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技術 直流安定化電源回路

出願人 株式会社ケンウッド株式会社テクシオ
発明者 西澤利一
出願日 2002年2月7日 (18年4ヶ月経過) 出願番号 2002-030431
公開日 2003年8月22日 (16年10ヶ月経過) 公開番号 2003-233426
状態 拒絶査定
技術分野 トランジスタを用いた連続制御型電源
主要キーワード 非安定化電源 エミッタフォロワ接続 コンパレータ動作 ブリーダー抵抗 ゲイン抵抗 直流安定化電源 正側電源電圧 ブリーダ抵抗
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図面 (8)

課題

無駄な消費電力の発生を抑制し、かつ出力電圧立ち上がり時間(立ち下がり時間)を早めた直流安定化電源回路を提供する。

解決手段

側出力端子と−側出力端子間に電圧源4と抵抗R1とR2との直列回路設定電圧を定めるために接続し、+側出力端子の電圧反転入力端印加し、抵抗R1とR2との接続点の電圧を非反転入力端に印加した電圧制御用演算増幅器3の出力電圧によって電圧安定化用トランジスタ2のコレクターエミッタ間の電圧を制御して出力電圧を安定化させる直流安定化電源回路において、+側出力端子と−側出力端子間にブリーダー抵抗5と出力コンデンサ6と定電流回路16とを接続して、電圧制御用演算増幅器3の出力電圧によって定電流回路16の動作をオンオフ駆動させるようにして、電圧源4の電圧の変更によるときにおける直流安定化電源回路の出力電圧の立ち上がり時間を早めた。

概要

背景

側出力端子電圧を基準(+側出力端子の電圧が0V)として動作する従来のプラスコモン直流安定化電源回路10は、図示しない交流電源からの電圧を整流し、図5に示すように、平滑化して得た直流非安定電圧源1からの出力電圧を、例えば、エミッタフォロワ接続の電圧安定化用トランジスタ(n−p−n)2を介して出力するようにように構成されている。この場合、直流非安定化電源1からの出力電圧は直流電圧交流電圧重畳されたものであって、直流安定化電源回路10の出力電圧よりも直流的にレベルが大きい電圧となっている。

一方、直流安定化電源回路10の+側出力端子と−側出力端子との間には出力電圧を決めるための設定電圧を得るために、電圧源4とゲイン抵抗である抵抗R1と抵抗R2との直列回路が接続されている。

抵抗R1と抵抗R2との共通接続点の電圧が電圧制御用演算増幅器3の非反転入力端子印加され、かつプラスコモン直流安定化電源回路10の+側出力端子の電圧が電圧制御用演算増幅器3の反転入力端子に印加されて、電圧制御用演算増幅器3の出力電圧を電圧安定化用トランジスタ2のベースに印加して直流安定化電源回路10の出力電圧を設定電圧に制御する。

ここで、設定電圧は直流安定化電源回路の出力電圧を定める電圧(いわゆる基準電圧)であって、設定電圧=(−1)×R2/R1×(電圧源4の出力電圧)である。設定電圧は抵抗R1の抵抗値、抵抗R2の抵抗値、または電圧源4の出力電圧を変更することによって変更することができる。電圧制御用演算増幅器3の非反転入力端子に印加される電圧は、直流安定化電源回路の出力電圧と電圧源4の出力電圧との加算電圧を(R2/R1)により分圧した電圧であって、電圧制御用演算増幅器3は直流安定化電源回路の出力電圧と設定電圧との差を増幅する誤差増幅器として作用する。

電圧制御用演算増幅器3は、非反転入力端子に印加される電圧と反転入力端子に印加されるプラスコモン直流安定化電源回路10の+側出力端子の電圧とが等しくなるように電圧安定化用トランジスタ2のコレクターエミッタ間の電圧を制御し、プラスコモン直流安定化電源回路10の+側出力端子の電圧を基準としてプラスコモン直流安定化電源回路10の−側出力端子に、{(−1)×電圧源4の出力電圧×(R2/R1)}(=プラスコモン直流安定化電源回路10の場合)の電圧が生ずるように作用する。

ここで、プラスコモン直流安定化電源回路10の場合は、電圧源4の極性は+側出力端子に対して正極性の電圧であり、プラスコモン直流安定化電源回路10の出力電圧は、+側出力端子を基準として−側出力端子には負極性の電圧となる。また、電圧制御用演算増幅器3の出力端子電圧は詳細には、電圧安定化用トランジスタ2のベース−エミッタ間電圧と電圧安定化用トランジスタ2のベース電流ベース抵抗に流れることによる電圧降下分を加算した電圧(直流安定化電源回路10の+側出力端子に対してプラス方向の電圧)となる。

しかるに、直流安定化電源回路10を無負荷時でも安定に動作させるためには、電圧安定化用トランジスタ2に電流を流しておく必要があるため直流安定化電源回路10の出力端子間にブリーダー抵抗5が接続されており、さらに、直流安定化電源回路10の出力の発振防止や電圧過渡応答改善のために、直流安定化電源回路10の出力端子間に大きい静電容量の出力コンデンサ6が接続されている。

直流安定化電源回路10の出力電圧特性は図6に示す如くである。図6において、aは電圧源4の出力電圧を示し、bは電圧制御用演算増幅器3の出力電圧を示し、cは直流安定化電源回路10の出力電圧を示している。

図6において、時刻t1で電圧源4の出力電圧aを増加させると、電圧制御用増幅器3の出力電圧bの平均レベルは増加し、直流安定化電源回路10の出力電圧cは低下する。このときの直流安定化電源回路10の出力電圧cの立ち下がり時間は、電圧安定化用トランジスタ2と電圧制御用演算増幅器3の応答時間にほぼ依存するため比較的速い。

また、時刻t2において電圧源4の出力電圧aを時刻t1の前の電圧にまで低下させると、時刻t2から時刻t3´までの期間において電圧制御用増幅器3の出力電圧bは低下し、直流安定化電源回路10の出力電圧cは立ち上がって増加していく。時刻t2以降は出力コンデンサ6の電荷ブリーダ抵抗5により放電されるため、直流安定化電源回路10の出力電圧の立ち上がり時間はブリーダー抵抗5と出力コンデンサ6の放電時定数にほぼ依存し、比較的遅い。

この場合に、時刻t2から電圧制御用演算増幅器3の非反転入力端子にはマイナス電圧が印加される。この電圧は、反転入力端子の電圧よりも低くなり直線的な動作範囲を超えて、電圧制御用演算増幅器3は実質的にコンパレータ的な動作を行い、電圧制御用演算増幅器3の出力端子からはマイナス電圧(電圧制御用演算増幅器3の負側電源電圧より僅かに低い電圧)が出力される。またこの状態は出力コンデンサ6の放電が終了する時刻t3´まで継続され、時刻t3´以降において各電位は時刻t1以前の状態となる。

次に〜時刻t1、時刻t1〜t2における電圧制御用演算増幅器3の出力電圧bについて詳細に説明する。

電圧制御用演算増幅器3は直流安定化電源回路10の+側出力端子を基準(0V)としたプラスマイナスの2種類の電圧が電源電圧として印加されている。電圧制御用演算増幅器3の反転入力端子の電圧より非反転入力端子の電圧が高いときに正電圧を出力し、電圧安定化用トランジスタ2のコレクターエミッタ間に電流が流れ、直流安定化電源回路10の出力電圧は負側に増大し、逆の時には電圧制御用演算増幅器3は負電圧を出力し、電圧安定化用トランジスタ2のコレクターエミッタ間に電流が流れず開放状態になり、直流安定化電源回路30の出力電圧は負側に減少して、この状態を繰り返して〜時刻t1までに示すように定電圧が出力される。このときの出力電圧は、前記のように、{(−1)×電圧源4の出力電圧×(R2/R1)}である。

この状態のとき、電圧制御用演算増幅器3の出力電圧は{電圧安定化用トランジスタ2のベース−エミッタ間電圧(約0.6V)+ベース電流×ベース抵抗}の電圧分だけ電源回路30の+側出力端子から+側に高い電圧になる。

時刻t2において電圧源4の出力電圧を増加させると、直流安定化電源回路30の出力電圧は負側に増加する。この状態時においてブリーダー抵抗5に流れる電流は、直流安定化電源回路30の出力電圧の負側への増大にしたがって増大し、電圧安定化用トランジスタ2のベースに流れ込む電流が増大する。このため電圧制御用演算増幅器3の出力電圧bは高くなる。これが、〜時刻t1までと時刻t1〜t2の期間における電圧制御用演算増幅器3の出力電圧bの差である。

上記のようにプラスコモン直流安定化電源回路10の出力電圧特性は、出力電圧の立ち下がりは速く、出力電圧の立ち上がりは遅い。また、プラスコモン直流安定化電源回路10の場合とは逆に、マイナスコモン直流安定化電源回路の出力電圧特性は、出力電圧の立ち上がりは速く、出力電圧の立ち下がりは遅い。

しかし、直流安定化電源回路は製造ラインの一部に組み込まれ、直流安定化電源回路の出力電圧を可変させながら使用される場合が多い。また、製造ラインでは、生産効率を上げるために、各工程に要する時間を短縮させる必要がある。したがって、直流安定化電源回路の出力電圧を可変しながら作業を行う工程では、直流安定化電源回路の出力電圧特性として、出力電圧の立ち上がり時間および出力電圧の立ち下がり時間が速いことが要求される。

したがって、直流安定化電源回路の出力電圧の立ち上がり時間(プラスコモン直流安定化電源回路の場合)、立ち下がり時間(マイナスコモン直流安定化電源回路の場合)を速くするために、ブリーダー抵抗と出力コンデンサによる時定数を小さくする必要があるが、出力コンデンサの静電容量は直流安定化電源回路の出力電圧の発信防止や電圧過渡応答改善のために小さくすることはできない。したがって、ブリーダー抵抗の抵抗値を小さくして直流安定化電源回路の出力電圧の立ち上がり時間(プラスコモン直流安定化電源回路の場合)、立ち下がり時間(マイナスコモン直流安定化電源回路の場合)を速くしている。

また、図7の直流安定化電源回路20に示すように、直流安定化電源回路10の出力端子間に、電圧源7、ツエナーダイオード8およびトランジスタ(p−n−p)9を備えた定電流回路15を接続して常に一定値の電流を直流安定化電源回路10内で流すように構成して、ブリーダー抵抗5の抵抗値は直流安定化電源回路10が安定動作をする最低限の電流を流す抵抗値とし、出力電圧の立ち上がり時間を速くすることが考えられる。このようにすることで、直流安定化電源回路20の出力電圧の高低にかかわらず出力電圧の立ち上がり時間、立ち下がり時間を速くすると共に、一定とすることでができる。

概要

無駄な消費電力の発生を抑制し、かつ出力電圧の立ち上がり時間(立ち下がり時間)を早めた直流安定化電源回路を提供する。

+側出力端子と−側出力端子間に電圧源4と抵抗R1とR2との直列回路を設定電圧を定めるために接続し、+側出力端子の電圧を反転入力端に印加し、抵抗R1とR2との接続点の電圧を非反転入力端に印加した電圧制御用演算増幅器3の出力電圧によって電圧安定化用トランジスタ2のコレクターエミッタ間の電圧を制御して出力電圧を安定化させる直流安定化電源回路において、+側出力端子と−側出力端子間にブリーダー抵抗5と出力コンデンサ6と定電流回路16とを接続して、電圧制御用演算増幅器3の出力電圧によって定電流回路16の動作をオンオフ駆動させるようにして、電圧源4の電圧の変更によるときにおける直流安定化電源回路の出力電圧の立ち上がり時間を早めた。

目的

本発明は、無駄な消費電力の発生を抑制し、かつ出力電圧の立ち上がり時間(立ち下がり時間)を早めた直流安定化電源回路を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

直流非安定化電源電圧が供給されて出力電圧設定電圧に制御するための電圧安定化手段と、前記出力電圧と前記設定電圧との差に基づき電圧安定化手段を制御して前記出力電圧を前記設定電圧に制御させる電圧制御用増幅手段と、出力端子間に接続されるブリーダー抵抗と、前記出力端子間に接続される出力コンデンサとを備えた直流安定化電源回路において、前記出力電圧が設定電圧以上のときにおける電圧制御用増幅手段の出力電圧に基づきオン状態に制御され、かつ前記出力電圧が設定電圧未満のときにおける電圧制御用増幅手段の出力電圧に基づきオフ状態に制御される定電流回路を前記出力端子間に接続したことを特徴とする直流安定化電源回路。

技術分野

0001

本発明は直流安定化電源回路に関する。

背景技術

0002

側出力端子電圧を基準(+側出力端子の電圧が0V)として動作する従来のプラスコモン直流安定化電源回路10は、図示しない交流電源からの電圧を整流し、図5に示すように、平滑化して得た直流非安定電圧源1からの出力電圧を、例えば、エミッタフォロワ接続の電圧安定化用トランジスタ(n−p−n)2を介して出力するようにように構成されている。この場合、直流非安定化電源1からの出力電圧は直流電圧交流電圧重畳されたものであって、直流安定化電源回路10の出力電圧よりも直流的にレベルが大きい電圧となっている。

0003

一方、直流安定化電源回路10の+側出力端子と−側出力端子との間には出力電圧を決めるための設定電圧を得るために、電圧源4とゲイン抵抗である抵抗R1と抵抗R2との直列回路が接続されている。

0004

抵抗R1と抵抗R2との共通接続点の電圧が電圧制御用演算増幅器3の非反転入力端子印加され、かつプラスコモン直流安定化電源回路10の+側出力端子の電圧が電圧制御用演算増幅器3の反転入力端子に印加されて、電圧制御用演算増幅器3の出力電圧を電圧安定化用トランジスタ2のベースに印加して直流安定化電源回路10の出力電圧を設定電圧に制御する。

0005

ここで、設定電圧は直流安定化電源回路の出力電圧を定める電圧(いわゆる基準電圧)であって、設定電圧=(−1)×R2/R1×(電圧源4の出力電圧)である。設定電圧は抵抗R1の抵抗値、抵抗R2の抵抗値、または電圧源4の出力電圧を変更することによって変更することができる。電圧制御用演算増幅器3の非反転入力端子に印加される電圧は、直流安定化電源回路の出力電圧と電圧源4の出力電圧との加算電圧を(R2/R1)により分圧した電圧であって、電圧制御用演算増幅器3は直流安定化電源回路の出力電圧と設定電圧との差を増幅する誤差増幅器として作用する。

0006

電圧制御用演算増幅器3は、非反転入力端子に印加される電圧と反転入力端子に印加されるプラスコモン直流安定化電源回路10の+側出力端子の電圧とが等しくなるように電圧安定化用トランジスタ2のコレクターエミッタ間の電圧を制御し、プラスコモン直流安定化電源回路10の+側出力端子の電圧を基準としてプラスコモン直流安定化電源回路10の−側出力端子に、{(−1)×電圧源4の出力電圧×(R2/R1)}(=プラスコモン直流安定化電源回路10の場合)の電圧が生ずるように作用する。

0007

ここで、プラスコモン直流安定化電源回路10の場合は、電圧源4の極性は+側出力端子に対して正極性の電圧であり、プラスコモン直流安定化電源回路10の出力電圧は、+側出力端子を基準として−側出力端子には負極性の電圧となる。また、電圧制御用演算増幅器3の出力端子電圧は詳細には、電圧安定化用トランジスタ2のベース−エミッタ間電圧と電圧安定化用トランジスタ2のベース電流ベース抵抗に流れることによる電圧降下分を加算した電圧(直流安定化電源回路10の+側出力端子に対してプラス方向の電圧)となる。

0008

しかるに、直流安定化電源回路10を無負荷時でも安定に動作させるためには、電圧安定化用トランジスタ2に電流を流しておく必要があるため直流安定化電源回路10の出力端子間にブリーダー抵抗5が接続されており、さらに、直流安定化電源回路10の出力の発振防止や電圧過渡応答改善のために、直流安定化電源回路10の出力端子間に大きい静電容量の出力コンデンサ6が接続されている。

0009

直流安定化電源回路10の出力電圧特性図6に示す如くである。図6において、aは電圧源4の出力電圧を示し、bは電圧制御用演算増幅器3の出力電圧を示し、cは直流安定化電源回路10の出力電圧を示している。

0010

図6において、時刻t1で電圧源4の出力電圧aを増加させると、電圧制御用増幅器3の出力電圧bの平均レベルは増加し、直流安定化電源回路10の出力電圧cは低下する。このときの直流安定化電源回路10の出力電圧cの立ち下がり時間は、電圧安定化用トランジスタ2と電圧制御用演算増幅器3の応答時間にほぼ依存するため比較的速い。

0011

また、時刻t2において電圧源4の出力電圧aを時刻t1の前の電圧にまで低下させると、時刻t2から時刻t3´までの期間において電圧制御用増幅器3の出力電圧bは低下し、直流安定化電源回路10の出力電圧cは立ち上がって増加していく。時刻t2以降は出力コンデンサ6の電荷ブリーダ抵抗5により放電されるため、直流安定化電源回路10の出力電圧の立ち上がり時間はブリーダー抵抗5と出力コンデンサ6の放電時定数にほぼ依存し、比較的遅い。

0012

この場合に、時刻t2から電圧制御用演算増幅器3の非反転入力端子にはマイナス電圧が印加される。この電圧は、反転入力端子の電圧よりも低くなり直線的な動作範囲を超えて、電圧制御用演算増幅器3は実質的にコンパレータ的な動作を行い、電圧制御用演算増幅器3の出力端子からはマイナス電圧(電圧制御用演算増幅器3の負側電源電圧より僅かに低い電圧)が出力される。またこの状態は出力コンデンサ6の放電が終了する時刻t3´まで継続され、時刻t3´以降において各電位は時刻t1以前の状態となる。

0013

次に〜時刻t1、時刻t1〜t2における電圧制御用演算増幅器3の出力電圧bについて詳細に説明する。

0014

電圧制御用演算増幅器3は直流安定化電源回路10の+側出力端子を基準(0V)としたプラスマイナスの2種類の電圧が電源電圧として印加されている。電圧制御用演算増幅器3の反転入力端子の電圧より非反転入力端子の電圧が高いときに正電圧を出力し、電圧安定化用トランジスタ2のコレクターエミッタ間に電流が流れ、直流安定化電源回路10の出力電圧は負側に増大し、逆の時には電圧制御用演算増幅器3は負電圧を出力し、電圧安定化用トランジスタ2のコレクターエミッタ間に電流が流れず開放状態になり、直流安定化電源回路30の出力電圧は負側に減少して、この状態を繰り返して〜時刻t1までに示すように定電圧が出力される。このときの出力電圧は、前記のように、{(−1)×電圧源4の出力電圧×(R2/R1)}である。

0015

この状態のとき、電圧制御用演算増幅器3の出力電圧は{電圧安定化用トランジスタ2のベース−エミッタ間電圧(約0.6V)+ベース電流×ベース抵抗}の電圧分だけ電源回路30の+側出力端子から+側に高い電圧になる。

0016

時刻t2において電圧源4の出力電圧を増加させると、直流安定化電源回路30の出力電圧は負側に増加する。この状態時においてブリーダー抵抗5に流れる電流は、直流安定化電源回路30の出力電圧の負側への増大にしたがって増大し、電圧安定化用トランジスタ2のベースに流れ込む電流が増大する。このため電圧制御用演算増幅器3の出力電圧bは高くなる。これが、〜時刻t1までと時刻t1〜t2の期間における電圧制御用演算増幅器3の出力電圧bの差である。

0017

上記のようにプラスコモン直流安定化電源回路10の出力電圧特性は、出力電圧の立ち下がりは速く、出力電圧の立ち上がりは遅い。また、プラスコモン直流安定化電源回路10の場合とは逆に、マイナスコモン直流安定化電源回路の出力電圧特性は、出力電圧の立ち上がりは速く、出力電圧の立ち下がりは遅い。

0018

しかし、直流安定化電源回路は製造ラインの一部に組み込まれ、直流安定化電源回路の出力電圧を可変させながら使用される場合が多い。また、製造ラインでは、生産効率を上げるために、各工程に要する時間を短縮させる必要がある。したがって、直流安定化電源回路の出力電圧を可変しながら作業を行う工程では、直流安定化電源回路の出力電圧特性として、出力電圧の立ち上がり時間および出力電圧の立ち下がり時間が速いことが要求される。

0019

したがって、直流安定化電源回路の出力電圧の立ち上がり時間(プラスコモン直流安定化電源回路の場合)、立ち下がり時間(マイナスコモン直流安定化電源回路の場合)を速くするために、ブリーダー抵抗と出力コンデンサによる時定数を小さくする必要があるが、出力コンデンサの静電容量は直流安定化電源回路の出力電圧の発信防止や電圧過渡応答改善のために小さくすることはできない。したがって、ブリーダー抵抗の抵抗値を小さくして直流安定化電源回路の出力電圧の立ち上がり時間(プラスコモン直流安定化電源回路の場合)、立ち下がり時間(マイナスコモン直流安定化電源回路の場合)を速くしている。

0020

また、図7の直流安定化電源回路20に示すように、直流安定化電源回路10の出力端子間に、電圧源7、ツエナーダイオード8およびトランジスタ(p−n−p)9を備えた定電流回路15を接続して常に一定値の電流を直流安定化電源回路10内で流すように構成して、ブリーダー抵抗5の抵抗値は直流安定化電源回路10が安定動作をする最低限の電流を流す抵抗値とし、出力電圧の立ち上がり時間を速くすることが考えられる。このようにすることで、直流安定化電源回路20の出力電圧の高低にかかわらず出力電圧の立ち上がり時間、立ち下がり時間を速くすると共に、一定とすることでができる。

発明が解決しようとする課題

0021

しかしながら、上記したように、直流安定化電源回路の出力電圧の立ち上がり時間(立ち下がり時間)を速くするようにブリーダー抵抗の抵抗値のみを設定する場合は、出力電圧が高いところではブリーダー抵抗に流れる電流が大きくなって、直流安定化電源回路の効率が悪くなり、ブリーダー抵抗の消費電力も大きくなり、ブリーダ抵抗の大型化につながるという問題点があった。

0022

また、上記したように定電流回路を設けて常に定電流を流すようにした場合は、直流安定化電源回路の出力電圧が高いときには定電流回路の消費電力が大きくなり、定電流回路を放熱させる必要が生じ、直流安定化電源回路の構造が複雑化するという問題点があった。

0023

定電流回路を設けて常に定電流を流す場合の問題点を解消するために、定電流回路に代わって直流安定化電源回路の出力端子間に定電力回路回路を接続することも考えられるが、このようにした場合は出力電圧の高低によって電流値が変わってしまって、出力電圧の立ち下がり時間を一定にすることができないという問題点があった。さらに、定電流回路に比較して定電力回路は複雑であり高価につくという問題点もある。

0024

また、ブリーダー抵抗の抵抗値のみの設定による場合も、定電流回路を設けた場合にも、直流安定化電源回路内において安定動作に必要な電流以外の電流が流されて、無駄な電力消費が発生し、直流安定化電源回路の効率を低下させてしまうという問題点があった。

0025

本発明は、無駄な消費電力の発生を抑制し、かつ出力電圧の立ち上がり時間(立ち下がり時間)を早めた直流安定化電源回路を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0026

本発明にかかる直流安定化電源回路は、直流非安定化電源の電圧が供給されて出力電圧を設定電圧に制御するための電圧安定化手段と、前記出力電圧と前記設定電圧との差に基づき電圧安定化手段を制御して前記出力電圧を前記設定電圧に制御させる電圧制御用増幅手段と、出力端子間に接続されるブリーダー抵抗と、前記出力端子間に接続される出力コンデンサとを備えた直流安定化電源回路において、前記出力電圧が設定電圧以上のときにおける電圧制御用増幅手段の出力電圧に基づきオン状態に制御され、かつ前記出力電圧が設定電圧未満のときにおける電圧制御用増幅手段の出力電圧に基づきオフ状態に制御される定電流回路を前記出力端子間に接続したことを特徴とする。

発明を実施するための最良の形態

0027

以下、本発明にかかる直流安定化電源回路を実施の一形態によって説明する。

0028

図1は本発明の実施の一形態にかかる直流安定化電源回路の構成を示すブロック図である。

0029

本発明の実施の一形態にかかる直流安定化電源回路30において、図5および図7に示す従来の直流安定化電源回路10および20と同一構成要素には同一の符号を付し、重複を避けるためその説明を省略する。

0030

直流安定化電源回路30はプラスコモン直流安定化電源回路の例であり、直流安定化電源回路20における定電流回路15に変わって、直流安定化電源回路30の出力端子間にツエナーダイオード8およびトランジスタ9からなる定電流回路16が接続してあり、電圧制御用演算増幅器3の出力端をトランジスタ9のベースに接続して、電圧制御用演算増幅器3の出力電圧によりトランジスタ9を駆動し、定電流回路16のオンオフを制御する。

0031

直流安定化電源回路30のその他の構成は定電流回路15を除く直流安定化電源回路20の構成と同一である。直流安定化電源回路30における電圧安定化用トランジスタ2、電圧制御用演算増幅器3、電圧源4、ゲイン抵抗としての抵抗R1および抵抗R2、ブリーダー抵抗5、出力コンデンサ6の作用は直流安定化電源回路10および20と同様である。

0032

上記のように構成された直流安定化電源回路30の出力電圧特性は図2に示す如くである。図2において、aは電圧源4の電圧を示し、bは電圧制御用演算増幅器3の出力電圧を示し、cは直流安定化電源回路30の出力電圧を示している。

0033

図2において、時刻t1で電圧源4の出力電圧aを増加させると、電圧制御用増幅器3の出力電圧bの平均レベルは増加し、直流安定化電源回路30の出力電圧cは低下する。このときの直流安定化電源回路30の出力電圧cの立ち下がり時間は、電圧安定化用トランジスタ2と電圧制御用演算増幅器3の応答時間にほぼ依存するため比較的速い。この場合に、電圧制御用演算増幅器3の非反転入力端子の電圧は反転入力端子の電圧以上であって、電圧制御用演算増幅器3の出力電圧はプラス方向であるため、トランジスタ9はオフ状態に制御され、定電流回路16は非動作状態(オフ状態)に制御される。

0034

また、時刻t2において電圧源の出力電圧aを時刻t1の前の電圧に低下させると、時刻t2から時刻t3までの期間において直流安定化電源回路30の出力電圧cは増加し、電圧制御用演算増幅器3の非反転入力端子に印加される電圧は電圧制御用演算増幅器3の反転入力端子に印加されている電圧よりも低くなり直線的な動作範囲を超えて、電圧制御用演算増幅器3は実質的にコンパレータ的な動作となる。

0035

上記のように時刻t2から電圧制御用演算増幅器3は実質的にコンパレータ的な動作となり、電圧制御用演算増幅器3の出力電圧bはマイナス電圧(電圧制御用演算増幅器3の負側電源電圧より僅かに高い電圧)とされ、トランジスタ9はオン状態に制御されて、定電流回路16は動作状態(オン状態)に制御される。この結果、時刻t2以降は出力コンデンサ6の電荷が定電流回路16の定電流により放電されることになって、直流安定化電源回路30の出力電圧cは直線的に立ち上がり、直流安定化電源回路30の出力電圧cの立ち上がり時間は速くなる。

0036

出力コンデンサ6の電荷の放電中に、電圧制御用演算増幅器3の非反転入力端子の電圧が電圧制御用演算増幅器3の反転入力端子の電圧以上になると、電圧制御用演算増幅器3の出力電圧bがプラス方向となって、トランジスタ9はオフ状態に制御されて、時刻t3において定電流回路16の動作は停止させられて、定電流回路16による放電は終了し、時刻t3以降において各電位は時刻t1以前の状態となる。

0037

次に〜時刻t1、時刻t1〜t2における電圧制御用演算増幅器3の出力電圧bについて詳細に説明する。

0038

電圧制御用演算増幅器3は直流安定化電源回路30の+側出力端子の電圧と−側出力端子の電圧が電源電圧として印加されている。電圧制御用演算増幅器3の反転入力端子の電圧より非反転入力端子の電圧が高いときに正電圧を出力し、電圧安定化用トランジスタ2のコレクターエミッタ間に電流が流れ、直流安定化電源回路30の出力電圧は負側に増大し、逆の時には電圧制御用演算増幅器3は負電圧を出力し、電圧安定化用トランジスタ2のコレクターエミッタ間に電流が流れず開放状態になり、直流安定化電源回路30の出力電圧は負側に減少して、この状態を繰り返して〜時刻t1までに示すように定電圧が出力される。このときの出力電圧は、前記のように、{(−1)×電圧源4の出力電圧×(R2/R1)}である。

0039

この状態のとき、電圧制御用演算増幅器3の出力電圧は{電圧安定化用トランジスタ2のベース−エミッタ間電圧(約0.6V)+ベース電流×ベース抵抗}の電圧分だけ電源回路30の+側出力端子から+側に高い電圧になる。

0040

時刻t2において電圧源4の電圧を増加させると、直流安定化電源回路30の出力電圧は負側に増加する。この状態時においてブリーダー抵抗5に流れる電流は、直流安定化電源回路30の出力電圧の負側への増大にしたがって増大し、電圧安定化用トランジスタ2のベースに流れ込む電流が増大する。このため電圧制御用演算増幅器3の出力電圧bは高くなる。これが、〜時刻t1までと時刻t1〜t2の期間における電圧制御用演算増幅器3の出力電圧bの差である。

0041

上記のように、直流安定化電源回路30によれば、定電流回路16の動作が電圧制御用演算増幅器3の出力電圧によって制御させられるため、定電流回路16は常にオン状態ではなく電力消費量は少なくて済み、かつ出力コンデンサ6の電荷は定電流回路16を介して放電させられるため、直流安定化電源回路30の出力電圧の立ち上がり時間は短くなる。

0042

次に、マイナスコモン直流安定化電源回路40の場合について説明する。

0043

図3は本発明の実施の一形態にかかるマイナスコモン直流安定化電源回路の構成を示すブロック図である。

0044

マイナスコモン直流安定化電源回路40は、プラスコモン直流安定化電源回路30と同様の構成であり、その作用も同様であって、重複を避けるためにその詳細は省略するが、マイナスコモンのために、プラスコモン直流安定化電源回路30に対応して、電圧安定化用トランジスタ2に変わって電圧安定化用トランジスタ(p−n−p)21を用い、電圧源4に変わって電圧源41を用い、定電流源16に変わってツエナーダイオード81およびトランジスタ(n−p−n)91を備えた定電流回路17を用いる。

0045

ここで、マイナスコモン直流安定化電源回路40の場合は、電圧源41の極性は+側出力端子に対して負極性の電圧であり、マイナスコモン直流安定化電源回路40の出力電圧は、−側出力端子を基準として+側出力端子には正極性の電圧となる。

0046

直流安定化電源回路40において、図4に示すように、時刻t1で電圧源41の出力電圧aを減少させると、電圧制御用増幅器3の出力電圧bは低下し、直流安定化電源回路40の出力電圧cは増加する。このときの直流安定化電源回路40の出力電圧cの立ち上がり時間は、電圧安定化用トランジスタ21と電圧制御用演算増幅器3の応答時間にほぼ依存するため比較的速い。この場合に、電圧制御用演算増幅器3の反転入力端子の電圧は非反転入力端子の電圧以上であって、電圧制御用演算増幅器3の出力電圧はマイナス方向であるため、トランジスタ91はオフ状態に制御され、定電流回路17は非動作状態(オフ状態)に制御される。

0047

また、時刻t2において電圧源の出力電圧aを時刻t1の前の電圧に増加させると、時刻t2から時刻t3までの期間において直流安定化電源回路40の出力電圧cは低下し、電圧制御用演算増幅器3の非反転入力端子に印加される電圧は、電圧制御用演算増幅器3の反転入力端子に印加される電圧より高い電圧となる。

0048

この結果、時刻t2から電圧制御用演算増幅器3は実質的にコンパレータ動作となり、電圧制御用演算増幅器3の出力電圧はプラス電圧(電圧制御用演算増幅器3の正側電源電圧より僅かに低い電圧)とされ、トランジスタ91はオン状態に制御されて、定電流回路17は動作状態(オン状態)に制御され、時刻t2以降は出力コンデンサ6の電荷が定電流回路17の定電流により放電されるため、直流安定化電源回路40の出力電圧cは直線的に立ち下がり、直流安定化電源回路30の出力電圧cの立ち下がり時間は速くなる。

0049

出力コンデンサ6の電荷の放電中に、電圧制御用演算増幅器3の非反転入力端子の電圧が電圧制御用演算増幅器3の反転入力端子の電圧未満になると、電圧制御用演算増幅器3の出力電圧がマイナス方向となって、トランジスタ91はオフ状態に制御されて、時刻t3において定電流回路17の動作は停止させられて、時刻t3以降において各電位は時刻t1以前の状態となる。

0050

上記のように、直流安定化電源回路40によれば、定電流回路17の動作が電圧制御用演算増幅器3の出力電圧によって制御させられるため、定電流回路17は常にオン状態ではなく電力消費量は少なくて済み、かつ出力コンデンサ6の電荷は定電流回路17を介して放電させられるため、直流安定化電源回路40の出力電圧の立ち下がり時間は短くなる。

発明の効果

0051

以上説明したように本発明の直流安定化電源回路によれば、無駄な消費電力の発生が抑制され、かつ出力電圧の立ち上がり時間(立ち下がり時間)が早められるという効果が得られる。

図面の簡単な説明

0052

図1本発明の実施の一形態にかかるプラスコモン直流安定化電源回路の構成を示すブロック図である。
図2本発明の実施の一形態にかかるプラスコモン直流安定化電源回路における出力電圧特性の模式図である。
図3本発明の実施の一形態にかかるマイナスコモン直流安定化電源回路の構成を示すブロック図である。
図4本発明の実施の一形態にかかるマイナスコモン直流安定化電源回路における出力電圧特性の模式図である。
図5従来における直流安定化電源回路の構成を示すブロック図である。
図6図5に示した従来における直流安定化電源回路の出力電圧特性の模式図である。
図7従来における直流安定化電源回路の変形例の構成を示すブロック図である。

--

0053

1直流非安定化電源
2電圧安定化用トランジスタ
3電圧制御用演算増幅器
4電圧源
5ブリーダー抵抗
6出力コンデンサ
8ツエナーダイオード
9 トランジスタ
15、16および17定電流回路
20、30および40直流安定化電源回路

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