JP6963167B2 - Constant voltage power supply - Google Patents
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Description
本発明は、直流電源装置さらには直流電圧を変換する例えばシリーズレギュレータのような定電圧電源装置に利用して有効な技術に関する。 The present invention relates to a DC power supply device and further to a technique effective for use in a constant voltage power supply device such as a series regulator that converts a DC voltage.
直流電圧入力端子と出力端子との間に設けられたトランジスタを制御して所望の電位の直流電圧を出力する電源装置としてシリーズレギュレータ（以下、レギュレータと略す）がある。かかるレギュレータの用途として、自動車のカーナビゲーション装置やＥＴＣ装置、オーディオ装置、アンテナ装置など車載用の電子機器に直流電源を供給するための定電圧電源装置（車載用レギュレータ）がある。 There is a series regulator (hereinafter abbreviated as a regulator) as a power supply device that controls a transistor provided between a DC voltage input terminal and an output terminal to output a DC voltage of a desired potential. Applications of such regulators include constant voltage power supply devices (vehicle-mounted regulators) for supplying DC power to in-vehicle electronic devices such as automobile car navigation devices, ETC devices, audio devices, and antenna devices.
車載用のレギュレータには、先端にコネクタが設けられたケーブルによって、車内の所望の部位に直流電源電圧が供給され、各種電子機器をコネクタに接続して利用できる環境を提供する役割が求められることがある。
しかしながら、上記のような電源供給機能を実現しようとすると、ケーブルの長さが比較的長くなるため、ケーブルを介して負荷へ電流が流れると、ケーブルの抵抗成分によって、コネクタ出力の電圧が低下するという課題がある。
In-vehicle regulators are required to play a role of providing an environment in which various electronic devices can be connected to the connector by supplying a DC power supply voltage to a desired part in the vehicle by a cable provided with a connector at the tip. There is.
However, when trying to realize the power supply function as described above, the length of the cable becomes relatively long, so when a current flows through the cable to the load, the voltage of the connector output drops due to the resistance component of the cable. There is a problem.
そこで、車載用のレギュレータにおける上記のようなケーブルの抵抗成分によって生じるコネクタ出力電圧の低下を補償する装置に関する発明が提案されている（例えば特許文献１）。また、電源電圧を供給する配線が有する抵抗成分による出力電圧の低下を補償するため、出力電圧補償機能を設けた図６（Ａ）に示すような定電圧電源装置に関する発明も提案されている（特許文献２）。
さらに、レギュレータを構成する差動増幅器（誤差アンプ）の差動入力ＭＯＳトランジスタのゲート・ソース間電圧に起因する出力電圧の低下を抑制するため、出力電圧補正機能を設けた図６（Ｂ）に示すような安定化電源回路に関する発明も提案されている（特許文献３）。
Therefore, an invention relating to a device for compensating for a decrease in connector output voltage caused by a cable resistance component as described above in an in-vehicle regulator has been proposed (for example, Patent Document 1). Further, in order to compensate for a decrease in the output voltage due to the resistance component of the wiring that supplies the power supply voltage, an invention relating to a constant voltage power supply device as shown in FIG. 6A provided with an output voltage compensation function has also been proposed. Patent Document 2).
Further, in order to suppress a decrease in the output voltage due to the gate-source voltage of the differential input MOS transistor of the differential amplifier (error amplifier) constituting the regulator, an output voltage correction function is provided in FIG. 6 (B). An invention relating to a regulated power supply circuit as shown has also been proposed (Patent Document 3).
特許文献１に記載されている発明は、出力線の途中に電流検出用の抵抗を挿入するとともに、該電流検出抵抗の両端子間電圧を検出し増幅する差動増幅回路および該差動増幅回路の出力を受けるボルテージフォロアを有する電圧−電流変換回路を設け、該電圧−電流変換回路で変換された電流を、出力電圧を分圧し直流電圧レギュレータへのフィードバック電圧を生成する抵抗分圧回路のノードから引き抜くように構成したものである。しかしながら、この発明にあっては、出力線の途中に電流検出抵抗を挿入しているため電力損失が大きいという課題がある。また、電力損失を減らすため電流検出抵抗の抵抗値を０．２Ωのような小さな値に設定することも考えられるが、そのようにすると、電流検出抵抗の両端子間電圧を検出し増幅する差動増幅回路のゲインの精度を高める必要があり、そのような高精度の回路の設計、製造はコストアップを招くという課題が生じる。
The invention described in
また、特許文献２に記載されている定電圧電源装置は、図６（Ａ）に示すように、出力トランジスタＱ１とカレントミラー・トランジスタＱ２により、出力電流Ｉｏに比例した電流Ｉｏ’を生成し、その電流を抵抗Ｒ５で電流−電圧変換し、ボルテージフォロアとして動作するアンプＡＭＰ２を有する電圧−電流変換回路により電流Ｉo''を生成する。そして、カレントミラー回路CUR-1でＩo''に比例した電流Ｉo'''を生成し、その電流を抵抗Ｒ３に流して電圧降下ΔＶiを発生させ、その電圧を、出力トランジスタＱ１を制御する増幅器１１に入力するというものである。そのため、カレントミラーを多用していることにより素子数、消費電流が多くなるとともに、素子ばらつきが積み上がりそれが増幅器１１によって増幅されるため、補償機能による補正電圧が素子ばらつきの影響を受け易いという課題がある。
Further, as shown in FIG. 6A, the constant voltage power supply device described in
また、特許文献３に記載されている安定化電源回路は、図６（Ｂ）に示すように、出力トランジスタＱ１とカレントミラー・トランジスタＱ２により、出力電流Ｉｏに比例した電流Ｉｏ'を生成し、その電流をカレントミラーで折り返して、出力トランジスタＱ１を制御する増幅器ＡＭＰ１へのフィードバック電圧ＶFBを生成する抵抗分圧回路（Ｒ３，Ｒ２，Ｒ１）のノードＮ２から引き抜くように構成したものである。しかしながら、この安定化電源回路にあっては、抵抗Ｒ３が有する温度特性が出力を補正する電圧に影響し、温度変動によって補正電圧が変化するという課題がある。 Further, as shown in FIG. 6B, the stabilized power supply circuit described in Patent Document 3 generates a current Io'proportional to the output current Io by the output transistor Q1 and the current mirror transistor Q2. The current is folded back by the current mirror and pulled out from the node N2 of the resistance voltage dividing circuit (R3, R2, R1) that generates the feedback voltage VFB to the amplifier AMP1 that controls the output transistor Q1. However, in this regulated power supply circuit, there is a problem that the temperature characteristic of the resistor R3 affects the voltage for correcting the output, and the correction voltage changes due to the temperature fluctuation.
この発明は上記のような課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、電力損失が少ないとともにコストアップを招く高精度の回路を使用することなく、電源電圧を供給するケーブルの抵抗成分によって生じる供給電圧の低下を補償することができる定電圧電源装置（電圧レギュレータ）を提供することにある。
本発明の他の目的は、出力線の抵抗成分による出力電圧の低下を精度よく補償することができる定電圧電源装置を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、温度変動に伴う補正電圧の変化をなくすことができる定電圧電源装置を提供することにある。
The present invention has been made by paying attention to the above-mentioned problems, and the purpose of the present invention is to provide a cable that supplies a power supply voltage without using a high-precision circuit that causes a small power loss and an increase in cost. An object of the present invention is to provide a constant voltage power supply device (voltage regulator) capable of compensating for a decrease in supply voltage caused by a resistance component.
Another object of the present invention is to provide a constant voltage power supply device capable of accurately compensating for a decrease in output voltage due to a resistance component of an output line.
Still another object of the present invention is to provide a constant voltage power supply device capable of eliminating a change in a correction voltage due to a temperature fluctuation.
上記目的を達成するため、本発明は、
直流電圧が入力される電圧入力端子と出力端子との間に接続された電圧制御用トランジスタと、出力のフィードバック電圧に応じて前記電圧制御用トランジスタを制御する制御回路とを備えた定電圧電源装置であって、
前記制御回路は、
前記電圧制御用トランジスタと並列に設けられ該電圧制御用トランジスタに流れる電流に縮小比例した電流を流すカレントミラー・トランジスタと、
前記カレントミラー・トランジスタと直列に接続された１つの電流−電圧変換用抵抗素子のみから成る電流−電圧変換手段と、
前記出力端子の出力電圧を分圧する分圧回路と、
前記分圧回路によって分圧された電圧と所定の基準電圧との電位差に応じた電圧を出力する誤差アンプと、
入力端子に前記電流−電圧変換手段により変換された電圧が印加されたボルテージフォロアと出力部にエミッタフォロア回路とを有する、前記電流−電圧変換手段により変換された電圧を電流に変換する電圧−電流変換回路と、
を備え、前記電圧−電流変換回路により流される電流を前記分圧回路のノードから引き抜くことで前記分圧回路により生成され前記誤差アンプに供給される電圧を、前記出力端子に流れる出力電流と前記カレントミラーの電流縮小比と前記電流−電圧変換用抵抗素子の抵抗値との積値に比例して前記出力電流の増大に応じて増加する前記出力電圧の出力電圧降下を補償するように補正するものである。
In order to achieve the above object, the present invention
A constant voltage power supply device including a voltage control transistor connected between a voltage input terminal to which a DC voltage is input and an output terminal, and a control circuit for controlling the voltage control transistor according to an output feedback voltage. And
The control circuit
A current mirror transistor provided in parallel with the voltage control transistor and flowing a current reduced in proportion to the current flowing through the voltage control transistor.
A current-voltage conversion means consisting of only one current-voltage conversion resistor element connected in series with the current mirror transistor, and a current-voltage conversion means.
A voltage divider circuit that divides the output voltage of the output terminal,
An error amplifier that outputs a voltage corresponding to the potential difference between the voltage divided by the voltage dividing circuit and a predetermined reference voltage, and
Wherein the input terminal current - voltage converted by the voltage converting means for chromatic an emitter follower circuit to the output unit and the voltage follower applied, the current - voltage converting the voltage converted by the voltage conversion means into a current - Current conversion circuit and
The voltage generated by the voltage dividing circuit and supplied to the error amplifier by drawing the current flowing through the voltage-current conversion circuit from the node of the voltage dividing circuit is the output current flowing through the output terminal and the voltage described above. It is corrected so as to compensate for the output voltage drop of the output voltage that increases in proportion to the product value of the current reduction ratio of the current mirror and the resistance value of the current-voltage conversion resistance element. It is a thing.
上記のような構成を有する定電圧電源装置によれば、出力電流に縮小比例した電流を生成するカレントミラー・トランジスタおよびこれと直列に接続された電流−電圧変換手段を備えているため、出力線に電流検出抵抗を設けることなく出力電流の大きさを検出することができるので電力損失が少ないとともに、コストアップを招く高精度の回路を使用することなく、電源電圧を供給するケーブルの抵抗成分によって生じる供給電圧の低下を補償することができる。
また、カレントミラー回路を多用していないため、素子ばらつきの影響を受けにくく出力線の抵抗成分による出力電圧の低下を精度よく補償することができる。
According to the constant voltage power supply device having the above configuration, the output line is provided with a current mirror transistor that generates a current reduced and proportional to the output current and a current-voltage conversion means connected in series with the current mirror transistor. Since the magnitude of the output current can be detected without providing a current detection resistor, the power loss is small, and the resistance component of the cable that supplies the power supply voltage without using a high-precision circuit that causes an increase in cost. The resulting drop in supply voltage can be compensated.
Further, since the current mirror circuit is not frequently used, it is difficult to be affected by the element variation, and it is possible to accurately compensate for the decrease in the output voltage due to the resistance component of the output line.
ここで、望ましくは、前記電圧制御用トランジスタと前記カレントミラー・トランジスタと前記分圧回路と前記誤差アンプは、半導体チップ上に半導体集積回路として形成され、
前記半導体チップには、前記カレントミラー・トランジスタの電流出力端子が接続された外部端子を備え、
前記電流−電圧変換手段は、前記外部端子に接続された温度特性の小さな外付け素子により構成する。
Here, preferably, the voltage control transistor, the current mirror transistor, the voltage dividing circuit, and the error amplifier are formed as a semiconductor integrated circuit on a semiconductor chip.
The semiconductor chip includes an external terminal to which the current output terminal of the current mirror transistor is connected.
The current-voltage conversion means is composed of an external element having a small temperature characteristic connected to the external terminal.
かかる構成によれば、電流−電圧変換手段を、外部端子に接続された温度特性の小さな外付け素子により構成しているので、エミッタフォロワ回路を構成する素子と分圧回路を構成する素子に、同一の温度特性を有する素子（抵抗）を使用することで、補正電圧が温度依存性を持たないようにすることができる。 According to this configuration, since the current-voltage conversion means is composed of an external element having a small temperature characteristic connected to an external terminal, the element constituting the emitter follower circuit and the element constituting the voltage dividing circuit can be used. By using elements (resistors) having the same temperature characteristics, it is possible to prevent the correction voltage from having temperature dependence.
また、望ましくは、前記エミッタフォロア回路を構成するトランジスタのベース端子に前記ボルテージフォロアの出力電圧が印加されているように構成する。
かかる構成によれば、シンプルな構成で補正電圧が温度依存性を持たない回路を実現することができるようになる。
Also, preferably, the output voltage of the voltage follower to the base terminal of the transistor constituting the pre Symbol emitter follower circuit is configured as has been applied.
According to such a configuration, it is possible to realize a circuit in which the correction voltage does not have temperature dependence with a simple configuration.
さらに、望ましくは、前記エミッタフォロア回路は、コレクタ端子が前記分圧回路の前記ノードに接続されたバイポーラ・トランジスタと、該トランジスタのエミッタ端子に接続された抵抗手段と、を備え、
前記抵抗手段は並列形態に接続された複数の抵抗素子により構成され、前記複数の抵抗素子が選択的に前記エミッタ端子に接続されるように構成する。
Further, preferably, the emitter follower circuit includes a bipolar transistor whose collector terminal is connected to the node of the voltage divider circuit, and a resistance means connected to the emitter terminal of the transistor.
The resistance means is composed of a plurality of resistance elements connected in parallel, and the plurality of resistance elements are selectively connected to the emitter terminal.
かかる構成によれば、エミッタフォロア回路を構成する抵抗素子を切り替えたり、接続される抵抗素子の数を変えたりすることで、所望の特性の補正電圧を生成することができ、これによって、当該定電圧電源装置の出力端子に接続されるケーブルの長さに応じて補正電圧を変えることができ、電源電圧を供給するケーブルの抵抗成分によって生じる供給電圧の低下を精度よく補償することができる。 According to such a configuration, a correction voltage having a desired characteristic can be generated by switching the resistance elements constituting the emitter follower circuit or changing the number of resistance elements to be connected. The correction voltage can be changed according to the length of the cable connected to the output terminal of the voltage power supply device, and the decrease in the supply voltage caused by the resistance component of the cable that supplies the power supply voltage can be accurately compensated.
本発明に係る定電圧電源装置によれば、電力損失が少ないとともにコストアップを招く高精度の回路を使用することなく、電源電圧を供給するケーブルの抵抗成分によって生じる供給電圧の低下を補償することができる。また、出力線の抵抗成分による出力電圧の低下を精度よく補償することができる。さらに、本発明によれば、温度変動に伴う補正電圧の変化をなくすことができるという効果がある。 According to the constant voltage power supply device according to the present invention, it is possible to compensate for the decrease in the supply voltage caused by the resistance component of the cable that supplies the power supply voltage without using a high-precision circuit that causes a small power loss and an increase in cost. Can be done. In addition, it is possible to accurately compensate for the decrease in output voltage due to the resistance component of the output line. Further, according to the present invention, there is an effect that the change of the correction voltage due to the temperature fluctuation can be eliminated.
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明を適用した定電圧電源装置としてのシリーズレギュレータの一実施形態を示す。なお、図１において、一点鎖線で囲まれた部分は、単結晶シリコンのような半導体チップ上に半導体集積回路（レギュレータＩＣ）１０として形成され、該レギュレータＩＣ１０の出力端子ＯＵＴにコンデンサが接続されることで安定な直流電圧を供給する定電圧電源装置として機能する。また、出力端子ＯＵＴに先端にコネクタが設けられた給電用のケーブルの始端が接続される。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an embodiment of a series regulator as a constant voltage power supply device to which the present invention is applied. In FIG. 1, the portion surrounded by the one-point chain wire is formed as a semiconductor integrated circuit (regulator IC) 10 on a semiconductor chip such as single crystal silicon, and a capacitor is connected to the output terminal OUT of the
本実施形態の定電圧電源装置においては、図１に示すように、レギュレータＩＣ１０の直流電圧Ｖｉｎが印加される電圧入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴとの間に、ＰＮＰバイポーラ・トランジスタからなる電圧制御用のトランジスタＱ１が接続され、出力端子ＯＵＴと接地電位ＧＮＤが印加されるグランドラインとの間には、出力電圧Ｖｏを分圧する分圧回路１２を構成する抵抗Ｒ３，Ｒ２，Ｒ１が直列に接続されている。
In the constant voltage power supply device of the present embodiment, as shown in FIG. 1, for voltage control including a PNP bipolar transistor between the voltage input terminal IN and the output terminal OUT to which the DC voltage Vin of the
この分圧回路１２を構成する抵抗Ｒ１とＲ２との接続ノードＮ１の電圧が、上記電圧制御用のトランジスタＱ１のベース端子を制御する誤差増幅回路としての誤差アンプ１１の非反転入力端子にフィードバック電圧ＶFBとして入力されている。そして、誤差アンプ１１は、出力のフィードバック電圧ＶFBと所定の基準電圧Ｖrefとの電位差に応じた電圧を生成して電圧制御用のトランジスタＱ１のベース端子に供給してＱ１を制御し、出力電圧Ｖｏが所望の電位になるように制御する。
The voltage of the connection node N1 between the resistors R1 and R2 constituting the
また、本実施形態のレギュレータＩＣ１０においては、上記電圧制御用のトランジスタＱ１と並列に接続され、Ｑ１とカレントミラー回路を構成するバイポーラ・トランジスタＱ２が設けられ、このトランジスタＱ２の制御端子としてのベース端子に、電圧制御用のトランジスタＱ１のベース端子に印加される電圧と同一の電圧が印加されている。これにより、Ｑ２には、素子のサイズ比Ｎに応じて、トランジスタＱ１とＱ２のカレントミラー比をｎとすると、Ｑ１のコレクタ電流に比例した電流（１／ｎの電流）が流れるようにされている。トランジスタＱ１を同一サイズのトランジスタをＮ個だけ並列形態に接続して構成し、Ｑ２は１個のトランジスタで構成する場合には、素子の個数に比例した電流が流れるように設定される。
Further, in the
また、レギュレータＩＣ１０には、電圧入力端子ＩＮとチップの外部の接地電位点との間に、上記カレントミラー・トランジスタＱ２と直列をなすように接続され、Ｑ２のコレクタ電流を電圧に変換するための抵抗Ｒ５を接続するための外部端子Ｐ１が設けられている。
さらに、レギュレータＩＣ１０には、上記外部端子Ｐ１に非反転入力端子が接続されたアンプＡＭＰが設けられているとともに、上記分圧回路１２を構成する抵抗Ｒ１とＲ２との接続ノードＮ２とチップ内部の接地点との間に、エミッタフォロア回路を構成するＮＰＮバイポーラ・トランジスタＱ３と抵抗Ｒ４とが直列に接続されている。
Further, the
Further, the
そして、上記トランジスタＱ３のベース端子に上記アンプＡＭＰの出力端子が接続され、トランジスタＱ３のエミッタ端子がアンプＡＭＰの反転入力端子に接続されている。これにより、アンプＡＭＰは、ボルテージフォロアとして機能し、トランジスタＱ３のエミッタ電圧が非反転入力端子の入力電圧（外部端子Ｐ１の電位）と等しくなるように、トランジスタＱ３を動作させる。 Then, the output terminal of the amplifier AMP is connected to the base terminal of the transistor Q3, and the emitter terminal of the transistor Q3 is connected to the inverting input terminal of the amplifier AMP. As a result, the amplifier AMP functions as a voltage follower and operates the transistor Q3 so that the emitter voltage of the transistor Q3 becomes equal to the input voltage of the non-inverting input terminal (potential of the external terminal P1).
上記アンプＡＭＰとしては、例えば図２に示すように、トランジスタＱ１１，Ｑ１２および定電流源ＣＣ１，ＣＣ２からなる入力部と、差動入力トランジスタＱ１３，Ｑ１４およびアクティブ負荷トランジスタＱ１５，Ｑ１６と定電流源ＣＣ３とからなる差動増幅部と、エミッタフォロア回路を構成するトランジスタＱ３および抵抗Ｒ４からなる出力部とを有する差動増幅回路を使用することができる。なお、図２に示す回路は一例であって、このような構成の回路に限定されるものではない。 As the amplifier AMP, for example, as shown in FIG. 2, an input unit including transistors Q11 and Q12 and constant current sources CC1 and CC2, differential input transistors Q13 and Q14, active load transistors Q15 and Q16, and a constant current source CC3 A differential amplifier circuit including a differential amplifier unit composed of the above and an output unit composed of a transistor Q3 and a resistor R4 constituting an emitter follower circuit can be used. The circuit shown in FIG. 2 is an example, and is not limited to a circuit having such a configuration.
前述したように、カレントミラー・トランジスタＱ２には、電圧制御用のトランジスタＱ１のコレクタ電流すなわち出力端子ＯＵＴが出力される電流Ｉｏに比例した電流Ｉｏ’が流され、その電流が外付け抵抗Ｒ５によって電圧に変換される。そのため、エミッタフォロア回路を構成するトランジスタＱ３には、出力される電流Ｉｏに比例した補正電流Ｉｏ”が流される。つまり、アンプＡＭＰとエミッタフォロア回路（Ｑ３，抵抗Ｒ４）は、電圧−電流変換回路として動作する。そして、この補正電流Ｉｏ”が、分圧回路１２を構成する抵抗Ｒ３が引き抜かれる。
As described above, the collector current of the voltage control transistor Q1, that is, the current Io'proportional to the current Io output from the output terminal OUT is passed through the current mirror transistor Q2, and the current is generated by the external resistor R5. Converted to voltage. Therefore, a correction current Io "proportional to the output current Io is passed through the transistor Q3 constituting the emitter follower circuit. That is, the amplifier AMP and the emitter follower circuit (Q3, resistor R4) are voltage-current conversion circuits. Then, the correction current Io "is pulled out from the resistor R3 constituting the
従って、出力電流Ｉｏが増大すると、カレントミラー・トランジスタＱ２のコレクタ電流が増大して、外部端子Ｐ１の電位が高くなりエミッタフォロア回路（Ｑ３，抵抗Ｒ４）に流れる電流が増大して抵抗Ｒ３に流れる電流が増大する。すると、分圧回路１２の接続ノードＮ２の電位ひいては接続ノードＮ１の電位が低くなり、誤差アンプ１１の非反転入力端子の電位が低くなり、誤差アンプ１１の出力電圧が低くなって電圧制御用のトランジスタＱ１のコレクタ電流が増大することとなる。
Therefore, when the output current Io increases, the collector current of the current mirror transistor Q2 increases, the potential of the external terminal P1 increases, and the current flowing through the emitter follower circuit (Q3, resistor R4) increases and flows through the resistor R3. The current increases. Then, the potential of the connection node N2 of the
具体的には、基準電圧をＶref、トランジスタＱ１とＱ２のカレントミラー比をｎ（＝Io/Io'）とすると、出力電圧Ｖｏは、次式、
Ｖｏ＝(1+(R2+R3)/R1)*Vref＋R3*Io”
＝(1+(R2+R3)/R1)*Vref＋((R3*R5)/(R4*n))*Io
で表わされるように、出力電圧Ｖｏは、補正電流Io”に応じた電圧とする。
つまり、本実施形態のレギュレータにおいては、カレントミラー・トランジスタＱ２と外付け抵抗Ｒ５とアンプＡＭＰおよびエミッタフォロア回路（Ｑ３，抵抗Ｒ４）が、電圧補正回路１３として機能する。
Specifically, assuming that the reference voltage is Vref and the current mirror ratio of the transistors Q1 and Q2 is n (= Io / Io'), the output voltage Vo is calculated by the following equation.
Vo = (1+ (R2 + R3) / R1) * Vref + R3 * Io ”
= (1+ (R2 + R3) / R1) * Vref + ((R3 * R5) / (R4 * n)) * Io
As represented by, the output voltage Vo is a voltage corresponding to the correction current Io ”.
That is, in the regulator of the present embodiment, the current mirror transistor Q2, the external resistor R5, the amplifier AMP, and the emitter follower circuit (Q3, resistor R4) function as the
図３には、本実施形態のレギュレータにおける出力電流Ｉｏと出力電圧Ｖｏとの関係が示されている。ここで、（Ａ）は、電圧補正回路１３がない場合における出力電流Ｉｏと出力端子ＯＵＴの出力電圧Ｖｏおよびケーブルを介して負荷に供給される電圧すなわちケーブルの抵抗成分により電圧降下を生じたコネクタの電圧Ｖｏ’との関係を示す。また、（Ｂ）は電圧補正回路１３がある場合における出力電流Ｉｏと出力端子ＯＵＴの出力電圧Ｖｏおよびコネクタ電圧Ｖｏ’との関係を示す。
FIG. 3 shows the relationship between the output current Io and the output voltage Vo in the regulator of the present embodiment. Here, (A) is a connector in which a voltage drop occurs due to the output current Io when the
図３（Ａ）から明らかなように、電圧補正回路１３がない場合には、出力電流Ｉｏが大きいほどケーブル先端のコネクタの電圧Ｖｏ’は低くなる。これに対し、本実施形態のレギュレータＩＣ１０のように電圧補正回路を設けた場合には、図３（Ｂ）に示すように、出力電流Ｉｏが大きいほど出力端子ＯＵＴの出力電圧Ｖｏを高くすることで、ケーブル先端のコネクタの電圧Ｖｏ’を所望の電圧に補正することができる。
しかも、抵抗Ｒ５の抵抗値の設定により補正量を変更することが可能であり、上記式から分かるように、補正量はほぼ抵抗Ｒ３とＲ４の抵抗比で決まるので、補正量の計算が容易に行なえる。
As is clear from FIG. 3A, in the absence of the
Moreover, the correction amount can be changed by setting the resistance value of the resistor R5, and as can be seen from the above equation, the correction amount is almost determined by the resistance ratio of the resistors R3 and R4, so that the correction amount can be easily calculated. You can do it.
さらに、本実施形態のレギュレータにおいては、カレントミラー・トランジスタＱ２と直列に接続される抵抗Ｒ５として外付け抵抗を使用できるように、外部端子Ｐ１を設けている。そのため、外付け抵抗Ｒ５として、温度特性の小さいディスクリート抵抗を使用することによって、電圧補正回路１３による補正量をチップ内部の抵抗Ｒ３とＲ４の抵抗比で設定させる、つまり温度特性のあるオンチップの抵抗Ｒ３の温度特性をＲ４の温度特性で相殺させるようにすることができ、これにより補正量が温度依存性を持たないようにすることができる。具体的には、温度の変化によって電圧補正回路１３を構成する抵抗Ｒ４の抵抗値が小さくなって電流が多くなると、分圧回路１２を構成する抵抗Ｒ３の抵抗値も小さくなって電流が多くなり、抵抗Ｒ２，Ｒ１に流れる電流は変化せずノードＮ１の電位は温度変化にかかわらず一定となり、電圧補正回路１３による補正量が温度依存性を持たないこととなる。
Further, in the regulator of the present embodiment, an external terminal P1 is provided so that an external resistor can be used as the resistor R5 connected in series with the current mirror transistor Q2. Therefore, by using a discrete resistor having a small temperature characteristic as the external resistor R5, the amount of correction by the
また、本実施形態のレギュレータにおける電圧補正回路１３はアンプＡＭＰを備えているものの、このアンプＡＭＰはボルテージフォロアとして機能するものであり、特許文献１の発明のように増幅動作する差動アンプを持たない構成である。そのため、出力電圧の補正量がアンプのゲインに関係しないのでゲインの精度を高める必要がなく、精度の高い回路の設計、製造に伴うコストアップを回避することができる。
さらに、本実施形態のレギュレータＩＣ１０は、特許文献２の発明のような複数のカレントミラー回路を持つ構成ではないので、構成がシンプルとなり、素子数及び消費電流が少ないという利点がある。
Further, although the
Further, since the
（変形例）
次に、前記実施形態のレギュレータＩＣ１０の変形例について、図４および図５を用いて説明する。
図４は、このうち第１の変形例を示す。この変形例は、前記実施形態のレギュレータＩＣ１０内に設けられる電圧補正回路１３として、図１におけるエミッタフォロア回路からなる出力部の前段のアンプＡＭＰの代わりに、コレクタ端子が接地点に接続されたＰＮＰバイポーラ・トランジスタＱ４および該トランジスタＱ４のエミッタ端子と電源電圧端子ＩＮ（またはＯＵＴ）との間に接続された定電流源ＣＣ４からなるＰＮＰ版のエミッタフォロア回路を設けるようにしたものである。定電流源ＣＣ４は、カレントミラー回路でも良いし、抵抗素子であっても良い。
(Modification example)
Next, a modification of the
FIG. 4 shows a first modification of these. In this modification, as the
図５には、第２の変形例のレギュレータＩＣが示されている。この変形例は、図１の実施例における電圧補正回路１３を構成するエミッタフォロア回路からなる出力部の抵抗Ｒ４を、複数の並列抵抗Ｒ４１，Ｒ４２，……Ｒ４ｎに置き換えるとともに、配線パターンを形成するフォトマスクを変えたり形成後の配線パターンをレーザで切断したりすることで、任意の数の抵抗を接続して抵抗値を切り換えるようにしたものである。抵抗Ｒ４の抵抗値を切り換えることによって、図３（Ｂ）に示す出力電圧Ｖｏの傾きを調整することができる。
なお、抵抗Ｒ４を、複数の並列抵抗Ｒ４１，Ｒ４２，……Ｒ４ｎに置き換えるのみでなく、トランジスタＱ３も複数の並列トランジスタに置き換えて、任意の数のトランジスタを接続できるように構成しても良い。
FIG. 5 shows a regulator IC of a second modification. In this modification, the resistor R4 of the output unit including the emitter follower circuit constituting the
Not only the resistor R4 may be replaced with a plurality of parallel resistors R41, R42, ... R4n, but also the transistor Q3 may be replaced with a plurality of parallel transistors so that an arbitrary number of transistors can be connected.
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例えば、前記実施例においては、電圧補正回路１３を構成する素子および電圧制御用トランジスタＱ１やカレントミラー・トランジスタＱ２としてバイポーラ・トランジスタを使用したものを示したが、バイポーラ・トランジスタの代わりにＭＯＳＦＥＴを使用するようにしてもよい。
また、前記実施例においては、本発明をシリーズレギュレータへ適用した場合について説明したが、本発明はＤＣ−ＤＣコンバータ（スイッチング・レギュレータ）にも利用することができる。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described above based on Examples, the present invention is not limited to the above Examples. For example, in the above embodiment, the elements constituting the
Further, in the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to a series regulator has been described, but the present invention can also be used for a DC-DC converter (switching regulator).
１０……レギュレータＩＣ、１１……誤差アンプ、１２……分圧回路、１３……電圧補正回路、Ｑ１……電圧制御用トランジスタ、Ｑ２……カレントミラー・トランジスタ 10 ... Regulator IC, 11 ... Error amplifier, 12 ... Voltage divider circuit, 13 ... Voltage correction circuit, Q1 ... Voltage control transistor, Q2 ... Current mirror transistor
Claims (3)
前記制御回路は、
前記電圧制御用トランジスタと並列に設けられ該電圧制御用トランジスタに流れる電流に縮小比例した電流を流すカレントミラー・トランジスタと、
前記カレントミラー・トランジスタと直列に接続された１つの電流−電圧変換用抵抗素子のみから成る電流−電圧変換手段と、
前記出力端子の出力電圧を分圧する分圧回路と、
前記分圧回路によって分圧された電圧と所定の基準電圧との電位差に応じた電圧を出力する誤差アンプと、
入力端子に前記電流−電圧変換手段により変換された電圧が印加されたボルテージフォロアと出力部にエミッタフォロア回路とを有する、前記電流−電圧変換手段により変換された電圧を電流に変換する電圧−電流変換回路と、
を備え、前記電圧−電流変換回路により流される電流を前記分圧回路のノードから引き抜くことで前記分圧回路により生成され前記誤差アンプに供給される電圧を、前記出力端子に流れる出力電流と前記カレントミラーの電流縮小比と前記電流−電圧変換用抵抗素子の抵抗値との積値に比例して前記出力電流の増大に応じて増加する前記出力電圧の出力電圧降下を補償するように補正することを特徴とする定電圧電源装置。 A constant voltage power supply device including a voltage control transistor connected between a voltage input terminal to which a DC voltage is input and an output terminal, and a control circuit for controlling the voltage control transistor according to an output feedback voltage. And
The control circuit
A current mirror transistor provided in parallel with the voltage control transistor and flowing a current reduced in proportion to the current flowing through the voltage control transistor.
A current-voltage conversion means consisting of only one current-voltage conversion resistor element connected in series with the current mirror transistor, and a current-voltage conversion means.
A voltage divider circuit that divides the output voltage of the output terminal,
An error amplifier that outputs a voltage corresponding to the potential difference between the voltage divided by the voltage dividing circuit and a predetermined reference voltage, and
Wherein the input terminal current - voltage converted by the voltage converting means for chromatic an emitter follower circuit to the output unit and the voltage follower applied, the current - voltage converting the voltage converted by the voltage conversion means into a current - Current conversion circuit and
The voltage generated by the voltage dividing circuit and supplied to the error amplifier by drawing the current flowing through the voltage-current conversion circuit from the node of the voltage dividing circuit is the output current flowing through the output terminal and the voltage described above. It is corrected so as to compensate for the output voltage drop of the output voltage that increases in proportion to the product value of the current reduction ratio of the current mirror and the resistance value of the current-voltage conversion resistance element. A constant voltage power supply that is characterized by this.
前記抵抗手段は並列形態に接続された複数の抵抗素子により構成され、前記複数の抵抗素子が選択的に前記エミッタ端子に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の定電圧電源装置。 The emitter follower circuit includes a bipolar transistor whose collector terminal is connected to the node of the voltage divider circuit, and a resistance means connected to the emitter terminal of the transistor.
The constant voltage according to claim 1 or 2, wherein the resistance means is composed of a plurality of resistance elements connected in parallel, and the plurality of resistance elements are selectively connected to the emitter terminal. Power supply.
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