JPS60110021A - 低電圧検出回路つき電圧安定化回路 - Google Patents

低電圧検出回路つき電圧安定化回路

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JPS60110021A
JPS60110021A JP21731783A JP21731783A JPS60110021A JP S60110021 A JPS60110021 A JP S60110021A JP 21731783 A JP21731783 A JP 21731783A JP 21731783 A JP21731783 A JP 21731783A JP S60110021 A JPS60110021 A JP S60110021A
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JP
Japan
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voltage
circuit
transistor
current
current mirror
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JP21731783A
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Katsuharu Kimura
克治 木村
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NEC Corp
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NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10Regulating voltage or current
    • G05F1/46Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/56Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • G05F1/565Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor

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】 不発明は電源電圧の低下全検出する低電圧検出回路を有
する電源電圧安定化回路に関する。
従来、電池で動作する電源装置は、電池電圧の変動が大
きいために、その電源に安定化回路を設けて装置に供給
する電源電圧全安定化することにより装置の動作の安定
化が図らnている場合が多い。この場合、電池セル数を
少なくして電池容積を小さくシ、シかも電源安定化回路
の安定化さルうる入力電源電圧の最低電圧との電圧差を
小さくするために、′電源安定化回路の出カド2/ジス
タにはPNP )ランジスタ金用いることが多い。また
、この電池容量は有限であるので、電池容量が圓下し装
置の正常動作が困難となる前に、その電源電圧低下τ検
出し、利用者に知らしめて電池容量のある電池に交換し
てもらうか、あるいは電池を充電してもらう刀)して電
池容量を装置の動作に必要となる電池容量に常に保つ必
要がある。また、装置の正常動作を維持できないような
電源電圧にまで電圧が低下した場合には、そnを検出し
て装置自体の動作を停止しなけ詐ばならない。通常、こ
の電池電圧の低下ケ検出することによp電池容量の低下
を知ることが出来る。
このように電池で動作する装置には、電源安定化回路と
、低電圧検出回路と、低電圧警報回路あるいは低電圧強
制gJ換何回路持つ場合が多い。こnらの回路は各々の
回路を個別に持ってい゛るので、電源電圧安定化回路の
出力電圧の設定と、低電圧検出回路の検出電圧の設定と
を別々に行っている。
この電源電圧安定化回路の出力電圧の設定電圧と、低電
圧検出回路の検出電圧の設定電圧とは、設定精度を要求
さ扛る場合が多いが、このようなときには両者ともに調
整する必要があp1ボリウム等の可変抵抗素子やあるい
は調整工数がかかるという欠点があった。
本発明の目的は、このような欠点を除き、検出用電圧の
調整が容易で簡単な回路を付加するだけで電圧低下を検
出できる電圧安定化回路を提供することにある。
本発明の低電圧検出回路つき電圧安定化回路の構成は、
ベース電流を制御さ几ることにより入力電圧を安定化し
た出力電圧を得る第1のトランジスタと、前記入力電圧
から基準電圧を得る基準電圧回路と、前記基準電圧と前
記出力電圧の分圧電圧との差を増幅する誤差増幅回路と
、この誤差増幅回路の出力により前記mlのトランジス
タのベース電流を制御する第2のトランジスタと、この
第2のトランジスタとベースが共通接続さnて第1のカ
レントイ2−回路を形成する第3のトランジスタと、こ
の第3のトランジスタのコレクタと接続σnこの第3の
トランジス夛と逆の導電型の一対のトランジスタからな
る第2のカレントミラー回路と、この第2のカレントミ
ラー回路と接続さf前記mlのカレントミラー回路と同
じ導電型の一対のトランジスタからなる第3のカレント
ミラー回路と、こnら第2′s?よび第3のカレントミ
ラー回路の接続点に接続さn前記入力電圧のレベル低下
金示す検出出力全出力する出力回路と、この出力回路の
接続点とならない側の前記第3のカレントミラー回路の
トランジスタのコレクタに負荷電圧金介して接続さnる
負荷手段とを備え、前記負荷手段の抵抗値あるいは前記
負荷電圧を変えることにより検出すべき前記電圧レベル
を設定することを特徴とする。
本発明に2いては、電圧安定化回路を構成する制?ll
](電力)トランジスタのベースt 流k iJX 1
のカレントミラー回路で検出し、この検出電流と第3の
カレントミラー回路で設定さnた電流とを第2のカレン
トミラー回路ICオいて比較して出力することにより、
入力電圧の低下を検出できる低電圧検出回路を簡単に付
加することが出来る。
以下、不発明を図面により詳細に説明する。
第1図は従来の出力にi’NP)ランジスタを用いた低
電圧検出[gl路と電源電圧安定化回路の回路図である
。図中、lは誤差電圧増幅器、2は入力電圧VBから所
定電圧を供給するスタートアップ回路% 3.4は基準
電圧発生器、5はコンパレータ、6は電源電圧VBを供
給する電池、7は負荷、8は電圧検出の出力端子である
。電池6からの入力電源電圧VBは、出力のPNPI−
ランジスタQlの工ばツタに印加さnると共に、スター
トアップ回路2を立ち上げ電源電圧安定化回路を動作さ
せている。すなわち、誤差電圧増幅器lは、PNPトラ
ンジスタQlのコレクタ電圧V out k抵抗比3−
皮土一 と抵抗R4で分圧した電圧R3+R4・700丁 と基
準電圧発生器3の出力電圧VRmF とを比較して。
両者が一致する様1にトランジスタQ2を介してPNP
 l−ランジスタQtのベース電流IB f制御し、P
NPI−ランジスタQ1 のエミッタ・コレク夕闇電圧
Voi+ (=VB−VOUT)を変化させている。
しかし、PNPトランジスタQ1のエミッタに印加さn
る電圧■Bが低下してPNP)ランジスタQ1のコレク
タ電圧V OUT に近づいてPNP トランジスタQ
lのエミッタ・コレクタ間電圧VOIの埴がPNP ト
ランジスタQlのエミッタ・コレクタ間飽和電圧 Va
n(sA・T)vcなってしまうと、PNPトランジス
タQ1のペース電流IBが急激に増加するが、エミッタ
・コレクタ間飽和電圧Vog(sA丁)はほぼ一定値と
なり、電源電圧Vmがそル以下に低下すると、電源電圧
安定化回路の出力電圧VOUTは一定値に保たnなくな
ジ、電源電圧VBの低下に伴い出力電圧■oUT も低
下していく。また、次式の電源電圧Vlに2いてPNP
トランジスタQ1ノヘース電流が急激に増加する。
V 1= (1+e) VRgy+Vom(sAt) 
++−+++(1)こnはPINi’トランジスタQt
が飽和してしまい、PNPトランジスタQlの直流電流
増幅度hFIlは思@、 vc減少するが、PNP)ラ
ンジスタQlのコレクタ電流loが定負荷(7)ではほ
とんど変化しないので、PNP)ランジスタQlのベー
ス電流IBが急激に増加するからである。この様子は。
第2図の特性図に示すと′s?シである。
また、第1図に示さ扛る低電圧検出回路は、入力電源電
圧VBを抵抗R5と抵抗ub で分圧した電圧VRB、
/とをコンパレータ5で比較して、低電圧検出回路の出
力端子8に出力している。
また、電源電圧安定化回路の出力電圧voU丁は次式で
示さfる。
この回路は、基準電圧発生器3の出方電圧VBIFのバ
ラツキと抵抗R3,抵抗几4のバラツキがあシ、出力電
圧VO[IT を−足側差内に入nるためには抵抗R3
と抵抗R4の比を調整設定する場脅が多くある。また、
低電圧検出回路の検出電圧■2は次式で示さnる。
この式においては、基31!電圧発生器4の出方電圧■
B11y/のバラツキと抵抗R5と抵抗R6のバラツキ
かめ、0、低電圧検出回路の検出電圧■2を一定偏差内
に入社るためには抵抗1−L5と抵抗ル6の比を調整設
定することが必要となり、調歪工数がかかる欠点がめっ
た。
第3図は本発明の一実施例の回路図である。この実施例
は、第1図の電源電圧安定化回路にトランジスタQ3.
 Q8と、抵抗R1,kL+2と、トランジスタQ4.
 Qsからなる第2のカレントミラー回路と、トランジ
スタQs、Q7からなる第3のカレントミラー回路とを
追加したものである。トランジスタQsのベースはトラ
ンジスタQ2のベースに接続され、こnらトランジスタ
Q2. Q3は第1のカレントミラー回路全構成してい
る。このトランジスタQ3のコレクタは、第2のカレン
トミラー回路のトランジスタQ4のベース、コレクタお
よヒトランジスタQsのベースに接続さtl トランジ
スタQ5のコレクタは、第3のカレントミラー回路のト
ランジスタQ6のコレクタに接続さ几、同時にトランジ
スタQa、Q7の各ベースと接続さn1抵抗几xk介し
て電圧が供給さnている。トランジスタQs のベース
は第2のカレントソースを構成するトランジスタQ5の
コレクタにWiden、。
トランジスタQ8のコレクタは抵抗R2′に介して電圧
が供給さn、このコレクタが低電圧検出回路の出力端子
8となっている。
今、第1のカレントミラー回路のトランジスタQz、Q
3のエミツタ面積比im:lとし、第2のカレントミラ
ー回路のFランジスタQ4.Q5 のエミツタ面積比i
n:lとし、第3のカレントミラー回路のトランジスタ
Qs、 Q7のエミツタ面積比et: 1とすると、ト
ランジスタQ7 (Dコレクタ電流I工とPNP トラ
ンジスタQ1のベース電流IB との大小間係によシ、
トランジスタQ8がオンあるいはオフし、トランジスタ
Q8のコレクタ電圧■3により低電圧検出ができる。す
なわち■Bくml1n0t″11のときV3=VOIJ
T1B≧mlInl1t・■1のときV a w Oと
な5.PNPI−ラ/ジスタQ1のベース電流IBがm
sn*te11よシ大きくなった時を検出できる。また
、抵抗Rx’を変えると、トランジスタQ7のコレクタ
電流11 が変わるから、PNPトランジスタQ1のベ
ース電流IBの検出電流値も俊えらしる。
このと!PNP )ランジスタQzのベース電流■Bと
PNP トランジスタQ1のエミッタに供給さルる電源
電圧Vβとの関係が、第4図の特性図に示さ扛る。第4
図に3いて、負荷電流ILの大小によってベース電流が
曲線A、 Bのように変化する。こnら曲線A、Bと抵
抗比1によシ設定さnたN 流ItのレベルC(m−n
−t−Il)とを比較すると、負荷電源の大きい時(A
) にはベース電圧v2′で出力電圧v3が電圧■oU
Tを出力し、(−曲線F)1負荷電流の少い時(B)に
はベース電圧v2で出力電圧v3が電圧Vour’Th
出力し、(曲線H)こ扛らは曲線F、Hにより示さ1し
る。また。
抵抗1(1の抵抗値を大きくして設定電流lx”fir
少くして(レベルm−nat・I 1/ )比較すると
、負荷電流の大きい時(A)にはベース電圧■2″′で
出力電圧VOLIT k出力しく曲線E)、負荷電流の
小さい時(B)にはベース電圧v2″で出力電圧voU
丁を出力する(曲線G)。
なお、曲線J、 Kは負荷電流の大きい、ひよび小さい
時の出力電圧V OUT を示している。
このように抵抗R1の値を調整してトランジスタQ7の
コレクタ電流11 が設定さn、この設定電流レベルを
変えることにより低電圧検出回路の検出レベルを調整す
ることが出来る。
本発明によnば、電圧安定化回路に、3個のカレントミ
ラー回路と、出力回路となる1個のトランジスタおよび
1個の抵抗とを追加するだけで低電圧検出回路が得らn
る。
第5図は本発明の第2の実施例の部分回路図でめる。こ
の回路は第3図IC′i?ける第3のカレントミラー回
路の抵抗比IVc供給さnる電圧を二段階に切換えらn
るようにして、1氏電圧の検出電圧を二段階にしたもの
である。このために、第2図の入力電圧vnと抵抗kL
lとの間に、順方向に接続したダイオードDIとこのダ
イオードD1の両端全短絡できるトランジスタQ9との
並列接続回路を挿入し、このトランジスタQ9は、抵抗
比5を弁じて電圧VDDの供給さ扛るトランジスタQt
oにより駆動して切換えている。丁なわち、電圧VII
Dのハイ(iV以上)かロウ(0,5V以下)でトラン
ジスタQ9が93換えら几、順方向電圧V?の電圧差の
ある出力電圧を得ることが出来る。なお、この電圧■D
Dは入力電源電圧Va抵抗分割などをした電圧検出回路
9vcよシ抽出丁nばよい。
このように検出電圧を二段階に検出できることは、例え
ば第1段階の検出電圧で警報信号を出力し、第2段階の
恢出電圧で強制切換を行うような制御が可能となる。こ
のような回路は、簡単な論理回路で容易に構成すること
ができる。また5例えばスタンドバイ時と正常動作時の
ように、負荷電流が2段階の動作状態にある装置や、あ
るいは送受信機のめるシステムで、受信機のみ動作の状
態と、送受信機両者が動作状態とのめる装置においては
、2段階の検出電圧値の電圧差を大きく出来る。こnら
の装置全構成する場合に同一〇電圧検出回路で対応でき
るという利点がある。
さらに、低電圧検出回路の検出電圧は電源電圧安定化回
路の出力電圧と、出力の負荷電流と、前記抵抗値で決定
さnるので、2段階以上の電圧検出を行う場曾でも各検
出電圧の電圧値の大小が逆転することがないように設定
出来、従って各検出電圧を別々に設定する必要がなく、
調整部品と調整工数も省くことが出来る。′!1′た、
3糺のカレントミラー回路の構成によシ、低電圧検出回
路部の駆動回路電流も小さく出来、しかも回路も簡単で
あるなどの利点が大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の低電圧検出回路と電源電圧安定化回路の
回路図、第2図は第1図の動作を説明する入力電圧vn
に対するベース電流Inおよび出力電圧■oU丁 の特
性図、第3図は本発明の第1の実施例の回路図、第4図
は第3図の動作fr、説明する入力電圧VBに対するベ
ース電流layよび出力′電圧VOUT の特性図、第
5図は本発明の第2の実施例の部分回路図である。図に
おいてl・・・・・・誤差電圧増幅器、2・・・・・・
スタートアップ回J 3.4・・・・・・基準電圧発生
器、5・・・・・・コンパレータ、6・・・・・・電池
、7・・・・・・負荷、8・旧・・出方端子、9・・・
・・・電圧検出回路、 Qto Q4s Q5# Q9
・・・・・・NPN l−ランジスタ、Q2. Q3.
 Q6. Q7. Qto・−・PNPI−7ンジスタ
、R1,1−L2.几3. R4,几5 ”’ ”。 抵抗である。 ′¥′−1個 茅2回 v3珊 aVeu 卒24−口

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ベース電流を制御さnることによシ入ヵ電圧を安定化し
    た出力電圧を得る第1のトランジスタと、前記入力電圧
    から基準電圧を得る基準電圧回路と、前記基準電圧と前
    記出力電圧の分圧電圧との差を増幅する誤差増幅回路と
    、この誤差増幅回路の出力により前記第1のトランジス
    タのペース電流全制御する第2のトランジスタと、この
    第2のトランジスタとベースが共通接続さfて第1のカ
    レントミラー回路全形成する第3のトランジスタト、こ
    の第3のトランジスタのコレクタと接続さnこの第3の
    トランジスタと逆の導電型の一対のトランジスタからな
    る第2のカレントミラー回路と。 この第2のカレントミラー回路と接続さ几前記第1のカ
    レントミラー回路と同じ導電型の一対のトランジスタか
    らなる@3のカレントミラー回路と、こ1.ら第22よ
    び第3の力Vントミラー回路の接続点に接続さn@記大
    入力電圧レベル低下を示す検出出力を出力する出力回路
    と、この出力回路の接続点とならない側の前記第3のカ
    レントミラー回路のトランジスタのコレクタに負荷電圧
    を介して接続さfる負荷手段とを備え、前記負荷手段の
    抵抗値あるいは前記負荷電圧を変えることにより検出す
    べき前記電圧レベルを設定すること全特徴とする低電圧
    検出回路つき電圧安定化回路。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105223518A (zh) * 2014-05-30 2016-01-06 展讯通信(上海)有限公司 一种基于Buck电路的电源检测系统以及电源管理芯片
CN105223412A (zh) * 2014-05-30 2016-01-06 展讯通信(上海)有限公司 一种电流检测电路以及电源管理芯片
CN106300248A (zh) * 2016-08-31 2017-01-04 电子科技大学 一种电流控制方式的欠压保护电路

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CN105223518B (zh) * 2014-05-30 2018-12-21 展讯通信(上海)有限公司 一种基于Buck电路的电源检测系统以及电源管理芯片
CN106300248A (zh) * 2016-08-31 2017-01-04 电子科技大学 一种电流控制方式的欠压保护电路

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