JPS63279310A - 電源回路 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は電源回路にかかり、特に定電圧を供給する電源
回路に関する。

（従来の技術） ＮＰＮ型トランジスタを出力トランジスタとして用い、
定電圧を供給する電源回路は種々の構成が知られている
。

第５図は従来の電源回路の一例を示す回路図である。Ｎ
ＰＮ型出力トランジスタＱ１のコレクタ側から入力電圧
ｖＩＮを供給し、エミッタ側から定電圧の出力電圧Ｖ。

、１を取出すようにしており、出力トランジスタＱ１の
ベースには基準電位を与えるためにツェナーダイオード
ＺＤが接続され、ベース電位をツェナーブレークダウン
電圧に保っている。また、出力トランジスタＱ１のベー
ス電流を供給するためにコレクタ・ベース間に抵抗Ｒ１
が接続されている。

ここでツェナーダイオードＺＤの逆方向ツェナーブレー
クダウン電圧をｖ２とし、出力トランジスタＱ１のベー
ス・エミッタ間順方向電圧をｖＢＥとすると、出力電圧
Ｖ。、アは次式により与えられる。

ＶＯＵＴ　”ＶＺ　−ｖＢＥ　　　　　’・・（１）こ
こで、ブレークダウン電圧ＶｚはツェナーダイオードＤ
の特性により定まる定電圧であり、ベース・エミッタ間
順方向電圧ｖＢＥもトランジスタＱ１の特性により定ま
るほぼ一定の電圧を有している。従って、出力電圧Ｖｏ
ＵＴは入力電圧ＶＩＮに依存しないほぼ定電圧として得
られる。

しかし、第５図に示す回路では出力トランジスタＱ１を
動作させるためのバイアス電流を抵抗Ｒ１により供給し
ている。このため入力電圧ＶＩＮの電位が上昇すると、
それに伴い抵抗Ｒ１を通してツェナーダイオードＺＤに
流れ込む電流は増加する。このツェナーダイオードＺＤ
に流入する電流Ｉｚは　　ＩＺ−（ＶＩＮ−Ｖｚ）／Ｒ
１−ｌ０ＵＴ／ｈＦＥ　　　　　・・・（２）となる。

ここでｈＦＥはトランジスタＱ１の電流増幅率を、また
Ｉ。８．は負荷により定まる出力電流をそれぞれ示す。

一般に■。ＩＪＴ＜ｈＰＥであるので（２）式は、Ｉｚ
＝ｉ＝　（ＶＩＮ−Ｖｚ）／Ｒ，−（３）と近似され、
第６図に示すような一次関数特性を示す。すなわち、第
６図に示すように入力電圧Ｖ　の上昇とともに電流Ｉ　
が上昇し、無駄な電ＩＮ　　　　　　　　　　　　　　
ｚ 流がツェナーダイオードＺＤによって消費されることに
なる。

さらにツェナーダイオードＺＤがブレークダウンした時
のダイオードの電位はその逆方向電流への依存性を有し
ているため、第７図に示すような特性を示す。したがっ
て入力電圧ｖ１Ｎの増加とともに電流Ｉｚが増加すると
ツェナー電圧が増加し、（１）式で与えられる出力電圧
Ｖ。、Ｔはもはや一定とはいえず、入力電圧ｖＩＮに追
随して増加していく。

第８図は第５図の回路における入力電圧ｖＩＮと出力電
圧Ｖ。、Ｔとの関係を示したもので、入力電圧ＶＩＮに
追随して出力電圧ＶＯＵｔが増加していく様子を示して
いる。

このように入力端子ＶＩＮの変動に伴い、消費電流が変
動し出力電圧Ｖ。ＵＴが変動するという問題の他に、ツ
ェナーダイオードＺＤは Ｐ　　−Ｉ　　ＸＶ　　で定まる電力Ｐ　を消費してい
ｚｚｚ　　　　　　　　　　　　　　　ｚるため、ツェ
ナー電流工　が増加しすぎるとパワ−オーバーを起こし
て発熱により破壊に至ることもある。

これを解決するために、第５図に示す抵抗Ｒ１の値を大
きくすることが考えられるが、（ＶＩＮ−ｖ２）／Ｒ１
で決定される電流はダイオードＤに流れるとともに出力
トランジスタＱ１のベース電流ともなっており、出力ト
ランジスタＱ　を正常に動作させるために工ＯＵＴ／ｈ
ＦＥの電流が必要とされるため、抵抗Ｒ１を大きくしす
ぎると出力ｌ・ランジスタＱｌが動作しなかったり、入
力電圧ｖＩＮの低いレベルで出力電流ｌ０ＵＴの立上が
りが悪くなったりすることがある。

（発明が解決しようとする問題点） このように従来の電源回路では、出力トランジスタのベ
ース電流やツェナーダイオードに供給される電流が入力
電圧ＶＩＮに依存していたため、消費電流が増加し、そ
の結果出力電圧Ｖ。ＵＴが入力電圧ｖｌＮに依存すると
いう問題点があった。

また、従来の電源回路では回路全体の過熱保護がなされ
ておらず、別に保護回路を必要とし回路が複雑になって
しまう。

本発明はこのような問題点を解消するためになされたも
ので、出力電圧が入力電圧によらずほぼ一定して得られ
、しかも消費電力を削減して安定した動作を可能とし、
さらに過熱保護にすぐれた電源回路を提供することを目
的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明においては、出力トランジスタのベースに基準電
圧発生手段を接続し、コレクタに入力電圧を印加してエ
ミッタから定電圧を取出すようにした電源回路において
、エミッタ共通接続端に入力端子が供給されると共に第
１および第２の出力端を有するカレントミラー回路を設
け、第１の出力端を出力トランジスタのベースと基準電
圧発生手段との接続点に接続し、出力トランジスタのベ
ースと基準電圧発生手段との接続点からベース電流が供
給されるカレントミラー電流制御トランジスタのコレク
タに第２の出力端を接続して基準電圧発生手段とカレン
トミラー電流制御トランジスタのエミッタに接続される
抵抗にて決定されるカレントミラー電流を流すようにし
、さらにカレントミラー電流制御トランジスタのベース
に接続される基準電圧発生手段の温度特性により、カレ
ントミラー電流制御トランジスタのエミッタ電位を、そ
のエミッタに接続される抵抗の分割比に応じた電圧で過
熱時に負荷のしゃ断を行うようにしたことを特徴として
いる。

（作　用） カレントミラー回路は、入力電圧の変動に無関係に常に
一定の電流を出力トランジスタのベース電流として供給
するため、基準電圧が一定化し、入力電圧の変動に左右
されない常に一定の出力電圧が得られる。また一定の基
準電圧にて逆にカレントミラーの電流値を決定している
為、非常に安定した回路となっている。またその基準電
圧の温度特性にて回路全体のサーマルシャットダウン機
能を持たせている為、非常に少ない素子数にて回路構成
できる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図は本発明の一実施例にががる電源回路の具体的構
成を示す回路図である。本発明では、トランジスタＱ２
およびＱ３によりカレントミラー回路を構成し、エミッ
タどうしを接続した共通接続端を入力電圧ｖＩＮ端子に
接続している。

このカレントミラー回路の第１の出力端であるトランジ
スタＱ２のコレクタは出力トランジスタＱ１のベースに
接続され、第２の出力端であるトランジスタＱ３のコレ
クタはトランジスタＱ４のコレクタに接続される。トラ
ンジスタＱ　のベースは、第１の出力端と同様にトラン
ジスタＱ　の■ ベースに接続される。トランジスタＱ４のエミッタは抵
抗Ｒ２、Ｒ３を介して接地されている。

また抵抗Ｒ２、Ｒ３の接続点はトランジスタＱ５のベー
スに接続され、トランジスタＱ５のコレクタおよびエミ
ッタはそれぞれ出力電圧端と接地とに接続される。

このような回路構成において、トランジスタＱ　１Ｑ３
、Ｑ４は正帰環ループを構成し、トランジスタＱ４のベ
ースにわずかに電流が流れると、トランジスタＱ４のベ
ース電流のｈＦＥ倍のコレクタ電流がトランジスタＱ３
から供給される。すると、カレントミラー回路が形成さ
れているため、トランジスタＱ２がそれと同じ電流をト
ランジスタＱ４のベースそのほかに供給する。するとま
たそのｈ　倍の電流がトランジスタＱ　から供給さＦＥ
　　　　　　　　　　　　　３ れてトランジスタＱ４のコレクタに流れるといった正帰
還がかかる。

これにより急速に出力トランジスタＱ１のベースが立上
がり、出力電圧Ｖ。、Ｔが立上がる。出力トランジスタ
Ｑ１のベースとコレクタとの間には従来の回路と同様抵
抗Ｒ１が挿入されているが、この時抵抗Ｒ１を流れる電
流は上述した正帰還を引起こすためのトリガのために用
いられるだけであり、わずかな電流で良い。このため抵
抗Ｒ，は従来の回路に比較して格段に大きな値を持った
ものを用いることができる。

また、トランジスタＱ１のベースドライブ電流およびツ
ェナーダイオードＺＤの逆方向電流はほとんどがトラン
ジスタＱ２から構成される装置■ｓで決定されて一定で
あるため、ツェナーブレークダウン電圧ＶＺは一定とな
る。

トランジスタＱ２から供給される電流Ｉｓはトランジス
タＱ３を流れる電流、すなわち、トランジスタＱ４のエ
ミッタ電流と同一となり、この電流Ｉ８は、 ■　−（Ｖｚ−ＶＢｚ）／　（Ｒ２＋Ｒ３）−（４）と
なる。この式からも明らかなように電流１ｓは入力電圧
ｖＩＮの影響を受けない。

第２図および第３図は本発明にかかる電源回路を用いた
場合の入力端子ｖＩＮとツェナーダイオードを流れる電
流Ｉ２との関係および入力電圧ｖｌＮと出力電圧Ｖ。Ｕ
Ｔとの関係をそれぞれ示した図である。

図中に実線で示す特性が本発明の場合を、点線で示す特
性が従来の回路の場合の特性を示す。図から明らかなよ
うに一旦電流１ｚや出力電圧ｖｏＬＩＴが上昇した後は
入力電圧の変化によってはツェナーダイオード電流Ｉｚ
は変化せず、従って出力ｖｏＵ丁も変化しないことが明
らかである。

トランジスタＱ４のエミッタに接続された抵抗Ｒ、Ｒは
出力トランジスタＱ１のペースドライブ電流を決定する
他に温度検出機能をも有している。すなわち、抵抗Ｒと
Ｒ３との接続点の電となる。

したがって抵抗Ｒ２、Ｒ３を同一の温度特性を有する材
料で形成しておけば、接続点の電位ＶＴはダイオードＺ
ＤおよびトランジスタＱ４のペースエミッタ間順方向電
位ｖＢ一温度特性のみによって変化することになる。

そこで希望する設定温度以下では ｖ　くｖ　　となるように抵抗Ｒ２とＲ３とのＴ　　　
　ＢＥＱ５ 比を設定することにより、希望の温度でトランジスタＱ
５をオンさせることができる。したがって出力電圧Ｖ。

Ｕｌを供給する負荷回路（図示せず）への電流供給をカ
ットすることができる。

ここでツェナーダイオードＺＤのツェナーブレイクダウ
ン電圧ｖ２の温度特性をＸ　［Ｖｚ”Ｃ］、ベース・エ
ミッタ間電圧ｖＢＥの温度特性をＹ　［Ｖ／℃］、抵抗
Ｒ２、Ｒ３の比をＲ２／［Ｒ２＋Ｒ３］−ｎとし、シャ
ットダウン温度をｔとすると、 ・・・・・・（６） としてシャットダウン温度が決定されることになる。

このように本発明では出力トランジスタＱｌのベース電
流の決定手段と出力電圧Ｖ。ＵＴの負荷回路への供給を
サーマルシャットダウンさせるための温度検出手段とを
同一回路内で実現しているため、少数の素子で回路構成
が可能となる。

なお第１図に示す実施例ではトランジスタＱ１ノヘース
ロ路に基準電位を与えるためにツェナーダイオードＺＤ
を用いたが、第４図に示さ゛れた他の実施例のように直
列接続されたダイオードＤ１・・・Ｄ　を複数個接続し
、その順方向電圧を基準電圧として用いるようにしても
よい。

また、抵抗ＲおよびＲ３の代りに温度依存性を有する他
の回路要素を用いることもできる。

なお基準電位の供給手段としてダイオードを用いた場・
合には、ツェナーダイオードを用いた場合と異なり、温
度特性が逆となるため所定の温度以下になった時にシャ
ットダウンが起こることになる。

また、第１図、第４図の実施例においてトランジスタＱ
　およびＱ３のエミッタ側に抵抗を挿入するようにして
もよい。このようにすることにより電圧変動を吸収する
ことができる。

〔発明の効果〕

以上実施例に基づいて詳細に説明したように、本発明で
は、カレントミラー回路を用いて出力トランジスタに供
給されるベース電流や基準電圧供給手段としてのツェナ
ーダイオードやダイオードへの電流を常に入力電圧によ
らず一定となるようにしているため、出力電圧か安定に
供給できる。

また、カレントミラー電流を決定するのが基準電圧決定
手段であり、またその決定手段の温度依存性にて負荷の
しゃ断を行うことにしているので基準電圧決定手段にて
出力電圧の決定、その電圧の安定化の為の定電流回路の
電流値決定、更にサーマルシャットダウンレベルの決定
と３つの機能を１つの回路で実現しており、回路をヨン
パクト化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例にかかる電源回路の具体的回
路図、第２図および第３図は第１図の回路特性を示すグ
ラフ、第４図は本発明の他の実施例を示す回路図、第５
図は従来の電源回路の一例を示す回路図、第６図、第７
図、第８図はそれぞれ第５図の回路特性を示すグラフで
ある。 Ｑ　・・・出力トランジスタ、Ｑ　、、Ｑ３・・・トラ
ンジスタ（カレントミラー回路）、Ｑ４・・・トランジ
スタ、ＺＤ・・・ツェナーダイオード、Ｄｌ、・・・Ｄ
ｎ・・・ダイオード、Ｒ、Ｒ、Ｒ・・・抵抗、ｖＩＮ・
・・入力端子、ＶＯＵＴ・・・・・・・・・出力電圧。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 活　１　図 括２図　　　　　　　　第３図 男４図 活５０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 出力トランジスタのベースに基準電圧発生手段を接続し
   、コレクタに入力電圧を印加してエミッタから定電圧を
   取出すようにした電源回路において、エミッタ共通接続
   端に前記入力電圧が供給されると共に第１および第２の
   出力端を有するカレントミラー回路を設け、前記第１の
   出力端を前記出力トランジスタのベースと前記基準電圧
   発生手段との接続点に接続し、前記出力トランジスタの
   ベースと前記基準電圧発生手段との接続点からベース電
   流が供給されるカレントミラー電流制御トランジスタの
   コレクタに前記第２の出力端を接続してカレントミラー
   電流を流すようにし、さらに前記カレントミラー電流制
   御トランジスタのベースに接続される前記基準電圧発生
   手段の有する温度時性により、そのエミッタに生じる温
   度依存性のある電位を、その抵抗分割比に応じて分圧し
   た電圧で過熱時に負荷のしゃ断を行うようにしたことを
   特徴とする電源回路。