JPH03186909A - 安定化電源回路 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レギュレータＩＣ等の電源用ＩＣに適用され
る安定化電源回路に係り、詳しくは、電圧の制御素子と
してＰＮＰ型トランジスタを用いた直列制御素子の安定
化電源回路に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の直列制御型の安定化電源回路においては、入出力
間の電圧差を小さくするために、直列制御素子としてＰ
ＮＰ型のトランジスタを用いている。このような安定化
電源回路を第２図に基づいて説明する。

第２図に示すように、安定化電源回路において、直列制
御素子としてのＰＮＰ型のトランジスタＴｒｚ＋は、工
旦ツタが入力端子Ｖ、に接続され、ベースがトランジス
タＴｒ２＋駆動用のトランジスタＴｒｚ□のコレクタに
接続されている。また、トランジスタＴｒ、、のコレク
タは、出力端子Ｖ０に接続されるとともに、直列に接続
された抵抗Ｒ２Ｒ２□を介して接地されている。上記ト
ランジスタＴｒｚ□は、エミッタが抵抗Ｒ２３を介して
接地され、ベースが差動アンプ２１の出力端子に接続さ
れている。そして、トランジスタＴｒｚ□のベースと入
力端子Ｖ１との間には、定電流源２２が設けられている
。

差動アンプ２１は、反転入力端子が上記抵抗Ｒ２と抵抗
Ｒ２□との接続点に接続されるとともに、非反転入力端
子が基準電圧源２３の出力端子に接続されている。基準
電圧ａ！２３ば、接地端子が接地されでおり、一定の基
準電圧を出力するようになっている。そして、差動アン
プ２１は、上記抵抗ＲＺＩと抵抗Ｒ２□との接続点ｔこ
発生した電圧と基準電圧源２３の基準電圧とを比較し、
これらの電圧差を増幅することにより、定電流＃２２か
ら供給されるトランジスタＴｒｚ□のベース電流を制御
するようになっている。また、過電流保護用のトランジ
スタＴｒｚａは、コレクタがトランジスタＴｒｚのベー
スに接続され、ベースがトランジスタＴｒｚのエミッタ
に接続され、さらにエミッタが接地されている。

上記の安定化電源回路では、差動アンプ２■により抵抗
ＲＺＩと抵抗Ｒ２□との接続点に発生する電圧、すなわ
ち出力電圧から得られた帰還電圧に基づいて）・ランジ
スタＴｒｚ□の動作が制御されるため、トランジスタＴ
ｒｚｚによりトランジスタＴｒ。

のベース電流が制御される。これにより、入力電圧は、
ｌ・ランジスタＴｒ２．に制御され、基準電圧源２３０
基準電圧に応した一定の電圧として出力される。

そして、出力電流の増大により、トランジスタＴｒ２．
のベース電流が増大すると、トランジスタＴｒ２３は、
ベース電位が通常の場合より高くなってＯＮする。この
ため、定電流源２２からトランジスタＴｒ、２のベース
に流れていた電流は、トランジスタＴｒ２３のコレクタ
ーエくツク間を通じて流れるため減少する。これにより
、トランジスタＴｒ２゜が、トランジスタＴｒｚ＋のベ
ース電流を減少させるので、トランジスタＴｒ、は、出
力電流を制限することになる。

ところで、トランジスタＴｒｚ□により制限されている
ときのトランジスタＴｒｚ、のベース電流ＩＲＱは、ト
ランジスタＴｒ２□のベース電流とトランジスタＴｒ、
３のベース電流を無視すれば、となる。ただし、Ｖ　Ｂ
Ｅ２３はトランジスタＴ　ｒ２３のヘースーエ壽ンタ間
電圧である。ここで、安定化電源回路がＩＣ化される場
合、抵抗Ｒ２３は、通常エミッタ拡散抵抗により槽底さ
れ、その抵抗値が約２０００ｐＰｍ／“Ｃの温度特性を
有する。また、トランジスタＴｒ２３におけるベース−
エミッタ間電圧ＶＢＥ２：ｌは、約−３０００ｐ　ｐｍ
／’Ｃの温度特性を有する。従って、上記ベース電流ｒ
Ｉｌｏは、約−５０００ｐｐｍ／”Ｃの温度特性を有す
ることになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記の安定化電源回路では、トランジスタＴ
　ｒｚ＋のベース電流が、トランジスタＴｒ２゜によっ
て精度よく制限されても、出力電流は、トランジスタＴ
ｒ、、の直流電流増幅率ｈｙｉのばらつきにより、その
値が大きくばらついてしまう。このため、トランジスタ
Ｔｒ２．による過電流保護回路を動作させても、出力電
流を所望の値に精度よく制限することが困難になるとい
う問題が生していた。

また、上記の安定化電源回路では、トランジスタＴｒ、
３によりトランジスタＴｒ２．の制限されたベース電流
ＩＥＯの温度特性が、約−５０００ｐｐｍ　／　’Ｃと
大きくなりすぎるため、トランジスタＴｒｚｓが、高温
時に、出力電流が制限すべき値に満たないＭ域でＯＮし
てしまい、過電流保護を正確に行うことができなくなる
おそれがあった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る安定化電源回路は、上記の課題を解決する
ために、入力電圧を制御するＰＮＰ型の電圧制御トラン
ジスタと、出力電圧に随伴して変化する帰還電圧が一定
の基準電圧と等しくなるようにＰＮＰ型Ｉ・ランジスク
のベース電流を制御する制御手段とを備えた安定化電源
回路において、以下に示すように構成されていることを
特徴としている。

すなわち、一定の比率で出力電流を分流するように電圧
制御トランジスタとともにカレントミラー回路を構成す
るＰＮＰ型トランジスタと、ＰＮＰ型トランジスタによ
り取り出された電流を電圧に変換し、この電圧が温度補
償された一定の基準電圧に達すると電圧制御トランジス
タのベース電流を制限する電流制限手段とを備えている
。

なお、制御手段に供給する基準電圧を発生ずる基準電圧
源と、電流制限手段に供給する基準電圧を発生ずる基準
電圧源とは、異なるものであってもよいが、回路の構成
上、通常、同一に構成される。

〔作　用〕

上記の構成によれば、ＰＮＰ型トランジスタにより一定
の比率で取り出された電流は、電流制限手段により電圧
に変換されて、出力電流の検出に利用されるが、この電
圧が、出力電流の増大に伴って上昇し基準電圧に達する
と、同しく電流制限手段により電圧制御トランジスタの
ベース電流が制限されるため出力電流が制限される。

上記の動作においては、出力電流の検出が、ＰＮＰ型ト
ランジスタおよび電流制限手段により電圧制御トランジ
スタの工くツタ側で行われることになるため、電圧制御
トランジスタの直流電流増幅率ｈＦＥにばらつきがあっ
ても、その影響を受けることなく電圧制御トランジスタ
のベース電流を制限することができる。従って、小さい
入出力間の電圧差で電圧制御が可能であるいうＰＮＰ型
の電圧制御トランジスタを用いた安定化電源回路の利点
を損なうことなく、過電流保護を高精度に行うことがで
きる。

また、上記のように、電圧制御トランジスタの工旦ツタ
側で出力電流を検出して、電圧制御トランジスタのベー
ス電流を制限する構成であっても、電流制限手段を動作
させる判別基準として用いられる基準電圧が温度補償さ
れているので、検出電流の温度依存性を大幅に低くする
ことができる。それゆえ、電流制限手段は、高温時に、
出力電流が制限すべき値に満たない領域で動作すること
なく、正確に電流制限動作を行うことができる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図に基づいて説明すれば、以下
の通りである。

本実施例に係る安定化電源回路は、第１図に示すように
、電圧制御トランジスタとしてＰＮＰ型のトランジスタ
Ｔｒ、　と、トランジスタＴｒ、のベース電流を制御す
る制御手段としての制御回路１と、トランジスタＴｒ＋
　とカレントミラー回路を構成するＰＮＰ型のトランジ
スタＴｒｚと、電流制限手段としての過電流保護回路２
とを備えている。トランジスタＴｒ、は、エミッタが安
定化電源回路における入力端子Ｖ８に接続され、コレク
タが安定化電源回路における出力端子■。に接続されて
いる。このトランジスタＴｒ、は、ベース電流が制御回
路１により制御されて入力電圧を制御し、後述する一定
の基準電圧に応じた出力電圧に安定化するようになって
いる。

制御回路１は、抵抗ＲＩ’Ｒ２、）ランジスタＴｒ３、
差動アンプ３、定電流源４および基Ｙ＃電圧源５により
構成されている。直列接続された抵抗Ｒ１・Ｒ２ば、抵
抗Ｒ１の一端がトランジスタＴｒ＋のコレクタに接続さ
れ、抵抗Ｒ２の一端が接地されており、出力電圧を差動
アンプ３へ負帰還させるための帰還電圧を発生する分圧
抵抗回路を構成している。トランジスタＴｒ、は、コレ
クタが上記トランジスタＴｒ、のベースに接続され、エ
ミッタが接地され、さらにベースが差動アンプ３の出力
端子に接続されている。このトランジスタＴｒ＋は、ベ
ースと入力端子Ｖ８間に設けられた定電流源４によりベ
ース電流が供給されて動作し、トランジスタＴｒ、を駆
動するようになっている。

差動アンプ３は、反転入力端子が抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２と
の接続点に接続され、非反転入力端子が基準電圧源５の
出力端子に接続されている。この差動アンプ３は、抵抗
Ｒ１・Ｒ２によって得られた帰還電圧が、基準電圧源５
の基準電圧と等しくなるように両電圧の差を増幅するこ
とにより、トランジスタＴｒ３のベース電流を制御し、
間接的にトランジスタＴｒ、のベース電流を制御するよ
うになっている。また、基準電圧源５は、接地端子が接
地されている。この基準電圧源５は、温度補償がなされ
ており、例えば、バンドギャップリファレンス回路によ
り構成されて、一定の基準電圧を発生するようになって
いる、 トランジスタＴｒ、は、エミッタがトランジスタＴｒ、
のエミッタに接続され、ベースがトランジスタＴｒ、の
ベースに接続されることにより、トランジスタＴｒ、と
ともにカレントミラー回路を構成している。トランジス
タＴｒ２は、エミッタに流れる電流とトランジスタＴｒ
、のエミッタに流れる電流との比がｌ　：Ｎ　（Ｎ＞１
）となるように、トランジスタＴｒ、　との工ξツタ面
積比が１：Ｎに設定されている。例えば、定格出力電流
がＩへの安定化電源回路では、Ｎが４０に設定される。

また、トランジスタＴ　ｒ　ｚのベースは、過電流保護
回路２における抵抗Ｒ３を介して接地されている。

過電流保護回路２は、上記抵抗Ｒ３および差動アンプ６
により構成されている。差動アンプ６ば、反転入力端子
が制御回路１における基準電圧源５の出力端子に接続さ
れ、反転入力端子が上記トランジスタＴｒｚのコレクタ
と抵抗Ｒ３との接続点に接続されている。また、差動ア
ンプ６の出力端子は、制御回路１におけるトランジスタ
Ｔｒ。

のベースに接続されている。抵抗Ｒ３は、トランジスタ
Ｔｒｚにより上記の比率で出力電流から分流された電流
を電圧に変換するようになっている。そして、差動アン
プ３は、抵抗Ｒ１により変換された検出電圧を基準電圧
源５の基準電圧と比較し、検出電圧が基準電圧に達する
と、トランジスタＴｒ３のベース電流を引き込んで減少
させるようになっている。

上記の構成において、入力端子Ｖ、から入力された入力
電圧がｌ・ランジスタＴｒ＋　により制御され、出力端
子Ｖ０に出力されており、この出力電圧は、抵抗Ｒ１・
Ｒ２により分圧されて差動アンプ３に帰還電圧として人
力されている。このとき、出力電圧が変動するとそれに
随伴して上記帰還電圧も変動するが、差動アンプ３が帰
還電圧を基準電圧源５の基準電圧と等しくするように両
型圧の差を増幅するので、トランジスタＴｒ３が差動ア
ンプ３の出力に応じてトランジスタＴｒ、のベース電流
を調整する。これにより、トランジスタＴｒ＋が、出力
電圧の変動を打ち消すように入力電圧を制御し、出力電
圧を一定に保持する。

このとき、トランジスタＴｒｚがＯＮしているため、ト
ランジスタＴｒ、のエミッタに流れ込む出力電流Ｉ０の
１／Ｎの電流が、過電流保護回路２における抵抗Ｒ３に
流れており、抵抗Ｒ３により電圧に変換される。ここで
、過負荷や出力短絡により出力電流が増大すると、抵抗
Ｒ３を流れる電流も増大するため、抵抗Ｒ３の両端の電
位差が増大する。そして、この電位差が基準電圧に達す
ると、差動アンプ６の出力が制御回路ｌにおけるトラン
ジスタＴｒ３のベース電流を減少させるため、トランジ
スタＴｒ＋は、トランジスタＴｒのベース電流を制限さ
せる。従って、出力電流■。

は、トランジスタＴ　ｒ　＋　によりほぼ一定値に制限
されることになる。

ところで、このとき、トランジスタＴ　ｒ　２を介して
過電流保護回路２に流れ込む電流１゜／Ｎは、基準電圧
をＶ　ｒｌｌｆとすれば、 １（Ｉ　　　Ｖｌ、４ Ｎ　　　　　Ｒ。

となる。上式において、抵抗Ｒ３は、従来と同様エミッ
タ拡散抵抗により構成されているため、その抵抗値が約
２０００　ｐ　ｐｍ／”Ｃの温度依存性を有している。

また、基準電圧Ｖ１８．は、基準電圧源５が温度補償さ
れているために約２００ｐｐｍ／”Ｃの温度特性を有し
ている。それゆえ、検出電流となる１、／Ｎが、約２２
００ｐｐｍ／”Ｃの温度特性を有することになり、過電
流保護回路２の電流検出精度を向上させることができる
。

〔発明の効果〕

本発明に係る安定化電源回路は、以上のように、一定の
比率で出力電流を分流するように電圧制御トランジスタ
とでカレントミラー回路を構成するＰＮＰ型トランジス
タと、ＰＮＰ型トランジスタにより取り出された電流を
電圧に変換し、この電圧が温度補償された一定の基準電
圧に達すると電圧制御１−ランジスタのベース電流を制
限する電流制限手段とを備えている構成である。

これにより、電圧制御トランジスタのエミンタ側で出力
電流の検出を行うことができ、ＰＮＰ型トランジスタの
直流電流増幅率にばらつきがあっても、その影響を受け
ることなく電圧制御トランジスタのベース電流を制限す
ることができる。それゆえ、小さい入出力間の電圧差で
電圧制御が可能であるいうＰＮＰ型の電圧制御トランジ
スタを用いた安定化電源回路の利点を損なうことなく、
過電流保護を高精度に行うことができる。

また、電流制限手段を動作させる基準電圧が温度補償さ
れているので、電流制御手段の電流検出精度を向上させ
ることができる。それゆえ、電流制限手段は、高温時に
、出力電流の小さい領域で動作することがなくなり、正
確に電流制限動作を行うことができる。

５ 従って、本発明によれば、安定化電源回路に、より高度
な過電流保護機能を提供することができるという効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すものであって、安定化
電源回路の構成を示す回路図である。 第２図は従来例を示すものであって、安定化電源回路の
構成を示す回路図である。 １は制御回路（制御手段）、２は過電流保護回路（電流
制限手段）、Ｔｒ、ばトランジスタ（電圧制御ｌ・ラン
ジスタ）、Ｔｒｚはトランジスタ（ＰＮＰ型１−ランジ
スタ）である。 ６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、入力電圧を制御するＰＮＰ型の電圧制御トランジス
   タと、出力電圧に随伴して変化する帰還電圧が一定の基
   準電圧と等しくなるようにＰＮＰ型トランジスタのベー
   ス電流を制御する制御手段とを備えた安定化電源回路に
   おいて、 一定の比率で出力電流を分流するように電圧制御トラン
   ジスタとでカレントミラー回路を構成するＰＮＰ型トラ
   ンジスタと、ＰＮＰ型トランジスタにより取り出された
   電流を電圧に変換し、この電圧が温度補償された一定の
   基準電圧に達すると電圧制御トランジスタのベース電流
   を制限する電流制限手段とを備えていることを特徴とす
   る安定化電源回路。