JP3558938B2 - DC stabilized power supply - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オフ時の電流消費が低く、低電圧で動作する直流安定化電源に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の直流安定化電源について図４、図５、及び図６を参照しながら以下に説明する。
【０００３】
従来の直流安定化電源は、図４に示すように、オン／オフ回路６１はオン／オフ端子（図５及び図６参照）による信号を受け、基準電圧Ｖｒｅｆを出力する基準電圧発生回路６７の回路ブロック全体を遮断していた。つまり、後述するスイッチ（図５及び図６参照）が電源ライン（直流電源ＶＩ）と基準電圧発生回路６７との間に位置し、そのスイッチをオフすることで基準電圧発生回路６７の回路電流を遮断し、オフ時の低消費電流化を実現していた。
【０００４】
上記直流安定化電源は、基準電圧発生回路６７がオフすると、図４から明らかなように、誤差増幅器６８もオフするため、出力電圧ＶＯが落ち、回路全体を静止状態にすることが可能である。そのため、直流安定化電源の出力をオフさせるには基準電圧発生回路６７の回路電流を絶つことが有効である。ここでいうオフ時低消費電流とは、直流安定化電源全体の回路電流がリーク電流のみの数ｎＡ〜数十ｎＡ程度をいう。
【０００５】
従来の直流安定化電源の例について図５及び図６を参照しながら説明する。図５は、トランジスタＱＮ３３（ＮＰＮトランジスタ）を上記スイッチとして基準電圧発生回路６７の回路電流を遮断する例を示す。上記オン／オフ端子を或る閾値電圧（スレッシュホールド電圧）未満にすると、トランジスタＱＮ３１（ダイオード）、トランジスタＱＮ３２がオフし、トランジスタＱＮ３２のコレクタ電流を引かなくなるため、トランジスタＱＬ３４のベース電位がＶＩ電位に近づき、トランジスタＱＬ３４もオフする。その結果、トランジスタＱＮ３３へのベース電流が絶たれるため、トランジスタＱＮ３３がオフし、基準電圧発生回路６７の回路電流を遮断することが可能となる。
【０００６】
この直流安定化電源の最低動作電圧は、トランジスタＱＮ３３のベース−エミッタ間の電圧をＶｂｅ（ＱＮ３３）で表し、トランジスタＱＬ３４のコレクタ−エミッタ間の電圧をＶｃｅ（ＱＬ３４）で表すと、〔（基準電圧発生回路６７の最低動作電圧）＋Ｖｂｅ（ＱＮ３３）＋Ｖｃｅ（ＱＬ３４）〕となり、直流安定化電源の最低動作電圧（直流電源ＶＩ）を引き上げる回路構成となっている。
【０００７】
また、少しでも最低動作電圧を低くするため、直流電源ＶＩと基準電圧回路とのスイッチにＰＮＰトランジスタが用いられる。基準電圧発生回路６７の回路電流が少ない場合、この構成を用い、ＮＰＮトランジスタを使用するよりもＶｂｅの電圧分だけ低電圧動作化が可能となる。
【０００８】
図６は、ＰＮＰトランジスタとしてトランジスタＱＬ１１を上記スイッチとして基準電圧発生回路６７の回路電流を遮断する例を示す。オン／オフ端子を或る閾値電圧未満にすると、トランジスタＱＮ１１・ＱＮ１２がオフし、トランジスタＱＮ１２のコレクタ電流を引かなくなるため、トランジスタＱＬ１１のベース電位がＶＩに近づき、トランジスタＱＬ１１もオフする。これにより、基準電圧発生回路６７の回路電流を遮断することが可能である。この直流安定化電源の最低動作電圧は、トランジスタＱＬ１１のコクレタ−エミッタ間の電圧をＶｃｅ（ＱＬ１１）で表すと、〔（基準電圧発生回路６７の最低動作電圧）＋Ｖｃｅ（ＱＬ１１）〕となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
近年、低消費電力化と機器の低電圧動作化が進み、できる限り入力電源−出力電圧間電圧を抑える要望が高まっている。また、機器のパワーマネージメントの必要性からオフ時低消費電流型で且つ低電圧動作可能な直流安定化電源（レギュレータ）の必要性が拡大した。
【００１０】
例えば、機器、つまり、ＣＰＵやシステムＬＳＩの入力電圧が１．８Ｖであるとすると、直流安定化電源の出力電圧が１．８Ｖ、入力電圧が２．８Ｖ、出力電流が１Ａとすると、１ワットの電力損失が発生する。このように、出力電流が増加すると、それに伴って電力損失（無効電力）も増加する。
【００１１】
ＣＰＵやシステムＬＳＩは、その周波数の増加に伴って益々低電圧動作化が進むと考えられる。無効電力をできる限り削減するために、入力電圧の低電圧化、つまり低電圧動作可能なオフ時低消費電流型レギュレータが必要とされる。
【００１２】
図５に示したオン／オフ回路では、トランジスタＱＮ３３及び該トランジスタＱＮ３３を駆動するトランジスタＱＬ３４を用い、直流電源ＶＩと基準電圧発生回路６７とを切り離すことによって発生する基準電圧を０Ｖにしている。しかしながら、このオン／オフ回路では、動作電圧（直流電源ＶＩ）として、上記基準電圧発生回路６７の最低動作電圧に、トランジスタＱＮ３３のベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅ（ＱＮ３３）と、トランジスタＱＬ３４のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ（ＱＬ３４）とを加えたものが必要となり、このような従来のオン／オフ回路は低電圧動作に適さない。
【００１３】
また、図６に示したように、基準電圧発生回路６７をオフするスイッチとしてトランジスタＱＬ１１を用いると、図５の場合よりも低電圧動作が可能となる。つまり、このオン／オフ回路では、動作電圧（電源ＶＩ）として、上記基準電圧発生回路６７の最低動作電圧に、トランジスタＱＬ１１のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ（ＱＬ１１）を加えたものが必要となる。したがって、この場合でも、直流電源ＶＩと基準電圧発生回路６７の間でトランジスタＱＬ１１によって遮断することが必要であり、このため、トランジスタＱＬ１１のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ（ＱＬ１１）が無駄な電圧となり、オフ時の低消費電力化に支障を来すという問題を有している。
【００１４】
以上のように、従来の直流安定化電源においては、上記基準電圧発生回路６７の最低動作電圧に、少なくともスイッチング用のトランジスタのコレクタ−エミッタ間電圧を加えたものが動作電圧となり、これにより直流電源ＶＩを引き上げることになる。このような状況下で、オフ時低消費電流の機能を保持したまま、０．１Ｖでも０．２Ｖでも直流電源ＶＩを引き下げて、できる限り低電圧で動作する直流安定化電源が求められている。
【００１５】
上記課題に鑑み本発明はなされたものであり、本発明の目的は、基準電圧発生回路の最低動作電圧で動作する直流安定化電源を提供すること、及びオフ時低消費電流機能を更に備えた直流安定化電源を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る直流安定化電源は、上記課題を解決するために、基準電圧発生回路からの基準電圧と検出された出力電圧との差に基づいて、入力直流電源を電力半導体素子によってスイッチングして所定の出力電圧を出力する直流安定化電源において、以下の措置を講じたことを特徴としている。
【００１７】
即ち、上記直流安定化電源は、上記基準電圧発生回路のオン／オフを制御するオン／オフ回路を備え、上記オン／オフ回路と上記基準電圧発生回路は、直流安定化電源全体の動作電圧が上記基準電圧発生回路の最低動作電圧に等しくなるように構成されている。
【００１８】
上記の発明によれば、基準電圧発生回路から目標の出力電圧に対応する基準電圧が出力される。この基準電圧と検出された出力電圧との差に基づいて、入力直流電源は、電力半導体素子によってスイッチングされて所定の出力電圧が外部へ出力される。
【００１９】
上記基準電圧発生回路のオン／オフがオン／オフ回路によって制御される。つまり、オン時には基準電圧を出力する一方、オフ時には該基準電圧を出力しないように、基準電圧発生回路がオン／オフ回路によって制御される。
【００２０】
従来の直流安定化電源によれば、全体の動作電圧は、基準電圧発生回路の最低動作電圧に、該基準電圧発生回路をオン／オフするためのスイッチング素子のオン電圧降下分を加えたものとなっていた。したがって、このオン電圧降下分は無駄な電圧となり、オフ時の低消費電力化に支障を来していた。
【００２１】
そこで、上記発明によれば、上記オン／オフ回路と上記基準電圧発生回路は、直流安定化電源全体の動作電圧が上記基準電圧発生回路の最低動作電圧に等しくなるように構成されているので、上記のような無駄な電圧が不要となり、低電圧で動作する直流安定化電源を実現できる。
【００２２】
上記基準電圧発生回路は、オフ後、回路電流が流れないことが好ましい。直流安定化電源の出力をオフさせるには、基準電圧発生回路の回路電流を絶ち、オフ時低消費電流状態にすることが有効である。ここでいうオフ時低消費電流とは、直流安定化電源全体の回路電流が、リーク電流のみの数ｎＡ〜数十ｎＡ程度をいう。
【００２３】
上記直流安定化電源は、上記基準電圧を急峻に立ち上げる急峻立上回路を更に備えることが好ましい。この場合、基準電圧が急峻に立ち上がるので、これに伴って直流安定化電源の出力電圧も急峻に立ち上がる。したがって、レスポンス特性に優れた直流安定化電源を提供することが可能となる。
【００２４】
上記基準電圧発生回路は、第１定電流をスイッチングする第１スイッチング手段を有し、上記基準電圧発生回路のオン時に第１定電流を流して上記基準電圧を生成する第１定電流回路を備えており、上記オン／オフ回路は、上記基準電圧発生回路のオフ時に、上記の第１定電流が流れ込んでオンして上記第１スイッチング手段をオフさせる第２スイッチング手段を有することが好ましい。
【００２５】
この場合、上記オン／オフ回路が上記基準電圧発生回路をオンしているときには、第１定電流が第２スイッチング手段に流れ込まないので、第２スイッチング手段はオフしている。このため、第１スイッチング手段はオンする。第１スイッチング手段のオンにより、第１定電流が第１スイッチング手段を流れ、上記基準電圧が生成されて出力される。
【００２６】
これに対して、上記オン／オフ回路が上記基準電圧発生回路をオフすると、第１定電流が第２スイッチング手段に流れ込むので、第２スイッチング手段はオンする。これに伴って、第１スイッチング手段はオフする。第１スイッチング手段のオフにより、第１定電流が上記第１スイッチング手段を流れなくなるので、上記第１定電流回路は第１定電流を流さなくなり、上記基準電圧は、最早、基準電圧発生回路から出力されなくなる。このように、第１定電流回路がオフすると、第１定電流が流れなくなり、第２スイッチング手段もオフする（このとき、第１スイッチング手段もオフしたままである。）ので、この第２スイッチング手段において電流が消費されることもなくなる。
【００２７】
以上のように、上記基準電圧発生回路がオフすると、基準電圧のオフを制御するために第２スイッチング手段に電流を流し続けることが不要となるので、直流安定化電源は、オフ時低消費電流機能を果たすことが可能となる。
【００２８】
また、上記基準電圧発生回路は、第１定電流をスイッチングする第１スイッチング手段を有し、上記基準電圧発生回路のオン時に第１定電流を流して上記基準電圧を生成する第１定電流回路を備えており、上記オン／オフ回路は、上記基準電圧発生回路のオフ時に、オンして上記第１スイッチング手段をオフさせると共に上記第１定電流回路のオフに伴ってオフする第２スイッチング手段を有していてもよい。
【００２９】
この場合、上記オン／オフ回路が上記基準電圧発生回路をオンしているときには、第２スイッチング手段はオフしている。このため、第１スイッチング手段はオンする。第１スイッチング手段のオンにより、第１定電流が第１スイッチング手段を流れ、上記基準電圧が生成されて出力される。
【００３０】
これに対して、上記オン／オフ回路が上記基準電圧発生回路をオフすると、第２スイッチング手段はオンする。これに伴って、第１スイッチング手段はオフする。第１スイッチング手段のオフにより、第１定電流が上記第１スイッチング手段を流れなくなるので、上記第１定電流回路はオフして第１定電流を流さなくなり、上記基準電圧は、最早、基準電圧発生回路から出力されなくなる。また、第１定電流回路がオフすると、上記第２スイッチング手段はオフするので、この第２スイッチング手段において電流が消費されることもなくなる。
【００３１】
以上のように、上記基準電圧発生回路がオフすると、基準電圧のオフを制御するために第２スイッチング手段に電流を流し続けることが不要となるので、直流安定化電源は、オフ時低消費電流機能を果たすことが可能となる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について図１乃至図３に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００３３】
本発明に係る直流安定化電源は、基準電圧発生回路をオフするためのスイッチを従来のように基準電圧発生回路と動作電源との間に設けずに、直流安定化電源を構成する全ての回路が上記基準電圧発生回路の最低動作電圧で動作するものである。
【００３４】
本実施の形態に係る直流安定化電源は、図１に示すように、主として、パワートランジスタ３（電力半導体素子）、オン／オフ回路５、基準電圧発生回路７、誤差増幅器８、及び出力検出回路９から構成されている。
【００３５】
図１に示すように、直流電源ＶＩ（入力電圧）はパワートランジスタ３でスイッチングされ、所定の出力電圧ＶＯが出力される。この直流安定化電源においては、次のようにして上記出力電圧ＶＯが外部（負荷）に対して出力される。
【００３６】
すなわち、出力側に設けられた出力検出回路９（抵抗Ｒｄ１と抵抗Ｒｄ２からなる）において、出力電圧が分圧された検出電圧Ｖｄｅｔが誤差増幅器８に送られる。この誤差増幅器８には、基準電圧発生回路７から基準電圧Ｖｒｅｆが入力されており、ここで、基準電圧Ｖｒｅｆと検出電圧Ｖｄｅｔの差が誤差として増幅されて上記パワートランジスタ３のベースに送られ、増幅された誤差に基づいて上記の直流電源ＶＩがスイッチングされる。パワートランジスタ３のスイッチングにより、出力電圧ＶＯが所定値になるように制御される。
【００３７】
なお、図１においては、図示していないが、パワートランジスタ３のＡＳＯ（Ａｒｅａ ｏｆ Ｓａｆｅｔｙ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）保護回路、過電流保護回路、及びパワートランジスタ３の過熱保護回路等が設けられ、直流安定化電源の保護が行われる。
【００３８】
ここで、オン／オフ回路５、及び上記の基準電圧発生回路７によって、どのようにしてオフ時の低消費電流化、及び低電圧動作化を実現しているかについて図２を参照しながら以下に説明する。
【００３９】
図２は、本実施の形態の直流安定化電源において、後述するトランジスタＱＮ７（ＮＰＮトランジスタ）によって基準電圧発生回路７のオン／オフを行う例を示す。
【００４０】
オン／オフ端子を或る閾値電圧（スレッシュホールド電圧）以上にすると、トランジスタＱＮ１（ダイオード）は順方向にバイアスされるので導通し、トランジスタＱＮ３にベース電流が流れると、トランジスタＱＮ３がオンし、抵抗Ｒ１に定電流Ｉ１が流れる。この定電流Ｉ１は、トランジスタＱＮ２のベース−エミッタ間電圧をＶｂｅ（ＱＮ２）で表すと、Ｉ１＝Ｖｂｅ（ＱＮ２）／Ｒ１で表される。
【００４１】
トランジスタＱＬ１乃至ＱＬ３はカレントミラー回路を構成するので、上記の定電流Ｉ１はトランジスタＱＮ４（ダイオード）にも流れる。また、トランジスタＱＮ４とトランジスタＱＮ８とはカレントミラー回路を構成するので、上記の定電流Ｉ１はトランジスタＱＮ８にも流れる。更に、トランジスタＱＬ３にも上記の定電流Ｉ１が流れるので、トランジスタＱＮ６がオンし、該トランジスタＱＮ６を後述する定電流Ｉ２が流れる。
【００４２】
上記のようにトランジスタＱＮ８がオンすること、及びトランジスタＱＮ６がオンすることによって、トランジスタＱＮ６のコレクタはトランジスタＱＬ４のコレクタに接続されているので、トランジスタＱＬ４がオンする。トランジスタＱＬ４乃至ＱＬ８は、カレントミラー回路を構成するので、これらのトランジスタも全てオンする。このとき、トランジスタＱＮ６は上述のようにオンしており、トランジスタＱＮ７はベースに電流が流れずにオフしているので、トランジスタＱＬ８、ＱＮ１０、ＱＮ９もオンし、それぞれ定電流Ｉ２が流れる。これにより、トランジスタＱＮ９のベース電圧である基準電圧Ｖｒｅｆが上記誤差増幅器８に出力される。
【００４３】
トランジスタＱＮ４とトランジスタＱＮ８とは基本的にはカレントミラー回路として動作するが、トランジスタＱＮ８はオン時、電源投入時に基準電圧発生回路７を動作させるための起動回路として動作する。基準電圧発生回路７が立ち上がれば、トランジスタＱＮ８のエミッタ電位が上昇し、トランジスタＱＮ８のベース−エミッタ間の電圧Ｖｂｅ（ＱＮ８）が小さくなるので、トランジスタＱＮ８はオフする。このとき、基準電圧Ｖｒｅｆは動作している。
【００４４】
上記の定電流Ｉ２は、トランジスタＱＮ９のベース−エミッタ間の電圧をＶｂｅ（ＱＮ９）で表すと、トランジスタＱＮ９のエミッタが抵抗Ｒ２を介してグランドに接続されているので、Ｉ２＝（Ｖｒｅｆ−Ｖｂｅ（ＱＮ９））／Ｒ２で表される。
【００４５】
これに対して、オン／オフ端子を上記の閾値電圧未満にすると、トランジスタＱＮ１は非導通となり、トランジスタＱＮ３のベース電位が低下し、トランジスタＱＮ３がオフするので、抵抗Ｒ１に電流が流れなくなる。その結果、カレントミラー回路を構成するトランジスタＱＬ１乃至ＱＬ３はオフし、トランジスタＱＮ６がオフすると共にトランジスタＱＮ４・ＱＮ８もオフする。
【００４６】
この時、まだ基準電圧発生回路７は動作しており、トランジスタＱＬ４乃至ＱＬ８はオンしているが、トランジスタＱＮ６のオフに伴って、トランジスタＱＬ４のコレクタ電流はトランジスタＱＮ７のベースに流れ込む。その結果、トランジスタＱＮ７はオンする。これに伴って、トランジスタＱＮ１０のベース電流はトランジスタＱＮ７を介してグランドに流れ、トランジスタＱＮ１０のベース電位はローレベルに低下し、トランジスタＱＮ１０がオフする。このようにしてトランジスタＱＮ１０がオフすると、トランジスタＱＬ８及びトランジスタＱＮ９もオフし、抵抗Ｒ２を流れていた上記の定電流Ｉ２は最早流れなくなる（Ｉ２＝０）。このため、基準電圧Ｖｒｅｆは上記誤差増幅器８に出力されなくなる。
【００４７】
このように、トランジスタＱＮ１０は、定電流源を構成するトランジスタＱＬ８−ＱＮ９間を断切するスイッチの機能を果たしており、上記基準電圧発生回路７の上記の定電流Ｉ２を断切する働きを有している。つまり、トランジスタＱＮ１０がオフすることによって、上記定電流Ｉ２を流す定電流源を断ち、基準電圧Ｖｒｅｆを低下させる（基準電圧Ｖｒｅｆをゼロにする）。Ｉ２＝（Ｖｒｅｆ−Ｖｂｅ（ＱＮ９））／Ｒ２において、基準電圧Ｖｒｅｆの低下により、やがて上記の定電流Ｉ２もゼロになる。また、トランジスタＱＮ８・ＱＮ１０のオフにより、トランジスタＱＬ５乃至ＱＬ８もオフする。上記トランジスタＱＮ１０をオフするための上記トランジスタＱＮ７のベース電流（定電流Ｉ２）も最終的にはゼロになり、これにより、直流安定化電源全体の回路電流がリーク電流のみ（数ｎＡ〜数十ｎＡ程度）になり、直流安定化電源のオフ時低消費電流を確実に実現できる。
【００４８】
通常ＮＰＮトランジスタを用いてオフするためには、オフ時に該ＮＰＮトランジスタのベース電流がオン／オフ回路から供給されることが必要となり、ＮＰＮトランジスタに供給する該ベース電流分だけ、オフ時低消費電流化が困難である。
【００４９】
これに対して、図２で示す本実施の形態の構成によれば、オフ時、基準電圧発生回路７の自己定電流（上記の定電流Ｉ２）をトランジスタＱＮ７のベース電流に利用し（トランジスタＱＮ７のベースに上記の定電流Ｉ２を流し）、トランジスタＱＮ７をオンすることによってトランジスタＱＮ１０のベースに電流が流れなくして該トランジスタＱＮ１０をオフすると共に、上記自己定電流がゼロになることによって（何故なら、カレントミラー回路を構成するトランジスタＱＬ４がオフするから。）上記トランジスタＱＮ１０をオフするための上記トランジスタＱＮ７のベース電流も最終的にゼロになる。その結果、トランジスタＱＮ１０をオフするためにトランジスタＱＮ７にベース電流を流し続けることが不要となり、上述のように、オフ時低消費電流が実現できる。このように、本実施の形態のオン／オフ回路５は、基準電圧発生回路７の自己定電流でオフすることを特徴とするものであり、直流安定化電源の低電圧動作化、及びオフ時低消費電流化が可能となる。
【００５０】
ここで、上記の基準電圧Ｖｒｅｆを急峻に立ち上げる（オンする）ための急峻立上回路５０について説明する。この急峻立上回路５０は、図２に示すように、抵抗Ｒ３とトランジスタＱＮ５を直列接続したものであり、抵抗Ｒ３の一端は直流電源ＶＩに接続され他端はトランジスタＱＮ５のコレクタに接続されている。トランジスタＱＮ５は、エミッタが上記トランジスタＱＮ６のベースに接続され、ベースが上記トランジスタＱＬ３のコレクタに接続されている。
【００５１】
上記の急峻立上回路５０が設けられていない場合、トランジスタＱＮ６は、トランジスタＱＬ３のコレクタ電流（微小な電流）でオンする。これに対して、上記の急峻立上回路５０が設けられている場合、トランジスタＱＮ６は、トランジスタＱＬ３のコレクタ電流がトランジスタＱＮ５によってｈｆｅ倍に増幅された電流によってオンされるので、その分、上記の基準電圧Ｖｒｅｆは急峻に立ち上がる。これにより、直流安定化電源の上記出力電圧ＶＯが急峻に立ち上がることになる。したがって、レスポンス特性に優れた直流安定化電源を提供することが可能となる。なお、上記抵抗Ｒ３は、トランジスタＱＮ５のコレクタ電流を抑える制限抵抗である。
【００５２】
ここで、図３を参照しながら、本実施の形態の直流安定化電源において、後述するトランジスタＱＬ１０１によって基準電圧発生回路７のオン／オフを行う例を示す。なお、図２の部材と同様な機能を有する部材には同じ参照符号を付記し、詳細な説明を省略する。
【００５３】
オン／オフ端子を或る閾値電圧（スレッシュホールド電圧）以上にすると、トランジスタＱＮ１（ダイオード）は順方向にバイアスされるので導通し、トランジスタＱＮ３にベース電流が流れると、トランジスタＱＮ３がオンし、抵抗Ｒ１に定電流Ｉ１が流れる。この定電流Ｉ１は、トランジスタＱＮ２のベース−エミッタ間電圧をＶｂｅ（ＱＮ２）で表すと、Ｉ１＝Ｖｂｅ（ＱＮ２）／Ｒ１で表される。トランジスタＱＬ１及びＱＬ２はカレントミラー回路を構成するので、上記の定電流Ｉ１は抵抗Ｒ１００を介してトランジスタＱＮ１００（ダイオード）にも流れる。トランジスタＱＬ２のオンにより、トランジスタＱＬ１００のベース電位は直流電源ＶＩに近づくので、トランジスタＱＬ１００・ＱＬ１０１はオフする。
【００５４】
上記のトランジスタＱＬ１００のベース電圧をＶｂ（ＱＬ１００）で表し、トランジスタＱＮ１００のベース−エミッタ間の電圧をＶｂｅ（ＱＮ１００）で表すと、Ｖｂ（ＱＬ１００）＝Ｖｂｅ（ＱＮ１００）＋Ｉ１×Ｒ１００で表されるが、オン／オフ端子を上記閾値電圧（スレッシュホールド電圧）以上にした場合に、トランジスタＱＬ１００がオンしないように、上記の定電流Ｉ１及び抵抗Ｒ１００が設定される。
【００５５】
トランジスタＱＬ１００のエミッタ電位をＶｅ（ＱＬ１００）で表し、基準電圧発生回路７の基準電圧をＶｒｅｆで表し、トランジスタＱＮ１０１のベース−エミッタ間の電圧をＶｂｅ（ＱＮ１０１）で表すと、Ｖｅ≒Ｖｒｅｆ＋Ｖｂｅ（ＱＮ１０１）で表されるので、トランジスタＱＬ１００のベース電位をおよそＶｒｅｆ＋Ｖｂｅ（ＱＮ１０１）とする。なお、トランジスタＱＮ１０１は、図３に示すように、コレクタが直流電源ＶＩに接続され、エミッタがトランジスタＱＮ９のベースに接続され、ベースが抵抗Ｒ２００を介してトランジスタＱＬ１００のエミッタに接続されている。
【００５６】
一方、トランジスタＱＮ１００とトランジスタＱＮ８とはカレントミラー回路を構成するので、上記の定電流Ｉ１はトランジスタＱＮ８にも流れる。このように、トランジスタＱＮ８がオンすることによって、カレントミラー回路を構成するトランジスタＱＬ５乃至ＱＬ８のエミッタ−ベース間にそれぞれ電流が流れるので、これらトランジスタＱＬ５乃至ＱＬ８はそれぞれオンする。トランジスタＱＬ６のオンに伴って、トランジスタＱＮ１０１・ＱＮ９もオンする。また、このとき、トランジスタＱＬ１００・ＱＬ１０１はオフしているので、トランジスタＱＮ１０がオンする。これにより、トランジスタＱＬ８、トランジスタＱＮ１０、トランジスタＱＮ９、及び抵抗Ｒ２に定電流Ｉ２が流れることになる。この定電流Ｉ２は、トランジスタＱＮ９のベース−エミッタ間の電圧をＶｂｅ（ＱＮ９）で表すと、Ｉ２＝（Ｖｒｅｆ−Ｖｂｅ（ＱＮ９））／Ｒ２で表され、この基準電圧Ｖｒｅｆは上記誤差増幅器８に出力される。
【００５７】
これに対して、オン／オフ端子を上記の閾値電圧未満にすると、トランジスタＱＮ１は非導通となり、トランジスタＱＮ３にベース電流が流れなくなり、トランジスタＱＮ３がオフするので、抵抗Ｒ１に電流が流れなくなる。その結果、カレントミラー回路を構成するトランジスタＱＬ１及びＱＬ２はオフし、トランジスタＱＬ１００のベース電位が低下すると共にトランジスタＱＬ１００のエミッタ電位が該ベース電位よりも大きいので、トランジスタＱＬ１００がオンすることになる。
【００５８】
トランジスタＱＬ１００のオンに伴って、トランジスタＱＬ１０１はオンする一方、トランジスタＱＮ１０１はオフする。トランジスタＱＬ１０１のオンに伴って、トランジスタＱＮ１０のベース電流はトランジスタＱＬ１０１を介してグランドに流れ、トランジスタＱＮ１０のベース電位はローレベルに低下し、トランジスタＱＮ１０がオフする。このようにしてトランジスタＱＮ１０がオフすると、トランジスタＱＬ８及びトランジスタＱＮ９がオフし、抵抗Ｒ２を流れていた上記の定電流Ｉ２は最早流れなくなる（Ｉ２＝０）。このため、基準電圧Ｖｒｅｆは上記誤差増幅器８に出力されなくなる。
【００５９】
このように、トランジスタＱＮ１０は、定電流源を構成するトランジスタＱＮ９−ＱＬ８間を断切するスイッチの機能を果たしており、上記基準電圧発生回路７の上記の定電流Ｉ２を断切する働きを有している。つまり、トランジスタＱＮ１０がオフすることによって、上記定電流源を断ち、基準電圧Ｖｒｅｆを低下させる。Ｉ２＝（Ｖｒｅｆ−Ｖｂｅ（ＱＮ９））／Ｒ２において、基準電圧Ｖｒｅｆの低下（Ｖｒｅｆ＝０）により、上記の定電流Ｉ２もゼロになる。また、トランジスタＱＮ８・ＱＮ１０のオフにより、トランジスタＱＬ５乃至ＱＬ８もオフする。これにより、トランジスタＱＬ１００・ＱＬ１０１のエミッタ電位もゼロになるので、トランジスタＱＬ１００・ＱＬ１０１はオフし、その結果、直流安定化電源のオフ時低消費電流を実現できる。
【００６０】
以上のように、図３で示す本実施の形態の構成のように、トランジスタＱＬ１００・ＱＬ１０１をオンすることによってトランジスタＱＮ１０のベースに電流を流れなくして該トランジスタＱＮ１０をオフしている。上記定電流Ｉ１がゼロになることによって上記トランジスタＱＮ１０をオフするための上記トランジスタＱＬ１００・ＱＬ１０１のベース電流及びエミッタ電流も最終的にゼロになる。その結果、図２の場合と同様に、オフ時低消費電流を実現できる。このように、本実施の形態の直流安定化電源を用いても、基準電圧発生回路７の最低動作電圧が直流安定化電源の最低動作電圧となり、図２に示すＮＰＮトランジスタＱＮ７を用いて基準電圧発生回路７の自己電流によるオン／オフ機能と同じ働きをする。
【００６１】
【発明の効果】
本発明に係る直流安定化電源は、以上のように、基準電圧発生回路のオン／オフを制御するオン／オフ回路を備え、上記オン／オフ回路と上記基準電圧発生回路は、直流安定化電源全体の動作電圧が上記基準電圧発生回路の最低動作電圧に等しくなるように構成されたものである。
【００６２】
従来の直流安定化電源によれば、全体の動作電圧は、基準電圧発生回路の最低動作電圧に、該基準電圧発生回路をオン／オフするためのスイッチング素子のオン電圧降下分を加えたものとなっていた。したがって、このオン電圧降下分は無駄な電圧となり、オフ時の低消費電力化に支障を来していた。
【００６３】
そこで、上記発明によれば、上記オン／オフ回路と上記基準電圧発生回路は、直流安定化電源全体の動作電圧が上記基準電圧発生回路の最低動作電圧に等しくなるように構成されているので、上記のような無駄な電圧が不要となり、低電圧で動作する直流安定化電源を実現できるという効果を奏する。
【００６４】
直流安定化電源の出力をオフさせるには、基準電圧発生回路の回路電流を絶ち（基準電圧発生回路がオフすれば、直流安定化電源全体をオフすることが可能となる。）、オフ時低消費電流状態にすることが有効である。そのためには、上記基準電圧発生回路は、オフ後、回路電流が流れないことが好ましい。これにより、オフ時低消費電流状態を達成することができるという効果を奏する。
【００６５】
上記直流安定化電源は、上記基準電圧を急峻に立ち上げる急峻立上回路を更に備えることが好ましい。この場合、基準電圧が急峻に立ち上がるので、これに伴って直流安定化電源の出力電圧も急峻に立ち上がる。したがって、レスポンス特性に優れた直流安定化電源を提供することができるという効果を奏する。
【００６６】
上記基準電圧発生回路は、第１定電流をスイッチングする第１スイッチング手段を有し、上記基準電圧発生回路のオン時に第１定電流を流して上記基準電圧を生成する第１定電流回路を備えており、上記オン／オフ回路は、上記基準電圧発生回路のオフ時に、上記の第１定電流が流れ込んでオンして上記第１スイッチング手段をオフさせる第２スイッチング手段を有することが好ましい。
【００６７】
この場合、上記オン／オフ回路が上記基準電圧発生回路をオンしているときには、第１定電流が第２スイッチング手段に流れ込まないので、第２スイッチング手段はオフしている。このため、第１スイッチング手段はオンする。第１スイッチング手段のオンにより、第１定電流が第１スイッチング手段を流れ、上記基準電圧が生成されて出力される。
【００６８】
これに対して、上記オン／オフ回路が上記基準電圧発生回路をオフすると、第１定電流が第２スイッチング手段に流れ込むので、第２スイッチング手段はオンする。これに伴って、第１スイッチング手段はオフする。第１スイッチング手段のオフにより、第１定電流が上記第１スイッチング手段を流れなくなるので、上記第１定電流回路は第１定電流を流さなくなり、上記基準電圧は、最早、基準電圧発生回路から出力されなくなる。このように、第１定電流回路がオフすると、第１定電流が流れなくなり、第２スイッチング手段もオフする（このとき、第１スイッチング手段もオフしたままである。）ので、この第２スイッチング手段において電流が消費されることもなくなる。
【００６９】
以上のように、上記基準電圧発生回路がオフすると、基準電圧のオフを制御するために第２スイッチング手段に電流を流し続けることが不要となるので、直流安定化電源は、オフ時低消費電流機能を果たすことができるという効果を奏する。
【００７０】
また、上記基準電圧発生回路は、第１定電流をスイッチングする第１スイッチング手段を有し、上記基準電圧発生回路のオン時に第１定電流を流して上記基準電圧を生成する第１定電流回路を備えており、上記オン／オフ回路は、上記基準電圧発生回路のオフ時に、オンして上記第１スイッチング手段をオフさせると共に上記第１定電流回路のオフに伴ってオフする第２スイッチング手段を有することが好ましい。
【００７１】
この場合、上記オン／オフ回路が上記基準電圧発生回路をオンしているときには、第２スイッチング手段はオフしている。このため、第１スイッチング手段はオンする。第１スイッチング手段のオンにより、第１定電流が第１スイッチング手段を流れ、上記基準電圧が生成されて出力される。
【００７２】
これに対して、上記オン／オフ回路が上記基準電圧発生回路をオフすると、第２スイッチング手段はオンする。これに伴って、第１スイッチング手段はオフする。第１スイッチング手段のオフにより、第１定電流が上記第１スイッチング手段を流れなくなるので、上記第１定電流回路はオフして第１定電流を流さなくなり、上記基準電圧は、最早、基準電圧発生回路から出力されなくなる。また、第１定電流回路がオフすると、上記第２スイッチング手段はオフするので、この第２スイッチング手段において電流が消費されることもなくなる。
【００７３】
以上のように、上記基準電圧発生回路がオフすると、基準電圧のオフを制御するために第２スイッチング手段に電流を流し続けることが不要となるので、直流安定化電源は、オフ時低消費電流機能を果たすことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る直流安定化電源の構成例を示す回路図である。
【図２】本実施の形態の直流安定化電源において、ＮＰＮトランジスタを使用して基準電圧発生回路のオン／オフを行う例を示す回路図である。
【図３】本実施の形態の直流安定化電源において、ＰＮＰトランジスタを使用して基準電圧発生回路のオン／オフを行う例を示す回路図である。
【図４】従来の直流安定化電源の構成例を示す回路図である。
【図５】ＮＰＮトランジスタによって基準電圧発生回路の回路電流を遮断する例を示す従来の回路図である。
【図６】ＰＮＰトランジスタによって基準電圧発生回路の回路電流を遮断する例を示す従来の回路図である。
【符号の説明】
３ パワートランジスタ（電力半導体素子）
５ オン／オフ回路
７ 基準電圧発生回路
８ 誤差増幅器
９ 出力検出回路
ＱＮ１０ トランジスタ（第１スイッチング手段）
ＱＮ７ トランジスタ（第２スイッチング手段）
ＱＬ１０１ トランジスタ（第２スイッチング手段）
ＱＬ５〜８ トランジスタ（カレントミラー回路）
Ｖｒｅｆ 基準電圧
ＶＩ 直流電源
ＶＯ 出力電圧[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a stabilized DC power supply that operates at low voltage and consumes low current when turned off.
[0002]
[Prior art]
A conventional stabilized DC power supply will be described below with reference to FIGS. 4, 5, and 6. FIG.
[0003]
In a conventional DC stabilized power supply, as shown in FIG. 4, an on / off circuit 61 receives a signal from an on / off terminal (see FIGS. 5 and 6) and outputs a reference voltage Vref. The entire circuit block was shut off. That is, a switch (refer to FIGS. 5 and 6) described later is located between the power supply line (DC power supply VI) and the reference voltage generation circuit 67, and by turning off the switch, the circuit current of the reference voltage generation circuit 67 is reduced. It cuts off and realizes low current consumption when off.
[0004]
When the reference voltage generating circuit 67 is turned off, the error amplifier 68 is also turned off when the reference voltage generating circuit 67 is turned off, as shown in FIG. . Therefore, in order to turn off the output of the stabilized DC power supply, it is effective to cut off the circuit current of the reference voltage generation circuit 67. Here, the low current consumption at the time of OFF means that the circuit current of the entire DC stabilized power supply is about several nA to several tens nA of only leakage current.
[0005]
An example of a conventional stabilized DC power supply will be described with reference to FIGS. FIG. 5 shows an example in which the transistor QN33 (NPN transistor) is used as the switch to cut off the circuit current of the reference voltage generation circuit 67. When the on / off terminal is set to a voltage lower than a certain threshold voltage (threshold voltage), the transistor QN31 (diode) and the transistor QN32 are turned off, and the collector current of the transistor QN32 is not drawn. When approaching, the transistor QL34 is also turned off. As a result, the base current to the transistor QN33 is cut off, so that the transistor QN33 is turned off and the circuit current of the reference voltage generation circuit 67 can be cut off.
[0006]
The minimum operating voltage of the stabilized DC power supply is represented by Vbe (QN33) representing the base-emitter voltage of the transistor QN33 and Vce (QL34) representing the collector-emitter voltage of the transistor QL34. The minimum operating voltage of the generating circuit 67) + Vbe (QN33) + Vce (QL34)], which is a circuit configuration for raising the minimum operating voltage (DC power supply VI) of the stabilized DC power supply.
[0007]
Further, in order to lower the minimum operating voltage as much as possible, a PNP transistor is used as a switch between the DC power supply VI and the reference voltage circuit. When the circuit current of the reference voltage generating circuit 67 is small, this configuration can be used to operate at a lower voltage by the voltage of Vbe than using an NPN transistor.
[0008]
FIG. 6 shows an example in which the transistor QL11 as a PNP transistor is used as the above switch to cut off the circuit current of the reference voltage generation circuit 67. When the on / off terminal is set lower than a certain threshold voltage, the transistors QN11 and QN12 are turned off and the collector current of the transistor QN12 is not drawn, so that the base potential of the transistor QL11 approaches VI and the transistor QL11 is also turned off. Thus, the circuit current of the reference voltage generation circuit 67 can be cut off. When the voltage between the collector and the emitter of the transistor QL11 is represented by Vce (QL11), the minimum operating voltage of the stabilized DC power supply is [(minimum operating voltage of the reference voltage generating circuit 67) + Vce (QL11)].
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
2. Description of the Related Art In recent years, there has been an increasing demand for lowering the voltage between an input power supply and an output voltage as much as possible with the progress of low power consumption and low voltage operation of devices. In addition, the necessity of power management of the device has increased the need for a stabilized DC power supply (regulator) that can operate at low voltage with low current consumption when turned off.
[0010]
For example, if the input voltage of a device, that is, a CPU or a system LSI is 1.8 V, the output voltage of the stabilized DC power supply is 1.8 V, the input voltage is 2.8 V, and the output current is 1 A. Power loss occurs. As described above, as the output current increases, the power loss (reactive power) also increases.
[0011]
It is considered that low-voltage operation of CPUs and system LSIs is further advanced with the increase of the frequency. In order to reduce the reactive power as much as possible, a low input current voltage regulator, that is, an off-state low-current-consumption type regulator capable of operating at a low voltage is required.
[0012]
The on / off circuit shown in FIG. 5 uses a transistor QN33 and a transistor QL34 for driving the transistor QN33, and sets the reference voltage generated by disconnecting the DC power supply VI from the reference voltage generation circuit 67 to 0V. However, in this on / off circuit, the operating voltage (DC power supply VI) is set to the minimum operating voltage of the reference voltage generating circuit 67, the base-emitter voltage Vbe (QN33) of the transistor QN33, and the collector-emitter of the transistor QL34. Therefore, the conventional on / off circuit is not suitable for low-voltage operation.
[0013]
Also, as shown in FIG. 6, when the transistor QL11 is used as a switch for turning off the reference voltage generation circuit 67, a lower voltage operation can be performed than in the case of FIG. That is, in the on / off circuit, the operating voltage (power supply VI) needs to be the minimum operating voltage of the reference voltage generating circuit 67 plus the collector-emitter voltage Vce (QL11) of the transistor QL11. Therefore, even in this case, it is necessary to cut off between the DC power supply VI and the reference voltage generating circuit 67 by the transistor QL11. Therefore, the collector-emitter voltage Vce (QL11) of the transistor QL11 becomes a useless voltage. There is a problem that lower power consumption during the off state is hindered.
[0014]
As described above, in the conventional DC stabilized power supply, the minimum operating voltage of the reference voltage generating circuit 67 plus at least the collector-emitter voltage of the switching transistor becomes the operating voltage. VI will be raised. Under these circumstances, there is a demand for a stabilized DC power supply that operates at as low a voltage as possible by lowering the DC power supply VI at 0.1 V or 0.2 V while maintaining the function of low current consumption during OFF. .
[0015]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a stabilized DC power supply that operates at a minimum operating voltage of a reference voltage generation circuit, and further have a function of reducing current consumption when off. An object of the present invention is to provide a stabilized DC power supply.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The DC stabilized power supply according to the present invention, in order to solve the above problems, based on the difference between the reference voltage from the reference voltage generation circuit and the detected output voltage, switching the input DC power supply by the power semiconductor element. In a stabilized DC power supply that outputs a predetermined output voltage, the following measures are taken.
[0017]
That is, the stabilized DC power supply includes an on / off circuit for controlling on / off of the reference voltage generation circuit, and the on / off circuit and the reference voltage generation circuit reduce the operating voltage of the entire stabilized DC power supply. The reference voltage generating circuit is configured to be equal to the minimum operating voltage.
[0018]
According to the above invention, the reference voltage generation circuit outputs the reference voltage corresponding to the target output voltage. Based on the difference between the reference voltage and the detected output voltage, the input DC power supply is switched by the power semiconductor element to output a predetermined output voltage to the outside.
[0019]
ON / OFF of the reference voltage generating circuit is controlled by an ON / OFF circuit. That is, the reference voltage generation circuit is controlled by the on / off circuit so that the reference voltage is output when the switch is on, but not when the switch is off.
[0020]
According to the conventional stabilized DC power supply, the entire operating voltage is obtained by adding the minimum operating voltage of the reference voltage generating circuit to the ON voltage drop of the switching element for turning on / off the reference voltage generating circuit. Had become. Therefore, the on-voltage drop is a useless voltage, which hinders a reduction in power consumption during the off-state.
[0021]
Therefore, according to the invention, the on / off circuit and the reference voltage generation circuit are configured such that the operation voltage of the entire DC stabilized power supply is equal to the minimum operation voltage of the reference voltage generation circuit. The useless voltage as described above becomes unnecessary, and a stabilized DC power supply that operates at a low voltage can be realized.
[0022]
It is preferable that no circuit current flows after the reference voltage generating circuit is turned off. In order to turn off the output of the stabilized DC power supply, it is effective to cut off the circuit current of the reference voltage generating circuit and to make the power consumption low at the time of off. Here, the low current consumption during off-state means that the circuit current of the entire DC stabilized power supply is about several nA to several tens nA of only leakage current.
[0023]
It is preferable that the DC stabilized power supply further includes a steep rising circuit that steeply raises the reference voltage. In this case, since the reference voltage rises sharply, the output voltage of the stabilized DC power supply also rises sharply. Therefore, it is possible to provide a stabilized DC power supply having excellent response characteristics.
[0024]
The reference voltage generation circuit has first switching means for switching a first constant current, and includes a first constant current circuit for generating the reference voltage by supplying the first constant current when the reference voltage generation circuit is turned on. Preferably, the on / off circuit includes second switching means for turning on the first constant current and turning off the first switching means when the reference voltage generating circuit is off.
[0025]
In this case, when the on / off circuit turns on the reference voltage generating circuit, the first constant current does not flow into the second switching means, so the second switching means is off. For this reason, the first switching means is turned on. When the first switching means is turned on, a first constant current flows through the first switching means, and the reference voltage is generated and output.
[0026]
On the other hand, when the on / off circuit turns off the reference voltage generating circuit, the first constant current flows into the second switching means, so that the second switching means is turned on. Accordingly, the first switching unit is turned off. When the first switching means is turned off, the first constant current stops flowing through the first switching means. Therefore, the first constant current circuit stops flowing the first constant current, and the reference voltage is no longer supplied from the reference voltage generation circuit. No output. Thus, when the first constant current circuit is turned off, the first constant current stops flowing, and the second switching means is also turned off (at this time, the first switching means is also kept off), so that the second switching is performed. No current is consumed in the means.
[0027]
As described above, when the reference voltage generation circuit is turned off, it is not necessary to keep the current flowing through the second switching means in order to control the turning off of the reference voltage. It is possible to fulfill the function.
[0028]
Further, the reference voltage generation circuit has first switching means for switching a first constant current, and a first constant current circuit for generating the reference voltage by supplying a first constant current when the reference voltage generation circuit is turned on. Wherein the on / off circuit is turned on to turn off the first switching means when the reference voltage generating circuit is turned off, and to turn off when the first constant current circuit is turned off. May be provided.
[0029]
In this case, when the on / off circuit turns on the reference voltage generation circuit, the second switching means is off. For this reason, the first switching means is turned on. When the first switching means is turned on, a first constant current flows through the first switching means, and the reference voltage is generated and output.
[0030]
On the other hand, when the on / off circuit turns off the reference voltage generation circuit, the second switching means turns on. Accordingly, the first switching unit is turned off. When the first switching means is turned off, the first constant current stops flowing through the first switching means. Therefore, the first constant current circuit is turned off and the first constant current does not flow, and the reference voltage is no longer the reference voltage. It is no longer output from the generator. When the first constant current circuit is turned off, the second switching means is turned off, so that no current is consumed in the second switching means.
[0031]
As described above, when the reference voltage generation circuit is turned off, it is not necessary to keep the current flowing through the second switching means in order to control the turning off of the reference voltage. It is possible to fulfill the function.
[0032]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
[0033]
The stabilized DC power supply according to the present invention includes all circuits constituting the stabilized DC power supply without providing a switch for turning off the reference voltage generation circuit between the reference voltage generation circuit and the operation power supply as in the related art. Operate at the minimum operating voltage of the reference voltage generating circuit.
[0034]
As shown in FIG. 1, the stabilized DC power supply according to the present embodiment mainly includes a power transistor 3 (power semiconductor element), an on / off circuit 5, a reference voltage generation circuit 7, an error amplifier 8, and an output detection circuit. 9.
[0035]
As shown in FIG. 1, a DC power supply VI (input voltage) is switched by a power transistor 3, and a predetermined output voltage VO is output. In this stabilized DC power supply, the output voltage VO is output to the outside (load) as follows.
[0036]
That is, in the output detection circuit 9 (comprising the resistors Rd1 and Rd2) provided on the output side, the detection voltage Vdet obtained by dividing the output voltage is sent to the error amplifier 8. The reference voltage Vref is input from the reference voltage generation circuit 7 to the error amplifier 8, where the difference between the reference voltage Vref and the detection voltage Vdet is amplified as an error and sent to the base of the power transistor 3. The DC power supply VI is switched based on the amplified error. The switching of the power transistor 3 controls the output voltage VO to be a predetermined value.
[0037]
Although not shown in FIG. 1, an ASO (Area of Safety Operation) protection circuit for the power transistor 3, an overcurrent protection circuit, an overheat protection circuit for the power transistor 3, and the like are provided. Protection is provided.
[0038]
Here, how the on / off circuit 5 and the above-described reference voltage generating circuit 7 realize low current consumption and low voltage operation when off with reference to FIG. 2 will be described below. explain.
[0039]
FIG. 2 shows an example in which the reference voltage generation circuit 7 is turned on / off by a transistor QN7 (NPN transistor) described later in the stabilized DC power supply of the present embodiment.
[0040]
When the ON / OFF terminal is higher than a certain threshold voltage (threshold voltage), the transistor QN1 (diode) is biased in the forward direction and becomes conductive, and when a base current flows through the transistor QN3, the transistor QN3 is turned on and the resistor A constant current I1 flows through R1. When the base-emitter voltage of the transistor QN2 is represented by Vbe (QN2), the constant current I1 is represented by I1 = Vbe (QN2) / R1.
[0041]
Since the transistors QL1 to QL3 form a current mirror circuit, the above constant current I1 also flows through the transistor QN4 (diode). Further, since the transistor QN4 and the transistor QN8 form a current mirror circuit, the constant current I1 also flows through the transistor QN8. Further, since the above-described constant current I1 also flows through the transistor QL3, the transistor QN6 is turned on, and a constant current I2 described later flows through the transistor QN6.
[0042]
When the transistor QN8 is turned on and the transistor QN6 is turned on as described above, the transistor QL4 is turned on because the collector of the transistor QN6 is connected to the collector of the transistor QL4. Since the transistors QL4 to QL8 form a current mirror circuit, all of these transistors are also turned on. At this time, since the transistor QN6 is on as described above and the transistor QN7 is off without current flowing to the base, the transistors QL8, QN10 and QN9 are also turned on and the constant current I2 flows, respectively. As a result, the reference voltage Vref, which is the base voltage of the transistor QN9, is output to the error amplifier 8.
[0043]
The transistors QN4 and QN8 basically operate as a current mirror circuit, but the transistor QN8 operates as an activation circuit for operating the reference voltage generation circuit 7 when the power is turned on and when the power is turned on. When the reference voltage generation circuit 7 rises, the emitter potential of the transistor QN8 increases, and the voltage Vbe (QN8) between the base and the emitter of the transistor QN8 decreases, so that the transistor QN8 turns off. At this time, the reference voltage Vref is operating.
[0044]
When the voltage between the base and the emitter of the transistor QN9 is represented by Vbe (QN9), the emitter of the transistor QN9 is connected to the ground via the resistor R2, so that the constant current I2 is I2 = (Vref-Vbe ( QN9)) / R2.
[0045]
On the other hand, when the on / off terminal is set lower than the threshold voltage, the transistor QN1 becomes non-conductive, the base potential of the transistor QN3 decreases, and the transistor QN3 is turned off, so that no current flows through the resistor R1. As a result, the transistors QL1 to QL3 constituting the current mirror circuit are turned off, the transistor QN6 is turned off, and the transistors QN4 and QN8 are also turned off.
[0046]
At this time, the reference voltage generating circuit 7 is still operating, and the transistors QL4 to QL8 are on, but with the turning off of the transistor QN6, the collector current of the transistor QL4 flows into the base of the transistor QN7. As a result, the transistor QN7 turns on. Accordingly, the base current of the transistor QN10 flows to the ground via the transistor QN7, the base potential of the transistor QN10 drops to a low level, and the transistor QN10 turns off. When the transistor QN10 is turned off in this way, the transistors QL8 and QN9 are also turned off, and the constant current I2 flowing through the resistor R2 no longer flows (I2 = 0). Therefore, the reference voltage Vref is not output to the error amplifier 8.
[0047]
As described above, the transistor QN10 functions as a switch for disconnecting between the transistors QL8 and QN9 constituting the constant current source, and has a function of disconnecting the constant current I2 of the reference voltage generating circuit 7. . That is, when the transistor QN10 is turned off, the constant current source through which the constant current I2 flows is cut off, and the reference voltage Vref is reduced (the reference voltage Vref is set to zero). At I2 = (Vref-Vbe (QN9)) / R2, the above constant current I2 eventually becomes zero due to a decrease in the reference voltage Vref. When the transistors QN8 and QN10 are turned off, the transistors QL5 to QL8 are also turned off. The base current (constant current I2) of the transistor QN7 for turning off the transistor QN10 eventually becomes zero, so that the circuit current of the entire DC stabilized power supply is only leak current (several nA to several tens nA). ), And a low current consumption when the DC stabilized power supply is off can be reliably realized.
[0048]
In order to turn off normally using an NPN transistor, it is necessary that the base current of the NPN transistor be supplied from an on / off circuit at the time of off, and the low current consumption at the time of off is equivalent to the base current supplied to the NPN transistor. Is difficult.
[0049]
On the other hand, according to the configuration of the present embodiment shown in FIG. 2, at the time of off, the self-constant current of the reference voltage generation circuit 7 (the above-described constant current I2) is used as the base current of the transistor QN7 (the transistor QN7 The constant current I2 flows through the base of the transistor QN7), the transistor QN7 is turned on, so that no current flows through the base of the transistor QN10, the transistor QN10 is turned off, and the self-constant current becomes zero. Since the transistor QL4 forming the current mirror circuit is turned off.) The base current of the transistor QN7 for turning off the transistor QN10 eventually becomes zero. As a result, it is not necessary to keep the base current flowing through the transistor QN7 to turn off the transistor QN10, and as described above, a low current consumption at the time of off can be realized. As described above, the on / off circuit 5 according to the present embodiment is characterized in that it is turned off by the self-constant current of the reference voltage generation circuit 7, and the low-voltage operation of the DC stabilized power supply and the off-state Low current consumption can be achieved.
[0050]
Here, the steep rising circuit 50 for steeply raising (turning on) the reference voltage Vref will be described. As shown in FIG. 2, the steep rising circuit 50 includes a resistor R3 and a transistor QN5 connected in series. One end of the resistor R3 is connected to the DC power supply VI and the other end is connected to the collector of the transistor QN5. I have. The transistor QN5 has an emitter connected to the base of the transistor QN6 and a base connected to the collector of the transistor QL3.
[0051]
When the above-described steep rising circuit 50 is not provided, the transistor QN6 is turned on by the collector current (small current) of the transistor QL3. On the other hand, when the above-described steep rise circuit 50 is provided, the transistor QN6 causes the collector current of the transistor QL3 to increase by the transistor QN5. fe Since the reference voltage Vref is turned on by the twice amplified current, the reference voltage Vref rises steeply. As a result, the output voltage VO of the stabilized DC power supply rises sharply. Therefore, it is possible to provide a stabilized DC power supply having excellent response characteristics. Note that the resistor R3 is a limiting resistor that suppresses the collector current of the transistor QN5.
[0052]
Here, with reference to FIG. 3, an example in which the reference voltage generation circuit 7 is turned on / off by a transistor QL101 described later in the stabilized DC power supply of the present embodiment will be described. Members having the same functions as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
[0053]
When the ON / OFF terminal is higher than a certain threshold voltage (threshold voltage), the transistor QN1 (diode) is biased in the forward direction and becomes conductive, and when a base current flows through the transistor QN3, the transistor QN3 is turned on and the resistor A constant current I1 flows through R1. When the base-emitter voltage of the transistor QN2 is represented by Vbe (QN2), the constant current I1 is represented by I1 = Vbe (QN2) / R1. Since the transistors QL1 and QL2 form a current mirror circuit, the constant current I1 also flows through the transistor QN100 (diode) via the resistor R100. When the transistor QL2 is turned on, the base potential of the transistor QL100 approaches the DC power supply VI, so that the transistors QL100 and QL101 are turned off.
[0054]
If the base voltage of the transistor QL100 is represented by Vb (QL100) and the voltage between the base and the emitter of the transistor QN100 is represented by Vbe (QN100), it is represented by Vb (QL100) = Vbe (QN100) + I1 × R100. The constant current I1 and the resistor R100 are set so that the transistor QL100 is not turned on when the ON / OFF terminal is set to the threshold voltage (threshold voltage) or higher.
[0055]
When the emitter potential of the transistor QL100 is represented by Ve (QL100), the reference voltage of the reference voltage generating circuit 7 is represented by Vref, and the voltage between the base and the emitter of the transistor QN101 is represented by Vbe (QN101), Ve ≒ Vref + Vbe (QN101) Therefore, the base potential of the transistor QL100 is set to approximately Vref + Vbe (QN101). As shown in FIG. 3, the transistor QN101 has a collector connected to the DC power supply VI, an emitter connected to the base of the transistor QN9, and a base connected to the emitter of the transistor QL100 via the resistor R200.
[0056]
On the other hand, since the transistor QN100 and the transistor QN8 form a current mirror circuit, the constant current I1 also flows through the transistor QN8. As described above, when the transistor QN8 is turned on, a current flows between the emitters and the bases of the transistors QL5 to QL8 constituting the current mirror circuit, so that the transistors QL5 to QL8 are turned on. As the transistor QL6 turns on, the transistors QN101 and QN9 also turn on. At this time, since the transistors QL100 and QL101 are off, the transistor QN10 turns on. As a result, the constant current I2 flows through the transistor QL8, the transistor QN10, the transistor QN9, and the resistor R2. This constant current I2 is expressed as I2 = (Vref-Vbe (QN9)) / R2 when the voltage between the base and the emitter of the transistor QN9 is expressed by Vbe (QN9). The reference voltage Vref is supplied to the error amplifier 8. Is output.
[0057]
On the other hand, when the ON / OFF terminal is set to be lower than the threshold voltage, the transistor QN1 is turned off, the base current stops flowing to the transistor QN3, and the transistor QN3 turns off, so that no current flows to the resistor R1. As a result, the transistors QL1 and QL2 constituting the current mirror circuit are turned off, and the base potential of the transistor QL100 is lowered and the emitter potential of the transistor QL100 is higher than the base potential, so that the transistor QL100 is turned on.
[0058]
With the turning on of transistor QL100, transistor QL101 turns on, while transistor QN101 turns off. With the turning on of the transistor QL101, the base current of the transistor QN10 flows to the ground via the transistor QL101, the base potential of the transistor QN10 drops to a low level, and the transistor QN10 turns off. When the transistor QN10 is turned off in this way, the transistor QL8 and the transistor QN9 are turned off, and the constant current I2 flowing through the resistor R2 no longer flows (I2 = 0). Therefore, the reference voltage Vref is not output to the error amplifier 8.
[0059]
As described above, the transistor QN10 functions as a switch for disconnecting between the transistors QN9 and QL8 constituting a constant current source, and has a function of disconnecting the constant current I2 of the reference voltage generating circuit 7. . That is, when the transistor QN10 is turned off, the constant current source is cut off, and the reference voltage Vref is reduced. At I2 = (Vref-Vbe (QN9)) / R2, the constant current I2 also becomes zero due to the decrease in the reference voltage Vref (Vref = 0). When the transistors QN8 and QN10 are turned off, the transistors QL5 to QL8 are also turned off. As a result, the emitter potentials of the transistors QL100 and QL101 become zero, so that the transistors QL100 and QL101 are turned off. As a result, low current consumption when the stabilized DC power supply is turned off can be realized.
[0060]
As described above, as in the configuration of the present embodiment shown in FIG. 3, by turning on the transistors QL100 and QL101, no current flows to the base of the transistor QN10 and the transistor QN10 is turned off. When the constant current I1 becomes zero, the base current and the emitter current of the transistors QL100 and QL101 for turning off the transistor QN10 eventually become zero. As a result, as in the case of FIG. 2, low off-state current consumption can be realized. As described above, even when the stabilized DC power supply of the present embodiment is used, the lowest operating voltage of the reference voltage generating circuit 7 becomes the lowest operating voltage of the stabilized DC power supply, and the reference voltage is set using the NPN transistor QN7 shown in FIG. The function is the same as the on / off function of the generation circuit 7 by the self-current.
[0061]
【The invention's effect】
As described above, the stabilized DC power supply according to the present invention includes the on / off circuit for controlling the on / off of the reference voltage generation circuit, and the on / off circuit and the reference voltage generation circuit are connected to the stabilized DC power supply. The entire operating voltage is configured to be equal to the minimum operating voltage of the reference voltage generating circuit.
[0062]
According to the conventional stabilized DC power supply, the entire operating voltage is obtained by adding the minimum operating voltage of the reference voltage generating circuit to the ON voltage drop of the switching element for turning on / off the reference voltage generating circuit. Had become. Therefore, the on-voltage drop is a useless voltage, which hinders a reduction in power consumption during the off-state.
[0063]
Therefore, according to the invention, the on / off circuit and the reference voltage generation circuit are configured such that the operation voltage of the entire DC stabilized power supply is equal to the minimum operation voltage of the reference voltage generation circuit. There is an effect that the useless voltage as described above becomes unnecessary, and a stabilized DC power supply that operates at a low voltage can be realized.
[0064]
In order to turn off the output of the DC stabilized power supply, the circuit current of the reference voltage generating circuit is cut off (if the reference voltage generating circuit is turned off, the entire DC stabilized power supply can be turned off), and the output is kept low. It is effective to set the current consumption state. For this purpose, it is preferable that the circuit current does not flow after the reference voltage generating circuit is turned off. Thereby, there is an effect that an off-state low current consumption state can be achieved.
[0065]
It is preferable that the DC stabilized power supply further includes a steep rising circuit that steeply raises the reference voltage. In this case, since the reference voltage rises sharply, the output voltage of the stabilized DC power supply also rises sharply. Therefore, there is an effect that a stabilized DC power supply having excellent response characteristics can be provided.
[0066]
The reference voltage generation circuit has first switching means for switching a first constant current, and includes a first constant current circuit for generating the reference voltage by supplying the first constant current when the reference voltage generation circuit is turned on. Preferably, the on / off circuit includes second switching means for turning on the first constant current and turning off the first switching means when the reference voltage generating circuit is off.
[0067]
In this case, when the on / off circuit turns on the reference voltage generating circuit, the first constant current does not flow into the second switching means, so the second switching means is off. For this reason, the first switching means is turned on. When the first switching means is turned on, a first constant current flows through the first switching means, and the reference voltage is generated and output.
[0068]
On the other hand, when the on / off circuit turns off the reference voltage generating circuit, the first constant current flows into the second switching means, so that the second switching means is turned on. Accordingly, the first switching unit is turned off. When the first switching means is turned off, the first constant current stops flowing through the first switching means. Therefore, the first constant current circuit stops flowing the first constant current, and the reference voltage is no longer supplied from the reference voltage generation circuit. No output. Thus, when the first constant current circuit is turned off, the first constant current stops flowing, and the second switching means is also turned off (at this time, the first switching means is also kept off), so that the second switching is performed. No current is consumed in the means.
[0069]
As described above, when the reference voltage generation circuit is turned off, it is not necessary to keep the current flowing through the second switching means in order to control the turning off of the reference voltage. This has the effect that the function can be achieved.
[0070]
The reference voltage generation circuit has first switching means for switching a first constant current, and a first constant current circuit for generating the reference voltage by supplying a first constant current when the reference voltage generation circuit is turned on. Wherein the on / off circuit is turned on to turn off the first switching means when the reference voltage generating circuit is turned off, and to turn off when the first constant current circuit is turned off. It is preferable to have
[0071]
In this case, when the on / off circuit turns on the reference voltage generation circuit, the second switching means is off. For this reason, the first switching means is turned on. When the first switching means is turned on, a first constant current flows through the first switching means, and the reference voltage is generated and output.
[0072]
On the other hand, when the on / off circuit turns off the reference voltage generation circuit, the second switching means turns on. Accordingly, the first switching unit is turned off. When the first switching means is turned off, the first constant current stops flowing through the first switching means. Therefore, the first constant current circuit is turned off and the first constant current does not flow, and the reference voltage is no longer the reference voltage. It is no longer output from the generator. When the first constant current circuit is turned off, the second switching means is turned off, so that no current is consumed in the second switching means.
[0073]
As described above, when the reference voltage generation circuit is turned off, it is not necessary to keep the current flowing through the second switching means in order to control the turning off of the reference voltage. This has the effect that the function can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration example of a stabilized DC power supply according to the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of turning on / off a reference voltage generation circuit using an NPN transistor in the stabilized DC power supply of the present embodiment.
FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of turning on / off a reference voltage generation circuit using a PNP transistor in the stabilized DC power supply according to the present embodiment.
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration example of a conventional stabilized DC power supply.
FIG. 5 is a conventional circuit diagram showing an example in which a circuit current of a reference voltage generating circuit is cut off by an NPN transistor.
FIG. 6 is a conventional circuit diagram showing an example in which a circuit current of a reference voltage generation circuit is cut off by a PNP transistor.
[Explanation of symbols]
3 Power transistor (power semiconductor device)
5 ON / OFF circuit
7 Reference voltage generation circuit
8 Error amplifier
9 Output detection circuit
QN10 transistor (first switching means)
QN7 transistor (second switching means)
QL101 transistor (second switching means)
QL5-8 transistor (current mirror circuit)
Vref reference voltage
VI DC power supply
VO output voltage

Claims (5)

基準電圧発生回路からの基準電圧と検出された出力電圧との差に基づいて、入力直流電源を電力半導体素子によってスイッチングして所定の出力電圧を出力する直流安定化電源であって、
上記基準電圧発生回路のオン／オフを制御するオン／オフ回路を備え、
上記オン／オフ回路と上記基準電圧発生回路は、直流安定化電源全体の動作電圧が上記基準電圧発生回路の最低動作電圧に等しくなるように構成されており、
上記基準電圧発生回路は、第１定電流をスイッチングする第１スイッチング手段を有し、上記基準電圧発生回路のオン時に第１定電流を流して上記基準電圧を生成する第１定電流回路を備えており、
上記オン／オフ回路は、上記基準電圧発生回路のオフ時に、上記の第１定電流が流れ込んでオンして上記第１スイッチング手段をオフさせる第２スイッチング手段を有していることを特徴とする直流安定化電源。A stabilized DC power supply that outputs a predetermined output voltage by switching an input DC power supply by a power semiconductor element based on a difference between a reference voltage from a reference voltage generation circuit and a detected output voltage,
An on / off circuit for controlling on / off of the reference voltage generation circuit;
The on / off circuit and the reference voltage generation circuit are configured such that an operation voltage of the entire DC stabilized power supply is equal to a minimum operation voltage of the reference voltage generation circuit ,
The reference voltage generation circuit has first switching means for switching a first constant current, and has a first constant current circuit for generating the reference voltage by flowing the first constant current when the reference voltage generation circuit is on. And
The on / off circuit has a second switching means for turning on the first constant current and turning off the first switching means when the reference voltage generating circuit is off. DC stabilized power supply. 基準電圧発生回路からの基準電圧と検出された出力電圧との差に基づいて、入力直流電源を電力半導体素子によってスイッチングして所定の出力電圧を出力する直流安定化電源であって、A stabilized DC power supply that outputs a predetermined output voltage by switching an input DC power supply by a power semiconductor element based on a difference between a reference voltage from a reference voltage generation circuit and a detected output voltage,
上記基準電圧発生回路のオン／オフを制御するオン／オフ回路を備え、An on / off circuit for controlling on / off of the reference voltage generation circuit;
上記オン／オフ回路と上記基準電圧発生回路は、直流安定化電源全体の動作電圧が上記基準電圧発生回路の最低動作電圧に等しくなるように構成されており、The on / off circuit and the reference voltage generation circuit are configured such that an operation voltage of the entire DC stabilized power supply is equal to a minimum operation voltage of the reference voltage generation circuit,
上記基準電圧発生回路は、第１定電流をスイッチングする第１スイッチング手段を有し、上記基準電圧発生回路のオン時に第１定電流を流して上記基準電圧を生成する第１定電流回路を備えており、The reference voltage generation circuit has first switching means for switching a first constant current, and has a first constant current circuit for generating the reference voltage by flowing the first constant current when the reference voltage generation circuit is on. And
上記オン／オフ回路は、上記基準電圧発生回路のオフ時に、オンして上記第１スイッチング手段をオフさせると共に上記第１定電流回路のオフに伴ってオフする第２スイッチング手段を有していることを特徴とする直流安定化電源。The on / off circuit includes a second switching unit that is turned on to turn off the first switching unit when the reference voltage generation circuit is turned off, and to turn off when the first constant current circuit is turned off. A stabilized DC power supply characterized by the following: 上記基準電圧発生回路は、オフ後、回路電流が流れないことを特徴とする請求項１に記載の直流安定化電源。The stabilized DC power supply according to claim 1, wherein the circuit current does not flow after the reference voltage generation circuit is turned off. 上記基準電圧発生回路は、オフ後、回路電流が流れないことを特徴とする請求項２に記載の直流安定化電源。3. The stabilized DC power supply according to claim 2, wherein a circuit current does not flow after the reference voltage generation circuit is turned off. 上記基準電圧を急峻に立ち上げる急峻立上回路を更に備えたことを特徴とする請求項１又は３に記載の直流安定化電源。4. The stabilized DC power supply according to claim 1, further comprising a steep rising circuit for steeply raising the reference voltage.
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