JP2901124B2 - 安定化電源回路 - Google Patents

安定化電源回路

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JP2901124B2 JP18667493A JP18667493A JP2901124B2 JP 2901124 B2 JP2901124 B2 JP 2901124B2 JP 18667493 A JP18667493 A JP 18667493A JP 18667493 A JP18667493 A JP 18667493A JP 2901124 B2 JP2901124 B2 JP 2901124B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は2電源方式のレギュレー
タに設けられる安定化電源回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の三端子レギュレータに代表される
シリーズ型レギュレータの安定化電源回路を図を参照し
て説明する。図2は従来の安定化電源回路の回路図、図
3は2電源方式の安定化電源回路の回路図である。従来
の安定化電源回路は、図2に示すように、トランジスタ
Q1、Q2・・・Q10からなる基準電圧発生回路と、
出力トランジスタQ11と、抵抗R6、R7、R8、ト
ランジスタQ12からなる消費電力抑制回路と、ツェナ
ーダイオードZD、抵抗Q9からなるツェナーダイオー
ド回路とを含んでいる。
【0003】基準電圧発生回路は、基準電圧を生成し出
力トランジスタのベースに与えるものであり、消費電力
抑制回路は出力トランジスタのエミッタ電流を検出し、
この検出結果に応じて基準電圧発生回路に生成された基
準電圧を変化させるものであり、ツェナーダイオード回
路は入力端子と出力端子との間の電圧を検出するもので
ある。
【0004】出力トランジスタQ11は、コレクタが入
力端子1に、エミッタが抵抗R8を通して出力端子2
に、ベースがトランジスタQ10のエミッタにそれぞれ
接続されている。
【0005】出力端子2と接地端子3との間には抵抗R
10、R11が直列接続され、両抵抗R10、R11の
接続点PがトランジスタQ3のベースに接続されてい
る。
【0006】出力トランジスタQ11のベース・エミッ
タ間には、抵抗R6、R7が直列接続されており、両抵
抗R6、R7の抵抗分岐点QがトランジスタQ12のベ
ースに接続されている。
【0007】また、ツェナーダイオードZDのカソード
は入力端子1に、アノードは抵抗R9を通してトランジ
スタQ12のベースに接続されており、トランジスタQ
12のコレクタはトランジスタQ10のベースとトラン
ジスタQ2のコレクタに接続されている。また、トラン
ジスタQ12のエミッタは、出力端子2に接続されてい
る。そして、トランジスタQ12によって出力トランジ
スタQ11のベース電流を制御するように構成されてい
る。抵抗R12は各トランジスタQ10、Q11のベー
ス・エミッタ間電圧差の補正用に設けられている。本例
では、各トランジスタQ10、Q11はダーリントン接
続の構成となっている。
【0008】前記安定化回路は、負荷短絡時または出力
トランジスタQ11のオン時において、出力トランジス
タQ11の消費電力が一定耐量を超えたときに出力トラ
ンジスタQ11の出力を抑制することによりデバイスを
破壊から保護するように構成されている。
【0009】図2において、入力電圧をVIN、出力電圧
をVO 、出力電流IO とすると、 VIN≧VO +R8 ×IO +VBEQ11 +VBEQ10 +VCEQ2
+VR2 但し、R8 は、抵抗R8の抵抗値、VBEQ11 、VBEQ10
はトランジスタQ11、Q10のベース・エミッタ間の
電圧、VCEQ2はトランジスタQ2のコレクタ・エミッタ
間の電圧、VR2は抵抗R2における電圧降下である。
【0010】上式において、出力電流IO =1Aを流す
場合には、通常入力電圧VINをVIN≧VO +2.5Vに
設定する必要がある。従って、出力トランジスタQ11
の消費電力PO は PO ≧(VIN−V0 )×I0 ・・・(1) となる。
【0011】(1) 式において、VIN−V0 =2.5V、
O =1Aとすると、PO ≧2.5Wとなり、これ以下
に消費電力を抑えることができない。
【0012】これに対して、図3に示すように、図2の
回路をA点で切り離し、バイアス電圧VB と入力電圧V
INの2電源に分けた場合、入力電圧VINと出力電圧V0
とは次式の関係がある。すなわち、 VIN≧VO +R8 ×IO +VCEQ11 ・・・(2) 但し、VCEQ11 はトランジスタQ11のコレクタ・エミ
ッタ間電圧、ここでR8 =0.2Ω、IO =1Aにおけ
るVCEQ11 =0.2Vとすると、 VIN−VO ≧0.2×1+0.2=0.4V となる。
【0013】従って、出力トランジスタQ11の消費電
力PO は、(1) 式より PO ≧0.4×1=0.4W となり、大幅な消費電力の低減を行うことができる。
【0014】また、前記2電源方式においては、入力電
圧VINを印加したままで、バイアス電圧VB を0Vにす
ることにより、トランジスタQ10のベース電流を断つ
ことができるので、レギュレータとしてオン・オフ状態
を得ることになる。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記図
3に示す回路構成のままでは、バイアス電圧VB =0
V、すなわちトランジスタQ10のベースに電流が供給
されていない場合でも、入力電圧VINにより入力端子1
からツェナーダイオードZD、抵抗R9、R7、R8、
R10、R11とを漏れ電流が流れる経路が存在する。
従って、無負荷時にツェナー電圧VZDより大きい電圧が
入力端子1に印加されると、出力電圧VO が出力され
る。すなわち、漏れ電流が流れるという問題点があっ
た。
【0016】本発明は上記事情に鑑みて創案されたもの
で、バイアス電圧が0Vの場合でも、入力端子より接地
に漏れ電流が流れないようにして損失を少なくした安定
化電源回路を提供することを目的としている。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明に係る安定化電源
回路は、入力端子と出力端子との間にコレクタ・エミッ
タが結合された出力トランジスタと、別入力されたバイ
アス電圧に基づいて出力電圧を安定化させるための基準
電圧を生成するとともに当該基準電圧を出力トランジス
タのベースに与える基準電圧発生回路と、出力トランジ
スタのエミッタ電流を検出するとともに当該検出結果に
応じて基準電圧発生回路にて生成される基準電圧を変化
させる消費電力抑制回路と、入力端子と出力端子との間
の電圧を検出するツェナーダイオード回路とを具備した
安定化電源回路であって、出力トランジスタのベース・
エミッタ間電圧を検出するとともに当該検出結果がある
以下であれば入力端子からツェナーダイオード回路に
かけて流れる漏れ電流を遮断せしめる遮断回路を備えて
いる。
【0018】
【作用】バイアス電圧が所定値以下になると、出力トラ
ンジスタが動作しない。このとき出力トランジスタのベ
ース・エミッタ間電圧がある値以下となり、遮断回路が
遮断動作となる。これにより入力端子からツェナーダイ
オード回路にかけて流れる漏れ電流が遮断される。
【0019】
【実施例】以下、図面を参照して本発明に係る安定化電
源回路の一実施例を説明する。図1は本発明の一実施例
に係る安定化電源回路の回路図で、基準電圧発生回路を
除く部分を破線で示している。従来技術と同一の部品は
同一の符号を付して説明を行う。
【0020】本実施例に係る安定化電源回路は、トラン
ジスタQ1、Q2・・・Q10からなり、別入力された
バイアス電圧に基づいて出力電圧を安定化させるための
基準電圧を生成する基準電圧発生回路と、抵抗R7、R
8、R14、トランジスタQ12からなる消費電力抑制
回路と、ツェナーダイオードZDと抵抗R9からなるツ
ェナーダイオード回路と、トランジスタQ13、14等
からなる遮断回路を含んでいる。
【0021】前記遮断回路は、トランジスタQ11のベ
ース・エミッタ間電圧を検出するとともに、上記バイア
ス電圧が所定値以下になるに伴い、トランジスタQ11
のベース・エミッタ間電圧がある値以下になると、トラ
ンジスタ13、14がともにオフとなり、その結果、
力端子から上記ツェナーダイオード回路にかけて流れる
漏れ電流を遮断せしめるものである。
【0022】前記トランジスタQ13は、エミッタが入
力端子1に、コレクタがツェナーダイオードのカソード
に、ベースがトランジスタQ14のコレクタにそれぞれ
接続されている。
【0023】前記トランジスタQ14は、エミッタが抵
抗R14を介して出力トランジスタQ11のエミッタ
に、ベースが出力トランジスタQ11のベースに、コレ
クタがトランジスタQ13のベースにそれぞれ接続され
ている。
【0024】前記抵抗R14は、出力トランジスタQ1
1、トランジスタQ14のベース・エミッタ間電圧V
BEQ11 、VBEQ14 の電圧差を補正するものである。
【0025】次に、第1の発明に係る安定化電源回路の
動作について説明する。 出力電流I0 が出力している場合 出力トランジスタQ11はオン状態で、ベース・エミッ
タ間電圧VBEQ11 は立ち上がった状態となる。トランジ
スタQ14は、オン状態となり、抵抗R13及びトラン
ジスタQ13のベース電流を引き抜くことで、トランジ
スタQ13はオン状態になる。すなわち、消費電力抑制
回路は入力端子1からトランジスタQ13、ツェナーダ
イオードZD、抵抗R9を通し、トランジスタQ12の
ベースに接続される構成となる。すなわち、図3と同等
の回路構成となる。
【0026】この時のピーク出力電流をI0Pとすれば、 VBEQ12 =VBEQ11 ×{R7 /(R6 +R7 )}+I0P×R8 ・・・(3) となる。例えば、VBEQ12 =VBEQ11 =0.7V、R6
=600Ω、R7 =400Ω、R8 =0.2Ωとする
と、I0P≒2Aとなる。
【0027】前記ピーク出力電流I0Pで、負荷短絡時又
は負荷が重くなると、出力端子2の出力電圧V0 の低下
により、出力トランジスタQ11のコレクタ・エミッタ
間電圧VCE11は入力端子電圧1の入力電圧をVINとする
と、 VCE11=VIN−V0 −I0P×R8 ・・・(4) で表され、このときの出力トランジスタQ11での消費
電力P01は P01≒VCE11×I0P=(VIN−V0 −I0P×R8 )×I0P・・・(5) デバイスとしての消費電力P0 はその他回路部での電力
消費を無視すると、 P0 ≒(VIN−V0 )×I0P・・・(6) となり、出力電圧V0 の低下とともに消費電力が増大す
る。例えば、VIN−V0=20Vとなれば、P0 =40
Wとなる。
【0028】入出力端子間の電圧差(VIN−V0 )が増
大してツェナーダイオードZDのツェナー電圧VZDを超
えると、抵抗R9を通して入力端子1より抵抗分岐点Q
に電流が流れ込み、出力電流I0Pを押さえ、消費電力を
制限する。
【0029】以下、数値を用いて具体例を説明する。 VIN−V0 =I0P2 ×R8 +(I1 +I2 )R7 +I1 ×R9 +VZD・・・(7) VBE11=I2 ×R6 + (I1 +I2 ) ×R7 ・・・(8) VBE12=I0P2 ×R8 + (I1 +I2 ) ×R7 ・・・(9) (7) 、(8) 式より VIN−V0 =I0P2 ×R8 +I1 ( R7 +R9 ) +{R7 /(R6 +R7 )}× (VBEQ11 −R7 ×I1 )・・・(10) となる。
【0030】簡単化のため、 I1 ≒ (VIN−V0 −VZD)/R9 ・・・(11) とし、前記通りVIN−V0 ≒20V、VZD=8V、R6
=600Ω、R7 =400Ω、R8 =0.2Ω、R9
15KΩとすると、I0P2 ≒0.82Aとなり、消費電
力P02はP02≒16.4Wに抑制されている。すなわ
ち、消費電力抑制回路の動作によって消費電力は約41
%に減少する。
【0031】出力電流I0 が出力していない場合(出
力が無負荷の場合) 抵抗R11を流れる電流I11{I11=V0/(R10+R
11)}が抵抗R6、R7、R14を流れる。ここに、出
力トランジスタQ11のベース・エミッタ間電圧V
BEQ11 が立ち上がらないように抵抗R6、R7、R14
を設定することにより、前記電圧VBEQ11 が立ち上がら
ず、トランジスタQ14はトランジスタQ11とともに
オフ状態であり、トランジスタQ13もオフ状態とな
る。すなわち、消費電力抑制回路が遮断された状態とな
る。
【0032】この状態で、入力端子4のバイアス電圧V
B を零ボルト付近に低下させるか、あるいはバイアス電
圧VB をオープンにすると、トランジスタQ2よりトラ
ンジスタQ10のベースに電流供給がなされないため、
各トランジスタQ10、Q11はオフ状態となる。従っ
て、入力電圧VIN及びバイアス電圧VB からの電流経路
がないので、漏れ電流が流れず、出力電圧V0 が出力さ
れない。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る安定
化電源回路は、遮断回路としてツェナーダイオード回路
オン・オフ用トランジスタQ13と、出力電流が流れた
ときのみ前記トランジスタQ13をオンさせるトランジ
スタQ14を具備している。そして、出力トランジスタ
に電力消費が生じたときのみ消費電力抑制回路を作動さ
せ、消費電力を低減される。また、出力電流が出力して
いない場合には消費電力抑制回路を遮断し、入力電圧及
びバイアス電圧から接地に漏れ電流が流れないので、損
失が少なくなるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る安定化電源回路の回路図である。
【図2】従来の安定化電源回路の回路図である。
【図3】従来の異なる安定化電源回路の回路図である。
【符号の説明】
Q トランジスタ R 抵抗 ZD ツェナーダイオード

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コレクタ・
    エミッタが結合された出力トランジスタと、別入力され
    たバイアス電圧に基づいて出力電圧を安定化させるため
    基準電圧を生成するとともに当該基準電圧を出力トラ
    ンジスタのベースに与える基準電圧発生回路と、出力ト
    ランジスタのエミッタ電流を検出するとともに当該検出
    結果に応じて基準電圧発生回路にて生成される基準電圧
    を変化させる消費電力抑制回路と、入力端子と出力端子
    との間の電圧を検出するツェナーダイオード回路とを具
    備した安定化電源回路において、出力トランジスタの
    ース・エミッタ間電圧を検出するとともに当該検出結果
    ある値以下であれば入力端子からツェナーダイオード
    回路にかけて流れる漏れ電流を遮断せしめる遮断回路を
    設けたことを特徴とする安定化電源回路。
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