JPH10171544A - 定電圧回路 - Google Patents
定電圧回路Info
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- JPH10171544A JPH10171544A JP8325451A JP32545196A JPH10171544A JP H10171544 A JPH10171544 A JP H10171544A JP 8325451 A JP8325451 A JP 8325451A JP 32545196 A JP32545196 A JP 32545196A JP H10171544 A JPH10171544 A JP H10171544A
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- G05F3/222—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the bipolar type only with compensation for device parameters, e.g. Early effect, gain, manufacturing process, or external variations, e.g. temperature, loading, supply voltage
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Abstract
関し、低消費電流で駆動できる定電圧回路を提供するこ
とを目的とする。 【解決手段】 電源電圧に応じて定電流を生成する定電
流回路(抵抗R1 〜R4、トランジスタQ2 〜Q5 )
と、定電流回路と固定電位との間に接続され、定電流回
路で生成された定電流が供給され、定電流に応じて定電
圧を生成する抵抗R5 と、定電流回路で生成される定電
流を検出し、検出された定電流に応じて前記電圧発生手
段に供給される定電流が一定になるように定電流回路を
制御する制御回路(抵抗R6 、トランジスタQ1 ,Q6
〜Q8 )とを有してなる。
Description
特に、電源電圧から定電圧を生成する定電圧回路に関す
る。
従来の定電圧回路11は、電源電圧Vccから基準電圧V
ref を発生させる基準電圧発生回路12、出力定電圧V
out に応じた検出電圧Vs を検出する電圧検出回路1
3、基準電圧発生回路12で発生された基準電圧Vref
と電圧検出回路13で検出された検出電圧Vs とを比較
する比較回路14、比較回路14の比較結果に応じて出
力端子Tout から電流を接地に引き込むトランジスタQ
11から構成される。
されて、基準電圧発生回路12、電圧検出回路13、比
較回路14、トランジスタQ11に供給される。基準電圧
発生回路12は、抵抗R11と接地GNDとの間に接続さ
れ、抵抗R12及びツェナーダイオードDzを直列に接続
した構成とされ、抵抗R12とツェナーダイオードDzと
の接続点Pref からツェナーダイオードDzのツェナー
電圧Vzとなる基準電圧Vref を出力する。
地GNDとの間に接続され、抵抗R13,、R14を直列に
接続した構成とされおり、抵抗R13と抵抗R14との接続
点Pvsから電源電圧Vccを抵抗R11で電圧降下させた電
圧を分圧した電圧Vs を出力する。
圧発生回路12で生成された基準電圧Vref が供給さ
れ、非反転端子(+)に電圧検出回路13で検出された
検出電圧Vs が供給される。比較回路14は、検出電圧
Vs と基準電圧Vref との差電圧(Vs −Vref )を出
力する。
11のベースに供給される。トランジスタQ11はNPNト
ランジスタから構成され、コレクタが抵抗R11と出力端
子Tout との接続点に接続され、エミッタは接地され
る。トランジスタQ11は、比較回路14の出力信号が上
昇するとエミッタ電流を増加させ、出力端子Tout に供
給される電流を減少させ、比較回路14の出力信号が低
下するとエミッタ電流を減少させ、出力端子Tout に供
給される電流を増加させる。
検出回路13で検出される検出電圧Vs が上昇する。検
出電圧Vs が上昇すると、比較回路14の出力信号は検
出電圧Vs と基準電圧Vref との差電圧(Vs −Vref
)であるので、上昇することになる。
上昇すると、トランジスタQ11のベース電位が上昇す
る。トランジスタQ11は、NPNトランジスタであるの
で、ベース電位が上昇すると、エミッタ電流が増加し、
出力端子Tout から接地GNDに引き込む電流を増加さ
せる。出力端子Tout は、トランジスタQ11により接地
GNDに引き込まれる電流が増加すると、負荷(図示せ
ず)に供給する電流が低減されるため、出力電圧Vout
が低下される。
出回路13で検出される検出電圧Vs が低下する。検出
電圧Vs が低下すると、比較回路14の出力信号は、検
出電圧Vs と基準電圧Vref との差電圧(Vs −Vref
)であるので、比較回路14の出力信号も低下するこ
とになる。
低下すると、トランジスタQ11のベース電位が低下す
る。トランジスタQ11は、NPNトランジスタであるの
で、ベース電位が低下すると、エミッタ電流が低減し、
出力端子Tout から接地GNDに引き込む電流を低減さ
せる。出力端子Tout は、トランジスタQ11により接地
GNDに引き込まれる電流が低減すると、負荷(図示せ
ず)に供給する電流が増加されるため、出力電圧Vout
が上昇される。
が一定に保持される。
圧回路は、基準電圧を発生するツェナーダイオード、出
力定電圧を検出するための抵抗、基準電圧と出力定電圧
とを比較するための比較器、比較器の出力に応じて電流
をバイパスさせ、出力電圧を制御する出力制御用トラン
ジスタQ10により電流が消費される。
圧が上昇すると、トランジスタQ11のエミッタ電流を増
加させて、出力端子Tout に供給される電流を低下させ
ることにより出力電圧Vout を一定に保持しているの
で、図5に示すように電源電圧Vccが上昇すると、接地
GNDに逃がされる電流(無効電流)が増加することに
なり、消費電流の低減が困難であった。
を得ようとする場合、ツェナーダイオードでは約1μ
A、抵抗及び比較回路では約0.5μA、出力制御用ト
ランジスタQ10では約0.5μAで合計約2μAの電流
が無効に消費されており、消費電流の増加を招いてい
た。
で、低消費電流で駆動できる定電圧回路を提供すること
を目的とする。
源電圧に応じて定電流を生成する定電流発生手段と、前
記定電流発生手段と固定電位との間に接続され、前記定
電流発生手段で生成された前記定電流が供給され、前記
定電流に応じて定電圧を生成する電圧発生手段と、前記
定電流発生手段で生成される前記定電流を検出し、検出
された定電流に応じて前記電圧発生手段に供給される定
電流が一定になるように前記定電流発生手段を制御する
制御手段とを有することを特徴とする。
手段で発生される定電流を制御し、電圧発生手段に供給
する電流を制御することにより、電圧発生手段で定電圧
を発生するため、電圧発生手段には定電圧を発生させる
ために常に一定の電流が供給されるので、電源電圧が増
加しても電圧発生手段に流れる電流は定電流であり、無
効電流が増加することはない。したがって、無効電流の
増加を防止できる。
成図を示す。本実施例の定電圧回路1は、電源電圧Vcc
から基準電圧Vref を発生するための基準電圧回路部
2、基準電圧回路部2を起動するためのスタートアップ
回路部3、基準電圧回路部2で発生された基準電圧Vre
f を制御する制御回路部4から構成される。
3 ,R4 ,R5 、PNPトランジスタQ2 ,Q3 、NP
NトランジスタQ4 ,Q5 から構成され、電源電圧Vcc
に応じて温度補償された基準電圧Vref を生成する。な
お、抵抗R1 は特許請求の範囲中の第1の抵抗に相当
し、抵抗R2 は特許請求の範囲中の第2の抵抗に相当
し、抵抗R3 は特許請求の範囲中の第3の抵抗に相当
し、抵抗R4 は特許請求の範囲中の第4の抵抗に相当す
る。また、抵抗R5 は特許請求の範囲中の定電圧発生手
段に相当するさらに、トランジスタQ2 は第1のトラン
ジスタ、トランジスタQ3 は第2のトランジスタ、トラ
ンジスタQ4 は第3のトランジスタ、トランジスタQ5
は第4のトランジスタに相当する。
a、NPNトランジスタQ9 ,Q10、ダイオードD1 ,
D2 から構成され、基準電圧回路部2及び制御回路部3
から電流を引き込み、基準電圧回路部2及び制御回路部
3を起動する。制御回路部4は、定電流源4a、PNP
トランジスタQ1 ,Q6 ,Q7 ,Q8から構成され、電
源電圧Vccに応じて基準電圧回路部2の抵抗R5 に供給
する電流が一定なるように制御する。制御回路部4は特
許請求の範囲中の制御手段に相当する。また、そのう
ち、トランジスタQ1 は特許請求の範囲中の第5のトラ
ンジスタに相当し、トランジスタQ7 は特許請求の範囲
中の第6のトランジスタに相当し、トランジスタQ8 は
特許請求の範囲中の第7のトランジスタに相当し、トラ
ンジスタQ6 は特許請求の範囲中の第8のトランジスタ
に相当する。さらに、定電流源4aは特許請求の範囲中
の定電流源に相当している。
電圧Vccが印加されると、スタートアップ回路部3の定
電流源3a及び制御回路部4の定電流源4aによりスタ
ートアップ回路部3及び制御回路部4に定電流I1 ,I
2 が流れる。スタートアップ回路部3に定電流I2 が流
れると、ダイオードD1 及びD2 に定電流I2 が供給さ
れ、トランジスタQ10のベース電位が上昇する。
あるので、ベース電位が上昇すると、オンする。トラン
ジスタQ10がオンすると、トランジスタQ1 ,Q2 のベ
ース電位が低下する。トランジスタQ1 ,Q2 は、PN
Pトランジスタであるので、ベース電位が低下すると、
オンする。
ランジスタQ4 及びトランジスタQ7 のコレクタ及びベ
ースに電流が供給される。トランジスタQ4 ,Q7 はN
PNトランジスタであるので、ベースに電流が供給され
ることによりオンする。トランジスタQ4 のコレクタ及
びベースは、トランジスタQ5 のベースに接続されてお
り、トランジスタQ4 とともにカレントミラー回路を構
成しており、トランジスタQ4 がオンすることによりト
ランジスタQ5 もオンする。
に接続されており、トランジスタQ4 がオンすることに
より抵抗R5 の電流が供給される。また、トランジスタ
Q5のエミッタは抵抗R4 を介して抵抗R5 に接続され
ており、抵抗R5 に電流を供給する。
抵抗R5 の両端に基準電圧Vref が発生する。基準電圧
Vref は基準電圧出力端子Tvrefから出力される。ま
た、トランジスタQ7 のコレクタ及びベースは、トラン
ジスタQ8 ,Q9 のベースに接続されており、トランジ
スタQ8 ,Q9 は、トランジスタQ7 とともにカレント
ミラー回路を構成しており、トランジスタQ7 がオンす
ることにより、トランジスタQ8 ,Q9 がオンする。ト
ランジスタQ8 のエミッタは抵抗R6を介して接地され
ており、また、トランジスタQ8 のコレクタは定電流源
4aとトランジスタQ6 のベースとの接続点に接続され
ている。このため、トランジスタQ8 がオンすると、ト
ランジスタQ6 のベース電位が低下する。トランジスタ
Q6 はPNPトランジスタであるので、ベース電位が低
下すると、オンする。
ミッタ間がダイオードD2 に並列に接続されており、ト
ランジスタQ7 がオンしたときにオンし、トランジスタ
Q10のベース電位を低下させ、トランジスタQ10をオフ
させる。以上により基準電圧回路部2及び制御回路部4
が起動される。
と、トランジスタQ4 ,Q5 のコレクタ電流が増加す
る。トランジスタQ4 ,Q5 のコレクタ電流が増加する
と、抵抗R5 に供給される電流が増加し、出力基準電圧
Vref が上昇する。このとき、抵抗R2 ,R3 の接続点
の電位も上昇するので、トランジスタQ3のコレクタ電
流が低下する。トランジスタQ3 のコレクタ電流が低下
すると、トランジスタQ1 ,Q2 のベース電位が低下す
る。
と、トランジスタQ1 のコレクタ電流が増加する。トラ
ンジスタQ1 のコレクタ電流が増加すると、トランジス
タQ7 のベース電位が上昇する。トランジスタQ7 のベ
ース電位が上昇すると、トランジスタQ8 のコレクタ電
流が増加し、トランジスタQ6 のベース電位を低下させ
る。トランジスタQ6 はベース電位が低下すると、エミ
ッタ電流を増加させる。トランジスタQ6 のエミッタ電
流が増加すると、トランジスタQ4 ,Q5 のベース電位
が低下し、トランジスタQ4 ,Q5 のエミッタ電流が低
下する。このため、抵抗R5 に供給される電流が低下
し、基準電圧Vref が低下する。
タQ4 ,Q5 のコレクタ電流が減少すると、抵抗R5 に
供給される電流が減少し、出力基準電圧Vref が低減す
る。このとき、抵抗R2 ,R3 の接続点の電位も減少す
る。抵抗R2 ,R3 の接続点の電位が減少すると、トラ
ンジスタQ3 のコレクタ電流が増加する。
ると、トランジスタQ1 ,Q2 のベース電位が上昇す
る。トランジスタQ1 のベース電位が上昇すると、トラ
ンジスタQ1 のコレクタ電流が減少する。トランジスタ
Q1 のコレクタ電流が減少すると、トランジスタQ7 の
ベース電位が低下する。
と、トランジスタQ8 のコレクタ電流が減少し、トラン
ジスタQ6 のベース電位を上昇させる。トランジスタQ
6 はベース電位が上昇すると、エミッタ電流を減少させ
る。トランジスタQ6 のエミッタ電流が減少すると、ト
ランジスタQ4 ,Q5 のベース電位が上昇し、トランジ
スタQ4 ,Q5 のエミッタ電流が増加する。このため、
抵抗R5 に供給される電流が増加し、基準電圧Vref が
上昇する。
が所定のレベル(例えば、1〔V〕)に保持される。上
記回路構成の定電圧回路1では、基準電圧回路部2の抵
抗R1 ,R2 ,R3,R4 、トランジスタQ1 ,Q2 ,
Q3 ,Q4 で生成された定電流が全て基準電圧を発生す
るための抵抗R5 に供給され、基準電圧を発生し、基準
電圧の制御は抵抗R5 に供給する電流を一定に制御する
ことにより行われるため、接地に流れる電流を一定に保
持でき、無効な電流を増加させることがない。
る無効電流の特性図を示す。図3に示すように本実施例
によれば、抵抗R5 に流れる電流が一定になるように制
御が行われるので、電源電圧が上昇しても無効電流は一
定に保持され、無効電流が増加することはない。
っている。基準電圧回路部2の温度補償動作について図
面とともに説明する。図2に本発明の一実施例の基準電
圧回路部の回路構成図を示す。図2において抵抗R2 、
R3 に電源電圧Vccから流れる電流をIs 、トランジス
タQ2 のエミッタ電流をI12、トランジスタQ3 のエミ
ッタ電流をI13、トランジスタQ4 のコレクタ電流をI
14、トランジスタQ5 のコレクタ電流をI15とし、抵抗
R5 の両端に発生する電圧を基準電圧Vref とする。
Q4 ,Q5 から電流I14、I15が供給される。したがっ
て、抵抗R5 に発生する基準電圧Vref は、 Vref =R5 ×(I14+I15) ・・・(1) で表される。
ッタ間電圧をVBEQ2、トランジスタQ3 のベース−エミ
ッタ間電圧をVBEQ3とし、トランジスタQ2 ,Q3 、抵
抗R1 ,R2 ,R3 からなる回路について考えてみる
と、 VBEQ2+R1 I12=VBEQ3+(R3 /R2 )VBEQ3 ・・・(2) が成り立つことがわかる。
=R1 I12は、 VR1=R1 I12=VBEQ3−VBEQ2+(R3 /R2 )VBEQ3 ・・・(3) で表せる。ここで、トランジスタのベース−エミッタ間
電圧VBEは、一般に次の式で表せる。
度、q;電荷、A;接合面積、I;ベース−エミッタ間
電流である。式(4)により式(3)を書き換えると式
(3)は、
ス−エミッタ間電圧をVBEQ4、トランジスタQ5 のベー
ス−エミッタ間電圧をVBEQ5とし、トランジスタQ4 ,
Q5 、抵抗R4からなる回路について考えてみると、 VBEQ4=VBEQ5+I15R4 ・・・(6) が成り立つことがわかる。
=I15R4 は、 VR4=I15R4 =VBEQ4−VBEQ5 ・・・(7) で表される。式(7)を式(4)で書き換えてみると、
タQ2 ,Q4 の電流増幅率hFEが十分に大きいと考える
と、I12=I14となる。したがって、式(8)は、
×(I14+I15)は、 Vref =R5 ×(I12+I15) ・・・(10) で表せる。
0)に代入すると、基準電圧Vref は、
と、
A3 ,A4 ,A5 を適切に設定し、式(14)を「0」
に設定する。以上により、温度によらず出力基準電圧V
ref が変化しないように構成できる。
,R4 、トランジスタQ2 ,Q3 ,Q4 ,Q5 により
生成された定電流が全て抵抗R5 を供給され、抵抗R5
での電圧降下を利用して基準電圧Vref を発生するの
で、基準電圧回路部2での無効電流の発生を低減でき
る。
回路部4では、定電流源により必要最小限の電流が供給
され、駆動されるので、無効電流の発生を必要最小限に
低減できる。さらに、基準電圧回路部2では温度補償が
行われ、温度に応じた出力基準電圧の変動を防止でき
る。
ば、制御手段により定電流手段で発生される定電流を制
御し、電圧発生手段に供給する電流を制御することによ
り、電圧発生手段で定電圧を発生するため、電圧発生手
段には定電圧を発生させるために常に一定の電流が供給
されるので、電源電圧が増加しても電圧発生手段に流れ
る電流は定電流であり、無効電流が増加することはな
く、したがって、無効電流の増加を防止できる等の特長
を有する。
図である。
の特性図である。
図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 電源電圧に応じて定電流を生成する定電
流生成手段と、 前記定電流生成手段と固定電位との間に接続され、前記
定電流生成手段で生成された前記定電流が供給され、前
記定電流に応じて定電圧を生成する電圧発生手段と、 前記定電流生成手段で生成される前記定電流を検出し、
検出された定電流に応じて前記電圧発生手段に供給され
る定電流が一定になるように前記定電流生成手段を制御
する制御手段とを有することを特徴とする定電圧回路。 - 【請求項2】 前記定電流生成手段は、前記電源電圧に
一端が接続された第1の抵抗と、 前記第1の抵抗の他端にエミッタが接続された第1のト
ランジスタと、 前記第1のトランジスタと同じ極性のトランジスタから
なり、前記電源電圧にエミッタが接続され、ベースが前
記第1のトランジスタのベースに接続された第2のトラ
ンジスタと、 前記第2のトランジスタのエミッタとベースとの間に接
続された第2の抵抗と、 前記第2のトランジスタのベースとコレクタとの間に接
続された第3の抵抗と、 前記第1のトランジスタとは反対の極性のトランジスタ
からなり、前記第1のトランジスタのコレクタにコレク
タが接続され、該コレクタとベースとが接続され、エミ
ッタが前記電圧発生手段に接続された第3のトランジス
タと、 前記第1のトランジスタとは反対の極性のトランジスタ
からなり、前記第2のトランジスタのコレクタにコレク
タが接続され、前記第3のトランジスタのベースにベー
スが接続された第4のトランジスタと、 前記第4のトランジスタのエミッタに一端が接続され、
他端に前記電圧発生手段が接続された第4の抵抗とから
なることを特徴とする請求項1記載の定電圧回路。 - 【請求項3】 前記電圧発生手段は、抵抗からなること
を特徴とする請求項1又は2記載の定電圧回路。 - 【請求項4】 前記制御手段は、前記第1のトランジス
タと同じ極性のトランジスタから構成され、前記第1の
抵抗と前記第1のトランジスタのエミッタとの接続点に
エミッタが接続され、ベースが前記第1のトランジスタ
のベースに接続された第5のトランジスタと、 前記第5のトランジスタとは反対の極性のトランジスタ
からなり、前記第5のトランジスタのコレクタにコレク
タが接続され、ベースがコレクタと接続され、エミッタ
が接地された第6のトランジスタと、 前記電源電圧に応じて定電流を生成する定電流源と、 前記定電流源で生成された定電流がコレクタに供給さ
れ、ベースが前記第6のトランジスタに接続され、エミ
ッタが接地された第7のトランジスタと、 前記第5のトランジスタと同じ極性のトランジスタから
なり、前記定電流源と前記第7のトランジスタとの接続
点にベースが接続され、エミッタが前記第1のトランジ
スタと前記第3のトランジスタのコレクタに接続され、
エミッタが接地された第8のトランジスタとから構成さ
れたこと特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項記載
の定電圧回路。
Priority Applications (2)
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JPH10171544A true JPH10171544A (ja) | 1998-06-26 |
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Family
ID=18177018
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP32545196A Expired - Lifetime JP3525655B2 (ja) | 1996-12-05 | 1996-12-05 | 定電圧回路 |
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-
1997
- 1997-12-02 US US08/982,648 patent/US5994887A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005242450A (ja) * | 2004-02-24 | 2005-09-08 | Yasuhiro Sugimoto | 定電圧および定電流発生回路 |
JP4517062B2 (ja) * | 2004-02-24 | 2010-08-04 | 泰博 杉本 | 定電圧発生回路 |
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Publication number | Publication date |
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US5994887A (en) | 1999-11-30 |
JP3525655B2 (ja) | 2004-05-10 |
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