JPH0769749B2 - 直流電源回路 - Google Patents

直流電源回路

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JPH0769749B2
JPH0769749B2 JP2290067A JP29006790A JPH0769749B2 JP H0769749 B2 JPH0769749 B2 JP H0769749B2 JP 2290067 A JP2290067 A JP 2290067A JP 29006790 A JP29006790 A JP 29006790A JP H0769749 B2 JPH0769749 B2 JP H0769749B2
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忠司 能勢
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関西日本電気株式会社
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/18Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to reversal of direct current
    • 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
    • G05F1/569Regulating 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 for protection

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は直流電源回路に関し、詳しくは入力端子と出力
端子間に電圧制御用パワーMOSFETからなる直列制御素子
を設けた直流電源回路に関する。
[従来の技術] 例えば、Nチャンネル型パワーMOSFETを使用した直流電
源回路の従来例を第2図に示し説明する。
同図に示す直流電源回路において、(1)は電圧制御用
パワーMOSFETで、そのドレインDが入力端子(2)に、
ソースSが出力端子(3)に夫々接続されている。
(4)は上記パワーMOSFET(1)のゲートGに接続され
たチャージポンプ、(5)は制御出力増幅用のNチャン
ネル型MOSFETで、そのドレインDがパワーMOSFET(1)
のゲートGに接続され、ソースSが接地端子(6)に接
続される。(7)(8)はパワーMOSFET(1)のソース
Sと接地端子(6)との間に接続された電圧設定用の分
圧抵抗、(9)は誤差電圧増幅用の差動増幅器で、その
一方の入力は基準電圧源(10)が接続されると共に他方
の入力は上記分圧抵抗(7)(8)の中間接続点aが接
続され、その出力は制御出力増幅用MOSFET(5)のゲー
トGに接続される。
上記構成からなる直流電源回路では、入力端子(2)か
らの入力電圧VINがハイレベルとなるとチャージポンプ
(4)が動作し、パワーMOSFET(1)のゲート電圧を入
力電圧VIN以上に昇圧してパワーMOSFET(1)をONさせ
る。これにより出力端子(3)に出力電圧VOUTが得られ
る。この時、基準電圧源(10)に基づく差動増幅器
(9)の出力により制御出力増幅用MOSFET(5)が作動
して分圧抵抗(7)(8)の分圧比に応じた出力電圧V
OUTとなる。
[発明が解決しようとする課題] ところで、上述した直流電源回路では、電源が何らかの
原因により瞬断して入力電圧VINが出力電圧VOUTよりも
低下するような状態が発生すると、パワーMOSFET(1)
のソース・ドレイン間に寄生するダイオードが導通して
出力端子(3)から入力端子(2)に向けて電流が逆流
することになる。この場合、出力端子(3)に、電源が
瞬断した時にバックアップ電圧をメモリに供給するため
のメモリ用バックアップ回路が接続されていると、上記
バックアップ回路の二次電池やコンデンサに充電された
バックアップ電力が上述した寄生ダイオードによる電流
の逆流で放電されてしまいバックアップ電圧の低下を招
くという問題があった。また、分圧抵抗(7)(8)に
も電流が流れるのでバックアップ電圧の低下がより一層
顕著となる。
そこで、本発明は上記問題点に鑑みて提案されたもの
で、その目的とするところは、電圧制御用パワーMOSFET
のソース・ドレイン間に寄生するダイオードが導通する
ことを防止して出力端子から入力端子に向う電流の逆流
を阻止するとともに分圧抵抗に電流が流れるのを防止し
た直流電源回路を提供することにある。
[課題を解決するための手段] 本発明における上記目的を達成するための技術的手段
は、入力端子と出力端子間に電圧制御用パワーMOSFETか
らなる直列制御素子を設け、出力端子と接地端子間に電
圧設定用の分圧抵抗を配した直流電源回路において、 入力端子に出力端子側を電源とする二段のインバータ回
路を接続し、後段のインバータ回路の出力にパワーMOSF
ETのバックゲートを接続すると共に電圧設定用の分圧抵
抗を接続して、前記後段のインバータ回路を、 入力端子のハイ・ロウレベルに応動して、前記パワーMO
SFETのバックゲートを前記パワーMOSFETが正常に制御動
作を行う電圧と前記パワーMOSFETのソース・ドレイン間
に寄生するダイオードが非導通となる電圧とに切換える
スイッチ手段と、 入力電圧のハイ・ロウレベルに応動して前記電圧設定用
の分圧抵抗を接続非接続に切換えるスイッチ手段とを兼
ねるものとしたことを特徴とする。
[作用] 本発明に係る直流電源回路では、パワーMOSFETのバック
ゲートが電圧切換られ、入力電圧がロウレベルとなった
時にパワーMOSFETのソース・ドレイン間に寄生するダイ
オードが非導通となるようにそのバックゲート電圧をコ
ントロールするとともに分圧抵抗を切り離すので、電源
が瞬断して入力電圧がロウレベルとなった時、出力端子
から入力端子に向かう電流も、分圧抵抗を流れる放電も
確実に阻止し得る。
[実施例] 本発明に係る直流電源回路の一実施例を第1図に示し説
明する。なお、第2図の直流電源回路と同一、又は相当
部分には同一参照符号を付して重複説明は省略する。
本発明の特徴は、第1図に示すように電圧制御用パワー
MOSFET(1)のバックゲートBGが接続され、入力電圧V
INがロウレベルとなった時にパワーMOSFET(1)のソー
ス・ドレイン間に寄生するダイオードが非導通となるよ
うにそのバックゲート電圧をコントロールするバックゲ
ート制御回路(11)を設けたことにある。具体的に、上
記スイッチ手段としてのインバータ回路(13)を設けた
点にある。具体的に上記インバータ回路(13)は入力端
子(2)に接続された二段のインバータ回路(12),
(13)の後段であって、上記パワーMOSFET(1)のバッ
クゲートBGをソースSから分離して上述した後段のイン
バータ回路(13)の出力に接続する。更に具体的に、二
段のインバータ回路(12)(13)はPチャンネル型MOSF
ET(14)(15)とNチャンネル型MOSFET(16)(17)で
夫々回路構成される。前段のインバータ回路(12)で
は、Pチャンネル型MOSFET(14)とNチャンネル型MOSF
ET(16)の各ゲートGを共通接続し、その接続点bを入
力端子(2)に接続し、Pチャンネル型MOSFET(14)と
Nチャンネル型MOSFET(16)の各ドレインDを共通接続
し、その接続点cを後段のインバータ回路(13)の入力
に接続する。Pチャンネル型MOSFET(14)のソースSを
パワーMOSFET(1)のソースSに接続すると共にNチャ
ンネル型MOSFET(16)のソースSを接地端子(6)に接
続する。また、後段のインバータ回路(13)では、Pチ
ャンネル型MOSFET(15)とNチャンネル型MOSFET(17)
の各ゲートGを共通接続し、その接続点dを、前段のイ
ンバータ回路(12)の出力であるPチャンネル型MOSFET
(14)とNチャンネル型MOSFET(16)の各ドレインDの
共通接続点cに接続する。Pチャンネル型MOSFET(15)
とNチャンネル型MOSFET(17)の各ドレインDを共通接
続し、その接続点eをパワーMOSFET(1)のバックゲー
トBGとに接続する。Pチャンネル型MOSFET(15)のソー
スSをパワーMOSFET(1)のソースSに接続すると共に
Nチャンネル型MOSFET(17)のソースSを接地端子(6
に接続する。すなわち本実施例においては、パワーMOSF
ET(1)のバックゲートをスイッチ手段としてのインバ
ータ(13)が出力端子(3)(=ソースS)と接地端子
(6)とに切換えるものである。但しソース(S)とド
レイン(D)との間で切換えるよう構成することもでき
る。
一方電圧設定用の分圧抵抗(7)(8)の直列接続の一
端はインバータ(13)の出力点eに接続され、他端は接
続端子(6)に接続されている。そこで入力端子VINが
ハイレベルの時は出力端子(3)−接置端子(6)間に
接続され、ロウレベルの時は出力端子(3)より電気的
に切り離される。
上記構成からなる直流電源回路では、入力端子(2)か
らの入力電圧VINがハイレベルとなるとチャージポンプ
(4)が動作し、パワーMOSFET(1)のゲート電圧を入
力電圧VIN以上に昇圧してパワーMOSFET(1)をONさせ
る。これにより出力端子(3)に出力電圧VOUTが得られ
る。この時、基準電圧源(10)に基づく誤差電圧増幅用
差動増幅器(9)の出力は制御出力増幅用MOSFET(5)
で増幅されその制御電圧によりパワーMOSFET(1)のゲ
ートが駆動され、分圧抵抗(7)(8)による分圧比に
応じた出力電圧VOUTが得られる。
本発明に係る直流電源回路では、電源が何らかの原因に
より瞬断し、入力端子(2)からの入力電圧VINが出力
電圧VOUTよりも低下するような状態が発生してロウレベ
ルとなっても、二段のインバータ回路(12)(13)にお
いて、前段のインバータ回路(12)のPチャンネル型MO
SFET(14)とNチャンネル型MOSFET(16)の各ゲート電
圧がロウレベルとなり、Pチャンネル型MOSFET(14)が
ONしてNチャンネル型MOSFET(16)がOFFし、Pチャン
ネル型MOSFET(14)とNチャンネル型MOSFET(16)の各
ドレインDの共通接続点cで前段のインバータ回路(1
2)の出力がハイレベルとなる。すると、後段のインバ
ータ回路(13)のPチャンネル型MOSFET(15)とNチャ
ンネル型MOSFET(17)の各ゲート電圧がハイレブルとな
り、Pチャンネル型MOSFET(15)がOFFしてNチャンネ
ル型MOSFET(17)がONし、Pチャンネル型MOSFET(15)
とNチャンネル型MOSFET(17)の各ドレインDの共通接
続点eで後段のインバータ回路(13)の出力がロウレベ
ルとなる。これによりパワーMOSFET(1)のバックゲー
トBGと分圧抵抗(7)との接続点fでの電位がロウレベ
ルとなるため、上記パワーMOSFET(1)のバックゲート
電圧がロウレベルに保持される。その結果、パワーMOSF
ET(1)のソース・ドレイン間に寄生するダイオードが
導通することなく、出力端子(3)から入力端子(2)
に向けて電流が逆流することもない。
従って、出力端子(3)に、電源が瞬断した時にバック
アップ電圧をメモリに供給するためのメモリ用バックア
ップ回路が接続されている場合でも、上記バックアップ
回路の二次電池やコンデンサに充電されたバックアップ
電力が消費されてその電圧も低下するおそれはない。
また、前述したようにパワーMOSFET(1)のバックゲー
トBGと分圧抵抗(7)との接続点fでの電位がロウレベ
ルとなるため、分圧抵抗(7)(8)にも電流が流れる
ことはないので、バックアップ電圧が消費されて低下す
ることをより一層確実に阻止できる。本実施例において
は、入力端子VINのハイ・ロウレベルに応動してパワー
MOSFET(1)のバックゲートを正常に制御動作する電圧
とソース・ドレイン間に寄生するダイオードが非導通と
なる電圧とに切換えるスイッチ手段と、分圧抵抗(7)
(8)を出力端子(3)に接続−非接続に切換えるスイ
ッチ手段をインバータ(13)で共用としたが別に設ける
こともできる。
[発明の効果] 本発明に係る直流電源回路によれば、電源が瞬断して入
力電圧がロウレベルとなった時、パワーMOSFETのバック
ゲート電圧をパワーMOSFETのソース・ドレイン間に寄生
するダイオードを非導通にする電圧に切換えるので出力
端子から入力端子に向う電流の逆流を確実に阻止するこ
とができる。特に、出力端子にメモリ用バックアップ回
路が接続されている場合には、上記バックアップ回路で
のバックアップ電力が消費されてその電圧が低下が抑制
されバックアップ性能が大幅に向上する。
また、電圧設定用の分圧抵抗にも電流が流れることはな
いので、バックアップ電力が消費されてその電圧が低下
することをより一層確実に阻止できてバックアップ性能
はより一層向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る直流電源回路の一実施例を示す回
路図である。 第2図は直流電源回路の従来例を示す回路図である。 (1)……電圧制御用パワーMOSFET、 (2)……入力端子、 (3)……出力端子、 (6)……接地端子、 (7)(8)……分圧抵抗、 (9)……差動増幅器、 (11)……バックゲート制御回路、 (12)……インバータ回路、 (13)……インバータ回路(スイッチ手段)。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力端子と出力端子間に電圧制御用パワー
    MOSFETからなる直列制御素子を設け、出力端子と接地端
    子間に電圧設定用の分圧抵抗を配した直流電源回路にお
    いて、 入力端子に出力端子側を電源とする二段のインバータ回
    路を接続し、後段のインバータ回路の出力にパワーMOSF
    ETのバックゲートを接続すると共に電圧設定用の分圧抵
    抗を接続して、前記後段のインバータ回路を、 入力端子のハイ・ロウレベルに応動して、前記パワーMO
    SFETのバックゲートを前記パワーMOSFETが正常に制御動
    作を行う電圧と前記パワーMOSFETのソース・ドレイン間
    に寄生するダイオードが非導通となる電圧とに切換える
    スイッチ手段と、 入力電圧のハイ・ロウレベルに応動して前記電圧設定用
    の分圧抵抗を接続非接続に切換えるスイッチ手段とを兼
    ねるものとしたことを特徴とする直流電源回路。
JP2290067A 1990-10-25 1990-10-25 直流電源回路 Expired - Lifetime JPH0769749B2 (ja)

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