JP2020187560A - 電圧レギュレータ及び車載用のバックアップ電源 - Google Patents
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Abstract
Description
第1導電路を介して供給される電力に基づいて入力電圧が入力され、第2導電路に出力電圧を出力する電圧レギュレータであって、
制御端子を有し、前記第1導電路と前記第2導電路との間に設けられるスイッチと、
一端が前記第1導電路に電気的に接続され、他端が前記スイッチに電気的に接続される第1抵抗部と、
ベースが前記第1抵抗部と前記スイッチとの間の導電路に直接又は抵抗を介して電気的に接続されるNPN型の第1トランジスタと、
一端が前記第1導電路に電気的に接続され、他端が前記第1トランジスタのエミッタに電気的に接続される第2抵抗部と、
一端が前記第1抵抗部と前記スイッチとの間の導電路に電気的に接続され、他端が前記第1トランジスタのコレクタに電気的に接続される第3抵抗部と、
PNP型の第2トランジスタと、
一端が前記第2トランジスタのエミッタに電気的に接続され、他端がグラウンドに電気的に接続されるグラウンド側抵抗部と、
アノードが前記第2トランジスタのエミッタと前記グラウンド側抵抗部との間の導電路に電気的に接続され、カソードが前記第2導電路に電気的に接続されるツェナーダイオードと、
前記第2トランジスタのベースに動作電圧を印加する制御部と、
を有し、
前記第1トランジスタのコレクタが前記第2トランジスタのコレクタ及び前記制御端子に電気的に接続され、
前記第2トランジスタは、前記制御部が前記第2トランジスタのベースに前記動作電圧を印加した動作状態のときに通電状態となり、
前記ツェナーダイオードは、前記動作状態のときに前記第2導電路の電圧を前記ツェナーダイオードの両端電圧に応じた電圧に定め、
前記グラウンド側抵抗部は、前記動作状態のときに前記第2抵抗部を流れる電流の値と前記第3抵抗部を流れる電流の値と前記ツェナーダイオードを流れる電流の値とを加算した加算値に応じた電流が流れ、
前記制御部は、前記第2導電路の電圧が閾値以下になった場合に、前記動作電圧の出力を停止する。
上記第1導電路に電気的に接続される蓄電部と、
上記電圧レギュレータと、を備え、
上記制御部は、バックアップ条件の成立に応じて上記第2トランジスタのベースに上記動作電圧を印加する。
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
このようにすれば、第2導電路を流れる出力電流が基準を超えて増大した場合に強制的に出力を停止し得る構成を、回路規模の複雑化を抑えて実現し得る。特に、制御部以外の主要な要素を、受動素子を主として構成することができるため、回路を簡易化、小型化する上でメリットが大きい。
まず、第2トランジスタが非通電状態であるときには第3抵抗部に電流が流れず、第2トランジスタが通電状態にあるときには第3抵抗部にはスイッチにおける第1抵抗部側の一端と制御端子との間の電位差に応じた第3電流が流れるようになっていることが望ましい。そして、第3電流が流れる場合にスイッチがオン動作することが望ましい。そして、第1導電路とスイッチとの間に第1抵抗部が介在することで、第1抵抗部の他端の電圧がスイッチを流れる電流に応じた値に定められることが望ましい。そして、第1トランジスタは、エミッタが第2抵抗部を介して第1導電路に接続され、ベースが直接又は他部材を介して第1抵抗部とスイッチとの間の導電路に電気的に接続されることで、第1抵抗部を流れる第1電流が一定値を超えた場合に第1トランジスタが通電し、第2抵抗部に第2電流が流れるようになっていることが望ましい。そして、第1抵抗部を流れる第1電流が一定値以下である場合には第1トランジスタが通電せず、第2抵抗部に第2電流が流れないようになっていることが望ましい。そして、第2トランジスタが通電状態にあるときには、第2トランジスタのエミッタ電圧が第2トランジスタのベース電圧とベースエミッタ間電圧とに基づく固定値であることが望ましい。そして、グラウンド側抵抗部には、第2トランジスタのエミッタ電圧とグラウンド側抵抗部の抵抗値とに基づく固定電流が流れるようになっていることが望ましい。そして、固定電流の値は、上記第2電流の値と上記第3電流の値とツェナーダイオードをカソード側からアノード側に流れる電流の値の和に応じた値になっていることが望ましい。そして、第2電流の増大に応じてツェナーダイオードをカソード側からアノード側に流れる電流が減少するようになっていることが望ましい。更に、ツェナーダイオードをカソード側からアノード側に流れる電流が所定電流値以下になった場合(即ち、第2導電路に印加される電圧が所定電圧値以下になった場合)にツェナーダイオードがブレークダウンしないようになっていることが望ましい。そして、第2導電路に印加される電圧は、ツェナーダイオードにおいてカソード側からアノード側に電流が流れている場合にはツェナーダイオードの両端電圧と第2トランジスタのエミッタ電圧との和に応じた値になっていることが望ましい。このような構成において、第2導電路の電圧が閾値以下になった場合に制御部が動作電圧の出力を停止し、これに応じて、第2トランジスタが非通電状態となり、スイッチがオフ状態になるように動作することが望ましい。このような構成によれば、制御部以外の大部分又は全部の素子を受動素子によって構成することができるため、回路規模の抑制やコスト低減の面で有利になる。
本開示の電圧レギュレータ及び車載用のバックアップ電源の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
制御部60は、トランジスタ42のベースに電圧値Vccの動作電圧を印加する。これにより、トランジスタ42は、通電状態となり、コレクタからエミッタに電流が流れる。電圧レギュレータ10から第2導電路92に出力される出力電圧の電圧値Voutは、抵抗37の両端電圧の電圧値V7と、ツェナーダイオード51のツェナー電圧Vzと、の和V7+Vzで表される。また、電圧値V7は、抵抗35の抵抗値をR5とし、抵抗36の抵抗値をR6とし、トランジスタ42のベース−エミッタ間電圧の電圧値をVbeとすると、V7=Vcc×R6/(R5+R6)−Vbeとなる。そのため、Vout=V7+Vz=Vcc×R6/(R5+R6)−Vbe+Vzとなる。
このようにすれば、第2導電路92を流れる出力電流が基準を超えて増大した場合に強制的に出力を停止し得る構成を、回路規模の複雑化を抑えて実現し得る。特に、制御部60以外の主要な要素を、受動素子を主として構成することができるため、回路を簡易化、小型化する上でメリットが大きい。
まず、トランジスタ42が非通電状態であるときには抵抗33に電流が流れず、トランジスタ42が通電状態にあるときには抵抗33にはスイッチ21における抵抗31側の一端とスイッチ21のゲートとの間の電位差に応じた第3電流が流れるようになっている。そして、第3電流が流れる場合にスイッチ21がオン動作する。そして、第1導電路91とスイッチ21との間に抵抗31が介在することで、抵抗31の他端の電圧がスイッチ21を流れる電流に応じた値に定められる。そして、トランジスタ41は、エミッタが抵抗32を介して第1導電路91に接続され、ベースが直接又は他部材を介して抵抗31とスイッチ21との間の第3導電路93に電気的に接続されることで、抵抗31を流れる第1電流が一定値を超えた場合にトランジスタ41が通電し、抵抗32に第2電流が流れるようになっている。そして、抵抗31を流れる第1電流が一定値以下である場合にはトランジスタ41が通電せず、抵抗32に第2電流が流れないようになっている。そして、トランジスタ42が通電状態にあるときには、トランジスタ42のエミッタ電圧がトランジスタ42のベース電圧とベースエミッタ間電圧とに基づく固定値である。そして、抵抗37には、トランジスタ42のエミッタ電圧と抵抗37の抵抗値とに基づく固定電流が流れるようになっている。そして、固定電流の値は、上記第2電流の値と上記第3電流の値とツェナーダイオード51をカソード側からアノード側に流れる電流の値の和に応じた値になっている。そして、第2電流の増大に応じてツェナーダイオード51をカソード側からアノード側に流れる電流が減少するようになっている。更に、ツェナーダイオード51をカソード側からアノード側に流れる電流が所定電流値以下になった場合(即ち、第2導電路92に印加される電圧が所定電圧値以下になった場合)にツェナーダイオード51がブレークダウンしないようになっている。そして、第2導電路92に印加される電圧は、ツェナーダイオード51においてカソード側からアノード側に電流が流れている場合にはツェナーダイオード51の両端電圧とトランジスタ42のエミッタ電圧との和に応じた値になっている。このような構成において、第2導電路92の電圧が閾値以下になった場合に制御部60が動作電圧の出力を停止し、これに応じて、トランジスタ42が非通電状態となり、スイッチ21がオフ状態になるように動作する。このような構成によれば、制御部60以外の大部分又は全部の素子を受動素子によって構成することができるため、回路規模の抑制やコスト低減の面で有利になる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。
例えば、実施形態において、抵抗35,36の抵抗値を任意に変更して、制御部60からトランジスタ42のベースに印加する電圧の値を変更することで、出力電圧の電圧値Voutを所望の値に調整することができる。
実施形態において、トランジスタ41のベースは、抵抗34の他端に電気的に接続されていたが、抵抗34を介さず、第3導電路93に直接電気的に接続されていてもよい。
21…スイッチ
31…抵抗(第1抵抗部)
32…抵抗(第2抵抗部)
33…抵抗(第3抵抗部)
34,35,36…抵抗
37…抵抗(グラウンド側抵抗部)
41…トランジスタ(第1トランジスタ)
42…トランジスタ(第2トランジスタ)
51…ツェナーダイオード
60…制御部
61…制御回路
91…第1導電路
92…第2導電路
93…第3導電路
100…車載用の電源システム
101…車載用の電源部
102…車載用の蓄電部
103…負荷
105…充電回路
106…放電回路
110…車載用のバックアップ電源
191…導電路
Claims (2)
- 第1導電路を介して供給される電力に基づいて入力電圧が入力され、第2導電路に出力電圧を出力する電圧レギュレータであって、
制御端子を有し、前記第1導電路と前記第2導電路との間に設けられるスイッチと、
一端が前記第1導電路に電気的に接続され、他端が前記スイッチに電気的に接続される第1抵抗部と、
ベースが前記第1抵抗部と前記スイッチとの間の導電路に直接又は抵抗を介して電気的に接続されるNPN型の第1トランジスタと、
一端が前記第1導電路に電気的に接続され、他端が前記第1トランジスタのエミッタに電気的に接続される第2抵抗部と、
一端が前記第1抵抗部と前記スイッチとの間の導電路に電気的に接続され、他端が前記第1トランジスタのコレクタに電気的に接続される第3抵抗部と、
PNP型の第2トランジスタと、
一端が前記第2トランジスタのエミッタに電気的に接続され、他端がグラウンドに電気的に接続されるグラウンド側抵抗部と、
アノードが前記第2トランジスタのエミッタと前記グラウンド側抵抗部との間の導電路に電気的に接続され、カソードが前記第2導電路に電気的に接続されるツェナーダイオードと、
前記第2トランジスタのベースに動作電圧を印加する制御部と、
を有し、
前記第1トランジスタのコレクタが前記第2トランジスタのコレクタ及び前記制御端子に電気的に接続され、
前記第2トランジスタは、前記制御部が前記第2トランジスタのベースに前記動作電圧を印加した動作状態のときに通電状態となり、
前記ツェナーダイオードは、前記動作状態のときに前記第2導電路の電圧を前記ツェナーダイオードの両端電圧に応じた電圧に定め、
前記グラウンド側抵抗部は、前記動作状態のときに前記第2抵抗部を流れる電流の値と前記第3抵抗部を流れる電流の値と前記ツェナーダイオードを流れる電流の値とを加算した加算値に応じた電流が流れ、
前記制御部は、前記第2導電路の電圧が閾値以下になった場合に、前記動作電圧の出力を停止する
電圧レギュレータ。 - 前記第1導電路に電気的に接続される蓄電部と、
請求項1に記載の電圧レギュレータと、を備え、
前記制御部は、バックアップ条件の成立に応じて前記第2トランジスタのベースに前記動作電圧を印加する
車載用のバックアップ電源。
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