JPS63153613A

JPS63153613A - 電源安定化回路

Info

Publication number: JPS63153613A
Application number: JP29872786A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Sato; 哲雄佐藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-12-17
Filing date: 1986-12-17
Publication date: 1988-06-27
Anticipated expiration: 2012-01-22
Also published as: JP2575092B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は電源安定化回路に関し、特に良好な減電圧特性
が要求される半導体集積回路（以下においてＩＣという
）に適用して好適なものである。

〔従来の技術〕

各種電子機器には、電源安定化回路が用いられている。

電源安定化回路の回路構成は多岐にわたるが、その−例
は「電源安定化回路の設計」（昭和５２年２月１０日第
１５版発行、発行所ＣＱ出版社、ｐ２４．１６２．６）
に記載されている。その概要は、出力電圧を分圧して誤
差電圧を得、誤差増幅器により制御用トランジスタを駆
動して上記出力電圧を安定化せしめるものである。

本発明者は、電源安定化回路自体の電圧降下を低減する
ことを検討した。以下は、公知とされた技術ではないが
１本発明者によって検討された技術であり、その概要は
下記のとおりである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

すなわち、上記公知例について述べると、トランジスタ
Ｔｒｙはベース電圧がＶｚ＋ＶｂｅＴｒｌで決定される
電圧になるように制御用トランジスタＴｒ。

を制御する。

非安定電源Ｅｉが上記Ｖｚ　＋ＶｂｅＴｒｌで決定され
る電圧以下に低下した場合、Ｔｒｌはオフになり、出力
電圧ＥｏがＥ　ｉ　−ＶｂｅＴｒ、で決定される電圧レ
ベルに低下することが１本発明者の検討により明らかに
なった。上記Ｅｉを仮りに１．５ｖとすれば、出力電圧
ＥＯは０．８■に低下することになる。

一方、電子機６九使用される電源は、常に所定電圧レベ
ル以上にあるわけではない。例えば電子化を詰機では、
電話回線の直流電源を電源として使用するものがある。

この場合、交換機と電話機との距離が犬であれば、電話
機に供給される電圧も低下することになる。更に、電子
化電話機は、入力インピーダンスか低いので、電圧低下
が大幅になる。

しかし、電子化電話機用ＩＣはもとより、一般のＩＣに
ついても１Ｖ程度の電源電圧で正常に動作させることは
非常に困難である。このような状況を考えると、電源安
定化回路における上記電圧ドロップの低減がＩＣを安定
に動作させる上で重要なことが理解できる。すなわち、
上記電圧関係を例に述べると、ｘ源安定化回路における
０、７ｖの電圧ドロップがなければ、ＩＣに１．５ｖの
電源電圧が供給されることになり、ＩＣの動作範囲が拡
大されることになる。

本発明者は、電源安定化回路自体の上記電圧ドロップを
低減すべ（検討を重ね、本発明を提案するに至った〇本発明の目的は、電源電圧の変動に対し安定した出力電
圧を得るとともに、電源電圧低下時の電圧ドロップを低
減し得る電源安定化回路を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細省および添付図面から明らかになるであろう。

〔問題点を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれは、下記のとおりである。

すなわち、ＰＮＰ　トランジスタにて制御用トランジス
タを構成し、入力端子であるエミッタに非安定電圧を供
給し、出力端子であるコレクタから出力電圧を得るとと
もに、上記出力電圧をボルテイジフォロワの第１の入力
端子に帰還し、基準電圧と比較した出力信号によって上
記制御用トランジスタを制御するものである。

〔作　用〕

上記した手段によれば、非安定電圧が基準電圧に対し高
レベルの場合は、ボルテイジフォロワの動作により出力
電圧のレベルを基準電圧のレベルに制御し、且つ非安定
電圧が基準電圧以下でボルテイジフォロワを構成するト
ランジスタのペース書エミッタ間電圧以上の場合は、制
御用トランジスタが飽和して非安定電圧が出力電圧にな
り、電源安定化回路自体の電圧ドロップが阻止される。

〔実施例−１〕以下、第１図および第２図を参照して本発明を適用した
電源安定化回路の第１冥施例な説明する。

なお、第１図はＩＣ化された電源安定化回路の回路図、
第２図は非安定化電圧と出力電圧との関係を示す電圧特
性図をそれぞれ示すものである。

トランジスタＱ、は、本発明でいう制御素子に相当する
ものであり、トランジスタＱｔ　Ｉ　Ｑｓ　ｓ抵抗Ｒ２
によってボルティジフォロワが構成されている。ダイオ
ードＤ１〜Ｄ、は本発明でいう基準電圧Ｖａを得るもの
であり１本笑施例ではＶａ＝２．ＩＶに般定される。

先ず、非安定電圧が２．１Ｖ以上の場合の回路動作を説
明する。

非安定電圧Ｖｅは、トランジスタＱ、のエミッタに印加
され、且つ抵抗Ｒ８を介してダイオードＤ、に印加され
る。ダイオードＤ、〜Ｄ、の順方向電圧Ｖｆの３倍の電
圧ＶａがトランジスタＱ。

ノヘースに印加され、トランジスタＱ、はオン。

トランジスタＱ、はオフになる。トランジスタＱ！によ
ってトランジスタＱ、のペース電流の吸い込みが行われ
、出力を圧■ＣＣの′電圧レベルは、非安定電圧Ｖｅに
近いハイレベルの電圧になる。

トランジスタＱ、がオン状態に動作し、ボルテイジフォ
ロワの動作によって出力電圧Ｖｃｃを基準電圧Ｖａに等
しい電圧レベル、すなわち２．１Ｖまで低下せしめる。

上記回路動作が行われる結果、非安定電圧Ｖｅが２．Ｉ
Ｖ以上の場合は、第２図に示すように出力電圧Ｖｃｃも
２．１■に安定化される。

次に、非安定電圧Ｖｅが２．１　■）　■ｅ　）　０．
７　Ｖの間に変動した場合の回路動作を説明する。

ダイオードＤ、〜Ｄ、はカットオフになり、基準電圧Ｖ
ａは非安定電圧Ｖｅの電圧レベルになる。

非安定電圧Ｖｅが仮りにＩＶとすると、トランジスタＱ
ｔにはバイアス電圧が印加されることになるので、オン
状１１１に動作しトランジスタＱ１を飽和せしめる。出
力電圧Ｖｃｃが得られ、トランジスタＱ３がオン状態に
動作し【ボルテイジフオロワ動作により出力電圧Ｖｃｃ
をＩＶＫ安定化させる。

すなわち、トランジスタＱ１による０、７ｖの電圧降下
がなく、非安定電圧Ｖｅの電圧レベルがそのまま出力電
圧Ｖｃｃの電圧レベルになる。

非安定電圧Ｖｅが２．　Ｉ　Ｖ　）Ｖ　ｅ　）　０．７
　Ｖ１７）間において、上記安定化動作が行われるので
、負荷Ｚ１として示したＩＣには非安定電圧Ｖｅが電源
として供給される。上記ＩＣを正規に駆動する電源電圧
が２，１ｖとすれば、非安定電圧Ｖｅが２．１Ｖ以下に
低下したとき充分な回路動作が行われないにしても、上
記０．７Ｖの電圧降下がないので。

完全に動作停止にならず、減電圧特性が改善されること
になる。

次に、非安定電圧Ｖｅが、０．７Ｖ）Ｖｅに変動した場
合の回路動作を説明する。

この場合、基準電圧Ｖａも０．７ｖ以下に低下するので
、トランジスタＱ、はオフになり、トランジスタＱ、を
制御しない。したがって第２図に示すように出力Ｖｃｃ
も急激に低下し、負荷であるＩＣも非動作になる。

上記実施例に示した電源安定化回路は、下記の如き効果
を奏する。

＋１１　　非安定電圧が供給され出力電圧を制御する制
御用トランジスタを、基準電圧と出力電圧とを比較する
ボルテイジフォロワにて制御することにより、非安定電
圧が基準電圧以上のとき出力電圧を基準電圧と同一レベ
ルに安定化し得る、という効果が得られる。

（２）　　上記（１１により、非安定電圧が基準電圧以
下でポルテイジフォロワを駆動できるレベル以上に変化
した場合、制御トランジスタを飽和せしめて非安定電圧
を出力電圧とすることができ、安定化回路自体の電圧降
下を低減する。という効果が得られる。

（３１上記（２）により、非安定電圧が低下しても負荷
を駆動し得る電源範囲が拡大されることになり、電源が
供給されるＩＣ等の負荷の減電圧特性が改善される、と
いう効果が得られる。

（４１回路構成が簡単であるので、ＩＣ化に好適である
。

〔実施例−２〕次に、第３図を参照して本発明の第２実施例を説明する
。

なお、本実施例と上記第１実施例との相違点は。

上記制御用トランジスタに代えて抵抗Ｒ８を設けたこと
にあり、上記第１実施例と同様の回路動作をなすものに
は同一の符号を付し、説明の重複をさけるものとする。

非安定電圧Ｖｅが２．１ｖ以上のとき、ダイオードＤ、
〜Ｄ、によって電圧２．１ｖの基準電圧Ｖａが得られる
。出力電圧Ｖｃｃは抵抗Ｒ３を介して得られるが、トラ
ンジスタＱｓが動作する以前は非安定電圧Ｖｅに等しい
。しかしトランジスタＱｔｙ−Ｑｓによるボルテイジフ
ォロワ動作が行われるにしたがい、抵抗Ｒ１の電圧降下
が大になり、出力電圧Ｖｃｃの電圧レベルが２．１■に
安定化される。

一方、非安定電圧Ｖｅが２．ＩＶ）Ｖｅ）０．７Ｖに変
化した場合は、出力電圧Ｖｃｃは非安定電圧Ｖｅに対応
してレベル変化する。

更Ｋ、非安定電圧Ｖｅが０．７Ｖ）Ｖ　ｅになった場合
はボルテイジフォロワ動作が行われず、出力電圧Ｖｃｃ
は非安定電圧Ｖｅに対応してレベル変化する。

したがって本実施例に示す回路構成では、Ｖｅ）Ｖａの
場合に安定化動作が行われ、Ｖａ）Ｖｅでは非安定を圧
Ｖｅが出力電圧Ｖｃｃになり、安定化回路の電圧ドロッ
プが低減される。

本実施例に示した安定化回路は、上記第１実施例と同様
の効果を奏するうえに、下記の効果を奏することができ
る。

（５）　　制御用トランジスタに代えて抵抗Ｒ８を設け
ることにより１回路構成が簡単圧なる。という効果が得
られる。

以上に、本発明者によってなされた発明を実施例にもと
づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定さ
れるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変
更可能であることはいうまでもない。例えば、バイポー
ラトランジスタに代えてＭＯＳ）ランジスタにて構成す
ることができる。この場合、制御用トランジスタはＰチ
ャネルのＭＯＳ）ランジスタに、ボルテイジフォロワを
構成するトランジスタはＮチャネルのＭＯＳ）ランジス
タに、ダイオードはＮチャネルのＭＯＳ）ランジスタを
ダイオード接続したものでよい。

更に、ダイオードにて構成された基準電圧回路は、バン
ドキャップリファレンス等の定電圧回路に代えてもよい
。

更に、基準電圧Ｖａの電圧レベルは上記に限定されるも
のではなく、必要とする出力電圧Ｖｃｃに合わせて変更
可能である。

以上の説明では、主として本発明者によってなされた発
明をその背景となった利用分野である電源安定化回路に
適用して説明したが、それに限定されるものではない。

例えば自動車の始動時にはパッテリイの電圧が急激に低
下するので、自動車用電子機器に供されるＩＣの電源回
路に個別に利用すれば、電子機器全体のための電源安定
化回路を特に設けた（てもよい。このような利用方法の
利点は、１０安定化電源が不測の事態によって破壊され
ても電子機器全体が動作不能にならず、自動車の安全走
行が図れることにある。

本発明は少なくとも、電源安定を必要とするＩＣに組み
込み、広く利用することができる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。

すなわち、非安定電圧が供給され安定化された出力電圧
を得る制御素子と、基準電圧と上記出力電圧とを比較し
て上記制御素子を駆動し上記安定化動作７行わしめろボ
ルティジフォロワとを設け、非安定電圧が基準電圧より
高レベル時には安定化動作を行い、低レベル時には制御
素子を飽和状態になし、制御素子による電圧ドロップを
低減することにより、負荷を駆動する電源電圧の範囲が
拡大され、減電圧特性が改善される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した電源安定化回路の第１実施例
を示す回路図、第２図は回路動作を説明する電圧特性図、第３図は本発
明の第２実施例を示す電源安定化回路の回路図をそれぞ
れ示すものである。Ｑ、〜Ｑ、・・・トランジスタ、Ｄ１〜Ｄ、・・・ダイ
オード、Ｒ１〜Ｒｓ・・・抵抗、Ｖａ・・・基準電圧、
ｖｅ・・・非安定電圧、Ｖｃｃ・・・出力電圧。代理人　弁理士　　小　川　勝　男　　−第　　１　　
図第　　−図／２ｔ−（）Ｊ　’Ｉう＞５’７９紀、！ｚ−丁参坑

Claims

【特許請求の範囲】

１、入力端子に非安定電圧が供給され、出力端子から安
定化された出力電圧を得る制御素子と、所望の電圧レベ
ルの基準電圧と上記出力電圧とを比較し、上記制御素子
を駆動する回路を有し、出力端子が非安定となる減電入
力電圧供給時に出力端子電圧を入力端子電圧とほぼ同一
電圧となるように動作することを特徴とする電源安定化
回路。