記検出温度が変換された電圧と前記比較用電圧との比較機能、およびこの比較結果に応じて前記リセット信号を出力する機能を合わせ持つ回路が簡単に構成でき、シリーズレギュレータの回路を簡素化できる。また、前記出力電圧は温度変化が生じても一定に安定化された電圧であるので、前記比較用電圧を前記出力電圧を分圧して生成することにより、この比較用電圧を生成するための電源を新たに設ける必要がなくなる。
【００２３】
また、例えば、前記温度検出回路およびリセット出力回路を、前記基準電圧を分圧する分圧回路と、この分圧回路の分圧点にベースが接続されたリセット出力用トランジスタとで構成すると、温度検出機能と、検出された温度を電圧に変換する温度−電圧変換機能と、この変換された電圧と前記リセット信号を出力させる前記所定の温度に相当する比較用電圧等との比較機能と、前記リセット信号の出力機能とを合わせ持つ回路が簡単に構成でき、シリーズレギュレータの回路構成を簡素化できる。また、前記基準電圧は温度変化が生じても、また、入力電圧の低下や過熱保護、過電流保護等の保護機能が動作したとき等の出力電圧が低下したときでも一定に安定化された電圧であるので、前記比較用電圧を前記基準電圧を分圧して生成することにより、この比較用電圧を生成するための電源を新たに設ける必要がなくなる。
【００２４】
また、例えば、前記分圧回路を第１、第２の抵抗の直列回路にし、更に、この第１、第２の抵抗のいずれか片方、または両方を前記ＩＣチップの外部で接続するための接続端子を設けると、前記リセット信号を出力する所定の温度に相当する電圧を、シリーズレギュレータのＩＣの外部で接続する抵抗を変更することによって変更することができる。これにより、前記リセット信号を発生させる温度を容易に変更することができる。
【００２５】
また、例えば、前記リセット出力回路を、前記温度検出回路で検出された温度が複数の異なった所定の温度になったときに、この複数の所定の温度のそれぞれの温度に対応したリセット信号が出力されるようにすると、シリーズレギュレータの温度上昇に応じて、ファンを作動させる、マイコンをリセットする、電源を切断するというような複数の異なった過熱保護のための処理を段階的に行うことが可能になる。
【００２６】
また、例えば、前記温度検出回路およびリセット出力回路を、出力されるリセット信号の数より１個多い数の抵抗が直列に接続された直列回路によって前記基準電圧を分圧する分圧回路と、この分圧回路の各分圧点にそれぞれのベースが接続された前記リセット信号の数と同数のリセット出力用トランジスタとから構成すると良い。このようにすると、前記複数のリセット信号がシリーズレギュレータの温度上昇に応じて出力される順序が、前記分圧回路を構成する各抵抗の抵抗値の誤差等によって予め定めた順序と異なるということがなくなり、シリーズレギュレータの温度上昇に応じて、ファンを作動させる、マイコンをリセットする、電源を切断するというような複数の異なった処理を、予め定めた通りの順序で段階的に行うことが可能になる。
【００２７】
また、例えば、前記温度検出回路およびリセット出力回路を、前記基準電圧を第１、第２、第３の抵抗の直列回路によって分圧し、第１、第２の抵抗の接続点から第１の分圧電圧を、また、第２、第３の抵抗の接続点から前記第１の分圧電圧よりも低い第２の分圧電圧を導出する分圧回路と、前記第１の分圧電圧がベースに与えられるリセット出力用トランジスタとから構成し、前記過熱保護回路を、前記出力トランジスタの制御端子に接続された制御トランジスタと、この制御トランジスタを遮断状態にすることにより前記出力トランジスタの動作を停止させる遮断トランジスタとから構成し、この遮断トランジスタのベースに前記第２の分圧電圧を与えるようにすると良い。
【００２８】
このようにすると、前記温度検出回路およびリセット出力回路の構成を簡素化できるとともに、前記第１、第２、第３の抵抗の抵抗値に誤差等があっても、前記第１の分圧電圧が前記第２の分圧電圧より低くなることがないので、前記リセット出力回路がリセット信号を出力する前に、前記過熱保護回路が動作することを防ぐことができる。
【００２９】
また、例えば、安定化電源装置に上述したようなシリーズレギュレータを使用すると、安定化電源装置内に温度検出用デバイスを新たに設けることなく、過熱保護をすることのできる安定化電源装置が実現できる。また、過熱保護機能が動作した際に、安定化電源装置からの出力電圧が何の前触れもなく突然低下することを防ぐことができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施形態に係るシリーズレギュレータの回路ブロック図である。図１において、図８に対応するものには同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００３１】
図１に示すシリーズレギュレータが図８に示す従来のシリーズレギュレータと相違する点は、ＩＣチップ１０内にＩＣチップ１０の温度を検出する温度検出回路４と、温度検出回路４で検出された温度が予め定めた所定の温度を超えたときにリセット信号を出力するリセット出力回路５が設けられ、また、このリセット出力回路５からのリセット信号を外部に与えるためのリセット出力端子６が設けられ、入力端子１とリセット出力端子６との間に抵抗Ｒ４が接続されている点である。
【００３２】
このような構成により、ＩＣチップ１０の温度を温度検出回路４で検出し、検出された温度が予め定めた所定の温度より低い場合、リセット出力回路５からのリセット信号はＨｉｇｈ（入力電圧Ｖｉｎと同程度の電圧）になる。一方、検出された温度が前記所定の温度を超えた場合、リセット信号はＬｏｗ（グランド電圧と同程度の電圧）になる。
【００３３】
そして、このリセット信号がリセット出力端子６を介して出力端子２に接続されたマイコン等の負荷（図示せず）に与えられ、リセット信号がＬｏｗのときにマイコン等の負荷がリセットされる。これにより、マイコンの暴走等の負荷の異常によって出力端子２から図示しない負荷に流れる出力電流が増大し、出力トランジスタＴｒ１の損失が増大してＩＣチップ１０が異常発熱している場合に、出力電流を正常な状態に復帰させ、出力トランジスタＴｒ１の損失を減少させてＩＣチップ１０の温度上昇を抑制することができ、図１に示すシリーズレギュレータの過熱による破壊を防止することができる。また、前記リセット信号を外部に設けられたファン等の冷却装置に与え、このリセット信号がＬｏｗになったときに、このファン等の冷却装置を作動させてシリーズレギュレータを冷却するようにしても、ＩＣチップ１０の温度上昇を抑制できる。
【００３４】
また、前記所定の温度を１００℃程度に設定すると、図１に示すシリーズレギュレータが面実装タイプのＩＣパッケージに収納されたＩＣである場合に、このＩＣの温度上昇は１００℃程度以下に抑制されるので、このＩＣが実装された基板にこのＩＣの過熱による変色等が発生するというような悪影響が及ぶことを防止できる。
【００３５】
また、特に、図１に示すシリーズレギュレータが面実装タイプのＩＣパッケージに収納されたＩＣである場合、発熱しやすいマイコンやその他の負荷の近傍にこのＩＣを実装すると、このＩＣの温度上昇は、このＩＣ以外の発熱部品の熱の影響を受けるので、シリーズレギュレータの発熱に加え、シリーズレギュレータ周辺の負荷の異常発熱も検出することができる。これにより、その他の負荷を過熱保護するための温度検出デバイス等を削減することができる。
【００３６】
また、前記リセット出力回路を、複数の異なった所定の温度を超えたときに、この複数の異なった所定の温度のそれぞれに対応した複数のリセット信号を出力するように構成すると、ＩＣチップ１０の温度上昇に応じて、ファンを作動させる、マイコンをリセットする、電源を切断するというような複数の異なった処理を段階的に行うことが可能になる。
【００３７】
図２は、本発明の第２の実施形態に係るシリーズレギュレータの回路ブロック図である。図２において、図１に対応するものには同一の符号を付し、その説明を省略する。図２に示すシリーズレギュレータが図１に示すシリーズレギュレータと相違する点は、制御トランジスタＴｒ２のベースに過熱保護回路７が接続されている点である。
【００３８】
過熱保護回路７は図２に示すシリーズレギュレータが収納されたＩＣパッケージ内の特定箇所の温度が予め定めた所定の過熱保護動作温度を超えたときに、制御トランジスタＴｒ２のベース電流を遮断して制御トランジスタＴｒ２を遮断する。制御トランジスタＴｒ２が遮断されると、出力トランジスタＴｒ１のベース電流が流れなくなるので、出力トランジスタＴｒ１は遮断される。従って、出力トランジスタＴｒ１を通じて出力端子２に接続された図示しない負荷に流れていた出力電流が遮断されるので、出力トランジスタＴｒ１の損失、即ち、発熱が無くなり、出力トランジスタＴｒ１の温度およびＩＣチップ１０の温度が下がり、図２に示すシリーズレギュレータが高温になって破壊されるのを防止することができる。
【００３９】
前記過熱保護動作温度は、リセット出力回路５がリセット信号を出力する温度よりも高く設定されており、通常、約１５０℃に設定される。このとき、リセット出力回路５がリセット信号を出力する温度は１００℃〜１２５℃程度に設定される。このように設定すると、負荷等の異常により図２に示すシリーズレギュレータの温度が上昇していくと、先ず、リセット出力回路５によってリセット信号が出力され、このリセット信号によって出力端子２に接続されたマイコン等の負荷のリセットが行われたり、ファン等の冷却装置を作動させたりして、図２に示すシリーズレギュレータの冷却が開始される。しかしながら、それでも出力トランジスタＴｒ１を通じて出力端子２から流れる出力電流によって出力トランジスタＴｒ１が発熱して、図２に示すシリーズレギュレータの温度が更に上昇する深刻な異常状態の場合であっても、上述のように、出力電流を遮断することによって図２に示すシリーズレギュレータが熱破壊されることを防ぐことができる。
【００４０】
また、過熱保護回路７が動作すると、出力電圧Ｖｏが低下することになるが、上述のように過熱保護回路７が動作する前にリセット出力回路５からのリセット信号が出力されるので、このリセット信号によって、出力電圧Ｖｏが正常な状態のままで負荷のリセットを行うことができ、負荷が誤動作等を発生して危険な状態になることを防止することができる。また、出力電圧が低下する前に危険信号を発生させて注意を喚起すること等が可能となり、より安全性が増すことになる。
【００４１】
また、トランジスタのベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅは、−２ｍＶ／℃で低下するため、このＶｂｅにより温度を電圧に変換することができる。従って、例えば、温度検出回路４を温度検出用のトランジスタ（図示せず）とし、リセット出力回路５を、バンドギャップ基準電圧回路（図示せず）からの出力電圧（約１．２５Ｖ）を分圧した電圧と前記温度検出用のトランジスタのベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅとを比較するコンパレータ（図示せず）と、このコンパレータの反転出力がベースに接続され、コレクタがリセット出力端子６に接続され、エミッタがグランドに接続されたリセット信号出力用のＮＰＮトランジスタ（図示せず）とで構成すると良い。
【００４２】
このように構成されたシリーズレギュレータの動作を説明する。先ず、前記バンドギャップ基準電圧回路からの出力電圧を分圧した電圧が分圧回路によって、０．６Ｖに分圧される。そして、温度検出用トランジスタが検出した温度が２５℃の場合、前記温度検出用のトランジスタのベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅは約０．７Ｖであるので、前記分圧電圧の０．６Ｖと前記Ｖｂｅの０．７Ｖを比較した前記コンパレータの反転出力はＬｏｗ（グランド電圧と同程度の電圧）になり、前記リセット信号出力用のＮＰＮトランジスタはオフとなる。従って、リセット出力端子の電圧はＨｉｇｈ（入力電圧Ｖｉｎと同程度の電圧）になる。
【００４３】
次に、ＩＣチップ１０の温度が上昇し、前記温度検出用トランジスタが検出した温度が１００℃の場合、前記Ｖｂｅは−２ｍＶ／℃で低下するため、約０．５５Ｖとなる。そして、前記分圧電圧の０．６Ｖと前記Ｖｂｅの０．５５Ｖを比較した前記コンパレータの反転出力はＨｉｇｈ（入力電圧Ｖｉｎと同程度の電圧）になり、前記リセット信号出力用のＮＰＮトランジスタはオンとなる。従って、リセット出力端子の電圧はＬｏｗ（グランド電圧と同程度の電圧）になる。
【００４４】
このようにして、ＩＣチップ１０の温度が所定の温度を超えたときに、リセット信号を出力するシリーズレギュレータが実現できる。このように、温度検出回路４をトランジスタのベース−エミッタ間電圧の温度特性を利用したものにすると、トランジスタであるのでＩＣチップ１０に内蔵することが容易となる。また、小型にすることが可能であるので、ＩＣチップ１０の温度検出に好適な位置（例えば、ＩＣチップ１０の中心、または、発熱する出力トランジスタＴｒ１の近傍等）に配設することができる。また、更に、検出された温度を電圧に変換するので、この変換された電圧とリセット出力回路５がリセット信号を出力する所定の温度に相当する基準電圧を分圧した電圧とを比較してリセット信号を発生させるための電気的処理が容易となる。
【００４５】
図３は、本発明の第３の実施形態に係るシリーズレギュレータの回路ブロック図である。図３において、図２に対応するものには同一の符号を付し、その説明を省略する。図３に示すシリーズレギュレータが図２に示すシリーズレギュレータと相違する点は、図２に示す温度検出回路４およびリセット出力回路５の具体的回路として、ＩＣチップ１０内に、出力端子２とグランド間に接続された抵抗Ｒａ，Ｒｂとの直列回路（分圧回路）と、抵抗Ｒａ、Ｒｂとの接続点にベースが接続され、コレクタがリセット出力端子６に接続され、エミッタがグランドに接続されたリセット出力用トランジスタＴｒ３とが設けられている点である。
【００４６】
出力電圧Ｖｏは分圧抵抗Ｒａ，Ｒｂによって分圧され、分圧抵抗Ｒａ，Ｒｂの接続点に分圧電圧０．６Ｖが導出される。そして、この分圧電圧がリセット出力用トランジスタＴｒ３のベースに印加される。リセット出力用トランジスタＴｒ３は、ベース−エミッタ間電圧の温度特性を利用した温度検出回路でもあり、ＩＣチップ１０の温度が２５℃の場合、リセット出力用トランジスタＴｒ３のベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅは約０．７Ｖであるので、ベースに印加された分圧電圧が０．６Ｖのときにはリセット出力用トランジスタＴｒ３はオンしない。従って、リセット出力端子の電圧はＨｉｇｈ（入力電圧Ｖｉｎと同程度の電圧）になる。
【００４７】
次に、ＩＣチップ１０の温度が１００℃の場合、リセット出力用トランジスタＴｒ３のベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅは−２ｍＶ／℃で低下するため約０．５５Ｖになり、ベースに印加された分圧電圧０．６Ｖにより、リセット出力用トランジスタＴｒ３はオンする。従って、リセット出力端子６の電圧はＬｏｗ（グランド電圧と同程度の電圧）になる。
【００４８】
このようにして、上述したようなコンパレータを設けなくとも、ＩＣチップ１０の温度が所定の温度を超えたときに、リセット信号を出力することができる。また、出力電圧Ｖｏは一定に安定化された電圧であるため、温度等が変化してもほぼ一定の値となるので、上述したようなバンドギャップ基準電圧回路のような基準電圧を発生させる回路を新たに設けなくとも、リセット信号を出力するための検出された温度が変換された電圧と比較される電圧を生成することができる。従って、図３に示すような回路を構成することで、ＩＣチップ１０の温度が所定の温度を超えたときに、リセット信号を出力するシリーズレギュレータが簡単な構成で実現できる。尚、リセット信号は、抵抗Ｒ４を除いたオープンコレクタ出力としても良い。
【００４９】
図４は、本発明の第４の実施形態に係るシリーズレギュレータの回路ブロック図である。図４において、図３に対応するものには同一の符号を付し、その説明を省略する。図４に示すシリーズレギュレータが図３に示すシリーズレギュレータと相違する点は、分圧抵抗Ｒｐ，Ｒｑの直列回路（分圧回路）が基準電圧発生回路３とグランド間に接続され、基準電圧Ｖｒｅｆを分圧した分圧電圧がリセット出力用トランジスタＴｒ３のベースに印加されている点である。
【００５０】
出力電圧Ｖｏは、例えば、入力電圧Ｖｉｎが低下したときや、過熱保護、過電流等の保護が動作するときには電圧が低下する。従って、図３に示すシリーズレギュレータのようにリセット出力用トランジスタＴｒ３のベースに与える分圧電圧が出力電圧Ｖｏを分圧した電圧であると、リセット出力回路からのリセット信号が、ＩＣチップ１０の温度がリセット信号の出力される所定の温度より低い場合であってもＬｏｗとなってしまうことがあったが、図４に示すシリーズレギュレータのように、基準電圧Ｖｒｅｆを分圧した分圧電圧をリセット出力用トランジスタＴｒ３のベースに印加するようにすると、この基準電圧Ｖｒｅｆは上述のように出力電圧Ｖｏが低下する場合であっても、ほぼ一定の電圧を出力しているため、リセット信号が温度上昇以外の要因でＬｏｗになる誤動作が防止できる。
【００５１】
図５は、本発明の第５の実施形態に係るシリーズレギュレータの回路ブロック図である。図５において、図４に対応するものには同一の符号を付し、その説明を省略する。図５に示すシリーズレギュレータが図４に示すシリーズレギュレータと相違する点は、分圧抵抗Ｒｐ，Ｒｑの直列回路（分圧回路）が基準電圧発生回路３とグランド間に接続され、基準電圧Ｖｒｅｆを分圧した分圧電圧がリセット出力用トランジスタＴｒ３のベースに印加され、更に、分圧抵抗Ｒｐ，Ｒｑ間に接続端子８が設けられ、分圧抵抗Ｒｑが図８に示すシリーズレギュレータが収納されたＩＣの外部で接続されている点である。
【００５２】
このようにすると、リセット出力用トランジスタＴｒ３のベースに印加される分圧電圧を、外付けの分圧抵抗Ｒｑの抵抗値を変えることによって可変することが可能となる。即ち、リセット出力用トランジスタＴｒ３のベースに印加される分圧電圧は、リセット信号が出力される所定の温度に相当しているので、リセット信号が発生する所定の温度を可変することが容易となる。
【００５３】
また、図５に示すシリーズレギュレータは、分圧回路を構成する２個の分圧抵抗Ｒｐ，Ｒｑのうち、グランド側に接続された分圧抵抗Ｒｑを外部接続とした例を示したものであり、このようにすると、図５に示すように分圧抵抗を外部接続するための接続端子を１個設けるだけで良いので、端子数に制限があるパッケージに収納する場合には有利であるが、基準電圧発生回路３側に接続された分圧抵抗Ｒｐを外付けにした回路にしても良い。この場合は、基準電圧発生回路３に接続された接続端子と、分圧抵抗Ｒｑとリセット出力用トランジスタＴｒ３のベースとに接続された接続端子の２個の外部接続用の接続端子が必要となる。
【００５４】
また、図５に示す分圧抵抗Ｒｐ，Ｒｑの両方を外付けにしても良い。この場合も、基準電圧発生回路３に接続された接続端子と、リセット出力用トランジスタＴｒ３のベースに接続された接続端子の２個の外部接続用の接続端子が必要となるが、２個の分圧抵抗をＩＣの内部と外部とにそれぞれ配設する場合は、それぞれの分圧抵抗の温度特性を考慮しないとリセット信号が出力される所定の温度が設定した温度と異なることになるが、両方の分圧抵抗を外付けにする場合は、両方の分圧抵抗の温度特性を同じものにすることが容易であり、また、両方の分圧抵抗の上昇温度を同じようにすることも容易なので、周囲温度やＩＣの温度が変化しても設定した通りの所定の温度でリセット信号が出力されるようにできる。
【００５５】
図６は、本発明の第６の実施形態に係るシリーズレギュレータの回路ブロック図である。図６において、図４に対応するものには同一の符号を付し、その説明を省略する。図６に示すシリーズレギュレータが図４に示すシリーズレギュレータと相違する点は、図４に示す分圧抵抗Ｒｐ，Ｒｑ、リセット出力用トランジスタＴｒ３の代わりに、出力基準電圧発生回路３とグランド間に接続された分圧抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４の直列回路（分圧回路）と、分圧抵抗Ｒ１１，Ｒ１２間にベースが接続され、エミッタがグランドに接続され、コレクタがリセット出力端子１１に接続され、リセット信号１を出力するリセット出力用トランジスタＴｒ１１と、分圧抵抗Ｒ１２，Ｒ１３間にベースが接続され、エミッタがグランドに接続され、コレクタがリセット出力端子１２に接続され、リセット信号２を出力するリセット出力用トランジスタＴｒ１２と、分圧抵抗Ｒ１３，Ｒ１４間にベースが接続され、エミッタがグランドに接続され、コレクタがリセット出力端子１３に接続され、リセット信号３を出力するリセット出力用トランジスタＴｒ１３とが設けられている点である。
【００５６】
このような構成により、分圧抵抗Ｒ１１，Ｒ１２間に導出される分圧電圧Ｖ１と、分圧抵抗Ｒ１２，Ｒ１３間に導出される分圧電圧Ｖ２と、分圧抵抗Ｒ１３，Ｒ１４間に導出される分圧電圧Ｖ３の関係は、これらの分圧抵抗の抵抗値に誤差があったとしても、分圧電圧Ｖ１＞分圧電圧Ｖ２＞分圧電圧Ｖ３の関係となる。ＩＣチップ１０の温度が上昇すると、リセット出力用トランジスタＴｒ１１，Ｔｒ１２，Ｔｒ１３の各ベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅは温度上昇とともに−２ｍＶ／℃で低下するので、この各Ｖｂｅが各ベース−エミッタ間に印加されている各分圧電圧より低くなったときに各リセット出力用トランジスタがオンする。各リセット出力用トランジスタのベースに印加されている各分圧電圧は上述のような関係であるので、ＩＣチップ１０の温度が上昇して各リセット出力用トランジスタのＶｂｅが低下してくると、先ず、ベース−エミッタ間に印加されている電圧が最も高いリセット出力用トランジスタＴｒ１１がオンし、更に温度が上昇すると、次にリセット出力用トランジスタＴｒ１２がオンし、そして更に温度が上昇すると、次にリセット出力用トランジスタＴｒ１３がオンする。
【００５７】
このようにして、ＩＣチップ１０の温度上昇に応じて段階的に出力されるリセット信号１、リセット信号２，リセット信号３が得られ、これらのリセット信号をリセット出力端子１１，１２，１３を介して外部のマイコン、ファン等に与えることにより、温度上昇に応じた段階的な過熱保護動作を行わせることができる。そして、これらの段階的な過熱保護動作の順序は、分圧電圧を設定する分圧抵抗に抵抗値の誤差や温度特性の違いがあったとしても逆転することはない。
【００５８】
例えば、前記分圧電圧Ｖ１をＩＣチップ１０の温度が８０℃のときのリセット出力用トランジスタＴｒ１１のＶｂｅと同じ値になるように、また、前記分圧電圧Ｖ２をＩＣチップ１０の温度が９０℃のときのリセット出力用トランジスタＴｒ１２のＶｂｅと同じ値になるように、また、前記分圧電圧Ｖ３をＩＣチップ１０の温度が１００℃のときのリセット出力用トランジスタＴｒ１３のＶｂｅと同じ値になるように分圧抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４の各抵抗値を設定し、リセット出力端子１１からのリセット信号１を外部ファンに、リセット出力端子１２からのリセット信号２をマイコンに、リセット出力端子１３からのリセット信号３を入力電圧Ｖｉｎを供給する外部電源に与えるようにすると、ＩＣチップ１０の温度が８０℃のときに冷却用ファンを回し、９０℃のときにマイコンをリセットし、１００℃のときに入力電源Ｖｉｎを切断するという段階的な過熱保護の制御が実現できる。そして、これらの段階的制御の順序は、分圧電圧を設定する分圧抵抗に抵抗値の誤差や温度特性の違いがあったとしても逆転することはない。
【００５９】
尚、図６には３個のリセット信号の出力機能を有するシリーズレギュレータの例を示したが、図６に示す構成と同様の構成で、リセット出力用トランジスタとリセット出力端子の数を増やし、分圧回路をリセット信号の数＋１の数の抵抗の直列回路で構成することにより、ＩＣチップ１０の温度が多数の異なった所定温度に上昇したときに、それぞれの所定温度に対応した複数のリセット信号が出力できるようにすることも可能である。
【００６０】
図７は、本発明の第７の実施形態に係るシリーズレギュレータの回路図である。図７において、図２に対応するものには同一の符号を付し、その説明を省略する。図７に示すシリーズレギュレータが図２に示すシリーズレギュレータと相違する点は、ＩＣチップ１０内に、図２に示す温度検出回路４およびリセット出力回路５の具体的回路として、基準電圧発生回路３とグランド間に接続された分圧抵抗Ｒｘ，Ｒｙ，Ｒｚの直列回路（分圧回路）と、この分圧抵抗Ｒｘ、Ｒｙとの接続点にベースが接続され、コレクタがリセット出力端子６に接続され、エミッタがグランドに接続されたリセット出力用トランジスタＴｒ３とが設けられ、図２に示す過熱保護回路７の具体的回路として、前記分圧抵抗Ｒｙ、Ｒｚとの接続点にベースが接続され、コレクタが制御トランジスタＴｒ２のベースに接続され、エミッタがグランドに接続された遮断トランジスタＴｒ４が設けられている点である。
【００６１】
このような構成により、分圧抵抗Ｒｘ，Ｒｙ間に導出される分圧電圧Ｖｘと、分圧抵抗Ｒｙ，Ｒｚ間に導出される分圧電圧Ｖｙの関係は、これらの分圧抵抗の抵抗値に誤差があったとしても、分圧電圧Ｖｘ＞分圧電圧Ｖｙの関係となる。ＩＣチップ１０の温度が上昇すると、リセット出力用トランジスタＴｒ３のベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅは温度上昇とともに−２ｍＶ／℃で低下するので、このリセット出力用トランジスタＴｒ３のベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅが分圧電圧Ｖｘより低くなったときにリセット出力用トランジスタＴｒ３がオンする。
【００６２】
また、ＩＣチップ１０の温度が上昇すると、遮断トランジスタＴｒ４のベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅも温度上昇とともに−２ｍＶ／℃で低下するので、この遮断トランジスタＴｒ４のベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅが分圧電圧Ｖｙより低くなったときに遮断トランジスタＴｒ４がオンする。遮断トランジスタＴｒ４がオンすると、制御トランジスタＴｒ２のベースはグランド電圧となるので、制御トランジスタＴｒ２はオフになる。従って、制御トランジスタＴｒ２を制限抵抗Ｒ３を介して流れていた出力トランジスタＴｒ１のベース電流が流れなくなるので出力トランジスタＴｒ１は遮断され、出力端子２に接続された図示しない負荷に流れていた出力電流が遮断される。これにより、出力トランジスタＴｒ１の損失は零となりＩＣチップ１０の温度上昇が抑制される。
【００６３】
そして、分圧電圧Ｖｘ，Ｖｙは上述のような関係であるので、ＩＣチップ１０の温度が上昇してリセット出力用トランジスタＴｒ３と遮断トランジスタＴｒ４のＶｂｅが低下してくると、先ず、ベース−エミッタ間に印加されている電圧が高いリセット出力用トランジスタＴｒ３がオンし、更に温度が上昇すると、次に遮断トランジスタＴｒ４がオンする。このとき、分圧抵抗Ｒｘ，Ｒｙ，Ｒｚの抵抗値に誤差がある場合や温度特性に違いがある場合でも、常に、分圧電圧Ｖｘ＞分圧電圧Ｖｙの関係が成り立つので、遮断トランジスタＴｒ４がリセット出力用トランジスタＴｒ３より先にオンすることはない。即ち、リセット信号が出力される温度と過熱保護が動作する温度との差が少ないときであっても、リセット信号が出力される前に過熱保護回路が動作することはない。
【００６４】
このようにして、ＩＣチップ１０の温度が所定の温度に上昇したときにリセット信号を出力し、更に、ＩＣチップ１０の温度が前記所定の温度よりも高い温度に上昇したときに出力トランジスタの動作を停止させて過熱保護できるシリーズレギュレータが簡単な構成で実現できる。
【００６５】
尚、以上説明した本発明の実施形態は、出力トランジスタＴｒ１がＰＮＰトランジスタの低飽和レギュレータを例に用いたが、出力トランジスタＴｒ１がＮＰＮトランジスタの汎用レギュレータであっても、ＣＭＯＳ型トランジスタを使用したレギュレータであっても、本発明は適用できる。
【００６６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、入力端子と出力端子間に直列に接続された出力電圧を制御する出力トランジスタと、前記出力電圧を分圧した分圧電圧と基準電圧とを比較し、その差を反転増幅するコンパレータと、前記出力トランジスタの制御端子に接続され、前記コンパレータの出力に応じて前記出力トランジスタを制御する制御回路とが形成されたＩＣチップを具備するシリーズレギュレータにおいて、前記ＩＣチップの温度を検出する温度検出回路と、この温度検出回路により検出された温度が予め定めた所定の温度を超えたときにリセット信号を出力するリセット出力回路を前記ＩＣチップ内に設けることにより、出力電圧を低下させることなく、また、シリーズレギュレータが実装された基板に温度による悪影響を及ぼすことなく過熱保護できるシリーズレギュレータが実現できる。
【００６７】
また、前記シリーズレギュレータに、前記出力トランジスタの動作を停止させることにより過熱保護をする過熱保護回路を設けると、前記ＩＣチップの温度が上昇した場合に、前記過熱保護回路が動作して出力電圧が低下する前にリセット信号を出力してＩＣチップの過熱保護が図れ、更に、前記ＩＣチップの温度が上昇したときに過熱保護回路によりシリーズレギュレータの熱破壊を防止することのできるシリーズレギュレータが実現できる。
【００６８】
また、前記温度検出回路およびリセット出力回路を、前記出力電圧または前記基準電圧を分圧する分圧回路と、この分圧回路の分圧点にベースが接続されたリセット出力用トランジスタとで構成すると、前記シリーズレギュレータの回路が簡素化できる。また、前記過熱保護回路を前記分圧回路の前記リセット出力用トランジスタのベースに接続された分圧点とは別の分圧点にベースが接続された遮断トランジスタで構成すると、前記ＩＣチップの温度が上昇したときに、過熱保護回路が動作する前にリセット信号を出力して過熱保護を図ることのできるシリーズレギュレータが簡単な構成で実現できる。
【００６９】
また、前記リセット出力回路を、複数の異なった所定の温度のそれぞれの所定の温度に対応した複数のリセット信号を出力できるように構成すると、シリーズレギュレータの温度上昇に応じて複数の過熱保護動作を段階的に行うことのできるシリーズレギュレータが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】は、本発明の第１の実施形態に係るシリーズレギュレータの回路ブロック図である。
【図２】は、本発明の第２の実施形態に係るシリーズレギュレータの回路ブロック図である。
【図３】は、本発明の第３の実施形態に係るシリーズレギュレータの回路ブロック図である。
【図４】は、本発明の第４の実施形態に係るシリーズレギュレータの回路ブロック図である。
【図５】は、本発明の第５の実施形態に係るシリーズレギュレータの回路ブロック図である。
【図６】は、本発明の第６の実施形態に係るシリーズレギュレータの回路ブロック図である。
【図７】は、本発明の第７の実施形態に係るシリーズレギュレータの回路図である。
【図８】は、従来のシリーズレギュレータの回路図である。
【符号の説明】
１ 入力端子
２ 出力端子
３ 基準電圧発生回路
４ 温度検出回路
５ リセット出力回路
６ リセット出力端子
７ 過熱保護回路
８ 接続端子
１０ ＩＣチップ
１１ リセット出力端子１
１２ リセット出力端子２
１３ リセット出力端子３
Ａｍｐ コンパレータ
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４，Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｐ，Ｒｑ，Ｒｘ，Ｒｙ，Ｒｚ 抵抗
Ｔｒ１ 出力トランジスタ
Ｔｒ２ 制御トランジスタ
Ｔｒ３，Ｔｒ１１，Ｔｒ１２，Ｔｒ１３ リセット出力用トランジスタ
Ｔｒ４ 遮断トランジスタ
Claims (10)
- 入力端子と出力端子間に直列に設けられた出力トランジスタと、前記出力端子より導出される電圧と基準電圧により出力電圧を所定の値にするように前記出力トランジスタを制御する制御用の帰還回路とが形成されたＩＣチップを具備するシリーズレギュレータにおいて、
前記ＩＣチップの温度を検出する温度検出回路と、該温度検出回路により検出された温度が予め定めた所定の温度を超えたときに、リセット信号を出力するリセット出力回路を前記ＩＣチップ内に設けたことを特徴とするシリーズレギュレータ。 - 入力端子と出力端子間に直列に設けられた出力トランジスタと前記出力端子より導出される電圧と基準電圧により出力電圧を所定の値にするように前記出力トランジスタを制御する制御用の帰還回路と、前記出力トランジスタの動作を停止させることにより過熱を保護する過熱保護回路とが形成されたＩＣチップを具備するシリーズレギュレータにおいて、
前記ＩＣチップの温度を検出する温度検出回路と、該温度検出回路により検出された温度が前記過熱保護回路の動作温度よりも低い温度であって、予め定めた所定の温度を超えたときに、リセット信号を出力するリセット出力回路を前記ＩＣチップ内に設けたことを特徴とするシリーズレギュレータ。 - 前記温度検出回路が、トランジスタのベース−エミッタ間電圧の温度特性を利用したものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシリーズレギュレータ。
- 前記温度検出回路およびリセット出力回路が、前記出力電圧を分圧する分圧回路と、該分圧回路の分圧点にベースが接続されたリセット出力用トランジスタとから成ることを特徴とする請求項３に記載のシリーズレギュレータ。
- 前記温度検出回路およびリセット出力回路が、前記基準電圧を分圧する分圧回路と、該分圧回路の分圧点にベースが接続されたリセット出力用トランジスタとから成ることを特徴とする請求項３に記載のシリーズレギュレータ。
- 前記分圧回路が、第１、第２の抵抗の直列回路であり、前記第１、第２の抵抗のいずれか片方、または両方を前記ＩＣチップの外部で接続するための接続端子を設けたことを特徴とする請求項５に記載のシリーズレギュレータ。
- 前記所定の温度が複数設定され、前記リセット出力回路が前記複数の所定の温度のそれぞれに対応した複数のリセット信号を出力することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシリーズレギュレータ。
- 前記温度検出回路およびリセット出力回路が、出力されるリセット信号の数より１個多い数の抵抗が直列に接続された直列回路により前記基準電圧を分圧する分圧回路と、該分圧回路の各分圧点にそれぞれのベースが接続された前記リセット信号の数と同数のリセット出力用トランジスタとから構成されることを特徴とする請求項７に記載のシリーズレギュレータ。
- 前記温度検出回路およびリセット出力回路が、前記基準電圧を分圧する第１、第２、第３の抵抗が直列に接続された分圧回路と、第１、第２の抵抗の接続点にベースが接続されたリセット出力用トランジスタとから構成され、前記過熱保護回路が、前記出力トランジスタの制御端子に接続された制御トランジスタと、該制御トランジスタを遮断状態にすることにより前記出力トランジスタの動作を停止させる遮断トランジスタとで構成され、該遮断トランジスタのベースが前記第１、第２の抵抗の接続点に導出される分圧電圧より低い電圧が導出される前記第２、第３の抵抗の接続点に接続されていることを特徴とする請求項２に記載のシリーズレギュレータ。
- 請求項１〜請求項９のいずれかに記載のシリーズレギュレータを使用したことを特徴とする安定化電源装置。
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