JPH04340112A - ソーラーシステム用電圧レギュレータ - Google Patents

ソーラーシステム用電圧レギュレータ

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JPH04340112A
JPH04340112A JP1578091A JP1578091A JPH04340112A JP H04340112 A JPH04340112 A JP H04340112A JP 1578091 A JP1578091 A JP 1578091A JP 1578091 A JP1578091 A JP 1578091A JP H04340112 A JPH04340112 A JP H04340112A
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JP
Japan
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voltage
circuit
feedback
feedback circuit
voltage feedback
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Pending
Application number
JP1578091A
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English (en)
Inventor
Osamu Kawatoko
修 川床
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Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Original Assignee
Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
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Publication date
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えばソーラーシス
テムを搭載したノギス、マイクロメータ等の小型計測器
や太陽電池駆動型の電卓等に使用されるMOS型低電力
レギュレータ等に好適の電圧帰還回路及びこれを用いた
定電圧回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のMOS型低電力レギュレ
ータは、図4に示すように、差動増幅器1の反転入力端
子に基準電圧源2からの基準電圧Vr を入力すると共
に、差動増幅器1の非反転入力端子に電圧帰還回路3か
らの帰還電圧Vf を入力し、この差動増幅器1の差分
出力信号によって駆動用のPチャネルMOSトランジス
タ4の出力電流を制御してトランジスタ4のドレインに
負荷5の駆動用の定電圧を得るものとなっている。電圧
帰還回路3は、トランジスタ4のドレインと接地との間
に直列接続された抵抗6,7からなり、両抵抗6,7に
よる分圧出力が帰還電圧として差動増幅器1の非反転入
力端子に帰還されている。
【0003】この定電圧回路では、抵抗6,7の接続端
が常に基準電圧と等しくなるように帰還がかかるので、
基準電圧をVr 、抵抗6,7の抵抗値を夫々R1 ,
R2 とすると、理想的な出力電圧Vo は、Vo =
Vr ・(R1 +R2 )/R2と定電圧になる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の定電圧回路では、抵抗6,7をIC内部に拡散抵抗
によって作り込むようにしているので、占有面積の問題
から、その抵抗値を数MΩ以上にすることは不可能であ
る。このため、これらの抵抗に流れる電流だけでも数μ
Aを超えてしまい、全体として数μA程度の電流しか供
給できないソーラーシステム等では、無視できない大き
な損失となってしまう。
【0005】この発明は、このような従来の問題点を解
決するためになされたもので、ICの占有面積の増大を
招くことなく、帰還電圧発生部での損失を大幅に低減す
ることができる電圧帰還回路及びそれを用いた定電圧回
路を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係る電圧帰還回
路は、電流制御手段から供給される電流を電圧に変換し
て前記電流制御手段に帰還させる電圧帰還回路において
、所定のスイッチング周波数によってその等価抵抗値が
調整されたスイッチトキャパシタ回路を具備してなるこ
とを特徴とする。また、本発明に係る定電圧回路は、基
準電圧を出力する基準電圧源と、前記基準電圧源を一方
の入力端に入力すると共に帰還電圧を他方の入力端に入
力し両電圧の差分に応じた信号を出力する差動増幅回路
と、この差動増幅回路の出力信号に応じた出力電流によ
って負荷を駆動する駆動回路と、この駆動回路から供給
される電流を電圧に変換しこの電圧を前記帰還電圧とし
て前記差動増幅回路の他方の入力端に帰還させる電圧帰
還回路とを備えた定電圧回路において、前記電圧帰還回
路は、所定のスイッチング周波数によってその等価抵抗
値が調整されたスイッチトキャパシタ回路を具備してな
るものであることを特徴とする。
【0007】
【作用】本発明によれば、電流を電圧に変換する抵抗回
路の部分にスイッチトキャパシタを使用しているので、
スイッチング周波数を調整することにより、例えば等価
的に数十MΩを超える高い抵抗値を実現することができ
、これによって変換された電圧をコンデンサによってホ
ールドして帰還電圧として与えることができる。しかも
この発明によれば、スイッチトキャパシタで抵抗回路を
構成しているから、従来の拡散抵抗のように占有面積の
増大を招くことがない。したがって、この発明によれば
、電圧帰還回路の部分での消費電力を従来よりも大幅に
低減することができ、特に小型のソーラーシステム等に
組み込んだ場合でも、電圧帰還回路の部分での損失を、
殆ど問題とならない程度の値に抑えることができる。
【0008】
【実施例】以下、添付の図面を参照してこの発明の実施
例について説明する。図1は、この発明の一実施例に係
る定電圧回路の回路図である。差動増幅器11の反転入
力端子には、基準電圧源12からの基準電圧Vr が入
力され、差動増幅器11の非反転入力端子には、電圧帰
還回路13からの帰還電圧Vf が入力されている。差
動増幅器11の出力信号は、負荷駆動用のPチャネルM
OSトランジスタ14のゲートに入力されている。トラ
ンジスタ14のソースには、例えばソーラーデバイスか
らの供給電圧Vinが与えられ、ドレインは、出力端子
15に接続されると共に、電圧帰還回路13の入力端に
接続されている。
【0009】電圧帰還回路13は、スイッチトキャパシ
タ回路により構成されている。即ち、トランジスタ14
のドレインと接地端子との間には、アナログスイッチ2
1,22,23が直列に接続されている。また、アナロ
グスイッチ22,23の接続端と差動増幅器11の非反
転入力端子との間には、アナログスイッチ24が接続さ
れている。更に、アナログスイッチ21,22の接続端
と接地端子との間にはコンデンサ25が接続され、アナ
ログスイッチ22,23の接続端と接地端子との間には
コンデンサ26が接続され、差動増幅器11の非反転入
力端子と接地端子との間にはコンデンサ27が接続され
ている。
【0010】出力端子15には、負荷31が接続される
他、スイッチングノイズを低減して出力電圧をより安定
化させるためのコンデンサ32が接続されている。
【0011】次に、このように構成された本実施例に係
る定電圧回路の動作について説明する。図2は、電圧帰
還回路13を構成するスイッチトキャパシタの各アナロ
グスイッチ21〜24の駆動用クロック信号C1 〜C
3 のタイミング図である。アナログスイッチ21,2
3はクロック信号C1 によってオンオフ制御され、ア
ナログスイッチ22はクロック信号C2 によってオン
オフ制御され、アナログスイッチ24はクロック信号C
3 によってオンオフ制御されるようになっている。
【0012】先ず、クロック信号C1 が立ち上ると、
アナログスイッチ21,23が共に導通するので、トラ
ンジスタ14を介してコンデンサ25に電荷が注入され
ると共にコンデンサ26の電荷が放電される。クロック
信号C1 が立ち下がったのち、クロック信号C2 が
立ち上ると、アナログスイッチ22が導通するので、コ
ンデンサ24に充電された電荷がコンデンサ25に分配
され、両コンデンサ24,25の接続端の電位は、両コ
ンデンサ24,25の容量で決まる電位に安定する。そ
の間に、クロック信号C3 が立ち上るので、コンデン
サ27には、上記電位がホールドされる。この電位が帰
還電圧Vf として差動増幅器11の非反転入力端子に
供給される。
【0013】差動増幅器11は、帰還電圧Vf が基準
電圧Vr と常に等しくなるようにトランジスタ14の
ゲートを制御するので、出力電圧Voは、コンデンサ2
5,26の容量を夫々CA ,CB とすると、Vo 
=Vr ・(CA +CB )/CAで表されるような
定電圧となる。
【0014】この定電圧回路によれば、従来の分圧抵抗
6,7の抵抗値R1 ,R2 に夫々相当する等価抵抗
値をRA ,RB とすると、これらは次のように表す
ことができる。 RA +RB ={(CA +CB )/(CA ・C
B )}・(1/fC ) ここで、fc はクロック信号C1 ,C2 ,C3 
の周波数(1/T)であり、これを1KHzとし、CA
 ,CB を夫々5pFとすると、RA +RB は4
00MΩに設定することが可能になる。このため、この
電圧帰還回路13に流れる電流値を数nAにまで低減す
ることが可能になる。
【0015】なお、この実施例によれば、クロック信号
C1 ,C2 の変化点に時間差τ1 を設けているた
めに、トランジスタ14のドレインが接地電位に直結さ
れるおそれがなく、また、クロック信号C2 ,C3の
変化点に時間差τ2 を設けているために、帰還電圧V
f を安定に供給することができる。
【0016】図3は、図1の定電圧回路の更に詳細な構
成例を示す回路図である。なお、図3において図1と同
一部分には、同一符号を付してある。差動増幅器11は
、差動対をなすディプレッション型のNチャネルMOS
トランジスタ41と、エンハンスメント型のNチャネル
MOSトランジスタ42と、これらトランジスタ41,
42のドレイン側に接続されたカレントミラー回路を構
成するPチャネルMOSトランジスタ43,44とによ
り構成されている。また、この実施例では、差動増幅器
11に与えられる基準電圧Vr として、ディプレッシ
ョン型のトランジスタ41とエンハンスメント型のトラ
ンジスタ42のスレッショルド電圧VT の差電圧を与
えるようにしている。この差電圧は、温度変動及び電源
電圧変動等に対して安定しているが、絶対的な電圧値が
ばらつくという欠点がある。この欠点は、後述するトリ
ミングによって調整する。
【0017】電圧帰還回路13を構成するコンデンサ2
5は、並列接続された複数のコンデンサ25aとこれら
コンデンサ25aと接地端子との間に介挿されたヒュー
ズ25bとにより構成されている。このように構成する
と、コンデンサ25aの容量値を種々の値に設定し、ヒ
ューズ25bを大電流によって選択的に溶断する等の公
知のトリミング手法によりコンデンサ25の合成容量C
A をチップ形成後に調整することができる。このため
、基準電圧値に応じて出力電圧Vo を合わせ込むこと
ができる。
【0018】また、この回路には、ソーラーシステムに
おける電圧起動時の安定動作を確保するため、スタート
アップ回路51と、PチャネルMOSトランジスタ52
,53,54と、NチャネルMOSトランジスタ55と
が設けられている。即ち、ソーラーシステムに、その起
動に必要な照度が与えられ、スタート信号Stが例えば
接地電位に固定されると、PチャネルMOSトランジス
タ52〜54がオンになると共に、スタートアップ回路
51からハイレベルの信号が出力される。これにより、
トランジスタ55が導通し、トランジスタ41のドレイ
ンに蓄積された電荷が放電されるので、負荷駆動用のト
ランジスタ14が速やかに導通し、負荷31及び電圧帰
還回路13に必要な電流が供給されることになる。 これにより、回路が速やかに立ち上る。
【0019】なお、以上の実施例では、定電圧回路を例
として挙げたが、本発明に係る電圧帰還回路を定電流回
路に応用しても本発明の効果を同様に得ることができる
。また、上述した各回路において、負電源を使用する場
合には、PチャネルMOSトランジスタをNチャネルM
OSトランジスタに変更し、NチャネルMOSトランジ
スタをPチャネルMOSトランジスタに夫々変更するこ
とによって同様の効果を得ることができる。
【0020】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
制御された電流を電圧に変換して帰還させる電圧帰還回
路としてスイッチトキャパシタを使用するようにしたの
で、等価的な抵抗値を大幅に高めることができ、電圧帰
還回路の部分での電力損失を大幅に低減することができ
る。特にソーラーシステムを使用したノギス等の計測用
ハンドツール等の電源回路では、その形状から太陽電池
の面積が制限されるため、システムの正常動作させるた
めには使用する電力を極力抑えたいという要求があるが
、本発明によれば、このような要求を十分に満たすこと
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】  本発明の一実施例に係る定電圧回路の回路
図である。
【図2】  同回路の動作波形図である。
【図3】  同回路の更に具体的な構成例を示す回路図
である。
【図4】  従来の定電圧回路の回路図である。
【符号の説明】
1,11…差動増幅器、2,12…基準電圧源、3,1
3…電圧帰還回路、5,31…負荷、21〜24…アナ
ログスイッチ、25〜27…コンデンサ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  電流制御手段から供給される電流を電
    圧に変換して前記電流制御手段に帰還させる電圧帰還回
    路において、所定のスイッチング周波数によってその等
    価抵抗値が調整されたスイッチトキャパシタ回路を具備
    してなることを特徴とする電圧帰還回路。
  2. 【請求項2】  基準電圧を出力する基準電圧源と、前
    記基準電圧源を一方の入力端に入力すると共に帰還電圧
    を他方の入力端に入力し両電圧の差分に応じた信号を出
    力する差動増幅回路と、この差動増幅回路の出力信号に
    応じた出力電流によって負荷を駆動する駆動回路と、こ
    の駆動回路から供給される電流を電圧に変換しこの電圧
    を前記帰還電圧として前記差動増幅回路の他方の入力端
    に帰還させる電圧帰還回路とを備えた定電圧回路におい
    て、前記電圧帰還回路は、所定のスイッチング周波数に
    よってその等価抵抗値が調整されたスイッチトキャパシ
    タ回路を具備してなるものであることを特徴とする定電
    圧回路。
JP1578091A 1991-01-16 1991-01-16 ソーラーシステム用電圧レギュレータ Pending JPH04340112A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5994950A (en) * 1996-11-19 1999-11-30 Nec Corporation Regulator built-in semiconductor integrated circuit
KR100593353B1 (ko) * 1999-11-10 2006-06-28 후지쯔 가부시끼가이샤 기준 전압 생성 회로
JP2013029458A (ja) * 2011-07-29 2013-02-07 Mitsutoyo Corp 変位量測定装置、及びオフセット補正方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63251820A (ja) * 1987-04-08 1988-10-19 Hitachi Ltd 定電流源回路

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