JPH069583Y2 - 定電圧電源回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［考案の目的］ （産業上の利用分野） 本考案は例えば民生機器内での定電圧電源回路に関す
る。

（従来の技術） 第５図は従来のこの種の定電圧電源の一例を示す回路図
である。図において１は矩形波発振回路であり２端子の
入力を短絡したＮＡＮＤ回路Ｎ_１およびＮ_２を直列接続
し、ＮＡＮＤ回路Ｎ_２の出力をコンデンサＣ_０を介し抵
抗Ｒ11を経てＮＡＮＤ回路Ｎ_１の入力に帰還するととも
に、ＮＡＮＤ回路Ｎ_１の出力とＮ_２の入力の接続点は直
列に接続されたＲ_１２およびＲ_１３を経て前記コンデン
サＣ_０と抵抗Ｒ_１１の接続点に接続され、抵抗Ｒ_１３と
並列にダイオードＤ_０が接続されている。

矩形波発振回路１の出力はコンデンサＣ_１およびＲ_１の
直列接続により成る微分回路２に接続されている。微分
回路２の出力はコンパレータ・スイッチング回路４の一
方の入力に接続されている。３は抵抗Ｒ_０とツェナーダ
イオードＤ_１の直列接続よりなる基準電圧回路で入力直
流電圧Ｖ_ｉから基準電圧Ｖ_２を作られその基準電圧回路
３の出力は後述するコンパレータ・スイッチング回路４
および誤差増幅用トランジスタ回路７に接続される。誤
差増幅用トランジスタ回路７はＮＰＮトランジスタＱ_１
を主体として構成され、ＮＰＮトランジスタＱ_１のコレ
クタは微分回路２の出力に接続され、エミッタは基準電
圧回路３の出力と接地間に直列接続された抵抗Ｒ_２と抵
抗Ｒ_３の接続点に接続されまたコンデンサＣ_２を介して
接地されている。コンパレータ・スイッチング回路４は
コンパレータＱ_４とトランジスタＱ_２，Ｑ_３，Ｑ_５およ
び抵抗Ｒ_６，Ｒ_７，Ｒ_８により構成され、コンパレータ
Ｑ_４の一方の入力は基準電圧回路３の出力に接続される
とともにＮＰＮトランジスタＱ_２のベースに接続されて
いる。コンパレータＱ_４の他方の入力は前記の通り微分
回路２の出力と接続され、出力は抵抗Ｒ_６を介してＮＰ
ＮトランジスタＱ_２のエミッタに接続されている。トラ
ンジスタＱ_２のコレクタはＰＮＰトランジスタＱ_３のベ
ースに接続されるとともに抵抗Ｒ_７を介してトランジス
タＱ_３のエミッタおよび本従来例の定電圧電源回路の入
力およびＮＰＮトランジスタＱ_５のコレクタに接続され
ている。トランジスタＱ_３のコレクタはトランジスタＱ
_５のベースに接続されるとともに抵抗Ｒ_８を介してトラ
ンジスタＱ_５のエミッタに接続されている。トランジス
タＱ_５のエミッタはコンパレータ・スイッチ回路４の出
力であり、接地間にダイオードＤ_２が逆方向に接続され
ている。コンパレータ・スイッチ回路４の出力は直列イ
ンダクターＬ_１と並列コンデンサＣ_４より成る平滑回路
５を経て出力され直流出力電圧Ｖ_０が得られる。

直流出力電圧Ｖ_０は帰還分割回路６により抵抗Ｒ_４と抵
抗Ｒ_５およびダイオードＤ_３の直列回路により分割され
抵抗Ｒ_４と抵抗Ｒ_５の接続点の電圧が誤差増幅用トラン
ジスタ回路７のＮＰＮトランジスタＱ_１のベースに接続
され、また抵抗Ｒ_４と抵抗Ｒ_５の接続点はコンデンサＣ
_３を介して接地されている。

次にその動作について説明する。矩形波発振回路１の出
力は微分回路２により微分されその出力電圧Ｖ_１の波形
は第６図(b)に実線で示されている。微分回路２の出力
電圧Ｖ_１はコンパレータ・スイッチ回路４のコンパレー
タＱ_４で基準電圧回路３の出力である基準電圧Ｖ_Ｚと比
較されＶ_１がＶ_Ｚより低くなるとコンパレータ・スイッ
チ回路４のトランジスタＱ_２，Ｑ_３，Ｑ_５はいづれもオ
ン状態からオフ状態に変り、従ってコンパレータ・スイ
ッチ回路４の出力電圧Ｖ_２の波形は第６図(a)に実線で
示すような矩形波となり、それが平滑回路５によって平
滑化され出力直流電圧Ｖ_０が得られる。

いま出力直流電圧Ｖ_０が上昇したとすると、Ｖ_０は分割
回路６で分割されて誤差増幅用トランジスタＱ_１のベー
スに供給されるので、そのベースの電位が上昇しＱ_１の
コレクタとエミッタ間の抵抗が低下する。誤差増幅用ト
ランジスタＱ_１は微分回路２の抵抗Ｒ_１と並列に接続さ
れているので、微分の時定数が下り、従って微分回路の
出力電圧Ｖ_１の波形は第６図(b)の点線で示した波形の
ようになり従ってコンパレータ・スイッチ回路４の出力
波形は前述の説明から分るように第６図(a)の点線で示
したようになり、すなわちコンパレータ・スイッチ回路
の出力の矩形波の幅が狭くなり、その結果、出力電圧Ｖ
_０は下る。このように帰還分割回路６、誤差増幅トラン
ジスタ回路７、コンパレータ・スイッチ回路４によって
形成されるフィードバック・ループにより出力直流電圧
Ｖ_０が一定に制御される。

ここで帰還分割回路６の中のダイオードＤ_３の電圧降下
を無視すると、出力直流電圧Ｖ_０は次式で表される。

Ｖ_０＝｛（Ｒ_４＋Ｒ_５）／Ｒ_５｝［｛Ｒ_３／（Ｒ_２＋Ｒ
_３）｝×Ｖ_Ｚ＋Ｉ_ＥＲ_３＋Ｖ_ＢＥ］…(1) ここでＩ_Ｅは誤差増幅トランジスタＱ_１のエミッタ電流
であり、Ｖ_ＢＥはトランジスタＱ_１のベース・エミッタ
間電圧である。従って出力直流電圧Ｖ_０は誤差増幅トラ
ンジスタＱ_１のエミッタ電流の影響を受けるという欠点
があった。また誤差増幅用トランジスタＱ_１のインピー
ダンスの変化により矩形発振回路１に対する負荷インピ
ーダンスが変化して矩形波出力のデュティー・レシオが
変化し、従って出力直流電圧Ｖ_０の制御範囲が狭くなる
という欠点があった。

（考案が解決しようとする問題点） 以上述べたように従来例の定電圧電源回路では誤差増幅
用トランジスタのエミッタ電流によって出力直流電圧が
影響を受け、また出力直流電圧の制御範囲が狭くなると
いう欠点があった。本考案は上記の欠点を除去した定電
圧電源回路を提供することを目的とする。

［考案の構成］ （問題点を解決するための手段） 本考案では、微分回路の出力と基準電圧点間に誤差増幅
用トランジスタ回路のコレクタ・エミッタ通路を接続
し、このトランジスタ回路のベースに帰還分割回路の出
力を供給するように構成されている。

（作用） 本考案の定電圧電源回路では微分回路の時定数は一定と
し、コンパレータ回路へ入力される微分回路出力波形の
レベルを出力直流電圧Ｖ_０の変化に応じて変化させるこ
とにより微分回路の出力波形の基線を変化させてコンパ
レータ・スイッチ回路の出力である矩形波の幅を変化さ
せて出力直流電圧が一定になるように制御している。

（実施例） 以下本考案の一実施例を図面を参照して説明する。第１
図は本考案の一実施例を示した回路図である。１は矩形
波発振回路、２は微分回路、３は基準電圧回路、４はコ
ンパレータ・スイッチ回路、５は平滑回路、６は帰還分
割回路、７は誤差増幅用トランジスタ回路である。本実
施例では誤差増幅用回路７のトランジスタはＰＮＰタイ
プでありそのエミッタが基準電圧回路３の出力、即ちコ
ンパレータ・スイッチ回路４の一方の入力に接続され、
コレクタは微分回路２の出力、即ちコンパレータ・スイ
ッチ回路４の他方の入力に接続されている。なお、図示
しないが矩形波発振回路１には、例えば基準電圧回路３
から安定した動作電圧が供給されている。

次に本実施例の動作について説明する。矩形波発振回路
１、基準電圧回路３、コンパレータ・スイッチ回路４、
平滑回路５、分割回路６の動作については前述の従来例
の場合と同じである。本実施例では微分回路２の抵抗Ｒ
_１と直流電位的に並列に接続された誤差増幅トランジス
タＱ_１は逆接続であるためインピーダンスが高いので微
分回路２の時定数は一定であり、微分回路２の出力の微
分波形の下降の傾斜は一定である。次に電圧制御の動作
を説明する。第２図(a)は矩形波発振回路１の出力電圧
波形を示し、第２図(b)の実線は定常時の微分回路２の
出力電圧の波形を示す。第２図(c)の実線はそのときの
コンパレータ回路４の出力電圧波形Ｖ_２を示す。いま入
力直流電圧Ｖ_ｉが上昇して、それに伴い出力直流電圧Ｖ
_０が上昇すると、出力直流電圧Ｖ_０を帰還分割回路で分
割されて供給された誤差増幅トランジスタ回路７のＰＮ
ＰトランジスタＱ_１のベース電圧が上るためにベースと
コレクタの間の電圧が増大して微分回路２の出力電圧波
形Ｖ_１は直流的に下り、第２図(b)の点線で示す波形と
なる。従ってコンパレータ・スイッチ回路の出力電圧の
矩形波は第２図(c)点線で示すようになり矩形波の幅が
狭くなり従って出力直流電圧Ｖ_０を低下させるように制
御される。この場合直流出力電圧Ｖ_０は次式で与えられ
る。

Ｖ_０＝｛（Ｒ_４＋Ｒ_５）／Ｒ_５｝（Ｖ_Ｚ−Ｖ_ＢＥ）…
(2) ここでＶ_ＢＥは誤差増幅トランジスタＱ_１のベース・エ
ミッタ間電圧である。これを従来例の出力直流電圧Ｖ_０
を示す第(1)式と比較すると誤差増幅トランジスタＱ_１
のエミッタ電流による電圧変動がない。また矩形波発振
回路１の負荷の変動がない為、その出力である矩形波の
デューティ・レシオの変動もない。従って入力直流電圧
Ｖ_ｉの変動に対する出力直流電圧Ｖ_０の変動がより少な
い。第３図は入力直流電圧Ｖ_ｉと出力直流電圧Ｖ_０の関
係を示すものであり、図において点線は従来例の場合を
示し、実線は本考案の一実施例の場合を示す。この図よ
り本考案の定電圧電源回路ではその入出力特性が改善さ
れていることが明らかである。

第４図は本考案の他の実施例を示すものであり、この実
施例ではコンパレータ・スイッチ回路４の他方の入力と
接地の間にダイオードが逆接続されて微分回路の出力波
形の負の部分をクリップし、また分割回路６の抵抗Ｒ_４
と直列に温度補償ダイオードＤ_６を接続して温度補償が
行われ、また誤差増幅用トランジスタＱ_１のベースと直
流入力の間に安定用抵抗Ｒ_８を挿入して電圧制御の安定
化を図っている。

なお、以上述べた本考案の実施例では、誤差増幅トラン
ジスタＱ_１のエミッタを基準電圧回路３の基準電圧出力
端に接続しているが、前述のように誤差増幅トランジス
タＱ_１は微分回路２の出力波形のレベルを出力直流電圧
Ｖ_０の変化に応じて変化させるために設けられており、
そのエミッタは必ずしも基準電圧出力端に接続される必
要はない。例えば、ツェナーダイオードＤ_１の端子電圧
を分圧回路によって分圧した分圧出力端等の安定した電
圧が得られる点に接続してもよいものである。

［考案の効果］ 以上記述した如く、本考案では誤差増幅用トランジスタ
回路の構成方法により定電圧電源回路に入出力特性が改
善されるとともに、従来例に比して構成部品の数もより
少ないという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の定電圧電源回路の一実施例を示した回
路図、第２図は第１図に示した実施例の各部の電圧波形
を示した図、第３図は従来例ならびに本実施例の入出力
特性を示した図、第４図は本考案の定電圧電源回路の他
の実施例を示した回路図、第５図は定電圧電源回路の従
来例を示した回路図、第６図は第５図に示した従来例の
各部の電圧波形を示した図である。 １……矩形波発振回路、２……微分回路 ３……基準電圧回路 ４……コンパレータ・スイッチ回路 ５……平滑回路 ６……帰還分割回路 ７……誤差増幅用トランジスタ回路

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】矩形波発振回路と、その出力を微分する微
   分回路と、入力直流電圧から基準電圧を作成する基準電
   圧回路と、前記基準電圧と微分回路の出力を比較して、
   入力直流電圧のスイッチングを行なうコンパレータ・ス
   イッチング回路と、その出力である矩形波より直流出力
   電圧を作成する平滑回路と、コレクタ・エミッタ通路が
   前記微分回路の出力と所定電圧点間に接続された誤差増
   幅用トランジスタ回路と、前記直流出力電圧を前記誤差
   増幅用トランジスタ回路のベースに供給し当該トランジ
   スタのコレクタ・エミッタ間インピーダンスを制御する
   帰還分割回路とを具備したことを特徴とする定電圧電源
   回路。
2. 【請求項２】さらに前記微分回路の出力端と基準電位点
   間に接続されたクランプ用ダイオードと、前記帰還分割
   回路に直列接続された温度補償用ダイオードと、前記入
   力直流電圧点と前記誤差増幅用トランジスタのベース間
   に接続された抵抗とを具備したことを特徴とする実用新
   案登録請求の範囲第１項記載の定電圧電源回路。