JPH09179639A - 直列制御形レギュレータ - Google Patents

直列制御形レギュレータ

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JPH09179639A
JPH09179639A JP8227488A JP22748896A JPH09179639A JP H09179639 A JPH09179639 A JP H09179639A JP 8227488 A JP8227488 A JP 8227488A JP 22748896 A JP22748896 A JP 22748896A JP H09179639 A JPH09179639 A JP H09179639A
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JP
Japan
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voltage
circuit
current
constant
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JP8227488A
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Michiya Hosono
倫也 細野
Seiichi Hozoji
誠一 宝蔵寺
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Toko Inc
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Toko Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 帰還回路の利得を大きくすることなく、負荷
の状態にかかわらず常に設定された出力電圧を得ること
のできる直列制御形レギュレータを提供することにあ
る。 【解決手段】 制御トランジスタQ2のベース電流の流
れる抵抗R3と定電圧回路4が直列接続しており、定電
圧回路4で発生する電圧とベース電流により抵抗R3に
生ずる電圧の和が基準電圧として誤差増幅回路3に加え
られる。このことにより、負荷が重くなって出力電流I
OUT が大きくなる場合には、ベース電流IB も増加する
ので抵抗R3に生ずる電圧によって基準電圧も高くな
り、誤差増幅回路3は低下しようとする出力電圧VOUT
を上昇させるように動作する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、制御トランジスタ
の電流増幅率の変化が大きくても常に設定された出力電
圧を得ることのできる直列制御形レギュレータに関す
る。
【0002】
【従来の技術】図7は従来の直列制御形レギュレータの
回路図である。入力端子1と出力端子2間に制御トラン
ジスタQ2が直列接続されており、抵抗R1と抵抗R2
により出力電圧VOUT に対応する電圧を検出し、誤差増
幅回路3で定電圧回路4の基準電圧と比較し、その出力
により第1のトランジスタQ1を介して制御トランジス
タQ2のベース電流を調節する。そして、設定した出力
電圧VOUT を得るようにしてある。ところで、このよう
な回路を形成する場合、制御トランジスタQ2は入力電
圧と出力電圧の差を小さくし、低電圧動作を可能にする
ためにPNP形のトランジスタが多用される。また、集
積回路で形成する場合には、その製造の容易さからラテ
ラルトランジスタがよく用いられる。ラテラルトランジ
スタは電流増幅率が低く、しかもコレクタ電流によって
大きく変化する。
【0003】図8はラテラルトランジスタの電流増幅率
とコレクタ電流の関係を示す特性図であるが、実用領域
は通常電流増幅率の最大値を挟んで右側の領域である。
なお、横軸は対数目盛で表してある。図7の制御トラン
ジスタQ2としてラテラルトランジスタが用いられる場
合、図7のコレクタ電流IC は出力電流IOUT に相当す
るから、出力電流IOUT が大きくなると電流増幅率HFE
は極端に低下する。したがって、重負荷の場合を含めて
常に設定された出力電圧VOUT を得ようとすると、第1
のトランジスタQ1、誤差増幅回路3からなる帰還回路
の利得を大きくして制御トランジスタQ2のベース電流
B の可変範囲を広くする必要がある。しかし、利得を
大きくすると発振を生じやすく、その発振を防ぐための
多数の位相補正用のコンデンサを必要とする。また、こ
のようなコンデンサの接続は、集積回路の面積を広くす
るので望ましくない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、帰還
回路の利得を大きくすることなく、負荷の状態にかかわ
らず常に設定された出力電圧を得ることのできる直列制
御形レギュレータを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、入力端子と出
力端子間に直列接続する制御トランジスタ、出力電圧の
検出回路、検出回路の電圧と基準電圧を比較し、該制御
トランジスタのベース電流を調節する誤差増幅回路、該
ベース電流が流れる電流電圧変換回路、および定電圧回
路を有しており、定電圧回路には電流電圧変換回路に生
ずる電圧がバイアス電圧として加えられ、該基準電圧は
定電圧回路で発生する電圧と電流電圧変換回路に生ずる
電圧の和として該定電圧回路から得られることを特徴と
する直列制御形レギュレータにある。複数のコレクタ又
はエミッタを設けた制御トランジスタを用いることによ
り、一部のコレクタ電流又はエミッタ電流を電流電圧変
換回路に流し、その電流により電流電圧変換回路に生ず
る電圧をバイアス電圧として定電圧回路に加えるように
してもよい。
【0006】
【発明の実施の形態】制御トランジスタのベース電流の
流れる電流電圧変換回路に生ずる電圧がバイアス電圧と
して定電圧回路に加えられ、定電圧回路で発生する電圧
と電流電圧変換回路に生ずる電圧の和が基準電圧として
誤差増幅回路に加えられる。このことにより、負荷が重
くなって出力電流が大きくなる場合には、ベース電流も
増加するので抵抗に生ずる電圧によって基準電圧も高く
なり、誤差増幅回路は低下しようとする出力電圧を上昇
させるように動作する。電流増幅率の低下を補うように
電流電圧変換回路に生ずる電圧によって基準電圧を補正
することにより、軽負荷から重負荷までの広い範囲の負
荷に常に設定された出力電圧を供給することができる。
複数のコレクタ又はエミッタを設けた制御トランジスタ
を用いて、一部のコレクタ電流又はエミッタ電流を電流
電圧変換回路に流し、その電流により電流電圧変換回路
に生ずる電圧をバイアス電圧として定電圧回路に加える
こともできる。
【0007】
【実施例】以下、本発明の直列制御形レギュレータの実
施例を示す回路図である図1を参照しながら説明する。
なお、図6と同一部分は同じ符号を付与してある。図1
において、入力端子1と出力端子2間にはPNP形の制
御トランジスタQ2の主電流路であるエミッタ、コレク
タ間が直列接続している。この制御トランジスタQ2は
ラテラルトランジスタである。出力端子2には直列接続
した抵抗R1と抵抗R2からなり、出力電圧VOUT を分
圧して検出する検出回路が接続している。出力電圧V
OUT に対応する検出回路の電圧は誤差増幅回路3の反転
入力端子に加えられ、誤差増幅回路3の非反転入力端子
には定電圧回路4から得られた電圧が基準電圧として加
えられる。
【0008】誤差増幅回路3の出力側は、NPN形の第
1のトランジスタQ1のベースに接続する。トランジス
タQ1のコレクタは制御トランジスタQ2のベースに接
続する。また、トランジスタQ1のエミッタは抵抗R3
を経て接地される。抵抗R3は最も簡単な電流電圧変換
回路である。定電圧回路4は高電位側が入力端子に接続
し、低電位側は抵抗R3を経て接地される。定電圧回路
4と抵抗R3、トランジスタQ1と抵抗R3は夫々直列
接続する。定電圧回路4と抵抗R3が直列接続すること
により、抵抗R3に生ずる電圧がバイアス電圧として定
電圧回路4に加えられ、定電圧回路4から得られる電圧
は自身で発生する電圧と抵抗R3で生ずる電圧の和とな
る。入力端子1に接続する直流電源、出力端子2に接続
する負荷は図示を省略してある。
【0009】なお、定電圧回路4の回路図の例は、図2
と図3に示してある。図2は公知のバンドギャップリフ
ァレンス回路であり、低電位側を接地することにより端
子6から通常1.25V程度の電圧が得られる。トランジス
タQ3、Q4からなるカレントミラー回路の電流がベー
スを共通に接続されたマルチエミッタのトランジスタQ
5、トランジスタQ6に流れる。トランジスタQ5のエ
ミッタは抵抗R4を介してトランジスタQ6のエミッタ
に接続し、その接続点は抵抗R5に接続する。高電位側
の端子5が入力端子1、低電位側の端子7が抵抗R3に
接続する。
【0010】図3の回路図は抵抗R6とツェナダイオー
ドD1からなり、定電位側の端子7が抵抗R3に接続す
る。端子7を接地することにより端子6からツェナ電圧
が得られ、このツェナ電圧が定電圧回路4で発生する電
圧となる。定電圧回路4の回路としてはこのように種々
の回路を用いることができるが、実施例では温度による
影響を除くために図2の回路を用いてあり、検出回路の
抵抗R1と抵抗R2の抵抗値の割合は3:1にしてあ
る。定電圧回路4で発生する電圧は、1.25Vである。
【0011】次に、このように形成された直列制御形レ
ギュレータの動作を図4の特性図を参照しながら説明す
る。図4は、出力電圧VOUT を5Vに設定した場合の出
力電圧VOUT 、制御トランジスタQ2のベース電流IB
および出力電流IOUT の関係を示している。点線は抵抗
R3を接続しない場合の出力電圧VOUT を表す。抵抗R
3を接続しない場合、出力電圧VOUT は出力電流IOUT
が50mA近傍から設定値よりも下がり始める。これは、
電流増幅率HFEの急激な低下による。そしてこの場合、
出力電流IOUT が100 mAでは20mV程度低下し、ベー
ス電流IB は10mAである。
【0012】出力電圧VOUT の20mVの低下を補うため
に、その低下した20mVの1/4の5mVだけ高くした
基準電圧を誤差増幅回路3の非反転入力端子に加える。
つまり、基準電圧を1.25Vから1.255 Vに補正する。定
電圧回路4で発生する電圧は1.25Vで固定されているか
ら、5 mVの電圧を抵抗R3で得ることにより、5 mV
の電圧が直列接続する定電圧回路4で発生する電圧1.25
Vに加算されるようにする。このための抵抗R3の値
は、0.5 Ωである。このように、抵抗R3で生ずる電圧
と定電圧回路4で発生する電圧の和の電圧が定電圧回路
4から基準電圧として誤差増幅回路3に加えられること
により、出力電圧VOUT を出力電流IOUT の使用範囲の
最大近傍である100 mAでもほぼ設定された5Vにする
ことができる。
【0013】もっとも、抵抗R3を接続することによ
り、出力電流IOUT の小さい場合でもベース電流IB
流れるので電圧が生じて定電圧回路4で発生する電圧に
加算されるが、出力電流IOUT が小さい時はベース電流
B も小さいので加算される電圧は小さい。したがっ
て、定電圧回路4で発生する電圧だけが基準電圧として
誤差増幅回路3に加えられるので、設定された出力電圧
OUT の高い側へのずれは無視できる程度に小さい。つ
まり、負荷が重くなり出力電流IOUT が大きくなる場合
には基準電圧を大きく補正して誤差増幅回路3に加える
ことにより出力電圧VOUT の低下を防ぎ、軽負荷で出力
電流IOUT が小さく、出力電圧VOUT の低下を生じない
場合にはほとんど基準電圧の補正を行わない。
【0014】図5は、電流電圧変換回路の別の構成を示
す回路図である。電流電圧変換回路は、抵抗R31と抵
抗R32、R33からなる直列回路を並列接続してあ
り、抵抗R32と抵抗33の接続点から該電流電圧変換
回路に生ずる電圧を得て、その電圧を定電圧回路4に加
えるようにしてある。このようにすれば、電流電圧変換
回路の抵抗値を一つの抵抗の場合よりも自在に設定でき
る。
【0015】図6は、本発明の直列制御形レギュレータ
の別の実施例を示す回路図である。図6では、複数のコ
レクタを設けたトランジスタが制御トランジスタQ10
として用いられている。定電圧回路4は低電位側が電流
電圧変換回路の役割をする抵抗R10を経て接地され、
制御トランジスタQ10の出力端子2に接続する第1の
コレクタとは別の第2のコレクタが定電圧回路4と抵抗
R10の接続点に接続する。そして、第2のコレクタに
よりコレクタ電流の一部が抵抗R10に流れるが、この
電流は出力端子2に流れる出力電流IOUT に対応して増
減する。なお、第2のコレクタにより抵抗R10に流れ
る電流は出力電流IOUT よりも一定の割合で少なくして
あり、出力電流IOUT に比較してはるかに少ない電流で
ある。このことにより、図1においてベース電流IB
用いて発生させた場合と同じようにして一部のコレクタ
電流により電流電圧変換回路にバイアス電圧を発生させ
ることができる。このバイアス電圧は、出力電流IOUT
が増加すれば大きくなり、図1の場合と同じように基準
電圧の補正に用いることができる。制御トランジスタに
複数のエミッタを設けて一つのエミッタの電流を電流電
圧変換回路に流すようにしてもよい。
【0016】なお、図1や図6の実施例では抵抗による
基準電圧の補正は出力電流IOUT の大きな場合でその下
がった分だけ補正したが、不十分な場合にはさらに高い
値に補正してもよい。これは、トランジスタの種類や負
荷の状態によって考慮すればよい。バーチカルトランジ
スタの場合、出力電流による電流増幅率の変化はラテラ
ルトランジスタに比較して小さいので基準電圧の補正は
小さくてよい。
【0017】
【発明の効果】以上述べたように本発明の直列制御形レ
ギュレータは、制御トランジスタのベース電流、コレク
タ電流の一部、エミッタ電流の一部のいずれかが流れる
ことにより電流電圧変換回路に生ずる電圧を定電圧回路
にバイアス電圧として加え、出力電流、つまり制御トラ
ンジスタのコレクタ電流に応じて誤差増幅回路に加えら
れる基準電圧が補正される。出力電流が大きい時には大
きな補正が行われて基準電圧は高くなり、小さい時には
小さな補正しか行われないから、定電圧回路で発生する
電圧がほぼ基準電圧となる。このことにより、出力電流
によって電流増幅率の変化する制御トランジスタを用い
ても、軽負荷から重負荷の広い範囲で設定された出力電
圧を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の直列制御形レギュレータの実施例を
示す回路図である。
【図2】 図1の基準電圧発生回路の回路図の一例であ
る。
【図3】 図1の基準電圧発生回路の別の回路図であ
る。
【図4】 図1の直列制御形レギュレータの特性図であ
る。
【図5】 電流電圧変換回路の別の構成を示す回路図で
ある。
【図6】 本発明の直列制御形レギュレータの別の実施
例を示す回路図である。
【図7】 従来の直列制御形レギュレータの回路図であ
る。
【図8】 ラテラルトランジスタの特性図である。
【符号の説明】
1 入力端子 2 出力端子 Q2 制御トランジスタ 3 誤差増幅回路 4 定電圧回路

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力端子と出力端子間に直列接続する制
    御トランジスタ、出力電圧の検出回路、検出回路の電圧
    と基準電圧を比較し、該制御トランジスタのベース電流
    を調節する誤差増幅回路、該ベース電流が流れる電流電
    圧変換回路、および定電圧回路を有しており、定電圧回
    路には電流電圧変換回路に生ずる電圧がバイアス電圧と
    して加えられ、該基準電圧は定電圧回路で発生する電圧
    と電流電圧変換回路に生ずる電圧の和として該定電圧回
    路から得られることを特徴とする直列制御形レギュレー
    タ。
  2. 【請求項2】 入力端子と出力端子間に直列接続する制
    御トランジスタ、出力電圧の検出回路、検出回路の電圧
    と基準電圧を比較し、第1のトランジスタを介して該制
    御トランジスタのベース電流を調節する誤差増幅回路、
    第1のトランジスタに接続し、該ベース電流が流れる電
    流電圧変換回路、および定電圧回路を有しており、定電
    圧回路には電流電圧変換回路に生ずる電圧がバイアス電
    圧として加えられ、該基準電圧は定電圧回路で発生する
    電圧と電流電圧変換回路に生ずる電圧の和として該定電
    圧回路から得られることを特徴とする直列制御形レギュ
    レータ。
  3. 【請求項3】 入力端子と出力端子間に直列接続する制
    御トランジスタ、出力電圧の検出回路、検出回路の電圧
    と基準電圧を比較して該制御トランジスタのベース電流
    を調節する誤差増幅器、電流電圧変換回路、および定電
    圧回路を有しており、制御トランジスタには複数のコレ
    クタ又はエミッタを設けてあり、一部のコレクタ電流又
    はエミッタ電流が電流電圧変換回路に流れ、定電圧回路
    には電流電圧変換回路に生ずる電圧がバイアス電圧とし
    て加えられ、該基準電圧は定電圧回路で発生する電圧と
    電流電圧変換回路に生ずる電圧の和として該定電圧回路
    から得られることを特徴とする直列制御形レギュレー
    タ。
  4. 【請求項4】 制御トランジスタは、PNP形のトラン
    ジスタである請求項1、請求項2、請求項3のいずれか
    の直列制御形レギュレータ。
JP8227488A 1995-10-27 1996-08-09 直列制御形レギュレータ Pending JPH09179639A (ja)

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JP30387295 1995-10-27
JP7-303872 1995-10-27
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006277760A (ja) * 2006-05-16 2006-10-12 Ricoh Co Ltd 電源回路及び電源電圧供給方法
JP2013003700A (ja) * 2011-06-14 2013-01-07 Mitsumi Electric Co Ltd レギュレータ用半導体集積回路

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006277760A (ja) * 2006-05-16 2006-10-12 Ricoh Co Ltd 電源回路及び電源電圧供給方法
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