(57)【要約】【課題】  定電流回路を備えたレギュレータ回路でありながら、自己の消費電流を低くできるとともに、目的の電流と電圧とを出力することができ、かつ設計の簡素化ができる安価なレギュレータ回路を提供すること。【解決手段】  レギュレータ回路（８，１１）は、入力電源（２）から入力された電圧を目的の電圧に下降させるとともに電力損失を生じさせる第一トランジスタ（Ｔｒ１）と、前記第一トランジスタへの入力電圧をつくるための基準電圧をつくるツェナーダイオード（Ｚｅ１）と、変動した電圧が入力されても一定の電流を出力する定電流回路（１０）と、を具備するように構成した。【選択図】図２
2014049105.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単数または複数の電源回路を備えた電源基板にある一定の変動幅を持った入力電源（２）の出力を入力し、入力電圧が最低動作電圧であっても目的の電流と電圧とを駆動側における通電を完全に遮断することができない主制御マイコン（７）に出力するレギュレータ回路（８，１１）において、
前記レギュレータ回路は、
前記入力電源から入力された電圧を目的の電圧に下降させるとともに電力損失を生じさせる第一トランジスタ（Ｔｒ１）と、
前記第一トランジスタへの出力電圧をつくるための基準電圧をつくるツェナーダイオード（Ｚｅ１）と、
変動した電圧が入力されても一定の電流を出力する定電流回路（１０）と、を具備し、
前記定電流回路は、
第一抵抗（Ｒ１）及び第二抵抗（Ｒ２）の２つの抵抗と、
第二ＮＰＮトランジスタ（Ｔｒ２）及び第三ＮＰＮトランジスタ（Ｔｒ３）と、で構成され、
前記第一抵抗の抵抗値を、前記第二ＮＰＮトランジスタのコレクタとベース間電位で前記第一トランジスタのベース電流（Ｉｔｒ１）と前記ツェナーダイオードに必要とするツェナー電流（Ｉｚｅ１）とに電流を流せる以上の前記第二ＮＰＮトランジスタのベース電流に値を設定し、
前記第二抵抗の抵抗値を、前記第一トランジスタのベース電流と前記ツェナーダイオードに必要とするツェナー電流とに電流が流せる以上に増えると、前記第三ＮＰＮトランジスタのベースとエミッター間がオンになる電位が発生する値に設定し、
前記第二抵抗へ電流が流れ前記第三ＮＰＮトランジスタがオンすると、前記第二ＮＰＮトランジスタのベース電圧が前記ツェナーダイオードのカソード電圧へ近づくとともに、エミッター電位もカソード電圧へ近づき、前記第二抵抗へ流れる電流を一定に保つことができることを特徴とする低自己消費電流レギュレータ回路。
【請求項２】
前記第一トランジスタは、ＮＰＮトランジスタまたはダーリントン接続もしくはインバーテッドダーリントン接続で構成されたトランジスタであることを特徴とする請求項１に記載の低自己消費電流レギュレータ回路
【請求項３】
前記第二ＮＰＮトランジスタ及び第三ＮＰＮトランジスタを、２つの独立した素子を複合してひとつの素子とした複合ＮＰＮトランジスタ（１３）にしたことを特徴とする請求項１に記載の低自己消費電流レギュレータ回路。
【請求項４】
前記ツェナーダイオードをシャントレギュレータ（１２）としたことを特徴とした請求項１に記載の低自己消費電流レギュレータ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、変動幅をもった入力電圧が、最低動作電圧で入力されても目的の電流と電圧とを出力し、さらに最低動作電圧以上が入力されても目的の電流と電圧とを出力し、かつ最低動作電圧以上のどの入力電圧においても自己の消費電流を低くできる定電流回路を備えたレギュレータ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、低入力電圧動作で出力電圧を安定させるようにしたレギュレータ回路を構成すると、高入力電圧動作ではレギュレータの自己消費電流が増加してしまう。
例えば、図５に示した一般的なレギュレータ回路では、入力電圧Ｖｉｎが最低動作電圧でも目的の電圧Ｖｏｕｔを出力する為に、抵抗Ｒの抵抗値は基準電圧のツェナーダイオードＺｅのカソード電圧Ｖｚｅと入力Ｖｉｎの最低電圧との最小電位差で、ツェナーダイオードＺｅが基準電圧を生じることが出来るツェナー電流Ｉｚｅと、出力が電流を流せるためのトランジスタＴｒのベース電流Ｉｔｒを足した電流が流せるように抵抗値を決めることとなっていた。
この場合、入力電圧Ｖｉｎが、最低動作電圧以上となる場合には入力電圧ＶｉｎとツェナーダイオードＺｅの電位差が大きくなり、抵抗Ｒへ流れる電流も多くなるため、レギュレータ回路自体の消費電流が大きくなるという問題点をもっていた。【０００３】  このような問題を解決するものとして、変動幅をもった入力電圧が、最低動作電圧で入力されても、目的の電流と電圧とを出力し、さらに最低動作電圧以上の電圧が入力されても目的の電流と電圧とを出力し、かつ最低動作電圧以上のどの入力電圧においても自己の消費電流を低くできる定電流回路を備えたレギュレータ回路が種々提案されている。【０００４】  例えば、非特許文献１には、次のような回路が開示されている。すなわち、変動幅をもった入力電圧に対して、基準電圧を作るツェナーダイオードへのバイアスを、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：電界効果トランジスタ）による定電流駆動とする構成が開示されている。
また、特許文献１には、定電流回路２２で抵抗２２２に流れる電流にともなう両端電圧とツェナーダイオード２１２の両端電圧を比較して、抵抗２２２の両端電圧が流れる電流により上回るとＦＥＴ（ＭＯＳＦＥＴ）２２４を制限動作することが開示されている。
しかし、このようなＦＥＴで定電流回路を構成したレギュレータ回路であると、ＦＥＴの素子自体が高額で、低価格なレギュレータ回路を提供することが難しかった。また、非特許文献１のＦＥＴであると、レギュレータ出力の電流を増やしたい場合など、ＦＥＴの定電流仕様に左右されてしまうため、設定や調整に制限ができてしまうという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１０５５２９号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】”実用電源回路設計ハンドブック”、ＣＱ出版社、Ｐ６１、１９９０年第５版
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  そこで、本発明は、定電流回路を備えたレギュレータ回路でありながら、目的の電流と電圧とを出力し、かつ、自己の消費電流を低くできるとともに、設計の簡素化ができる安価なレギュレータ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】
【０００８】  本発明のレギュレータ回路は、入力電圧を目的の電圧に下降させるとともに電力損失を生じさせる第一トランジスタと、前記第一トランジスタへの出力電圧をつくるための基準電圧をつくるツェナーダイオードと、変動した電圧が入力されても一定の電流を出力する定電流回路と、を具備し、前記定電流回路は、第一抵抗及び第二抵抗の２つの抵抗と、第二ＮＰＮトランジスタ及び第三ＮＰＮトランジスタと、で構成され、第一抵抗の抵抗値を、前記第二ＮＰＮトランジスタのコレクタとベース間電位で前記第一トランジスタのベース電流とツェナーダイオードに必要とするツェナー電流とに電流を流せる以上の前記第二ＮＰＮトランジスタのベース電流に値を設定し、第二抵抗の抵抗値を、前記第一トランジスタのベース電流と前記ツェナーダイオードに必要とするツェナー電流とに電流が流せる以上に増えると、第三ＮＰＮトランジスタのベースとエミッター間がオンになる電位が発生する値に設定し、前記第二抵抗へ電流が流れ第三ＮＰＮトランジスタがオンすると、第二ＮＰＮトランジスタのベース電圧が前記ツェナーダイオードのカソード電圧へ近づくとともに、エミッター電位もカソード電圧へ近づき、第二抵抗へ流れる電流を一定に保つことができる構成としている。【０００９】  また、前記第一トランジスタは、ＮＰＮトランジスタまたはダーリントン接続もしくはインバーテッドダーリントン接続で構成されたトランジスタで構成してもよい。【００１０】  さらに、前記第二ＮＰＮトランジスタ及び第三ＮＰＮトランジスタを、２つの独立した素子を複合してひとつの素子とした複合ＮＰＮトランジスタにしてもよい。【００１１】  また、前記ツェナーダイオードをシャントレギュレータとしてもよい。
【発明の効果】
【００１２】  本発明のレギュレータ回路は、入力電圧を目的の電圧に下降させるとともに電力損失を生じさせる第一トランジスタと、第一トランジスタへの出力電圧をつくるための基準電圧をつくるツェナーダイオードと、変動した電圧が入力されても一定の電流を出力する定電流回路と、を具備し、前記定電流回路は、第一抵抗及び第二抵抗の２つの抵抗と、第二ＮＰＮトランジスタ及び第三ＮＰＮトランジスタと、で構成され、第一抵抗の抵抗値を、前記第二ＮＰＮトランジスタのコレクタとベース間電位で前記第一トランジスタのベース電流とツェナーダイオードに必要とするツェナー電流とに電流を流せる以上の前記第二ＮＰＮトランジスタのベース電流に値を設定し、第二抵抗の抵抗値を、前記第一トランジスタのベース電流と前記ツェナーダイオードに必要とするツェナー電流とに電流が流せる以上に増えると、第三ＮＰＮトランジスタのベースとエミッター間がオンになる電位が発生する値に設定し、前記第二抵抗へ電流が流れ第三ＮＰＮトランジスタがオンすると、第二ＮＰＮトランジスタのベース電圧が前記ツェナーダイオードのカソード電圧へ近づくとともに、エミッター電位もカソード電圧へ近づき、第二抵抗へ流れる電流を一定に保つことができ、かつ、設計の簡素化ができる安価なレギュレータ回路を構成することができる。【００１３】  また、前記第一トランジスタは、ＮＰＮトランジスタまたはダーリントン接続もしくはインバーテッドダーリントン接続で構成されたトランジスタにすることができ、設計の自由度を広げることができる。また、前記第一トランジスタをダーリントン接続もしくはインバーテッドダーリントン接続にすると、ｈＦＥ（直流電流増幅率）を大きくすることができ、第一トランジスタのベース電流及びレギュレータ回路の自己消費電流を下げることができる。【００１４】  さらに、前記第二ＮＰＮトランジスタ及び第三ＮＰＮトランジスタを、２つの独立した素子を複合してひとつの素子とした複合ＮＰＮトランジスタにすると、トランジスタを２つ基板に実装していたところを、実装をひとつ削減することができ、工数を減らすことによる製造原価の削減をすることができる。【００１５】  また、前記ツェナーダイオードをシャントレギュレータにすると、出力電圧を帰還制御することにより出力電圧の安定化ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のレギュレータ回路を搭載した電源基板とその入出力の繋がりを示したブロック構成図
【図２】第一の実施形態を示したレギュレータ回路の回路図
【図３】第二の実施形態を示したレギュレータ回路の回路図
【図４】複合ＮＰＮトランジスタの回路図
【図５】従来のレギュレータ回路の回路図
【発明を実施するための形態】
【００１７】  以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して説明する。図１は車載用のＣＤ／ＤＶＤレシーバユニットに搭載された電源基板１と該電源基板１から入出力される繋がりを示したブロック構成図である。図１の如く、入力電源であるバッテリ２から出力された電圧は、前記電源基板１に配置された第一電源回路３、第二電源回路４、第三電源回路５、第四電源回路６に出力される。
【００１８】  前記第一電源回路３の一部には、本発明の低自己消費電流レギュレータ回路が備えてあり、前記バッテリ２から出力された電圧を入力し、目的の電圧を主制御マイコン７に出力している。該主制御マイコン７は、前記車載用のＣＤ／ＤＶＤレシーバユニット全体を制御するメインマイコンである。なお、本実施の形態ではバッテリ２の電圧は１０．８ｖから１６ｖの変動幅で電圧が出力されている。そして、前記第一電源回路３から出力される目的の電圧とは、マイコンの電源に必要な電圧（３．３ｖや５ｖなど）に設定されている。
【００１９】  前記第二電源回路４はラジオチューナに電圧を出力し、前記第三電源回路５はディスプレイの表示に電圧を出力し、前記第四電源回路６はＣＤ／ＤＶＤ信号処理に電圧を出力している。なお、本実施の形態では、前記電源基板１には第一電源回路３ないし第四電源回路６を配置しているが、これに限定されるものではなく、電源基板に配置する電源回路数は、単数でもよいし、複数でもよい。さらに、第二電源回路４ないし第四電源回路６の電圧の出力先もこれらに限定されるものではない。
【００２０】  図２は、第一の実施の形態を示した前記第一電源回路３の一部であるレギュレータ回路８の回路図である。図２の如く、前記レギュレータ回路８は、図中右上に配置されたＮＰＮトランジスタである第一トランジスタＴｒ１と、その下方に配置されたツェナーダイオードＺｅ１と、それらの左方に配置された定電流回路１０とで構成されている。
【００２１】  前記定電流回路１０は、第一抵抗Ｒ１と、第二抵抗Ｒ２と、第二ＮＰＮトランジスタＴｒ２と、第三ＮＰＮトランジスタＴｒ３とで構成されている。前記第一抵抗Ｒ１の抵抗値は、前記第二トランジスタＴｒ２のコレクタとベース間電位で前記第一トランジスタＴｒ１のベース電流Ｉｔｒ１と前記ツェナーダイオードＺｅ１に必要とするツェナー電流Ｉｚｅ１とに電流を流せる以上の前記第二ＮＰＮトランジスタＴｒ２のベース電流に値を設定する。
【００２２】  前記第二抵抗Ｒ２の抵抗値は、前記第一トランジスタＴｒ１のベース電流Ｉｔｒ１と前記ツェナーダイオードＺｅ１に必要とするツェナー電流Ｉｚｅ１とに電流が流せる以上に増えると、前記第三ＮＰＮトランジスタＴｒ３のベースとエミッター間がオンになる電位が発生する値に設定する。
【００２３】  このように前記定電流回路１０を前記レギュレータ回路８の一部に構成すると、前記バッテリ２から出力されたベース電流Ｉｔｒ１とツェナー電流Ｉｚｅ１用の電流は、前記第二抵抗Ｒ２に流れ、前記第三ＮＰＮトランジスタＴｒ３がオンすると、前記第二ＮＰＮトランジスタＴｒ２のベース電圧が前記ツェナーダイオードのカソード電圧Ｖｚｅ１に近づくとともに、エミッター電位もカソード電圧に近づき、前記第二抵抗Ｒ２へ流れる電流を一定に保つことができる。
【００２４】  これにより、前記バッテリ２と前記ツェナーダイオードＺｅ１のカソード電圧Ｖｚｅ１との電位差が大きくなっても、前記第一トランジスタＴｒ１のベース電流Ｉｔｒ１と前記ツェナーダイオードＺｅ１に必要となる前記ツェナー電流Ｉｚｅ１には、電流制限がかかったままの電流が流れるため、前記レギュレータ回路８自体の消費電流も定電流化され、従来のレギュレータ回路が抱えていた消費電流が大きくなる問題を解決することができる。
【００２５】  このように、車載用の電源基板に配置される電源回路では、特に主制御マイコンへ電源供給する場合、車のエンジンを切った状態、すなわち、ＡＣＣ（アクセサリーオフ）のときの消費電流を下げておく必要があり、定電流回路を搭載することが非常に有効的である。
【００２６】  なお、前記第一抵抗Ｒ１及び第二抵抗Ｒ２は、アレー抵抗であってもよい。また、前記第一トランジスタＴｒ１をＮＰＮトランジスタとしているが、該第一トランジスタＴｒ１は、ダーリントン接続されたＮＰＮトランジスタとＮＰＮトランジスタでもよいし、インバーテッドダーリントン接続されたＮＰＮトランジスタとＰＮＰトランジスタであってもよい。
【００２７】  図３は、第二の実施の形態を示したレギュレータ回路１１である。該レギュレータ回路１１は、前記第一の実施の形態に記載したレギュレータ回路８に換えて、前記第一電源回路３に構成されるものである。
【００２８】  図３の如く、レギュレータ回路１１は、前記レギュレータ回路８の前記ツェナーダイオードＺｅ１をシャントレギュレータ１２に変更したものであり、前記レギュレータ回路８と同じ構成の部品は同じ符号で示している。シャントレギュレータ１２は、ＩＣであり該シャントレギュレータ１２を備えたことにより、レギュレータ回路１１の出力電圧の帰還制御をすることができる。
【００２９】  図４は、複合ＮＰＮトランジスタ１３の回路図である。この複合トランジスタ１３は、前記定電流回路１０の第二ＮＰＮトランジスタＴｒ２と第三ＮＰＮトランジスタＴｒ３に変えることができる素子である。
【００３０】  該複合トランジスタ１３を前記定電流回路１０に実装することにより、元来２つのトランジスタを個々に実装しなければならないところを、ひとつの実装で済ませることができ、実装数の削減から工数を削減させることができる。
【００３１】  以上の構成によれば、変動幅をもった入力電圧が、最低動作電圧で入力されても目的の電流と電圧とを出力し、さらに最低動作電圧以上が入力されても目的の電流と電圧とを出力し、かつ最低動作電圧以上のどの入力電圧においても自己の消費電流を低くでき、かつ、設計の簡素化ができる安価なレギュレータ回路を構成することができる。
【００３２】  また、前記第一トランジスタＴｒ１は、ＮＰＮトランジスタまたはダーリントン接続もしくはインバーテッドダーリントン接続で構成されたトランジスタにすることができ、設計の自由度を広げることができる。また、第一トランジスタをダーリントン接続もしくはインバーテッドダーリントン接続にすると、ｈＦＥを大きくすることができ、第一トランジスタＴｒ１のベース電流Ｉｔｒ及びレギュレータ回路８，１１の自己消費電流を下げることができる。
【００３３】  さらに、前記第二ＮＰＮトランジスタＴｒ２及び第三ＮＰＮトランジスタＴｒ３を、２つの独立した素子を複合してひとつの素子とした複合ＮＰＮトランジスタ１３にすると、トランジスタを２つ基板に実装していたところを、実装をひとつ削減することができ、工数を減らすことができる。
【００３４】  また、前記ツェナーダイオードＺｅ１をシャントレギュレータ１２にすると、出力電圧を帰還制御することにより出力電圧の安定化ができる。
【符号の説明】
【００３５】２              入力電源（バッテリ）
７              主制御マイコン
８，１１        レギュレータ回路
１０            定電流回路
１２            シャントレギュレータ
１３            複合ＮＰＮトランジスタ
Ｔｒ１          第一トランジスタ
Ｔｒ２          第二ＮＰＮトランジスタ
Ｔｒ３          第三ＮＰＮトランジスタ
Ｚｅ１          ツェナーダイオード
Ｒ１            第一抵抗
Ｒ２            第二抵抗
Ｉｔｒ１        ベース電流
Ｉｚｅ１        ツェナー電流
【図１】
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【図２】
2014049105.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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