JPH10322914A

JPH10322914A - 安定化電源回路

Info

Publication number: JPH10322914A
Application number: JP9126760A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Hosoki; 満細木
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1997-05-16
Filing date: 1997-05-16
Publication date: 1998-12-04
Anticipated expiration: 2017-05-16
Also published as: JP3403606B2

Abstract

(57)【要約】【課題】出力コンデンサの放電時間を短縮し、長い放
電時間のために生じる接続機器の誤動作をなくすように
した安定化電源回路を提供する。【解決手段】外部出力側に出力コンデンサＣを接続
し、パワートランジスタＴr１の下流側に、スイッチン
グ用トランジスタＴr４を並列に接続し、そのベース端
子に負荷側への電源出力をオン／オフするための制御信
号が入力されるON/OFF端子をつなげる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、携帯電話
機等の小電力機器等に適用され、充電池等の入力電源の
電圧を安定化させるための安定化電源回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は、従来からシリーズレギュレータ
等に用いられている安定化電源回路の一例であり、パワ
ートランジスタにＰＮＰトランジスタを使用した低飽和
型の回路である。同図によると、入力電源Ｖ₀として充
電池等がつながれた入力端子にパワートランジスタＴr
１のエミッタ端子が接続され、負荷がつながれた出力端
子にそのコレクタ端子が接続されている。パワートラン
ジスタＴr１のベース端子には、パワートランジスタＴr
１を駆動させるためのトランジスタＴr２が接続されて
いる。

【０００３】トランジスタＴr２のベース端子には、２
つの入力信号の差分値を反転増幅して出力するオペアン
プＡmpの出力端子が接続されている。このオペアンプＡ
mpは、負荷出力側の電圧を分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２で分圧し
た電圧（比較電圧）と基準電圧Ｖrefとを入力し、その
差分値を出力する。また、トランジスタＴr２のベース
端子には、トランジスタＴr３が接続されており、トラ
ンジスタＴr３のベース端子は、この安定化電源回路の
負荷側への電源出力をオン／オフするための制御信号が
入力されるON/OFF端子につながれている。

【０００４】そして、上記部品で構成される安定化電源
回路の外部出力には、電解コンデンサ等からなりフィル
ターとして機能する出力コンデンサＣが並列に接続され
ている。

【０００５】この安定化電源回路の動作を説明すると、
オペアンプＡmpは、抵抗Ｒ１，Ｒ２によって分圧された
出力側の電圧と基準電圧Ｖrefとを入力し比較する。そ
して、その差分値を反転増幅してトランジスタＴr２に
ベース電流として与える。トランジスタＴr２は、この
ベース電流により制御され、これにより、パワートラン
ジスタＴr１のベース端子に流れる電流を制御する。こ
の制御により、パワートランジスタＴr１のコレクタ・
エミッタ電圧Ｖceが調整され、出力電圧が安定化され
る。

【０００６】負荷側への電源出力のオン／オフは、パワ
ートランジスタＴr１を駆動するトランジスタＴr２のベ
ース端子をトランジスタＴr３にて制御することによっ
て行う。すなわち、出力をオンするためには、ON/OFF端
子をLowにする。これにより、トランジスタＴr３は動作
しないので、オペアンプＡmpの出力はトランジスタＴr
２のベース端子に与えられ、パワートランジスタＴr１
が動作して出力はオンする。

【０００７】一方、出力をオフするためには、ON/OFF端
子をHighにする。これにより、トランジスタＴr３は動
作し、トランジスタＴr２はオフになる。そのため、パ
ワートランジスタＴr１も動作しないので、出力はオフ
になる。このように、ON/OFF端子がLowのときに出力は
オンになり、ON/OFF端子がHighのときに出力はオフにな
る。この場合、トランジスタＴr３は出力制御手段とし
て機能する。

【０００８】ところで、このような安定化電源回路を用
いる場合には、負荷側への出力の発振を防止して出力を
より安定化させるために、図５に示すように、出力コン
デンサＣを出力端子に並列接続する。この出力コンデン
サＣの容量は、実際には、数μＦ〜数百μＦであるが、
負荷電流が大きくなればなるほど、あるいは負荷電流の
変動が大きくなればなるほど大きくしなければならな
い。。

【０００９】また、ON/OFF端子をHighにして出力をオフ
にすると、パワートランジスタＴr１はオフになるた
め、出力コンデンサＣに蓄えられた電荷は、負荷を通し
て、または安定化電源回路内の分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２を通
して放電される（図５の矢印参照）。特に、無負荷（出
力側がオープン）の状態では、出力コンデンサＣの電荷
は全て安定化電源回路内の分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２を通して
放電されることになる。

【００１０】携帯電話機や電子手帳等の小電力用機器で
は、充電池を入力電源として使用している場合が多く、
これらの機器の動作時間を長くするためには、安定化電
源回路の動作電流をできるだけ少なくして、消費電力を
抑える必要がある。そのため、安定化電源回路では、分
圧抵抗Ｒ１，Ｒ２を可能な限り大きい値にしなければな
らない。具体的には、通常、抵抗Ｒ１の値を数ｋΩ程度
に設定しているが、回路の動作電流を抑えたものでは、
抵抗Ｒ１の値を数十ｋΩ〜数百ｋΩ程度に設定してい
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、分圧抵抗Ｒ
１，Ｒ２の値を大きくすると、無負荷状態あるいは軽負
荷状態では出力をオフした場合、出力コンデンサＣの放
電時間が長くなる。そのため、出力コンデンサＣの放電
時間だけ、オフ応答が悪くなり、負荷側に接続された機
器の誤動作を生じさせるおそれがある。

【００１２】ところで、パワートランジスタＴr１にＰ
ＮＰトランジスタを用いている安定化電源回路では、図
６に示すように、入力側が接触不良等の原因で瞬間的に
短絡した場合、出力コンデンサＣの電荷がパワートラン
ジスタＴr１を通して入力側へ流れ、パワートランジス
タＴr１やその周辺の回路素子を破壊するおそれがあ
る。

【００１３】そこで、上記回路素子を保護するために、
図７に示すように、パワートランジスタＴr１の両端に
ダイオードＤを接続して、出力側の電荷を入力側に強制
的に流すようにしている。ところが、この回路素子保護
用のダイオードＤは、パワートランジスタＴr１の両端
に接続するので大容量のものを用いる必要がある。その
ため、ダイオ−ドＤの大きさが大きくなり、安定化電源
回路の外部に装着しなければならず、部品コストの増加
および装置の拡大化を招いていた。

【００１４】本発明の目的は、上記に鑑み、出力コンデ
ンサの放電時間を短縮し、長い放電時間のために生じる
接続機器の誤動作をなくすようにした安定化電源回路を
提供することである。

【００１５】また、本発明の他の目的は、入力側が短絡
した場合、簡易な構成で回路素子を保護できる安定化電
源回路を提供することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明による課題解決手
段は、出力側に出力安定用のコンデンサが接続され、出
力を制御するための出力制御素子と、出力制御素子をオ
ン／オフするための出力制御手段とを備えた安定化電源
回路において、出力をオフした際にコンデンサに蓄えら
れた電荷を瞬時に放電させるための放電手段を備えたも
のである。

【００１７】具体的には、放電手段は、出力制御素子の
下流側に並列接続されたスイッチングトランジスタで構
成され、出力をオフした際にスイッチングトランジスタ
が動作して、これを介して瞬時にコンデンサに蓄えられ
た電荷が放電されるので、長い放電時間のために生じる
接続機器の誤動作を防止することができる。

【００１８】また、放電手段に、出力をオフした際の放
電手段による放電の開始を遅らすための遅延手段が接続
されていてもよい。これによれば、出力をオフした際の
放電時間の開始が早すぎるために生じる入力側の短絡を
防止することができる。

【００１９】本発明による他の課題解決手段は、出力側
に出力安定用のコンデンサが接続され、出力を制御する
ための出力制御素子を備えた安定化電源回路において、
入力側が短絡することによって流れる逆電流を防止する
ための保護手段と、該保護手段が作動することによりコ
ンデンサに蓄えられた電荷を瞬時に放電させるための放
電手段とを備えたものである。

【００２０】具体的には、保護手段は、出力制御素子の
上流側に並列接続された保護用スイッチングトランジス
タで構成され、放電手段は、出力制御素子の下流側に並
列接続された放電用スイッチングトランジスタで構成さ
れる。

【００２１】上記構成によれば、例えば、接触不良等の
原因で入力側が短絡した際に保護用スイッチングトラン
ジスタの動作によって放電用スイッチングトランジスタ
が動作し、これを介して放電されるので、入出力端子の
間に直接接続された回路素子には逆電流は流れない。そ
のため、これらの回路素子を保護することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照して詳細に説明する。

【００２３】＜第１実施形態＞図１は、本発明の第１実
施形態に係る安定化電源回路図である。この安定化電源
回路は、例えば、携帯電話機等の小電力機器等に適用さ
れ、充電池等から供給される入力電圧の変動を抑え、安
定した電圧を負荷に供給するための回路である。なお、
図１に示す回路の基本的な部分は「従来の技術」で説明
した図５と同様であるためその説明を省略し、以下では
特徴部分を中心に説明する。また、図５と同じ機能部分
については同一符号を用いる。

【００２４】図１によると、パワートランジスタＴr１
の下流側に、詳細には分圧抵抗Ｒ１の下流側に、電流制
限用抵抗Ｒ３を介して放電手段としてのスイッチング用
トランジスタＴr４が並列に接続され、そのスイッチン
グ用トランジスタＴr４のベース端子がON/OFF端子につ
ながれている。

【００２５】この構成により、ON/OFF端子からHigh信号
が入力され、トランジスタＴr３が動作して負荷側出力
がオフされ、それとほぼ同時にスイッチング用トランジ
スタＴr４が動作する。これにより、出力コンデンサＣ
に蓄えられた電荷は、抵抗Ｒ３およびスイッチング用ト
ランジスタＴr４を経由してＧＮＤに流れ瞬時に放電さ
れる（図１の矢印参照）。

【００２６】すなわち、従来のように、分圧抵抗Ｒ１，
Ｒ２の抵抗値を高くして、出力コンデンサＣの放電時間
が長くなっていたものが、出力をオフした際にスイッチ
ング用トランジスタＴr４を介して出力側をＧＮＤに短
絡させることにより、出力コンデンサＣの放電時間を大
幅に短縮し、出力のオフ時の応答性を上げることができ
る。そのため、出力コンデンサＣの長い放電時間のため
に生じていた、出力側に接続された機器の誤動作を防止
することができる。

【００２７】なお、この回路におけるスイッチング用ト
ランジスタＴr４の接続は、図１に示すように、出力コ
ンデンサＣに蓄えられた電荷の放電を考慮して、出力コ
ンデンサＣへの出力端子に最も近い位置に接続されるの
が最も好ましい。

【００２８】図２は、安定化電源回路の変形例を示す図
である。同図に示すように、トランジスタＴr３のベー
ス端子を電源電圧Ｖccおよびスイッチング用トランジス
タＴr４のベース端子に接続し、トランジスタＴr３のベ
ース端子とＧＮＤと間にトランジスタＴr５を挿入し
て、トランジスタＴr５のベース端子をON/OFF端子につ
なげるようにしてもよい。

【００２９】こうすることにより、ON/OFF端子をLowに
すると、トランジスタＴr５は動作しないが、電源電圧
ＶccによってトランジスタＴr３は動作するので、出力
はオフになる。このとき、スイッチング用トランジスタ
Ｔr４はオンする。一方、ON/OFF端子をHighにすれば、
トランジスタＴr５が動作し、トランジスタＴr３のベー
ス端子はLowになり、トランジスタＴr３は動作しない。
したがって、出力はオンになる。このとき、スイッチン
グ用トランジスタＴr４はオンしない。

【００３０】すなわち、ON/OFF端子がHighのときに出力
はオフ、ON/OFF端子がLowのときに出力はオンになって
いたものが、図２に示す構成により、ON/OFF端子がHigh
のときに出力はオン、ON/OFF端子がLowのときに出力は
オフになる。つまり、ON/OFF端子における制御信号の論
理を反転させることができる。したがって、ON/OFF端子
における制御信号の論理を反転させたいときには、図２
に示す構成の安定化電源回路を用いればよい。これによ
り、この安定化電源回路の汎用性を広げることができ
る。なお、図中、Ｒ４は電流制限用抵抗である。

【００３１】ところで、図１または図２に示した安定化
電源回路では、出力のオフと同時にスイッチング用トラ
ンジスタＴr４によって放電させるようにしているが、
回路素子の応答性等によりパワートランジスタＴr１の
オフがスイッチング用トランジスタＴr４による放電よ
り遅れる場合がある。パワートランジスタＴr１のオフ
が遅れると、入力側からパワートランジスタＴr１およ
びスイッチング用トランジスタＴr４を介して電流が流
れ、入力側がＧＮＤと短絡するときがある。

【００３２】そこで、図３に示すように、ON/OFF端子か
ら入力される制御信号を若干遅らせてスイッチング用ト
ランジスタＴr４に与えるようにする遅延手段を設けれ
ばよい。このようにすれば、パワートランジスタＴr１
のオフより早くスイッチング用トランジスタＴr４によ
って放電されることがなくなり、入力側がＧＮＤと短絡
することがなくなる。

【００３３】具体的には、スイッチング用トランジスタ
Ｔr４のベース端子とＧＮＤと間に遅延手段としてのト
ランジスタＴr６，Ｔr７を直列に接続する。これによ
り、ON/OFF端子から入力される制御信号は、トランジス
タＴr６，Ｔr７のオン／オフの応答時間によって、スイ
ッチング用トランジスタＴr４に遅れて与えられ、スイ
ッチング用トランジスタＴr４が動作するタイミングを
遅らせることができる。したがって、出力コンデンサＣ
に蓄えられた電荷の放電の開始を遅らせることができ、
上述したような入力側がＧＮＤと短絡するような不具合
を解消することができる。なお、図中、Ｒ５，Ｒ６は電
流制限用抵抗である。

【００３４】＜第２実施形態＞図４は、本発明の第２実
施形態に係る安定化電源回路図である。この第２実施形
態の特徴は、パワートランジスタＴr１の上流側に入力
側が短絡したことによって流れる逆電流を防止するため
の保護手段が設けられ、この保護手段の作動により出力
コンデンサＣに蓄えられた電荷を放電させるための放電
手段が設けられた点にある。

【００３５】例えば、接触不良等の原因で入力側が瞬間
的に短絡したときに出力コンデンサＣの電荷がすぐに放
電されないと、入力側の電圧より出力側の電圧が高くな
って、出力側から入力側に逆電流が流れる場合がある。
詳細には、出力コンデンサＣの電荷による電流が、パワ
ートランジスタＴr１を介して入力側に逆に流れ、パワ
ートランジスタＴr１やその周辺の回路素子を破壊する
おそれがある。

【００３６】そこで、パワートランジスタＴr１の上流
側に、保護手段としてのスイッチング用トランジスタＴ
r８を並列接続し、スイッチング用トランジスタＴr８の
コレクタ端子を放電手段としてのスイッチング用トラン
ジスタＴr４のベース端子に接続する。その他の構成は
第１実施形態と同様である。

【００３７】このようにすれば、入力側が短絡した際
に、スイッチング用トランジスタＴr８が動作し、これ
に伴いスイッチング用トランジスタＴr４も動作する。
よって、出力コンデンサＣに蓄えられた電荷がスイッチ
ング用トランジスタＴr４を介して放電される（図４の
矢印参照）。したがって、パワートランジスタＴr１や
その周辺の回路素子等には逆電流が流れることがないの
で、入力側が短絡してもそれらの回路素子を保護するこ
とができる。

【００３８】しかも、従来のように回路素子保護用の大
型のダイオードを安定化電源回路に外付けしなくともよ
く、小型のスイッチング用トランジスタＴr４，Ｔr８を
用いて簡単に保護回路を構成することができる。そのた
め、回路構成の簡素化、小型化を実現でき、コストの削
減を図ることができる。

【００３９】また、図４によると、スイッチング用トラ
ンジスタＴr４のベース端子は、ON/OFF端子に接続され
ているため、第１実施形態で説明したように、スイッチ
ング用トランジスタＴr４は、出力オフ時の放電用トラ
ンジスタとしても機能することになる。したがって、ス
イッチング用トランジスタＴr４は、出力オフ時の放電
機能と入力短絡時の放電機能とを合わせもち、より一層
回路の簡素化を図ることができる。

【００４０】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多く
の修正および変更を加え得ることができる。例えば、こ
の安定化電源回路は小電力機器に限らず、プリンター、
ファクシミリまたは複写装置等の事務用機器の他、あら
ゆる電気機器の電源部に適用されてもよい。

【００４１】また、図１では、パワートランジスタＴr
１にＰＮＰトランジスタを使用した低飽和型のシリーズ
レギュレータについて説明したが、パワートランジスタ
Ｔr１にＮＰＮトランジスタを使用した汎用のシリーズ
レギュレータおよびスイッチングタイプのレギュレータ
等に上記回路が適用されてもよい。

【００４２】また、スイッチング用トランジスタの代わ
りに汎用のリレーが用いられてもよい。また、図３に示
した遅延用トランジスタＴr６，Ｔr７の代わりに、抵抗
およびコンデンサで構成されるＲＣ遅延回路を設けても
よい。

【００４３】

【発明の効果】以上のように、この発明によると、負荷
側への電源出力をオフした際にスイッチングトランジス
タが動作してコンデンサに蓄えられた電荷を瞬時に放電
させることができるので、出力のオフ時の応答性を上げ
ることができ、例えば、コンデンサの長い放電時間のた
めに生じる接続機器の誤動作を防止することができる。
そのため、信頼性の高い安定化電源回路を提供すること
ができる。

【００４４】また、出力をオフした際の放電の開始を遅
延させるための遅延手段を備えることにより、放電時間
の開始が早すぎるために生じる入力側の短絡を防止する
ことができる。

【００４５】また、保護手段を設けることにより、例え
ば、接触不良等で入力側が短絡した際に、保護用スイッ
チングトランジスタの動作によって放電用スイッチング
トランジスタが動作してそれを介してコンデンサで蓄え
られた電荷が放電されるので、入力端子と出力端子との
間に直接接続された回路素子には逆電流が流れない。そ
のため、入力側が短絡してもそれらの回路素子を保護す
ることのできる安定化電源回路を提供することができ
る。

【００４６】しかも、従来のように回路素子保護用に大
型ダイオードを用いなくても、小型のスイッチングトラ
ンジスタで保護回路を構成することができるので、回路
構成の簡易化、小型化を実現でき、コストの削減を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る安定化電源回路図

【図２】第１実施形態の変形例を示す安定化電源回路図

【図３】第１実施形態の他の変形例を示す安定化電源回
路図

【図４】第２実施形態に係る安定化電源回路図

【図５】従来の安定化電源回路図

【図６】同じく入力側が短絡した場合の安定化電源回路
図

【図７】同じくダイオードが外付けされた安定化電源回
路図

【符号の説明】

Ｃ出力コンデンサＴr１パワートランジスタＴr３，Ｔr６，Ｔr７トランジスタＴr４スイッチング用トランジスタ（放電用トランジ
スタ）Ｔr８スイッチング用トランジスタ（保護用トランジ
スタ）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】出力側に出力安定用のコンデンサが接続
され、出力を制御するための出力制御素子と、該出力制
御素子をオン／オフするための出力制御手段とを備えた
安定化電源回路において、出力をオフした際に前記コン
デンサに蓄えられた電荷を瞬時に放電させるための放電
手段を備えたことを特徴とする安定化電源回路。
【請求項２】前記放電手段は、前記出力制御素子の下
流側に並列接続されたスイッチングトランジスタで構成
され、出力をオフした際に前記スイッチングトランジス
タが動作して放電させることを特徴とする請求項１記載
の安定化電源回路。
【請求項３】前記放電手段に、出力をオフした際に前
記放電手段による放電の開始を遅らすための遅延手段が
接続されたことを特徴とする請求項１または２記載の安
定化電源回路。
【請求項４】出力側に出力安定用のコンデンサが接続
され、出力を制御するための出力制御素子を備えた安定
化電源回路において、入力側が短絡したことによって流
れる逆電流を防止するための保護手段と、該保護手段が
作動することにより前記コンデンサに蓄えられた電荷を
瞬時に放電させるための放電手段とを備えたことを特徴
とする安定化電源回路。
【請求項５】前記保護手段は、前記出力制御素子の上
流側に並列接続された保護用スイッチングトランジスタ
で構成され、前記放電手段は、前記出力制御素子の下流
側に並列接続された放電用スイッチングトランジスタで
構成され、入力側が短絡した際に保護用スイッチングト
ランジスタが動作することにより、放電用スイッチング
トランジスタが動作して放電させることを特徴とする請
求項４記載の安定化電源回路。