(57)【要約】【課題】ノイズの影響を受けずにレギュレータＩＣを制御でき、デバイスへの供給電源電圧を一定範囲内に保持できる可変出力電圧レギュレータを提供する。【解決手段】リニアレギュレータＩＣ２１の出力電圧値Ｖoutを帰還回路抵抗Ｒ１、Ｒ２により分圧して電圧値ＶfbをリニアレギュレータＩＣ２１に帰還すると共に帰還回路抵抗Ｒ２の両端間に電圧制御部３０を接続する。電圧制御部３０は、ＭＯＳ  ＦＥＴ３１、３２、調整用抵抗素子Ｒ３、電圧監視回路３３からなり、ＭＯＳ  ＦＥＴ３１と調整用抵抗素子Ｒ３の直列回路を帰還回路抵抗Ｒ２に並列に接続する。電圧監視回路３３をデバイスの近傍に配置してデバイスへの供給電圧を監視し、監視電圧値Ｖdetに応じてＭＯＳ  ＦＥＴ３２、３１をオン／オフ制御し、調整用抵抗素子Ｒ３を帰還回路抵抗Ｒ２から分離又は並列に接続してリニアレギュレータＩＣ２１の出力電圧値Ｖoutを調整する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の直流電圧を出力するレギュレータＩＣと、前記レギュレータＩＣの出力電圧値を帰還回路抵抗により分圧して前記レギュレータＩＣに帰還し、該レギュレータＩＣの出力電圧値を調整する帰還回路と、前記帰還回路抵抗に接続されて抵抗値を調整する調整用抵抗素子と、前記帰還回路抵抗に対する前記調整用抵抗素子の接続を制御するスイッチング素子と、前記レギュレータＩＣの出力電圧が動作電源として供給されるデバイスの近傍に配置され、該デバイスへの供給電圧を監視する電圧監視回路とを具備し、
前記電圧監視回路は、前記デバイス供給電圧に対する監視結果信号をデジタル信号にて出力し、該デジタル信号により前記スイッチング素子をオン／オフして前記帰還回路抵抗と前記調整用抵抗素子との接続を制御し、前記デバイスへの供給電圧が所定の電圧値範囲に保持されるように前記レギュレータＩＣの出力電圧を制御することを特徴とする可変出力電圧レギュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レギュレータの出力電圧を自動的に可変する機能を備えた可変出力電圧レギュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば地上無線中継装置等の電源部には、一般にスイッチングレギュレータやリニアレギュレータ等の安定化電源回路が使用されている（例えば、特許文献１参照。）。
レギュレータの種類は、主にスイッチングレギュレータとリニアレギュレータに大別されるが、ここではリニアレギュレータを例に説明する。
【０００３】
図３にリニアレギュレータの概略構成図を示す。図３において、１１はリニアレギュレータＩＣで、入力（Ｖin）を所定レベルの直流電圧に調整し、Ｖoutとして出力する。リニアレギュレータＩＣ１１の出力側には、接地との間に帰還回路抵抗Ｒ１、Ｒ２が直列に設けられる。リニアレギュレータＩＣ１１の出力電圧値Ｖoutを帰還回路抵抗Ｒ１、Ｒ２により分圧した電圧値ＶfbがリニアレギュレータＩＣ１１に帰還される。リニアレギュレータＩＣ１１は、帰還電圧値Ｖfbを内部の基準電圧と比較して出力電圧値Ｖoutを調整する。上記リニアレギュレータＩＣ１１の出力電圧値Ｖoutは、このリニアレギュレータＩＣ１１から離れた場所に配置されているデバイス（図示せず）に動作電源として供給される。
【０００４】
上記リニアレギュレータＩＣ１１の出力電圧値Ｖoutは、帰還回路抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値により決定されるので、帰還回路抵抗Ｒ１、Ｒ２により分圧した帰還電圧値ＶfbをリニアレギュレータＩＣ１１の仕様値に合わせる。これを式で表すと、
Ｖout＝Ｖfb×（１＋（Ｒ１／Ｒ２））
となる。従って、Ｒ１の抵抗値はそのままでもＲ２の抵抗値を小さくすれば、リニアレギュレータＩＣ１１の出力電圧値Ｖoutを大きくすることが可能である。
【０００５】
上記の構成において、帰還回路は通常リニアレギュレータＩＣ１１付近に配置されるため、リニアレギュレータＩＣ１１の出力端付近では出力電圧値Ｖoutが設定電圧値となるが、そこから離れた場所のデバイスに供給する場合には、基板のパターンや電流負荷の影響により電圧降下が生じ、所望の電圧値を得ることが困難となる。また、帰還回路をリニアレギュレータＩＣ１１から離れた場所、即ち電圧降下が生じているデバイスの近傍に配置すると、分圧電圧値はアナログ的な値であり、周囲からの影響を受けやすいのでリニアレギュレータＩＣ１１の動作に影響を及ぼすという問題がある。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１６８６４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のようにスイッチングレギュレータやリニアレギュレータは、通常出力電圧を抵抗分圧などの帰還回路を通してレギュレータＩＣ内部の基準電圧と比較して出力電圧を調整している。
また、基板における電源供給パターンは、理想としては面にすることであるが実際はそれが不可能であることが多く、その場合は損失即ち電圧降下を防ぐため電源供給パターンを極力太くしている。しかし、高機能ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）など消費電流の大きいデバイスを採用する場合は、それでも対応しきれず、低電圧化の進む最近のデバイスでは仕様要求を満たせなくなる場合も生じてしまう。
【０００８】
これを回避するため、帰還回路をレギュレータＩＣ付近ではなく遠方の電圧監視をしたいデバイスの近傍に設けたり、遠方の電圧を監視するリモートセンシング機能を備えたレギュレータＩＣを使用することが考えられる。しかし、どちらもアナログ信号であるため、その配線が長くなると周囲のノイズの影響を受けてしまい、レギュレータＩＣ自体の動作にも影響を与えてしまうので、これらの方法を採用することは難しい。
【０００９】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、レギュレータ出力端から離れた場所の電圧監視を可能とし、周囲のノイズの影響を受けることなくレギュレータＩＣを制御でき、デバイスへの供給電源電圧を一定範囲内に保って安定した動作を行わせることができる可変出力電圧レギュレータ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】
【００１０】
本発明に係る可変出力電圧レギュレータは、所定の直流電圧を出力するレギュレータＩＣと、前記レギュレータＩＣの出力電圧値を帰還回路抵抗により分圧して前記レギュレータＩＣに帰還し、該レギュレータＩＣの出力電圧値を調整する帰還回路と、前記帰還回路抵抗に接続されて抵抗値を調整する調整用抵抗素子と、前記帰還回路抵抗に対する前記調整用抵抗素子の接続を制御するスイッチング素子と、前記レギュレータＩＣの出力電圧が動作電源として供給されるデバイスの近傍に配置され、該デバイスへの供給電圧を監視する電圧監視回路とを具備し、
前記電圧監視回路は、前記デバイス供給電圧に対する監視結果信号をデジタル信号にて出力し、該デジタル信号により前記スイッチング素子をオン／オフして前記帰還回路抵抗と前記調整用抵抗素子との接続を制御し、前記デバイスへの供給電圧が所定の電圧値範囲に保持されるように前記レギュレータＩＣの出力電圧を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、レギュレータＩＣから離れた場所に配置されているデバイスへの供給電圧を監視し、電圧降下を生じた際には周囲からの影響を受けにくいデジタル信号にてレギュレータＩＣの出力電圧値を調整することが可能となり、これによりデバイスへの供給電源電圧を一定範囲に保持して安定して動作させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る可変出力電圧レギュレータの構成図である。図１において、２１はリニアレギュレータＩＣで、入力（Ｖin）を所定レベルの直流電圧に調整し、Ｖoutとして出力する。
【００１３】
上記リニアレギュレータＩＣ２１の出力側には、接地との間に帰還回路抵抗Ｒ１、Ｒ２が直列に設けられる。リニアレギュレータＩＣ２１の出力電圧値Ｖoutを帰還回路抵抗Ｒ１、Ｒ２により分圧した電圧値ＶfbがリニアレギュレータＩＣ２１に帰還される。リニアレギュレータＩＣ２１は、帰還電圧値Ｖfbを内部の基準電圧と比較して出力電圧値Ｖoutを調整する。上記リニアレギュレータＩＣ２１の出力電圧値Ｖoutは、このリニアレギュレータＩＣ２１から離れた場所に配置されているデバイス（図示せず）に例えば同軸ケーブル等の出力ライン２２により動作電源として供給される。
【００１４】
そして、上記リニアレギュレータＩＣ２１の帰還回路抵抗Ｒ２の両端間に電圧制御部３０が接続される。電圧制御部３０は、スイッチング素子例えばＮチャンネルＭＯＳ  ＦＥＴ３１、３２、調整用抵抗素子Ｒ３、電圧監視回路３３により構成される。
上記ＭＯＳ  ＦＥＴ３１は、ドレインが帰還回路抵抗Ｒ１とＲ２の接続点に接続され、ソースが調整用抵抗素子Ｒ３を介して接地される。即ち、帰還回路抵抗Ｒ２に対してＭＯＳ  ＦＥＴ３１のドレイン・ソース間及び調整用抵抗素子Ｒ３の直列回路が並列に接続される。
【００１５】
上記ＭＯＳ  ＦＥＴ３１のゲートは、ＭＯＳ  ＦＥＴ３２のドレインに接続されると共にバイアス抵抗３４を介して所定電圧（直流）の電源ライン３５に接続される。ＭＯＳ  ＦＥＴ３２は、ソースが接地され、ゲートに電圧監視回路３３から出力される制御信号が信号ライン３６を介して供給される。
【００１６】
上記ＭＯＳ  ＦＥＴ３１、３２及び調整用抵抗素子Ｒ３は、リニアレギュレータＩＣ２１の帰還回路抵抗Ｒ２の近傍に配置され、電圧監視回路３３はリニアレギュレータＩＣ２１の出力端から離れた場所（電圧降下を監視したい場所）、即ち、リニアレギュレータＩＣ２１の出力ライン２２に接続されるデバイス（図示せず）の近傍に配置される。
【００１７】
電圧監視回路３３は、例えば電圧検出ＩＣやオペアンプを使用したコンパレータなどで実現され、上記デバイスに供給される電圧を監視する。電圧監視回路３３は、デバイスに対する監視電圧値Ｖdetが予め設定されている解除閾値電圧を上回った際に“Ｈ”信号を信号ライン３６に出力し、検出閾値電圧を下回った際に反転した信号即ち“Ｌ”信号を信号ライン３６に出力するように構成されている。
【００１８】
以下、上記のように構成された可変出力電圧レギュレータの具体的な動作例を図２に示すタイミングチャートを参照して説明する。
ここでは例として、
出力電圧値Ｖout：１．２Ｖ
検出閾値電圧   ：１．１Ｖ
解除閾値電圧   ：１．２Ｖ
とし、監視電圧値Ｖdetが１．１Ｖを下回った際にリニアレギュレータＩＣ２１の出力電圧値Ｖoutが１．３Ｖとなるような回路構成とする。
【００１９】
電圧監視回路３３は、図２に示すように監視電圧値Ｖdetが１．１Ｖ以上である状態では“Ｈ”信号を信号ライン３６に出力する。この信号ライン３６に“Ｈ”信号が出力されている状態では、ＭＯＳ  ＦＥＴ３２のゲートに正の電圧が供給され、ＭＯＳ  ＦＥＴ３２がオンとなり、電源ライン３５からバイアス抵抗３４を介してＭＯＳ  ＦＥＴ３２のドレイン・ソース間に電流が流れる。この結果、バイアス抵抗３４により電圧降下を生じ、ＭＯＳ  ＦＥＴ３１のゲート電位が低下してＭＯＳ  ＦＥＴ３１はオフ状態となり、調整用抵抗素子Ｒ３は帰還回路抵抗Ｒ２から切離される。従って、帰還回路抵抗Ｒ２の両端に生じる帰還電圧値Ｖfbは高い電位に保持され、リニアレギュレータＩＣ２１の出力電圧値Ｖoutは１．２Ｖに保持される。
【００２０】
その後、監視電圧値Ｖdetが低下しても、１．１Ｖ以上であれば、上記の状態が保たれる。そして、監視電圧値Ｖdetが図２のｔ１時点で１．１Ｖを下回ると、電圧監視回路３３は“Ｌ”信号を信号ライン３６に出力する。信号ライン３６に“Ｌ”信号が出力されると、ＭＯＳ  ＦＥＴ３２はゲート電位が低下してオフとなり、バイアス抵抗３４に電流が流れなくなる。この結果、ＭＯＳ  ＦＥＴ３１のゲート電位が高くなってＭＯＳ  ＦＥＴ３１がオンし、調整用抵抗素子Ｒ３が帰還回路抵抗Ｒ２に並列に接続される。この帰還回路抵抗Ｒ２、Ｒ３の並列合成抵抗値Ｒ２３は、
Ｒ２３＝（Ｒ２×Ｒ３）／（Ｒ２＋Ｒ３）
となり、帰還回路抵抗Ｒ２だけの抵抗値よりも小さくなって帰還電圧値Ｖfbが低下し、リニアレギュレータＩＣ２１の出力電圧値Ｖoutが上昇して１．３Ｖとなる。
【００２１】
その後、監視電圧値Ｖdetが図２のｔ２時点で１．２Ｖを上回ると、電圧監視回路３３は、再び“Ｈ”信号を信号ライン３６に出力する。従って、上記したようにＭＯＳ  ＦＥＴ３２がオンとなり、電源ライン３５からバイアス抵抗３４を介してＭＯＳ  ＦＥＴ３２のドレイン・ソース間に電流が流れる。この結果、バイアス抵抗３４により電圧降下を生じ、ＭＯＳ  ＦＥＴ３１はゲート電位が低下してオフ状態となり、調整用抵抗素子Ｒ３が帰還回路抵抗Ｒ２から切離され、リニアレギュレータＩＣ２１の出力電圧値Ｖoutは１．２Ｖに戻る。
【００２２】
以下、同様にして電圧監視回路３３が監視しているデバイスの監視電圧値Ｖdetに応じてＭＯＳ  ＦＥＴ３１、３２がオン／オフされてリニアレギュレータＩＣ２１の出力電圧値Ｖoutが制御され、デバイスへの供給電圧が１．１Ｖ〜１．２Ｖの範囲に保持される。
【００２３】
上記実施形態によれば、少ない部品の簡素な構成にて、リニアレギュレータＩＣの出力端から離れた場所に配置されているデバイスへの供給電圧を監視でき、電圧降下を生じた際には周囲からの影響を受けにくいデジタル信号にてリニアレギュレータＩＣ２１の出力電圧値Ｖoutを調整することが可能となる。これによりデバイスへの供給電源電圧を一定範囲に保つことができ、安定して動作させることが可能となる。
【００２４】
なお、上記実施形態では、電圧監視回路３３による監視電圧値Ｖdetが解除閾値電圧を上回った際に電圧監視回路３３から信号ライン３６に“Ｈ”信号を出力し、検出閾値電圧を下回った際に反転した信号を出力する場合について示したが、電圧監視回路３３の出力信号は上記の説明とは正負を逆にした場合でも同様にして実施し得るものである。その場合は、ＭＯＳ  ＦＥＴ３１、３２で使用する部品種類や数量等も変更される。
【００２５】
また、上記実施形態では、電圧制御部３０の調整用抵抗素子Ｒ３を有効／無効とするスイッチング素子としてＭＯＳ  ＦＥＴを使用した場合について示したが、その他、例えばデジタルトランジスタやフォトカプラなど同等の機能を実現できる手段であれば種類は問わない。
【００２６】
更に、上記実施形態では、リニアレギュレータに実施した場合について示したが、スイッチングレギュレータにおいても同様にして実施し得るものである。
また、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係る可変出力電圧レギュレータの構成図である。
【図２】同実施形態に係る可変出力電圧レギュレータの動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図３】従来のリニアレギュレータの概略構成図である。
【符号の説明】
【００２８】
２１…リニアレギュレータＩＣ、２２…出力ライン、３０…電圧制御部、３１、３２…ＭＯＳ  ＦＥＴ、３３…電圧監視回路、３４…バイアス抵抗、３５…電源ライン、３６…信号ライン、Ｒ１、Ｒ２…帰還回路抵抗、Ｒ３…調整用抵抗素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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