JP2001216037A - レギュレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、制御用回路の電源を別に供給するこ
とによって、その電力損失を低減したレギュレータを提
供することを目的とする。 【解決手段】シリーズレギュレータ１において、コント
ロールＩＣ２を動作させるために、入力端子ＩＮ１より
電源電圧Ｖｉ２が与えられる。この電源電圧Ｖｉ２と入
力端子ＩＮに与えられる入力直流電圧Ｖｉ１との関係
は、Ｖｉ２＞Ｖｉ１となる。即ち、コントロールＩＣ２
を動作させるために必要な電源電圧よりも低い電圧が、
入力直流電圧として与えられる。このようにすること
で、コントロールＩＣを動作させるための電源電圧と等
しい電圧値となる入力直流電圧が入力されるシリーズレ
ギュレータに比べて、その電力損失を低減させることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直流電圧を負荷に
供給するレギュレータに関するもので、特に、負荷に低
電圧の直流電圧を供給する低電圧動作レギュレータに関
する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路装置などの負荷に供給さ
れる直流電圧が、その動作クロックの高周波数化に応じ
て、従来は５Ｖであったのに対して、近年、３．３Ｖま
たは２．５Ｖと減少傾向にある。又、このような直流電
圧が供給される負荷に与えられる負荷電流は、従来、１
〜２Ａであったものが、近年、その機能拡大に伴い、３
〜５Ａと増加傾向にある。このように、近年、低電圧動
作化及び大電流化した負荷に対応した低電圧動作レギュ
レータが求められる。更に、このような低電圧動作レギ
ュレータにおいては、その電力損失が低いものが求めら
れる。

【０００３】従来より使用されているレギュレータに於
いて、図７のようなシリーズレギュレータを示す。従来
より使用されているシリーズレギュレータは、入力端子
ＩＮより供給された直流電圧を、入力端子ＩＮにエミッ
タが接続されたｐｎｐ型トランジスタＴａのベース電流
が制御されることによって、トランジスタＴａのコレク
タに接続された出力端子ＯＵＴに接続される負荷（不図
示）に供給する直流電圧に変換する。又、トランジスタ
Ｔａのベース電流が、入力端子ＩＮより供給される直流
電圧によってバイアスされるコントロールＩＣ２０によ
って制御される。

【０００４】又、出力端子ＯＵＴとグランド電圧の間に
は、直列に接続された抵抗Ｒ１，Ｒ２が設けられ、抵抗
Ｒ１，Ｒ２の接続ノードに表れる電圧がコントロールＩ
Ｃ２０に帰還される。尚、抵抗Ｒ２の一端が出力端子Ｏ
ＵＴに接続されるとともに、抵抗Ｒ１の一端が接地され
る。更に、入力端子ＩＮに一端が接続されるとともに他
端が接地されたコンデンサＣ１と、出力端子ＯＵＴに一
端が接続されるとともに、他端が接地されたコンデンサ
Ｃ２とを有する。又、抵抗Ｒ１、コンデンサＣ１，Ｃ
２、及びコントロールＩＣ２０は、それぞれ、グランド
端子ＧＮＤを介してグランド電圧に接地される。

【０００５】このようなシリーズレギュレータにおい
て、抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続ノードに表れる電圧が、出力
端子ＯＵＴより出力される出力直流電圧が分圧された電
圧となる。この抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続ノードに表れる電
圧がコントロールＩＣ２０に帰還されることによって、
出力端子ＯＵＴより出力される出力直流電圧が安定する
ようにトランジスタＴａのベース電流が制御される。こ
のようにすることで、入力端子ＩＮより供給される直流
電圧を変換して、出力端子ＯＵＴに接続される負荷に常
に一定の直流電圧を供給する。このとき、コンデンサＣ
１が入力側の電圧の平滑回路として動作するとともに、
コンデンサＣ２が出力側の電圧の平滑回路として動作す
る。

【０００６】上述したように、近年、レギュレータより
直流電圧が供給される負荷の低電圧動作化が進んでい
る。よって、図７のようなシリーズレギュレータにおい
て、入力端子ＩＮに５Ｖの入力直流電圧ＶIN入力される
とともに、出力端子ＯＵＴに接続された負荷に供給する
出力直流電圧ＶOUTが３．３Ｖである場合、その負荷に
流れる負荷電流Ｉが１Ａのとき、（１）式より、その電
力損失ＰＤが１．７Ｗとなる。 ＰＤ＝(ＶIN−ＶOUT)×Ｉ …（１）

【０００７】更に、このようなシリーズレギュレータに
接続される負荷に供給する出力電圧ＶOUTが２．５Ｖ
と、負荷に供給される電圧が低電圧化されると、（１）
式より、図７のようなシリーズレギュレータにおいて、
その電力損失ＰＤが、２．５Ｗと増加することがわか
る。このように低電圧化されたとき、入力端子ＩＮに入
力される入力直流電圧ＶINを３．３Ｖに下げることによ
って、電力損失ＰＤを０．８Ｗと小さくすることができ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】更に、出力電圧を低く
設定しなければならない場合、例えば、出力電圧を１．
５Ｖに設定しなければ成らない場合には、その電力損失
を小さくする方法として、入力直流電圧を低くすること
が考えられる。しかしながら、現在、レギュレータのコ
ントロールＩＣがバイポーラプロセスで構成された場
合、その回路構成上、トランジスタを３段で構成する必
要がある。よって、コントロールＩＣを動作させるのに
必要な最低動作電圧が２．１Ｖ程度は必要である。又、
現状において、このようなコントロールＩＣを安定に動
作させるためには、３〜４Ｖの動作電圧が必要である。
そのため、レギュレータにおいて、コントロールＩＣに
供給される電圧を、入力端子に入力される入力直流電圧
と共通とした構成にしたとき、その電力損失の低減には
限界がある。

【０００９】このような問題を鑑みて、本発明は、制御
用回路の電源を別に供給することによって、その電力損
失を低減したレギュレータを提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のレギュレータは、入力直流電圧が第１電
極に入力されるとともに出力直流電圧が第２電極に現れ
る出力トランジスタと、前記出力直流電圧を帰還して前
記出力トランジスタの制御電極に与える電流を制御する
制御手段とが設けられたレギュレータにおいて、前記制
御手段の電源電圧として、前記入力直流電圧より高い直
流電圧が与えられることを特徴とする。

【００１１】このようなレギュレータに接続される前記
負荷に供給する前記出力直流電圧が、例えば１．５Ｖと
いった低い電圧が求められるとき、前記入力直流電圧を
２Ｖといった低い電圧を供給することによって、前記出
力トランジスタにおける電力損失を低減させることがで
きる。又、このとき、前記制御手段を動作させる前記電
源電圧を、３〜４Ｖ程度とすることで、安定して前記制
御手段を動作させることができる。

【００１２】又、このようなレギュレータにおいて、前
記制御手段が、前記入力直流電圧と前記電源電圧とを比
較し、この比較結果に応じて、前記出力トランジスタの
制御電極に与える電流値を変化させる。即ち、前記入力
直流電圧が低下したとき、前記出力電圧も低下する。こ
のとき、前記制御手段が、前記出力トランジスタの制御
電極に与える電流値を大きくすることによって、前記出
力トランジスタを流れる電流を大きくして、前記出力直
流電圧を高くする。このようにして、前記入力直流電圧
の変動に影響されずに、前記出力直流電圧を安定化させ
ることができる。

【００１３】又、本発明のレギュレータは、上述したレ
ギュレータにおいて、前記制御手段が、前記出力直流電
圧が分圧された電圧と、基準電圧とが入力されて、これ
らの電圧を差動増幅する差動増幅回路と、該差動増幅回
路からの出力によって前記出力トランジスタの制御電極
に与える電流を制御する制御トランジスタと、から構成
される制御回路と、前記電源電圧と、前記出力トランジ
スタの制御電極に現れる電圧とが入力されるとともに、
これらの電位差を検出する検出回路と、前記検出回路で
検出した結果に応じて、前記制御トランジスタの制御電
極に与える電流値を変化させる比較器と、を有すること
を特徴とする。

【００１４】このようなレギュレータにおいて、前記検
出回路を抵抗としても構わない。このとき、前記電源電
圧は、電源回路などより供給される電圧であるので、ほ
ぼ一定の値となるのに対して、前記入力直流電圧は、前
記電源回路などの電圧を変圧して与えられる直流電圧な
どを用いるため、その値にふらつきがでる可能性があ
る。よって、前記入力直流電圧の変動に応じて、前記抵
抗の両端に現れる電位差が変動する。このとき、前記入
力直流電圧が高くなって、前記抵抗の両端に現れる電位
差が小さくなったとき、前記比較器より前記制御トラン
ジスタに与える電流の電流値を小さくすることによっ
て、前記出力トランジスタを流れる電流を小さくして、
その電圧値が高くなった前記入力直流電圧に応じて高く
なった前記出力直流電圧を低くすることができる。又、
前記入力直流電圧が低くなって、前記抵抗の両端に現れ
る電位差が大きくなったとき、前記比較器より前記制御
トランジスタに与える電流の電流値を大きくすることに
よって、前記出力トランジスタを流れる電流を大きくし
て、その電圧値が低くなった前記入力直流電圧に応じて
低くなった前記出力直流電圧を高くすることができる。
このようにして、前記入力直流電圧の変動に関わらず、
前記出力直流電圧を安定して出力することができる。

【００１５】又、前記検出回路をダイオードとしても構
わない。このとき、前記電源電圧は、電源回路などより
供給される電圧であるので、ほぼ一定の値となるのに対
して、前記入力直流電圧は、前記電源回路などの電圧を
変圧して与えられる直流電圧などを用いるため、その値
にふらつきがでる可能性がある。よって、前記入力直流
電圧の変動に応じて、前記ダイオードの両端に現れる電
位差が変動する。このとき、前記入力直流電圧が低くな
って、前記ダイオードの両端に現れる電位差が、前記ダ
イオードが導通させるために必要な電圧よりも大きくな
ったとき、前記比較器より前記制御トランジスタに与え
る電流の電流値を大きくすることによって、前記出力ト
ランジスタを流れる電流を大きくして、その電圧値が低
くなった前記入力直流電圧に応じて低くなった前記出力
直流電圧を高くすることができる。このようにして、前
記入力直流電圧の変動に関わらず、前記出力直流電圧を
安定して出力することができる。

【００１６】又、前記比較器の出力を、前記レギュレー
タ外部の回路に出力するようにしても構わない。このよ
うにすることで、電源回路などから与えられる電源電圧
を変圧するなどして与えられる前記入力直流電圧を生成
する前記レギュレータ外部の回路を、前記比較器の出力
を用いて制御することによって、前記入力直流電圧を安
定化させることができる。

【００１７】又、本発明のレギュレータは、上述したい
ずれかのレギュレータにおいて、１チップの半導体集積
回路装置として構成された前記制御手段と、前記出力ト
ランジスタとによって、１パッケージ化された装置とし
て構成されることを特徴とする。

【００１８】このようなレギュレータにおいて、前記制
御手段に、過電流保護機能、過電圧保護機能、及び過熱
保護機能を持たせたとき、該制御手段が前記出力トラン
ジスタとともに、１パッケージ化された装置として構成
されるため、過電流、過電圧及び熱が発生する前記出力
トランジスタの近傍に、過電流保護機能、過電圧保護機
能、及び過熱保護機能を持つ各回路を配置することがで
きる。そのため、このようなレギュレータを、過電流保
護機能、過電圧保護機能、及び過熱保護機能を持つ各回
路を、効率よく動作させることができる装置として、構
成させることができる。

【００１９】又、このようなレギュレータにおいて、前
記検出回路が、該半導体集積回路装置の外部に取り付け
可能な検出素子とするとともに、前記１パッケージ化さ
れた装置に、前記検出素子を接続するための端子を設け
ても構わない。このようにすることで、前記負荷が要求
するレギュレータからの前記出力直流電圧の値に応じ
て、検出素子を付け替えることがが可能となる。

【００２０】

【発明の実施の形態】＜本発明のレギュレータの全体構
成＞本発明のシリーズレギュレータの構成について、図
面を参照して説明する。図１は、本発明のシリーズレギ
ュレータの内部構成を示すブロック図である。尚、図１
に示すシリーズレギュレータにおいて、図７に示すシリ
ーズレギュレータを構成する部分と同一の目的で使用す
る部分については、同一の符号を付して、その詳細な説
明は省略する。

【００２１】図１に示すシリーズレギュレータ１は、入
力端子ＩＮと、出力端子ＯＵＴと、グランド端子ＧＮＤ
と、ｐｎｐ型トランジスタＴａと、抵抗Ｒ１，Ｒ２と、
コンデンサＣ１，Ｃ２と、入力端子ＩＮに入力される入
力直流電圧よりも高い電源電圧が入力される電源電圧入
力端子ＩＮ１と、抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続ノードに現れる
電圧を帰還してトランジスタＴａのベース電流を制御す
るコントロールＩＣ２とを有する。このようなシリーズ
レギュレータ１の出力端子ＯＵＴに、負荷３が接続され
る。又、入力端子ＩＮには、直流電圧Ｖｉ１が、入力端
子ＩＮ１には、直流電圧Ｖｉ２が、それぞれ印加され
る。

【００２２】このような構成のシリーズレギュレータ１
は、トランジスタＴａのベース電流が増幅されたコレク
タ電流が出力端子ＯＵＴ側に流れることによって、出力
端子ＯＵＴに出力直流電圧が与えられる。このとき、コ
ンデンサＣ２によって、この出力端子ＯＵＴに現れる直
流電圧が平滑化されるとともに、抵抗Ｒ１，Ｒ２によっ
て、この出力端子ＯＵＴに現れる電圧が分圧される。そ
して、この抵抗Ｒ１，Ｒ２によって分圧された電圧が、
コントロールＩＣ２に与えられる。又、コンデンサＣ１
は、入力端子ＩＮに入力される入力直流電圧を平滑化し
て、ノイズを除去する。

【００２３】このコントロールＩＣ１では、出力端子Ｏ
ＵＴに現れる電圧が負荷３が要求する出力電圧より高く
なったとき、抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続ノードに現れる電圧
が高くなることより、出力端子ＯＵＴに現れる電圧が高
くなったことを検知する。そして、このコントロールＩ
Ｃ１によって、トランジスタＴａのベース電流が小さく
なるように制御される。よって、トランジスタＴａを流
れるコレクタ電流が小さくなるため、出力端子ＯＵＴに
現れる電圧が低くなる。

【００２４】又、出力端子ＯＵＴに現れる電圧が負荷３
が要求する出力電圧より低くなったとき、抵抗Ｒ１，Ｒ
２の接続ノードに現れる電圧が低くなることより、出力
端子ＯＵＴに現れる電圧が低くなったことを検知する。
そして、このコントロールＩＣ１によって、トランジス
タＴａのベース電流が大きくなるように制御される。よ
って、トランジスタＴａを流れるコレクタ電流が大きく
なるため、出力端子ＯＵＴに現れる電圧が高くなる。

【００２５】又、シリーズレギュレータ１において、コ
ントロールＩＣ２を動作させるために、入力端子ＩＮ１
より電源電圧Ｖｉ２が与えられる。この電源電圧Ｖｉ２
と入力端子ＩＮに与えられる入力直流電圧Ｖｉ１との関
係は、Ｖｉ２＞Ｖｉ１となる。即ち、コントロールＩＣ
２を動作させるために必要な電源電圧よりも低い電圧
が、入力直流電圧として与えられる。

【００２６】よって、例えば、負荷３に供給する電圧が
１．５Ｖとするとともに、コントロールＩＣ２を動作さ
せるために必要な最低動作電圧を３Ｖ程度とするとき、
電源電圧Ｖｉ２を３．３Ｖとするとともに、入力直流電
圧Ｖｉ１を２Ｖとすることができる。このとき、（１）
式における入力直流電圧ＶIN及び出力直流電圧ＶOUT
が、それぞれ、２Ｖ、１．５Ｖとなるので、負荷電流Ｉ
を１Ａとしたとき、上述した（１）式より、シリーズレ
ギュレータ１の電力損失ＰＤが、０．５Ｗとなる。又、
このとき、コントロールＩＣ２に与える電源電圧が３．
３Ｖであるため、コントロールＩＣ２は、十分動作可能
な状態にある。このように、電力損失を増やすことな
く、出力直流電圧の低電圧化が実現できる。

【００２７】＜コントロールＩＣの構成＞又、コントロ
ールＩＣ２は、抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続ノードに現れる電
圧を検知してトランジスタＴａのベース電流を制御する
制御回路４と、トランジスタＴａのベース電圧に応じて
制御回路４を制御してトランジスタＴａのベース電流を
変動させる検出回路５（尚、実施の形態における検出回
路は、特許請求の範囲における検出回路と比較器で構成
された回路に相当する）と、過電流保護機能、過電圧保
護機能、過熱保護機能をそれぞれ有する過電流保護回路
６、過電圧保護回路７及び過熱保護回路８とを有する。

【００２８】このようなコントロールＩＣ２において、
検出回路５は、トランジスタＴａのベースに現れる電圧
と入力端子ＩＮ１に入力される電源電圧Ｖｉ２とを比較
する。そして、この比較結果に応じて制御回路４を制御
してトランジスタＴａのベース電流を変動させる。又、
一般的に、入力端子ＩＮに入力される入力直流電圧Ｖｉ
１は、電源電圧Ｖｉ２が電源回路などより与えられるの
に対して、入力端子ＩＮ１に入力される電源電圧Ｖｉ２
がコンバータなどによって、変圧されることによって得
られる。そのため、電源電圧Ｖｉ２に比べて、入力直流
電圧Ｖｉ１は、変動しやすい。

【００２９】故に、トランジスタＴａのベース電圧は、
入力直流電圧Ｖｉ１より、トランジスタＴａのベース・
エミッタ間電圧となる略０．３Ｖを引いた値となるた
め、入力直流電圧Ｖｉ１と同様に、トランジスタＴａの
ベース電圧が変動する。よって、入力直流電圧Ｖｉ１が
低くなったとき、検出回路５では、電源電圧Ｖｉ２と比
較することによって、トランジスタＴａのベース電圧が
低くなったことを検出する。そして、制御回路４がトラ
ンジスタＴａに供給するベース電流を大きくするように
制御回路４を制御し、出力直流電圧を高くすることが出
来る。このようにすることで、入力直流電圧Ｖｉ１の変
動の影響なく、出力直流電圧を安定して出力することが
できる。

【００３０】又、過電流保護回路６は、トランジスタＴ
ａのベース電流の電流量を検出する。そして、検出した
電流量が所定値より大きくなったとき、トランジスタＴ
ａへのベース電流の供給をＯＦＦするように制御回路４
を制御する。又、過電圧保護回路７は、出力端子ＯＵＴ
に現れる出力直流電圧を検出する。そして、検出した出
力直流電圧が所定値より高くなったとき、トランジスタ
Ｔａへのベース電流の供給をＯＦＦするように制御回路
４を制御する。更に、過熱保護回路は、温度が高くなる
とともに、過熱保護回路の内部に設けられたトランジス
タのベース・エミッタ間電圧が小さくなることを利用し
て、トランジスタＴａによって発生する熱を検出する。
そして、その発熱量が所定量よりも大きくなったとき、
トランジスタＴａへのベース電流の供給をＯＦＦするよ
うに制御回路４を制御する。

【００３１】＜第１の実施形態＞本発明の第１の実施形
態について、図面を参照して説明する。図３は、本実施
形態のシリーズレギュレータの内部構造を示すブロック
回路図である。尚、図２における過電圧保護回路及び過
熱保護回路については省略する。

【００３２】図３に示すシリーズレギュレータ１ａは、
図１に示すシリーズレギュレータ１と同様に、入力端子
ＩＮ，ＩＮ１と、出力端子ＯＵＴと、グランド端子ＧＮ
Ｄと、ｐｎｐ型トランジスタＴａと、抵抗Ｒ１，Ｒ２
と、コンデンサＣ１，Ｃ２と、コントロールＩＣ２ａ
（図１又は図２におけるコントロールＩＣ２に相当す
る）とで構成される。又、コントロールＩＣ２ａは、ｎ
ｐｎ型トランジスタＴｂと差動増幅回路９と抵抗Ｒ３と
スイッチＳＷとによって構成される制御回路４と、抵抗
Ｒ４と比較器１０とで構成される検出回路５ａ（図２の
検出回路５に相当する）と、過電流保護回路６とを有す
る。尚、図２のように、コントロールＩＣ２ａは、過電
圧保護回路及び過熱保護回路を有するが、図３では省略
している。

【００３３】このようなシリーズレギュレータ１ａにお
いて、トランジスタＴａのベースと入力端子ＩＮ１との
間に抵抗Ｒ４及び比較器１０が接続される。又、トラン
ジスタＴｂのコレクタにトランジスタＴａのベースが接
続されるとともに、そのエミッタに抵抗Ｒ３が接続され
る。この抵抗Ｒ３は、グランド端子ＧＮＤを介して接地
される。又、スイッチＳＷがトランジスタＴｂのベース
に一端が接続されるとともに、他端がグランド端子ＧＮ
Ｄを介して接地される。

【００３４】又、差動増幅回路９において、抵抗Ｒ１，
Ｒ２の接続ノードに現れる電圧が反転入力端子に与えら
れるとともに、基準電圧Ｖrefが非反転入力端子に与え
られる。更に、差動増幅回路９の出力及び比較器１０の
出力がトランジスタＴｂのベースに与えられるととも
に、差動増幅回路９が入力端子ＩＮ１より与えられる電
源電圧Ｖｉ２とグランド端子ＧＮＤより与えられるグラ
ンド電圧によって、バイアスされる。又、出力端子ＯＵ
Ｔには、他端が接地された負荷３が接続される。

【００３５】このようなシリーズレギュレータ１ａにお
いて、出力端子ＯＵＴに現れる出力直流電圧が高くなっ
たとき、抵抗Ｒ１，Ｒ２によって分圧された電圧が高く
なるため、差動増幅回路９の出力が小さくなる。よっ
て、トランジスタＴｂのコレクタ電流が小さくなるた
め、トランジスタＴａのベース電流が小さくなる。この
ようにトランジスタＴａのベース電流が小さくなること
で、トランジスタＴａのコレクタ電流が小さくなるた
め、出力直流電圧が低くなる。

【００３６】逆に、出力端子ＯＵＴに現れる出力直流電
圧が低くなったとき、抵抗Ｒ１，Ｒ２によって分圧され
た電圧が低くなるため、差動増幅回路９の出力が大きく
なる。よって、トランジスタＴｂのコレクタ電流が大き
くなるため、トランジスタＴａのベース電流が大きくな
る。このようにトランジスタＴａのベース電流が大きく
なることで、トランジスタＴａのコレクタ電流が大きく
なるため、出力直流電圧が高くなる。

【００３７】又、上述したように、一般的に、入力端子
ＩＮに入力される入力直流電圧Ｖｉ１は、電源電圧Ｖｉ
２が電源回路などより与えられるのに対して、入力端子
ＩＮ１に入力される電源電圧Ｖｉ２がコンバータなどに
よって、変圧されることによって得られる。そのため、
電源電圧Ｖｉ２に比べて、入力直流電圧Ｖｉ１は、変動
しやすい。よって、入力直流電圧Ｖｉ１の変動に応じ
て、抵抗Ｒ４の両端に現れる電位差の変動として比較器
１０に与えられる。

【００３８】即ち、入力直流電圧Ｖｉ１が高くなったと
き、トランジスタＴａのベース・エミッタ間電圧は略
０．３Ｖとほぼ一定であるため、トランジスタＴａのベ
ース電圧も高くなる。よって、抵抗Ｒ４の両端に現れる
電位差が小さくなる。このとき、比較器１０よりトラン
ジスタＴｂのベースに与える電流を小さくすることによ
って、トランジスタＴｂを流れるコレクタ電流、即ちト
ランジスタＴａのベース電流を小さくする。このよう
に、トランジスタＴａのベース電流が小さくなること
で、トランジスタＴａのコレクタ電流が小さくなるた
め、出力直流電圧を低くすることができる。故に、入力
直流電圧Ｖｉ１が高くなったためにその電圧値が高くな
った出力直流電圧を低くすることができる。

【００３９】逆に、入力直流電圧Ｖｉ１が低くなったと
き、トランジスタＴａのベース電圧も低くなる。よっ
て、抵抗Ｒ４の両端に現れる電位差が大きくなる。この
とき、比較器１０よりトランジスタＴｂのベースに与え
る電流を大きくすることによって、トランジスタＴｂを
流れるコレクタ電流、即ちトランジスタＴａのベース電
流を大きくする。このように、トランジスタＴａのベー
ス電流が大きくなることで、トランジスタＴａのコレク
タ電流が大きくなるため、出力直流電圧を高くすること
ができる。故に、入力直流電圧Ｖｉ１が低くなったため
にその電圧値が低くなった出力直流電圧を高くすること
ができる。よって、入力直流電圧Ｖｉ１の変動の影響な
く、出力直流電圧を安定して出力することができる。

【００４０】更に、抵抗Ｒ３によって現れる電圧が、過
電流保護回路６に与えられる。即ち、トランジスタＴａ
を流れる電流が大きくなって、抵抗Ｒ３に流れる電流が
大きくなったとき、抵抗Ｒ３に現れる電圧が大きくな
る。このとき、抵抗Ｒ３に現れる電圧が所定の値より大
きくなったとき、トランジスタＴａに過電流が流れたと
過電流保護回路６で判断される。そして、トランジスタ
Ｔｂの駆動を停止させるように、トランジスタＴｂのベ
ースとグランド端子ＧＮＤ間に接続されるスイッチＳＷ
をＯＮにする。このようにして、シリーズレギュレータ
１ａの動作を停止させる。

【００４１】尚、図２の過電圧保護回路７及び過熱保護
回路８についても、出力直流電圧が大きくなったとき、
又、トランジスタＴａの発熱量が大きくなったとき、そ
れぞれ、スイッチＳＷをＯＮにしてトランジスタＴｂの
駆動を停止させるようにして、過電圧保護、又は過熱保
護を行うようにしても良い。

【００４２】＜第２の実施形態＞本発明の第２の実施形
態について、図面を参照して説明する。図４は、本実施
形態のシリーズレギュレータの内部構造を示すブロック
回路図である。尚、図４に示すシリーズレギュレータに
おいて、図３に示すシリーズレギュレータを構成する部
分と同一の目的で使用する部分については、同一の符号
を付して、その詳細な説明は省略する。

【００４３】図４に示すシリーズレギュレータ１ｂは、
第１の実施形態のシリーズレギュレータ１ａ（図３）と
同様に、入力端子ＩＮ，ＩＮ１と、出力端子ＯＵＴと、
グランド端子ＧＮＤと、ｐｎｐ型トランジスタＴａと、
抵抗Ｒ１，Ｒ２と、コンデンサＣ１，Ｃ２と、コントロ
ールＩＣ２ｂ（図１又は図２におけるコントロールＩＣ
２に相当する）とで構成される。又、コントロールＩＣ
２ｂは、ｎｐｎ型トランジスタＴｂと差動増幅回路９と
抵抗Ｒ３とスイッチＳＷとによって構成される制御回路
４と、ダイオードＤと比較器１０ａとで構成される検出
回路５ｂ（図２の検出回路５に相当する）と、過電流保
護回路６とを有する。更に、入力端子ＩＮ，ＩＮ１にそ
れぞれ入力直流電圧Ｖｉ１、電源電圧Ｖｉ２が入力され
るとともに、出力端子ＯＵＴに他端が接地された負荷３
が接続される。尚、図２のように、コントロールＩＣ２
ｂは、過電圧保護回路及び過熱保護回路を有するが、図
４では省略している。

【００４４】このようなシリーズレギュレータ１ｂは、
図３のシリーズレギュレータ１ａにおける抵抗Ｒ４の代
わりにダイオードＤを使用するとともに、比較器１０の
代わりに比較器１０ａを使用した構成のシリーズレギュ
レータである。尚、ダイオードＤは、アノードが入力端
子ＩＮ１に接続されるとともに、カソードがトランジス
タＴａのベースに接続される。尚、差動増幅回路９及び
抵抗Ｒ３については、第１の実施形態のシリーズレギュ
レータ１ａと同様の動作を行うので、その動作の説明に
ついては省略する。

【００４５】このようなシリーズレギュレータ１ｂにお
いて、入力直流電圧Ｖｉ１が低くなったとき、トランジ
スタＴａのベース電圧も低くなる。よって、ダイオード
Ｄの両端に現れる電位差が、ダイオードＤを導通させる
のに必要な電圧よりも大きくなったとき、比較器１０ａ
よりトランジスタＴｂのベースに与える電流を大きくす
ることによって、トランジスタＴｂを流れるコレクタ電
流、即ちトランジスタＴａのベース電流を大きくする。

【００４６】このように、トランジスタＴａのベース電
流が大きくなることで、トランジスタＴａのコレクタ電
流が大きくなるため、出力直流電圧を高くすることがで
きる。故に、入力直流電圧Ｖｉ１が低くなったためにそ
の電圧値が低くなった出力直流電圧を高くすることがで
きる。よって、入力直流電圧Ｖｉ１の変動の影響なく、
出力直流電圧を安定して出力することができる。

【００４７】＜第３の実施形態＞本発明の第３の実施形
態について、図面を参照して説明する。図５は、本実施
形態のシリーズレギュレータの内部構造を示すブロック
回路図である。尚、図５に示すシリーズレギュレータに
おいて、図３に示すシリーズレギュレータを構成する部
分と同一の目的で使用する部分については、同一の符号
を付して、その詳細な説明は省略する。

【００４８】図５に示すシリーズレギュレータ１ｃは、
第１の実施形態のシリーズレギュレータ１ａ（図３）と
同様に、入力端子ＩＮ，ＩＮ１と、出力端子ＯＵＴと、
グランド端子ＧＮＤと、ｐｎｐ型トランジスタＴａと、
抵抗Ｒ１，Ｒ２と、コンデンサＣ１，Ｃ２と、コントロ
ールＩＣ２ｃ（図１又は図２におけるコントロールＩＣ
２に相当する）とで構成されるとともに、信号出力端子
ＳＩＧが設けられる。又、コントロールＩＣ２ｃは、ｎ
ｐｎ型トランジスタＴｂと差動増幅回路９と抵抗Ｒ３と
スイッチＳＷとによって構成される制御回路４と、抵抗
Ｒ４と比較器１０とで構成される検出回路５ｃ（図２の
検出回路５に相当する）と、過電流保護回路６とを有す
る。更に、入力端子ＩＮ，ＩＮ１にそれぞれ入力直流電
圧Ｖｉ１、電源電圧Ｖｉ２が入力されるとともに、出力
端子ＯＵＴに他端が接地された負荷３が接続される。
尚、図２のように、コントロールＩＣ２ｃは、過電圧保
護回路及び過熱保護回路を有するが、図５では省略して
いる。

【００４９】このようなシリーズレギュレータ１ｃは、
比較器１０からの出力がトランジスタＴｂのベースに与
えられる代わりに、信号出力端子ＳＩＧに接続されたシ
リーズレギュレータ１ｃの外部に設けられた外部回路１
１に与えられるような構成のシリーズレギュレータであ
る。即ち、比較器１０の出力が信号出力端子ＳＩＧに接
続される。又、入力端子ＩＮには、シリーズレギュレー
タ１ｃの外部に設けられた可変の電源回路１２が接続さ
れる。尚、差動増幅回路９、比較器１０及び抵抗Ｒ３，
Ｒ４については、第１の実施形態のシリーズレギュレー
タ１ａと同様の動作を行うので、その動作の説明につい
ては省略する。

【００５０】このような構成のシリーズレギュレータ１
ｃは、比較器１０からの出力が、信号出力端子ＳＩＧを
介して外部回路１１に与えられる。そして、外部回路１
１によって、入力端子ＩＮに入力される入力直流電圧Ｖ
ｉ１が、負荷３によって要求される出力直流電圧を出力
するために適切な値になるように、可変の電源回路１２
が制御される。

【００５１】即ち、直流入力電圧Ｖｉ１が高くなったと
き、トランジスタＴａのベース電圧が高くなったことを
抵抗Ｒ４と比較器１０によって検出し、比較器１０の出
力が外部回路１１に与えられる。そして、この出力によ
って、外部回路１１が電源回路１２より供給される入力
直流電圧Ｖｉ１を低くするように、電源回路１２を制御
する。又、直流入力電圧Ｖｉ１が低くなったとき、トラ
ンジスタＴａのベース電圧が低くなったことを抵抗Ｒ４
と比較器１０によって検出し、比較器１０の出力が外部
回路１１に与えられる。そして、この出力によって、外
部回路１１が電源回路１２より供給される入力直流電圧
Ｖｉ１を高くするように、電源回路１２を制御する。こ
のようにすることによって、入力端子ＩＮに入力される
入力直流電圧Ｖｉ１を安定な電圧値とすることができる
ので、出力端子ＯＵＴより出力される出力直流電圧の値
を安定化させることができる。

【００５２】尚、本実施形態において、入力直流電圧の
値を検出する検出回路５ｃを、第１の実施形態と同様
に、比較器１０と抵抗Ｒ４によって構成したが、第２の
実施形態と同様に、比較器１０ａとダイオードＤによっ
て構成するようにしても構わない。又、本実施形態にお
いて、可変の電源回路１２によって、入力端子ＩＮに入
力される入力直流電圧が供給されるものとしたが、可変
の電源回路１２の代わりに、直流電圧変圧回路を用い
て、入力端子ＩＮ１に入力される直流電圧Ｖｉ２を入力
端子Ｖｉ１に変圧した入力直流電圧を入力端子ＩＮに入
力するようにしても構わない。このとき、外部回路１１
によって、直流電圧変圧回路における変圧率が制御され
ることによって、入力端子ＩＮに入力される入力直流電
圧を安定化させることができる。

【００５３】第１〜第３の実施形態において、図２の制
御回路４、検出回路５、過電流保護回路６、過電圧保護
回路７、及び過熱保護回路８で構成されるコントロール
ＩＣ２を、１チップの半導体集積回路装置として構成す
るとともに、このコントロールＩＣ２とｐｎｐ型トラン
ジスタＴａとを１パッケージ化するようにしても構わな
い。このように、シリーズレギュレータを１パッケージ
化することによって、過熱保護回路８を最も発熱量の大
きいｐｎｐ型トランジスタＴａの近傍に配置することが
できるので、効率よく過熱保護を行うことができる。
又、コントロールＩＣ２及びｐｎｐ型トランジスタＴａ
をバイポーラトランジスタの代わりに、ＭＯＳトランジ
スタで構成することによって、例えば、トランジスタＴ
ａをＭＯＳトランジスタで構成したとき、その動作時の
ゲート・ソース間電圧が０．１〜０．２Ｖ程度と低くな
るため、その電力損失を更に低減させることができる。

【００５４】＜第４の実施形態＞本発明の第４の実施形
態について、図面を参照して説明する。図６は、本実施
形態のシリーズレギュレータの内部構造を示すブロック
回路図である。尚、図６に示すシリーズレギュレータに
おいて、図３に示すシリーズレギュレータを構成する部
分と同一の目的で使用する部分については、同一の符号
を付して、その詳細な説明は省略する。

【００５５】図６に示すシリーズレギュレータ１ｄは、
第１の実施形態のシリーズレギュレータ１ａ（図３）と
同様に、入力端子ＩＮ，ＩＮ１と、出力端子ＯＵＴと、
グランド端子ＧＮＤと、ｐｎｐ型トランジスタＴａと、
抵抗Ｒ１，Ｒ２と、コンデンサＣ１，Ｃ２と、コントロ
ールＩＣ２ｄ（図１又は図２におけるコントロールＩＣ
２に相当する）とで構成されるとともに、端子１３，１
４が設けられる。又、コントロールＩＣ２ｄは、ｎｐｎ
型トランジスタＴｂと差動増幅回路９と抵抗Ｒ３とスイ
ッチＳＷとによって構成される制御回路４と、比較器１
０と、過電流保護回路６とを有する。更に、入力端子Ｉ
Ｎ，ＩＮ１にそれぞれ入力直流電圧Ｖｉ１、電源電圧Ｖ
ｉ２が入力されるとともに、出力端子ＯＵＴに他端が接
地された負荷３が接続される。尚、図２のように、コン
トロールＩＣ２ｄは、過電圧保護回路及び過熱保護回路
を有するが、図５では省略している。

【００５６】このようなシリーズレギュレータ１ｄは、
端子１３が入力端子ＩＮ１と接続されるとともに、トラ
ンジスタＴａのベースに端子１４が接続された構成のシ
リーズレギュレータである。この端子１３，１４の間に
抵抗Ｒ４が接続され、この抵抗Ｒ４と比較器１０で検出
回路５ａが構成される。このような構成のシリーズレギ
ュレータ１ｄにおいて、差動増幅回路９、比較器１０及
び抵抗Ｒ３，Ｒ４については、第１の実施形態のシリー
ズレギュレータ１ａと同様の動作を行うので、その動作
の説明については省略する。

【００５７】このように、抵抗Ｒ４を外付けとすること
によって、負荷３が要求するシリーズレギュレータ１ｄ
からの出力直流電圧の値に応じて、抵抗値の違う抵抗の
付け替えが可能となる。このとき、制御回路４、比較器
１０、過電流保護回路６、過電圧保護回路７（図２参
照）、及び過熱保護回路８（図２参照）で構成されるコ
ントロールＩＣ２ｄを、１チップの半導体集積回路装置
として構成するとともに、このコントロールＩＣ２ｄと
ｐｎｐ型トランジスタＴａとを１パッケージ化し、更
に、抵抗Ｒ４を外部に接続するように構成する。このと
き、１パッケージ化されたシリーズレギュレータには、
抵抗Ｒ４を接続するための端子１３，１４が設けられ
る。

【００５８】尚、本実施形態において、第１の実施形態
と同様に、抵抗Ｒ４を端子１３，１４に接続して、比較
器１０と抵抗Ｒ４とで検出回路５ａを構成したが、第２
の実施形態と同様に、比較器１０を比較機１０ａとする
とともにダイオードＤを端子１３，１４に接続して、比
較器１０ａとダイオードＤによって検出回路５ｂを構成
するようにしても構わない。又、第３の実施形態のよう
に、信号出力端子をシリーズレギュレータに設けて、コ
ントロールＩＣ内に設けられた比較器からの出力を外部
回路に与えるような構成にしても構わない。

【００５９】

【発明の効果】出力トランジスタを制御する制御手段を
動作させるための電源電圧と、出力トランジスタに入力
される入力直流電圧とを、異なる直流電圧とするととも
に、電源電圧を入力直流電圧より高い直流電圧としたた
め、出力トランジスタへの入力直流電圧を出力直流電圧
に応じた可能な限り低い電圧とすることができる。よっ
て、１．５Ｖや２Ｖといった低電圧を出力直流電圧とし
て出力する場合においても、制御手段の最低動作電圧と
関係なく、入力直流電圧を可能な限り低い電圧に設定す
ることができるため、このレギュレータにおける電力損
失を低減させることができる。又、入力直流電圧と電源
電圧とを比較し、この比較結果に応じて、前記出力トラ
ンジスタの制御電極に与える電流値を変化させることが
できるため、入力直流電圧の変動に関わらず、出力直流
電圧を安定した電圧として出力することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレギュレータの内部構成を示すブロッ
ク図。

【図２】図１のレギュレータ内に設けられたコントロー
ルＩＣの内部構成を示すブロック図。

【図３】第１の実施形態のレギュレータの内部構成を示
すブロック回路図。

【図４】第２の実施形態のレギュレータの内部構成を示
すブロック回路図。

【図５】第３の実施形態のレギュレータの内部構成を示
すブロック回路図。

【図６】第４の実施形態のレギュレータの内部構成を示
すブロック回路図。

【図７】従来のレギュレータの内部構成を示すブロック
図。

【符号の説明】

１ シリーズレギュレータ ２ コントロールＩＣ ３ 負荷 ４ 制御回路 ５ 検出回路 ６ 過電流保護回路 ７ 過電圧保護回路 ８ 過熱保護回路 ９ 差動増幅回路 １０ 比較器 １１ 外部回路 １２ 電源回路 １３，１４ 端子 ２０ コントロールＩＣ ＩＮ，ＩＮ１ 入力端子 ＯＵＴ 出力端子 Ｔａ ｐｎｐ型トランジスタ Ｔｂ ｎｐｎ型トランジスタ Ｒ１〜Ｒ４ 抵抗 Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ Ｄ ダイオード ＳＷ スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 細木 満 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 白井 孝司 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 山本 辰三 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 清水 智弘 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 中澤 保寿 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 5H430 BB01 BB05 BB09 BB11 CC02 EE03 FF04 FF13 GG01 HH03 LA02 LA07 LA10

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力直流電圧が第１電極に入力されると
   ともに出力直流電圧が第２電極に現れる出力トランジス
   タと、前記出力直流電圧を帰還して前記出力トランジス
   タの制御電極に与える電流を制御する制御手段とが設け
   られたレギュレータにおいて、 前記制御手段の電源電圧として、前記入力直流電圧より
   高い直流電圧が与えられることを特徴とするレギュレー
   タ。
2. 【請求項２】 前記制御手段が、前記入力直流電圧と前
   記電源電圧とを比較し、この比較結果に応じて、前記出
   力トランジスタの制御電極に与える電流値を変化させる
   ことを特徴とする請求項１に記載のレギュレータ。
3. 【請求項３】 前記制御手段が、 前記出力直流電圧が分圧された電圧と、基準電圧とが入
   力されて、これらの電圧を差動増幅する差動増幅回路
   と、該差動増幅回路からの出力によって前記出力トラン
   ジスタの制御電極に与える電流を制御する制御トランジ
   スタと、から構成される制御回路と、 前記電源電圧と、前記出力トランジスタの制御電極に現
   れる電圧とが入力されるとともに、これらの電位差を検
   出する検出回路と、 前記検出回路で検出した結果に応じて、前記制御トラン
   ジスタの制御電極に与える電流値を変化させる比較器
   と、 を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載
   のレギュレータ。
4. 【請求項４】 前記検出回路が抵抗であり、 前記比較器が、前記抵抗に現れる電圧に応じて、前記制
   御トランジスタの制御電極に与える電流値を変化させる
   ことを特徴とする請求項３に記載のレギュレータ。
5. 【請求項５】 前記検出回路がダイオードであり、 前記比較器が、前記ダイオードに現れる電圧を、前記ダ
   イオードを導通させるために必要な電圧と比較すること
   によって、前記制御トランジスタの制御電極に与える電
   流値を変化させることを特徴とする請求項３に記載のレ
   ギュレータ。
6. 【請求項６】 前記比較器の出力が、前記レギュレータ
   外部の回路に出力されることを特徴とする請求項３〜請
   求項５のいずれかに記載のレギュレータ。
7. 【請求項７】 １チップの半導体集積回路装置として構
   成された前記制御手段と、前記出力トランジスタが、１
   パッケージ化された装置として構成されることを特徴と
   する請求項１〜請求項６のいずれかに記載のレギュレー
   タ。
8. 【請求項８】 １チップの半導体集積回路装置として構
   成された前記制御手段と、前記出力トランジスタとが、
   １パッケージ化された装置として構成され、 前記検出回路が、該半導体集積回路装置の外部に取り付
   け可能な検出素子であるとともに、 前記１パッケージ化された装置に、前記検出素子を接続
   するための端子が設けられたことを特徴とする請求項３
   〜請求項６のいずれかに記載のレギュレータ。