JPH077312B2 - 直流電源開閉回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はトランジスタ制御方式の安定化回路を含み形成
された直流電源開閉回路に関する。

［従来の技術］ 直流入力電源に接続されるベース電流供給用の第１の抵
抗を含み形成されたトランジスタ制御方式の安定化回路
と，この安定化回路で生成された安定化電源電圧が基準
電圧と等しくなったときに信号を発する信号発生器と、
安定化電源から２次電源を生成するスイッチング方式の
２次電源回路とを備えた直流電源開閉回路が知られてい
る。

かかる従来の直流電源開閉回路の一般的構造は第２図に
示す通りである。第２図において、直流電源開閉回路は
安定化回路10と直流制限回路20とを含み安定化電源３を
生成するとともに安定化電源３に接続された信号発生器
30および２次電源回路40とを備えた構成とされている。

安定化回路10は直列制御素子としてのトランジスタTR
1、負帰還用のコレクタ抵抗としての第１の抵抗R1、ツ
ェナーダイオードZDとからなり、いわゆるエミッタ・ホ
ロワ形安定化電源を形成する。第１の抵抗R1はスイッチ
SWをONしたときに直流入力電源（非安定化電源）１の高
電位側電路に接続されベース電流を供給する。リップル
整定用のコンデンサＣが設けられている。

電流制限回路20は、電源投入時のラッシュ電源を制御す
るもので、抵抗R3,R5,R6、トランジスタTR3,TR4とから
なり，負荷電流（安定化電源電流）を検出して電流ラッ
シュを抑制する。

また、安定化電源３に接続された信号発生器30は、接続
された機器の正常かつ安定動作条件を確立した時に機器
側へリセット解除信号を出力するもので、安定化電源電
圧V1Nと予め設定された基準電圧Vrefとを比較してV1n≧
Vretとなったときにリセット解除信号を出力する。２次
電源回路40は機器内部で使用する新たな２次電源（例え
ば＋5V）を生成するものでスイッチング制御方式であ
る。

従って、機器に電源を供給すべくスイッチSWを直流入力
電源１にONすれば抵抗R1を介しベースに電流が供給され
コレクタ電流ICが流れる。この電源投入時のVCEおよびI
Cは第３図に示される。

すなわち、トランジスタTR1のエミッタ電圧は、直流入
力電源１の低位側電圧とほぼ同じであるからVCEは直流
入力電源電圧となり，コンデンサＣがチャージされるに
従い除々に低下し、ツェナーダイオードZDで決定される
電圧との電圧差に則り一定となる。一方、ICは急激に増
加し電流制限回路20の抵抗R3で制限される電流値でカッ
トされコンデンサＣがチャージされるに従い低下する。

このようにして電源投入時のラッシュ電源を制限しつつ
安定化電源３が立ち上がる。そして、安定化電源電圧V1
Nが基準電圧Vrefと等しくなったときに、信号発生回路3
0からリセット解除信号（ハイレベル）が出力される。
ここに、電源投入時から２次電源が規定状態に安定する
までの時間をT1とすると、リセット解除信号は時間T1の
経過後に出力されるべきである。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記従来の直流電源開閉回路では、電源投入時
の立上がり特性と機器運転中の急激な負荷変動時の追従
特性とをそれぞれ理想状態に選定することができないと
いう相反二面性的欠点を有していた。

すなわち、安定化回路10のトランジスタTR1の損失はVCE
とICとの積で表わされるから、ラッシュ電流を制限する
ためには抵抗R1,R3の抵抗値を大きくすべきである。一
方、信号発生回路30では、安定化電源電圧V1Nの立上が
り速度が早ければリセット解除信号も早く出力される。
これに対して、２次電源回路40は、スイッチング方式の
ために回路内に大きな時定数を持っており、出力特性よ
り時間T1が決定されるので、安定化電源電圧V1Nの立上
がり速度に比例的に立上がりが早くなるわけではない。

従って、抵抗R3の抵抗値の大きさや直流入力電源の立上
がり特性等の理由により、安定化電源電圧V1Nが第４図
（Ａ）に点線で示した如く急激に立上がると，リセット
解除信号が同（Ｃ）に示す如く２次電源の立上がり時間
T1［同（Ｂ）参照］経過前に出力され機器の誤動作を招
くという問題が生じる。よって、電源投入時にはトラン
ジスタTR1の保護上も、２次電源確立後のリセット解除
信号発生を保障させるためにも、抵抗R1,R3の抵抗値を
比較的大きくして立上がり特性を遅くするほうが望まし
いといえる。

ところが、抵抗R1,R3の抵抗値を大きくすると応答性が
下がるので、定常運転時に、例えばキャッシュレジスタ
のキャッシュドロワーを駆動するような急激かつ大きな
負荷変動があると追従できず、安定化電源３が所定値を
保てないという事態となる。

しかして、従来の直流電源開閉回路では、電源投入時の
立上がり特性と定常運転時の急激な負荷変動に対する追
従特性とを比較考慮の上、各理想状態から一歩後退させ
た妥協点を見出し運用せざるを得なかったわけである。

本発明の目的は、上記の事情に鑑み、電源投入時の電流
ラッシュを制限し適時にリセット解除信号を発すること
ができるとともに，定常運転時における急激な負荷変動
に対しても十分に追従できる確実かつ信頼性のある安定
化電源を生成することのできる直流電源開閉回路を提供
することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、従来の電流制限回路の構成に着目し、これと
同様な構成のもとに電源投入時と定常運転時とで安定化
回路の特性を切り替えるようにして上記問題を解決した
ものである。

すなわち、直流入力電源に接続されるベース電流供給用
の第１の抵抗を含み形成されたトランジスタ制御方式の
安定化回路と、この安定化回路で生成された安定化電源
電圧が基準電圧と等しくなったときにリセット解除信号
を発する信号発生器と、安定化電源から２次電源を生成
するスイッチング方式の２次電源回路とを備えた直流電
源開閉回路において、 前記第１の抵抗に並列接続可能な第２の抵抗と、前記安
定化電源の電流を検出するための電流検出回路と、この
電流検出回路の検出信号が所定値となったことを条件と
して第２の抵抗を第１の抵抗に並列接続するための特性
切替回路とを設け、前記第１の抵抗の抵抗値を、電流検
出回路の抵抗と協働して電源投入時のラッシュ電流を制
限可能かつ前記２次電源回路が安定後に前記信号発生器
からリセット解除信号が発生されるように選定した構成
とし前記目的を達成する。

［作用］ 電源投入時には、大きな抵抗値を持つ第１の抵抗と電流
検出回路の抵抗とにより安定化回路の立上がり特性を決
めてラッシュ電流を制限するとともに、定常運転時には
電流検出回路と特性切替回路との協働により第２の抵抗
を第１の抵抗に並列接続させて全体抵抗値を下げ、安定
化回路の負荷変動に対する追従特性を高める。

［実施例］ 本発明に係る直流電源開閉回路の一実施例を第１図に基
づき説明する。

この実施例では、安定化回路10と電流検出回路20-1、特
性切替回路20-2と信号発生回路30と２次電源回路40とか
ら直流電源開閉回路が構成されている。

安定化回路10は、直列制御素子としてのトランジスタTR
1、負帰還用のコレクタ抵抗としての第１の抵抗R1、ツ
ェナーダイオードZDとからなり、リップル整定用のコン
デンサＣが設けられている。

第１の抵抗R1はスイッチSWを直流入力電源１の高電位側
電路に接続したときにベース電流を供給するものとさ
れ、その抵抗値は後記抵抗R3との協働によりトランジス
タTR1を保護するに十分な電源投入時のラッシュ電流を
制限できかつ２次電源回路40の２次電源が安定した後に
信号発生回路30からリセット解除信号が発生されるよう
な値に選定されている。従って、前記従来の電流制限回
路（20）は省略されている。なお、信号発生回路30およ
び２次電源回路40の構成は前記従来の構成と変りがない
ので説明を省略する。

さて、本発明の技術的特徴事項である安定化回路10の特
性改善は第２の抵抗R2と電流検出回路20-1と特性切替回
路20-2とにより行われる。この実施例における第２の抵
抗R2は上記第１の抵抗R1の抵抗値よりも小さいものとさ
れ第１の抵抗R1に並列接続可能なものとされている。

電流検出回路20-1は、安定化電源３の高電位側電路に接
続された抵抗R3とトランジスタTR3と分圧抵抗R5,R6とか
ら構成されている。また特性切替回路20-2は、分圧抵抗
R5,R6間にベースが接続されたトランジスタTR4と、トラ
ンジスタTR4のコレクターとスイッチSWとの間に直列接
続された分圧抵抗R7,R8と、ベースが分圧抵抗R7,R8間に
接続された第２の抵抗R2を第１の抵抗R1に並列接続する
ためのスイッチング用トランジスタTR2とから構成され
ている。各構成要素は、安定化電源が立上がりかつ２次
電源電圧が規定電圧となった後に，特性切替回路20-2が
第２の抵抗R2を第１の抵抗R1に並列接続するように選定
されている。

次に作用を説明する。

（電源投入時） スイッチSWをONして安定化回路10を駆動すれば、トラン
ジスタTR1のVCEはコンデンサＣのチャージとともに除々
に低下し、ICは急激に立上るとともに次第に安定する
（第３図参照）。ここに、ICは、大きな抵抗値を持つ第
１の抵抗R1と抵抗R3とからラッシュ電流が小さなものと
されているので、トランジスタTR1の保護の万全が達せ
られる。また、その立上がり特性は２次電源回路40の特
性に応じた比較的遅いものとされているから、信号発生
回路30からのリセット解除信号は第４図に実線で示した
如く２次電源が確実に立上った後に出力される。

（定常運転時） 安定化電源３が規定電圧V1Nとなる定常運転になると、
電流検出回路20-1と特性切替回路20-2との作用により、
小さな抵抗値を持つ第２の抵抗値R2を第１の抵抗R1と並
列に接続する。すなわち、並列接続により全体的抵抗値
を小さくするのである。安定化回路10の負帰還用のコレ
クタ抵抗が小さいものに切り替えられるから、その応答
性が著しく改善される。第２の抵抗Ｒ２の値は安定化電
源３および２次電源に接続される負荷特性に鑑み決定さ
れる。従って、定常運転時に急激な負荷変動があったと
しても十分な安定化電源を供給できるように安定化回路
10は追従できる。

しかして、この実施例によれば、第１の抵抗R1に並列接
続可能な第２の抵抗R2と、安定化電源３の電流を検出す
るための電流検出回路20-1と、この電流検出回路20-1の
検出信号が所定値となったことを条件として第２の抵抗
２を第１の抵抗R1に並列接続するための特性切替回路20
-2とを設け、第１の抵抗R1の抵抗値を、電流検出回路20
-1の抵抗と協働して電源投入時のラッシュ電流を制限可
能かつ２次電源回路40が安定後に信号発生器からリセッ
ト解除信号が発生されるように選定した構成とされてい
るので、電源投入時のラッシュを制御し適時にリセット
解除信号を発することができるとともに定常運転時にお
ける急激な負荷変動に対しても十分な追従ができる信頼
性ある安定化電源を供給することができる。

また、安定化回路10の特性は、第１の抵抗R1に第２の抵
抗R2を並列接続することによって行う構成であるから、
接続される負荷特性に最適な追従特性を容易に選定する
ことができる。

なお、以上の実施例では、安定化回路10はスイッチSWの
操作により起動されるものとしたが、このスイッチSWは
省略しても実施することができる。また、第２の抵抗R2
の抵抗値は第１の抵抗R1の値よりも小さくなってもよ
い。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかの通り、第１の抵抗に並列接続可
能な第２の抵抗と、安定化電源の電流を検出するための
電流検出回路と、この電流検出回路の検出信号が所定値
となったことを条件として第２の抵抗を第１の抵抗に並
列接続するための特性切替回路とを設け、第１の抵抗の
抵抗値を、電流検出回路の抵抗と協働して電源投入時の
ラッシュ電流を制限可能かつ２次電源回路が安定後に信
号発生器からリセット解除信号が発生されるように選定
した構成としたから、電源投入時の電源ラッシュを制限
し適時にリセット解除信号を発することができるととも
に，定常運転時における急激な負荷変動に対しても十分
に追従できる確実かつ信頼性ある安定化電源を生成でき
るという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る直流電源開閉回路の一実施例を示
す全体回路図、第２図、第３図、第４図は従来の直流電
源開閉回路を示し第２図は全体回路図、第３図は電源投
入時の電圧、電流を示す図、第４図は各信号間のタイミ
ングチャートである。 １……直流入力電源、 ３……安定化電源、 10……安定化回路、 20-1……電流検出回路、 20-2……特性切替回路、 30……信号発生回路、 40……２次電源回路、 R1……第１の抵抗、 R2……第２の抵抗。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直流入力電源に接続されるベース電流供給
   用の第１の抵抗を含み形成されたトランジスタ制御方式
   の安定化回路と、この安定化回路で生成された安定化電
   源電圧が基準電圧と等しくなったときにリセット解除信
   号を発する信号発生器と、安定化電源から２次電源を生
   成するスイッチング方式の２次電源回路とを備えた直流
   電源開閉回路において、 前記第１の抵抗に並列接続可能な第２の抵抗と、前記安
   定化電源の電流を検出するための電流検出回路と、この
   電流検出回路の検出信号が所定値となったことを条件と
   して第２の抵抗を第１の抵抗に並列接続するための特性
   切替回路とを設け、前記第１の抵抗の抵抗値を、電流検
   出回路の抵抗と協働して電源投入時のラッシュ電流を制
   限可能かつ前記２次電源回路が安定後に前記信号発生器
   からリセット解除信号が発生されるように選定したこと
   を特徴とする直流電源開閉回路。
2. 【請求項２】前記特許請求の範囲第１項において、前記
   第２の抵抗値が前記第１の抵抗の抵抗値よりも小さな値
   とされている直流電源開閉回路。