JPH04340614A - 定電圧回路 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、バンドギャップ回路
を用いた定電圧回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、各種電子回路に対して基準電圧を
付与する手段としてバンドギャップ回路を利用した定電
圧回路が用いられている。例えば、図２は、この種の定
電圧回路を示す。即ち、この定電圧回路は、基準電圧を
発生させるバンドギャップ回路２、バンドギャップ回路
２が出力する定電圧のエラー電圧を検出するエラー検出
回路４及び出力回路６を備えている。

【０００３】バンドギャップ回路２には、抵抗２１、ト
ランジスタ２２、ダイオード２３、２４及び抵抗２５か
らなる直列回路とともに、抵抗２６、ダイオード２７、
２８、２９の直列回路が並設され、トランジスタ２２の
ベースにはダイオード２７、２８、２９によって形成さ
れたバイアス電圧が加えられている。そして、このバン
ドギャップ回路２には出力回路６の抵抗６１を通して電
源が接続され、電源端子１０には電源電圧Ｖｃｃが加え
られている。抵抗２１の値はトランジスタ２２のベース
・コレクタが同電位になるように設定する。このバンド
ギャップ回路２において、トランジスタ２２を通してダ
イオード２３、２４及び抵抗２５側に流れる電流をＩ１
　、ダイオード２７、２８、２９側に流れる電流をＩ２
　、抵抗２１、２５の抵抗値をＲ１　、Ｒ２　、ダイオ
ード２７、２８、２９をトランジスタで構成するものと
し、そのベース・エミッタ間電圧を

【外１】 とするとき、バンドギャップ回路２から出力される定電
圧Ｖｒｅｇは、

【０００４】

【数１】

【０００５】となる。ただし、電流Ｉ１　、Ｉ２　の大
小関係はＩ２　＞Ｉ１　に設定され、ｋはボルツマン定
数、ｑは電子の電荷量、Ｔは温度であり、ｋＴ／ｑは定
数である。このバンドギャップ回路２では、抵抗２１、
２５、２６の値を適当に選ぶことで、出力される定電圧
Ｖｒｅｇが持つ温度係数を零にすることができる。

【０００６】エラー検出回路４には、エミッタを共通に
接続した一対のトランジスタ４１、４２からなる差動回
路が設置されており、この差動対を成す各トランジスタ
４１、４２のエミッタ側には差動対に動作電流を流すト
ランジスタ４３が直列に接続され、このトランジスタ４
３のベース・エミッタ間にはバンドギャップ回路２のダ
イオード２９が接続されている。ダイオード２９及びト
ランジスタ４３は、カレントミラー回路を構成しており
、電流Ｉ２　がトランジスタ４３に流れ、これが差動回
路の動作電流となっている。そして、トランジスタ４１
のベースには、抵抗２１の電流Ｉ１　による電圧降下、
即ち、トランジスタ２２のコレクタ電圧が加えられ、ま
た、トランジスタ４２のベースにはトランジスタ２２の
ベース電圧が加えられて差動回路によって比較され、ト
ランジスタ２２のベース電圧とコレクタ電圧との間のエ
ラー電圧が検出される。即ち、差動回路のトランジスタ
４１、４２にはエラー電圧の増減に応じた電流が流れる
。この場合、トランジスタ２２のコレクタ電圧がそのベ
ース電圧より高い場合には、トランジスタ４１側にエラ
ー電圧に応じた電流が流れる。トランジスタ４１、４２
のコレクタと電源ライン１８との間には能動負荷として
カレントミラー回路を構成するトランジスタ４４、４５
が接続されており、エラー電圧に応じた電流がトランジ
スタ４１、４５のコレクタ側から取り出される。

【０００７】そして、出力回路６には抵抗６１とともに
トランジスタ６２、６３が設置され、各トランジスタ６
２、６３はダーリントン接続され、トランジスタ６２の
ベースはトランジスタ４１、４５のコレクタに接続され
ている。そこで、トランジスタ４１にエラー電圧を表す
電流が流れる場合、その電流はトランジスタ６２のベー
ス側から引かれ、トランジスタ６２にはエラー電圧に応
じたベース電流が流れる。このトランジスタ４１に流れ
る電流は、トランジスタ６２、６３の電流増幅率倍され
て抵抗６１を通して電源側から接地側に放流される。こ
のとき、抵抗６１にはトランジスタ６３に流れる電流に
応じた電圧降下が生じ、その分だけ定電圧Ｖｒｅｇが低
下する。また、トランジスタ４１が遮断状態にあるとき
は、トランジスタ６２が非導通となり、トランジスタ６
３も非導通となるので、抵抗６１にはバンドギャップ回
路２側を通して電流が流れることになる。このようなエ
ラー電圧によって抵抗６１に流れる電流を制御すること
により、出力端子１２から取り出される定電圧Ｖｒｅｇ
の安定化が図られるのである。

【０００８】次に、図３は、バンドギャップ回路を用い
た従来の他の定電圧回路を示す。この定電圧回路では、
出力回路６にトランジスタ６２、６３に加え、抵抗６４
及びトランジスタ６６を図２の抵抗６１に代えて設置し
たものであり、トランジスタ６２のエミッタを電源ライ
ンに直結した構成が取られている。このような定電圧回
路においても、出力端子１２から取り出すべき定電圧Ｖ
ｒｅｇの安定化が同様に図られる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図２に示し
た定電圧回路では、抵抗６１に負荷電流が流れ、その電
力が大きいため、抵抗６１は集積回路の外付けとなるこ
と、安定化のためにトランジスタ６３に流れる電流が無
効電流となること、しかも、この無効電流が大きいため
トランジスタ６３に大容量のものが必要となること等の
不都合がある。また、図３に示した定電圧回路では、出
力回路６に設置されているトランジスタ６３、６６がＮ
ＰＮ型トランジスタで構成されるため、得るべき定電圧
Ｖｒｅｇが電源電圧Ｖｃｃ−ベース・エミッタ間電圧Ｖ
ｆ以上にならないこと、図２に示した定電圧回路と同様
にトランジスタ６３に大きな無効電流が流れること等の
不都合がある。また、何れの定電圧回路も定電圧Ｖｒｅ
ｇを立上りのために高い電源電圧Ｖｃｃが必要である。

【００１０】そこで、この発明は、電源電圧に対する定
電圧出力の安定化とともに低い電源電圧で定電圧出力が
得られる定電圧回路を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明の定電圧回路は
、バンドギャップ回路（２）を用いて定電圧（定電圧Ｖ
ｒｅｇ）出力を発生する定電圧回路であって、前記バン
ドギャップ回路が発生した定電圧と設定値との間のエラ
ー電圧を検出するエラー検出回路（４）と、このエラー
検出回路から前記エラー電圧を表す電流を受け、この電
流に応じた電流を発生して前記バンドギャップ回路に帰
還する出力回路（６）と、電源電圧の立上り時に前記バ
ンドギャップ回路に起動電流を流す起動回路（８）とを
備えたことを特徴とする。

【００１２】

【作用】バンドギャップ回路は、電源の立上り時、起動
回路からの起動電流の流れ込みによって起動され、起動
回路を通して加えられる電源電圧Ｖｃｃによって駆動さ
れる。即ち、起動回路は、エラー検出回路からエラー電
圧を表す電流を受け、その電流に応じた電流を起動電流
としてバンドギャップ回路に供給する。この結果、バン
ドギャップ回路は起動され、定電圧出力が得られる。こ
のバンドギャップ回路によって得られる定電圧Ｖｒｅｇ
は、数１で示した通りである。このバンドギャップ回路
における定電圧と設定値との間の誤差であるエラー電圧
はエラー検出回路における差動回路を通じて検出され、
差動回路にはエラー電圧を表す電流が流れる。この電流
はエラー検出回路から出力回路に流れ、出力回路を通し
て定電圧を安定化させる電流としてバンドギャップ回路
側に帰還され、定電圧出力の安定化が図られる。

【００１３】

【実施例】図１は、この発明の定電圧回路の一実施例を
示す。この定電圧回路には、基準電圧を形成するバンド
ギャップ回路２、エラー検出回路４、出力回路６及び起
動回路８が設置されている。バンドギャップ回路２には
、定電圧出力ライン１４と基準電位点を成す接地ライン
１６との間に抵抗２１、トランジスタ２２、ダイオード
２３、２４及び抵抗２５からなる直列回路が設置されて
いるとともに抵抗２６及びダイオード２７、２８、２９
からなる直列回路が設置されている。抵抗２６及びダイ
オード２７、２８、２９からなる直列回路はトランジス
タ２２に対するバイアス回路を構成しており、抵抗２６
とダイオード２７の接続点に発生する電圧がトランジス
タ２２のベースに加えられている。トランジスタ２２を
通してダイオード２３、２４側に流れる電流をＩ１　、
ダイオード２７、２８、２９側に流れる電流をＩ２　と
すれば、トランジスタ２２のベース電圧は、ダイオード
２７、２８、２９のダイオード電圧

【外２】 、即ち、トランジスタ２２のベース・エミッタ間電圧を

【外１】とすると、３

【外１】（＝３

【外２】）で与えられる。また、トランジスタ２２のコ
レクタ電圧は、抵抗２１の抵抗値をＲ１　とすると、抵
抗２１の電圧降下Ｒ１　・Ｉ１　で与えられる。したが
って、このバンドギャップ回路２では、定電圧Ｖｒｅｇ
を得るため、トランジスタ２２のベース電圧とコレクタ
電圧とを等しく設定する。

【００１４】エラー検出回路４は、バンドギャップ回路
２におけるエラー電圧、即ち、トランジスタ２２のベー
ス電圧とコレクタ電圧との差電圧を求めるために設置さ
れたものである。このエラー検出回路４には、エミッタ
を共通に接続した一対のトランジスタ４０１、４０２か
らなる差動回路が４００が設置されており、トランジス
タ４０１のベースにはトランジスタ２２のベースが接続
されてそのベース電圧、トランジスタ４０２のベースに
はトランジスタ２２のコレクタが接続されてそのコレク
タ電圧が加えられている。トランジスタ４０１、４０２
のエミッタと接地ライン１６との間には差動回路４００
に動作電流を流す手段としてトランジスタ４０３が接続
されており、トランジスタ４０３のベースはバンドギャ
ップ回路２のダイオード２８、２９の接続点に接続され
ている。即ち、ダイオード２９はトランジスタ４０３の
バイアス回路を構成しており、ダイオード２９とトラン
ジスタ４０３はカレントミラー回路を構成している。そ
して、トランジスタ４０２のコレクタには電源ライン１
８が直結されて電源電圧Ｖｃｃが加えられ、また、トラ
ンジスタ４０１のコレクタと電源ライン１８との間には
抵抗４０５、ダイオード４０６及びトランジスタ４０７
が直列に接続され、トランジスタ４０７はベース・コレ
クタの共通化、即ち、ダイオード接続されている。これ
ら抵抗４０５、ダイオード４０６及びトランジスタ４０
７は、差動回路４００の能動負荷であって、トランジス
タ４０１に流れる電流、即ち、エラー電圧に応じた電流
を取り出す電流取出手段を構成している。

【００１５】また、出力回路６は、エラー検出回路４の
出力を受けて取り出すべき定電圧Ｖｒｅｇの安定化を図
る手段である。この出力回路６は、ベースがトランジス
タ４０７のベース・コレクタと共通化されたトランジス
タ６０１とともに、定電圧出力ライン１４と電源ライン
１８との間に接続されたトランジスタ６０２を備えてい
る。トランジスタ６０１のエミッタはトランジスタ６０
２のベースに接続され、トランジスタ６０２のベース電
流はトランジスタ６０１によって与えられる。トランジ
スタ６０１はトランジスタ４０７とカレントミラー回路
を構成しており、エラー電圧に応じた電流、即ち、トラ
ンジスタ４０７を通して得られる電流がトランジスタ６
０１に供給される結果、トランジスタ６０２にはエラー
電圧の増減に対応し、その増減を抑制する電流が流れる
。

【００１６】そして、起動回路８は、バンドギャップ回
路２に起動電流を流す手段であって、電源ライン１８と
定電圧出力ライン１４との間にトランジスタ８００を接
続したものである。トランジスタ８００のベースはトラ
ンジスタ４０７のベース・コレクタと共通化されており
、トランジスタ８００にベース電圧を与えている。

【００１７】以上の構成に基づいて、動作を説明する。 図示しない電源スイッチを投入し、電源電圧Ｖｃｃを立
ち上げると、エラー検出回路４の抵抗４０５、ダイオー
ド４０６及びトランジスタ４０７に電流が流れ、トラン
ジスタ８００にベース電圧が与えられてトランジスタ８
００が導通する。この結果、バンドギャップ回路２の定
電圧出力ライン１４側には、電源電圧Ｖｃｃからダイオ
ード４０６、トランジスタ４０７及びトランジスタ４０
８のベース・エミッタ間電圧、即ち、ダイオードの順方
向降下電圧３

【外１】を引いた値の電圧（Ｖｃｃ−３

【外１】）が加
えられ、電源ライン１８からトランジスタ８００を通し
てバンドギャップ回路２に起動電流が流れる。この結果
、バンドギャップ回路２が起動し、出力端子１２には定
電圧Ｖｒｅｇが得られる。

【００１８】ここで、定電圧Ｖｒｅｇは、数１で与えら
れ、この数１において、定電圧Ｖｒｅｇが設定値の場合
、Ｉ２　／Ｉ１　＝Ｓとすると、定電圧Ｖｒｅｇが設定
値より高くなるとき、Ｉ２　／Ｉ１　＞Ｓとなり、トラ
ンジスタ４０２のベース電圧が高くなる。また、定電圧
Ｖｒｅｇが設定値より低くなると、Ｉ２　／Ｉ１　＜Ｓ
となり、トランジスタ４０２のベース電圧が低くなる。

【００１９】このような定電圧Ｖｒｅｇと設定値との間
に発生するエラー電圧がエラー検出回路４によって検出
される。即ち、トランジスタ４０２のベース電圧が高く
なるときトランジスタ４０２が導通し、また、トランジ
スタ４０１のベース電圧が高くなるときトランジスタ４
０１が導通し、トランジスタ４０１に流れる電流がトラ
ンジスタ４０７に流れる。トランジスタ４０７に流れる
電流はカレントミラー効果によってトランジスタ６０１
に流れ、このトランジスタ６０１を通してトランジスタ
６０２のベース電流が与えられる。トランジスタ６０１
に流れる電流はトランジスタ６０２の電流増幅率倍され
てトランジスタ６０２に流れ、この電流がバンドギャッ
プ回路２に定電圧出力ライン１４側から供給される。こ
の結果、定電圧Ｖｒｅｇの安定化が図られ、設定値の定
電圧Ｖｒｅｇを得ることができるのである。

【００２０】このような動作が得られる定電圧回路の特
徴を列挙すれば次の通りである。 ａ．この定電圧回路は、従来回路のような無効電流が少
なく、電力損失の少ない高効率化を図ることができる。 ｂ．この定電圧回路は、単一の半導体集積回路で構成す
ることができる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
、低消費電力の定電圧回路を実現でき、低い電源電圧で
定電圧出力を得ることができるとともに、単一の半導体
集積回路で構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の定電圧回路の実施例を示す回路図で
ある。

【図２】従来の定電圧回路を示す回路図である。

【図３】従来の定電圧回路を示す回路図である。

【符号の説明】

２　　バンドギャップ回路 ４　　エラー検出回路 ６　　出力回路 ８　　起動回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　バンドギャップ回路を用いて定電圧出
   力を発生する定電圧回路であって、前記バンドギャップ
   回路が発生した定電圧と設定値との間のエラー電圧を検
   出するエラー検出回路と、このエラー検出回路から前記
   エラー電圧を表す電流を受け、この電流に応じた電流を
   発生して前記バンドギャップ回路に帰還する出力回路と
   、電源電圧の立上り時に前記バンドギャップ回路に起動
   電流を流す起動回路と、を備えたことを特徴とする定電
   圧回路。