JPS58119014A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は出力電圧あるいは出力電流を異なる値に切シ換
えることが出来、しかも異なる出力において、それぞれ
優れた温度特性が得られ、しかも唯一のプログラム端子
によって出力電圧もしくは出力電流の設定を可能にした
プログラム可能な電源装置に関するものである。

第１図は定電圧回路の出力電圧を切り換えるようにした
従来例を示したものである。同図において、Ｂはプラス
側給電端子であり、Ｐは安定化電圧出力端子である。

３・　− 第１図の定電圧ダイオード１の両端には一定の電圧が現
われているものとすると、トランジスタ２のエミッタ電
流はそのエミッタとマイナス側給電線路Ｃの間に接続さ
れる抵抗回路の抵抗値に依存し、抵抗３に供給される電
流は前記トランジスタ２のエミッタ電流に等しい（ここ
では便宜上。

各トランジスタの直流電流増幅率は充分太きいものとし
ている。）ので、出力トランジスタ４のエミッタ、すな
わち出力端子Ｐとマイナス側給電線路Ｃの間に接続され
る負荷（図示せず）には前記トランジスタ２のエミッタ
電流に依存した出力電圧が供給される。

したがって、第１図の様に切換スイッチ６によって前記
トランジスタ２のエミッタ側に接続される抵抗回路を切
り換えることによって、出力電圧の切り換えが出来る。

ところで、この種の回路はシステムの一部として他の回
路とともにモノリシックＩＣ化されることが多く、その
場合、次に述べる様な問題が発生する。

６および抵抗７と切換スイッチ６を除いた部分はすべて
モノリシックＩＣのチップ上に形成することが出来るが
、その場合、外付部品となる前記抵抗６．前記抵抗７の
抵抗値の温度係数に比べて。

ＩＣのチップ上に形成する抵抗３の抵抗値の温度係数が
極端に大きくなり、その結果、出力電圧の温度特性がき
わめて悪くなってし甘う。

ちなみに、ＩＣチップ上に形成される拡散抵抗の抵抗値
の温度係数はほぼ２０００Ｆであるのに対して、一般の
炭素皮膜抵抗の抵抗値の温度係数は一２５０ＰＰ１１程
度であり、金属皮膜抵抗ではそれが±５０　Ｐ以下とな
る。

仮に、外付の抵抗回路にそれぞれの温度係数がいずれも
一２５０ＰＰ［０の抵抗や可変抵抗器管用いたとすると
、たとえ定電圧ダイオード１の端子電圧の温度係数が零
であったとしても、出力端子Ｐに現われる出力電圧の温
度係数は＋２２５０１ｖ”になってしまう。

この様な不都合を解消するには、抵抗３をＩＣ６・ チップ上で形成せずに抵抗６．了と同一の温度係数を有
する個別素子で構成すればよいが、その場合には、部品
点数が増加するだけでなく、ＸＣの端子数１でもが増加
し、問題があった。

本発明は以上の様な問題を解消し得る電源装置を提供す
るものである。

第２図は本発明の一実施例に係るプログラマブル電源装
置の回路結線図で、ここでは作用効果がよシわかり易く
理解出来る様に、意識的に第１図の回路構成に対応した
構成をとっており、従って第１図と同一部分については
同一の符号を付している。

第２図において、トランジスタ１０のエミッタとマイナ
ス側給電線路Ｃの間には定電圧ダイオード１が接続され
、前記トランジスタ１ｏのコレクタは同ベースに接続さ
れているとともに抵抗１１を介してプラス側給電線路す
に接続され、前記トランジスタ１ｏのベースにはトラン
ジスタ１２およびトランジスタ１３のベースが接続され
ている。

前記トランジスタ１２および前記トランジスタ１３のエ
ミッタはそれぞれ抵抗１４．１５を介してマイナス側給
電線路Ｃに接続され、それぞれのコレクタはいずれもト
ランジスタ１６のベースおよびコレクタさらにはトラン
ジスタ１７のベースに接続されている。前記トランジス
タ１６．１７のエミッタはいずれもプラス側給電線路す
に接続され、前記トランジスタ１７のコレクタはトラン
ジスタ１８のベースおよびコレクタ、さらにはトランジ
スタ４のベースに接続され、前記トランジスタ１８のエ
ミッタは抵抗３を介してマイナス側給電線路Ｃに接続さ
れ、前記トランジスタ４のコレクタはプラス側給電線路
すに接続されているとともに同エミッタは出力端子Ｐに
接続されている。

一方、プログラム信号入力端子Ｓには抵抗１９を介して
トランジスタ２ｏのベースおよヒコレクタ、さらにはト
ランジスタ２１のベースが接続すれ、前記トランジスタ
２ｏのエミッタにはトランジスタ２２のエミッタが接続
され、前記トランジスタ２２のベースおよびコレクタは
プラス側給電線路すに接続されている。

７・・− また、前記トランジスタ２１のベースとプラス側給電線
路すの間には抵抗２３が接続され、前記トランジスタ２
１のエミッタは抵抗２４を介してプラス側給電線路すに
接続され、同コレクタは前記トランジスタ１２のエミッ
タに接続されている。

さて、第２図の回路において、各トランジスタの直流電
流増幅率は十分に大きく、ツェナーダイオード１の両端
の電圧がＥｚで、抵抗１４，１５゜３の抵抗値をそれぞ
れ”＋４　＋　Ｒ１５＋　Ｒ３とすると。

トランジスタ１３のコレクタ電流工１３は次式によって
与えられる。

Ｅｚ Ｉ、３−□　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・（１）ｈｓ プログラム端子Ｓが開放されている状態ではトランジス
タ２１は遮断状態にあるから、トランジスタ１２のコレ
クタ電流１１．２は次式で与えられる。

Ｅｚ 工、２＝□　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・し）１４ 抵抗３にはトランジスタ１７によって前記トランジスタ
１２のコレクタ電流１１２と前記トランジス給されるの
で、その両端の電圧ＥＳｊは次式となる。

一方、プログラム端子Ｓがマイナス側給電線路Ｃと短絡
されたときには、トランジスタ２１のコレクタ電流Ｉ２
１が抵抗１４に供給される。

トランジスタ２２のベース・エミッタ間電圧をＥｚ２．
抵抗２４の抵抗値をＲ２４とすると、となる。抵抗２４
の抵抗値を工２１〉工１２となる様に設定しておくこと
によシ、プログラム端子Ｓとマイナス側給電線路が短絡
されたとき、トランジスタ１２を遮断状態に移行せしめ
ることが出来る。

このとき、抵抗３の両端の電圧Ｅｓ２は次式で与えられ
る。

（３）式と（６）式を比較すれば明らかな様に、出力電
圧Ｅｓ１および”８２は定電圧ダイオード１の端子型９
・・− 圧Ｅｚ、抵抗３，１４．１５の抵抗値Ｒ３＋　Ｒ１４。

Ｒｌｓに依存し、前記定電圧ダイオード１はもとより各
抵抗はモノリシックＩＣのチップ上に形成することが出
来るので、最終的に出力電圧の温度係数は定電圧ダイオ
ード１の端子電圧の温度係数に等しくなる。

また１例えば、Ｒ１”Ｒ１５としておくことによって、
プログラム端子Ｓとマイナス側給電線路Ｃを短絡するこ
とによって開放時の２分の１の出力電圧を得ることが出
来、唯一のプログラム端子によって出力電圧を２種類の
値に切９換えることが出来る。

なお、第１図の実施例では、定電圧手段として定電圧ダ
イオードを使用した例を示したが、他の定電圧回路を使
用しても良い。

第３図は本発明の別の実施例の回路結線図である。同図
において、ベース・コレクタ間およびベース・エミッタ
間にそれぞれ抵抗２６および抵抗２６が接続されたトラ
ンジスタ２７と、ベースが前記トランジスタ２７のコレ
クタに接続され、工１０　ｌ＝−、’ ミッタが抵抗２８を介して前記トランジスタ２７のエミ
ッタ、すなわちマイナス側給電線路Ｃに接続されたトラ
ンジスタ２９と、前記トランジスタ２９のコレクタ電流
を受電して該コレクタ電流に依存した電流を前記トラン
ジスタ２７のコレクタならびに前記抵抗２５．２６に供
給するカレントミラー回路１ｏｏによって定電圧手段が
構成されている。

第３図の実施例では定電圧手段の出力電圧がトランジス
タ１３，１２．３０のベースに印加され。

前記トランジスタ１３，１２．３０のエミッタはそれぞ
れ抵抗１６，１４．３１を介してマイナス側給電線路Ｃ
に接続され、それぞれのコレクタは共通接続されて出力
端子Ｐに接続されている七ともに抵抗３２を介してプラ
ス側給電線路すに接続されている。

さらに第１のプログラム端子Ｓ１　　には接合型の電界
効果トランジスタ３３のソースが接続され。

その電界効果トランジスタ３３のドレインはトランジス
タ３４のベースおよびコレクタ、さらには１１　ノ、− トランジスタ３６のベースに接続されている。１だ、前
記電界効果トランジスタ３３のゲートはマイナス側給電
線路Ｃに接続され、前記トランジスタ３４．３５のエミ
ッタはプラス側給電線路すに接続され、前記トランジス
タ３６のコレクタはトランジスタ３ｏのエミッタに接続
されている。第２のプログラム端子Ｓ２　　には接合型
の電界効果トランジスタ３６のソースが接続され、その
電界効果トランジスタ３６のドレインはトランジスタ３
７のベースおよびコレクタ、さらにはトランジスタ３８
のベースに接続されている。前記電界効果トランジスタ
３６のゲートはマイナス側給電線路Ｃに接続され、前記
トランジスタ３７．３８のエミッタはプラス側給電線路
すに接続され、前記トランジスタ３８のコレクタはトラ
ンジスタ１２のエミッタに接続されている。

なお、カレントミラー回路１００はトランジスタ３９と
トランジスタ４０．抵抗４１．４２によって構成され、
また、トランジスタ３４とトランジスタ３５によって第
２のカレントミラー回路特開昭５８−１１９０１４（４
） ２００が構成され、トランジスタ３７とトランジスタ３
８によって第３のカレントミラー回路３００が構成され
ている。

さて、第３図において、トランジスタ２９．１３のエミ
ッタ電流密度は等しく設定され、トランジスタ３９．４
０のエミッタ電流密度も等しく設定されているものとし
、トランジスタ１３，２７゜２９のベース・エミッタ間
順方向電圧をそれぞれｖＢＸＩ３　＋　ＶＢＩ＋２７　
＋　ＶＢ＋１２９とし、抵抗１５，２６゜２６．２８の
抵抗値をそれぞれＲ１５、Ｒ２５＋　Ｒ２６゜Ｒ２８と
したとき、前記抵抗２８の両端の電圧ｖｘは次式で与え
られる。

また、トランジスタ２７のエミッタ面′積がムｅで、ト
ランジスタ２９のエミッタ面積はその３倍の広さである
とし、前記トランジスタ２７　、２９のコレクタ電流（
各トランジスタの直流電流増幅率は十分に大きく、コレ
クタ電流とエミッタ電流が等しいものとする。）をそれ
ぞれＩ２７１　Ｉ２９と１３べ− すると、　ＶＢＸ２７・”Ｂｌ＋２９は次式で与えられ
る０け）および（８）式において、裏はボルツマン定数
。

は電子の電荷で、それぞれ Ｉ４．＝　１．３８　Ｘ　１０　”　　　ｊｏｕｌｅ　
１０に１）＝１．６０２ｘＩＱ”　　　ｃｏｕｉｏｍｂ
である。

また、Ｔは接合部の絶対温度（０Ｋ）で、工０　は単位
面積あたりの逆方向飽和電流であシ、トランジスタの構
造によって決まる定数をγとしだとき。

が成立する。

ところで、トランジスタ４ｏのエミッタ面積をトランジ
スタ３９のエミッタ面積の２倍に設定して、抵抗４１の
抵抗値を抵抗４２の抵抗値の２倍に設定したとすると、
前記トランジスタ４ｏのコ１４・、−５゜ レクタ電流Ｉ４０は次の様になる。

Ｉ４０　””　２　Ｉ２９　　・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１ｏ）前記
トランジスタ４ｏのコレクタ電流の殆んどが抵抗２６お
よび２６．トランジスタ２７のコレクタに流れるから、 が成立する。従って、前記（６）弐〜（１１）式より、
ｖｘ　は次式で与えられる。

・・・・・・・・・・・・・・・（１２）（１２）式に
おいて、Ｒ２５／Ｒ２６を１よりも小さい適当な値に選
ぶことによって、ｖｘの温度係数を零にすることが出来
、トランジスタ２９のエミッ１６ｆ・−７ タ電圧ｖｘ　は周囲温度や電源電圧の変化に関係なく一
定となる。

い捷、プログラム端子Ｓ１およびＳ２が開放されていて
、トランジスタ３６およびトランジスタ３８が遮断状態
にあるとすると、抵抗１６　、１４．３１の抵抗値を抵
抗２８の抵抗値の３倍に設定した状態ではトランジスタ
１３，１２．３０のコレクタ電流ＩＴＳ　、　Ｉｉ２・
Ｉ３０は次の様になる。

抵抗３２の抵抗値をＲ３２とすＺ、と、出力端子Ｐとプ
ラス側給電端子Ｂの間に現われる出力電圧Ｖｐｔ）は次
式で与えられる。

プログラム端子Ｓ１がマイナス側給電線路Ｃに接続され
ると、電界効果トランジスタ３３にドレイ定しておくこ
とにより、トランジスタ３ｏは遮断状態となる。

このときの出力電圧■ｐ１は次式で与えられる。

同様にプログラム端子Ｓ１と８２の両方が同時にマイナ
ス側給電線路Ｃに接続されたときの出力電圧ｖｐ２は次
式で与えられる。

なお、以上の説明では便宜上、プログラム端子をマイナ
ス側給電線路Ｃに直接接続する場合について説明したが
、実際にはプログラム信号を印加する様に構成すれば良
く、また、抵抗１′４と抵抗３１の抵抗値が等しい場合
について説明したがこれらの抵抗値を異なった値にして
おけば、プログラム端子Ｓｌ　＋　”’２のどれをマイ
ナス側給電線路Ｃに接続するかによって、出力電圧を４
通りに切り換えることも出来る。

１７・・− 以上の様に本発明の電源装置は、エミッタがそれぞれ第
１の抵抗（前述の実施例の１４に相当）および第２の抵
抗（同１５に相当）を介して一方の給電線路（同マイナ
ス側給電線路Ｃに相当）に接続された第１のトランジス
タ（同１２に相当）および第２のトランジスタ（同１３
に相当）と、前記第１および第２のトランジスタのベー
スと前記給電線路の間の電圧を安定化する定電圧手段と
、外部からのプログラム信号によって前記第１の抵抗に
前記第１のトランジスタのエミッタ電流以上の電流を供
給する電流スイッチ手段（第２図の実施例では、抵抗１
９，２３，２４．トランジスタ２０．２１．２２によっ
て構成される電流マイッチ手段に相当、第３図の実施例
では電界効果トランジスタ３３とカレントミラー回路２
００あるいは電界効果トランジスタ３６とカレントミラ
ー回路３００によって構成される電流スイッチ手段に相
当）を備え、前記第１および第２のトランジスタのコレ
クタ電流の合成電流に依存した出力を取り出すとともに
、前記プログラム信号によって前記合成電流値を切り換
える様に構成したもので、出力電圧あるいは出力電流（
例えば第３図の回路では必要に応じて電流を出力として
取り出すことも出来る。）を異なる値に切υ換えること
が出来るだけでなく、出力電圧あるいは出力電流の温度
特性を損うことなく、唯一のプログラム端子によって出
力の切換えをコントロールすることも出来るという犬な
る効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す回路結線図、第２図および第３図
はそれぞれ本発明の各実施例を示す回路結線図である。 １２．１３，２０，２１．２２　　・川−）ランジスタ
、１４　、１５　、１９　、２３　、２４　　・・・・
・・抵抗、３３．３６・・・・・・電界効果トランジス
タ、２００．３０−０・・印・カレントミラー回路、Ｂ
・・・・・・プラス側給電端子、ｂ・・・・・・プラス
側給電線路、Ｃ・・川・マイナス側給電線路、Ｐ・・・
・・・出力端子、Ｓ、Ｓ、、Ｓ２・川・・プログラム端
子。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第　
１　図 第３図 Ｓ、　　、Ｓ′２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　エミッタがそれぞれ第１および第２の抵抗を
   介して一方の給電線路に接続された第１および第２のト
   ランジスタと、前記第１および第２のトランジスタのベ
   ースと前記給電線路の間の電圧を安定化する定電圧手段
   と、外部からのプログラム信号によって前記第１の抵抗
   に前記第１のトランジスタのエミッタ電流以上の電流を
   供給する電流スイッチ手段を備え、前記第１および第２
   のトランジスタのコレクタ電流の合成電流に依存した出
   力を取り出すとともに、前記プログラム信号によって前
   記合成電流値を切シ換える様に構成したことを特徴とす
   る電源装置。 （２、特許請求の範囲第（１）項の記載において、定電
   圧手段は、ベースとコレクタ間およびベースエミッタ間
   にそれぞれ第３．第４の抵抗が接続された第３のトラン
   ジスタと、該第３のトラフジ２１ニー。 スタのコレクタ電位がベースに与えられ、エミッタが第
   ６の抵抗を介して前記第３のトランジスタのエミッタに
   接続された第４のトランジスタと、該第４のトランジス
   タのコレクタ電流に依存した電流を前記第３のトランジ
   スタに供給する電流供給回路を含めて構成し、前記第３
   のトランジスタのコレクタ電位を前記第１おヨヒ第２の
   トランジスタのベースに与えるように構成したことを特
   徴とする電源装置。