JPH0331915A - 低共通電流を有する低ドロップアウト電圧調整器 - 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】 技術分野 本発明は電圧調整器回路に関するものであって、更に詳
細には、共通電流を低下させると共にドロップアウト電
圧も低下させた電圧調整器に関するものである。

従来技術 電圧調整器回路においては、ドロップアウト電圧は、入
力端子が更に減少しても、それに対して調整機能を行な
うことを停止する入力−出力電圧差として定義される。

共通電流は、負荷へ供給されることのない調整器への入
力電流の部分である。

第１図は、従来の負電圧調整器回路を示している。端子
１０は、入力端子であって、それに対して、朱、調整の
負電圧源が印加される。この入力は、共通端子である接
地に対して基準とされる。この適用例は負の電圧調整器
を示すものであり、且つ好適実施例は負の調整器である
が、本究明概念及びそれに基づく回路は、正の調整器に
も同様に適用可能である。本明細書においては、同一の
回路を使用するが、極性反転と共に、装置の全てを相補
的なものとすることが可能である。

端子１１は調整された負出力端である。この回路は、ト
ランジスタ１２における導通度を制御し、従って端子１
１と接地との間に接続されている負荷（不図示）におけ
る入力電圧乃至は出力電流に拘らず、出力電圧は正しい
レベルにある。ドライバトランジスタ１３は、ダーリン
トン形態においてトランジスタ１２と共に動作する。ト
ランジスタ１４は、このダーリントンを動作するエミッ
タホロワ制御増幅器として作用する。差動増幅器１５は
、制御トランジスタ１４を駆動し、且つ定基準電圧源１
６へ接続した反転入力端を有している。

これは、典型的には、入力端子乃至は温度における変化
と共に変化することのない電位を発生させる公知の構成
の電圧基準である。差動増幅器１５の非反転入力端は、
出力端子１１と接地との間に結合されている分圧器１７
上のタップへ結合されている。動作について説明すると
、差動増幅器１５はトランジスタ１４，１３．１２を駆
動して、端子１１において電位を発生し、その電位は差
動増幅器１５への電位を等しくさせる。従って、端子１
１における出力電圧は、部分的に、抵抗１７ａ及び１７
ｂの比によって確立される。ダーリントントランジスタ
がインバータとして結合されているので、このフィード
バックループは負であり、且つ高利得であって、従って
端子１１における電位が調整され且つ非常に安定的であ
る。

第１図の電圧調整器は非常に有用であるが、そのドロッ
プアウト電圧はトランジスタ１２のＶＩｌ。

＋トランジスタ１３のＶｓＡＴへ制限されている。

３００”Ｋにおいて、このことは、典型的に、約１ｖで
ある。温度範囲に亘って、それは約１．２Ｖへ上昇する
場合がある。より低いドロップアウトが所望される場合
、トランジスタ１３はそのコレクタを接地へ帰還させる
ことが可能であり、その際に、該ダーリントンをエミッ
タホロワ駆動型共通エミッタトランジスタ１２換させる
。この形態は、温度に関しての電圧の小さな一部の割合
に過ぎないＶ　ＳＡＴのドロップアウト電圧を表示する
。

しかしながら、この様な形態において、トランジスタ１
３において流れる電流は、調整器の共通電流を増加させ
、従って不所望なものである。

目　　的 本発明は、以上の点に鑑みなされたものであって・上述
した如き従来技術の欠点を解消し、ドロップアウト電圧
が低く且つ共通電流が低い電圧調整器回路を提供するこ
とを目的とする。本発明の別の目的とするところは、電
圧調整器の人力−出力差を検知し、且つドロップアウト
が近付いた場合に、ダーリントンからの出力段をエミッ
タホロワ装置ヘスイッチすることである。本発明の更に
別の目的とするところは、ドロップアウトが近付ぐ場合
に電圧調整器回路の出力段をダーリントンからエミッタ
ーホロワドライバヘスイツチし且つドロップアウトにお
ける共通電流を制限することである。

構成 上述した如き本発明の目的を達成するために、以下の如
き回路形態が使用される。出力トランジスタは、そのエ
ミッターコレクタ電極を、調整器人力−出力端子の間に
結合しており、且つそのベースをドライバトランジスタ
のエミッタへ結合している。このドライバトランジスタ
のコレクタは、ダイオードによって出力端子へ結合され
ており、且つ制御された電流経路によって共通端子へ結
合されている。この制御された電流経路への入力端は、
スイッチングトランジスタを有しており、そのエミッタ
はダイオード及びエミッタを入力端子１０へ帰還させる
定電流結合体へ結合されている。

別のダイオードが設けられており、その一方の端子は同
一の定電流要素へ結合されており、且つその他方の端子
はドライバトランジスタのコレクタへ結合されている。

従って、出力トランジスタにおける電圧に依存して、定
電流が、出力端子とドライバコレクタとの間に結合され
ているダイオードか、又は制御された電流経路の入力端
の何れかに流れる。前者の状態の場合には、ドライバは
、出力トランジスタと共に構成されるダーリントンであ
り、■つ後者の状態においては、ドライバトランジスタ
はエミッタホロワ形態である。更に、電流制限用トラン
ジスタのエミッタはダイオードを介して出力端子へ結合
されており、そのベースはドライバトランジスタのベー
スへ結合されており・且つそのコレクタは差動増幅器出
力端へ結合されている。ドロップアウトにおいては、電
流制限用トランジスタが導通状態となり、その際に、差
動増幅器出力を低下させ、それは共通電流の大きさを制
限している。

実施例 第２図は、本発明の一実施例に基づいて構成した回路を
概略示している。第１図におけるものと同一の構成要素
には同一の参照番号を付しである。

これらの同一の参照番号を付した要素は、同様の機能を
行なうものである。例えば、トランジスタ１２は出力ト
ランジスタに対応している。端子１１と接地との間に接
続している負荷（不図示）内を流れる電流は、主にトラ
ンジスタ１２を流れる。

トランジスタ１３′は、トランジスタ１２に対するドラ
イバであり、且つ抵抗１８はトランジスタ１２における
ベース電流を制限すべく作用する。

典型的に、抵抗１８は約４０Ωの値を有している。

ダイオード１９は、トランジスタ１３′のコレクタを出
力端子１１へ結合している。ダイオード１９が導通状態
であると、ドライバ１３′はトランジスタ１２へ接続さ
れたダーリントンである。

これは、入力−出力電位差が大きい場合の状態である。

この様な大きな差があると、定電流源２１における電流
１．は強制的にダイオード２ｏを介して流される。この
ことは、ダイオード１つをターンオンさせ、且つダイオ
ード２７をターンオフさせる。典型的に、電流■、は約
６ｏμＡであり、且つダイオード１９内を流れる電流の
比較的小さな百分率を表わしている。これらの条件下に
おいては、差動増幅器１５の出力は端子１０よりも約３
個のダイオード分高いものに近いものであることを理解
することが可能である。端子１１が端子１０よりも約５
Ｖ高い場合には、トランジスタ１３′のコレクタはこの
５ｖよりも約１ダイオード分低い。このことは、ダイオ
ード２７と電流源２１との接続部を十分に上昇させてダ
イオード２７をターンオフさせる。従って、トランジス
タ２６を介して電流が流れることはなく、且つトランジ
スタ２４及び２５はオフとなる。このことは、制御され
た電流経路２３が非導通状態となることを意味している
。

人力−出力差が減少すると、トランジスタ１３′のコレ
クタにおける電位が減少する。この差が約２，５ｖであ
ると、ダイオード２０及び２７の両方がほぼ同様に導通
状態となる。従って、ダイオード２０及び２７を介して
！、／２の電流が流れる。同一の値の電流がトランジス
タ２６内を流れる。このことは、トランジスタ２４のベ
ースを低状態ヘブルし、その際に該トランジスタをタン
オンさせる。このことは、トランジスタ２５のベースを
プルアップし、且つそのトランジスタをターンオンさせ
る。従って、制御された電流経路２３は、トランジスタ
１３′へｔｉ流を供給する。

人力−出力差が更に低下すると、ダイオード１つはター
ンオフし、且つ制御された電流経路２３はトランジスタ
１３′へより多くの電流を供給する。

このモードにおいては、本回路は、あたかもトランジス
タ２５′がそのコレクタを接地へ帰還させる如くに動作
し、且つそれは、エミッタホロワとして作用してトラン
ジスタ１２を駆動する。従って、トランジスタ１２は、
飽和する傾向となり、且つ出力端子１１は、ＶＩＮより
高いＶ　ＳＡＴヘプルダウンさせることが可能となる。

これは、３００°ＫにおけるＩＶの小さな割合である（
通常、１００ｍＡの電流において約０．１．Ｖである）
。

上述した如くに減少された飽和電圧は、エミッタホロワ
として作用するトランジスタ１３′の作用によって達成
される。従って、その中を流れる電流はもはや負荷電流
ではなく、共通電流である。

トランジスタ２８及びダイオード２９は、人力出力差が
その最も低い値へ減少する場合に、共ｊΦ電流を制限す
るために存在している。トランジスタ２８のベースはト
ランジスタ１３′のベースと同一の電位にある。そのコ
レクタは、差動増幅器１５の出力端へ帰還され、且つそ
のエミッタはダイオード２９を介して出力端１１へ帰還
されている。出力端子１１がトランジスタ１３′のベー
スにおける電位よりも２個のダイオード分低いレベルへ
プルダウンされると、トランジスタ２８はターンオンし
ａつトランジスタ１４のベースをプルダウンし、その際
に端子１１における電位が更に降下すること及び共通電
流が更に上昇することを制限する。

第３図を参照すると、面線３０は、入力−出力差の関数
としてトランジスタ２５における導通度のプロットを示
している。曲線３１は、ダイオード１つの導通度を示し
ている。低い電圧においては、トランジスタ２５におけ
る導通度が支配的である。このグラフが示すように、人
力−出力差が約２，７５Ｖへ降下すると、トランジスタ
２５における導通度か開始する。２Ｖにおいて、約５ｍ
Ａが流れ、ｎつこれは、人力−出力差が約０．５Ｖへ降
下する場合に、約７．５ｍＡへ上昇する。

トランジスタ２８及びダイオード２９が該回路内に設け
られていない場合には、入力−出力差が更に低下される
場合には、曲線３０は継続的に上昇することとなる。従
って、共通電流制限作用は、第３図の曲線３０から明ら
かである。

第３図の曲線３１は、ダイオード１９における電流を示
している。この電流は、入力−出力差が約２．２５Ｖを
超える場合に流れ始める。この人力−出力差が約２．７
５Ｖを超えると、ダイオード１９における電流が５ｍＡ
の直ぐ下において平衡する。しかしながら、この電流は
、端子１１へ接続される任意の負荷（不図示）内に流れ
、且つ共ａ電流ではない。

第４図は、ＩＡ出力を供給する負５Ｖ調整器に対する共
通電流の曲線を示した説明図であり、その場合、出力ト
ランジスタ接合温度はヒートシンク動作により２５℃に
維持した場合である。この曲線は、共通電流と入力端子
との関係を示している。約７．５Ｖ以上においては、共
通電流は約１ｍＡに平衡状態である。これは、差動増幅
器１５の電流と、分圧器１７における電流と、トランジ
スタ１４，２４．２５における電流との結合による結果
である。理解される如く、人力が減少されると、共通電
流は約５Ｖにおいて約７．５ｍＡへ上昇し、且つ約２ｖ
において迅速に０へ降下する。

第５図は、第４図の装置に対してのドロップアウト電圧
と出力電流との間の関係を示したグラフ図である。理解
される如く、ＬＡにおいて、ドロップアウトは１ｖ以下
であり且つ１００ｍＡにおいて０．ＩＶを多少超えてい
る。

具体例 第２図の回路を、従来のモノリシック−シリコンＰ−Ｎ
接合分離型ＩＣ形態で製造した。抵抗１７ａ及び１７ｂ
は、端子１１における出力が一５Ｖであるように選択し
た。その結果得られたＩＣから第３図乃至第５図に示し
たようなデータが得られた。第３図に示した如く、回路
機能クロスオーバーは約２．５Ｖであった。共通電流は
、第５図に示した如く、約−５Ｖ人力において７．５ｍ
Ａピークを示し、且つその値は約−７，５■大入力上に
おいて約１ｍＡにおいてレベルオフ即ち平衡状態を示し
た。ドロップアウト電圧は、−４０℃乃至＋１２５℃の
温度範囲に亘ってＩＡ出力に対し１Ｖ未満であった。

以上、本発明の具体的実施の態様について詳細に説明し
たが、本発明は、これらの具体的実施例にのみ限定され
るべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱するこ
となしに、揮々の変形が可能であることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の負電圧調整器を示した概略図、第２図は
本発明の一実施例に基づいて摺戊された回路を示した概
略図、第３図は人力−出力差電圧の関数として特定の要
素内を流れる電流を示したグラフ図、第４図は５ｖ調整
器用の入力端子の関数としての共通電流を示したグラフ
図、第５図は５ｖ調整器用の電流の関数としてのドロッ
プアウト電圧を示したグラフ図、である。 （符号の説明） １１：出力端子 １５、差動増幅器 ２３：制御された電流経路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、共通端子と、未調整電圧を受取る入力端子と、調整
   済みの出力電圧を供給する出力端子とを持った電圧調整
   器回路において、ベースを有すると共にそのコレクター
   エミッタ電極を前記入力端子と出力端子との間に接続さ
   せた出力トランジスタ手段、前記出力トランジスタの前
   記ベースへ結合したトランジスタエミッタを有すると共
   にコレクタ電極及びベース電極を有するドライバトラン
   ジスタ手段、前記ドライバトランジスタの前記ベースへ
   結合したトランジスタエミッタを有すると共に、前記共
   通端子へ帰還するコレクタを有しており且つエミッタホ
   ロワとして動作するためのベース電極を有する制御トラ
   ンジスタ手段、前記出力トランジスタにおける電位に応
   答し前記電位が所定値以下である場合に前記ドライバト
   ランジスタのコレクタを前記出力端子へスイッチングさ
   せ又前記電位が前記所定値を超える場合には前記共通端
   子へスイッチングさせる手段、を有することを特徴とす
   る電圧調整器回路。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記ドライバトラ
   ンジスタのコレクタが、第一ダイオードによって前記出
   力端子へ結合されるか、又は制御された電流経路によっ
   て前記共通端子へ結合され、その場合に、前記スイッチ
   ング手段が、前記第一ダイオード及び前記制御した電流
   経路における導通度を制御することを特徴とする電圧調
   整器回路。 ３、特許請求の範囲第２項において、前記スイッチング
   手段が、共通電流経路を介して前記入力端子へ共通的に
   結合されており且つ前記ドライバトランジスタのコレク
   タ及び前記制御した電流経路の入力端へ個別的に結合さ
   れている第二及び第三ダイオードを有することを特徴と
   する電圧調整器回路。 ４、特許請求の範囲第１項において、前記制御トランジ
   スタ手段のベースへ結合した出力端と、基準電位源へ結
   合した反転入力端と、前記出力端及び前記共通端子の間
   に結合される分圧器上のタップへ結合された非反転入力
   端とを持った差動増幅器を有しており、前記出力端子に
   おける電圧は前記分圧器によって一次近似で決定される
   ことを特徴とする電圧調整器回路。 ５、特許請求の範囲第４項において、更に、前記ドライ
   バトランジスタのベースへ結合されているトランジスタ
   ベースと、前記制御トランジスタ手段のベースへ結合さ
   れているコレクタと、第四ダイオードによって前記出力
   端子へ結合されているエミッタとを持った制限用トラン
   ジスタ手段を有しており、前記出力トランジスタが飽和
   状態となる場合に、前記制限用トランジスタ手段が導通
   状態となり且つ前記制御トランジスタのベースを前記出
   力トランジスタのコレクタへ向けてプルすることを特徴
   とする電圧調整器回路。