KR20020023961A

KR20020023961A - 전원장치

Info

Publication number: KR20020023961A
Application number: KR1020017016326A
Authority: KR
Inventors: 호조유시유키; 히라마스요시히사
Original assignee: 사토 게니치로; 로무 가부시키가이샤
Priority date: 1999-07-13
Filing date: 2000-07-07
Publication date: 2002-03-29
Also published as: JP2001084044A; EP1249749A4; CA2374934C; EP1249749A1; US6525517B1; JP3807901B2; WO2001004721A1; CA2374934A1; KR100722065B1

Abstract

본 발명의 전원장치는, 베이스가 비교기(11)의 정상입력으로 되는 트랜지스터(Tr1)의 이미터에 이미터가 접속됨과 동시에 컬렉터가 접지된 트랜지스터(Tr9)와, 트랜지스터(Tr1)의 베이스와 트랜지스터(Tr9)의 베이스 사이에 접속된 클램프회로(10)와, 스위치(2)를 통하여 전원장치(Vcc)가 인가되는 정전류원(7)과, 일단이 트랜지스터(Tr9)의 베이스에 접속됨과 동시에 타단이 접지되는 콘덴서(cs)와, 콘덴서(cs)와 접속됨과 동시에 접지 c가 정전류원(7)과 접속되며 접점 d가 방전회로(8)에 접속된 스위치(9)와, 방전회로(8)로 구성되는 소프트스타트 회로(12)를 갖는다.

Description

전원장치{POWER SOURCE}

도 6에, 종래 사용되고 있는 전원장치의 내부구성을 나타내는 회로도를 나타낸다.

이 종래의 전원장치는, 스위치(1, 2)와, 스위치(2)를 통하여 전원전압(Vcc)이 인가되는 정전류원(3, 4, 5) 및 저항(R1)과, pnp형 트랜지스터(Tr1, Tr2, Tr3, Tr6, Tr8)와, npn형 트랜지스터(Tr4, Tr5, Tr7)와, 출력단자(6)와, 출력단자(6)의 출력전압을 분압하기 위한 저항(R2, R3)으로 구성된다.

트랜지스터(Tr1)는, 베이스에 스위치(1)가 접속되며, 이미터가 정전류원(3)에 접속됨과 동시에, 컬렉터가 접지되어 있다.

트랜지스터(Tr2, Tr3)는, 이미터가 정전류원(4)에 접속되며, 각각의 베이스에 트랜지스터(Tr1, Tr6)의 이미터가 접속됨과 동시에, 각각의 컬렉터에 트랜지스터(Tr4, Tr5)의 컬렉터가 접속된다.

트랜지스터(Tr4, Tr5)는, 각각의 이미터가 접지됨과 동시에 베이스가 상호 접속된다.

또, 트랜지스터(Tr4)는 그 컬렉터가 베이스와 접속되며, 트랜지스터(Tr5)는 컬렉터가 트랜지스터(Tr7)의 베이스에 접속된다.

트랜지스터(Tr6)는, 이미터가 정전류원(5)과 접속되며, 베이스가 저항(R2, R3)의 접속 노드와 접속됨과 동시에 컬렉터가 접지된다.

트랜지스터(Tr7)는, 컬렉터가 저항(R1)에 접속됨과 동시에 이미터가 접지된다.

트랜지스터(Tr8)는, 이미터에 스위치(2)를 통하여 전원전압(Vcc)이 인가되며, 베이스가 저항(R1)과 접속됨과 동시에 컬렉터가 출력단자(6)와 접속된다.

저항(R2)은, 출력단자(6)와 접속되며, 또한 저항(R3)은 접지된다.

또, 스위치(1)의 접점 a를 접속한 때 트랜지스터(Tr1)의 베이스가 접지되며, 스위치(1)의 접점 b를 접속한 때 트랜지스터(Tr1)의 베이스에 전압(VBG)이 인가된다.

또한, 출력단자(6)에 타단이 접지된 위상보상 용량으로 되는 콘덴서(Co)를 접속한다.

이와 같은 전원장치에 있어서, 정전류원(3, 4, 5) 및 트랜지스터(Tr1, Tr2, Tr3, Tr4, Tr5, Tr6)에 의해, 트랜지스터(Tr1)의 베이스가 정상(正相)입력, 트랜지스터(Tr6)의 베이스가 역상(逆相)입력, 트랜지스터(Tr3, Tr5)의 컬렉터끼리가 접속된 접속 노드가 출력으로 되는 비교기(11)가 형성된다.

즉, 비교기(11)의 정상입력에 스위치(1)를 통하여 전압(VBG)이 인가됨과 동시에, 역상입력에 출력단자(6)의 출력전압을 저항(R2, R3)으로 분압한 전압이 귀환된 부귀환회로로 되어 있다.

이 전원장치에 있어서, 스위치(2)가 접속되며, 정전류원(3, 4, 5), 저항(R1) 및 트랜지스터(Tr8)의 이미터에 전원전압(Vcc)이 인가된다.

이 때 동시에, 스위치(1)가 접점 b에 접속되어, 트랜지스터(Tr1)의 베이스에 입력전압(VBG)이 인가된다.

이와 같이, 트랜지스터(Tr1)의 베이스 전위를 VBG로 하는 것에 의해, 트랜지스터(Tr1)가 비도통의 상태로 되어, 트랜지스터(Tr2)의 베이스로부터 트랜지스터(Tr1)의 이미터로 전류가 흐르기 어렵게 되면, 트랜지스터(Tr3)의 이미터전류가 트랜지스터(Tr2)의 이미터전류 보다 크게 된다.

또, 트랜지스터(Tr4, Tr5)가 커렌트미러(current mirror) 회로를 형성하고 있으므로, 트랜지스터(Tr4, Tr5)의 컬렉터전류가, 트랜지스터(Tr2)의 이미터전류와 동등한 크기로 된다.

그 때문에, 비교기(11)로부터 트랜지스터(Tr7)의 베이스로 전류가 흐르고, 이 베이스전류를 증폭한 컬렉터전류가 트랜지스터(Tr7)를 흐르기 때문에, 저항(R1)에 의해 트랜지스터(Tr8)의 베이스전압이 강하된다.

따라서, 트랜지스터(Tr8)에 이미터전류가 흘러 출력단자(6)로부터 출력전압(Vo)이 출력된다.

이와 같이하여, 도 6과 같은 전원장치의 출력단자(6)로부터, 출력전압(Vo)이 출력되지만, 출력전압(Vo)이 수 m초 경과하여 상승하므로, 콘덴서(Co)에 1A 이상의 기동시 충전전류(이하, 「돌입전류」라 칭한다)가 흐른다.

이 돌입전류는, 전원장치의 출력트랜지스터의 전류능력 한계까지 흐르므로, 종래의 전원장치와 같이, 급격히 출력전압이 올라가는 경우, 큰 돌입전류에 수반하여 발열하므로, 전원장치가 특성 열화하거나, 경우에 따라서는 파괴되고 말 염려가 있었다.

또한, 예를 들면, Vcc 입력원이 DC/DC의 경우에는, 돌입전류에 의해 전원전압(Vcc)이 강하하므로, 전원장치와 병렬로 사용되고 있는 회로전체가 기동불량으로 될 염려가 있다.

본 발명은, 시리즈(series) 레귤레이터나 정전압전원 등의 전원장치 및 이 전원장치를 구성하는 반도체 집적회로장치에 관한 것이다.

도 1은, 제 1의 실시형태의 전원장치의 내부구조를 나타내는 회로도.

도 2는, 도 1의 전원장치의 각부의 전압을 나타내는 타임챠트.

도 3은, 제 2의 실시형태의 전원장치의 내부구조를 나타내는 회로도.

도 4는, 도 3의 전원장치의 각부의 전압을 나타내는 타임챠트.

도 5는, 비교기의 내부구조를 나타내는 회로도.

도 6은, 종래의 전원장치의 내부구조를 나타내는 회로도.

상기와 같은 종래기술의 문제점에 감안하여, 본 발명은, 기동시의 돌입전류를 경감시키기 위해, 기동시에 입력되는 전압을 서서히 상승시키므로서, 출력전압을 서서히 상승시키는 소프트스타트(soft starting)기능을 구비한 전원장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 청구항 1에 기재된 전원장치는, 출력회로로부터의 출력전압을 분압하여 얻어진 검출전압을 비교기로 기준전압과 비교하고, 그 비교기의 비교출력에 의해 상기 출력회로로부터 출력되는 검출전압이 상기 기준전압과 동등하게 되도록 제어하는 전원장치에 있어서, 기동시에 서서히 증가하는 전압을 출력함과 동시에, 그 출력전압이 상기 기준전압을 초월하여 소정의 전압에 이를 때까지 상기 기준전압을 차단하는 소프트스타트 회로를 설치한 것을 특징으로 한다.

이와 같은 전원장치에 의하면, 전원장치의 기동시에 소프트스타트 회로로부터 출력되는 전압이 소정의 전압에 이를 때까지 서서히 증가함과 동시에, 이 소프트스타트 회로부터의 출력전압이 소정의 전압에 이를 때까지, 비교기에 입력되는 기준전압이 차단된다.

따라서, 비교기에 입력되는 전압의 변화가 완만하게 되어, 기동시 출력회로의 출력전압의 과도응답을 제어할 수가 있다.

(제 1의 실시형태)

본 발명의 제 1의 실시형태에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은, 본 실시형태의 전원장치의 내부구조를 나타내는 회로도이다.

또, 도 1의 전원장치에 있어서, 도 6의 전원장치와 동일한 소자 및 부분은 동일한 부호를 부여하여, 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1의 전원장치는, pnp형 트랜지스터(Tr1, Tr2, Tr3, Tr6, Tr8)와, npn형 트랜지스터(Tr4, Tr5, Tr7)와, 저항(R1, R2, R3)과, 스위치(1, 2)와, 정전류원(3,4, 5)과, 출력단자(6)로 구성되는 전원장치에, 스위치(2)를 통하여 전원전압(Vcc)이 인가되는 정전류원(7)과, pnp형 트랜지스터(Tr9)와, 콘덴서(Cs)와, 방전회로(8)와, 스위치(9)와, 클램프회로(10)가 새로이 설치된 전원장치이다.

트랜지스터(Tr9)는, 이미터가 트랜지스터(Tr1)의 이미터에 접속되며, 베이스가 콘덴서(Cs)와 접속됨과 동시에 컬렉터가 접지된다.

콘덴서(Cs)는, 일단이 접지됨과 동시에 타단이 스위치(9)와 접속된다.

스위치(9)는, 접점 c가 정전류원(7)에 접속되며, 접점 d가 방전회로(8)와 접속된다.

클램프회로(10)는, 트랜지스터(Tr9)의 베이스와 트랜지스터(Tr1)의 베이스 사이에 접속된다.

또, 도 6의 전원장치와 마찬가지로, 출력단자(6)에는 타단이 접지된 위상보상용량으로 되는 콘덴서(Co)가 접속된다.

또한, 도 6의 전원장치와 마찬가지로, 트랜지스터(Tr1, Tr2, Tr3, Tr4, Tr5, Tr6)와, 정전류원(3, 4, 5)에 의해 비교기(11)가 구성된다.

또, 정전류원(7)과, 방전회로(8)와, 스위치(9)와, 클램프회로(10)와, 트랜지스터(Tr9)와, 콘덴서(Cs)에 의해, 소프트스타트 회로(12)가 구성된다.

이와 같은 구성의 전원장치의 동작에 대하여 설명한다.

이 전원장치는, 최초, 스위치(9)의 접점 d가 접속되어, 콘덴서(Cs)가 방전되어 초기상태로 있는 것으로 한다.

스위치(9)를 접점 c로, 스위치(1)를 접점 b로, 각각 전환함과 동시에스위치(2)를 접속시킨다.

도 2에 나타내는 ON(전원장치를 ON으로 한 상태)은 이와 같이 스위치(1, 2, 9)를 접속한 때를 말하고, 도 2에 나타내는 OFF(전원장치를 OFF로 한 상태)는 스위치(1, 2, 9)를 역상태로 한 때를 말한다.

또, 도 2(a)에 있어서, 파선은 전원전압의 상태를 나타내고, 실선은 출력전압(Vo)의 상태를 나타낸다.

또한, 도 2(b)에 있어서, 파선은 트랜지스터(Tr1)의 베이스 전압을 나타내고, 실선은 트랜지스터(Tr9)의 베이스전압을 나타낸다.

이와 같이하여, 정전류원(3, 4, 5, 7), 저항(R1) 및 트랜지스터(Tr8)의 이미터에 전원전압(Vcc)이 인가됨과 동시에, 트랜지스터(Tr1)의 베이스에 전압(VBG)이 인가된다.

또, 스위치(9)의 접점 c가 접속되어 있으므로, 정전류원(7)으로부터 전류가 콘덴서(Cs)에 흘러, 콘덴서(Cs)가 충전된다.

이와 같이, 각 스위치를 전환하여 초기상태로부터 ON의 상태로 전환한 순간은, 도 2(b)와 같이, 트랜지스터(Tr9)의 베이스전압이 0이므로, 트랜지스터(Tr9)가 도통상태로 되며, 트랜지스터(Tr2)의 베이스전압은 VBE(전압 VBE는 트랜지스터(Tr9)의 베이스·이미터간 전압)으로 된다.

또, 도 2(a)와 같이, 출력단자(6)로부터 출력되는 전압은 0인 때에는, 트랜지스터(Tr1, Tr6)의 베이스에 입력되는 전압이 동등한 상태이다.

그 후, 콘덴서(Cs)가 충전되면, 트랜지스터(Tr9)의 베이스전압이 서서히 높게 됨과 동시에, 트랜지스터(Tr9)의 이미터전압도 높게 된다.

따라서, 트랜지스터(Tr2)의 베이스전압이 트랜지스터(Tr3)의 베이스전압보다 높게 되고, 트랜지스터(Tr2)에 흐르는 이미터전류가 트랜지스터(Tr3)에 흐르는 이미터전류 보다 작게 된다.

트랜지스터(Tr4, Tr5)에 흐르는 컬렉터전류는, 트랜지스터(Tr2)에 흐르는 이미터전류와 그 전류치가 동등한 전류이므로, 트랜지스터(Tr7)에 비교기(11)로부터의 출력전류가 흐른다.

트랜지스터(Tr7)는, 이 출력전류를 증폭한 컬렉터전류를 흘리는 것에 의해, 저항(R1)으로 트랜지스터(Tr8)의 베이스 전압을 강하시킨다.

그리고, 트랜지스터(Tr8)에 저항(R1)에 의한 전압강하에 따른 이미터전류가 흐르고, 이 이미터전류가 저항(R2, R3)에 흐르는 것에 의해, 출력전압(Vo)이 발생한다.

이 때, 도 2(b)와 같이 트랜지스터(Tr9)의 베이스 전압이 서서히 높게 되는 것에 의해 트랜지스터(Tr2)의 베이스 전압이 서서히 높게 되므로, 트랜지스터(Tr7)에 흐르는 베이스전류도 서서히 증가해 간다.

따라서, 도 2(a)와 같이, 출력전압(Vo)도 트랜지스터(Tr9)의 베이스전압에 따라 서서히 높게 된다.

트랜지스터(Tr9)의 베이스전압이 이와 같이 높게 되어 전압(VBG)를 초월하면, 트랜지스터(Tr9)보다 트랜지스터(Tr1)에 많은 이미터전류가 흐르기 시작하여, 트랜지스터(Tr2)의 베이스전압이 트랜지스터(Tr1)에 의해 결정된다.

이와 같이, 트랜지스터(Tr1)에 의해, 트랜지스터(Tr2)의 베이스전압이 결정되므로, 트랜지스터(Tr2)의 베이스전압이 일정하게 된다.

따라서, 트랜지스터(Tr7)에 흐르는 출력전류가 일정하게 되며, 도 2(a)와 같이 출력전압(Vo)이 일정하게 된다.

또, 콘덴서(Cs)에는 정전류원(7)으로부터 전류가 계속하여 흐르도록 되지만, 클램프회로(10)에 의해 트랜지스터(Tr9)의 베이스전압이 소정치 이상으로 되지 않도록 제한되고 있으므로, 콘덴서(Cs)의 충전동작이 정지하여 트랜지스터(Tr9)의 베이스전압도 도 2(b)와 같이 소정치로 일정하게 된다.

이 클램프회로(10)는, 이미터가 트랜지스터(Tr9)의 베이스에 접속되며, 베이스가 트랜지스터(Tr1)의 베이스에 접속됨과 동시에 컬렉터가 접지된 pnp형 트랜지스터를 사용하는 것에 의해 실현할 수 있다.

즉, 클램프회로(10)에 사용되는 트랜지스터의 베이스·이미터간 전압을 VBE라 하면, 트랜지스터(Tr9)의 베이스전압이 VBG＋VBE로 된 때, 정전류원(7)으로부터 콘덴서(Cs)에 흐르고자 하는 전류가 클램프회로(10)의 트랜지스터에 흐른다.

따라서, 콘덴서(Cs)의 충전동작이 정지하고, 트랜지스터(Tr9)의 베이스전압이 VBG＋VBE로 유지된다.

이와 같이 전원장치를 ON으로 하면, 도 2(a)와 같이, 출력전압(Vo)은, 트랜지스터(Tr9)의 베이스전압으로 함과 동시에 서서히 증가하고, 트랜지스터(Tr9)의 베이스전압이 전압(VBG)을 초월한 후는 일정하게 된다.

이 출력전압(Vo)이 일정하게 될 때까지의 시간 τ는, 다음의 식을 사용하는것으로 구해진다.

또, Cs는 콘덴서(Cs)의 용량치, i는 콘덴서(Cs)에 충전되는 충전전류이다.

τ= Cs ×VBG / i

따라서, 상기의 식을 사용하여 구한 시간 τ를 사용하여, 다음의 식으로부터 콘덴서(Co)에 흐르는 충전전류(I)를 구할 수가 있다. 또, Co는 콘덴서(Co)의 용량치, Vmax는 출력전압(Vo)이 일정하게 된 때의 값이다.

I = Co ×Vmax / τ

상기 식에 의해, 충전전류(I)는, 시간 τ가 길게되면 작게 되므로, 충전전류(I)를 통상의 출력전류와 동등한 정도 내지 10배 이내로 하는데에는, 시간 τ를 100m초 정도 내지 수10m초 정도로 하면 된다.

또, 이 시간 τ는, 콘덴서(Cs)의 용량을 크게 하던가, 혹은, 정전류원(7)으로부터 흐르는 충전전류(i)를 작게하는 것에 의해, 길게 할 수가 있다.

이와 같이하여, 출력전압이 상승하는 시간을 길게 하는 것에 의해, 기동시의 충전전류를 통상의 출력전류와 동등한 정도 내지 10배 이내로 작게 할 수가 있다.

이하, 이와 같은 값으로 설정된 기동시의 충전전류를 「기동시 충전전류」라 칭한다.

이 기동시 충전전류(I)는, 도 2(c)와 같이, 출력전압(Vo)이 상승하고 있는 때에 흐른다.

그리고, 출력전압(Vo)이 일정하게 된 후, 스위치(1)를 접점 a에, 스위치(9)를 접점 d에 각각 접속함과 동시에, 스위치(2)의 접속을 해제하여, 전원장치를 OFF상태로 한다.

이 때, 방전회로(9)에 의해, 콘덴서(Cs)가 방전되어, 도 2(b)와 같이, 트랜지스터(Tr9)의 베이스전압이 0으로 된다.

또, 콘덴서(Co)가 저항(R2, R3)을 통하여 방전되어, 도 2(a)와 같이 출력전압(Vo)이 낮게 된다.

그후, 재차, 스위치(1, 2, 9)를 각각 전환하여 전원장치를 ON의 상태로 한 때, 트랜지스터(Tr9)는, 전술한 동작과 마찬가지의 동작을 행하여, 도 2(b)와 같이, 서서히 그 베이스전압이 높게 되고, VBG＋VBE를 초월한 때, 일정하게 된다.

또, 이 때, 출력전압(Vo)은, 도 2(a)와 같이, 0 에 이르고 있지 않은 것으로 하면, 트랜지스터(Tr3)의 베이스전압이 트랜지스터(Tr2)의 베이스전압 보다 높게 되므로, 트랜지스터(Tr7)에 베이스전류가 흐르지 않는다.

따라서, 콘덴서(Co)가 저항(R2, R3)을 통하여 방전되어, 출력전압(Vo)이 계속하여 저하한다.

그 후, 트랜지스터(Tr2)의 베이스전압이 트랜지스터(Tr3)의 베이스전압보다도 높게 된 때, 재차, 도 2(a)와 같이, 전술한 동작과 마찬가지의 동작을 행하여 출력전압(Vo)이 상승을 시작한다.

그리고, 트랜지스터(T9)의 베이스전압이 VBG를 초월한 때, 출력전압(Vo)이 일정하게 된다.

또, 클램프회로(10)로서 pnp형 트랜지스터를 사용한 예를 나타내지만, 이 소자에 의한 회로에 한정되지 않고, 다른 소자를 사용한 동등한 동작을 행하는 회로를 사용하여도 된다.

또한, 방전회로(8)는, 스위치(9)의 접점 d에 일단이 접속된 저항의 타단을 접지하는 것에 의해 실현할 수 있지만, 이와 같은 회로에 한정되는 것은 아니다.

또, 이와 같은 전원장치를 1칩의 반도체 집적회로장치로 하여도 된다.

이와 같이 1칩의 반도체 집적회로장치로 한 때, 콘덴서(Cs)를 외부 부착하는 것으로 그 용량을 가변으로 할 수가 있으며, 기동시 충전전류 크기의 설정을 변경할 수가 있다.

(제 2의 실시형태)

본 발명의 제 2의 실시형태에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다.

도 3은, 본 실시형태의 전원장치의 내부구조를 나타내는 회로도이다.

또한, 도 3의 전원장치에 있어서, 도 6의 전원장치와 동일한 소자 및 부분은 동일한 부호를 부여하여, 그 상세한 설명을 생략한다.

도 3의 전원장치는, pnp형 트랜지스터(Tr1, Tr2, Tr3, Tr6, Tr8)와, npn형 트랜지스터(Tr4, Tr5, Tr7)와, 저항(R1, R2, R3)과, 스위치(1, 2)와, 정전류원(3, 4, 5)과, 출력단자(6)로 구성되는 전원장치에, 콘덴서(Cs)와, 방전회로(13)와, 스위치(14)가 새로이 설치된 전원장치이다.

콘덴서(Cs)는, 일단이 접지됨과 동시에 타단이 트랜지스터(Tr1)의 이미터와 트랜지스터(Tr2)의 베이스의 접속노드에 접속된다.

스위치(14)는, 트랜지스터(Tr1)의 이미터와 트랜지스터(Tr2)의 베이스의 접속노드에 접속됨과 동시에, 접점 e가 정전원(3)에 접속되며, 접점 f가방전회로(13)와 접속된다.

또, 도 6의 전원장치와 마찬가지로, 출력단자(6)에는 타단이 접속된 위상보상용량으로 되는 콘덴서(Co)가 접속된다.

또, 충전전원(3)과, 방전회로(13)와, 스위치(14)와, 콘덴서(Cs)에 의해, 소프트스타트 회로(15)가 구성된다.

이와 같은 구성의 전원장치의 동작에 대하여 설명한다.

이 전원장치는, 모두, 스위치(14)의 접점 f가 접속되어, 콘덴서(Cs)가 방전되어 초기상태로 있는 것으로 한다.

스위치(14)를 접점 e로, 스위치(1)를 접점 b로, 각각, 전환함과 동시에 스위치(2)를 접속시킨다.

도 4에 나타내는 ON(전원장치를 ON으로 한 상태)는, 이와 같이 스위치(1, 2, 14)를 접속한 때를 말한다.

도 4에 나타내는 OFF(전원장치를 OFF로 한 상태)는, 스위치(1, 2, 14)를 역상태로 한 때를 말한다.

또, 도 4(a)에 있어서, 파선은 전원전압의 상태를 나타내고, 실선은 출력전압(Vo)의 상태를 나타낸다.

또한, 도 4(b)에 있어서, 파선은 트랜지스터(Tr1)의 베이스전압을 나타내고, 실선은 트랜지스터(Tr2)의 베이스 전압을 나타낸다.

이와 같이하여, 정전류원(3, 4, 5), 저항(R1) 및 트랜지스터(Tr8)의 이미터에 전원전압(Vcc)이 인가됨과 동시에, 트랜지스터(Tr1)의 베이스에 전압(VBG)이 인가된다.

또, 스위치(14)의 접점(e)이 접속되어 있으므로, 정전류원(3)으로부터 전류가 콘덴서(Cs)에 흘러, 콘덴서(Cs)가 충전된다.

이와 같이, 각 스위치 전환으로 초기상태로부터 ON의 상태로 전환한 순간은, 도 4(b)와 같이, 트랜지스터(Tr2)의 베이스전압이 0이므로, 트랜지스터(Tr2)의 베이스가 접지된 상태로 된다.

또, 도 4(a)와 같이, 출력단자(6)로부터 출력되는 전압은 0이므로, 트랜지스터(Tr6)가 도통상태로 되며, 트랜지스터(Tr3)의 베이스가 접지된 상태로 된다.

따라서, 트랜지스터(Tr2, Tr3)에 입력되는 전압이 동등한 상태로 된다.

그 후, 콘덴서(Cs)가 충전되면, 트랜지스터(Tr2)의 베이스전압이 서서히 높게 되므로, 트랜지스터(Tr2)의 베이스전압이 트랜지스터(Tr3)의 베이스전압 보다 높게 되고, 트랜지스터(Tr2)에 흐르는 이미터전류가 트랜지스터(Tr3)에 흐르는 이미터전류 보다 작게 된다.

트랜지스터(Tr4, Tr5)에 흐르는 컬렉터전류는, 트랜지스터(Tr2)에 흐르는 이미터전류와 그 전류치가 동등한 전류이며, 트랜지스터(Tr7)에 비교기(11)로부터의 출력전류가 흐른다.

트랜지스터(Tr7)는, 이 출력전류를 증폭한 컬렉터전류를 흐르게 하는 것에 의해, 저항(R1)으로 트랜지스터(Tr8)의 베이스전압을 강하시킨다.

이 때, 도 4(b)와 같이 트랜지스터(Tr2)의 베이스전압이 서서히 높게 되므로, 트랜지스터(Tr7)에 흐르는 베이스전류도 서서히 증가해 간다.

따라서, 도 4(a)와 같이, 출력전압(Vo)도 트랜지스터(Tr2)의 베이스전압에 따라 서서히 높게 된다.

이와 같이 트랜지스터(Tr2)의 베이스전압이 높게 되고, VBG＋VBE(VBE는 트랜지스터(Tr1)의 베이스·이미터간 전압)를 초월하면, 트랜지스터(Tr1)가 도통하여, 트랜지스터(Tr1)에 이미터전류가 흐르기 시작하므로, 도 4(b)와 같이, 트랜지스터(Tr2)의 베이스전압이 VBG＋VBE로 일정하게 된다.

이와 같이, 트랜지스터(Tr2)의 베이스전압이 일정하게 되면, 트랜지스터(Tr7)에 흐르는 출력전류가 일정하게 되어, 도 4(a)와 같이 출력전압(Vo)이 일정하게 된다.

이와 같이 전원장치를 ON으로 하면, 도 4(a)와 같이, 출력전압(Vo)은, 트랜지스터(Tr2)의 베이스전압과 함께 서서히 증가하고, 트랜지스터(Tr2)의 베이스전압이 전압(VBG＋VBE)을 초월한 후는 일정하게 된다.

이 출력전압(Vo)이 일정하게 될 때까지의 시간( τ)은, 다음의 식을 이용하는 것에 의해 구해진다.

τ = Cs ×(VBG ＋ VBE)/i

따라서, 상기의 식을 이용하여 구한 시간 τ를 사용하여, 다음의 식으로부터 콘덴서(Co)에 흐르는 기동시 충전전류(I)를 구할 수가 있다.

또, Co는 콘덴서(Co)의 용량치, Vmax는 출력전압(Vo)이 일정하게 된 때의 값이다.

I = Co ×Vmax / τ

상기의 식에 의해, 기동시 충전전류(I)는, 시간 τ가 길게되면 작게 되므로, 충전전류 I를 통상의 출력전류와 동등한 정도 내지 10배 이내로 하는 데에는, 시간 τ를 100m초 정도 내지 10m초 정도로 하면 된다.

또, 이 시간 τ은, 콘덴서(Cs)의 용량을 크게 하던가, 또는 정전류원(3)으로부터 흐르는 충전전류(i)를 작게하는 것에 의해, 길게 할 수가 있다.

이와 같이하여, 출력전압이 상승하는 시간을 길게 하므로서, 기동시 충전전류를 통상의 출력전류와 동등한 정도 내지 10배 이내로 작게 할 수가 있다.

따라서, 이 기동시 충전전류(I)는, 도 4(c)와 같이, 출력전압(Vo)이 상승하고 있는 때에 흐른다.

그리고, 출력전압(Vo)이 일정하게 된 후, 스위치(1)를 접점 a에, 스위치(14)를 접점 f에 각각 접속함과 동시에, 스위치(2)의 접속을 해제하여, 전원장치를 OFF 상태로 한다.

이 때, 방전회로(13)에 의해, 콘덴서(Cs)가 방전되어, 도 4(b)와 같이, 트랜지스터(Tr2)의 베이스 전압이 0으로 된다.

또, 콘덴서(Co)가 저항(R2, R3)을 통하여 방전되며, 도 4(a)와 같이 출력전압(Vo)이 낮게 된다.

그후, 재차, 스위치(1, 2, 14)를 각각 전환하여 전원장치를 ON의 상태로 한 때, 트랜지스터(Tr2)는, 전술한 동작과 마찬가지의 동작을 행하여, 도 4(b)와 같이, 서서히 그 베이스 전압이 높게 되어, VBG＋VBE를 초월한 때, 일정하게 된다.

또, 이 때, 출력전압(Vo)은, 도 4(a)와 같이, 0에 이르지 않는 것으로 하면, 트랜지스터(Tr3)의 베이스전압이 트랜지스터(Tr2)의 베이스전압 보다 높게 되므로, 트랜지스터(Tr7)에 베이스 전류가 흐르지 않는다.

따라서, 콘덴서(Co)가 저항(R2, R3)을 통하여 방전되며, 출력전압(Vo)이 계속하여 저하된다.

그 후, 트랜지스터(Tr2)의 베이스전압이 트랜지스터(Tr3)의 베이스전압 보다 높게 된 때, 재차, 도 4(a)와 같이, 전술한 동작과 마찬가지의 동작을 행하여 출력전압(Vo)이 상승을 개시한다.

그리고, 트랜지스터(T2)의 베이스 전압이 VBG＋VBE를 초월한 때, 출력전압(Vo)이 일정하게 된다.

방전회로(13)는, 스위치(14)의 접점(f)에 일단이 접속된 저항의 타단을 접지하는 것에 의해 실현될 수 있지만, 이와 같은 회로에 한정되는 것은 아니다.

또, 이와 같은 전원장치를 1칩의 반도체 집적회로장치로서도 된다.

이와 같이 1칩의 반도체 집적회로장치로 한 때, 콘덴서(Cs)를 외부 부착하는 것으로서 그 용량을 가변할 수가 있어, 기동시 충전전류의 크기설정을 변경할 수가있다.

또한, 제 1, 제 2의 실시형태에 있어서, 비교기를 도 1 또는 도 3에 나타내는 바와 같은 회로구성의 비교기로 하였지만, 이와 같은 회로구성의 비교기에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 도 5에 나타내는 바와 같은 회로구성의 비교기를 사용하여도 된다.

도 5에 나타내는 비교기의 구성에 대하여, 이하에 설명한다.

또, 도 5의 비교기에 있어서, 도 1 또는 도 3의 비교기(11)를 구성하는 각 소자와 동일의 목적으로 사용되는 소자에 대해서는, 동일의 기호를 부여하여 그 상세한 설명은 생략한다.

도 5의 비교기는, 충전전류(3, 4, 5)와, pnp형 트랜지스터(Tr1, Tr2, Tr3, Tr6)와, npn형 트랜지스터(Tr4, Tr5)로 구성되는 비교기에, 스위치(2)도 1 또는 도 3참조)를 통하여 전원전압 Vcc(도 1 또는 도 3참조)가 이미터에 인가되는 pnp형 트랜지스터(Tr10, Tr11)와, 트랜지스터(Tr4)의 베이스 및 컬렉터가 베이스에 접속된 npn형 트랜지스터(Tr12)와, 트랜지스터(Tr5)의 베이스 및 컬렉터가 베이스에 접속된 npn형 트랜지스터(Tr13)가 새로이 설치된 비교기이다.

또, 도 5의 비교기는, 도 1 또는 도 3에 나타내는 비교기(11)와 같이, 트랜지스터(Tr4, Tr5)의 베이스끼리가 접속되어 있지 않다.

또한, 트랜지스터(Tr12, Tr13)의 이미터가 접지되며, 트랜지스터(Tr10, Tr13)의 컬렉터끼리가 접속됨과 동시에, 트랜지스터(Tr11, Tr12)의 컬렉터끼리가 접속된다.

또, 트랜지스터(Tr10)의 베이스와 컬렉터가 트랜지스터(Tr11)의 베이스에 접속된다.

이와 같이, 트랜지스터(Tr4)와 트랜지스터(Tr12)가, 트랜지스터(Tr5)와 트랜지스터(Tr13)가, 트랜지스터(tr10)와 트랜지스터(Tr11)가, 각각, 커렌트미러 회로를 구성한다.

또, 도 5에 나타내는 비교기는, 도 1 또는 도 3에 나타내는 비교기(11)와 마찬가지로, 트랜지스터(Tr1)의 베이스가 정상입력, 트랜지스터(Tr6)가 역상입력으로 된다.

또한, 출력은 트랜지스터(Tr11, Tr12)의 컬렉터가 접속된 접속노드이며, 이 트랜지스터(Tr11, Tr12)의 컬렉터가 접속된 접속노드에, 트랜지스터(Tr7)(도 1 또는 도 3참조)의 베이스가 접속된다.

이와 같은 비교기에 있어서, 트랜지스터(Tr1)의 베이스에 부여되는 전압이 트랜지스터(Tr6)에 부여되는 전압보다 높게 되면, 트랜지스터(Tr3)에 흐르는 이미터전류가 트랜지스터(Tr2)에 흐르는 이미터전류 보다 크게 된다.

또, 트랜지스터(Tr2)에 흐르는 이미터전류가 트랜지스터(Tr4)에 흐르는 컬렉터 전류와 동등하게 되므로, 트랜지스터(Tr4)와 커렌트미러 회로를 구성하는 트랜지스터(Tr12)의 컬렉터전류도 트랜지스터(Tr2)에 흐르는 이미터전류와 동등하게 된다.

또한, 트랜지스터(Tr3)에 흐르는 이미터전류가 트랜지스터(Tr5)에 흐르는 컬렉터전류와 동등하게 되므로, 트랜지스터(Tr5)와 커렌트미러 회로를 구성하는 트랜지스터(Tr13)의 컬렉터전류도 트랜지스터(Tr3)에 흐르는 이미터전류와 동등하게 된다.

또, 트랜지스터(Tr10)를 흐르는 이미터전류가 트랜지스터(Tr13)의 컬렉터전류와 동등하므로, 트랜지스터(Tr10) 및 트랜지스터(Tr10)와 커렌트 미러회로를 구성하고 있는 트랜지스터(Tr11)에는, 트랜지스터(Tr3)의 이미터전류와 동등한 컬렉터전류가 흐른다.

따라서, 트랜지스터(Tr11)를 흐르는 이미터전류가 트랜지스터(Tr12)를 흐르는 컬렉터전류 보다 크게 되므로, 도 5의 비교기로부터 전류가 출력되며, 트랜지스터(Tr7)(도 1 또는 도 3참조)에 베이스 전류가 흐른다.

본 발명의 전원장치에 의하면, 비교기에 입력되는 전압이 서서히 증가됨과 동시에, 이 전압이 소정의 전압을 초월할 때까지 기준전압을 차단하는 소프트스타트 회로가 설치되므로, 비교기로부터의 비교출력이 급격히 변화하는 일이 없고, 비교기의 출력측에 용량성의 부하를 접속한 때에, 이 부하에 흐르는 기동시 충전전류를 경감하여 비교출력의 저하를 억제할 수가 있다.

또, 콘덴서를 1칩의 반도체 집적회로장치의 외부에 접속되도록 설치하므로, 이 콘덴서의 용량을 변경하는 것에 의해, 기동시 충전전류의 크기를 설정할 수가 있다.

Claims

출력회로로부터의 출력전압을 분압하여 얻어진 검출전압을 비교기로 기준전압과 비교하고, 그 비교기의 비교출력에 의해 상기 출력회로로부터 출력되는 검출전압이 상기 기준전압과 동등하게 되도록 제어하는 전원장치에 있어서,

기동시에 서서히 증가하는 전압을 출력함과 동시에, 그 출력전압이 상기 기준전압을 초월하는 소정의 전압에 이를 때까지 상기 기준전압을 상기 비교기에 인가하지 않도록 동작하는 소프트스타트 회로를 설치한 것을 특징으로 하는 전원장치.
제 1항에 있어서,

상기 비교기가,

제 1전압이 인가된 제 1전류원, 제 2전류원, 및 제 3전류원과,

이미터에 상기 제 1전류원이 접속되며, 베이스에 상기 기준전압이 인가된 제 1트랜지스터와,

베이스에 상기 제 1트랜지스터의 이미터가 접속됨과 동시에, 이미터에 상기 제 2전류원이 접속된 제 2트랜지스터와,

이미터에 상기 제 2전류원이 접속된 제 3트랜지스터와,

이미터에 상기 제 3전류원과 상기 제 3트랜지스터의 베이스가 접속되며, 베이스에 상기 출력회로로부터의 출력전압을 분압한 상기 검출전압이 부여되는 제 4트랜지스터를 갖고,

상기 제 3트랜지스터의 컬렉터측으로부터 상기 비교출력을 상기 출력회로에 출력하는 것을 특징으로 하는 전원장치.
제 2항에 있어서,

상기 소프트스타트 회로가,

상기 제 1전류원과,

상기 제 1트랜지스터의 이미터와 상기 제 2트랜지스터의 베이스의 접속노드에 일단이 접속됨과 동시에, 타단에 상기 제 2전압이 인가된 콘덴서로 구성되는 것을 특징으로 하는 전원장치.
제 3항에 있어서,

상기 전원장치가, 1칩의 반도체 집적회로장치인 것을 특징으로 하는 전원장치.
제 4항에 있어서,

기동시의 출력전류가 통상의 출력전류의 10배 이내로 되도록 충전시간이 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 전원장치.
제 3항에 있어서,

상기 전원장치가, 상기 콘덴서가 외부에 설치됨과 동시에, 상기 콘덴서 이외의 회로가 1칩의 반도체 집적회로장치인 것을 특징으로 하는 전원장치.
제 3항에 있어서,

상기 비교기가,

컬렉터와 베이스에 상기 제 2트랜지스터의 컬렉터가 접속됨과 동시에, 이미터에 상기 제 2전압이 인가된 제 6트랜지스터와,

상기 3트랜지스터의 컬렉터에 컬렉터가 접속되며, 상기 제 6트랜지스터의 베이스에 베이스가 접속됨과 동시에 이미터에 상기 제 2전압이 인가된 제 7트랜지스터를 갖고,

또한, 상기 전원장치의 동작을 정지할 때에, 상기 콘덴서를 방전하여 초기화하기 위한 방전회로를 설치한 것을 특징으로 하는 전원장치.
제 7항에 있어서,

상기 전원장치가, 1칩의 반도체 집적회로장치인 것을 특징으로 하는 전원장치.
제 8항에 있어서,

기동시의 출력전류가 통상의 출력전류의 10배 이내로 되도록 충전시간이 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 전원장치.
제 7항에 있어서,

상기 전원장치가, 상기 콘덴서가 외부에 설치됨과 동시에, 상기 콘덴서 이외의 회로가 1칩의 반도체 집적회로장치인 것을 특징으로 하는 전원장치.
제 2항에 있어서,

상기 소프트스타트 회로가,

제 1전압이 인가된 제 4전류원과,

일단이 그 제 1전류원에 접속됨과 동시에, 타단에 상기 제 2전압이 인가된 콘덴서와,

이미터에 상기 제 4트랜지스터의 이미터가 접속되며, 베이스에 상기 콘덴서와 상기 제 4전류원의 접속노드가 접속됨과 동시에 컬렉터에 상기 제 2전압이 인가된 제 5트랜지스터와,

상기 제 1트랜지스터의 베이스와 상기 제 5트랜지스터의 베이스 사이에 접속되며, 상기 제 5트랜지스터의 베이스 전압을 소정의 전압을 초과하지 않도록 제한하기 위한 클램프회로로 구성되는 것을 특징으로 하는 전원장치.
제 11항에 있어서,

상기 전원장치가, 1칩의 반도체 집적회로장치인 것을 특징으로 하는 전원장치.
제 12항에 있어서,

기동시의 출력전류가 통상의 출력전류의 10배 이내로 되도록 충전시간이 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 전원장치.
제 11항에 있어서,

상기 전원장치가, 상기 콘덴서가 외부에 설치됨과 동시에, 상기 콘덴서 이외의 회로가 1칩의 반도체 집적회로장치인 것을 특징으로 하는 전원장치.
제 11항에 있어서,

상기 비교기가,

컬렉터와 베이스에 상기 제 2트랜지스터의 컬렉터가 접속됨과 동시에, 이미터에 상기 제 2전압이 인가된 제 6트랜지스터와,

상기 제 3트랜지스터의 컬렉터에 컬렉터가 접속되며, 상기 제 6트랜지스터의 베이스에 베이스가 접속됨과 동시에 이미터에 상기 제 2전압이 인가된 제 7트랜지스터를 갖고,

또한, 상기 전원장치의 동작을 정지할 때에, 상기 콘덴서를 방전하여 초기화하기 위한 방전회로를 설치한 것을 특징으로 하는 전원장치.
제 15항에 있어서,

상기 전원장치가, 1칩의 반도체 집적회로장치인 것을 특징으로 하는 전원장치.
제 16항에 있어서,

기동시의 출력전류가 통상의 출력전류의 10배 이내로 되도록 충전시간이 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 전원장치.
제 15항에 있어서,

상기 전원장치가, 상기 콘덴서가 외부에 설치됨과 동시에, 상기 콘덴서 이외의 회로가 1칩의 반도체 집적회로장치인 것을 특징으로 하는 전원장치.
제 1항에 있어서,

상기 소프트스타트 회로에 있어서, 상기 콘덴서를 방전하여 초기화하는 때, 그 방전시간을 단축하기 위한 클램프회로가 설치된 것을 특징으로 하는 전원장치.