JPS5914819Y2 - 電源回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は過電流保護回路付安定化電源回路において、出
力短絡時の電力損失を少くするとともに、定電流負荷に
対しても正常に動作させるようにすることを目的とする
。

第１図に、従来の一般的な過電流保護回路付安定化電源
回路を示す。

第１図において、１は主電源、２は入力端子、３は入力
側基準端子、４は主電流系路に入った電圧降下用の主ト
ランジスタ、５，６は定電圧回路用トランジスタおよび
ツェナーダイオード、７゜８は出力電圧分割用抵抗、９
は定電圧回路にバイアス電流を供給するための抵抗、１
０は定電圧回路の電圧を主トランジスタ４のベースに供
給するための抵抗、１１は出力電流検出用の抵抗、１２
は過電流保護用のトランジスタ、１３．１４は過電流保
護用トランジスタ１２のベースバイアス用抵抗、１５は
出力端子、１６は出力側基準端子、１７は負荷である。

第１図に示す安定化電源の出力電圧は、抵抗７゜８の分
割比と、ツェナーダイオード６とトランジスタ５のベー
ス・エミッタ間電圧とで決まる電圧に安定化される。

抵抗９の電流は一部抵抗１０を介してトランジスタ４の
ベースに供給されるが、残りは定電圧回路用トランジス
タ５のコレクタに吸収される。

いま何らかの原因で出力電圧が高くなった場合、抵抗７
，８の分割点の電圧も高くなろうとするため、トランジ
スタ５のコレクタ電流が増加し、コレクタ電圧が下がる
。

したがって、トランジス夕４のベース電圧も下がり、そ
の結果出力電圧も下って正規の電圧に戻り、安定化され
る。

つぎに、負荷１７の抵抗値を無限大から順次小さくして
行ったときの、出力電流と出力電圧の関係を第２図ノａ
、 ｂ、 Ｃ，ｄ、 ｅで示す。

まず負荷１７の抵抗値が無限大のときは、出力電流はゼ
ロで、出力電圧は正規の電圧となり、第２図のａ点の状
態にある。

このとき、抵抗１１にはほとんど電流が流れないため、
その両端の電圧はゼロである。

したがって、トランジスタ１２のベースはエミッタに対
し、出力電圧を抵抗１３．１４で分割した電圧だけ逆バ
イアスされており、トランジスタ１２は遮断状態にある
。

つぎに、負荷１７の抵抗値を下げて行くと、出力電流に
よって抵抗１１に電流が発生するが、まだトランジスタ
１２は遮断状態であり、出力電圧は一定に保たれる。

この時の動作点をｂとする。さらに負荷１７の抵抗値を
下げて行くと、出力電流の増加にしたがって抵抗１１の
電圧は増加して行き、動作点Ｃで抵抗１１の電圧が、抵
抗１３の電圧とトランジスタ１２のベース・エミッタ間
電圧との和に達すると、トランジスタ１２は導通し、ト
ランジスタ４０ベース電流を吸取るため、トランジスタ
４のエミッタ電圧は下がり、したが゛って出力電圧も下
って行き動作点はｄへ移行する。

そしてさらに負荷１７の抵抗値を小さくシ、ゼロにまで
すると、出力電圧はゼロになるが、その時の出力電流に
よって抵抗１１に電圧が発生し、それが抵抗１３を介し
てトランジスタ１２のベースに供給され、トランジスタ
１２を導通状態に保つ。

このとき、トランジスタ４のエミッタ電圧はほとんどゼ
ロに近いため、抵抗１３による電圧降下は微小となり、
抵抗１１の電圧はほとんどトランジスタ１２のベース・
エミッタ間に供給される。

この状態でバランスが保たれているため、出力電流は抵
抗１１と、トランジスタ１２のベース・エミッタ間電圧
とで決まる値および抵抗９，１０、トランジスタ１２の
径路で流れる電流との和となる。

このときの動作点をｅとする。

第１図に示す安定化電源では、負荷を短絡した場合、ト
ランジスタ４には抵抗１１とトランジスタ１２のベース
・エミッタ間電圧とで決まる電流が流れ、またトランジ
スタ４のコレクタ・エミッタ間には、はぼ主電源１の電
圧に近い電圧が掛るため、トランジスタ４の発熱が非常
に大きくなり、また安全動作領域を超える危険性もある
。

この負荷短絡時にトランジスタ４に流れる電流を抑える
ために、抵抗１１の値を大きくし、抵抗１３、１４の分
割比を変えれば、第２図ａ、ｂ、Ｃ９ｄ’、 ｅ’のよ
うな特性にすることは可能である。

このとき負荷１７が抵抗負荷であれば問題はないが、定
電流負荷で、負荷電流がｅ′よりも大きいｆのような場
合、主電源１の電圧がゼロがら立上って行くとき、出力
電圧はｆからｇに向って立上らなければならないにもか
がわらず、ｅ′に留まったままになるという問題が生ず
る。

これは、負荷電流による抵抗１１の電圧がトランジスタ
１２のベース・エミッタ間電圧以上になるため、トラン
ジスタ１２は導通し、トランジスタ４のベース電流を吸
取るため、トランジスタ４はそれ以上導通することがで
きず、したがって出力電圧もそれ以上立上ることができ
ないためである。

そこで本考案はこれらの問題を解決し、負荷短絡時のト
ランジスタ４の電流を減少させて発熱を抑圧し、かつ、
定電流負荷に対しても、電源電圧立上り時に正常に動作
するようにした電源回路を提供するものである。

第３図に本考案の一実施例を示す。

第３図において、１〜１７は第１図の同番号のものに対
応しており、１８はトランジスタ１２のベース抵抗であ
る。

第３図の安定化電源における過電流保護回路の動作を第
４図を用いて説明する。

まず、動作点ａでは負荷電流はゼロであるため、抵抗１
１の両端の電圧はほぼゼロである。

また、抵抗１８は抵抗１３に対し、かなり大きな値に設
定しである。

そのため、抵抗１３の両端の電圧も非常に小さい。

したがってトランジスタ１２のベース・エミッタ間電圧
も非常に小さくなり、トランジスタ１２は遮断状態にあ
る。

つぎに負荷電流が増加し、動作点がｂを通ってＣまで行
くと、抵抗１１の電圧はほぼトランジスタ１２のベース
・エミッタ間電圧に達し、トランジスタ１２は導通し始
める。

トランジスタ１２が導通するとトランジスタ４のベース
電流が吸取られるため、トランジスタ４のエミッタ電流
は減少し、それによって出力電圧が低下する。

このときトランジスタ４のベース電圧も低下するが、出
力電圧の低下に伴い、トランジスタ５の電流は減少する
ため、抵抗１０の入力側の電圧は逆に上り、したがつて
抵抗１０の両端にかなりの電位差が生ずる。

この電位差が抵抗１８を通してトランジスタ１２のベー
スに供給されるため、トランジスタ１２はますます導通
するというふうに正帰還が掛り、出力電圧は遮断される
。

この状態ではトランジスタ４は遮断状態であるため、抵
抗１１の電圧降下はなく、トランジスタ１２のベース電
流は抵抗１８のみから供給される。

したがって動作点はＣからｅにジャンプする。

そして動作点ｅにおける出力電流は、抵抗９，１０，１
８およびトランジスタ１２を介して供給される分だけに
なる。

なお、本実施例では、トランジスタ１２のベースエミッ
タ間に、抵抗１１の電圧降下と、トランジスタ４のＶＢ
Ｅを抵抗１８と１３１３ で分圧した一定の電圧Ｒ１８＋Ｒ１３・ｖＢＥを加えた
電圧が印加される（抵抗１０の電圧降下はほとんど無視
できるため）。

したがって、本実施例では、第１図の従来例のように保
護動作時に出力電圧の低下に従って出電流が小さくなる
フの字特性を持つのではなく、前記説明のように、保護
動作時には動作点はシュミットトリガのようにジャンプ
する。

つぎに、負荷１７が動作点ｅの電流よりも大きく動作点
Ｃの電流よりも小さな定電流負荷である場合、主電源１
の電圧をゼロから立上らせて行くと、最初は抵抗１０の
両端の電圧はほとんどゼロで、抵抗１１に流れる電流は
トランジスタ１２のベース・エミッタ間電圧よりも小さ
いためトランジスタ１２は導通せず、出力電圧は入力電
圧にしたがって立上って行き、動作点はｆからｇまで移
動して行く。

なお、第３図の実施例では、抵抗１３をトランジスタ１
２のベースと、抵抗１１の入力側との間に接続している
が、もしこの抵抗がない場合、出力電流がゼロのときで
も、トランジスタ１２のエミッタ電位に対し、トランジ
スタ４のベース電位はトランジスタ４のベース・エミッ
タ間電圧だけ高くなり、その電圧が、抵抗１０と１８を
通してトランジスタ１２のベースに供給されるため、ト
ランジスタ１２は導通してしまう。

そこで、抵抗１３を接続し、抵抗１８の出力側の電位を
入力側の電位よりも低くなるように設定することにより
、出力に電流が流れ、抵抗１１に所定の電圧降下が生じ
た時に始めてトランジスタ１２が導通するようにしてい
る。

したがって、抵抗１３は抵抗１１の入力側だけでなく、
抵抗１１の出力側、ツェナーダイオード６の＋側、基準
点１６等、抵抗１８の入力端電位よりも低い点ならどこ
に接続しても同様の効果が得られる。

また、抵抗１３を、トランジスタ１２のベースと抵抗１
１の入力側および基準点というように複数個組合わせた
場合も同様である。

すなわち、抵抗１３の接続点が抵抗１１の入力側以外の
所でも、過電流時の抵抗１１での電圧はトランジスタ４
のエミッタ→ベース→抵抗１０→抵抗１８の経路でトラ
ンジスタ１２のベースに供給されるため、保護動作が可
能となる。

第３図の実施例では、定電圧回路を、分割抵抗７．８ツ
エナーダイオード６およびトランジスタ５で構成してい
るが、これをツェナーダイオード等の受動回路のみで構
成されたものについても本考案は有効である。

また、トランジスタ４，１２の一方または両方がダーリ
ントン接続された場合、抵抗９が定電流回路で構成され
た場合、抵抗１０が分割され、抵抗１８の一端がその分
割点に接続された場合、トランジスタ４のコレクタに直
列に抵抗が接続された場合についても本考案は有効であ
る。

以上の説明のように、本考案の電源回路によれば、出力
短絡時の第１のトランジスタの電流はゼロまたは非常に
少くすることができるため、発熱の増加や、２次破壊を
防ぐことができ、しかも、定電流負荷に対しても、電源
電圧立上り時に正常な動作を行わせることができるとい
う優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の安定化電源回路を示す回路図、第２図は
第１図の動作を説明するための図、第３図は本考案の一
実施例の回路図、第４図は第３図の動作を説明するため
の図である。 ２・・・・・・人力点、３・・・・・・基準点、４・・
・・・・第１のトランジスタ、５，６・・・・・・定電
圧回路、９・・・・・・電流供給回路、１０・・・・・
・第１の抵抗、１１・・・・・・第２の抵抗、１２・・
・・・・第２のトランジスタ、１３・・・・・・第４の
抵抗、１５・・・・・・出力点、１８・・・・・・第３
の抵抗。

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）主電流系路に、コレクタが入力側にエミッタが出
   力側になるよう接続された第１のトランジスタと、入力
   点と基準点との間に直列接続された電流供給回路および
   定電圧回路と、上記電流供給回路と定電圧回路との接続
   点および第１のトランジスタのベース間に接続された第
   １の抵抗と、第１のトランジスタのエミッタと出力点と
   の間に接続された第２の抵抗と、エミッタが第２の抵抗
   の出力側に接続され、コレクタが第１のトランジスタの
   ベースに接続された第２のトランジスタとで構成された
   安定化電源において、第１の抵抗の上記定電圧回路側の
   点と第２のトランジスタのベースとの間に第３の抵抗が
   接続され、第２のトランジスタのベースと、第２のトラ
   ンジスタのベースよりも基準点に近い電位の点との間に
   第４の抵抗が接続されたことを特徴とする電源回路。
2. （２）実用新案登録請求の範囲第１項の記載において、
   第４の抵抗が、第２のトランジスタのベースと第１のト
   ランジスタのエミッタとの間に接続されたことを特徴と
   する電源回路。
3. （３）実用新案登録請求の範囲第１項の記載において、
   第１のトランジスタと第２のトランジスタの一方または
   両方が複数個のトランジスタによるダーリントン接続で
   構成されたことを特徴とする電源回路。
4. （４）実用新案登録請求の範囲第１項の記載において、
   定電圧回路がベースが出力点または出力点を分割した点
   に接続されたトランジスタと定電圧素子との直列回路で
   構成されたことを特徴とする電源回路。