JP2010231498A - 定電圧電源 - Google Patents

Abstract

【課題】 回路構成の改良により比較的高周波領域におけるリップルリジェクション特性を向上させた定電圧電源を提供する。
【解決手段】 定電圧源ＶＢより一定のバイアスの供給を受けて動作するトランジスタＭ３を能動負荷を構成するトランジスタＭ１と差動増幅回路を構成するトランジスタ５の間に設置する。そして、前記トランジスタＭ３がパワートランジスタＭＰのゲートと能動負荷Ｍ１の間に介在するように、トランジスタＭ３とトランジスタＭ５の共通接続点に現れる信号を利用してパワートランジスタＭＰを駆動する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、定電圧電源の高周波領域におけるリップルリジェクション特性を向上させるための回路構成の改良に関するものである。

シリーズ型の定電圧電源は、例えばスイッチング型の定電圧電源に比べて回路構成が簡素であり、また負荷の変動に対する応答速度が早いという特徴がある。そこでシリーズ型の定電圧電源は、比較的電力消費の小さな負荷に対して安定度の高い電圧を供給するための電源回路として使用されている。

図２は従来の一般的な定電圧電源の回路図であり、各回路素子を次のように接続構成している。
定電圧電源の入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴの間にパワートランジスタＭＰの主電流路を接続し、出力端子ＯＵＴと回路の基準電位点（以下、グラントと言う）の間に検出抵抗Ｒ１およびＲ２を直列に接続する。ゲート同士が共通接続されたトランジスタＭ１およびＭ２の各ソースを入力端子ＩＮにそれぞれ接続し、トランジスタＭ２のゲート・ドレイン間を短絡する。トランジスタＭ１のドレインはトランジスタＭ３の主電流路を介してトランジスタＭ５のドレインに接続し、トランジスタＭ２のドレインはトランジスタＭ４の主電流路を介してトランジスタＭ６のドレインに接続する。

差動増幅回路を構成するようにトランジスタＭ５とトランジスタＭ６のソースを共通接続し、そのソースの共通接続点を電流源ＣＳ１を介してグランドに接続する。トランジスタＭ３とＭ４のゲートはそれぞれ定電圧源ＶＢに接続する。トランジスタＭ５のゲートは基準電圧源ＶＲＥＦに接続し、トランジスタＭ６のゲートは検出抵抗Ｒ１とＲ２の共通接続点に接続する。入力端子ＩＮとグランドの間にトランジスタＭ７の主電流路と電流源ＣＳ２を直列に接続し、トランジスタＭ７のゲートをトランジスタＭ１とトランジスタＭ３の共通接続点に接続する。トランジスタＭ７のゲート・ドレイン間に位相補償抵抗ＲＦと位相補償コンデンサＣＦを直列に接続する。

以上のように接続構成した図２の回路において、トランジスタＭ１〜Ｍ７と電流源ＣＳ１、ＣＳ２と定電圧源ＶＢが誤差増幅器を構成している。ここで、トランジスタＭ１とＭ２が誤差増幅器内部における能動負荷を構成し、トランジスタＭ３、Ｍ４がそれぞれトランジスタＭ５、Ｍ６とカスコード回路を構成している。また、トランジスタＭ５とＭ６が誤差増幅器内部における差動増幅回路を構成し、トランジスタＭ７と電流源ＣＳ２が出力回路を構成している。なお、パワートランジスタＭＰおよびトランジスタＭ３、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６はＮチャネル型で、トランジスタＭ１、Ｍ２、Ｍ７はＰチャネル型である。

図２に示す定電圧電源は、出力端子ＯＵＴの位置の電圧（以下出力電圧と言う）を検出抵抗Ｒ１とＲ２で分圧して検出し、それをトランジスタＭ１〜Ｍ７他からなる誤差増幅器において基準電圧源ＶＲＥＦの基準電圧と比較している。そして、図２の定電圧電源は、前記２つの電圧の差に基づいて出力回路に接続されたパワートランジスタＭＰを駆動している。その際、検出抵抗Ｒ１とＲ２の共通接続点に現れる電圧が基準電圧源ＶＲＥＦの基準電圧に等しくなるよう、パワートランジスタＭＰの主電流路を通過する電流が制御されている。その結果、図２の定電圧電源は、その出力電圧が検出抵抗Ｒ１とＲ２の共通接続点の電圧と基準電圧源ＶＲＥＦの基準電圧を等しくするような値で安定化するように動作する。

特許ＷＯ２００３−０９１８１７号公報

特許文献１の中でも議論されているように、シリーズ型の定電圧電源は安定度の高い電圧を要求する負荷に接続されて使用されることが多いため、そのリップルリジェクション特性が重視される。図２に示す回路構成を有する定電圧電源の場合、比較的高周波領域でのリップルリジェクション特性に問題が有った。

図２の定電圧電源において、トランジスタＭ１は、そのゲート・ソース間とドレイン・ゲート間にそれぞれ寄生容量Ｃ１ａとＣ１ｂを有する。また、パワートランジスタＭＰは、そのゲート・ソース間に寄生容量ＣＰを有する。ここで、入力端子ＩＮに供給される電圧（以下、入力電圧と言う）に比較的高周波のリップルが重畳された場合、そのリップル成分が寄生容量Ｃ１ａ、Ｃ１ｂ、位相補償抵抗ＲＦ、位相補償コンデンサＣＦ、寄生容量ＣＰの経路を通って出力端子ＯＵＴに漏洩する。これが図２の構成を持つ定電圧電源のリップルリジェクション特性が比較的高周波領域で低下する原因の一つだと推定される。

そこで本発明は、回路構成の改良により比較的高周波領域におけるリップルリジェクション特性を向上させた定電圧電源を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、 出力電圧と基準電圧に応じて動作する誤差増幅器にて入出力端子間に接続されたパワートランジスタを駆動し、安定した該出力電圧を得る定電圧電源において、 誤差増幅器の内部において差動増幅回路を構成するように主電流路の一端が共通接続された第１および第２のトランジスタと、第１のトランジスタの主電流路の他端と能動負荷の間に接続された第３のトランジスタと、第２のトランジスタの主電流路の他端と能動負荷の間に接続された第４のトランジスタと、第３および第４のトランジスタに一定のバイアスを供給する定電圧源とを具備し、 第１のトランジスタの主電流路の他端と第３のトランジスタとの共通接続点に得られる信号を利用してパワートランジスタを駆動することを特徴とする。

一定のバイアスの供給を受けて動作する第３のトランジスタがパワートランジスタのゲートと能動負荷の間に介在することにより、能動負荷を介して出力端子に漏洩する比較的高周波領域のリップル成分を低減できる。これによりリップルリジェクション特性の向上した定電圧電源を提供できる。

本発明による定電圧電源の実施例の回路図。 従来の定電圧電源の回路図。

以下に、本発明に係る定電圧電源の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１は本発明による定電圧電源の回路図である。図１の回路は、トランジスタＭ７のゲートと位相補償抵抗ＲＦの一端をトランジスタＭ３とトランジスタＭ５の共通接続点に接続したことを特徴としている。図１におけるその他の各回路素子の存在、およびその接続構成は図２の回路と同じになっている。

このような回路構成とすると、主として以下の２つの作用により定電圧電源のリップルリジェクション特性が向上する。
先ず、図１の回路では、一定のバイアスの供給を受けるトランジスタＭ３がトランジスタＭ１、位相補償抵抗ＲＦおよび位相補償コンデンサＣＦと共に入力端子ＩＮとパワートランジスタＭＰのゲートとの間に介在している。このため、トランジスタＭ１の寄生容量Ｃ１ａ、Ｃ１ｂを通ってパワートランジスタＭＰのゲート方向に漏洩していく高周波領域のリップルがトランジスタＭ３で制限される。

また、トランジスタＭ１と同様にトランジスタＭ７のゲート・ソース間にも寄生容量が存在し、その寄生容量を介してパワートランジスタＭＰのゲート方向に高周波領域のリップルが漏洩することも考えられる。ここで図１の回路構成だと、トランジスタＭ７のゲート・ソース間寄生容量を介して漏洩してきたリップルの一部はトランジスタＭ３のゲート・ソース間寄生容量と定電圧源ＶＢを介してグランドの方向に漏洩していく。
これらの作用により、図１の定電圧電源のリップルリジェクション特性が図２の回路に比べて向上するようになる。

ＩＮ：入力端子
ＯＵＴ：出力端子
ＭＰ：パワートランジスタ
Ｍ１、Ｍ２：トランジスタ（能動負荷）
Ｍ３：トランジスタ（第３）
Ｍ４：トランジスタ（第４）
Ｍ５：トランジスタ（第１）
Ｍ６：トランジスタ（第２）
ＶＢ：定電圧源（一定バイアス）
ＶＲＥＦ：基準電圧源（基準電圧）
Ｒ１、Ｒ２：検出抵抗
Ｃ１ａ、Ｃ１ｂ：寄生容量
ＣＰ：寄生容量

Claims (2)

1. 出力電圧と基準電圧に応じて動作する誤差増幅器にて入出力端子間に接続されたパワートランジスタを駆動し、安定した該出力電圧を得る定電圧電源において、
   該誤差増幅器の内部において差動増幅回路を構成するように主電流路の一端が共通接続された第１および第２のトランジスタと、該第１のトランジスタの主電流路の他端と能動負荷の間に接続された第３のトランジスタと、該第２のトランジスタの主電流路の他端と能動負荷の間に接続された第４のトランジスタと、該第３および第４のトランジスタに一定のバイアスを供給する定電圧源とを具備し、
   該第１のトランジスタの主電流路の他端と該第３のトランジスタとの共通接続点に得られる信号を利用して該パワートランジスタを駆動することを特徴とする定電圧電源。
2. 前記第１のトランジスタの主電流路の他端と前記第３のトランジスタとの共通接続点を出力回路を介して前記パワートランジスタのゲートに接続したことを特徴とする、請求項１に記載の定電圧電源。

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