JP2011191992A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】過電流保護を瞬時に働かせて電源装置の不安定な動作をなくす。
【解決手段】定電圧電源装置７０には、電流制限回路１、比較回路２、電源３乃至５、トランジスタＴＲＣ１、トランジスタＴＲＣ２、抵抗ＲＣ１乃至ＲＣ４、及び抵抗ＶＲＣ１が設けられる。電流制限回路１には、出力電流検出部１１と出力電流設定部１２が設けられる。出力電流検出部１１は、抵抗ＲＳＣ１に流れる電流を検出する。出力電流設定部１２は、トランジスタＴＲＣ２に出力電流制限値以上の過電流が流れたとき、出力電流を抑制する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電源装置に係り、特に過電流保護回路を有する電源装置に関する。

電力や一定な電圧などを負荷に供給する電源装置は、ＰＣ（パソコン）、液晶、ＴＶ等の民生機器、各種モータドライバ等の産業用機器、医療機器、ＥＶ（電気自動車）などに多用されている。例えば、定電圧を負荷に供給する電源装置では、出力トランジスタの過電流により、内部素子や負荷の劣化や破壊を抑制するために過電流検出回路が設けられている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１などに記載される電源装置では、過電流保護がすぐに機能しないので、設定した制限電流付近では不安定動作が発生するという問題点がある。また、過電流による内部素子や負荷の劣化や破壊を防止する電流検知抵抗の値が固定されているので、出力トランジスタに流れる出力電流の値を変更するときには、電流検知抵抗をその都度取り替える必要があるという問題点がある。また、電流検知抵抗による電圧降下が発生して電圧効率が低下するという問題点がある。更に、電流検知抵抗での消費電力を抑制することが困難であるという問題点がある。

特開２００５−２６９８２９号公報

本発明は、過電流保護が瞬時にかかる電源装置を提供することにある。

本発明の一態様の電源装置は、負荷に定電圧を供給する出力トランジスタと、前記出力トランジスタのベースに印加される電圧を制御する電圧制御トランジスタと、一端が高電圧側電源に接続され、他端が前記出力トランジスタのエミッタに接続される電流検知抵抗と、前記電流検知抵抗に流れる電流を検出する出力電流検出部と、前記出力電流検出部から出力される信号の値が所定値よりも大きいか或いは小さいかの判定を行い、所定値よりも大きい場合に前記電圧制御トランジスタのベース電圧を低電圧側電源電圧に設定する出力電流設定部とを有する電流制限回路とを具備することを特徴とする。

更に、本発明の他態様の電源装置は、負荷に定電圧を供給する出力トランジスタと、一端が前記出力トランジスタのコレクタに接続され、他端が前記出力トランジスタのベースに接続されるブリーダ抵抗と、カソードが前記出力トランジスタのベースに接続され、アノードが低電圧側電源に接続されるツェナーダイオードと、一端が高電圧側電源に接続され、他端が前記出力トランジスタのコレクタに接続される電流検知抵抗と、前記電流検知抵抗に流れる電流を検出する出力電流検出部と、前記出力電流検出部から出力される信号の値が所定値よりも大きいか或いは小さいかの判定を行い、所定値よりも大きい場合に前記出力トランジスタのベース電圧を低電圧側電源電圧に設定する出力電流設定部とを有する電流制限回路とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、過電流保護が瞬時にかかる電源装置を提供することができる。

本発明の実施例１に係る定電圧電源装置を示す回路図。 本発明の実施例１に係る比較例の定電圧電源装置を示す回路図。 本発明の実施例１に係る出力電流検知部の特性を示す図。 本発明の実施例１に係る定電圧電源装置の出力電流と出力電圧の関係を示す図。 本発明の実施例１に係る定電圧電源装置の電圧効率を示す図。 本発明の実施例１に係る電流検知抵抗での消費電力を示す図。 本発明の実施例２に係る定電圧電源装置を示す回路図。 本発明の実施例３に係る定電圧電源装置を示す回路図。 本発明の実施例４に係る定電圧電源装置を示す回路図。 本発明の実施例５に係る電源装置を示す回路図。

以下本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

まず、本発明の実施例１に係る電源装置について、図面を参照して説明する。図１は定電圧電源装置を示す回路図である。図２は比較例の定電圧電源装置を示す回路図である。本実施例では、定電圧電源装置に出力電流検出部と出力電流設定部を有する電流制限回路を設けている。

図１に示すように、定電圧電源装置７０には、電流制限回路１、比較回路２、電源３乃至５、トランジスタＴＲＣ１、トランジスタＴＲＣ２、抵抗ＲＣ１乃至ＲＣ４、及び抵抗ＶＲＣ１が設けられる。定電圧電源装置７０は、負荷６である、例えばＰＣ（パソコン）に一定な電圧を供給する民生機器に適用される電源装置である。なお、定電圧電源装置７０は、産業機器、医療機器、或いはＥＶ（電気自動車）等にも適用することができる。ここで、定電圧電源装置７０では、例えば出力電圧Ｖｏｕｔが２５Ｖ、出力電流制限値が２Ａに設定されている。

トランジスタＴＲＣ２は、エミッタが高電圧側電源Ｖｃｃ側に設けられ、ベースが抵抗ＲＣ４の一端に接続され、コレクタ側から一定な電圧である出力電圧Ｖｏｕｔを出力する出力トランジスタである。トランジスタＴＲＣ２は、ＰＮＰトランジスタである。抵抗ＲＣ４は、他端がトランジスタＴＲＣ１のコレクタに接続される。

トランジスタＴＲＣ１は、ベースが抵抗ＲＣ１の一端と電流制限回路１に接続され、エミッタが低電圧側電源（接地電位）Ｖｓｓに接続される。トランジスタＴＲＣ１は、トランジスタＴＲＣ２のベース電圧を制御する電圧制御トランジスタである。トランジスタＴＲＣ１は、ＮＰＮトランジスタである。ここで、トランジスタＴＲＣ２とトランジスタＴＲＣ１はダーリントン接続されている。

抵抗ＲＣ２は、一端がトランジスタＴＲＣ２のコレクタ（出力側）に接続される。抵抗ＲＣ３は、一端が抵抗ＲＣ２の他端に接続され、他端が低電圧側電源（接地電位）Ｖｓｓに接続される。抵抗ＲＣ２及びＲＣ３は、直列接続された分割抵抗であり、抵抗分割された帰還電圧を抵抗ＲＣ２と抵抗ＲＣ３の間から出力する。

比較回路２は、電源３から供給される高電圧側の電圧ＶＣ３Ａと電源４から供給される低電圧側の電圧ＶＣ３Ｂとが印加される。比較回路２は、帰還電圧が入力側の（−）ポートに入力され、電源５から供給される電圧ＶＣ４を可変抵抗である抵抗ＶＲＣ１により変化させた基準電圧が入力側の（＋）ポートに入力され、抵抗ＲＣ１を介して比較増幅した出力信号をトランジスタＴＲＣ１のベースに出力する。ここで、電源５と可変抵抗である抵抗ＶＲＣ１は出力電圧設定回路として機能する。

電流制限回路１には、出力電流検出部１１と出力電流設定部１２が設けられる。電流制限回路１は、出力トランジスタであるトランジスタＴＲＣ２に出力電流制限値以上の過電流が流れたとき、瞬時に過電流を検出して、出力電流を抑制する。つまり、電流制限回路１は、過電流から定電圧電源装置７０の内部素子や負荷６の劣化や破壊を防止する過電流保護回路として機能する。

出力電流検出部１１には、差動アンプ２１、電源２３、抵抗ＲＳＣ１、及び抵抗Ｒ１乃至Ｒ７が設けられる。出力電流検出部１１は、電流検出抵抗である抵抗ＲＳＣ１に流れる電流を検出する。抵抗ＲＳＣ１は、一端が高電圧側電源Ｖｃｃに接続され、他端がトランジスタＴＲＣ２のエミッタに接続される。

抵抗Ｒ１は、一端が高電圧側電源Ｖｃｃ（抵抗ＲＳＣ１の一端）に接続される。抵抗Ｒ３は、一端が抵抗Ｒ１の他端に接続され、他端が低電圧側電源（接地電位）Ｖｓｓに接続される。抵抗Ｒ１及びＲ３は、直列接続された分割抵抗であり、第１の抵抗分割電圧を抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ３の間から出力する。抵抗Ｒ３の一端と低電圧側電源（接地電位）Ｖｓｓの間には抵抗Ｒ５が設けられる。

抵抗Ｒ２は、一端が抵抗ＲＳＣ１の他端（トランジスタＴＲＣ２のエミッタ）に接続される。抵抗Ｒ４は、一端が抵抗Ｒ２の他端に接続され、他端が低電圧側電源（接地電位）Ｖｓｓに接続される。抵抗Ｒ２及びＲ４は、直列接続された分割抵抗であり、第２の抵抗分割電圧を抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ４の間から出力する。抵抗Ｒ６は、一端が差動アンプ２１の入力側の（−）ポートに接続され、他端が差動アンプ２１の出力側に接続される。

差動アンプ２１は、電源２３から供給される高電圧側の電圧ＶＣ１と低電圧側電源（接地電位）Ｖｓｓとが印加される。差動アンプ２１は、第１の抵抗分割電圧が入力側の（＋）ポートに入力され、第２の抵抗分割電圧が入力側の（−）ポートに入力され、差動増幅された出力信号を出力する。抵抗Ｒ７は、差動アンプ２１の出力側と低電圧側電源（接地電位）Ｖｓｓの間に設けられる。

ここで、差動アンプ２１の増幅度は、第１の抵抗分割電圧、第２の抵抗分割電圧、抵抗Ｒ５、及び抵抗Ｒ６により決定される。抵抗Ｒ７は、差動アンプ２１の負荷抵抗である。差動アンプ２１の増幅度を１００倍に設定し、電流検出抵抗である抵抗ＲＳＣ１の抵抗値を１０ｍΩ（０．０１Ω）に設定している。

出力電流設定部１２は、出力トランジスタであるトランジスタＴＲＣ２に出力電流制限値以上の過電流が流れたとき、出力電流を抑制する。出力電流設定部１２には、オペアンプ２２、電源２４、抵抗Ｒ８乃至Ｒ１１、及びトランジスタＴＲＣ３が設けられる。

抵抗Ｒ８は、差動アンプの出力側とオペアンプ２２の入力側の（＋）ポートの間に設けられる。抵抗Ｒ９は、一端がオペアンプ２２の入力側の（＋）ポートに接続され、他端がコンパレータの出力側に接続される。

オペアンプ２２は、抵抗Ｒ８及び電源２４と抵抗Ｒ１０の間に設けられ、電源２３から供給される高電圧側の電圧ＶＣ１と低電位側電源（接地電位）Ｖｓｓとが印加される。オペアンプ２２は、抵抗Ｒ８を介して差動アンプ２１の出力信号が入力側の（＋）ポートに入力され、電源２４から供給される電圧ＶＣ２が入力側の（−）ポートに入力され、比較増幅した信号を出力信号として出力する。ここで、電圧ＶＣ２は出力電流を設定する出力電流設定電圧（オペアンプ２２の閾値設定電圧）である。出力電流設定電圧が差動アンプ２１の出力電圧よりも大きくなると比較増幅した信号が出力される。出力電流設定電圧が差動アンプ２１の出力電圧以下になるとオペアンプ２２の出力信号は“Ｌｏｗ”レベルとなる。

抵抗Ｒ１０は、一端がオペアンプ２２の出力側に接続される。抵抗Ｒ１１は、一端が抵抗Ｒ１０の他端に接続され、他端が低電圧側電源（接地電位）Ｖｓｓの間に設けられる。

トランジスタＴＲＣ３は、コレクタがトランジスタＴＲＣ１のベース及び抵抗ＲＣ１の一端に接続され、ベースが抵抗Ｒ１０の他端及び抵抗Ｒ１１の一端に接続され、エミッタが低電圧側電源（接地電位）Ｖｓｓに接続される。トランジスタＴＲＣ３は、ＮＰＮトランジスタである。トランジスタＴＲＣ３は、オペアンプ２２が比較増幅した信号を出力（過電流発生時）したときに、オンして電圧制御トランジスタであるトランジスタＴＲＣ１のベース電位を低電圧側電源（接地電位）Ｖｓｓにすることにより、出力電流を制御する出力電流制御トランジスタである。

ここで、抵抗Ｒ８及び抵抗Ｒ９は、オペアンプ２２の増幅度を高めるためのものである。抵抗Ｒ１０及びＲ１１は、トランジスタＴＲＣ３をドライブする電圧分割回路である。オペアンプ２２の閾値設定電圧である電圧ＶＣ２を変化させることにより任意に出力電流制限値を可変できる。出力電流制限値を２Ａと設定する場合、オペアンプ２２の閾値設定電圧である電圧ＶＣ２を２Ｖに設定する。

図２に示すように、比較例の定電圧電源装置８０には、電流制限回路１ａ、エラーアンプ２ａ、電源７、電源８、トランジスタＴＲＣ１ａ、トランジスタＴＲＣ２ａ、抵抗ＲＣ２ａ、及び抵抗ＲＣ３ａが設けられる。定電圧電源装置８０は、負荷６である、例えばＰＣ（パソコン）に一定な電圧を供給する民生機器に適用される電源装置である。比較例の定電圧電源装置８０では、例えば出力電圧Ｖｏｕｔが２５Ｖ、出力電流制限値が２Ａ、電流検知抵抗である抵抗ＲＳＣ１ａの抵抗値を０．３Ωに設定されている。

トランジスタＴＲＣ２ａは、エミッタが高電圧側電源Ｖｃｃ側に設けられ、ベースがトランジスタＴＲＣ１ａのコレクタに接続され、コレクタ側から一定な電圧である出力電圧Ｖｏｕｔを出力する出力トランジスタである。トランジスタＴＲＣ２は、ＰＮＰトランジスタである。

トランジスタＴＲＣ１ａは、ベースがエラーアンプ２ａの出力側に接続され、エミッタが低電圧側電源（接地電位）Ｖｓｓに接続される。トランジスタＴＲＣ１ａは、トランジスタＴＲＣ２ａのベース電圧を制御する電圧制御トランジスタである。トランジスタＴＲＣ１ａは、ＮＰＮトランジスタである。ここで、トランジスタＴＲＣ２ａとトランジスタＴＲＣ１ａはダーリントン接続されている。

抵抗ＲＣ２ａは、一端がトランジスタＴＲＣ２ａのコレクタ（出力側）に接続される。抵抗ＲＣ３ａは、一端が抵抗ＲＣ２ａの他端に接続され、他端が低電圧側電源（接地電位）Ｖｓｓに接続される。抵抗ＲＣ２ａ及びＲＣ３ａは、直列接続された分割抵抗であり、抵抗分割された帰還電圧を抵抗ＲＣ２ａと抵抗ＲＣ３ａの間から出力する。

エラーアンプ２ａは、電源７から供給される高電圧側の電圧ＶＣ７と低電位側電源（接地電位）Ｖｓｓとが印加される。エラーアンプａ２は、帰還電圧が入力側の（−）ポートに入力され、出力電圧設定電圧である電源８から供給される電圧ＶＣ８が入力側の（＋）ポートに入力され、比較増幅した出力信号をトランジスタＴＲＣ１ａのベースに出力する。

電流制限回路１ａには、抵抗ＲＳＣ１ａとトランジスタＴＲＣ４が設けられる。抵抗ＲＳＣ１ａは、一端が高電位側電源Ｖｃｃに接続され、他端がトランジスタＴＲＣ２ａのエミッタに接続される。抵抗ＲＳＣ１ａは、過電流を検出する電流検出抵抗である。トランジスタＴＲＣ４は、エミッタが高電位側電源Ｖｃｃ（抵抗ＲＳＣ１ａの一端）に接続され、ベースが抵抗ＲＳＣ１ａの他端（トランジスタＴＲＣ２ａのエミッタ）に接続され、コレクタがトランジスタＴＲＣ２ａのベース及びトランジスタＴＲＣ１ａのコレクタに接続される。トランジスタＴＲＣ４は、ＰＮＰトランジスタである。トランジスタＴＲＣ４は、トランジスタＴＲＣ２ａのベース電位を制御する出力制御トランジスタである。

電流制限回路１ａは、出力トランジスタであるトランジスタＴＲＣ２ａに出力電流制限値以上の過電流が流れたとき、過電流を検出して、出力電流を抑制する。具体的には、比較例の定電圧電源装置８０では、電流検出抵抗である抵抗ＲＳＣ１ａの両端の電位差が出力制御トランジスタであるトランジスタＴＲＣ４のベースとエミッタ間電圧（Ｖｂｅ、約０．６Ｖ）を超えるとトランジスタＴＲＣ４がオンし、出力電圧Ｖｏｕｔを０（ゼロ）にする。

次に、定電圧電源装置の特性について図３乃至６を参照して説明する。図３は出力電流検出部の特性を示す図である。

図３に示すように、定電圧電源装置７０では、電流検知抵抗である抵抗ＲＳＣ１に流れる電流は、差動アンプ２１の出力電圧に対して直線的に増加する。差動アンプ２１の増幅度を１００倍、電流検出抵抗である抵抗ＲＳＣ１の抵抗値を１０ｍΩに設定することにより、図３に示すスケールは１Ｖ／Ａ（例えば、５Ｖ／５Ａ）となっている。

図４は定電圧電源装置の出力電流と出力電圧の関係を示す図である。図４に示すように、定電圧電源装置７０では、出力電流Ｉｏｕｔが０（ゼロ）から出力電流制限値２Ａまでの領域で、トランジスタＴＲＣ２のコレクタ側から出力される出力電圧Ｖｏｕｔが一定な値２５Ｖに保持される。出力電流Ｉｏｕｔが出力電流制限値２Ａを超える（過電流の発生）と、瞬時に電流制限回路１が動作して出力電圧Ｖｏｕｔを０（ゼロ）Ｖに設定する。

一方、図示していないが比較例の定電圧電源装置８０では、出力制御トランジスタであるトランジスタＴＲＣ４のベースとエミッタ間電圧（Ｖｂｅ）が約０．６Ｖであり、徐々に立ち上がる特性を有し、垂直に立ち上がらないので０．６Ｖ近傍での動作が不安定となる。

図５は定電圧電源装置の電圧効率を示す図である。図５に示すように、比較例の定電圧電源装置８０では、電流検知抵抗である抵抗ＲＳＣ１ａの抵抗値を０．３Ωに設定しているので、電流制限値２Ａにおける抵抗ＲＳＣ１ａでの電圧降下（ΔＶ）が０．６Ｖとなり、抵抗ＲＳＣ１ａでの消費電力が１．２Ｗに達して電圧効率が大幅に低下する。

一方、本実施例の定電圧電源装置７０では、電流検知抵抗である抵抗ＲＳＣ１の抵抗値を１０ｍΩ（０．０１Ω）に設定しているので、電流制限値２Ａにおける抵抗ＲＳＣ１での電圧降下（ΔＶ）が０．０２Ｖとなり、抵抗ＲＳＣ１での消費電力が０．０４Ｗであり、比較例と比べ消費電力を１／３０にでき電圧効率を大幅に向上することができる。

図６は電流検知抵抗の消費電力を示す図である。図６に示すように、比較例の定電圧電源装置８０では、抵抗ＲＳＣ１ａでの消費電力が１．２Ｗと大きく、例えば２．５倍の余裕を抵抗器にもたせると、抵抗ＲＳＣ１ａに３Ｗタイプと大型の抵抗器が必要となる。

一方、本実施例の定電圧電源装置７０では、抵抗ＲＳＣ１での消費電力が０．０４Ｗと小さく、例えば２．５倍の余裕を抵抗器にもたせても、抵抗ＲＳＣ１に０．１Ｗタイプと小型の抵抗器を使用することができる。

上述したように、本実施例の電源装置では、電流制限回路１、比較回路２、電源３乃至５、トランジスタＴＲＣ１、トランジスタＴＲＣ２、抵抗ＲＣ１乃至ＲＣ４、及び抵抗ＶＲＣ１が設けられる。電流制限回路１には、出力電流検出部１１と出力電流設定部１２が設けられる。出力電流検出部１１には、差動アンプ２１、電源２３、抵抗ＲＳＣ１、及び抵抗Ｒ１乃至Ｒ７が設けられる。出力電流設定部１２には、オペアンプ２２、電源２４、抵抗Ｒ８乃至Ｒ１１、及びトランジスタＴＲＣ３が設けられる。出力電流検出部１１は、抵抗ＲＳＣ１に流れる電流を検出する。出力電流設定部１２は、トランジスタＴＲＣ２に出力電流制限値以上の過電流が流れたとき、出力電流を抑制する。

このため、過電流が発生した場合、瞬時に電流制限回路１が動作して出力電流を抑制することができ、定電圧電源装置７０の内部素子や負荷６の劣化や破壊を防止することができる。また、オペアンプ２２の閾値設定電圧である電圧ＶＣ２を任意に変更することにより出力電流制限値を可変できるので、電流検知抵抗ＲＳＣ１を取り替えずに出力電流制限値を変更できる。また、電流検知抵抗ＲＳＣ１による電圧降下起因の電圧効率の低下を抑制でき、電流検知抵抗ＲＳＣ１での消費電力を大幅に抑制することができる。

なお、本実施例では、オペアンプ２２を使用しているが、オペアンプ２２の代わりにコンパレータを使用してもよい。その場合、抵抗Ｒ８及び抵抗Ｒ９が不要となる。

次に、本発明の実施例２に係る電源装置について、図面を参照して説明する。図７は定電圧電源装置を示す回路図である。本実施例では、電圧制御トランジスタのエミッタと低電圧側電源の間に直列に接続された複数のダイオードを設けて出力トランジスタのオフ時の出力電圧を０（ゼロ）に落としている。

以下、実施例１と同一構成部分には、同一符号を付してその部分の説明を省略し、異なる部分のみ説明する。

図７に示すように、定電圧電源装置７１には、電流制限回路１、比較回路２、電源３乃至５、トランジスタＴＲＣ１、トランジスタＴＲＣ２、抵抗ＲＣ１乃至ＲＣ４、抵抗ＶＲＣ１、及びダイオードＤＣ１乃至ＤＣ３が設けられる。定電圧電源装置７１は、負荷６である、例えばＰＣ（パソコン）に一定な電圧を供給する民生機器に適用される電源装置である。ここで、定電圧電源装置７１では、例えば出力電圧Ｖｏｕｔが２５Ｖ、出力電流制限値が２Ａに設定されている。

ダイオードＤＣ１乃至ＤＣ３は、トランジスタＴＲＣ１のエミッタと低電位側電源（接地電位）Ｖｓｓの間に設けられ、アノードがトランジスタＴＲＣ１のエミッタ側に配置され、カソードが低電位側電源（接地電位）Ｖｓｓ側に配置され、縦続接続される。

ダイオードＤＣ１乃至ＤＣ３は、出力電流制御トランジスタであるトランジスタＴＲＣ３がオン時に、電圧制御トランジスタであるトランジスタＴＲＣ１に発生するＶＣＥ（sat）（コレクタ−エミッタ間飽和電圧）を打ち消す働きをする。ダイオードＤＣ１乃至ＤＣ３を挿入することにより、トランジスタＴＲＣ１のベース電位がエミッタ電位よりも低くなり、トランジスタＴＲＣ１を完全にオフさせることができる。この結果、出力トランジスタであるトランジスタＴＲＣ２のオフ時の出力電圧Ｖｏｕｔを完全に０（ゼロ）にすることができる。

上述したように、本実施例の電源装置では、電流制限回路１、比較回路２、電源３乃至５、トランジスタＴＲＣ１、トランジスタＴＲＣ２、抵抗ＲＣ１乃至ＲＣ４、抵抗ＶＲＣ１、及びダイオードＤＣ１乃至ＤＣ３が設けられる。電流制限回路１は、トランジスタＴＲＣ２に出力電流制限値以上の過電流が流れたとき、瞬時に過電流を検出して、出力電流を抑制する。ダイオードＤＣ１乃至ＤＣ３は、トランジスタＴＲＣ１のエミッタと低電位側電源（接地電位）Ｖｓｓの間に縦続接続される。

このため、実施例１の効果の他に、オフ時での出力電圧Ｖｏｕｔを完全に０（ゼロ）にできるので、定電圧電源装置７１の特性を実施例１よりも向上することができる。

なお、本実施例では、ダイオードを３段構成にしているが、１個或いは２段構成にしてもよい。

次に、本発明の実施例３に係る電源装置について、図面を参照して説明する。図８は定電圧電源装置を示す回路図である。本実施例では、出力電流設定部のオペアンプに入力される出力電流設定電圧を可変できるようにしている。

以下、実施例１と同一構成部分には、同一符号を付してその部分の説明を省略し、異なる部分のみ説明する。

図８に示すように、定電圧電源装置７１ｃには、電流制限回路１ｃ、比較回路２、電源３乃至５、トランジスタＴＲＣ１、トランジスタＴＲＣ２、抵抗ＲＣ１乃至ＲＣ４、抵抗ＶＲＣ１、及びダイオードＤＣ１乃至ＤＣ３が設けられる。定電圧電源装置７１ｃは、負荷６である、例えばＰＣ（パソコン）に一定な電圧を供給する民生機器に適用される電源装置である。

ダイオードＤＣ１乃至ＤＣ３は、実施例２と同様にトランジスタＴＲＣ１のエミッタと低電位側電源（接地電位）Ｖｓｓの間に設けられ、アノードがトランジスタＴＲＣ１のエミッタ側に配置され、カソードが低電位側電源（接地電位）Ｖｓｓ側に配置され、縦続接続される。

電流制限回路１ｃには、出力電流検出部１１と出力電流設定部１２ｃが設けられる。電流制限回路１ｃは、出力トランジスタであるトランジスタＴＲＣ２に出力電流制限値以上の過電流が流れたとき、瞬時に過電流を検出して、出力電流を抑制する。電流制限回路１ｃは、可変抵抗を用いて任意に出力電流制限値を連続的に可変できる構造となっている。つまり、電流制限回路１ｃは、過電流から定電圧電源装置７１ｃの内部素子や負荷６の劣化や破壊を防止する過電流保護回路として機能する。

出力電流設定部１２ｃは、出力トランジスタであるトランジスタＴＲＣ２に出力電流制限値以上の過電流が流れたとき、出力電流を抑制する。出力電流設定部１２ｃは、可変抵抗を用いて任意に出力電流制限値を連続的に可変できる構造となっている。出力電流設定部１２ｃには、オペアンプ２２、電源２４、抵抗Ｒ８乃至Ｒ１１、抵抗ＶＲＣ２、及びトランジスタＴＲＣ３が設けられる。

オペアンプ２２は、抵抗Ｒ８、抵抗ＶＲＣ２、及び電源２４と抵抗Ｒ１０の間に設けられ、電源２３から供給される高電圧側の電圧ＶＣ１と低電位側電源（接地電位）Ｖｓｓとが印加される。オペアンプ２２は、抵抗Ｒ８を介して差動アンプ２１の出力信号が入力側の（＋）ポートに入力され、電源２４から供給される電圧ＶＣ２が可変抵抗である抵抗ＶＲＣ２で任意に可変される出力電流設定電圧が入力側の（−）ポートに入力され、比較増幅した信号を出力信号として出力する。出力電流設定電圧が差動アンプ２１の出力電圧よりも大きくなると比較増幅した信号が出力される。出力電流設定電圧が差動アンプ２１の出力電圧以下になるとオペアンプ２２の出力信号は“Ｌｏｗ”レベルとなる。

上述したように、本実施例の電源装置では、電流制限回路１ｃ、比較回路２、電源３乃至５、トランジスタＴＲＣ１、トランジスタＴＲＣ２、抵抗ＲＣ１乃至ＲＣ４、抵抗ＶＲＣ１、及びダイオードＤＣ１乃至ＤＣ３が設けられる。電流制限回路１ｃは、出力電流制限値を任意に可変でき、トランジスタＴＲＣ２に出力電流制限値以上の過電流が流れたとき、瞬時に過電流を検出して、出力電流を抑制する。ダイオードＤＣ１乃至ＤＣ３は、トランジスタＴＲＣ１のエミッタと低電位側電源（接地電位）Ｖｓｓの間に縦続接続される。

このため、実施例２の効果の他に、出力電流制限値を任意に連続的に設定することができ、定電圧電源装置７１ｃの適用範囲を実施例１よりも拡大させることができる。

次に、本発明の実施例４に係る電源装置について、図面を参照して説明する。図９は定電圧電源装置を示す回路図である。本実施例では、定電圧電源装置の構成を簡略化している。

以下、実施例１と同一構成部分には、同一符号を付してその部分の説明を省略し、異なる部分のみ説明する。

図９に示すように、定電圧電源装置７２には、電流制限回路１、トランジスタＴＲＣ１２、抵抗ＲＢ１、及びツェナーダイオードＤＺ１が設けられる。定電圧電源装置７２は、実施例１の定電圧電源装置７０よりも構成が簡略化された簡易定電圧電源装置である。定電圧電源装置７２は、負荷６である、例えばＰＣ（パソコン）に一定な電圧を供給する民生機器に適用される電源装置である。

トランジスタＴＲＣ１２は、コレクタが高電圧側電源Ｖｃｃ側に設けられ、ベースが電流制限回路１のトランジスタＴＲＣ３のコレクタに接続され、エミッタから一定な電圧である出力電圧Ｖｏｕｔを出力する出力トランジスタである。トランジスタＴＲＣ１２は、ＮＰＮトランジスタである。抵抗ＲＢ１は、一端がトランジスタＴＲＣ１２のコレクタに接続され、他端がトランジスタＴＲＣ１２のベースに接続される。抵抗ＲＢ１は、ブリーダ抵抗である。

ツェナーダイオードＤＺ１は、カソードがトランジスタＴＲＣ１２のベースに接続され、アノードが低電位側電源（接地電位）Ｖｓｓに接続される。出力電圧Ｖｏｕｔは、ツェナーダイオードＤＺ１のツェナー電圧によって決定される。

上述したように、本実施例の電源装置では、電流制限回路１、トランジスタＴＲＣ１２、抵抗ＲＢ１、及びツェナーダイオードＤＺ１が設けられる。電流制限回路１は、トランジスタＴＲＣ１２に出力電流制限値以上の過電流が流れたとき、瞬時に過電流を検出して、出力電流を抑制する。

このため、実施例１の効果の他に、構成が簡略化されているので実施例１よりも定電圧電源装置７２のコストを大幅に低減できる。

次に、本発明の実施例５に係る電源装置について、図面を参照して説明する。図１０は源装置を示す回路図である。本実施例では、負荷に電力を供給する電源装置に電流制限回路を設けている。

以下、実施例１と同一構成部分には、同一符号を付してその部分の説明を省略し、異なる部分のみ説明する。

図１０に示すように、電源装置７３には、電流制限回路１、トランジスタＴＲＣ１２、及びドライブ回路３１が設けられる。電源装置７３は、例えば民生用電子機器である負荷３２に出力電力Ｐｏを供給する電源装置である。

トランジスタＴＲＣ１２は、コレクタが高電圧側電源Ｖｃｃ側に設けられ、ベースが電流制限回路１のトランジスタＴＲＣ３のコレクタとドライブ回路３１に接続され、エミッタから出力電力Ｐｏを出力する出力トランジスタである。トランジスタＴＲＣ１２は、ＮＰＮトランジスタである。

ドライブ回路３１は、出力トランジスタであるトランジスタＴＲＣ１２の動作を制御する信号を生成し、その信号をトランジスタＴＲＣ１２のベースに出力する。なお、ドライブ回路３１には帰還電圧が帰還入力されないので、トランジスタＴＲＣ１２から出力される出力電圧は一定な値とはならない。

上述したように、本実施例の電源装置では、電流制限回路１、トランジスタＴＲＣ１２、及びドライブ回路３１が設けられる。電流制限回路１は、トランジスタＴＲＣ１２に出力電流制限値以上の過電流が流れたとき、瞬時に過電流を検出して、出力電流を抑制する。

このため、負荷３２に過電流が流れ込むことを阻止することができ、負荷３２の劣化や破壊を防止することができる。

本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々、変更してもよい。

実施例では、電流制限回路１をバイポーラトランジスタで構成しているが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、差動アンプ２１、オペアンプ２２などをＢｉＣＭＯＳ構成やＣＭＯＳ構成にしてもよい。また、実施例１及び２の比較回路２をバイポーラトランジスタで構成する代わりに、ＢｉＣＭＯＳ構成やＣＭＯＳ構成にしてもよい。

本発明は、以下の付記に記載されているような構成が考えられる。
（付記１） コレクタ側から負荷に定電圧を供給する出力トランジスタと、前記出力トランジスタのベースに印加される電圧を制御する第１のＮＰＮトランジスタと、一端が高電圧側電源に接続され、他端が前記出力トランジスタのエミッタに接続される電流検知抵抗と、前記電流検知抵抗に流れる電流を検出する出力電流検出部と、前記出力電流検出部から出力される信号の値が所定値よりも大きいか或いは小さいかの判定を行い、所定値よりも大きい場合に前記電圧制御トランジスタのベース電圧を低電圧側電源電圧に設定する出力電流設定部とを有する電流制限回路とを具備する電源装置。

（付記２） 前記第１のＮＰＮトランジスタのエミッタと低電圧側電源の間に、アノードが高電圧電源側に配置され、カソードが低電圧側電源側に配置され、直列に接続される複数のダイオードを具備する付記１に記載の電源装置。

（付記３） 前記出力電流検出部は、前記高電圧側電源と低電圧側電源の間に設けられ、抵抗分割された第１の電圧を発生する第１の分割抵抗と、前記電流検知抵抗の他端と前記低電圧側電源の間に設けられ、抵抗分割された第２の電圧を発生する第２の分割抵抗と、前記第１及び第２の電圧が入力され、差動増幅された信号を出力する差動アンプとを有する付記１又は２に記載の電源装置。

（付記４） 前記出力電流設定部は、前記差動アンプの出力信号と基準電圧が入力され、前記差動アンプの出力信号と前記基準電圧を比較するオペアンプと、コレクタが前記第１のＮＰＮトランジスタのベースに接続され、ベースに前記オペアンプの出力信号が入力され、エミッタが前記低電圧側電源に接続される第２のＮＰＮトランジスタとを有する付記１乃至３のいずれかに記載の電源装置。

（付記５） 前記出力電流設定部は、前記差動アンプの出力信号と基準電圧が入力され、前記差動アンプの出力信号と前記基準電圧を比較するコンパレータと、コレクタが前記第１のＮＰＮトランジスタのベースに接続され、ベースに前記コンパレータの出力信号が入力され、エミッタが前記低電圧側電源に接続される第２のＮＰＮトランジスタとを有する付記１乃至３のいずれかに記載の電源装置。

（付記６） 前記出力電流設定部は、前記差動アンプの出力信号と可変抵抗により値が可変される出力電流設定電圧が入力され、前記差動アンプの出力信号と可変される前記出力電流設定電圧を比較するコンパレータと、コレクタが前記第１のＮＰＮトランジスタのベースに接続され、ベースに前記コンパレータの出力信号が入力され、エミッタが前記低電圧側電源に接続される第２のＮＰＮトランジスタとを有する付記１乃至３のいずれかに記載の電源装置。

１、１ａ、１ｃ 電流制限回路
２ 比較回路
２ａ エラーアンプ
３、４、５、７、８、２３、２４ 電源
６ 負荷
１１ 出力電流検出部
１２、１２ｃ 出力電流設定部
２１ 差動アンプ
２２ コンパレータ
７０〜７２、７１ｃ、８０ 定電圧電源装置
７３ 電源装置
ＤＣ１〜ＤＣ３、ＤＺ１ ダイオード
Ｒ１〜Ｒ１１、ＲＢ１、ＲＣ１〜ＲＣ４、ＲＣ１ａ〜ＲＣ３ａ、ＶＲＣ１、ＶＲＣ２、ＲＳＣ１ 抵抗
Ｐｏ 出力電力
ＴＲＣ１〜ＴＲＣ３、ＴＲＣ１ａ、ＴＲＣ２ａ、ＴＲＣ４、ＴＲＣ１２ トランジスタ
ＶＣ１、ＶＣ２、ＶＣ３Ａ、ＶＣ３Ｂ、ＶＣ４、ＶＣ７、ＶＣ８ 電圧
Ｖｃｃ 高電圧側電源
Ｖｏｕｔ 出力電圧
Ｖｓｓ 低電圧側電源（接地電位）

Claims (6)

1. 負荷に定電圧を供給する出力トランジスタと、
   前記出力トランジスタのベースに印加される電圧を制御する電圧制御トランジスタと、
   一端が高電圧側電源に接続され、他端が前記出力トランジスタのエミッタに接続される電流検知抵抗と、前記電流検知抵抗に流れる電流を検出する出力電流検出部と、前記出力電流検出部から出力される信号の値が所定値よりも大きいか或いは小さいかの判定を行い、所定値よりも大きい場合に前記電圧制御トランジスタのベース電圧を低電圧側電源電圧に設定する出力電流設定部とを有する電流制限回路と、
   を具備することを特徴とする電源装置。
2. 前記電圧制御トランジスタのエミッタと低電圧側電源の間に、アノードが高電圧電源側に配置され、カソードが低電圧側電源側に配置され、直列に接続される複数のダイオードを更に具備することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 前記出力トランジスタの出力側と低電圧側電源の間に設けられ、帰還電圧を発生する分割抵抗と、
   前記帰還電圧が入力側の（−）ポートに入力され、基準電圧が入力側の（＋）ポートに入力され、誤差増幅された信号を出力電流設定部に出力するエラーアンプと、
   を更に具備することを特徴とする請求項１又は２に記載の電源装置。
4. 前記出力電流検出部は、前記高電圧側電源と低電圧側電源の間に設けられ、抵抗分割された第１の電圧を発生する第１の分割抵抗と、前記電流検知抵抗の他端と前記低電圧側電源の間に設けられ、抵抗分割された第２の電圧を発生する第２の分割抵抗と、前記第１及び第２の電圧が入力され、差動増幅された信号を出力する差動アンプとを有し、
   前記出力電流設定部は、前記差動アンプの出力信号と可変抵抗により値が可変される基準電圧が入力され、前記差動アンプの出力信号と可変される前記基準電圧を比較するオペアンプと、コレクタが前記電圧制御トランジスタのベースに接続され、ベースに前記オペアンプの出力信号が入力され、エミッタが前記低電圧側電源に接続される出力電流制御トランジスタとを有する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電源装置。
5. 負荷に定電圧を供給する出力トランジスタと、
   一端が前記出力トランジスタのコレクタに接続され、他端が前記出力トランジスタのベースに接続されるブリーダ抵抗と、
   カソードが前記出力トランジスタのベースに接続され、アノードが低電圧側電源に接続されるツェナーダイオードと、
   一端が高電圧側電源に接続され、他端が前記出力トランジスタのコレクタに接続される電流検知抵抗と、前記電流検知抵抗に流れる電流を検出する出力電流検出部と、前記出力電流検出部から出力される信号の値が所定値よりも大きいか或いは小さいかの判定を行い、所定値よりも大きい場合に前記出力トランジスタのベース電圧を低電圧側電源電圧に設定する出力電流設定部とを有する電流制限回路と、
   を具備することを特徴とする電源装置。
6. 負荷に電力を供給する出力トランジスタと、
   前記出力トランジスタのベース電圧を制御し、前記出力トランジスタをドライブするドライブ回路と、
   一端が高電圧側電源に接続され、他端が前記出力トランジスタのコレクタに接続される電流検知抵抗と、前記電流検知抵抗に流れる電流を検出する出力電流検出部と、前記出力電流検出部から出力される信号の値が所定値よりも大きいか或いは小さいかの判定を行い、所定値よりも大きい場合に前記出力トランジスタのベース電圧を低電圧側電源電圧に設定する出力電流設定部とを有する電流制限回路と、
   を具備することを特徴とする電源装置。

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