JPH0795765A - 直流安定化電源装置 - Google Patents

直流安定化電源装置

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JPH0795765A
JPH0795765A JP23453493A JP23453493A JPH0795765A JP H0795765 A JPH0795765 A JP H0795765A JP 23453493 A JP23453493 A JP 23453493A JP 23453493 A JP23453493 A JP 23453493A JP H0795765 A JPH0795765 A JP H0795765A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 チョッパ・レギュレータの出力段にシリーズ
・レギュレータを接続し、一体集積化する。 【効果】 小型で、ノイズやリプルが少なく、効率や出
力電圧精度の良い直流安定化電源を提供することができ
る。また、外付け部品が少なく、省スペースで構成する
ことができ、設計が容易に出来る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、不安定な直流電圧をト
ランジスタ等を用いて安定化させる直流電圧安定化用デ
バイスに関する。
【0002】
【従来の技術】電子機器の動力源として、一般に直流安
定化電源が用いられるが、その安定化電源の方法として
は大別してシリーズ・レギュレータとスイッチング・レ
ギュレータと呼ばれる方式があり、比較的小さな電力を
必要とする電子部品などの電源は、プリント基板上で用
いられるオンボード・レギュレータとして、シリーズ・
レギュレータやスイッチング・レギュレータ方式のチョ
ッパ・レギュレータがよく用いられる。このようなシリ
ーズ・レギュレータやチョッパ・レギュレータについて
以下に説明する。
【0003】シリーズ・レギュレータによる直流電圧安
定化方法としては、図2に示す通り、入力端子INに印
加される入力電圧Vinがある一定レベルになると基準
電圧回路2が基準電圧を発生する。一方、出力端子OU
Tに出力される出力電圧Voは抵抗R1,R2により分
圧され、分圧により得られた電圧と上記の基準電圧の差
分が誤差増幅器1により増幅される。出力制御用のNP
NトランジスタTr1は、誤差増幅器1の出力により駆
動用のトランジスタTr2を介してベース電流が制御さ
れ、出力電圧Voを安定化させる。この出力電圧Vo
は、出力端子OUTに接続されるコンデンサC1で応答
性が改善され、負荷Zに印加される。
【0004】また、図3に示す通り、出力制御用にPN
PトランジスタTr3を用いた場合でも同様に基準電圧
回路2が基準電圧を発生し、抵抗R1,R2により出力
電圧Voが分圧され、分圧された電圧と基準電圧の差分
が誤差増幅器1により増幅される。すると、出力制御用
のPNP型のトランジスタTr3は誤差増幅器1の出力
により、駆動用のNPNトランジスタTr2を介してベ
ース電流が制御され、出力電圧Voを安定化させる。
【0005】他方、チョッパ・レギュレータによる直流
電圧安定化方法としては、図4に示す通り、スイッチン
グ・トランジスタTr5,Tr6がオンの期間は、コイ
ルL1を通して負荷7に電流Ionが流れ、コンデンサ
C2は充電され出力充電され出力電圧Voが上昇する。
そして、スイッチング・トランジスタTr5,Tr6が
オフすると、IonによってコイルL1に蓄えられたエ
ネルギーが、ダイオードD1を経由してコンデンサC2
に蓄えられた電荷と共に、負荷Zに供給される。一方、
出力電圧Voを抵抗R1,R2にて分圧し、分圧によっ
て得られた電圧と、基準電圧回路2の基準電圧の差分
が、誤差増幅器1により増幅される。そして、発振回路
6からの三角波のパルスと誤差増幅器1の出力をコンパ
レータ5により比較し、三角波が誤差増幅器1の出力よ
り高い期間は、コンパレータ5の出力が、“H”レベル
になり、三角波が誤差増幅器1の出力より低い期間は、
コンパレータの出力が“L”レベルになる。そのコンパ
レータ5の出力にてスイッチング・トランジスタTr
5,Tr6のオン/オフを制御し出力電圧Voを安定化
させる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記シリー
ズ・レギュレータは、出力制御用にNPN型トランジス
タを用いた場合、コレクターエミッタ間の電圧降下が大
きくなり、損失が大きく、効率が低いという短所があっ
た。
【0007】又、上記シリーズ・レギュレータの出力制
御用に、PNP型トランジスタを用いることにより、入
力電圧と出力電圧との電位差を小さくして低損失化を図
っているが、PNP型トランジスタの性質により、次の
ような問題点を有している。
【0008】PNP型トランジスタは、一般にNPN型
トランジスタと同じチップサイズでNPN型トランジス
タと同程度の直流電流増幅率を得ることができない。こ
のため、同じ定格のNPN型のトランジスタと同様の直
流電流増幅率を得ようとすれば、チップサイズが大きく
ならざるを得ず、コストアップを招来していた。
【0009】一方、チョッパ方式のレギュレータは、ス
イッチング・トランジスタが完全にオン状態か、オフ状
態かの繰り返しで、出力電圧を制御する。このとき、ス
イッチング・トランジスタのコレクターエミッタ間の電
圧Vceは、スイッチング・トランジスタが完全にオン
状態ではVce≦1Vなので、この間にコレクタ電流が
流れても、発生する電力は小さい。オフ状態ではコレク
タ電流が流れないため、電力損失がない。したがって、
スイッチング・レギュレータはシリーズ・レギュレータ
に比べ、入力電圧と出力電圧の電位差が大きい場合にお
いて、損失が小さく、効率が良い。
【0010】しかし、チョッパ方式のレギュレータは、
入力電圧をスイッチング・トランジスタにてオン/オフ
制御しているため、出力にノイズやリプル成分が多く含
まれる。そこで、リプルを除去するためには、π型の2
段フィルタやシリーズ・レギュレータをチョッパ・レギ
ュレータの出力に接続しなければならず、外付け部品が
増えることにより、外付け部品を取り付けるスペースを
確保する必要があった。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の技術的手段として、チョッパ・レギュレータの出力に
シリーズ・レギュレータを接続した構造とし、上記チョ
ッパ・レギュレータのスイッチング・トランジスタと、
その出力電圧に応じて上記スイッチング・トランジスタ
のオン時間を制御する第1の制御回路と、上記チョッパ
・レギュレータの出力にそのコレクタが接続された、上
記シリーズ・レギュレータの出力制御用NPN型トラン
ジスタと、該トランジスタにダーリントン接続され、そ
のコレクタが上記チョッパ・レギュレータの入力に接続
された駆動用NPN型トランジスタと、上記出力制御用
トランジスタの出力電圧に応じて上記駆動用トランジス
タのベース電圧を制御する第2制御回路とを一体集積化
したことを特徴とする。
【0012】
【作用】上記課題解決手段において、コイル1コンデン
サ及びダイオードから成る回路に、入力電圧スイッチン
グ・トランジスタにてオン/オフさせて、入力電圧と異
なる出力電圧を得るチョッパ・レギュレータの出力電圧
は、ノイズやリブルを多く含んでおり、チョッパ・レギ
ュレータの出力にシリーズ・レギュレータを接続するこ
とで、ノイズやリプルを除去させる。また、シリーズ・
レギュレータの出力制御用NPN型トランジスタにダー
リントン接続されている駆動用NPN型トランジスタの
コレクタが、チョッパ・レギュレータの入力に接続され
ており、チョッパ・レギュレータの入力電圧と出力電圧
の差が、シリーズ・レギュレータの出力制御用トランジ
スタにダーリントン接続されているNPN型の駆動用ト
ランジスタのエミッターベース間の電圧以上の場合、シ
リーズ・レギュレータの入出力間の電圧差をシリーズ・
レギュレータの出力制御用トランジスタのVce(sa
t)まで低く設定することが出来るので、シリーズ・レ
ギュレータの損失を小さくできる。したがって、全体と
して、損失が小さく、且つ、ノイズ、リプルの少ない出
力が得られ、更に外付け部品の増加も無い極めて有用な
直流安定化電源装置を提供することができるものであ
る。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例を図1に基づいて説明
する。
【0014】本実施例に係る直流安定化電源は、チョッ
パ・レギュレータの出力段にシリーズ・レギュレータを
接続した構造とし、チョッパ・レギュレータ部は、入力
端子IN1と、スイッチング・トランジスタTr5,T
r6と、チョッパ・レギュレータの出力電圧の変化を読
み取る抵抗R1,R2と、基準電圧を発生させる基準電
圧回路2と、抵抗R1,R2により分圧された電圧と基
準電圧との誤差を検出する誤差増幅器1と、三角波のパ
ルスを発生させる発振回路6と、前記誤差増幅器1の出
力と三角波のパルスを比較してスイッチング・トランジ
スタTr5,Tr6のオン時間を制御させるコンパレー
タ5と、チョッパ・レギュレータのスイッチング・トラ
ンジスタTr5,Tr6の出力段を外部に取り出すため
の出力端子OUT2とを備えており、該出力端子OUT
2にダイオードD1及びコイルL1及びコンデンサC2
を接続し、ダイオードD1はスイッチング・トランジス
タTr5,Tr6の出力端子OUT2とグランド間に接
続され、カソードは出力端子OUT2に、アノードはグ
ランドに接続されている。コイルL1は、出力端子OU
T2と後述するシリーズ・レギュレータの入力端子IN
2に接続される。コンデンサC2は、入力端子IN2と
グランドとの間に接続される。そして、チョッパ・レギ
ュレータの出力電圧Vo’が、直流安定化電源の出力電
圧Voに、後述のシリーズ・レギュレータの出力制御用
トランジスタのVce(sat)を足した値になるよう
に、抵抗R1R2の値を設定する。
【0015】シリーズ・レギュレータ部は、NPN型の
出力制御用トランジスタTr7と、出力電圧Voの変化
を読み取る抵抗R1’,R2’と、基準電圧を発生させ
る基準電圧回路2と、抵抗R1’,R2’により分圧さ
れた電圧と基準電圧との誤差を検出し、出力制御用トラ
ンジスタTr7のベース電流を制御する誤差増幅器1’
と、上記出力制御用トランジスタTr7にダーリントン
接続されたNPN型の駆動用トランジスタTr8と、チ
ョッパ・レギュレータの出力を入力するための入力端子
IN2を備えている。そして、出力制御用トランジスタ
Tr7にダーリントン接続された駆動用トランジスタT
r8のコレクタがチョッパ・レギュレータの入力端子I
N1に接続されており、基準電圧回路2はチョッパ・レ
ギュレータとシリーズ・レギュレータとに共用する。
【0016】そして、チョッパ・レギュレータ部とシリ
ーズ・レギュレータ部とは1チップに集積化されて、直
流安定化電源IC8を構成している。
【0017】
【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、チョッパ
・レギュレータとシリーズ・レギュレータとを1チップ
化することで、小型で、ノイズやリプルが少なく、効率
や出力電圧精度の良い直流安定化電源装置を供給するこ
とが出来る。また、外付け部品が少なく、省スペースで
構成することが出来、設計が容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の回路図である。
【図2】NPN型トランジスタを用いたシリーズ・レギ
ュレータの回路図である。
【図3】PNP型トランジスタを用いたシリーズ・レギ
ュレータの回路図である。
【図4】チョッパ・レギュレータの回路図である。
【符号の説明】
1,1’ 誤差増幅器 2 基準電圧回路 5 コンパレータ 6 発振回路 8 本発明の直流安定化電源IC R1,R2,R1’,R2’ 抵抗 C1,C2 コンデンサ D1 ダイオード L1 コイル Tr5,Tr6 スイッチング・トランジスタ Tr7 出力制御用トランジスタ Tr8 駆動用トランジスタ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 チョッパ・レギュレータと、該チョッパ
    ・レギュレータの出力をその入力とするシリーズ・レギ
    ュレータとを一体集積化したことを特徴とする直流安定
    化電源装置。
  2. 【請求項2】 上記シリーズ・レギュレータの出力制御
    用トランジスタがNPN型トランジスタであることを特
    徴とする、請求項1に記載の直流安定化電源装置。
  3. 【請求項3】 上記シリーズ・レギュレータの出力制御
    用NPN型トランジスタのコレクタが、上記チョッパ・
    レギュレータの出力に接続され、上記出力制御用NPN
    型トランジスタの駆動用NPN型トランジスタのコレク
    タが、上記チョッパ・レギュレータの入力に接続されて
    成ることを特徴とする、請求項2に記載の直流安定化電
    源装置。
  4. 【請求項4】 チョッパ・レギュレータの出力にシリー
    ズ・レギュレータを接続した構造とし、上記チョッパ・
    レギュレータのスイッチング・トランジスタと、その出
    力電圧に応じて上記スイッチング・トランジスタのオン
    時間を制御する第1の制御回路と、上記チョッパ・レギ
    ュレータの出力にそのコレクタが接続された上記シリー
    ズ・レギュレータの出力制御用NPN型トランジスタ
    と、該トランジスタにダーリントン接続され、そのコレ
    クタが上記チョッパ・レギュレータの入力に接続された
    駆動用NPN型トランジスタと、上記出力制御用トラン
    ジスタの出力電圧に応じて上記駆動用トランジスタのベ
    ース電圧を制御する第2の制御回路とを一体集積化した
    ことを特徴とする直流安定化電源装置。
  5. 【請求項5】 単一の基準電圧回路が、上記第1の制御
    回路を構成する基準電圧回路と、上記第2の制御回路を
    構成する基準電圧回路とに兼用されて成ることを特徴と
    する、請求項4に記載の直流安定化電源装置。
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