JPH0816261A - レギュレータ回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トランジスタの電流増幅率に依存しないで負
荷電流を決定できるレギュレータ回路を提供することを
目的とする。 【構成】 第２トランジスタ１８の出力路から負荷２５
へ流れる電流Ｉｏは、保護トランジスタ２２の立上り電
圧、第１抵抗１９の抵抗値、及び第１及び第２トランジ
スタ１７，１８の面積比で定まる。具体的には、負荷２
５を流れる電流Ｉｏは、第１トランジスタ１７の出力路
を流れる保護トランジスタ２２の立上り電圧を第１抵抗
１９の抵抗値で割った電流に、第１及び第２トランジス
タ１７，１８の面積比ｍ：ｎを掛けた値となる。これよ
り、負荷２５を流れる電流Ｉｏはトランジスタの電流増
幅率に依存しない電流となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レギュレータ回路に関
する。

【０００２】

【従来の技術】図２は、従来のレギュレータ回路を示し
ている。図２において、（１）は演算増幅器であり、＋
（非反転入力）端子は基準電源（２）と接続されて基準
電圧Ｖｒｅｆが印加され、−（反転入力）端子には後述
する所定電圧が印可され、＋端子及び−端子の入力電位
差に応じた出力信号を発生するものである。該演算増幅
器（１）は、その特性上、−端子の入力電圧を＋端子の
基準電圧Ｖｒｅｆに等しくする様に動作するものであ
る。（３）は、ベースが演算増幅器（１）の出力端子と
接続され、コレクタが抵抗（４）を介して電源Ｖｃｃと
接続され、エミッタが抵抗（５）を介して接地されたト
ランジスタである。（６）は、ベースが抵抗（４）の非
接地側の一端と接続され、エミッタが電源Ｖｃｃと接続
され、コレクタが直列抵抗（７）（８）を介して接地さ
れたトランジスタである。ここで、抵抗（７）（８）の
接続点は演算増幅器（１）の−端子と接続されている。
また、（９）は保護トランジスタであり、ベースは抵抗
（５）の非接地側の一端と接続され、コレクタは演算増
幅器（１）の出力端子と接続され、エミッタは接地され
ている。尚、上記した構成は集積化されるものとし、ト
ランジスタ（６）のエミッタ及びコレクタには各々電源
端子（１０）及び出力端子（１１）が接続され、出力端
子（１１）には負荷（１２）が接続される。

【０００３】さて、図２の動作について以下に説明す
る。図２において、電源Ｖｃｃが投入された状態におい
ては、演算増幅器（１）が＋及び−端子の電位差に応じ
て動作し、トランジスタ（３）が演算増幅器（１）の出
力信号に応じて動作し、トランジスタ（６）がトランジ
スタ（３）のコレクタ電流に応じて動作し、更に、トラ
ンジスタ（６）が動作することにより直列抵抗（７）
（８）の接続点に生じる電圧と基準電圧Ｖｒｅｆとの電
位差に応じて演算増幅器（１）が動作するという、ルー
プ動作を行うことにより、出力端子（１１）には定電圧
Ｖｏが発生する様になっている。この定電圧Ｖｏにより
負荷（１２）が駆動されることになる。

【０００４】ところで、負荷（１２）は集積回路に外部
接続されるものであり、使用目的に応じた負荷を接続す
ることが可能である。つまり、これは、負荷（１２）を
流れる負荷電流Ｉｏが変化することを意味している。図
２の回路は負荷電流Ｉｏが変化しても定電圧Ｖｏを発生
できる構成ではある。例えば、インピーダンスの小さい
負荷を出力端子（１１）に接続すると、負荷電流Ｉｏが
増大する為、トランジスタ（６）はその特性上、エミッ
タコレクタ間電圧が大きくなる。すると、直列抵抗
（７）（８）の両端電圧が小さくなる為、直列抵抗
（７）（８）の接続点電圧も小さくなり、この結果、演
算増幅器（１）の−端子の電圧は低下する。従って、演
算増幅器（１）の＋端子及び−端子の電位差が大きくな
ることから演算増幅器（１）の出力電流も増大し、これ
よりトランジスタ（６）のコレクタ電流が増大して出力
端子（１１）の電圧が上昇し、最終的に出力端子（１
１）の電圧は定電圧Ｖｏで安定することになる。反対
に、例えば、インピーダンスの大きい負荷を出力端子
（１１）に接続すると、負荷電流Ｉｏが減少する為、ト
ランジスタ（６）はその特性上、エミッタコレクタ間電
圧が小さくなる。すると、直列抵抗（７）（８）の両端
電圧が大きくなる為、直列抵抗（７）（８）の接続点電
圧も大きくなり、この結果、演算増幅器（１）の−端子
の電圧は上昇する。従って、演算増幅器（１）の＋端子
及び−端子の電位差が小さくなることから演算増幅器
（１）の出力電流は減少し、これよりトランジスタ
（６）のコレクタ電流が減少して出力端子（１１）の電
圧が下降し、最終的に出力端子（１１）の電圧は定電圧
Ｖｏで安定することになる。

【０００５】上記の様にして出力端子（１１）は負荷電
流Ｉｏに関係なく定電圧Ｖｏとなるが、ここで、負荷電
流Ｉｏ及び定電圧Ｖｏの関係について図３を基に説明す
る。図３は、負荷（１２）を変更して負荷電流Ｉｏを上
昇させていく場合の特性を示している。負荷電流Ｉｏを
上昇させても、出力端子（１１）の電圧が定電圧Ｖｏと
なることは上記した通りであるが、図２においては、負
荷電流Ｉｏが増大すると、それに伴い抵抗（５）の端子
電圧も上昇する様になっている。つまり、抵抗（５）の
端子電圧が保護トランジスタ（９）のベースエミッタ間
電圧以上となるまでに、負荷電流Ｉｏが増大してしまう
と、保護トランジスタ（９）がオンし、トランジスタ
（３）（６）がオフして出力端子（１１）に現れる電圧
は０ボルトになる（図３の実線）。これは、負荷電流Ｉ
ｏの急激な増大により演算増幅器（１）及びトランジス
タ（３）（６）が破壊されるのを防止する為である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ここで、保護トランジ
スタ（９）のベースエミッタ間電圧をＶＢＥ、抵抗
（５）の抵抗値をＲ、トランジスタ（６）の電流増幅率
をｈＦＥとすると、負荷電流Ｉｏは、

【０００７】

【数１】

【０００８】の如く表され、電流増幅率ｈＦＥに依存し
て生じることになる。但し、抵抗（４）を流れる電流は
無視できるものとする。ところで、一般にチップ上にト
ランジスタをマスクにより集積化する場合、該トランジ
スタの電流増幅率はばらつくことが多い。実際にトラン
ジスタ（６）の電流増幅率がばらつくと、以下に示す問
題が生じる。

【０００９】例えば、トランジスタ（６）をチップ上に
作り込む際に該トランジスタ（６）の電流増幅率が小さ
くなってしまった場合、保護トランジスタ（９）がオン
する時のトランジスタ（６）のベース電流では、負荷電
流を実線のＩｌｉｍまで上昇させることはできない。つ
まり、負荷電流がＩｌｉｍ未満であるにも関わらず保護
トランジスタ（９）がオンして保護動作が働いてしまい
（破線）、これより、負荷電流をＩｌｉｍまで流したい
負荷に対応できない問題があった。

【００１０】逆に、トランジスタ（６）の電流増幅率が
大きくなってしまった場合、保護トランジスタ（９）が
オンする時のトランジスタ（６）のベース電流では、負
荷電流がＩｌｉｍを越えてしまう。つまり、負荷電流が
Ｉｌｉｍを越えないと、保護トランジスタ（９）がオン
せず即ち保護動作が働かず（一点鎖線）、負荷電流が実
線から一点鎖線に至るまでの間に演算増幅器（１）及び
トランジスタ（３）（６）が破壊される恐れがあった。

【００１１】そこで、本発明は、トランジスタの電流増
幅率に依存しないで負荷電流を決定できるレギュレータ
回路を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記問題点を
解決する為に成されたものであり、その特徴とするとこ
ろは、一方の入力端子に基準電圧が印加されると共に他
方の入力端子に所定電圧が印加され、出力端子から前記
両入力端子の電位差に応じた出力信号を発生する演算増
幅器と、入力端子が共通接続され、前記演算増幅器の出
力信号の大きさに応じて動作する第１及び第２トランジ
スタと、前記第１トランジスタの出力路に直列接続され
た第１抵抗と、入力端子が前記第１抵抗の一端と接続さ
れると共に出力路が前記演算増幅器の出力端子と接続さ
れ、前記第１抵抗の端子電圧が所定値に達した時に動作
して前記演算増幅器の出力端子と前記第１及び第２トラ
ンジスタの入力端子との間を遮断する保護トランジスタ
と、前記第２トランジスタの出力路に直列接続され、所
定点が前記演算増幅器の他方の入力端子と接続された第
２抵抗と、を備え、前記第２抵抗の一端に負荷を接続し
て駆動する際、前記負荷を流れる電流を、前記第１及び
第２トランジスタの電流増幅率に依存しない様にした点
である。

【００１３】

【作用】本発明によれば、上記説明の構成において、第
２トランジスタの出力路から負荷へ流れる電流は、保護
トランジスタの立上り電圧、第１抵抗の抵抗値、及び第
１及び第２トランジスタの面積比で定まる。具体的に
は、負荷を流れる電流は、前記第１トランジスタの出力
路を流れる前記保護トランジスタの立上り電圧を前記第
１抵抗の抵抗値で割った電流に、前記第１及び第２トラ
ンジスタの面積比を掛けた値となる。これより、負荷を
流れる電流はトランジスタの電流増幅率に依存しない電
流となる。

【００１４】

【実施例】本発明の詳細を図面に従って具体的に説明す
る。図１は本発明のレギュレータ回路を示す図である。
図１において、（１３）は演算増幅器であり、＋端子に
は基準電源（１４）が接続されて基準電圧Ｖｒｅｆが印
加され、−端子には後述する所定電圧が印加され、出力
端子からは＋端子及び−端子の入力電位差に応じた出力
信号が発生する。（１５）は、ベースが演算増幅器（１
３）の出力端子と接続され、コレクタが抵抗（１６）を
介して電源Ｖｃｃと接続され、更にエミッタが接地され
たトランジスタである。該トランジスタ（１５）は演算
増幅器（１３）の出力信号に応じて動作する。（１７）
（１８）は各々第１及び第２トランジスタであり、ベー
スは抵抗（１６）の非電源側の一端と共通接続され、エ
ミッタは電源Ｖｃｃと共通接続されている。また、第１
トランジスタ（１７）のコレクタは第１抵抗（１９）を
介して接地され、第２トランジスタ（１８）のコレクタ
は直列接続された第２抵抗（２０）（２１）を介して接
地されている。また、第２抵抗（２０）（２１）の接続
点は演算増幅器（１３）の−端子と接続されている。
（２２）は保護トランジスタであり、ベースは抵抗（１
９）の非接地側の一端と接続され、コレクタは演算増幅
器（１３）の出力端子と接続され、エミッタは接地され
ている。尚、上記した構成は集積化されるものとし、第
２トランジスタ（１８）のエミッタ及びコレクタには各
々電源端子（２３）及び出力端子（２４）が外部接続用
端子として設けられている。そして、出力端子（２４）
に負荷（２５）を接続することにより、負荷（２５）の
駆動を行う様になっている。

【００１５】以下、図１の動作を説明する。図１におい
て、電源Ｖｃｃが投入されている状態においては、演算
増幅器（１３）が＋端子及び−端子の入力電位差に応じ
て動作し、トランジスタ（１５）が演算増幅器（１３）
の出力信号に応じて動作し、第１及び第２トランジスタ
（１７）（１８）がトランジスタ（１５）のコレクタ電
流に応じて動作し、更に第２抵抗（２０）（２１）の接
続点に生じる電圧が演算増幅器（１３）の−端子に帰還
されることにより該演算増幅器（１３）がこの時の＋端
子及び−端子の入力電位差に応じて動作するという、ル
ープ動作を繰り返すことにより、出力端子（２４）には
定電圧Ｖｏが常に発生する様になっている。

【００１６】特に、図１の回路は負荷（２５）に流れる
負荷電流Ｉｏが変化しても定電圧Ｖｏを保持できる構成
となっている。例えば、使用目的に応じて、インピーダ
ンスの小さい負荷を選択した場合、負荷電流Ｉｏが増大
する為、第２トランジスタ（１８）のエミッタコレクタ
間電圧はその特性上大きくなる。すると、第２抵抗（２
０）（２１）の両端電圧が小さくなり即ち第２抵抗（２
０）（２１）の接続点電圧が小さくなる。これにより、
演算増幅器（１３）の入力電位差は大きくなり、トラン
ジスタ（１５）のベース電流の増大に伴い第２トランジ
スタ（１８）のコレクタ電流も増大し、第２抵抗（２
０）（２１）の端子電圧は上昇する。従って、出力端子
（２４）に現れる電圧は定電圧Ｖｏで安定することにな
る。反対にインピーダンスの大きい負荷を選択した場
合、負荷電流Ｉｏが減少する為、第２トランジスタ（１
８）のエミッタコレクタ間電圧はその特性上小さくな
る。すると、第２抵抗（２０）（２１）の両端電圧が大
きくなり即ち第２抵抗（２０）（２１）の接続点電圧が
大きくなる。これにより、演算増幅器（１３）の入力電
位差は小さくなり、トランジスタ（１５）のベース電流
の減少に伴い第２トランジスタ（１８）のコレクタ電流
も減少し、第２抵抗（２０）（２１）の端子電圧は下降
する。従って、出力端子（２４）に現れる電圧は定電圧
Ｖｏで再び安定することになる。こうして安定した定電
圧Ｖｏを発生する出力端子（２４）に種々の負荷（２
５）を接続して動作させることを可能としていた。

【００１７】ここで、負荷電流が図３に示すＩｌｉｍの
時、第１抵抗（１９）の端子電圧が保護トランジスタ
（２２）のベースエミッタ間電圧に達する様に第１抵抗
（１９）の抵抗値を選択しておくと、負荷電流がＩｌｉ
ｍの時に保護トランジスタ（２２）がオンし、これよ
り、演算増幅器（１３）の出力端子と第１及び第２トラ
ンジスタ（１７）（１８）のベースとの間が遮断され
る。即ち、回路保護動作が行われ、出力端子（２４）に
現れる電圧は０ボルトになる。

【００１８】さて、保護トランジスタ（２２）のベース
エミッタ間電圧をＶＢＥ、第１抵抗（１９）の抵抗値を
Ｒ、第１及び第２トランジスタ（１７）（１８）のチッ
プ上における面積比をｍ：ｎとすると、負荷電流Ｉｏ
は、

【００１９】

【数２】

【００２０】となり、図１回路を構成するトランジスタ
の電流増幅率とは無関係となる。従って、チップ上にマ
スクを用いてトランジスタを作り込む際に該トランジス
タの電流増幅率がばらついたとしても、負荷（２５）の
種類に関わらず、必ず同一の負荷電流Ｉｌｉｍで保護ト
ランジスタ（２２）をオンして回路保護動作を実現でき
ることになる。

【００２１】これより、従来生じていたトランジスタの
電流増幅率のばらつきに起因して、保護トランジスタ
（２２）がオンする時の負荷電流Ｉｏの大きさがばらつ
いてしまう問題を解決できることになる。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、負荷を流れる電流は、
第１及び第２トランジスタ、保護トランジスタ等の電流
増幅率とは無関係に決定される。従って、この電流増幅
率がばらついたとしても、負荷の種類に関わらず、同一
の負荷電流値で保護トランジスタをオンして回路保護動
作を実現できる利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレギュレータ回路を示す図である。

【図２】従来のレギュレータ回路を示す図である。

【図３】図１及び図２の特性を表す図である。

【符号の説明】

（１３） 演算増幅器 （１７） 第１トランジスタ （１８） 第２トランジスタ （１９） 第１抵抗 （２０）（２１） 第２抵抗 （２２） 保護トランジスタ （２５） 負荷

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方の入力端子に基準電圧が印加される
   と共に他方の入力端子に所定電圧が印加され、出力端子
   から前記両入力端子の電位差に応じた出力信号を発生す
   る演算増幅器と、 入力端子が共通接続され、前記演算増幅器の出力信号の
   大きさに応じて動作する第１及び第２トランジスタと、 前記第１トランジスタの出力路に直列接続された第１抵
   抗と、 入力端子が前記第１抵抗の一端と接続されると共に出力
   路が前記演算増幅器の出力端子と接続され、前記第１抵
   抗の端子電圧が所定値に達した時に動作して前記演算増
   幅器の出力端子と前記第１及び第２トランジスタの入力
   端子との間を遮断する保護トランジスタと、 前記第２トランジスタの出力路に直列接続され、所定点
   が前記演算増幅器の他方の入力端子と接続された第２抵
   抗と、を備え、 前記第２抵抗の一端に負荷を接続して駆動する際、前記
   負荷を流れる電流を、前記第１及び第２トランジスタの
   電流増幅率に依存しない様にしたことを特徴とするレギ
   ュレータ回路。
2. 【請求項２】 前記第２トランジスタの出力路から前記
   負荷へ流れる電流は、前記保護トランジスタの立上り電
   圧、前記第１抵抗の抵抗値、及び前記第１及び第２トラ
   ンジスタの面積比で定まることを特徴とする請求項１記
   載のレギュレータ回路。
3. 【請求項３】 前記負荷を流れる電流は、前記第１トラ
   ンジスタの出力路を流れる前記保護トランジスタの立上
   り電圧を前記第１抵抗の抵抗値で割った電流に、前記第
   １及び第２トランジスタの面積比を掛けた値であること
   を特徴とする請求項２記載のレギュレータ回路。