(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準電圧発生回路からの基準電圧と検出された出力電圧との差に基づいて、入力直流電源を電力半導体素子によってスイッチングして所定の出力電圧を出力する直流安定化電源であって、
上記基準電圧発生回路のオン／オフを制御するオン／オフ回路を備え、
上記オン／オフ回路と上記基準電圧発生回路は、直流安定化電源全体の動作電圧が上記基準電圧発生回路の最低動作電圧に等しくなるように構成されており、
上記基準電圧発生回路は、第１定電流をスイッチングする第１スイッチング手段を有し、上記基準電圧発生回路のオン時に第１定電流を流して上記基準電圧を生成する第１定電流回路を備えており、
上記オン／オフ回路は、上記基準電圧発生回路のオフ時に、上記の第１定電流が流れ込んでオンして上記第１スイッチング手段をオフさせる第２スイッチング手段を有していることを特徴とする直流安定化電源。
【請求項２】
基準電圧発生回路からの基準電圧と検出された出力電圧との差に基づいて、入力直流電源を電力半導体素子によってスイッチングして所定の出力電圧を出力する直流安定化電源であって、
上記基準電圧発生回路のオン／オフを制御するオン／オフ回路を備え、
上記オン／オフ回路と上記基準電圧発生回路は、直流安定化電源全体の動作電圧が上記基準電圧発生回路の最低動作電圧に等しくなるように構成されており、
上記基準電圧発生回路は、第１定電流をスイッチングする第１スイッチング手段を有し、上記基準電圧発生回路のオン時に第１定電流を流して上記基準電圧を生成する第１定電流回路を備えており、
上記オン／オフ回路は、上記基準電圧発生回路のオフ時に、オンして上記第１スイッチング手段をオフさせると共に上記第１定電流回路のオフに伴ってオフする第２スイッチング手段を有していることを特徴とする直流安定化電源。
【請求項３】
上記基準電圧発生回路は、オフ後、回路電流が流れないことを特徴とする請求項１に記載の直流安定化電源。
【請求項４】
上記基準電圧発生回路は、オフ後、回路電流が流れないことを特徴とする請求項２に記載の直流安定化電源。
【請求項５】
上記基準電圧を急峻に立ち上げる急峻立上回路を更に備えたことを特徴とする請求項１又は３に記載の直流安定化電源。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オフ時の電流消費が低く、低電圧で動作する直流安定化電源に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の直流安定化電源について図４、図５、及び図６を参照しながら以下に説明する。
【０００３】
従来の直流安定化電源は、図４に示すように、オン／オフ回路６１はオン／オフ端子（図５及び図６参照）による信号を受け、基準電圧Ｖｒｅｆを出力する基準電圧発生回路６７の回路ブロック全体を遮断していた。つまり、後述するスイッチ（図５及び図６参照）が電源ライン（直流電源ＶＩ）と基準電圧発生回路６７との間に位置し、そのスイッチをオフすることで基準電圧発生回路６７の回路電流を遮断し、オフ時の低消費電流化を実現していた。
【０００４】
上記直流安定化電源は、基準電圧発生回路６７がオフすると、図４から明らかなように、誤差増幅器６８もオフするため、出力電圧ＶＯが落ち、回路全体を静止状態にすることが可能である。そのため、直流安定化電源の出力をオフさせるには基準電圧発生回路６７の回路電流を絶つことが有効である。ここでいうオフ時低消費電流とは、直流安定化電源全体の回路電流がリーク電流のみの数ｎＡ〜数十ｎＡ程度をいう。
【０００５】
従来の直流安定化電源の例について図５及び図６を参照しながら説明する。図５は、トランジスタＱＮ３３（ＮＰＮトランジスタ）を上記スイッチとして基準電圧発生回路６７の回路電流を遮断する例を示す。上記オン／オフ端子を或る閾値電圧（スレッシュホールド電圧）未満にすると、トランジスタＱＮ３１（ダイオード）、トランジスタＱＮ３２がオフし、トランジスタＱＮ３２のコレクタ電流を引かなくなるため、トランジスタＱＬ３４のベース電位がＶＩ電位に近づき、トランジスタＱＬ３４もオフする。その結果、トランジスタＱＮ３３へのベース電流が絶たれるため、トランジスタＱＮ３３がオフし、基準電圧発生回路６７の回路電流を遮断することが可能となる。
【０００６】
この直流安定化電源の最低動作電圧は、トランジスタＱＮ３３のベース−エミッタ間の電圧をＶｂｅ（ＱＮ３３）で表し、トランジスタＱＬ３４のコレクタ−エミッタ間の電圧をＶｃｅ（ＱＬ３４）で表すと、〔（基準電圧発生回路６７の最低動作電圧）＋Ｖｂｅ（ＱＮ３３）＋Ｖｃｅ（ＱＬ３４）〕となり、直流安定化電源の最低動作電圧（直流電源ＶＩ）を引き上げる回路構成となっている。
【０００７】
また、少しでも最低動作電圧を低くするため、直流電源ＶＩと基準電圧回路とのスイッチにＰＮＰトランジスタが用いられる。基準電圧発生回路６７の回路電流が少ない場合、この構成を用い、ＮＰＮトランジスタを使用するよりもＶｂｅの電圧分だけ低電圧動作化が可能となる。
【０００８】
図６は、ＰＮＰトランジスタとしてトランジスタＱＬ１１を上記スイッチとして基準電圧発生回路６７の回路電流を遮断する例を示す。オン／オフ端子を或る閾値電圧未満にすると、トランジスタＱＮ１１・ＱＮ１２がオフし、トランジスタＱＮ１２のコレクタ電流を引かなくなるため、トランジスタＱＬ１１のベース電位がＶＩに近づき、トランジスタＱＬ１１もオフする。これにより、基準電圧発生回路６７の回路電流を遮断することが可能である。この直流安定化電源の最低動作電圧は、トランジスタＱＬ１１のコクレタ−エミッタ間の電圧をＶｃｅ（ＱＬ１１）で表すと、〔（基準電圧発生回路６７の最低動作電圧）＋Ｖｃｅ（ＱＬ１１）〕となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
近年、低消費電力化と機器の低電圧動作化が進み、できる限り入力電源−出力電圧間電圧を抑える要望が高まっている。また、機器のパワーマネージメントの必要性からオフ時低消費電流型で且つ低電圧動作可能な直流安定化電源（レギュレータ）の必要性が拡大した。
【００１０】
例えば、機器、つまり、ＣＰＵやシステムＬＳＩの入力電圧が１．８Ｖであるとすると、直流安定化電源の出力電圧が１．８Ｖ、入力電圧が２．８Ｖ、出力電流が１Ａとすると、１ワットの電力損失が発生する。このように、出力電流が増加すると、それに伴って電力損失（無効電力）も増加する。
【００１１】
ＣＰＵやシステムＬＳＩは、その周波数の増加に伴って益々低電圧動作化が進むと考えられる。無効電力をできる限り削減するために、入力電圧の低電圧化、つまり低電圧動作可能なオフ時低消費電流型レギュレータが必要とされる。
【００１２】
図５に示したオン／オフ回路では、トランジスタＱＮ３３及び該トランジスタＱＮ３３を駆動するトランジスタＱＬ３４を用い、直流電源ＶＩと基準電圧発生回路６７とを切り離すことによって発生する基準電圧を０Ｖにしている。しかしながら、このオン／オフ回路では、動作電圧（直流電源ＶＩ）として、上記基準電圧発生回路６７の最低動作電圧に、トランジスタＱＮ３３のベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅ（ＱＮ３３）と、トランジスタＱＬ３４のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ（ＱＬ３４）とを加えたものが必要となり、このような従来のオン／オフ回路は低電圧動作に適さない。
【００１３】
また、図６に示したように、基準電圧発生回路６７をオフするスイッチとしてトランジスタＱＬ１１を用いると、図５の場合よりも低電圧動作が可能となる。つまり、このオン／オフ回路では、動作電圧（電源ＶＩ）として、上記基準電圧発生回路６７の最低動作電圧に、トランジスタＱＬ１１のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ（ＱＬ１１）を加えたものが必要となる。したがって、この場合でも、直流電源ＶＩと基準電圧発生回路６７の間でトランジスタＱＬ１１によって遮断することが必要であり、このため、トランジスタＱＬ１１のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅ（ＱＬ１１）が無駄な電圧となり、オフ時の低消費電力化に支障を来すという問題を有している。
【００１４】
以上のように、従来の直流安定化電源においては、上記基準電圧発生回路６７の最低動作電圧に、少なくともスイッチング用のトランジスタのコレクタ−エミッタ間電圧を加えたものが動作電圧となり、これにより直流電源ＶＩを引き上げることになる。このような状況下で、オフ時低消費電流の機能を保持したまま、０．１Ｖでも０．２Ｖでも直流電源ＶＩを引き下げて、できる限り低電圧で動作する直流安定化電源が求められている。
【００１５】
上記課題に鑑み本発明はなされたものであり、本発明の目的は、基準電圧発生回路の最低動作電圧で動作する直流安定化電源を提供すること、及びオフ時低消費電流機能を更に備えた直流安定化電源を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る直流安定化電源は、上記課題を解決するために、基準電圧発生回路からの基準電圧と検出された出力電圧との差に基づいて、入力直流電源を電力半導体素子によってスイッチングして所定の出力電圧を出力する直流安定化電源において、以下の措置を講じたことを特徴としている。
【００１７】
即ち、上記直流安定化電源は、上記基準電圧発生回路のオン／オフを制御するオン／オフ回路を備え、上記オン／オフ回路と上記基準電圧発生回路は、直流安定化電源全体の動作電圧が上記基準電圧発生回路の最低動作電圧に等しくなるように構成されている。
【００１８】
上記の発明によれば、基準電圧発生回路から目標の出力電圧に対応する基準電圧が出力される。この基準電圧と検出された出力電圧との差に基づいて、入力直流電源は、電力半導体素子によってスイッチングされて所定の出力電圧が外部へ出力される。
【００１９】
上記基準電圧発生回路のオン／オフがオン／オフ回路によって制御される。つまり、オン時には基準電圧を出力する一方、オフ時には該基準電圧を出力しないように、基準電圧発生回路がオン／オフ回路によって制御される。
【００２０】
従来の直流安定化電源によれば、全体の動作電圧は、基準電圧発生回路の最低動作電圧に、該基準電圧発生回路をオン／オフするためのスイッチング素子のオン電圧降下分を加えたものとなっていた。したがって、このオン電圧降下分は無駄な電圧となり、オフ時の低消費電力化に支障を来していた。
【００２１】
そこで、上記発明によれば、上記オン／オフ回路と上記基準電圧発生回路は、直流安定化電源全体の動作電圧が上記基準電圧発生回路の最低動作電圧に等しくなるように構成されているので、上記のような無駄な電圧が不要となり、低電圧で動作する直流安定化電源を実現できる。
【００２２】
上記基準電圧発生回路は、オフ後、回路電流が流れないことが好ましい。直流安定化電源の出力をオフさせるには、基準電圧発生回路の回路電流を絶ち、オフ時低消費電流状態にすることが有効である。ここでいうオフ時低消費電流とは、直流安定化電源全体の回路電流が、リーク電流のみの数ｎＡ〜数十ｎＡ程度をいう。
【００２３】
上記直流安定化電源は、上記基準電圧を急峻に立ち上げる急峻立上回路を更に備えることが好ましい。この場合、基準電圧が急峻に立ち上がるので、これに伴って直流安定化電源の出力電圧も急峻に立ち上がる。したがって、レスポンス特性に優れた直流安定化電源を提供することが可能となる。
【００２４】
上記基準電圧発生回路は、第１定電流をスイッチングする第１スイッチング手段を有し、上記基準電圧発生回路のオン時に第１定電流を流して上記基準電圧を生成する第１定電流回路を備えており、上記オン／オフ回路は、上記基準電圧発生回路のオフ時に、上記の第１定電流が流れ込んでオンして上記第１スイッチング手段をオフさせる第２スイッチング手段を有することが好ましい。
【００２５】
この場合、上記オン／オフ回路が上記基準電圧発生回路をオンしているときには、第１定電流が第２スイッチング手段に流れ込まないので、第２スイッチング手段はオフしている。このため、第１スイッチング手段はオンする。第１スイッチング手段のオンにより、第１定電流が第１スイッチング手段を流れ、上記基準電圧が生成されて出力される。
【００２６】
これに対して、上記オン／オフ回路が上記基準電圧発生回路をオフすると、第１定電流が第２スイッチング手段に流れ込むので、第２スイッチング手段はオンする。これに伴って、第１スイッチング手段はオフする。第１スイッチング手段のオフにより、第１定電流が上記第１スイッチング手段を流れなくなるので、上記第１定電流回路は第１定電流を流さなくなり、上記基準電圧は、最早、基準電圧発生回路から出力されなくなる。このように、第１定電流回路がオフすると、第１定電流が流れなくなり、第２スイッチング手段もオフする（このとき、第１スイッチング手段もオフしたままである。）ので、この第２スイッチング手段において電流が消費されることもなくなる。
【００２７】
以上のように、上記基準電圧発生回路がオフすると、基準電圧のオフを制御するために第２スイッチング手段に電流を流し続けることが不要となるので、直流安定化電源は、オフ時低消費電流機能を果たすことが可能となる。
【００２８】
また、上記基準電圧発生回路は、第１定電流をスイッチングする第１スイッチング手段を有し、上記基準電圧発生回路のオン時に第１定電流を流して上記基準電圧を生成する第１定電流回路を備えており、上記オン／オフ回路は、上記基準電圧発生回路のオフ時に、オンして上記第１スイッチング手段をオフさせると共に上記第１定電流回路のオフに伴ってオフする第２スイッチング手段を有していてもよい。
【００２９】
この場合、上記オン／オフ回路が上記基準電圧発生回路をオンしているときには、第２スイッチング手段はオフしている。このため、第１スイッチング手段はオンする。第１スイッチング手段のオンにより、第１定電流が第１スイッチング手段を流れ、上記基準電圧が生成されて出力される。
【００３０】
これに対して、上記オン／オフ回路が上記基準電圧発生回路をオフすると、第２スイッチング手段はオンする。これに伴って、第１スイッチング手段はオフする。第１スイッチング手段のオフにより、第１定電流が上記第１スイッチング手段を流れなくなるので、上記第１定電流回路はオフして第１定電流を流さなくなり、上記基準電圧は、最早、基準電圧発生回路から出力されなくなる。また、第１定電流回路がオフすると、上記第２スイッチング手段はオフするので、この第２スイッチング手段において電流が消費されることもなくなる。
【００３１】
以上のように、上記基準電圧発生回路がオフすると、基準電圧のオフを制御するために第２スイッチング手段に電流を流し続けることが不要となるので、直流安定化電源は、オフ時低消費電流機能を果たすことが可能となる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について図１乃至図３に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００３３】
本発明に係る直流安定化電源は、基準電圧発生回路をオフするためのスイッチを従来のように基準電圧発生回路と動作電源との間に設けずに、直流安定化電源を構成する全ての回路が上記基準電圧発生回路の最低動作電圧で動作するものである。
【００３４】
本実施の形態に係る直流安定化電源は、図１に示すように、主として、パワートランジスタ３（電力半導体素子）、オン／オフ回路５、基準電圧発生回路７、誤差増幅器８、及び出力検出回路９から構成されている。
【００３５】
図１に示すように、直流電源ＶＩ（入力電圧）はパワートランジスタ３でスイッチングされ、所定の出力電圧ＶＯが出力される。この直流安定化電源においては、次のようにして上記出力電圧ＶＯが外部（負荷）に対して出力される。
【００３６】
すなわち、出力側に設けられた出力検出回路９（抵抗Ｒｄ１と抵抗Ｒｄ２からなる）において、出力電圧が分圧された検出電圧Ｖｄｅｔが誤差増幅器８に送られる。この誤差増幅器８には、基準電圧発生回路７から基準電圧Ｖｒｅｆが入力されており、ここで、基準電圧Ｖｒｅｆと検出電圧Ｖｄｅｔの差が誤差として増幅されて上記パワートランジスタ３のベースに送られ、増幅された誤差に基づいて上記の直流電源ＶＩがスイッチングされる。パワートランジスタ３のスイッチングにより、出力電圧ＶＯが所定値になるように制御される。
【００３７】
なお、図１においては、図示していないが、パワートランジスタ３のＡＳＯ（Ａｒｅａ  ｏｆ  Ｓａｆｅｔｙ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）保護回路、過電流保護回路、及びパワートランジスタ３の過熱保護回路等が設けられ、直流安定化電源の保護が行われる。
【００３８】
ここで、オン／オフ回路５、及び上記の基準電圧発生回路７によって、どのようにしてオフ時の低消費電流化、及び低電圧動作化を実現しているかについて図２を参照しながら以下に説明する。
【００３９】
図２は、本実施の形態の直流安定化電源において、後述するトランジスタＱＮ７（ＮＰＮトランジスタ）によって基準電圧発生回路７のオン／オフを行う例を示す。
【００４０】
オン／オフ端子を或る閾値電圧（スレッシュホールド電圧）以上にすると、トランジスタＱＮ１（ダイオード）は順方向にバイアスされるので導通し、トランジスタＱＮ３にベース電流が流れると、トランジスタＱＮ３がオンし、抵抗Ｒ１に定電流Ｉ１が流れる。この定電流Ｉ１は、トランジスタＱＮ２のベース−エミッタ間電圧をＶｂｅ（ＱＮ２）で表すと、Ｉ１＝Ｖｂｅ（ＱＮ２）／Ｒ１で表される。
【００４１】
トランジスタＱＬ１乃至ＱＬ３はカレントミラー回路を構成するので、上記の定電流Ｉ１はトランジスタＱＮ４（ダイオード）にも流れる。また、トランジスタＱＮ４とトランジスタＱＮ８とはカレントミラー回路を構成するので、上記の定電流Ｉ１はトランジスタＱＮ８にも流れる。更に、トランジスタＱＬ３にも上記の定電流Ｉ１が流れるので、トランジスタＱＮ６がオンし、該トランジスタＱＮ６を後述する定電流Ｉ２が流れる。
【００４２】
上記のようにトランジスタＱＮ８がオンすること、及びトランジスタＱＮ６がオンすることによって、トランジスタＱＮ６のコレクタはトランジスタＱＬ４のコレクタに接続されているので、トランジスタＱＬ４がオンする。トランジスタＱＬ４乃至ＱＬ８は、カレントミラー回路を構成するので、これらのトランジスタも全てオンする。このとき、トランジスタＱＮ６は上述のようにオンしており、トランジスタＱＮ７はベースに電流が流れずにオフしているので、トランジスタＱＬ８、ＱＮ１０、ＱＮ９もオンし、それぞれ定電流Ｉ２が流れる。これにより、トランジスタＱＮ９のベース電圧である基準電圧Ｖｒｅｆが上記誤差増幅器８に出力される。
【００４３】
トランジスタＱＮ４とトランジスタＱＮ８とは基本的にはカレントミラー回路として動作するが、トランジスタＱＮ８はオン時、電源投入時に基準電圧発生回路７を動作させるための起動回路として動作する。基準電圧発生回路７が立ち上がれば、トランジスタＱＮ８のエミッタ電位が上昇し、トランジスタＱＮ８のベース−エミッタ間の電圧Ｖｂｅ（ＱＮ８）が小さくなるので、トランジスタＱＮ８はオフする。このとき、基準電圧Ｖｒｅｆは動作している。
【００４４】
上記の定電流Ｉ２は、トランジスタＱＮ９のベース−エミッタ間の電圧をＶｂｅ（ＱＮ９）で表すと、トランジスタＱＮ９のエミッタが抵抗Ｒ２を介してグランドに接続されているので、Ｉ２＝（Ｖｒｅｆ−Ｖｂｅ（ＱＮ９））／Ｒ２で表される。
【００４５】
これに対して、オン／オフ端子を上記の閾値電圧未満にすると、トランジスタＱＮ１は非導通となり、トランジスタＱＮ３のベース電位が低下し、トランジスタＱＮ３がオフするので、抵抗Ｒ１に電流が流れなくなる。その結果、カレントミラー回路を構成するトランジスタＱＬ１乃至ＱＬ３はオフし、トランジスタＱＮ６がオフすると共にトランジスタＱＮ４・ＱＮ８もオフする。
【００４６】
この時、まだ基準電圧発生回路７は動作しており、トランジスタＱＬ４乃至ＱＬ８はオンしているが、トランジスタＱＮ６のオフに伴って、トランジスタＱＬ４のコレクタ電流はトランジスタＱＮ７のベースに流れ込む。その結果、トランジスタＱＮ７はオンする。これに伴って、トランジスタＱＮ１０のベース電流はトランジスタＱＮ７を介してグランドに流れ、トランジスタＱＮ１０のベース電位はローレベルに低下し、トランジスタＱＮ１０がオフする。このようにしてトランジスタＱＮ１０がオフすると、トランジスタＱＬ８及びトランジスタＱＮ９もオフし、抵抗Ｒ２を流れていた上記の定電流Ｉ２は最早流れなくなる（Ｉ２＝０）。このため、基準電圧Ｖｒｅｆは上記誤差増幅器８に出力されなくなる。
【００４７】
このように、トランジスタＱＮ１０は、定電流源を構成するトランジスタＱＬ８−ＱＮ９間を断切するスイッチの機能を果たしており、上記基準電圧発生回路７の上記の定電流Ｉ２を断切する働きを有している。つまり、トランジスタＱＮ１０がオフすることによって、上記定電流Ｉ２を流す定電流源を断ち、基準電圧Ｖｒｅｆを低下させる（基準電圧Ｖｒｅｆをゼロにする）。Ｉ２＝（Ｖｒｅｆ−Ｖｂｅ（ＱＮ９））／Ｒ２において、基準電圧Ｖｒｅｆの低下により、やがて上記の定電流Ｉ２もゼロになる。また、トランジスタＱＮ８・ＱＮ１０のオフにより、トランジスタＱＬ５乃至ＱＬ８もオフする。上記トランジスタＱＮ１０をオフするための上記トランジスタＱＮ７のベース電流（定電流Ｉ２）も最終的にはゼロになり、これにより、直流安定化電源全体の回路電流がリーク電流のみ（数ｎＡ〜数十ｎＡ程度）になり、直流安定化電源のオフ時低消費電流を確実に実現できる。
【００４８】
通常ＮＰＮトランジスタを用いてオフするためには、オフ時に該ＮＰＮトランジスタのベース電流がオン／オフ回路から供給されることが必要となり、ＮＰＮトランジスタに供給する該ベース電流分だけ、オフ時低消費電流化が困難である。
【００４９】
これに対して、図２で示す本実施の形態の構成によれば、オフ時、基準電圧発生回路７の自己定電流（上記の定電流Ｉ２）をトランジスタＱＮ７のベース電流に利用し（トランジスタＱＮ７のベースに上記の定電流Ｉ２を流し）、トランジスタＱＮ７をオンすることによってトランジスタＱＮ１０のベースに電流が流れなくして該トランジスタＱＮ１０をオフすると共に、上記自己定電流がゼロになることによって（何故なら、カレントミラー回路を構成するトランジスタＱＬ４がオフするから。）上記トランジスタＱＮ１０をオフするための上記トランジスタＱＮ７のベース電流も最終的にゼロになる。その結果、トランジスタＱＮ１０をオフするためにトランジスタＱＮ７にベース電流を流し続けることが不要となり、上述のように、オフ時低消費電流が実現できる。このように、本実施の形態のオン／オフ回路５は、基準電圧発生回路７の自己定電流でオフすることを特徴とするものであり、直流安定化電源の低電圧動作化、及びオフ時低消費電流化が可能となる。
【００５０】
ここで、上記の基準電圧Ｖｒｅｆを急峻に立ち上げる（オンする）ための急峻立上回路５０について説明する。この急峻立上回路５０は、図２に示すように、抵抗Ｒ３とトランジスタＱＮ５を直列接続したものであり、抵抗Ｒ３の一端は直流電源ＶＩに接続され他端はトランジスタＱＮ５のコレクタに接続されている。トランジスタＱＮ５は、エミッタが上記トランジスタＱＮ６のベースに接続され、ベースが上記トランジスタＱＬ３のコレクタに接続されている。
【００５１】
上記の急峻立上回路５０が設けられていない場合、トランジスタＱＮ６は、トランジスタＱＬ３のコレクタ電流（微小な電流）でオンする。これに対して、上記の急峻立上回路５０が設けられている場合、トランジスタＱＮ６は、トランジスタＱＬ３のコレクタ電流がトランジスタＱＮ５によってｈｆｅ倍に増幅された電流によってオンされるので、その分、上記の基準電圧Ｖｒｅｆは急峻に立ち上がる。これにより、直流安定化電源の上記出力電圧ＶＯが急峻に立ち上がることになる。したがって、レスポンス特性に優れた直流安定化電源を提供することが可能となる。なお、上記抵抗Ｒ３は、トランジスタＱＮ５のコレクタ電流を抑える制限抵抗である。
【００５２】
ここで、図３を参照しながら、本実施の形態の直流安定化電源において、後述するトランジスタＱＬ１０１によって基準電圧発生回路７のオン／オフを行う例を示す。なお、図２の部材と同様な機能を有する部材には同じ参照符号を付記し、詳細な説明を省略する。
【００５３】
オン／オフ端子を或る閾値電圧（スレッシュホールド電圧）以上にすると、トランジスタＱＮ１（ダイオード）は順方向にバイアスされるので導通し、トランジスタＱＮ３にベース電流が流れると、トランジスタＱＮ３がオンし、抵抗Ｒ１に定電流Ｉ１が流れる。この定電流Ｉ１は、トランジスタＱＮ２のベース−エミッタ間電圧をＶｂｅ（ＱＮ２）で表すと、Ｉ１＝Ｖｂｅ（ＱＮ２）／Ｒ１で表される。トランジスタＱＬ１及びＱＬ２はカレントミラー回路を構成するので、上記の定電流Ｉ１は抵抗Ｒ１００を介してトランジスタＱＮ１００（ダイオード）にも流れる。トランジスタＱＬ２のオンにより、トランジスタＱＬ１００のベース電位は直流電源ＶＩに近づくので、トランジスタＱＬ１００・ＱＬ１０１はオフする。
【００５４】
上記のトランジスタＱＬ１００のベース電圧をＶｂ（ＱＬ１００）で表し、トランジスタＱＮ１００のベース−エミッタ間の電圧をＶｂｅ（ＱＮ１００）で表すと、Ｖｂ（ＱＬ１００）＝Ｖｂｅ（ＱＮ１００）＋Ｉ１×Ｒ１００で表されるが、オン／オフ端子を上記閾値電圧（スレッシュホールド電圧）以上にした場合に、トランジスタＱＬ１００がオンしないように、上記の定電流Ｉ１及び抵抗Ｒ１００が設定される。
【００５５】
トランジスタＱＬ１００のエミッタ電位をＶｅ（ＱＬ１００）で表し、基準電圧発生回路７の基準電圧をＶｒｅｆで表し、トランジスタＱＮ１０１のベース−エミッタ間の電圧をＶｂｅ（ＱＮ１０１）で表すと、Ｖｅ≒Ｖｒｅｆ＋Ｖｂｅ（ＱＮ１０１）で表されるので、トランジスタＱＬ１００のベース電位をおよそＶｒｅｆ＋Ｖｂｅ（ＱＮ１０１）とする。なお、トランジスタＱＮ１０１は、図３に示すように、コレクタが直流電源ＶＩに接続され、エミッタがトランジスタＱＮ９のベースに接続され、ベースが抵抗Ｒ２００を介してトランジスタＱＬ１００のエミッタに接続されている。
【００５６】
一方、トランジスタＱＮ１００とトランジスタＱＮ８とはカレントミラー回路を構成するので、上記の定電流Ｉ１はトランジスタＱＮ８にも流れる。このように、トランジスタＱＮ８がオンすることによって、カレントミラー回路を構成するトランジスタＱＬ５乃至ＱＬ８のエミッタ−ベース間にそれぞれ電流が流れるので、これらトランジスタＱＬ５乃至ＱＬ８はそれぞれオンする。トランジスタＱＬ６のオンに伴って、トランジスタＱＮ１０１・ＱＮ９もオンする。また、このとき、トランジスタＱＬ１００・ＱＬ１０１はオフしているので、トランジスタＱＮ１０がオンする。これにより、トランジスタＱＬ８、トランジスタＱＮ１０、トランジスタＱＮ９、及び抵抗Ｒ２に定電流Ｉ２が流れることになる。この定電流Ｉ２は、トランジスタＱＮ９のベース−エミッタ間の電圧をＶｂｅ（ＱＮ９）で表すと、Ｉ２＝（Ｖｒｅｆ−Ｖｂｅ（ＱＮ９））／Ｒ２で表され、この基準電圧Ｖｒｅｆは上記誤差増幅器８に出力される。
【００５７】
これに対して、オン／オフ端子を上記の閾値電圧未満にすると、トランジスタＱＮ１は非導通となり、トランジスタＱＮ３にベース電流が流れなくなり、トランジスタＱＮ３がオフするので、抵抗Ｒ１に電流が流れなくなる。その結果、カレントミラー回路を構成するトランジスタＱＬ１及びＱＬ２はオフし、トランジスタＱＬ１００のベース電位が低下すると共にトランジスタＱＬ１００のエミッタ電位が該ベース電位よりも大きいので、トランジスタＱＬ１００がオンすることになる。
【００５８】
トランジスタＱＬ１００のオンに伴って、トランジスタＱＬ１０１はオンする一方、トランジスタＱＮ１０１はオフする。トランジスタＱＬ１０１のオンに伴って、トランジスタＱＮ１０のベース電流はトランジスタＱＬ１０１を介してグランドに流れ、トランジスタＱＮ１０のベース電位はローレベルに低下し、トランジスタＱＮ１０がオフする。このようにしてトランジスタＱＮ１０がオフすると、トランジスタＱＬ８及びトランジスタＱＮ９がオフし、抵抗Ｒ２を流れていた上記の定電流Ｉ２は最早流れなくなる（Ｉ２＝０）。このため、基準電圧Ｖｒｅｆは上記誤差増幅器８に出力されなくなる。
【００５９】
このように、トランジスタＱＮ１０は、定電流源を構成するトランジスタＱＮ９−ＱＬ８間を断切するスイッチの機能を果たしており、上記基準電圧発生回路７の上記の定電流Ｉ２を断切する働きを有している。つまり、トランジスタＱＮ１０がオフすることによって、上記定電流源を断ち、基準電圧Ｖｒｅｆを低下させる。Ｉ２＝（Ｖｒｅｆ−Ｖｂｅ（ＱＮ９））／Ｒ２において、基準電圧Ｖｒｅｆの低下（Ｖｒｅｆ＝０）により、上記の定電流Ｉ２もゼロになる。また、トランジスタＱＮ８・ＱＮ１０のオフにより、トランジスタＱＬ５乃至ＱＬ８もオフする。これにより、トランジスタＱＬ１００・ＱＬ１０１のエミッタ電位もゼロになるので、トランジスタＱＬ１００・ＱＬ１０１はオフし、その結果、直流安定化電源のオフ時低消費電流を実現できる。
【００６０】
以上のように、図３で示す本実施の形態の構成のように、トランジスタＱＬ１００・ＱＬ１０１をオンすることによってトランジスタＱＮ１０のベースに電流を流れなくして該トランジスタＱＮ１０をオフしている。上記定電流Ｉ１がゼロになることによって上記トランジスタＱＮ１０をオフするための上記トランジスタＱＬ１００・ＱＬ１０１のベース電流及びエミッタ電流も最終的にゼロになる。その結果、図２の場合と同様に、オフ時低消費電流を実現できる。このように、本実施の形態の直流安定化電源を用いても、基準電圧発生回路７の最低動作電圧が直流安定化電源の最低動作電圧となり、図２に示すＮＰＮトランジスタＱＮ７を用いて基準電圧発生回路７の自己電流によるオン／オフ機能と同じ働きをする。
【００６１】
【発明の効果】
本発明に係る直流安定化電源は、以上のように、基準電圧発生回路のオン／オフを制御するオン／オフ回路を備え、上記オン／オフ回路と上記基準電圧発生回路は、直流安定化電源全体の動作電圧が上記基準電圧発生回路の最低動作電圧に等しくなるように構成されたものである。
【００６２】
従来の直流安定化電源によれば、全体の動作電圧は、基準電圧発生回路の最低動作電圧に、該基準電圧発生回路をオン／オフするためのスイッチング素子のオン電圧降下分を加えたものとなっていた。したがって、このオン電圧降下分は無駄な電圧となり、オフ時の低消費電力化に支障を来していた。
【００６３】
そこで、上記発明によれば、上記オン／オフ回路と上記基準電圧発生回路は、直流安定化電源全体の動作電圧が上記基準電圧発生回路の最低動作電圧に等しくなるように構成されているので、上記のような無駄な電圧が不要となり、低電圧で動作する直流安定化電源を実現できるという効果を奏する。
【００６４】
直流安定化電源の出力をオフさせるには、基準電圧発生回路の回路電流を絶ち（基準電圧発生回路がオフすれば、直流安定化電源全体をオフすることが可能となる。）、オフ時低消費電流状態にすることが有効である。そのためには、上記基準電圧発生回路は、オフ後、回路電流が流れないことが好ましい。これにより、オフ時低消費電流状態を達成することができるという効果を奏する。
【００６５】
上記直流安定化電源は、上記基準電圧を急峻に立ち上げる急峻立上回路を更に備えることが好ましい。この場合、基準電圧が急峻に立ち上がるので、これに伴って直流安定化電源の出力電圧も急峻に立ち上がる。したがって、レスポンス特性に優れた直流安定化電源を提供することができるという効果を奏する。
【００６６】
上記基準電圧発生回路は、第１定電流をスイッチングする第１スイッチング手段を有し、上記基準電圧発生回路のオン時に第１定電流を流して上記基準電圧を生成する第１定電流回路を備えており、上記オン／オフ回路は、上記基準電圧発生回路のオフ時に、上記の第１定電流が流れ込んでオンして上記第１スイッチング手段をオフさせる第２スイッチング手段を有することが好ましい。
【００６７】
この場合、上記オン／オフ回路が上記基準電圧発生回路をオンしているときには、第１定電流が第２スイッチング手段に流れ込まないので、第２スイッチング手段はオフしている。このため、第１スイッチング手段はオンする。第１スイッチング手段のオンにより、第１定電流が第１スイッチング手段を流れ、上記基準電圧が生成されて出力される。
【００６８】
これに対して、上記オン／オフ回路が上記基準電圧発生回路をオフすると、第１定電流が第２スイッチング手段に流れ込むので、第２スイッチング手段はオンする。これに伴って、第１スイッチング手段はオフする。第１スイッチング手段のオフにより、第１定電流が上記第１スイッチング手段を流れなくなるので、上記第１定電流回路は第１定電流を流さなくなり、上記基準電圧は、最早、基準電圧発生回路から出力されなくなる。このように、第１定電流回路がオフすると、第１定電流が流れなくなり、第２スイッチング手段もオフする（このとき、第１スイッチング手段もオフしたままである。）ので、この第２スイッチング手段において電流が消費されることもなくなる。
【００６９】
以上のように、上記基準電圧発生回路がオフすると、基準電圧のオフを制御するために第２スイッチング手段に電流を流し続けることが不要となるので、直流安定化電源は、オフ時低消費電流機能を果たすことができるという効果を奏する。
【００７０】
また、上記基準電圧発生回路は、第１定電流をスイッチングする第１スイッチング手段を有し、上記基準電圧発生回路のオン時に第１定電流を流して上記基準電圧を生成する第１定電流回路を備えており、上記オン／オフ回路は、上記基準電圧発生回路のオフ時に、オンして上記第１スイッチング手段をオフさせると共に上記第１定電流回路のオフに伴ってオフする第２スイッチング手段を有することが好ましい。
【００７１】
この場合、上記オン／オフ回路が上記基準電圧発生回路をオンしているときには、第２スイッチング手段はオフしている。このため、第１スイッチング手段はオンする。第１スイッチング手段のオンにより、第１定電流が第１スイッチング手段を流れ、上記基準電圧が生成されて出力される。
【００７２】
これに対して、上記オン／オフ回路が上記基準電圧発生回路をオフすると、第２スイッチング手段はオンする。これに伴って、第１スイッチング手段はオフする。第１スイッチング手段のオフにより、第１定電流が上記第１スイッチング手段を流れなくなるので、上記第１定電流回路はオフして第１定電流を流さなくなり、上記基準電圧は、最早、基準電圧発生回路から出力されなくなる。また、第１定電流回路がオフすると、上記第２スイッチング手段はオフするので、この第２スイッチング手段において電流が消費されることもなくなる。
【００７３】
以上のように、上記基準電圧発生回路がオフすると、基準電圧のオフを制御するために第２スイッチング手段に電流を流し続けることが不要となるので、直流安定化電源は、オフ時低消費電流機能を果たすことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る直流安定化電源の構成例を示す回路図である。
【図２】本実施の形態の直流安定化電源において、ＮＰＮトランジスタを使用して基準電圧発生回路のオン／オフを行う例を示す回路図である。
【図３】本実施の形態の直流安定化電源において、ＰＮＰトランジスタを使用して基準電圧発生回路のオン／オフを行う例を示す回路図である。
【図４】従来の直流安定化電源の構成例を示す回路図である。
【図５】ＮＰＮトランジスタによって基準電圧発生回路の回路電流を遮断する例を示す従来の回路図である。
【図６】ＰＮＰトランジスタによって基準電圧発生回路の回路電流を遮断する例を示す従来の回路図である。
【符号の説明】
３        パワートランジスタ（電力半導体素子）
５        オン／オフ回路
７        基準電圧発生回路
８        誤差増幅器
９        出力検出回路
ＱＮ１０    トランジスタ（第１スイッチング手段）
ＱＮ７      トランジスタ（第２スイッチング手段）
ＱＬ１０１  トランジスタ（第２スイッチング手段）
ＱＬ５〜８  トランジスタ（カレントミラー回路）
Ｖｒｅｆ    基準電圧
ＶＩ        直流電源
ＶＯ        出力電圧
【図１】
0003558938.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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