JP6421707B2 - Power circuit - Google Patents
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Description
本発明は、電源回路に関する。 The present invention relates to a power supply circuit.
電源回路においては、電源端子への電源入力の立ち上がり時に出力電圧のオーバーシュートを抑制するものがある。しかし、回路駆動用の電源端子と異なる経路から入力される電源を出力する電源回路では、電源より遅れて入力が立ち上がる場合や、電源が瞬時停電を起こした場合などには、上記の動作外の条件となるため、やはりオーバーシュートが生じる。 Some power supply circuits suppress overshoot of the output voltage when the power supply input to the power supply terminal rises. However, in a power supply circuit that outputs power that is input from a path different from the power supply terminal for circuit drive, when the input rises later than the power supply or when the power supply causes an instantaneous power failure, Since this is a condition, an overshoot occurs.
また、基準電圧回路の最低動作電圧と制御アンプの最低動作電圧が異なる場合などにおいても、電源電圧低下からの復帰時にオーバーシュートが生じてしまうことがあった。 Further, even when the minimum operating voltage of the reference voltage circuit and the minimum operating voltage of the control amplifier are different, overshoot may occur at the time of recovery from the power supply voltage drop.
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、電源立上げ時だけでなく、電源電圧が低下してから復帰する場合の種々の場合においても出力がオーバーシュートするのを抑制できるようにした電源回路を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to prevent the output from overshooting not only when the power supply is turned on, but also in various cases when the power supply voltage drops and then recovers. An object of the present invention is to provide a power supply circuit that can be suppressed.
請求項1に記載の電源回路は、入力端子と出力端子との間に設けられた出力トランジスタと、前記入力端子の入力電圧とは別の電源電圧の電源から基準電圧を生成する基準電圧回路と、前記基準電圧回路により設定される基準電圧と前記出力端子に発生する出力電圧との差に応じて前記出力トランジスタを制御して前記出力端子に所定電圧を出力させる制御アンプと、前記電源電圧および前記入力電圧が共にそれぞれの検出電圧に達した状態で出力禁止信号を解除する出力禁止回路(13、13a)と、前記出力禁止信号が解除されると、前記入力端子に入力電圧が与えられた状態で前記制御アンプにより前記出力トランジスタを動作させるときに、前記制御アンプに対して、前記基準電圧回路が生成する前記基準電圧をこれよりも低い電圧から開始して前記基準電圧まで上昇させて与える電圧制御回路とを備えている。
The power supply circuit according to
上記構成を採用することにより、入力電圧が低下したり、電源電圧が低下したり、あるいはその他の条件により出力禁止信号が出力される状態では、制御アンプによる出力トランジスタの駆動制御が停止される。この後、入力電圧および電源電圧の復帰あるいは他の条件が解除されて出力禁止信号が解除されると、入力端子に入力電圧が与えられて前記制御アンプにより前記出力トランジスタを動作させる。このとき、電圧制御回路により、制御アンプに対して、基準電圧回路が生成する基準電圧をこれよりも低い電圧から開始して基準電圧まで上昇させて与えるようになる。これにより、出力トランジスタは急激に電圧が与えられて駆動されることでオーバーシュートを発生することなく徐々に電圧を出力するように制御される。 By adopting the above configuration, in the state where the input voltage is lowered, the power supply voltage is lowered, or the output prohibition signal is output due to other conditions, the drive control of the output transistor by the control amplifier is stopped. Thereafter, when the return of the input voltage and the power supply voltage or other conditions are released and the output prohibition signal is released, the input voltage is applied to the input terminal and the output transistor is operated by the control amplifier. At this time, the voltage control circuit gives the control amplifier a reference voltage generated by the reference voltage circuit starting from a voltage lower than the reference voltage and increasing it to the reference voltage. As a result, the output transistor is controlled so as to gradually output the voltage without causing an overshoot by being driven with a voltage suddenly applied.
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について、図1および図2を参照して説明する。図1に示す電源回路1において、出力トランジスタ2はNチャンネル型のMOSFETである。出力トランジスタ2のドレインは入力端子INに接続され、ソースは出力端子OUTに接続されると共に出力電圧モニタ用の分圧回路3を介してグランドに接続されている。出力トランジスタ2のゲートには、制御アンプ4からゲート駆動信号が与えられる。分圧回路3は直列に接続された2個の抵抗3a、3bからなり、抵抗3bの端子電圧が出力電圧VOUTのモニタ電圧Vfbとして制御アンプ4の反転入力端子に出力される。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. In the
基準電圧回路5は、直流電源VDから与えられる直流電圧に基づいて基準電圧Vrefを生成して出力する。電圧制御回路6は、基準電圧回路5から与えられる基準電圧Vrefを制御アンプ4の非反転入力端子に参照電圧Vrefaとして出力する。電圧制御回路6は、入力側に切り替えスイッチ7が設けられ抵抗8aを介して制御アンプ4に接続されると共に、コンデンサ8bを介してグランドに接続されている。抵抗8aおよびコンデンサ8bにより充電回路9が構成されている。
The
切り替えスイッチ7は、抵抗8aの端子を基準電圧回路5の出力端子に接続する状態と、抵抗8aの端子を基準電圧回路5から切り離して充電回路9を短絡するように接続する状態とを切り替える。出力トランジスタ2のゲートはスイッチ10を介してグランドに接続されている。スイッチ10は、オン状態で出力トランジスタ2のゲートをグランドに接続して出力トランジスタ2をオフ状態とする。
The
直流電源VDの電圧は電源電圧監視回路11により検出され、電源低下の検出電圧VDthに達したかどうかを示す信号を出力する。入力端子INの電圧は入力電圧監視回路12により検出され、入力低下の検出電圧VINthに達したかどうかを示す信号を出力する。出力禁止回路13は、出力禁止信号Sを出力する出力禁止状態では、切り替えスイッチ7に対して充電回路9を短絡する状態に保持し、スイッチ10をオン状態に保持して出力トランジスタ2をオフ状態にしている。
The voltage of the DC power supply VD is detected by the power supply
出力禁止回路13は、電源電圧監視回路11および入力電圧監視回路12からの入力信号に応じて出力禁止信号Sを出力する。この場合、電源電圧監視回路11により直流電源VDの電圧が検出電圧VDthに達したことが検出され、入力電圧監視回路12により入力電圧VINが検出電圧VINthに達したことが検出されることが条件である。これに応じて、出力禁止回路13は、出力禁止信号Sを出力する出力禁止状態を解除し、切り替えスイッチ7に対して充電回路9を基準電圧回路5の出力端子に接続し、スイッチ10をオフさせる。
The
次に、上記構成の作用について図2も参照しながら説明する。初めに、直流電源VDの電圧が立ち上がる前(図2(a)の時刻t0以前)には、図2(c)に示すように、出力禁止回路13は、出力禁止信号Sを出力してしる。これにより、切り替えスイッチ7は、抵抗8aおよびコンデンサ8bからなる充電回路9が短絡する状態に保持されており、スイッチ10はオン状態とされて出力トランジスタ2がオフ状態に保持されている。この状態では、まだ入力端子INへの入力電圧VIN(図2(b))もゼロであり、したがって、基準電圧Vref(図2(d))および出力端子OUTの出力電圧VOUT(図2(e))も共にゼロである。
Next, the operation of the above configuration will be described with reference to FIG. First, before the voltage of the DC power supply VD rises (before time t0 in FIG. 2A), the
次に、時刻t0で直流電源VDの電圧が検出電圧VDthに達すると(図2(a))、電源電圧監視回路11はこれを検出して出力禁止回路13に対して検出信号を出力する。出力禁止回路13は、この時点t0で出力禁止信号Sを解除する。この状態では、基準電圧回路5は直流電源VDの電圧に基づいて基準電圧Vrefを生成して出力可能な状態となっている。しかし、出力禁止回路13においては、入力電圧監視回路12から入力電圧VINが検出電圧VINthに達したことを示す信号が入力されていないので、出力禁止状態を保持している。したがって、この時点t0では切り替えスイッチ7は基準電圧回路5側に接続されない。
Next, when the voltage of the DC power supply VD reaches the detection voltage VDth at time t0 (FIG. 2A), the power supply
この後、時刻t1になって、入力電圧VINが立ち上がり(図2(b))、検出電圧VINthを超えると、入力電圧監視回路12は入力電圧VINの検出信号を出力禁止回路13に入力する。これにより、出力禁止回路13は、出力禁止信号Sを停止して出力禁止状態を解除し(図2(c))、切り替えスイッチ7を基準電圧回路5側に切り替えると共に、スイッチ10をオフ状態に切り替える。
Thereafter, at time t1, when the input voltage VIN rises (FIG. 2B) and exceeds the detection voltage VINth, the input
電圧制御回路6においては、抵抗8aが基準電圧回路5側に接続され、コンデンサ8bの短絡状態が解除されると、基準電圧Vrefにより充電回路9の抵抗8aを介してコンデンサ8bに充電が開始され、コンデンサ8bの端子電圧つまり制御アンプ4への入力電圧Vrefaが徐々に上昇していく。時刻t1の時点では、出力トランジスタ2はオフ状態であるので、出力電圧VOUT(図2(e))およびモニタ電圧Vfbはゼロである。
In the
制御アンプ4においては、非反転入力端子にコンデンサ8bの端子電圧が入力電圧Vrefaとして入力されるので、時刻t1の時点から抵抗8aおよびコンデンサ8bにより決まる時定数で徐々に上昇していく。これにより、制御アンプ4は、入力電圧Vrefaが上昇すると、モニタ電圧Vfbとの差の電圧が大きくなるので、この差の電圧を小さくするように出力トランジスタ2にゲート駆動信号を出力する。この結果、出力トランジスタ2は、徐々にドレイン電流が増大するようになる。これに伴い、モニタ電圧Vfbも徐々に上昇していく。
In the
この結果、直流電源VDの電圧が立ち上がった時点t0から遅れて時刻t1で入力電圧VINが立ち上がる場合においても、図2(e)に示すように、出力電圧VOUTは、基準電圧Vrefの上昇に伴って徐々に上昇するようになり、オーバーシュートが発生するのを抑制できている。 As a result, even when the input voltage VIN rises at time t1 with a delay from the time t0 when the voltage of the DC power supply VD rises, the output voltage VOUT is increased as the reference voltage Vref increases as shown in FIG. Gradually rising, and overshooting can be suppressed.
次に、直流電源VDの電圧が検出電圧VDth以上の状態で、入力電圧VINが一時的に低下する場合の動作について説明する。例えば時刻t2において入力電圧VINが急に低下した場合を想定する。この場合には、入力電圧監視回路12が入力電圧VINが検出電圧VINthよりも低下するのを検出すると、その検出信号を出力禁止回路13に出力する。出力禁止回路13においては、これを受けて、出力禁止状態に切り替えるように出力禁止信号Sを出力して切り替えスイッチ7およびスイッチ10を制御する。
Next, an operation when the input voltage VIN temporarily decreases while the voltage of the DC power supply VD is equal to or higher than the detection voltage VDth will be described. For example, it is assumed that the input voltage VIN suddenly decreases at time t2. In this case, when the input
切り替えスイッチ7は、出力禁止信号Sの出力に応じて、基準電圧回路5との接続状態を解除し、さらに抵抗8aおよびコンデンサ8bの直列回路を短絡状態に切り替える。これにより、コンデンサ8bに充電されていた電荷は、抵抗8aを介して徐々に放電され、制御アンプ4の非反転入力端子への入力電圧Vrefaは、図2(d)に示すように、低下していく。
The change-over
スイッチ10は、出力禁止信号Sの出力に応じて、出力トランジスタ2をオフ状態に切り替える。これにより、出力トランジスタ2が迅速にオフ状態に移行される。なお、出力端子OUTの出力電圧VOUTは、出力端子OUTに接続される負荷の特性によって、例えば図2(e)に示すように、出力電圧VOUTが一定の割合で低下していく。なお、入力電圧VINの低下期間が短い場合には、出力電圧VOUTがゼロに達していない状態であり、低下期間が長い場合には、出力電圧VOUTがゼロに達している。
The
この後、入力電圧VINの低下状態が短期間で終了して、時刻t3で再び所定レベルまで上昇すると、入力電圧監視回路12によりこれが検出される。これを受けて出力禁止回路13は出力禁止信号Sの出力を解除するようになる。これにより、切り替えスイッチ7が切り替えられて、電圧制御回路6は、基準電圧回路5から基準電圧Vrefが入力される状態となる。
Thereafter, when the reduced state of the input voltage VIN ends in a short period and rises to a predetermined level again at time t3, this is detected by the input
電圧制御回路6においては、充電回路9の抵抗8aを介してコンデンサ8bに充電が開始され、図2(d)に示すように、コンデンサ8bの端子電圧が上昇していき、制御アンプ4への入力電圧Vrefaが徐々に上昇していく。このとき、入力電圧Vrefaが低い状態では、例えば図2(e)の時刻t3時点のように、まだ出力電圧VOUTが高く、モニタ電圧Vfbの方が高い状態の場合もあり、制御アンプ4により出力トランジスタ2は駆動されない状態である。
In the
この後、時刻t3よりもやや遅れた時点では、入力電圧Vrefaがさらに上昇してモニタ電圧Vfbよりも大きくなり、制御アンプ4は、モニタ電圧Vfbが入力電圧Vrefaに追随するように出力トランジスタ2のゲートに駆動信号を出力するようになる。入力電圧Vrefaが所定の電圧に達すると、モニタ電圧Vfbも同じレベルとなり、これによって出力電圧VOUTが所定レベルに達するようになる。
Thereafter, at a time slightly later than time t3, the input voltage Vrefa further increases and becomes higher than the monitor voltage Vfb, and the
次に、直流電源VDの電圧が一時的に低下する場合の動作について説明する。直流電源VDの電圧が時刻t4で低下し始め、時刻t5になると電源電圧監視回路11により電源電圧が閾値電圧VDth以下となって検出され(図2(a))、出力禁止回路13にこの検出信号を出力する。出力禁止回路13は、これを受けて、出力禁止信号Sを出力するようになる(図2(c))。
Next, the operation when the voltage of the DC power supply VD temporarily decreases will be described. The voltage of the DC power supply VD starts to decrease at time t4. At time t5, the power supply
なお、電源電圧監視回路11において直流電源VDの電圧低下を検出する閾値電圧VDthは、制御アンプ4が動作可能な最低電圧Vaよりも高い(VDth>Va)電圧レベルである。制御アンプ4が動作不能となって出力端子から不安定な駆動信号が出力される前に、出力トランジスタ2をオフ動作させるためである。また、基準電圧回路5においては、基準電圧Vrefを生成するのに必要となる最低電圧Vbは、制御アンプ4の最低動作電圧Vaよりも低い(Vb<Va)ので、直流電源VDの電圧がVb以上であれば、電圧制御回路6は基準電圧Vrefが与えられた状態である。
The threshold voltage VDth for detecting the voltage drop of the DC power supply VD in the power supply
そして、時刻t5において電源電圧監視回路11により直流電源VDの電圧低下が検出されると、出力禁止回路13から出力禁止信号Sが出力される。これにより、電圧制御回路6の切り替えスイッチ7は充電回路9を短絡状態に切り替え、スイッチ10は出力トランジスタ2をオフ状態となるように切り替える。充電回路9のコンデンサ8bは抵抗8aを通じて放電され、端子電圧が低下していくので、制御アンプ4への入力電圧Vrefaも低下していく。このとき、出力端子OUTの出力電圧VOUTは、前述同様にして一定速度で電圧が低下していく。
When the power supply
この結果、直流電源VDの電圧がさらに低下して制御アンプ4の最低動作電圧Vaよりも低くなる場合でも、制御アンプ4の動作状態に影響を受けることなく出力トランジスタ2をオフ状態に保持することができる。
As a result, even when the voltage of the DC power supply VD further decreases and becomes lower than the minimum operating voltage Va of the
この後、直流電源VDの電圧が復帰して、時刻t6で電源電圧監視回路11により電圧低下の検出状態が解除されると、出力禁止回路13は出力禁止信号Sの出力を解除する。これによって、切り替えスイッチ7により基準電圧回路5の出力を電圧制御回路6に与えるように切り替えられる。また、このとき、同時にスイッチ10がオフされるので、出力トランジスタ2の強制的なオフ状態は解除される。
Thereafter, when the voltage of the DC power supply VD is restored and the voltage drop detection state is canceled by the power supply
そして、この場合にも、充電回路9によりコンデンサ8bの端子電圧は基準電圧回路5からの充電により徐々に上昇していき、これに伴って、制御アンプ4への入力電圧Vrefaが徐々に上昇するので、出力電圧VOUTも徐々に上昇するように出力トランジスタ2が駆動制御される。この後、直流電源VDの電圧が所定レベルに達する時点t7では、出力電圧VOUTもほぼ一定レベルに達する状態となる。
In this case as well, the terminal voltage of the
このような第1実施形態においては、出力禁止信号Sにより切り替える切り替えスイッチ7を設け、充電回路9のコンデンサ8bの充電電荷を放電するように構成した。また、入力電圧VINの低下を検出する入力電圧監視回路12を設け、入力電圧低下時に出力禁止回路13により出力禁止信号Sを出力するようにした。
In such a first embodiment, the
これにより、直流電源VDの電圧が立ち上がった後においても、入力端子INの入力電圧VINの低下時や、直流電源VDの電圧低下時に、コンデンサ8bの電荷を放電して制御アンプ4への入力電圧Vrefaを下げた状態としてから電源復帰後の動作を開始させることができ、電源復帰時に出力電圧VOUTがオーバーシュートを発生するのを抑制することができる。
Thereby, even after the voltage of the DC power supply VD rises, when the input voltage VIN of the input terminal IN decreases or when the voltage of the DC power supply VD decreases, the charge of the
また、この場合でも、スイッチ10を設けているので、異常発生などの場合に出力禁止信号Sが出力された後に、迅速に出力トランジスタ2をオフ状態に切り替えることができる。
Also in this case, since the
さらに、制御アンプ4の最低動作電圧Vaと基準電圧回路5の最低動作電圧Vbとが異なる場合でも、直流電源VDの電圧低下から復帰するときに、この違いに起因したオーバーシュートの発生を抑制することができる。
Further, even when the minimum operating voltage Va of the
(第2実施形態)
図3および図4は第2実施形態を示すもので、以下、第1実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態は、制御アンプ4として、入力段にPNP型のバイポーラトランジスタが設けられる構成のときに有効となる構成である。電源回路14は、第1実施形態の構成に加えて、出力電圧VOUTをモニタする出力モニタ回路15、フィルタ16を設けると共に、電圧制御回路6aとして抵抗8aの端子間を短絡させる短絡スイッチ17を設ける構成としている。
(Second Embodiment)
FIG. 3 and FIG. 4 show the second embodiment, and the following description will be focused on differences from the first embodiment. This embodiment is effective when the
出力モニタ回路15は、出力電圧VOUTが所定レベルに達するまではハイレベルの検出信号を出力し、所定の閾値電圧VOUTthを超えるとローレベルの検出信号を出力する。フィルタ16は、遅延機能を持つもので、出力モニタ回路15の検出信号がハイレベルからローレベルに変化した時点から一定の遅延時間ΔTを経過すると、出力をハイレベルからローレベルに変化させる。電圧制御回路6aの短絡スイッチ17は、出力モニタ回路15からフィルタ16を介してハイレベルの検出信号が与えられている状態ではオフ状態を保持し、ローレベルの検出信号が与えられるとオン状態に切り替わる。
The
次に、上記構成の作用について図4も参照して説明する。この実施形態では、第1実施形態において時刻t1時点で直流電源VDの電圧および入力電圧VINが共に立ち上がり、出力禁止回路13からの出力禁止信号Sが解除された時点から一定時間後(時刻t2よりも前の時点)までの動作について説明する。
Next, the operation of the above configuration will be described with reference to FIG. In this embodiment, the voltage of the DC power supply VD and the input voltage VIN both rise at time t1 in the first embodiment, and after a certain time from the time when the output inhibition signal S from the
図4(a)に示すように、時刻t1で直流電源VDの電圧および入力電圧VINが立ち上がり、電源電圧監視回路11および入力電圧監視回路12から所定レベルに達したことを示す信号が出力されると、出力禁止回路13は、図4(b)に示すように出力禁止信号Sを解除する。これにより、前述同様にして電圧制御回路6aの充電回路9に基準電圧回路5から電圧が印加される。コンデンサ8bの充電にともなって制御アンプ4への入力電圧Vrefaが徐々に上昇していく(図4(c))。制御アンプ4は、出力トランジスタ2のゲートにゲート駆動信号を与え、出力端子OUTの出力電圧VOUTは徐々に上昇していく(図4(d))。
As shown in FIG. 4A, the voltage of the DC power supply VD and the input voltage VIN rise at time t1, and a signal indicating that the power supply
このとき、出力モニタ回路15は、出力電圧VOUTが所定の閾値電圧VOUTthに達していない期間中はハイレベルの検出信号を出力している。これにより、電圧制御回路6aの短絡スイッチ17はオフ状態が保持されている。出力電圧VOUTが徐々に上昇して時刻t1aで閾値電圧VOUTthに達すると、出力モニタ回路15はローレベルの検出信号に切り替えて出力する。このローレベルの検出信号は、フィルタ16を介して短絡スイッチ17に与える構成であるから、この時点t1aから遅延時間ΔTだけ経過した時点t1bになると短絡スイッチ17に対してローレベルの信号が与えられ、オン状態に切り替わる。
At this time, the
充電回路9の抵抗8aは、これにより短絡されるので、基準電圧回路5の基準電圧Vrefがそのまま制御アンプ4への入力電圧Vrefaとなる。前述のように制御アンプ4の入力端子はPNP型のバイポーラトランジスタのベースとして設けられる構成では、ベース電流が充電回路9側に流れることで入力電圧Vrefaは抵抗8aの電圧降下分ΔVrefだけ高い基準電圧Vrefa(=Vref+ΔVref)が入力された状態となっている。これに対して、短絡スイッチ17がオンすることで制御アンプ4に入力される基準電圧は抵抗8aによる電圧降下ΔVrefを除いた基準電圧Vrefに等しくなる。
Since the
この結果、制御アンプ4の入力電圧Vrefaが基準電圧回路5の基準電圧Vrefに等しい電圧として入力されるようになり、出力電圧VOUTは、基準電圧回路5の基準電圧Vrefに基づいて精度良く出力することができる。
As a result, the input voltage Vrefa of the
なお、上記した制御アンプ4の構成上の事情は次のとおりである。
制御アンプ4の入力段にPNP型のバイポーラトランジスタが設けられる場合には、ベース電流が制御アンプ4側から非反転入力端子を介して充電回路9側に流れ出す。これにより、基準電圧回路5の基準電圧Vrefに対して抵抗8aを流れるベース電流の分(ΔVref)だけ非反転入力端子への入力電圧Vrefaが高くなる。このように、基準電圧回路5の出力電圧Vrefに対して制御アンプ4への基準電圧Vrefaが異なると、設計通りの動作ができなくなることがある。この実施形態ではこのような不具合を解消している。
The configuration of the
When a PNP type bipolar transistor is provided at the input stage of the
なお、上記のように充電回路9の抵抗8aに起因した入力電圧Vrefaの変動分ΔVrefは、制御アンプ4からのベース電流が数十ナノアンペア程度であっても、抵抗8aの抵抗値が比較的大きいと基準電圧Vrefaの変動分ΔVrefが大きくなり、これによって出力電圧VOUTも大きく変動することになる。また、これを抑制するために、抵抗8aの抵抗値を小さく設定することが考えられるが、この場合には充電回路9の時定数を変えないようにするためにコンデンサ8bの容量を大きくする必要がある。しかし、コンデンサ8bの容量を大きくすることは、面積が増大するため設計的に採用することが難しい。
As described above, the variation ΔVref of the input voltage Vrefa caused by the
このような第2実施形態では、出力モニタ回路15、フィルタ16および短絡スイッチ17を設ける構成とした。これにより、制御アンプ4として入力段にPNP型のバイポーラトランジスタを設ける構成のものでも、充電回路9の抵抗8aによる入力電圧Vrefaの変動分ΔVrefに起因した出力電圧VOUTの変動をなくして、基準電圧回路5の基準電圧Vrefに対応した出力電圧VOUTを精度良く出力させることができる。
In the second embodiment, the
なお、上記実施形態では、フィルタ16を設けることで、出力モニタ回路15の検出信号を安定した状態で短絡スイッチ17の切り替えに適用することができるようにしたが、フィルタ16を省略する構成とすることもできる。この場合には、出力モニタ回路15の出力がチャタリングを発生するのを防止するように、ヒステリシス機能を付加することが好ましい。
In the above embodiment, the
(第3実施形態)
図5は第3実施形態を示すもので、第1実施形態と異なるところは、電源回路18を構成する出力禁止回路13aとしたところである。出力禁止回路13aは、外部のECU(electronic control unit)などから出力電圧VOUTを出力禁止にしたい場合を想定して、その信号P1、P2などを受け付ける構成である。
(Third embodiment)
FIG. 5 shows a third embodiment. The difference from the first embodiment is that an output prohibiting circuit 13a constituting the
このような信号P1、P2などとしては、例えば過電流検出信号、過熱検出信号などの異常検出信号がある。これ以外にも種々の異常検出信号やその他の信号に応じて出力禁止信号Sを出力する構成とすることができる。 Examples of such signals P1 and P2 include abnormality detection signals such as an overcurrent detection signal and an overheat detection signal. In addition to this, the output inhibition signal S can be output in response to various abnormality detection signals and other signals.
このように、信号P1あるいはP2などの異常検出信号が入力された場合も、出力禁止回路13aは、出力検出信号Sを出力して出力トランジスタ2の動作を停止し、これらの異常検出信号P1あるいはP2が解除されたときには、第1実施形態の場合と同様にして基準電圧Vrefを徐々に上昇させながら出力電圧VOUTを出力させることができるので、この場合においてもオーバーシュートの発生を抑制することができる。
Thus, even when an abnormality detection signal such as the signal P1 or P2 is input, the output prohibition circuit 13a outputs the output detection signal S to stop the operation of the
(第4実施形態)
図6および図7は第4実施形態を示すもので、以下、第1実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、電源回路19を設け、切り替えスイッチ7を切り替えて充電回路9を短絡させるときに、コンデンサ8bの電荷を完全に放電するのではなく、設定電圧Vcを残した状態まで放電することで、充放電の時間を短くしたものである。
(Fourth embodiment)
FIG. 6 and FIG. 7 show the fourth embodiment. Hereinafter, parts different from the first embodiment will be described. In this embodiment, when the
この場合、設定電圧Vcを大きくすると、コンデンサ8bの端子電圧が高い状態で残るので、電源復帰時に出力電圧VOUTがオーバーシュートを発生する傾向となる。ここでは、設定電圧Vcを適切に選ぶことで、オーバーシュートの発生を抑制しながら、出力電圧VOUTが短時間に復帰できるようにしたものである。
In this case, if the set voltage Vc is increased, the terminal voltage of the
電源回路19は、電圧制御回路6bとして設定電源20を設ける構成としている。設定電源20は、直流電圧による設定電圧Vcを有するもので、充電回路9を短絡したときに形成される放電経路に設けていて、コンデンサ8bの充電電荷の放電時に設定電圧Vcに達すると放電が停止するように設けられる。
The
次に、上記構成の作用について図7も参照して説明する。この実施形態では、第1実施形態において、時刻t0、t1を経て、直流電源VDの電圧および入力電圧VINが立ち上がり、出力禁止回路13からの出力禁止信号Sが解除されてから出力電圧VOUTが所定レベルに達するまでは同様である。そして、この後、時刻t2で入力電圧VINが低下した場合の動作が異なる。
Next, the operation of the above configuration will be described with reference to FIG. In this embodiment, in the first embodiment, the voltage of the DC power supply VD and the input voltage VIN rise after the times t0 and t1, and the output voltage VOUT is predetermined after the output inhibition signal S from the
すなわち、時刻t2において入力電圧VINが低下して(図7(b))入力電圧監視回路12がこれを検出すると、出力禁止回路13は、出力禁止信号Sを出力して(図7(c))切り替えスイッチ7およびスイッチ10を制御する。これにより、電圧制御回路6bにおいては、充電回路9のコンデンサ8bの電荷が抵抗8aを介して放電されるようになる。このとき、コンデンサ8bの電荷放電は、設定電源20の設定電圧Vcに等しくなるところで停止し、制御アンプ4への入力電圧Vrefcは設定電圧Vcに等しくなる(図7(d))。出力電圧VOUTは、前述同様にして低下していく(図7(e))。
That is, when the input voltage VIN decreases at time t2 (FIG. 7B) and the input
この後、入力電圧VINの低下状態が短期間で終了して、時刻t3で再び所定レベルまで上昇すると(図7(b))、入力電圧監視回路12によりこれが検出されて出力禁止回路13は出力禁止信号の出力を解除するようになる(図7(c))。これにより、切り替えスイッチ7が切り替えられて、基準電圧回路5から基準電圧Vrefが再び電圧制御回路6bに印加される。
Thereafter, when the state where the input voltage VIN is reduced ends in a short period and rises to a predetermined level again at time t3 (FIG. 7B), this is detected by the input
このとき、電圧制御回路6bにおいては、充電回路9の抵抗8aを介してコンデンサ8bに充電が開始されるが、時刻t3以前には設定電圧Vcの電圧が残った状態であったので、出力電圧VOUTが少し低下しているが、基準電圧Vrefがそれ以上に大きいので、制御アンプ4は、出力トランジスタ2のゲートに出力電圧VOUTを上昇させるように駆動信号を出力する。
At this time, in the
これにより、スイッチ10がオフ状態に切り替わると出力トランジスタ2のゲートに設定電圧Vcに相当する入力電圧Vrefaが入力されるようになり、この後すぐに基準電圧Vrefと同等レベルに達するようになる。このとき、出力電圧VOUTは小さいオーバーシュートが発生することがある(図7(e))。しかし、出力電圧VOUTとの差が小さい場合にはこのオーバーシュートは悪影響を与えることはないので、迅速に出力電圧VOUTを確保することができる。
As a result, when the
このような第4実施形態では、電圧制御回路6bの構成に設定電源20を設け、充電回路9を短絡させるときにコンデンサ8bの放電量を制限して端子電圧が設定電圧Vcだけ残存した状態となるように構成した。これにより、電源復帰時に出力電圧VOUTのオーバーシュートを抑制しながら迅速に立ち上げを行うことができる。
なお、設定電源20の設定電圧Vcは、出力端子OUTに接続される負荷の特性などに応じて適切な電圧に設定することができる。
In the fourth embodiment, the setting
Note that the setting voltage Vc of the setting
(第5実施形態)
図8および図9は第5実施形態を示すもので、以下第1実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、電源回路21は、電圧制御回路6cとして充電回路9の抵抗8aに代えて、定電流を出力するバッファ回路22を設ける構成としている。これは抵抗8aとコンデンサ8bにより決まる時定数でコンデンサ8bに充電を行う構成であったのに対して、バッファ回路22の定電流によりコンデンサ8bを充電するようにしたものである。
(Fifth embodiment)
FIG. 8 and FIG. 9 show the fifth embodiment, and the parts different from the first embodiment will be described below. In this embodiment, the
出力禁止信号Sが解除されている状態では、切り替えスイッチ7がバッファ回路22側に接続され、バッファ回路22からの定電流がコンデンサ8bに充電され、基準電圧Vrefに達すると定電流が停止し、制御アンプ4の非反転入力端子に基準電圧Vrefに等しい入力電圧Vrefaが入力される状態となる。また、出力禁止信号Sが出力された状態では、切り替えスイッチ7がバッファ回路22を切り離し、コンデンサ8bを短絡させる状態となり、コンデンサ8bの充電電荷は瞬時に放電される。
In the state where the output prohibition signal S is released, the
次に、上記構成の作用について、図9も参照して説明する。この実施形態では、各部の動作としては第1実施形態とほぼ同じであるが、バッファ回路22によりコンデンサ8bに充電をする際の端子電圧の変化の仕方が異なる。すなわち、第1実施形態においては充電回路9は、抵抗8aおよびコンデンサ8bから決まる時定数に従って充電が行われたのに対して、この実施形態では、コンデンサ8bはバッファ回路22から出力される定電流により充電されることで、端子電圧が直線的に上昇する。
Next, the operation of the above configuration will be described with reference to FIG. In this embodiment, the operation of each part is almost the same as that of the first embodiment, but the terminal voltage changes when the
この結果、この実施形態では、図9(d)に示すように、制御アンプ4の非反転入力端子への入力電圧Vrefaは、例えば時刻t1から直線的に上昇を開始し、基準電圧回路5の出力する基準電圧Vrefに達するとバッファ回路22の電流が停止する。このとき、制御アンプ4はこの入力電圧Vrefaに沿うように出力トランジスタ2のゲートに駆動信号を出力し、出力電圧VOUTも図9(e)に示すように、直線的に上昇する。
As a result, in this embodiment, as shown in FIG. 9D, the input voltage Vrefa to the non-inverting input terminal of the
また、時刻t2で入力電圧VINの低下が検出されたときや、時刻t5で電源電圧の低下が検出されたときには、切り替えスイッチ7の切り替え動作によりコンデンサ8bの両端子が短絡され、コンデンサ8bの充電電荷が瞬時に放電され、端子電圧はゼロになる(図9(d))。
このような第5実施形態によっても、第1実施形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。
When a decrease in the input voltage VIN is detected at time t2 or when a decrease in the power supply voltage is detected at time t5, both terminals of the
Also according to the fifth embodiment, it is possible to obtain substantially the same operational effects as the first embodiment.
(第6実施形態)
図10は第6実施形態を示すもので、第1実施形態と異なるところは、スイッチ10を省略した構成としたところである。この構成によれば、出力禁止回路13からの出力禁止信号Sの出力により、電圧制御回路6の切り替えスイッチ7は切り替え動作が行われるが、出力トランジスタ2は直接的にオフ状態に動作させることはない。
(Sixth embodiment)
FIG. 10 shows the sixth embodiment. The difference from the first embodiment is that the
しかし、電圧制御回路6により制御アンプ4の非反転入力端子への入力電圧Vrefaがコンデンサ8bの放電により低下していくので、コンデンサ8bの端子電圧の低下に従って出力トランジスタ2がオフ状態に移行するように制御されるので、実質的に同等の動作を行わせることができるようになる。
したがって、このような第6実施形態によっても第1実施形態と同等の効果を得ることができる。
However, since the
Therefore, the sixth embodiment can obtain the same effect as that of the first embodiment.
(他の実施形態)
なお、本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能であり、例えば、以下のように変形または拡張することができる。
(Other embodiments)
In addition, this invention is not limited only to embodiment mentioned above, In the range which does not deviate from the summary, it is applicable to various embodiment, For example, it can deform | transform or expand as follows.
第1〜第5実施形態では、出力禁止信号Sが出力されたときに、出力禁止回路13により出力トランジスタ2をオフ状態に移行させるために、スイッチ10を設ける構成としているが、これに代えて、制御アンプ4の出力を停止させるようにしても良いし、制御アンプ4への電源を停止するようにすることもできる。
In the first to fifth embodiments, the
第6実施形態では、第1実施形態に適用した場合で示したが、これに限らず、第2、第3、第5実施形態にも適用することができる。 In the sixth embodiment, the case where the present invention is applied to the first embodiment is shown. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to the second, third, and fifth embodiments.
図面中、1、14、19、21、23は電源回路、2は出力トランジスタ、3は分圧回路、4は制御アンプ、5は基準電圧回路、6、6a、6b、6cは電圧制御回路、7は切り替えスイッチ、8aは抵抗、8bはコンデンサ、9は充電回路、10はスイッチ、11は電源電圧監視回路、12は入力電圧監視回路、13、13aは出力禁止回路、15は出力モニタ回路、16はフィルタ、17は短絡スイッチ、20は設定電源、22はバッファ回路である。
In the drawing, 1, 14, 19, 21, and 23 are power supply circuits, 2 is an output transistor, 3 is a voltage dividing circuit, 4 is a control amplifier, 5 is a reference voltage circuit, 6, 6a, 6b, and 6c are voltage control circuits, 7 is a changeover switch, 8a is a resistor, 8b is a capacitor, 9 is a charging circuit, 10 is a switch, 11 is a power supply voltage monitoring circuit, 12 is an input voltage monitoring circuit, 13 and 13a are output inhibition circuits, 15 is an output monitoring circuit,
Claims (7)
前記入力端子の入力電圧とは別の電源電圧の電源から基準電圧を生成する基準電圧回路(5)と、
前記基準電圧回路により設定される基準電圧と前記出力端子に発生する出力電圧との差に応じて前記出力トランジスタを制御して前記出力端子に所定電圧を出力させる制御アンプ(4)と、
前記電源電圧および前記入力電圧が共にそれぞれの検出電圧に達した状態で出力禁止信号を解除する出力禁止回路(13、13a)と、
前記出力禁止信号が解除されると、前記入力端子に入力電圧が与えられた状態で前記制御アンプにより前記出力トランジスタを動作させるときに、前記制御アンプに対して、前記基準電圧回路が生成する前記基準電圧をこれよりも低い電圧から開始して前記基準電圧まで上昇させて与える電圧制御回路(6、6a、6b、6c)とを設けたことを特徴とする電源回路。 An output transistor (2) provided between the input terminal and the output terminal;
A reference voltage circuit (5) for generating a reference voltage from a power supply having a power supply voltage different from the input voltage of the input terminal ;
A control amplifier (4) for controlling the output transistor according to a difference between a reference voltage set by the reference voltage circuit and an output voltage generated at the output terminal, and outputting a predetermined voltage to the output terminal;
An output prohibition circuit (13, 13a) for canceling the output prohibition signal in a state where both the power supply voltage and the input voltage reach the respective detection voltages;
When the output prohibition signal is canceled, the reference voltage circuit generates the reference voltage circuit for the control amplifier when the output transistor is operated by the control amplifier in a state where an input voltage is applied to the input terminal. A power supply circuit comprising a voltage control circuit (6, 6a, 6b, 6c) for starting a reference voltage from a lower voltage and increasing the reference voltage to the reference voltage.
前記電圧制御回路(6、6a、6b)は、抵抗(8a)およびコンデンサ(8b)からなる充電回路(9)を有し、前記コンデンサに前記基準電圧回路から充電して端子電圧を上昇させてその端子電圧を前記制御アンプに出力するように構成され、前記出力禁止信号が入力されると前記コンデンサの充電電荷を放電するように構成されることを特徴とする電源回路。 The power supply circuit according to claim 1,
The voltage control circuit (6, 6a, 6b) has a charging circuit (9) composed of a resistor (8a) and a capacitor (8b), and charges the capacitor from the reference voltage circuit to increase the terminal voltage. A power supply circuit configured to output the terminal voltage to the control amplifier, and configured to discharge the charge of the capacitor when the output inhibition signal is input.
前記電圧制御回路(6b)は、前記出力禁止信号が入力されると、前記コンデンサ(8b)の充電電荷を所定の端子電圧となる所定レベルまで放電するように構成されることを特徴とする電源回路。 The power supply circuit according to claim 2,
The voltage control circuit (6b) is configured to discharge the charge of the capacitor (8b) to a predetermined level that becomes a predetermined terminal voltage when the output inhibition signal is input. circuit.
前記電圧制御回路(6a)の抵抗(8a)を短絡させる短絡スイッチ(17)と、
前記出力端子の出力電圧をモニタし、モニタ電圧が所定電圧以上になると前記短絡スイッチをオンさせる出力モニタ回路(15)とを設けたことを特徴とする電源回路。 The power supply circuit according to claim 2 or 3,
A shorting switch (17) for short-circuiting the resistor (8a) of the voltage control circuit (6a);
A power supply circuit comprising: an output monitor circuit (15) for monitoring an output voltage of the output terminal and turning on the short-circuit switch when the monitor voltage becomes equal to or higher than a predetermined voltage.
前記電圧制御回路(6c)は、バッファ回路(22)およびこのバッファ回路により充電されるコンデンサ(8b)を有し、前記出力禁止信号が入力されると前記コンデンサの充電電荷を放電するように構成されることを特徴とする電源回路。 The power supply circuit according to claim 1,
The voltage control circuit (6c) includes a buffer circuit (22) and a capacitor (8b) charged by the buffer circuit, and is configured to discharge the charge of the capacitor when the output inhibition signal is input. Power supply circuit characterized by being made.
前記入力端子に印加される入力電圧を監視する入力電圧監視回路(12)を設け、
前記出力禁止回路は、前記入力電圧監視回路により前記入力電圧の低下を検出すると、前記出力禁止信号を出力することを特徴とする電源回路。 In the power supply circuit according to any one of claims 1 to 5,
An input voltage monitoring circuit (12) for monitoring an input voltage applied to the input terminal;
The output inhibit circuit detects a drop in the input voltage by the input voltage monitoring circuit, the power supply circuit, wherein the benzalkonium be output to the output inhibit signal.
前記出力禁止回路(13a)は、外部から与えられる制御信号に応じて前記出力禁止信号を出力することを特徴とする電源回路。 The power supply circuit according to claim 6,
The output prohibiting circuit (13a) outputs the output prohibiting signal according to a control signal given from the outside.
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