JP2799529B2 - 安定化電源回路 - Google Patents

安定化電源回路

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】電子機器には、一般に安定化電源
回路が使用され、これはパワートランジスタと出力電圧
をフィードバックしパワートランジスタのベース電流を
制御する制御回路部とによって構成されている。本発明
は、このような安定化電源回路の改良に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】図6は、従来のPNPパワートランジス
タとそのベースに接続された制御回路部とよりなる安定
化電源回路の一例のブロック図である。
【0003】PNPトランジスタTrは、パワートラン
ジスタが使用され、そのエミッタは入力端子VI に、そ
のコレクタは出力端子VO に、そのベースは制御回路部
Cの制御入力端子VINに接続されている。エミッタとベ
ースとの間には抵抗Rが接続されている。抵抗Rの作用
については後述する。
【0004】制御回路部Cの電源入力端子VI 1は入力
端子VIに、その出力端子VO 1は出力端子VO に接続
され、その接地端子GND1は接地されている。
【0005】抵抗Rは、制御回路部Cの制御入力端子V
INの高温時のリーク電流により、PNPトランジスタT
rが誤動作することを防止する。たとえば、接合の温度
j が約150℃になると、制御回路部Cの内部の過熱
保護回路が動作状態となり、PNPトランジスタTrが
導通しなくなり、そのコレクタ電流IC は、通常はほと
んど流れないのであるが、抵抗Rがない場合には、制御
入力端子VINのリークがあると、これはドライブ電流I
D となり、ドライブ電流ID はPNPトランジスタTr
の電流増幅率hFE(約200)倍され、出力側へ電流が
流れてしまう。
【0006】ところが、抵抗Rがあると、リーク電流に
よるドライブ電流ID の抵抗Rでの電圧降下が、PNP
トランジスタTrのVBEに達しなければ、PNPトラン
ジスタTrは導通しないため、万一リークがあっても誤
動作を防ぐことができる。
【0007】このような過熱保護動作のため、一般に抵
抗RをPNPトランジスタTrのエミッタとベースとの
間に設けて、過熱保護動作をさせていた。
【0008】しかし、抵抗Rがあると、たとえば、出力
側に大きな容量(約1000μA以上)が接続されてい
る場合に、入力側の電圧を瞬時に遮断すると、出力側に
容量があるため、出力電圧はただちには変動しないた
め、入力側より出力側の電圧が高くなり、抵抗Rには電
流IB´が流れ、PNPトランジスタTrが逆トランジ
スタ動作を起こす。
【0009】この動作により、出力側から入力側へ過大
電流が流れ、PNPトランジスタTrを破壊する恐れが
あった。このため、従来は、PNPトランジスタTrを
保護するために、図6に示すような保護ダイオードDを
付加する必要があった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】従来の回路によれば、
過熱による誤動作を防止するための保護抵抗を設けた
り、PNPトランジスタTrの過大電流による破壊を防
止するための保護ダイオードを付加する必要があった。
【0011】本発明の目的は、保護抵抗や保護ダイオー
ドを設けることなく、安定化電源回路を得ることにあ
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の安定化電源回路
は、入力端子と出力端子との間に接続されたPNP型パ
ワートランジスタと、PNP型パワートランジスタのベ
ースに接続された出力電圧をフィードバックさせる制御
回路部と、動作時に制御回路部に作用してPNP型パワ
ートランジスタを遮断する過熱保護回路と、入力端子と
過熱保護回路との間に接続された定電流回路となるトラ
ンジスタ回路とによって構成され、該トランジスタ回路
は過熱保護回路の動作時にPNP型パワートランジスタ
のエミッタ・ベース間を短絡するようにされている。
【0013】
【作用】過熱保護回路が動作するとトランジスタ回路が
動作しパワートランジスタの動作を停止させる。したが
って保護抵抗を省略することができ、さらに、保護ダイ
オードも省略することができる。
【0014】
【実施例】図1は、本発明の一実施例の回路図である。
図6の従来例と異なるところは、制御回路部Cと並列に
過熱保護回路Aが接続されており、入力端子VI とPN
PトランジスタTrのベースおよび過熱保護回路の出力
端子IO との間に、トランジスタTr1およびTr2か
らなるカレントミラー回路が接続されていることであ
る。これは定電流回路であって、トランジスタTr2を
流れる電流は一定にされる。
【0015】トランジスタTr1およびTr2のエミッ
タは入力端子VI に接続され、それぞれのベースは共通
に接続され、トランジスタTr1のコレクタはそのベー
スおよび過熱保護回路Aの出力端子IO に接続されてい
る。
【0016】トランジスタTr2のコレクタは、PNP
トランジスタTrのベースに接続されている。
【0017】過熱保護回路Aの入力端子VI 2は、制御
回路部Cの入力端子VI 1に接続され、その接地端子G
ND2は接地されている。
【0018】この過熱保護回路Aは、接合温度Tj =1
50℃付近で電流入力を制御する回路であって、通常は
制御回路部Cを含む電源用ICに予め設けられているか
ら、これを利用することができる。
【0019】まず、接合温度Tj がたとえば150℃付
近に達した過熱保護動作時について考察する。
【0020】従来例と同様に、過熱保護動作後には、ド
ライブ電流ID ≒0となるように動作するが、高温時で
あるので、制御回路部Cのわずかなリーク(Tj =15
0℃で1μA以下)が発生している。しかし、過熱保護
回路Aにも同様にTj ≒150℃で動作しているため、
電流IO 1(約100μA)が流れ、トランジスタTr
1およびTr2が導通する。
【0021】トランジスタTr2は、そのコレクタが制
御回路部Cの制御入力端子VINに接続されているが、こ
このリーク電流は、前述のようにTj =150℃で1μ
A以下であるため、トランジスタTr2は飽和状態とな
っており、そのVCEは約0.1Vとなっている。これに
よりPNPトランジスタTrは、所定のVBEに達するこ
となく導通しないので、高温でのリークによる誤動作を
防ぐことができる。したがって、図6の抵抗Rを設ける
必要がない。
【0022】常温の時は、過熱保護回路Aは動作せず、
したがってダイオード接続されているトランジスタTr
1およびTr2はともに動作せず、図1の回路は、図6
の回路の抵抗Rがない場合と同様になる。
【0023】次に、入力が遮断され出力側が入力側より
高い電圧となった場合について考察する。
【0024】出力側から見ると、PNPトランジスタT
rとトランジスタTr2とは順方向であるが、制御回路
部Cと加熱保護回路Aは、入力が遮断されたときは動作
していないため、これらには電流が流れ込まない。図1
の回路では、従来例での抵抗Rに対応するものはないか
ら、これに流れる電流IB´に対応するものもない。
【0025】よって、PNPトランジスタTrの逆トラ
ンジスタ動作が起こらなくなり、出力側から入力側へ過
大電流が流れず、PNPトランジスタTrの破壊する恐
れはなくなる。
【0026】図2は、具体的な回路の一例である。この
例では、制御回路部に設けた過熱保護回路(点線で囲ま
れている)の一部をカレントミラー回路の過熱保護回路
の一部として利用している。
【0027】制御回路部は、トランジスタTr3と、比
較器Bと、定電流源として使用されるJFET(ジャン
クション・フィールド・エフェクト・トランジスタ)T
r10と、過熱保護回路を構成するトランジスタTr4
およびTr5等により構成されている。端子IO
IN,VO ,VO 1およびGND1等はそれぞれ図1と
対応している。JFETTr10の代わりに、定電流源
とはならないが200KΩ程度の抵抗で代用することも
できる。端子VI 1,VI 2等については省略してあ
る。
【0028】トランジスタTr3のコレクタおよびエミ
ッタはそれぞれPNPトランジスタTrと接地に接続さ
れて、トランジスタTr3のベースは、比較器Bの出力
に接続されている。PNPトランジスタTrの出力側
は、抵抗RA およびRB により接地され、それらの接続
部は比較器Bの一方の端子に接続されている。比較器B
の他方の端子は、基準電圧(Vref)回路Eを介して
抵抗R1およびR2により分圧され、分圧された電圧
は、トランジスタTr4およびTr5のベースに与えら
れる。トランジスタTr4およびTr5のエミッタなら
びに基準電圧回路Eは接地され、トランジスタTr4の
コレクタは、トランジスタTr3のベースに接続されて
いる。
【0029】また、トランジスタTr5のコレクタは、
JFETTr10を介して、カレントミラー回路のトラ
ンジスタTr1のコレクタおよびベースに接続されてい
る。
【0030】常温の時は、過熱保護回路は動作せず、P
NPトランジスタTrの出力電圧は、比較器Bおよびト
ランジスタTr3等よりなる回路によりフィードバック
され、定電圧を得ることができる。
【0031】過熱保護動作は、トランジスタTr4およ
びTr5のVBEの温度特性(−2mV/℃)を利用して
行なわれる。基準電圧回路Eの電圧約1.25Vを抵抗
R1およびR2により分圧し、常温で約0.4Vの電圧
をトランジスタTr4のベースに入力している。常温た
とえば約25℃付近では、トランジスタTr4のVBE
約0.65Vであるが、トランジスタTr4は、そのベ
ースに約0.4Vしか入力されていないから、導通しな
い。したがって、トランジスタTr3のベース電流を引
込まないため、トランジスタTr3は正常に動作しす出
力は正常に出る。
【0032】一方、高温時たとえば約150℃になる
と、トランジスタTr4のVBEは0.4Vに低下するた
め、これは導通し、トランジスタTr3のベース電流を
引込み、これを遮断するから、出力も遮断される。この
ときトランジスタTr5も導通し、カレントミラー回路
のトランジスタTr1を導通させ、前述のようにPNP
トランジスタTrを遮断する。
【0033】図3は、他の実施例の回路図である。図2
の実施例と異なるところは、基準電圧回路Eから接地に
至る分圧回路の抵抗R1とR2の間に抵抗R3を追加し
たことである。抵抗R1とR3の接続部をトランジスタ
Tr5のベースに接続し、抵抗R3と抵抗R2の接続部
をトランジスタTr4のベースに接続してある。したが
って、温度が上昇すると、トランジスタTr5の方が早
く動作し、これに接続されるカレントミラー回路のトラ
ンジスタTr1を導通させ、PNPトランジスタTrの
導通を阻止する。各抵抗の値を選択することにより、カ
レントミラー回路および制御回路部のそれぞれの過熱保
護回路の動作温度を独立して自由に設定できる。
【0034】この回路例は、過熱保護動作点の温度にお
ける制御回路部のリークが大きく、制御回路部の過熱保
護動作開始前にPNPトランジスタTrの過熱保護動作
を開始させておく必要がある場合に有用である。
【0035】図4は、さらに他の実施例の回路図であ
る。図2および図3の実施例と異なるところは、制御回
路部の過熱保護回路のトランジスタがTr4,Tr6,
Tr7と3段にされていることである。カレントミラー
回路のトランジスタTr1に接続されているトランジス
タTr5のベースは、トランジスタTr6のベースに接
続されているから、カレントミラー回路の過熱保護回路
もトランジスタ3段によって増幅されている。これによ
り過熱保護動作が急峻になる。
【0036】抵抗R1と抵抗R2の接続点aをトランジ
スタTr4のベースに接続することは図2の実施例と同
様である。トランジスタTr4のコレクタは、抵抗R4
を介して基準電圧回路Eに接続され、また、これはトラ
ンジスタTr6のベースに接続される。トランジスタT
r6のコレクタは抵抗R5を介して基準電圧回路Eに接
続され、また、これはトランジスタTr7のベースに接
続される。トランジスタTr7のコレクタはトランジス
タTr3のベースに接続されている。
【0037】常温時は、図2の実施例について説明した
と同様の理由で、トランジスタTr4は導通しない。よ
ってトランジスタTr6が導通する。そのため、トラン
ジスタTr7のベース電流が引込まれ、トランジスタT
r7は導通しない。したがってトランジスタTr3の動
作を妨げない。また、これとベースを共通にするトラン
ジスタTr5も動作しないから、カレントミラー回路の
トランジスタTr1も導通せず、トランジスタTrは正
常に動作する。
【0038】高温になると、たとえば150℃で、図2
の実施例と同様な理由で、トランジスタTr4が導通す
る。そして、トランジスタTr6が導通せずトランジス
タTr7が導通する。したがって、トランジスタTr3
のベース電流を引抜くため、これは導通しなくなり出力
は遮断される。
【0039】図4の回路においては、抵抗R1とR2と
の接続点aと接地との間には、抵抗R2と並列にトラン
ジスタTr4しか接続されていないから、そのベース電
流I B による抵抗R1とR2の分圧比のずれが小さくな
り、したがって、動作点温度のばらつきを小さくでき
る。もし、IB が大きいと、抵抗R2に流れる電流に比
べて抵抗R1に流れる電流の方がIB 分だけ大きくな
り、抵抗R1とR2による分圧比がずれてくる。図2の
例では、トランジスタTr4とTr5がベースを共通に
2個接続されているから、ベース電流は2IB となり、
図4の例に比べてずれが大きくなる。
【0040】図5は、過熱保護回路のトランジスタが1
段の場合と3段の場合の、カレントミラー回路に接続さ
れる過熱保護回路の動作の比較を示すグラフである。縦
軸は、カレントミラー回路のトランジスタTr1のコレ
クタ電流の大きさを示し、横軸は接合の温度Tj を示
す。曲線Aは1段の場合、曲線Bは3段の場合である。
高温時に制御回路部のトランジスタTr3のリーク電流
が大きく、たとえば、T j =150℃以下のときに、出
力電圧の制御に支障がある場合は、図5に示されるよう
に、トランジスタ1段の曲線Aの特性のほうが、たとえ
ばTj =100℃付近から緩やかに動作するため誤動作
の恐れがない。
【0041】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、従来の
ように保護抵抗や保護ダイオードを設けなくても、高温
時のリーク電流による誤動作を防止し、しかも出力から
入力への過電流による破壊を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のブロック図である。
【図2】具体的な回路の一例である。
【図3】他の具体的な一例の回路図である。
【図4】さらに他の具体例の回路図である。
【図5】過熱保護回路のトランジスタが1段の場合と3
段の場合の比較を示すグラフである。
【図6】従来の回路のブロック図である。
【符号の説明】
A 過熱保護回路 B 比較器 C 制御回路部 D 保護ダイオード E 基準電圧回路 Tr PNPトランジスタ Tr1,Tr2,Tr3,Tr4,Tr5,Tr6,T
r7 トランジスタTr10 JFET

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力端子と出力端子との間に接続された
    PNP型パワートランジスタと、 PNP型パワートランジスタのベースに接続された出力
    電圧をフィードバックさせる制御回路部と、 動作時に制御回路部に作用してPNP型パワートランジ
    スタを遮断する過熱保護回路と、 入力端子と過熱保護回路との間に接続された定電流回路
    となるトランジスタ回路とよりなり、 該トランジスタ回路は過熱保護回路の動作時にPNP型
    パワートランジスタのエミッタ・ベース間を短絡するこ
    とを特徴とする安定化電源回路。
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CN113220062B (zh) * 2021-05-08 2022-12-13 西安微电子技术研究所 一种双极线性稳压器的过温保护电路

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