JPH0681009U - 直流電圧出力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 広範囲な直流入力電圧に対して効率良く、且
つ安定して降圧することができる直流電圧出力装置を提
供すること。 【構成】 直流入力電源に接続され、所定の直流電圧に
降圧して出力する直流電圧出力装置である。三端子の電
圧調整器と、直流電圧に対して逆方向接続される二端子
の半導体素子とを具備している。直流入力電源の入力電
圧が、二端子の半導体素子の降伏電圧よりも高い時は、
三端子の電圧調整器により降圧して出力される。また前
記入力電圧が前記降伏電圧よりも低い時には、三端子の
電圧調整器を介さずに出力される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、直流入力電源に接続され、所定の直流電圧に降圧して出力する直流 電圧出力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

例えばＯＡ機器や計測機器等の装置内には、種々の電子部品を実装した回路基 板が組み込まれている。こうした回路基板は、部品の集約化やメンテナンスを考 慮して、各機能に対応する独立した一つの回路基板毎にまとめられている。そし てこれらは、所定の電圧に設定された直流電源に接続され、これにより駆動され る。

【０００３】 ところで、最近の機器の多機能化に伴い、各機能に対応した回路基板を、基本 となる装置に付加して構成される場合が多くなってきた。その際、付加される回 路基板の駆動電圧が、組み込まれる装置の供給電圧と合致していれば良いが、異 なる場合には、装置内に用意されている直流電源とは別に、対応する電源装置を 設ける必要がある。

【０００４】 特に装置内に予め設けられた直流電源を利用し、その電圧を降圧して所定の直 流電圧を得る方法として、図３及び図４に示されるものが、その構成上簡便であ り、従来より使用されている。

【０００５】 即ち、図３によれば、三端子レギュレータと呼ばれる電圧調整用集積回路素子 ＩＣによって直流電圧が降圧される。三端子レギュレータＩＣにおける、入力端 子ＩＮに入力電圧Ｖ１が印加されると、出力端子ＯＵＴに所定の出力電圧Ｖ２が 得られる。なお、Ｃ１，Ｃ２はノイズ防止用のバイパスコンデンサである。

【０００６】 また、図４に示す構成の回路では、ツェナーダイオードＺｄが正電位に対して 逆方向に接続されて、入力電圧Ｖ１が印加され、ツェナーダイオードＺｄのカソ ードから出力電圧Ｖ２を得ている。なお、図４において、抵抗Ｒ１は電圧降下用 であり、またＣ３は上記Ｃ１，Ｃ２と同様のバイパスコンデンサである。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、上述の回路構成によれば、入力電圧Ｖ１の電圧範囲が広範囲になる 場合、次のような不都合を生じる。即ち、図３に示す三端子レギュレータＩＣに おいては、安定した動作を行わせつつ、出力電圧Ｖ２を出力させるには、入力電 圧Ｖ１が出力電圧Ｖ２より少なくとも２ボルト以上の高い電位差を有していなけ ればならない。仮に、出力電圧Ｖ２が５ボルトの設定がなされているとすれば、 入力電圧Ｖ１は少なくとも７ボルト以上が必要となる。従って、入力電圧Ｖ１が 出力電圧Ｖ２に対して同電位に近い場合においては、安定した出力電圧Ｖ２を得 ることが困難となる。

【０００８】 一方、図４に示すツェナーダイオードＺｄを用いる回路においては、ツェナー ダイオードＺｄが抵抗Ｒ１を介して入力電圧Ｖ１に印加される。従って、図３の 場合とは逆に、入力電圧Ｖ１が出力電圧Ｖ２と比較的近い電位差の場合には良い が、入力電圧Ｖ１が出力電圧Ｖ２に対して高くなる程、抵抗Ｒ１の電力損失が大 きくなり、効率の良い電圧変換が得られない。加えて抵抗Ｒ１自体の発熱により 装置へ悪影響を与えていた。

【０００９】 本考案は、従来技術に存した上記のような問題点に鑑み行われたものであって 、その課題とするところは、広範囲な直流入力電圧に対して、効率良く、且つ安 定して降圧することが出来る直流電圧出力装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

上記課題を達成するために、本考案の直流電圧出力装置は、直流入力電源に接 続され、所定の直流電圧に降圧して出力する直流電圧出力装置であって；三端子 の電圧調節器と、直流電圧に対して逆方向接続される二端子の半導体素子とを具 備し、前記直流入力電源の入力電圧が、前記二端子の半導体素子の降伏電圧より も高い時は、前記三端子の電圧調節器により降圧して出力され、前記入力電圧が 前記降伏電圧よりも低い時には、前記三端子の電圧調整器を介さずに出力されて なるものとしている。

【００１１】

【作用】

本願考案の直流電圧出力装置によれば、直流入力電源の入力電圧が、二端子の 半導体素子の降伏電圧よりも高い時は、出力される電圧に対して入力電圧の電位 差が十分に高く、三端子の電圧調整器を安定して動作させることができ、所定の 出力電圧を得ることができる。一方、これとは、逆に、前記入力電圧が前記降伏 電圧よりも低い時には、前記三端子の電圧調整器を介さずに出力される。これに より、三端子の電圧調整器が有する動作不安定さから解消され、その際、前記半 導体素子は降伏電圧に達していないので、これを介して出力される変圧の損失は 最小に抑えられ、従って変圧効率の向上が図れる。

【００１２】

【実施例】

本考案に従う直流電圧出力装置の実施例について、図１を参照しつつ説明する 。図１は、本考案の一実施例としての直流電圧出力装置の構成を示す回路図であ る。図１において、ＩＣは三端子のレギュレータ（電圧調整器）であり、その入 力側は本装置の入力端子ＩＮへ接続され、そして出力側は本装置の出力端子ＯＵ Ｔに接続されている。また、残りの連絡線は接地されている。

【００１３】 三端子レギュレータＩＣの入力側（入力端子ＩＮ）には、コンデンサＣ４が接 続され、その一方が接地されている。また更に三端子レギュレータＩＣの入力側 に、トランジスタＱ１のベースが接続され、このトランジスタＱ１のコレクタは 装置の出力端子ＯＵＴに接続される。なお、トランジスタＱ１は、ＰＮＰ型トラ ンジスタが用いられる。

【００１４】 三端子レギュレータＩＣの出力側（出力端子ＯＵＴ）には、コンデンサＣ５が 接続され、その一方が接地されている。そして同様に三端子レギュレータＩＣの 出力側には、抵抗Ｒ２の一端が接続され、他端がツェナーダイオード（半導体素 子）Ｚｄのカソードに接続されている。更にツェナーダイオードＺｄのアノード は接地される。即ちツェナーダイオードＺｄは、正電位に対して逆方向に接続さ れている。

【００１５】 ツェナーダイオードＺｄのカソードには、コンデンサＣ６が接続され、その一 方が接地されている。更にカソードには、トランジスタＱ２のベースが接続され る。そしてトランジスタＱ２のエミッタが接地される一方、そのコレクタは、ト ランジスタＱ１のベースに接続されている。トランジスタＱ２は、ＮＰＮ型トラ ンジスタが用いられる。

【００１６】 本考案に従う直流電圧出力装置は、以上のように構成されており、次にその動 作説明を行う。本装置の入力端子ＩＮには、入力電圧Ｖ１として例えば４．５〜 ２０ボルトの広範囲にわたる直流入力が印加され、出力端子ＯＵＴからは５ボル トの直流電圧が出力される。

【００１７】 これに対応して、三端子レギュレータＩＣは、出力側から５ボルトを出力し、 またツェナーダイオードＺｄの降伏（ブレークダウン）電圧を４．５ボルトに設 定してある。

【００１８】 入力電圧Ｖ１が、例えば１８ボルトや１２ボルト等の場合、即ちツェナーダイ オードＺｄの降伏電圧よりも高い電圧が入力端子ＩＮに印加された場合、入力電 圧Ｖ１は三端子レギュレータＩＣの入力側へ印加され、出力側から５ボルトの電 圧が出力される。出力側にあらわれた電圧は、抵抗Ｒ２を経てツェナーダイオー ドＺｄに印加される。この時、印加される電圧は、ツェナーダイオードＺｄの降 伏電圧４．５よりも高いため、ツェナーダイオードＺｄはブレークダウンする。 このため、トランジスタＱ２ベースにかかる電位はローレベルとなり、トランジ スタＱ２はオンしない。

【００１９】 このため、トランジスタＱ２のコレクタに接続される、トランジスタＱ１のベ ース電位はハイレベルを維持し、従ってトランジスタＱ１もオンしない。これに より、三端子レギュレータＩＣは引き続き動作し、出力端子ＯＵＴに５ボルトの 直流電圧を出力する。しかも三端子レギュレータＩＣにおける、入力電圧Ｖ１は 出力電圧Ｖ２に対して十分な電位差を有しているため、出力端子ＯＵＴより安定 した動作で出力電圧Ｖ２を得ることができる。

【００２０】 次に入力端子ＩＮに４．５ボルト以下の入力電圧Ｖ１が印加された場合、即ち ツェナーダイオードＺｄの降伏電圧よりも低い入力電圧Ｖ１が印加された場合、 ツェナーダイオードＺｄはブレークダウンしない。このため抵抗Ｒ２を介して、 トランジスタＱ２のベースは、ハイレベルとなり、これによりトランジスタＱ２ は、オンする。するとトランジスタＱ２のコレクタの電位はローレベルとなり、 これに接続されているトランジスタＱ１のベースも同様にローレベルとなる。こ のため、トランジスタＱ１はオンとなり、三端子レギュレータＩＣの入出力側は 短絡状態となる。

【００２１】 これに伴い、三端子レギュレータＩＣの機能は停止し、従って入力端子ＩＮに 印加された入力電圧Ｖ１は、トランジスタＱ１を介して出力電圧Ｖ２が出力端子 ＯＵＴへ出力される。出力電圧Ｖ２は、入力電圧Ｖ１に対しトランジスタＱ２の 電圧降下分を併せた直流電圧が出力端子ＯＵＴより出力される。

【００２２】 この場合、入力電圧Ｖ１が低いため、即ち出力電圧Ｖ２に対して入力電圧Ｖ１ の電位差がほとんどない場合、動作の安定性が低下する三端子レギュレータＩＣ を機能させず、ツェナーダイオードＺｄにより出力を行わせる。また出力される 電流は抵抗Ｒ２を流れないため、抵抗Ｒ２の電圧降下も少なく、従ってこの電力 損失も小さくて済み、変圧効率の向上を図ることができる。しかも抵抗Ｒ２の負 担が少ないから、抵抗Ｒ２自体から発生する発熱も低く抑えることができ、機器 への影響を最小限に留められる。

【００２３】 このように、従来では、例えば４．５〜６．５ボルトと、５〜２０ボルトとの ように、２電源による直流出力の対応を強いられたが、本考案の直流電圧出力装 置においては一つの装置で対応することが可能となる。しかも比較的簡単な構成 により実現することができ、部品及び組み込み上、簡便であり製造コストを押し 上げることもない。なお、図１中、Ｃ４〜Ｃ６は、バイパスコンデンサである。 以上、本考案に従う直流電圧出力装置の一実施例について説明したが、これに限 定されることなく、本考案の主旨の範囲内で変更等自由である。

【００２４】

【考案の効果】

本考案の直流電圧出力装置は、上述の構成を有しているので、次のような効果 を奏する。本願考案の直流電圧出力装置によれば、直流入力電源の入力電圧が、 二端子の半導体素子の降伏電圧よりも高い時は、出力される電圧に対して入力電 圧の電位差が十分に高く、三端子の電圧調整器を安定して動作させることができ 、所定の出力電圧を得ることができる。一方、これとは、逆に、前記入力電圧が 前記降伏電圧よりも低い時には、前記三端子の電圧調整器を介さずに出力電圧を 得る。その際、前記半導体素子は降伏電圧に達していないので、これを介して出 力される変圧の損失は最小に抑えられ、また、三端子の電圧調節器の不安定動作 から解消される。このため変圧効率の向上が図れる。このように、広範囲な直流 入力電圧に対して、効率良く、且つ安定して降圧することが出来る直流電圧出力 装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例に係る直流電圧出力装置を示す
構成図である。

【図２】従来の直流電圧出力装置の構成図である。

【図３】従来の直流電圧出力装置の構成図てある。

【符号の説明】

ＩＣ 三端子レギュレータ Ｃ１〜Ｃ６ コンデンサ Ｑ１，Ｑ２ トランジスタ Ｒ１，Ｒ２ 抵抗 Ｚｄ ツェナーダイオード

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流入力電源に接続され、所定の直流電
   圧に降圧して出力する直流電圧出力装置であって、 三端子の電圧調節器と、直流電圧に対して逆方向接続さ
   れる二端子の半導体素子とを具備し、 前記直流入力電源の入力電圧が、前記二端子の半導体素
   子の降伏電圧よりも高い時は、前記三端子の電圧調節器
   により降圧して出力され、 前記入力電圧が前記降伏電圧よりも低い時には、前記三
   端子の電圧調整器を介さずに出力される、ことを特徴と
   する直流電圧出力装置。