JP2697010B2 - 定電圧装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、定電圧装置の構成に関するものである。

従来の技術 近年、定電圧装置はあらゆる産業分野に機能素子とし
て多用されている。

以下図面を参照しながら、上述した従来の定電圧装置
の一例について説明する。

第３図（ａ）は、従来の定電圧装置の代表的な回路の
一例を示すものである。第３図（ａ）において、１は非
反転入力端、２は反転入力端、３は第一の増幅段、４は
第二の増幅段、５は電源入力端、６は第三の増幅段、７
は電源出力端、８は基準電圧源、９は出力電圧検出抵抗
部、13は基準電圧源バイアス用定電流源、15は位相補正
部、24は第二の増幅段を制御するトランジスタ、25は第
二の増幅段を制御するトランジスタの制御入力端であ
る。

まず第３図（ａ）において、電源入力端５に印加され
た非安定化直流電圧は、第一の電圧増幅段３と第二の電
圧増幅段４と第三の電圧増幅段６と基準電圧源８と出力
電圧検出生抵抗部９とで構成される負帰還増幅器の働き
により、電源出力端７には安定化された出力電圧が供給
される。この電圧値は、基準電圧源８の電圧値と出力電
圧検出抵抗部９のそれぞれの抵抗値、そして第一の電圧
増幅段３と第二の電圧増幅段４と第三の電圧増幅段６と
で形成される開ループ利得の値により決定される。この
回路構成は、第三の増幅段６が利得を持っていることか
らトランジスタのコレクタ−エミッタ飽和電圧特性付近
まで制御可能な、いわゆる低飽和型定電圧装置である。
さて、一般に電源出力端７の電圧を制御するのに、出力
電圧制御入力端を付加して、外部からの制御信号によ
り、電源出力端７をグランド電位にしたり、所定の定電
圧状態にしたい場合がある。この目的のため、第二の電
圧増幅段を制御するトランジスタ24と、第二の電圧増幅
段を制御するトランジスタの制御入力端25を付加してい
る。ここに、第二の電圧増幅段を制御するトランジスタ
の制御入力端25へ、外部から制御信号を加え、第二の電
圧増幅段を制御するトランジスタ24を飽和状態、または
遮断状態にすることにより、第二の増幅段４を遮断状
態、あるいは能動状態にすることができる。第二の電圧
増幅段４が遮断状態になれば、第三の電圧増幅段６も遮
断状態となり、したがって、電源出力端７が遮断状態
（グランド電位）となる。

第４図（ｂ）は、第４図（ａ）の基本構成回路の電源
出力端７における出力電圧モードで、第二の電圧増幅段
を制御するトランジスタの制御入力端16をON（飽和状
態）−OFF（遮断状態）した時の状態を表している。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、グランド電位か
ら所定の定電圧状態への移行は、第二の電圧増幅段４な
らびに第三の電圧増幅段６が共に利得を持っていること
から、ほとんど瞬時に移行するので電源出力端に接続さ
れた負荷に対する供給電流が極めて大きい場合、突入電
流により瞬間的に電源入力端の電圧が大きく低下し、最
悪の場合は所定の定電圧以下に落ち込み、負荷である接
続回路の誤動作を招いたり、特に最近多用されている、
レーザーダイオードやCMOS構造のLSIなどは、電源投入
時の瞬時立ち上がりにより破壊するという問題点を有し
ていた。

本発明は上記問題点に鑑み、出力電圧を制御できる出
力電圧制御入力端を備え、かつ、グランド電位から所定
の定電圧状態への移行は、大きな時定数をもった、ソフ
トスタート化が可能な定電圧装置を提供するものであ
る。

課題を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の定電圧装置は、
非反転入力端と、反転入力端と、第一の電圧増幅段と、
第二の電圧増幅段と、電源入力端と、上記電源入力端に
一端が接続された第三の電圧増幅段と、上記第三の電圧
増幅段に一端が接続された電源出力端と、上記非反転入
力端に一端が接続された基準電圧源と、上記反転入力端
と上記電源出力端との間に接続された電源電圧検出抵抗
部と、グランド端と、上記基準電圧源の電圧を制御する
基準電圧制御端という構成を備えたものである。

作用 本発明は上記した構成によって、基準電圧源の電圧を
制御する基準電圧制御端を付加するとともに、非反転入
力端の電位がグランド電位にある場合でも、第一の電圧
増幅段が遮断することがない回路構成をとることによ
り、グランド電位から所定の定電圧状態への移行は、た
だ、基準電圧制御入力端の電圧値に依存して決定され
る。したがって、基準電圧源の電圧を制御する基準電圧
制御端に大きな立ち上がり時定数をもった電圧を加える
ことにより、大きな時定数をもつ、ソフトスタート化を
可能とすることとなる。

実 施 例 以下本発明の一実施例の定電圧装置について、図面を
参照しながら説明する。

第１図は本発明の第１の実施例における定電圧装置の
基本構成回路を示すものである。第１図において、１は
非反転入力端、２は反転入力端、３は第一の電圧増幅
段、４は第二の電圧増幅段、５は電源入力端、６は第三
の電圧増幅段、７は電源出力端、８は基準電圧源、９は
出力電圧検出抵抗部、10はグランド端、11は基準電圧制
御端、12は基準電圧制御トランジスタ、13は基準電圧源
バイアス用定電流源、14は逆バイアス防止ダイオード、
15は位相積償部である。

以上のように構成された定電圧装置について、以下第
１図（ａ）及び第１図（ｂ）を用いてその動作を説明す
る。

まず第１図（ａ）において、電源入力端５に印加され
た非安定化直流電圧は、第一の電圧増幅段３と第二の電
圧増幅段４と第三の電圧増幅段６と基準電圧源８と出力
電圧検出抵抗部９とで構成される負帰還増幅器の働きに
より、電源出力端７には安定化された出力電圧が供給さ
れる。この電圧値は、基準電圧源８の電圧値と出力電圧
検出抵抗部９のそれぞれの抵抗値、そして第一の電圧増
幅段３と第二の電圧増幅段４と第三の電圧増幅段６とで
形成される開ループ利得の値により決定される。この回
路構成は、第三の増幅段６が利得を持っていることから
トランジスタのコレクタ−エミッタ飽和電圧特性付近ま
で制御可能な、いわゆる低飽和型定電圧装置である。さ
て、基準電圧制御端11をグランド電位に制御すると、逆
バイアス防止ダイオード14の順方向電圧と、基準電圧制
御トランジスタ12のベース−エミッタ間電圧とは、ほぼ
同電位にあるので、非反転入力端１はグランド電位にあ
る。ここに、第一の電圧増幅段３は非反転入力端１がグ
ランド電位にある場合でも、構成回路内のすべての素子
は能動状態になるように形成されている。したがって、
反転入力端２の電位は、ほぼグランド電位に保持される
ので、出力電圧検出抵抗部９を通って電源出力端７に現
われる電圧は、ほぼグランド電位に維持されることとな
る。つぎに、基準電圧制御端11を基準電圧源８の所定の
電位よりも低い、ある電位に制御すると、非反転入力端
１には、ほぼ同一の電圧が現れる。したがって、反転入
力端２の電位は、ほぼ非反転入力端１と同一の電位に保
持されるので、出力電圧検出抵抗部９を通って電源出力
端７に現れる電圧は、所定の電圧よりも低い、ある中間
の電位に維持されることとなる。さらに基準電圧制御端
11を基準電圧源８の電位よりも大きくした場合は、逆バ
イアス防止ダイオードの働きにより、バイアスされない
ので、非反転入力端１の電位は基準電圧源８の所定の電
位に固定される。したがって、電源出力端７に現れる電
位は所定の出力電圧に固定されることとなる。

以上のように本実施例によれば、基準電圧源の電圧を
制御できる基準電圧制御入力端と、基準電圧制御入力端
がグランド電位にあるときも、第一の電圧増幅段が能動
状態にあるような回路構成を設けることにより、電源出
力端の電位をグランド電位から所定の電圧になるまで、
大きな時定数をもった、ソフトスタート化を可能とする
ことができる。

第１図（ｂ）は、第１図（ａ）の基本構成回路の電源
出力端７における出力電圧モードで、基準電圧源８を制
御する基準電圧制御入力端11をON（開放状態）−OFF
（グランド電位）した時の状態を表している。

以下本発明の第二の実施例について図面を参照しなが
ら説明する。

第２図は本発明の第２の実施例を示す定電圧装置の基
本構成回路である。

同図において、１は非反転入力端、２は反転入力端、
３は第一の電圧増幅段、４は第二の電圧増幅段、５は電
源入力端、６は第三の電圧増幅段、７は電源出力端、８
は基準電圧源、９は出力電圧検出抵抗部、10はグランド
端、11は基準電圧制御端、12は基準電圧制御トランジス
タ、13は基準電圧源バイアス用定電流源、14は逆バイア
ス防止ダイオード、15は位相補償部で、以上は第１図
（ａ）の構成と同様なものである。

第１図（ａ）の構成と異なるのは、基準電圧源８とし
て、抵抗16,18,20,21、トランジスタ17,19,22、コンデ
ンサー23から成る回路構成を用いた点にある。

上記のように構成された定電圧装置について、以下そ
の動作を説明する。

まず、基準電圧源８の中に形成されている回路の、能
動状態における基準電圧値は、トランジスタ22のベース
−エミッタ間電圧（負の温度係数をもつ）と、トランジ
スタ17とトランジスタ19のベース−エミッタ間電圧と差
分値（正の温度係数をもつ）を抵抗20,18で増倍し加算
した値が非反転入力端１に現れる。この電圧値の設定を
約1.2V近辺にすると、極めて温度特性の良い基準電圧が
得られる。この回路構成はバンドギャップレファレンス
として知られている。基準電圧制御端11をグランド電位
に制御すると、逆バイアス防止ダイオード14の順方向電
圧と、基準電圧制御トランジスタ12のベース−エミッタ
間電圧とは、ほぼ同電位にあるので、非反転入力端１は
グランド電位にある。このとき、トランジスタ17、トラ
ンジスタ19、トランジスタ21は遮断状態にある。ここ
に、第一の電圧増幅段３は非反転入力端１がグランド電
位にある場合でも、構成回路内のすべての素子は能動状
態になるように形成されている。したがって、反転入力
端２の電位は、ほぼグランド電位に保持されるので、出
力電圧検出抵抗部９を通って電源出力端７に現れる電圧
は、ほぼグランド電位に維持されることとなる。つぎ
に、基準電圧制御端11を基準電圧源８の所定の電位より
も低い、ある電位に制御すると、非反転入力端１には、
ほぼ同一の電圧が現れる。したがって、反転入力端２の
電位は、ほぼ非反転入力端１と同一の電位に保持される
ので、出力電圧検出抵抗部９を通って電源出力端７に現
れる電圧は、所定の電圧よりも低い、ある中間の電位に
維持されることとなる。さらに基準電圧制御端11を基準
電圧源８の電位よりも大きした場合は、逆バイアス防止
ダイオードの働きにより、バイアスされないので、非反
転入力端１の電位は基準電圧源８の所定の電位（約1.2
V）に固定される。したがって、電源付力端７に現れる
電位は所定の出力電圧に固定されることとなる。

以上のように、基準電圧源として、バンドギャップリ
ファレンスを設けることにより、極めて精度のよい基準
電圧源を実現することができるとともに、電源出力端の
電位をグランド電位から所定の電圧になるまで、大きな
時定数をもった、ソフトスタート化を可能とすることが
できる。

なお、第一の実施例では、電源入力端５は正の電圧が
入力されるものと仮定して回路構成されているが、負の
電圧の入力に対しても、同様の効果が得られるように、
すべてのトランジスタの極性を逆に、すなわちPNPトラ
ンジスタをNPNトランジスタに、NPNトランジスタをPNP
トランジスタにそれぞれ入れ換え、逆バイアス防止ダイ
オード14の極性を反転して接続してもよい。

発明の効果 以上のように本発明は、基準電圧源の電圧を制御でき
る基準電圧制御端を設けることにより、電源出力端の電
位をグランド電位から所定の電圧になるまで、大きな時
定数をもった、ソフトスタート化を可能とすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における定電圧装置の基
本構成回路図及びその動作曲線図、第２図は本発明の第
２の実施例における定電圧装置の基本構成回路図、第３
図は従来の定電圧装置の基本構成回路図及びその動作曲
線図である。 １……非反転入力端、２……反転入力端、３……第一の
電圧増幅段、４……第二の電圧増幅段、５……電源入力
端、６……第三の電圧増幅段、７……電源出力端、８…
…基準電圧源、９……出力電圧検出抵抗部、10……グラ
ンド端、11……基準電圧制御端、12……基準電圧制御ト
ランジスタ、13……基準電圧源バイアス用定電流源、14
……逆バイアス防止ダイオード、15……位相補償部。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】非反転入力端と、反転入力端と、第一の電
   圧増幅段と、第二の電圧増幅段と、電源入力端と、上記
   電源入力端に一端が接続された第三の電圧増幅段と、上
   記第三の電圧増幅段に一端が接続された電源出力端と、
   上記非反転入力端に一端が接続された基準電圧源と、上
   記反転入力端と上記電源出力端との間に接続された電源
   電圧検出抵抗部と、グランド端と、上記基準電圧源の電
   圧を制御する基準電圧制御端とを備え、上記非反転入力
   端の電位がグランド電位にある場合でも、上記第一の電
   圧増幅段が遮断することがなく、また、上記電源出力端
   の電圧を、上記基準電源源で決まる所定の定電圧に達す
   るまでは、上記基準電圧制御端の入力電圧を設定するこ
   とにより決定できることを特徴とする定電圧装置。