JPH02150912A - 直列制御型安定化電源回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、直列制御型安定化電源回路に関し、取分は制
御素子としてＰＮＰ　トランジスタを用いた直列制御型
安定化電源回路に関するものである。

〈従来技術〉 従来より、ＮＰＮトランジスタｌを制御素子とする直列
制御型安定化電源回路においては、該ＮＰＮトランジス
タ！を制御する制御回路２の電源を入力端から供給する
方式と合せて、第６図に示すように制御回路２を出力端
子３．３間に接続し、該制御回路２の電源を安定化出力
側から供給する方式も用いられている。しかし、近年、
入出方間電圧差の少ない領域でも動作可能な直列制御型
安定化電源として普及し始めている、ＰＮＰ）ランノス
タ４を制御素子として用いた直列制御型安定化電源回路
では、第７図に示す通り、制御回路２を入力端子５．５
間に接続し、該制御回路２の電源を入力端から供給する
のが一般的であり、安定化出力側から供給する方式はな
い。

これは、ＮＰＮ　トランジスタＩを制御素子とする直列
制御型安定化電源回路においては、第６図に示すように
、ＮＰＮトランジスタ１のベースに供給される電流を制
御回路２の出力により引ぬく、いわゆる負帰還制御であ
るため、制御回路２が起動する前にＮＰＮトランジスタ
Ｉがオンし出力が上昇することにより、制御回路２の電
源を出力側からとることが可能であることによる。

しかし、ＰＮＰトランジスタ４を制御素子として用いた
場合は正帰還制御であり、第７図に示す通り制御回路２
の出力によりＰＮＰ　トランジスタ４のベース電流を引
ぬいてやらないとＰＮＰ　トランジスタ４がオンせず、
出力電圧も上昇しないため、制御回路２の電源を安定化
出力側から供給しただけでは動作しないからである。又
、安定化電源を別に設け、その出力を制御回路２に供給
することも考えられるが、この場合、同規模の安定化電
源が２つ必要になり、回路が複雑になると共に、装置の
大形化がさけられないという欠点がある。

く　発明か解決しようとする問題点　〉しかし、ＮＰＮ
トランジスタ１を制御素子として用いた直列制御型安定
化電源回路では、入力電圧変動が制御回路２に直接伝わ
らないので、入力リップル除去率が良いのに比へ、ＰＮ
Ｐトランジスタ４を制御素子として用いた直列制御型安
定化電源回路では、入力端子変動か制御回路２に直接伝
わるため、入力リップル除去率が大きく劣っていた。因
みに、ＮＰＮトランジスタ１を用いた場合の入力リップ
ル除去率が８０〜９０ｄＢであるのに対し、ＰＮＰ　ト
ランジスタ４を用いた場合の入力リップル除去率は５０
〜６０ｄＢであった。

本発明は、上記に鑑み、ＰＮＰトランジスタを制御素子
として用いた場合でも、ＮＰＮトランジスタを用いた場
合と同等のリップル除去率を確保できると共に、安定化
出力電圧の設定範囲を拡大できる直列制御型安定化電源
回路の提供を目的とする。

〈　問題点を解決するための手段　〉 本発明請求項１の問題点解決手段は、第１図及至第３図
の如く、制御素子としてＰＮＰ　トランジスタ１０を備
えると共に、該ＰＮＰ　トランジスタｌＯのベース電流
を制御する制御回路ｌ！を備え、非安定入力電圧をＰＮ
Ｐトランジスタ１０のエミッタに入力し、該ＰＮＰトラ
ンジスタ１０のコレクタより安定化出力電圧を取り出す
ようにした直列制御型安定化電源回路において、前記制
御回路１１の電源として、入力側に接続された起動用の
第一定電圧回路１２と、前記安定化出力電圧を制御入力
とする安定動作用の第二定電圧回路１３とを並列に設け
、前記第一定電圧回路１２の出力に逆阻止ダイオード１
４を挿入したしのである。

本発明請求項２の問題点解決手段は、第４図及び第５図
の如く、制御素子としてＰＮＰＩ−ランノスタｌＯを備
えると共に、該ＰＮＰトランジスタｌＯのベース電流を
制御する制御回路１１を備え、非安定入力電圧をＰＮＰ
　）ランノスタ１０のエミッタに入力し、該ＰＮＰ　ト
ランジスタ！０のコレクタより安定化出力電圧を取り出
すようにした直列制御型安定化電源回路において、前記
制御回路１１の電源として、入力側に接続された起動用
の第一定電圧回路１２と、前記安定化出力電圧を制御入
力とする安定動作用の第二定電圧回路１３とを並列に設
け、第二定電圧回路Ｉ３はレベルシフター２９を有する
ものである。

く作用〉 上記請求項１の問題点解決手段において、安定化出力電
圧が立上がるまでの起動時には、起動用の第一定電圧回
路Ｉ２から制御回路１１に電源が供給され、起動後に安
定化出力電圧が立上がると、その安定化出力電圧を制御
入力とする第二定電圧回路１３から制御回路１１に電源
が供給され、同時に起動用の第一定電圧回路１２から制
御回路ｌｌへの電源の供給がストップする。従って、Ｐ
ＮＰトランジスタ１０を制御素子として用いた直列制御
型安定化電源回路においても、ＮＰＮトランジスタを用
いた場合と同等のリップル除去率を確保することができ
る。

また第一定電圧回路１２の出力に逆阻止ダイオード１４
があるため、その順方向電圧及び逆方向耐圧分だけ安定
化出力電圧の範囲を拡大できる。

更に、請求項２の問題点解決手段においては、前述と同
様のリップル除去率を確保できると共に、第二定電圧回
路１３がレベルシフター２９を有するため、安定化出力
電圧から一定電圧低い電圧で第二定電圧回路１３を制御
でき、従って、制御回路１１の電源電圧が起動時と安定
動作時とで大きく異なることなく、安定化出力電圧の設
定範囲を拡大できる。

〈実施例〉 以上、本発明の実施例を第１図及至第５図に基づいて説
明する。第１図は本発明請求項！に係る直列制御型安定
化電源回路の一実施例を示す回路図、第２図は同じくそ
の起動用の第一定電圧回路の回路図、第３図は同じくそ
の制御回路の回路図である。

図示の如く、本発明請求項１に係る直列制御型安定化電
源回路は、制御素子としてＰＮＰ　トランジスタ！０を
備えると共に、該ＰＮＰ　トランジスタ１０のベース電
流を制御する制御回路１１を備え、非安定入力電圧をＰ
ＮＰトランジスタ゛ｌＯのエミッタに入力し、該ＰＮＰ
　トランジスタ１０のコレクタより安定化出力電圧を取
り出すようにした直列制御型安定化電源回路において、
前記制御回路１１の電源として、入力側に接続された起
動用の第一定電圧回路１２と、前記安定化出力電圧を制
御入力とする安定動作用の第二定電圧回路１３とを並列
に設け、前記第一定電圧回路１２の出力に逆阻止ダイオ
ード１４を挿入したものである。

前記第一定電圧回路１２は、第２図に示す如く入力端子
１５．１５間に抵抗Ｉ６、基準電圧源１７及び出力トラ
ンジスタ１８を接続して成り、その出力トランジスタ１
８の端子１９に逆阻止ダイオード１４が接続されている
。なお、第一定電圧回路１２の出力電圧は出力端子２０
．２０側の安定化出力電圧よりも十分低く、かつ制御回
路ＩＩが動作可能な電圧に設定されている。また、安定
化出力電圧を制御入力とする第二定電圧回路１３は、出
力端子２０．２０の一方にベースが接続されたＮＰＮ　
トランジスタ２１から成る。

前記制御回路１１は、第３図に示すように、出力電圧検
出用抵抗２２，２３、基Ｑ電圧回路２４、誤差増幅回路
２５、駆動回路２６より成り、その端子２７は逆阻止ダ
イオード１４及びトランジスタ２１に、端子２８はＰＮ
Ｐトランジスタ１０のベースに夫々接続される。なお、
実使用時には、これに各種保護回路、出力オン・オフ制
御回路（何れも図示せず）が加わる。

上記構成において、起動時には、入力端子１５゜１５か
らの非安定入力端子が起動用の第一定電圧回路１２及び
ＰＮＰトランジスタ１０のエミッタに入力され、第一定
電圧回路１２の出力が制御回路ｌ！の電源として供給さ
れるので、制御回路ｌｌがオンし、Ｉ）ＮＰトランジス
タ１０のベース電流を制御することにより、該ＰＮＰ　
トランジスタ１０のコレクタより安定化出力電圧が得ら
れる。

起動すれば、出力端子２０，２．０側の安定化出力電圧
が第二定電圧回路１３を構成するＮＰＮトランジスタ２
１のベースに入力され、このＮＰＮトランジスタ２１が
オンする。これにより制御回路１１の電源電圧は、安定
化出力電圧−ＶＢＥまで引上げられ、第一定電圧回路１
２の出力トランジスタ１８のベース・エミッタに間が逆
バイアスされるので、第一定電圧回路１２がオフし、制
御回路１１の電源は第二定電圧回路１３から供給される
。

第二定電圧回路１３は、帰還制御された安定化出力電圧
を制御入力としており、その出力の安定度は入力電源や
起動用の第一定電圧回路１２に比べてはるかに良く、従
って、制御回路２の安定度もはるかに良くなり、これに
より入力リップル除去率ら大１〕に改善されるのである
。

第一定電圧回路Ｉ２の出力側に逆阻止ダイオード１４が
ない場合、安定化出力電圧の設定範囲が制限され、一定
範囲の出力電圧しか取り出せない。

即ち、第一定電圧回路１２の基部電圧源１７の電圧をＶ
Ｒ，出力トランジスタ１８のベース・エミッタ間の順方
向電圧をＶＢＥＩ、逆方向耐圧をＶＦＩ。

更に第二定電圧回路１３のＰＮＰトランジスタ１０のベ
ース・エミッタ間の順方向電圧をＶＢＥ２．安定化出力
電圧をＶｏとすると、安定化出力電圧■０の設定可能範
囲は ＶＲ−ＶＢＥ１＋ＶＢＥ２＜Ｖｏ＜ＶＲ＋ＶＦｌ＋ＶＢ
Ｅ２となる。

何故なら、安定化出力電圧Ｖｏが ＶＲ−ＶＢＥ１＋ＶＢＥ２＞Ｖ。

となると、第二定電圧回路１３がオンせず、制御回路１
１はフィードバック制御のない簡易な第一定電圧回路１
２で動作しており、ＩＩ椋の安定度が悪く、リップル改
善は望めない。

又、安定化出力電圧Ｖｏが ＶＲ＋ＶＦ＋ＶＢＥ２＜Ｖ。

となると、第一定電圧回路１２の出力トランジスタ１８
のベース・エミッタ間が逆降伏し、降伏電流がエミッタ
からベースに向って流れ、ベース・エミッタ間が逆耐圧
ＶＦにクランプされるため、安定化出力電圧ＶｏはＵＲ
＋　ＶＦ＋　ＶＢＥ２以上には上がらないためである。

然るに、第一定電圧回路１２の出力に逆阻止ダイオード
Ｉ４を挿入することにより、安定化出力電圧ＶＯの設定
範囲を拡大できる。即ち、逆阻止ダイオード１４の順方
向電圧をｌＥ３、逆方向耐圧をＶＦ２とすると、安定化
出力電圧ＶＯの設定可能範囲は、 ＶＲ−ＶＢＥ１＋ＶＢＥ２＜Ｖｏ＜ＶＲ＋ＶＦｌ＋ＶＢ
Ｅ２から ＶＲ−ＶＢＥｌ＋ＶＢＥ２−ＶＢＥ３＜Ｖｏ＜ＶＲ＋Ｖ
Ｆ１＋　ＶＢＥ２＋　ＶＦ２ へ拡大されるのである。

第４図は本発明請求項２に係る直列制御型安定化電源回
路の一実施例を示す回路図、第５図は同じくその第二定
電圧回路の回路図である。

図示の如く、本発明請求項２に係る直列制御型安定化電
源回路は、制御素子としてＰＮＰトランジスタｌＯを備
えると共に、該ＰＮＰ　トランジスタＩＯのベース電流
を制御する制御回路１１を備え、非安定入力電圧をＰＮ
Ｐ　トランジスタｌＯのエミッタに入力し、該ＰＮＰト
ランジスタＩＯのコレクタより安定化出力電圧を取り出
すようにした直列制御型安定化電源回路において、前記
制御回路１１の電源として、入力側に接続された起動用
の第一定電圧回路１２と、前記安定化出力電圧を制御入
力とする安定動作用の第二定電圧回路１３とを並列に設
け、第二定電圧回路１３はレベルシフター２９を有する
ものである。

即ち、前記実施例では、安定化出力電圧■０の設定範囲
は拡大できるが、それに伴ない制御回路１１の電源電圧
が起動時と安定動作時とで大きく異なるという問題力？
ある。

そこで、この実施例では図示の如く、第一定電圧回路１
２の出力に直列に逆阻止ダイオード１４を挿入する代り
に、第二定電圧回路１３のトランジスタ２１の制御入力
側にレベルシフター、例えばツェナーダイオード２９を
設け、安定化出力電圧Ｖｏから一定電圧低い電圧で出力
トランジスタ２１を制御するようにしたものである。従
って、制御回路１１の電源電圧が、起動時と安定動作時
とで大きく異なることなく、ツェナーダイオード２９の
電圧を変えることにより安定化出力電圧の設定範囲を拡
大できる。

〈発明の効果〉 以上の説明から明らかな通り、本発明請求項１によると
、制御回路の電源として、起動用の第一定電圧回路と、
安定化出力電圧を制御入力とする安定動作用の第二定電
圧回路とを並列に設けているので、起動時のみ第一定電
圧回路から電源を供給し、起動後は安定化出力電圧を制
御入力とする第二定電圧回路から電源を供給することに
より、入力リップル除去率の高い高性能の安定化電源を
ＰＮＰトランジスタを用いた直列制御型安定化電源回路
において実現できる。また第一定電圧回路の出力に逆阻
止ダイオードがあるため、その順方向電圧及び逆方向耐
圧分だけ安定化出力電圧の範囲を拡大できる。

更に本発明請求項２によると、前述と同様のリップル除
去率を確保できると共に、第二定電圧回路がレベルシフ
ターを有するため、安定化出力電圧から一定電圧低い電
圧で第二定電圧回路を制御でき、従って、制御回路の電
源電圧か起動時と安定動作時とで大きく異なることなく
、安定化出力電圧の設定範囲を拡大できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明請求項１に係る直列制御型安定化電源回
路の一実施例を示す回路図、第２図は同じくその起動用
の第一定電圧回路の回路図、第３図は同じくその制御回
路の回路図、第４図は本発明請求項２にかかる直列制御
型安定化電源回路の一実施例を示す回路図、第５図は同
じくその第二定電圧回路の回路図、第６図および第７図
は従来例を示す回路図である。 １０：ＰＮＰトランジスタ、１１：制御回路、１２：第
一定電圧回路、１３：第二定電圧回路、１４：逆阻止ダ
イオード、 ２９ニレベルシフター シャープ株式会社 中村恒久

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、制御素子としてＰＮＰトランジスタを備えると共に
   、該ＰＮＰトランジスタのベース電流を制御する制御回
   路を備え、非安定入力電圧をＰＮＰトランジスタのエミ
   ッタに入力し、該ＰＮＰトランジスタのコレクタより安
   定化出力電圧を取り出すようにした直列制御型安定化電
   源回路において、前記制御回路の電源として、入力側に
   接続された起動用の第一定電圧回路と、前記安定化出力
   電圧を制御入力とする安定動作用の第二定電圧回路とを
   並列に設け、前記第一定電圧回路の出力に逆阻止ダイオ
   ードを挿入したことを特徴とする直列制御型安定化電源
   回路。 ２、制御素子としてＰＮＰトランジスタを備えると共に
   、該ＰＮＰトランジスタのベース電流を制御する制御回
   路を備え、非安定入力電圧をＰＮＰトランジスタのエミ
   ッタに入力し、該ＰＮＰトランジスタのコレクタより安
   定化出力電圧を取り出すようにした直列制御型安定化電
   源回路において、前記制御回路の電源として、入力側に
   接続された起動用の第一定電圧回路と、前記安定化出力
   電圧を制御入力とする安定動作用の第二定電圧回路とを
   並列に設け、第二定電圧回路はレベルシフターを有する
   ことを特徴とする直列制御型安定化電源回路。