JPH0621336U - 安定化電源回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 信頼性を向上させ、かつ長寿命化を図り得る
安定化電源回路を提供する。 【構成】 正常時には、直列制御用トランジスタＱ１が
電圧安定化制御を行い、直列制御用補助トランジスタＱ
２はオンしている。直列制御用トランジスタＱ１が故障
した場合は、直列制御用補助トランジスタＱ２が電圧安
定化制御を代行する。すなわち、たとえ直列制御用トラ
ンジスタＱ１が故障したとしても、回路全体としてみれ
ば定電圧回路として機能し続ける。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、安定化電源回路に関し、特に信頼性を向上するのに好適な安定化電 源回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】

ＰＡ（Ｐｕｂｌｉｃ Ａｄｄｒｅｓｓ）用ミキサーに接続されるコンデンサー マイクの中には、電源供給を必要とするタイプのものがある。この電源供給を別 のケーブルによらずコンデンサーマイクのケーブルを介して行うための定電圧電 源としてファントム電源回路が知られている。

【０００３】 このファントム電源回路に対して、異常時にも６０Ｖ以上の電圧を出力しては ならないというＵＬ（Ｕｎｄｅｒｗｒｉｔｅｒｓ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ）の安 全規格があり、このＵＬの安全規格に合格しないで火災や事故を起こした場合に は、保険会社の補償を受けられなくなる。

【０００４】 そこで、ＵＬの安全規格を守るため、従来、異常電圧発生時に電源を遮断する 遮断回路を追加したり、或いは出力電圧を５０Ｖ〜６０Ｖに制限する電圧制限回 路を追加していた。

【０００５】 図４は、従来の遮断回路付き直列制御型定電圧回路の概要を示す回路図であり 、直列制御用トランジスタＱ１、誤差検出用トランジスタＱ３の他に、遮断回路 １を有している。

【０００６】 誤差検出用トランジスタＱ３は、基準電圧用ツェナーダイオードＺＤ１により 規定される基準電圧と、出力電圧Ｖｏｕｔを分圧抵抗Ｒ３，Ｒ４により分圧した 帰還電圧との差分の電圧に基づいて直列制御用トランジスタＱ１のベース電圧を 変化させる。直列制御用トランジスタＱ１は、ベース電圧の変化によりコレクタ −エミッタ間の内部抵抗が変化し、これにより出力電圧Ｖｏｕｔを安定化させる 。

【０００７】 遮断回路１においては、正常時にはトランジスタＱ４はバイアス抵抗Ｒ２によ りバイアスされてオンしており、直列制御用トランジスタＱ１の出力電圧Ｖ´ｏ ｕｔ＝トランジスタＱ４の出力電圧Ｖｏｕｔ（４８Ｖ）となっている。また、正 常時には直列制御用トランジスタＱ１の出力電圧Ｖ´ｏｕｔがツェナーダイオー ドＺＤ３のツェナ電圧Ｖｚより低くなっており、トランジスタＱ５はオフしてい る。

【０００８】 しかし、直列制御用トランジスタＱ１のコレクタ−エミッタ間がショートし、 直列制御用トランジスタＱ１の出力電圧Ｖ´ｏｕｔがツェナーダイオードＺＤ３ のツェナ電圧Ｖｚより大きくなると、トランジスタＱ５はオンし、トランジスタ Ｑ４はオフすることにより、電源が遮断される。

【０００９】 なお、ツェナーダイオードＺＤ３のツェナ電圧Ｖｚは、４８Ｖ＜＜Ｖｚ＜＜６ ０Ｖでなければならないが、回路や部品のバラツキを考慮して一般に５６Ｖが選 択されている。また、入力電圧Ｖｉｎが５６Ｖ程度でリップルを含んでいると、 遮断回路が作動、作動停止を繰り返してコンデンサーマイク側に大きなノイズが 発生するので、入力電圧ＶｉｎはツェナーダイオードＺＤ３のツェナ電圧Ｖｚ（ ５６Ｖ）より充分大きな電圧とする必要がある。

【００１０】 図５は、従来の電圧制限回路を有する直列制御型定電圧回路の概要を示す回路 図であり、直列制御用トランジスタＱ１、誤差検出用トランジスタＱ３の他に、 電圧制限回路２を有している。

【００１１】 この直列制御型定電圧回路において、入力電圧Ｖｉｎ、出力電圧Ｖ´ｏｕｔ、 Ｖｏｕｔ、ツェナーダイオードＺＤ３のツェナ電圧Ｖｚ等の条件は、図４の回路 と同様になっている。

【００１２】 電圧制限回路２では、直列制御用トランジスタＱ１のコレクタ−エミッタ間が ショートし、直列制御用トランジスタＱ１の出力電圧Ｖ´ｏｕｔがツェナーダイ オードＺＤ３のツェナ電圧Ｖｚより大きくなったとしても、トランジスタＱ６か ら出力される最終的な出力電圧Ｖｏｕｔは、ツェナーダイオードＺＤ３のツェナ 電圧Ｖｚの値に制限される。

【００１３】 この電圧制限回路２では、電源を遮断することなく単に電圧を制限するものな ので、入力電圧ＶｉｎがツェナーダイオードＺＤ３のＶｚに近い値で直列制御用 トランジスタＱ１のコレクタ−エミッタ間がショートしたとしても、図４の回路 のような大きなノイズを発生する恐れはないが、小さなノイズは発生する恐れが ある。このため、図４の回路と同様に、入力電圧ＶｉｎはツェナーダイオードＺ Ｄ３のツェナ電圧Ｖｚ（５６Ｖ）より充分大きな電圧とする必要がある。

【００１４】

【考案が解決しようとする課題】

上記の追加された遮断回路１、電圧制限回路２は、直列制御用トランジスタＱ １に異常が発生した場合にのみ各々電源遮断、電圧制限を行うものであり、直列 制御用トランジスタＱ１の異常回復、すなわち電圧安定化制御の機能回復を行う ものではない。

【００１５】 従って、直列制御用トランジスタＱ１に異常が発生した場合には、それ以後も 継続して使用するためには修理を行う必要がある。

【００１６】 また、上記のように、遮断回路１、或いは電圧制限回路２が追加された定電圧 回路では、異常時にノイズが発生するのを防止するため、設定された出力電圧よ り充分高い入力電圧を加える必要がある。

【００１７】 従って、常時、直列制御用トランジスタに高電圧が印加されることとなり、消 費電力、発熱が大きくなり、故障の原因を新たに作ることとなり、寿命が短くな る。

【００１８】 本考案は、このような事情の下になされたもので、その目的は、信頼性を向上 させ、かつ長寿命化を図り得る安定化電源回路を提供することである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成するため、本考案による安定化電源回路は、電源安定化用の 直列制御トランジスタを複数個設け、安定化制御を行っていた直列制御トランジ スタが故障した場合は、他の直列制御トランジスタが安定化制御を代行するよう に構成されている。

【００２０】

【作用】

たとえ、安定化制御を行っていた直列制御トランジスタが故障したとしても、 安定化制御は、他の直列制御トランジスタにより代行されるので、回路全体とし てみれば安定化制御機能が停止されることはない。

【００２１】

【実施例】

次に、本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。

【００２２】 図１は、本考案の一実施例による安定化電源回路（直列制御型定電圧回路）の 概要を示す回路図である。

【００２３】 図１において、Ｑ１は直列制御用トランジスタ、Ｑ２は直列制御用補助トラン ジスタであり、この２つのトランジスタＱ１、Ｑ２は直列に接続されている。正 常時には、直列制御用トランジスタＱ１は電圧安定化制御を行っており、直列制 御用補助トランジスタＱ２はバイアス抵抗Ｒ２によりバイアスされてオン状態と なっている。直列制御用補助トランジスタＱ２は、正常時にはオン状態になって いるだけで電圧安定化制御は行わず、直列制御用トランジスタＱ１に異常が発生 した場合にのみ電圧安定化制御を行う。

【００２４】 Ｑ３は誤差検出用トランジスタであり、直列制御用補助トランジスタＱ２から の出力電圧Ｖｏｕｔが分圧抵抗Ｒ３、Ｒ４により分圧されてベースに加えられて いる。一方、誤差検出用トランジスタＱ３のエミッタには、基準電圧用ツェナー ダイオードＺＤ１が接続され、抵抗Ｒ５を介して出力電圧Ｖｏｕｔが加えられて おり、常に一定の電圧が保たれている。このため、誤差検出用トランジスタＱ３ は、ベース電圧（帰還電圧）の変化をコレクタ電圧の変化に変換し、バイアス抵 抗Ｒ１、およびダイオードＤ１を流れるコレクタ電流を変化させ、直列制御用ト ランジスタＱ１のベース電圧を変化させることにより、直列制御用トランジスタ Ｑ１のコレクタ−エミッタ間の抵抗を変化させる。

【００２５】 すなわち、出力電圧Ｖｏｕｔが上昇すると分圧抵抗Ｒ３、Ｒ４を流れる電流が 増加し、誤差検出用トランジスタＱ３のベース電圧は上昇する。誤差検出用トラ ンジスタＱ３のベース電圧が上昇するとそのコレクタ電圧は低下し、バイアス抵 抗Ｒ１、ダイオードＤ１に流れる電流が増加するためバイアス抵抗Ｒ１の電圧降 下が大きくなり、直列制御用トランジスタＱ１のベース電圧は低下する。直列制 御用トランジスタＱ１のベース電圧が低下すると、直列制御用トランジスタＱ１ のベース電流が低下し、内部抵抗が増大して出力電圧Ｖｏｕｔは低下し、結局、 出力電圧Ｖｏｕｔの上昇は回避される。

【００２６】 逆に、出力電圧Ｖｏｕｔが低下すると分圧抵抗Ｒ３、４を流れる電流が減少し 、誤差検出用トランジスタＱ３のベース電圧が低下し、そのコレクタ電圧が上昇 する。このため、バイアス抵抗Ｒ１、ダイオードＤ１に流れる電流が減少し、バ イアス抵抗Ｒ１の電圧降下が小さくなり、直列制御用トランジスタＱ１のベース 電圧は上昇する。直列制御用トランジスタＱ１のベース電圧が上昇すると、直列 制御用トランジスタＱ１のベース電流が増加し、内部抵抗が低下して出力電圧Ｖ ｏｕｔが上昇し、結局、出力電圧Ｖｏｕｔの低下は回避される。

【００２７】 直列制御用トランジスタＱ１のコレクタ−エミッタ間、或いはコレクタ−ベー ス間がショートした場合は、図１の回路は図２のような等価回路で表すことがで きる。

【００２８】 図２において、出力電圧Ｖｏｕｔの変化に伴って誤差検出用トランジスタＱ３ のベース電圧が変化し、そのコレクタ電流も変化する。これにより直列制御用補 助トランジスタＱ２のベース電圧、および内部抵抗が変化して、出力電圧Ｖｏｕ ｔの変化が妨げられる。すなわち、直列制御用トランジスタＱ１に異常が発生し た場合には、直列制御用補助トランジスタＱ２は、直列制御用トランジスタＱ１ に代わって電圧安定化制御を行う。

【００２９】 従って、直列制御用トランジスタＱ１に異常が発生したとしても回路全体とし ては本来の機能を発揮するので、修理を行わずにそのまま継続して使用すること ができ、信頼性が向上する。また、電圧安定化制御は停止されずに継続されるの で、従来のように入力電圧Ｖｉｎをツェナ電圧Ｖｚより充分高くする必要がなく 、入力電圧Ｖｉｎを従来より低く抑えることができ、直列制御用トランジスタＱ １、および直列制御用補助トランジスタＱ２による消費電力、発熱を低減して寿 命を伸ばすことができる。

【００３０】 なお、ダイオードＤ１は、直列制御用トランジスタＱ１のコレクタ−エミッタ 間、或いはコレクタ−ベース間がショートした場合に、誤差検出用トランジスタ Ｑ３、および基準電圧用ツェナーダイオードＺＤ１の破損を防止するとともに、 バイアス抵抗Ｒ１、Ｒ２が誤差検出用トランジスタＱ３に対して負荷として有効 に働くようにしている。この点でも、信頼性を向上させている。

【００３１】 また、ダイオードＤ２は、誤差検出用トランジスタＱ３のコレクタ電流が直列 制御用補助トランジスタＱ２のベースに流れないようにすることにより、正常時 に直列制御用補助トランジスタＱ２が電圧安定化制御を行わないようにしている 。

【００３２】 また、直列制御用補助トランジスタＱ２の方がショートした場合は、直列制御 用トランジスタＱ１がそのまま電圧安定化制御を継続し、何等問題が生じないこ とは言うまでもない。

【００３３】 図３は、図１の直列制御型定電圧回路を具体化した実際の回路図である。

【００３４】 実際の直列制御型定電圧回路においては、図示したように、直列制御用トラン ジスタＱ１、直列制御用補助トランジスタＱ２に対して、各々、ドライブ用トラ ンジスタＱ１ａ、Ｑ２ａがダーリントン接続されている。

【００３５】 この回路において、正常時には、誤差検出用トランジスタＱ３のコレクタ電流 の変化に応じてドライブ用トランジスタＱ１ａのベース電圧が上昇／低下すると 、ドライブ用トランジスタＱ１ａのエミッタ電流、すなわち直列制御用トランジ スタＱ１のベース電流が増加／減少して、その内部抵抗が増大／低下する。また 、直列制御用トランジスタＱ１に異常が発生した場合には、誤差検出用トランジ スタＱ３のコレクタ電流の変化に応じてドライブ用トランジスタＱ２ａのベース 電圧が上昇／低下する。すると、ドライブ用トランジスタＱ２ａのエミッタ電流 、すなわち直列制御用補助トランジスタＱ２のベース電流が増加／減少して、そ の内部抵抗が低下／増大する。すなわち、図１の回路と同様に、直列制御用トラ ンジスタＱ１に異常が発生した場合には、直列制御用補助トランジスタＱ２は、 直列制御用トランジスタＱ１に代わって電圧安定化制御を行う。

【００３６】 なお、ツェナーダイオードＺＤ２（ツェナ電圧は５６Ｖ）は、たとえ誤差検出 用トランジスタＱ３、或いは基準電圧用ツェナーダイオードＺＤ１がオープンし たとしても、出力電圧Ｖｏｕｔが６０Ｖ以上にならないようにするために設けら れており、より確実にＵＬの安全規格をパスできるようにしている。

【００３７】 本考案は、上記の実施例に限定されることなく、例えば、ファントム電源回路 以外の電源回路に適用することも可能である。また、直列制御用トランジスタＱ １にドライブ用トランジスタＱ１ａをダーリントン接続した場合のようにｈｆｅ が高い場合や、直列制御用トランジスタとしてＦＥＴを用いた場合には、ダイオ ードＤ１の代わりに抵抗値の大きな抵抗を用いても良い。さらに、直列制御型定 電流回路、並列制御型定電圧回路、並列制御型定電流回路に適用することも可能 である。また、補助用の安定化制御用トランジスタを３個以上、直列に接続して も良い。

【００３８】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案の安定化電源回路によれば、安定化制御トランジ スタがダウンしても、補助用の安定化制御トランジスタが代わりに安定化制御を 行うので、信頼性を向上させることができる。また、入力電圧を高くする必要が ないので、消費電力を節約できるとともに、発熱を低減して寿命を伸ばすことも できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例による安定化電源回路の概要
を示す回路図である。

【図２】図１の直列制御用トランジスタＱ１がショート
した場合の等価回路図である。

【図３】図１の安定化電源回路を具体化した実際の回路
構成を示す回路図である。

【図４】従来の遮断回路付きファントム電源回路の概要
を示す回路図である。

【図５】従来の電圧制限回路付きファントム電源回路の
概要を示す回路図である。

【符号の説明】

Ｑ１ 直列制御用トランジスタ Ｑ２ 直列制御用補助トランジスタ Ｑ３ 誤差検出用トランジスタ Ｒ１、Ｒ２ バイアス抵抗 Ｒ３、Ｒ４ 分圧抵抗 ＺＤ１、基準電圧用ツェナーダイオード Ｄ１、Ｄ２ ダイオード

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 電源安定化用の直列制御トランジスタを
   複数個設け、安定化制御を行っていた直列制御トランジ
   スタが故障した場合は、他の直列制御トランジスタが安
   定化制御を代行するように構成したことを特徴とする安
   定化電源回路。