(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力端に印加される直流電圧を一定の出力電圧に変換して出力端から出力させる定電圧回路において、
直列接続された各抵抗に印加される電圧が出力電圧の増減に応じて変化する主分圧抵抗回路と、
前記主分圧抵抗回路の分圧点にリファレンス端子が接続された主シャントレギュレータと、
前記主シャントレギュレータのカソードに流れ込む電流に応じて電圧降下を生じさせる電圧降下用抵抗と、
前記電圧降下用抵抗の電圧降下の減少に応じて前記出力電圧を上昇させる一方、前記電圧降下の増加に応じて前記出力電圧を降下させる出力電圧補正部と、
を備え、
前記主シャントレギュレータのカソードに流れ込む電流は、出力電流の増加分だけ減少する一方、出力電流の減少分だけ増加することを特徴とする定電圧回路。
【請求項２】
前記出力電圧補正部は、アノード端子が前記主シャントレギュレータのアノード端子に接続された補正用シャントレギュレータと、前記補正用シャントレギュレータのリファレンス端子が接続された抵抗分圧点を含む補正用分圧抵抗回路とを有し、
前記主分圧抵抗回路は、前記出力端と前記主シャントレギュレータのリファレンス端子との間に接続された第１抵抗と、前記主シャントレギュレータのリファレンス端子と前記補正用分圧抵抗回路の一端との間に接続された第２抵抗とを有し、
前記電圧降下用抵抗は、一端が前記主シャントレギュレータおよび前記補正用シャントレギュレータのアノード端子に接続され、かつ他端が前記補正用分圧抵抗回路の他端に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の定電圧回路。
【請求項３】
前記補正用分圧抵抗回路は、前記補正用シャントレギュレータのリファレンス端子とカソード端子との間に接続された第３抵抗と、前記補正用シャントレギュレータのリファレンス端子と前記電圧降下用抵抗との間に接続された第４抵抗とを有することを特徴とする請求項２に記載の定電圧回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定電圧回路に関し、特に出力電流に応じて出力電圧を補正することができる定電圧回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、図３に示すように、基準電圧を発生させる基準電圧発生回路１２と、分圧抵抗回路からなる出力電圧検出部１３と、基準電圧発生回路１２で生成された基準電圧および出力電圧検出部１３で分圧して得られた電圧を差動増幅する差動増幅回路１４と、差動増幅回路１４で得られた信号により制御される出力トランジスタ１５と、出力電圧ＶOUTを補正するための出力電圧補正部１６と、を備えた定電圧回路１１が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
出力電圧補正部１６は、出力トランジスタ１５と出力電圧検出部１３との間に設けられた出力電圧補正用の抵抗１７と、出力トランジスタ１５の出力電流ＩOUTに応じた電流を出力するＰＭＯＳトランジスタ１８と、ＰＭＯＳトランジスタ１８の出力電流に応じた電流を抵抗１７に流すためのカレントミラー回路を形成するＮＭＯＳトランジスタ１９、２０とを含んでいる。
【０００４】
かかる構成の定電圧回路１１では、出力電流ＩOUTの増加に起因して出力電圧ＶOUTが低下した場合であっても、低下した出力電圧ＶOUTを抵抗１７の両端に発生した電圧の分だけ上昇させることができる。したがって、この定電圧回路１１によれば、一定の出力電圧ＶOUTを出力することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−９１５８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、出力電流ＩOUTが増加した場合、定電圧回路１１と負荷２１との間の配線パターンやハーネスにおける電圧降下の影響が大きくなり、負荷２１に供給される電圧は出力電圧ＶOUTよりも低くなる場合がある。しかしながら、従来の定電圧回路１１では、この点について何ら考慮されていなかった。
【０００７】
なお、出力電圧検出部１３を負荷２１の近傍に設け、出力電流ＩOUTの変化を直接モニタリングすることで、定電圧回路１１と負荷２１との間の配線パターン等における電圧降下の影響を小さくすることも考えられるが、その場合は、出力電圧検出部１３と差動増幅回路１４との間の配線パターンが長くなり、ノイズの影響を受けやすくなるという新たな問題が生じてしまう。
【０００８】
また、従来の定電圧回路１１は、カレントミラー回路を形成する複数のＰＭＯＳトランジスタおよびＮＭＯＳトランジスタ等で構成された差動増幅回路１４や出力電圧補正部１６を備えているため、部品点数が多くなり、コストの増大を招くおそれがあった。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、出力電流にかかわらず、一定の電圧を負荷に供給することができる定電圧回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明に係る定電圧回路は、入力端に印加される直流電圧を一定の出力電圧に変換して出力端から出力させる定電圧回路において、直列接続された各抵抗に印加される電圧が出力電圧の増減に応じて変化する主分圧抵抗回路と、前記主分圧抵抗回路の分圧点にリファレンス端子が接続された主シャントレギュレータと、主シャントレギュレータのカソードに流れ込む電流に応じて電圧降下を生じさせる電圧降下用抵抗と、電圧降下用抵抗の電圧降下の減少に応じて出力電圧を上昇させる一方、電圧降下の増加に応じて出力電圧を降下させる出力電圧補正部とを備え、主シャントレギュレータのカソードに流れ込む電流は、出力電流の増加分だけ減少する一方、出力電流の減少分だけ増加することを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、主シャントレギュレータのカソードに流れ込む電流に応じて電圧降下を生じさせる電圧降下用抵抗と、該電圧降下用抵抗の電圧降下の減少に応じて出力電圧を上昇させる一方、電圧降下の増加に応じて出力電圧を降下させるように出力電圧を補正する出力電圧補正部とを備えている。このため、出力電流が増加した場合に、主シャントレギュレータのカソードに流れ込む電流が減少し、電圧降下用抵抗の電圧降下が減少することによって、出力電圧を上昇させて、出力電流が増加する直前の出力電圧よりも大きな出力電圧を出力することができる。したがって、この構成によれば、配線パターンやハーネスでの電圧降下に合わせて出力電圧を上昇させることで、出力電流にかかわらず一定の電圧を負荷に供給することができる。
【００１２】
また、この構成によれば、出力電流が減少した場合（例えば、負荷が軽い場合）に、主シャントレギュレータのカソードに流れ込む電流が増加し、電圧降下用抵抗の電圧降下が増加することによって、出力電圧を降下させて、出力電流が減少する直前の出力電圧よりも小さな出力電圧を出力することができる。したがって、この構成によれば、消費電力を低減することができる。
【００１３】
さらに、この構成によれば、従来の定電圧回路のように出力電流の変化をモニタリングする必要がなくなるため、ノイズの影響を低減することができる。
【００１４】
また、本発明に係る定電圧回路は、出力電圧補正部が、アノード端子が主シャントレギュレータのアノード端子に接続された補正用シャントレギュレータと、補正用シャントレギュレータのリファレンス端子が接続された抵抗分圧点を含む補正用分圧抵抗回路とを有し、主分圧抵抗回路は、出力端と主シャントレギュレータのリファレンス端子との間に接続された第１抵抗と、主シャントレギュレータのリファレンス端子と補正用分圧抵抗回路の一端との間に接続された第２抵抗とを有し、電圧降下用抵抗は、一端が主シャントレギュレータおよび補正用シャントレギュレータのアノード端子に接続され、かつ他端が補正用分圧抵抗回路の他端に接続されていることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、部品点数を減らすことができ、コストを低減することができる。
【００１６】
また、本発明に係る定電圧回路は、補正用分圧抵抗回路が、補正用シャントレギュレータのリファレンス端子とカソード端子との間に接続された第３抵抗と、補正用シャントレギュレータのリファレンス端子と電圧降下用抵抗との間に接続された第４抵抗とを有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、出力電流の増加にかかわらず一定の電圧を負荷に供給可能な定電圧回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る定電圧回路の回路図である。
【図２】本発明に係る定電圧回路の使用例を示す回路図である。
【図３】従来の定電圧回路の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る定電圧回路の好ましい実施形態について説明する。
【００２０】
［定電圧回路の構成］
図１に、本発明の一実施形態に係る定電圧回路１を示す。同図に示すように、本実施形態に係る定電圧回路１は、シャントレギュレータＩＣ1（本発明の「主シャントレギュレータ」に相当）と、入力端３において直流電源５に直列接続された入力抵抗ＲAと、直列接続された第１抵抗Ｒ1および第２抵抗Ｒ2からなる第１分圧抵抗回路（本発明の「主分圧抵抗回路」に相当）と、シャントレギュレータＩＣ1のカソード電流ＩKに応じた電圧降下を生じさせる電圧降下用抵抗ＲBと、電圧降下用抵抗ＲBの電圧降下に応じて出力電圧ＶOUTを補正する出力電圧補正部２とを備えている。なお、図１において、定電圧回路１の出力端４と負荷６との間に接続されている疑似抵抗ＲCは、実際に接続されている抵抗ではなく、配線パターンやハーネス等の抵抗を疑似的に表現したものである。
【００２１】
出力電圧補正部２は、本発明の「補正用シャントレギュレータ」に相当するシャントレギュレータＩＣ2と、直列接続された第３抵抗Ｒ3および第４抵抗Ｒ4からなる第２分圧抵抗回路（本発明の「補正用分圧抵抗回路」に相当）とを含んでいる。出力電圧補正部２は、具体的には後述するが、電圧降下用抵抗ＲBにおける電圧降下の減少に応じて出力電圧ＶOUTを上昇させる一方、電圧降下用抵抗ＲBにおける電圧降下の増加に応じて出力電圧ＶOUTを降下させる。
【００２２】
シャントレギュレータＩＣ1は、アノード端子がシャントレギュレータＩＣ2のアノード端子と電圧降下用抵抗ＲBの一端との接続点（点ａ）に接続され、カソード端子が入力抵抗ＲAの他端に接続され、かつリファレンス端子が第１分圧抵抗回路の分圧点（点ｅ；第１抵抗Ｒ1と第２抵抗Ｒ2との接続点）に接続されている。シャントレギュレータＩＣ1は、アノード端子とリファレンス端子との電位差に応じてカソード電流ＩKを制御する。
【００２３】
シャントレギュレータＩＣ2は、アノード端子が点ａに接続され、カソード端子が第２分圧抵抗回路の一端（点ｄ）に接続され、かつリファレンス端子が第２分圧抵抗回路の抵抗分圧点（点ｃ；第３抵抗Ｒ3と第４抵抗Ｒ4との接続点）に接続されている。シャントレギュレータＩＣ2は、シャントレギュレータＩＣ1と同様に、アノード端子とリファレンス端子との電位差に応じてカソード電流を制御する。
【００２４】
第１分圧抵抗回路と第２分圧抵抗回路とは直列接続されており、第１分圧抵抗回路の一端（点ｆ）は出力端４に接続され、第２分圧抵抗回路の他端は電圧降下用抵抗ＲBの他端に接続されている（点ｂ）。このため、シャントレギュレータＩＣ1のリファレンス端子には、出力電圧ＶOUTを第１抵抗Ｒ1と第２〜第４抵抗Ｒ2〜Ｒ4とにより分圧した電圧が入力される。
【００２５】
［定電圧回路の動作］
次に、出力電流ＩOUTが増加した場合における定電圧回路１の動作について具体的に説明する。本具体例においては、入力抵抗ＲAの抵抗値を１Ω、電圧降下用抵抗ＲBの抵抗値を１０ｍΩ、第１抵抗Ｒ1の抵抗値を４０ｋΩ、第２〜第４抵抗Ｒ2〜Ｒ4の各抵抗値を１０ｋΩとし、初期状態において、直流電源５から１０Ｖの入力電圧が供給され、５Ｖの出力電圧ＶOUTが出力されているものとする。また、点ａ〜ｆにおける各電位は点ｂを基準に考えるものとする。
【００２６】
かかる定電圧回路１において何らかの要因で出力電流ＩOUTが１Ａ増加すると、入力抵抗ＲAを流れる入力電流ＩINは実質的に一定（５Ａ）であるため、シャントレギュレータＩＣ1のカソード電流ＩKが１Ａ減少する。
【００２７】
シャントレギュレータＩＣ1のカソード電流ＩKが１Ａ減少すると、電圧降下用抵抗ＲBの電圧降下は１０ｍＶ減少し、電圧降下用抵抗ＲBの一端（点ａ）の電位は１０ｍＶ降下する。
【００２８】
電圧降下用抵抗ＲBの一端（点ａ）の電位が１０ｍＶ降下すると、シャントレギュレータＩＣ2はアノード端子とリファレンス端子との電位差を基準電圧に一致させるために、第２分圧抵抗回路の抵抗分圧点（点ｃ）の電位を１０ｍＶ降下させる。
【００２９】
第２分圧抵抗回路を構成する第３抵抗Ｒ3と第４抵抗Ｒ4には同一の電流が流れているので、第３抵抗Ｒ3と第４抵抗Ｒ4との抵抗値の比（１：１）により、第２分圧抵抗回路の抵抗分圧点（点ｃ）の電位が１０ｍＶ降下すると、第２分圧抵抗回路の一端（点ｄ）の電位も１０ｍＶ降下する。
【００３０】
第２分圧抵抗回路の一端（点ｄ）の電位が１０ｍＶ降下すると、シャントレギュレータＩＣ1はアノード端子とリファレンス端子との電位差を基準電圧に一致させるために、第１分圧抵抗回路の分圧点（点ｅ）の電位を１０ｍＶ上昇させる。
【００３１】
第１分圧抵抗回路を構成する第１抵抗Ｒ1と第２抵抗Ｒ2には同一の電流が流れているので、第１抵抗Ｒ1と第２抵抗Ｒ2との抵抗値の比（４：１）により、第１分圧抵抗回路の分圧点（点ｅ）の電位が１０ｍＶ上昇すると、第１分圧抵抗回路の一端（点ｆ）の電位は４０ｍＶ上昇する。これにより、出力端４の電位も４０ｍＶ上昇し、出力電圧ＶOUTが４０ｍＶ上昇する。
【００３２】
上記のように、本実施形態に係る定電圧回路１では、第１抵抗Ｒ1と第２抵抗Ｒ2との抵抗値の比を調整することにより、出力端４の電位の上昇量（上記具体例では４０ｍＶ）を調整することができる。このため、本実施形態に係る定電圧回路１では、出力端４の電位の上昇量が、配線パターンやハーネスにおける電圧降下（疑似抵抗ＲCにおける電圧降下）と同程度になるように、第１抵抗Ｒ1と第２抵抗Ｒ2との抵抗値の比を調整することで、出力電流ＩOUTにかかわらず一定の電圧を負荷６に供給することができる。
【００３３】
また、本実施形態に係る定電圧回路１によれば、出力電流ＩOUTが減少した場合、電圧降下用抵抗ＲBの電圧降下に応じて出力端４の電位を降下させることができるので、一定の電圧を負荷６に供給することができ、さらに消費電力を低減することもできる。
【００３４】
さらに、本実施形態に係る定電圧回路１によれば、従来の定電圧回路１１のように出力電流ＩOUTの変化をモニタリングする必要がなくなるため、ノイズの影響を低減することができる。
【００３５】
さらに、本実施形態に係る定電圧回路１によれば、従来の定電圧回路１１と比べて部品点数を減らすことができるので、コストを低減することができる。
【００３６】
以上、本発明に係る定電圧回路の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態の構成に限定されるものではない。
【００３７】
例えば、上記各抵抗ＲA、ＲB、Ｒ1〜Ｒ4の抵抗値は、配線パターンや負荷６の状態に応じて任意に設定することができる。設定手順の一例としては、まず、第２抵抗Ｒ2に発生させたい電圧を決定し、シャントレギュレータＩＣ1およびシャントレギュレータＩＣ2の基準電圧に基づいて、電圧降下用抵抗ＲB、第３抵抗Ｒ3および第４抵抗Ｒ4の抵抗値を設定する。次に、出力端４の電位の上昇量を決定し、その上昇量に合わせて第１抵抗Ｒ1と第２抵抗Ｒ2の抵抗値を設定する。そして、出力させたい最大の出力電圧ＶOUTに合わせて入力抵抗ＲAの抵抗値を設定すればよい。
【００３８】
なお、上記各抵抗ＲA、ＲB、Ｒ1〜Ｒ4の数および位置は用途に応じて任意に変更することができる。例えば、第３抵抗Ｒ3を削除してもよい。
【００３９】
さらに、上記実施形態に係る定電圧回路１は、出力電圧補正部２をシャントレギュレータＩＣ2および第２分圧抵抗回路によって構成しているが、電圧降下用抵抗ＲBの電圧降下に応じて出力端４の電位を補正することができるのであれば、他の部品や回路等によって構成してもよい。
【００４０】
また、図２に示すように、トランスにより１次側と２次側とが絶縁された回路においても、主シャントレギュレータＩＣ1に直列接続されたフォトカプラの発光ダイオードＰＣ1を接続してもよい。ここで、ＲDは発光ダイオードＰＣ1をオフ状態とするときに安定して発光ダイオードＰＣ1をオフ状態に保つための抵抗であり、ＲEは発光ダイオードＰＣ1の入力電流制限抵抗である。かかる構成の定電圧回路１’によれば、フォトカプラのフォトトランジスタＰＣ2が接続された１次側回路（例えば、フィードバック端子を備えたスイッチング制御回路）に出力電圧ＶOUTの変化をフィードバックすることができる。
【符号の説明】
【００４１】
１、１’    定電圧回路
２    出力電圧補正部
３    入力端
４    出力端
５    直流電源
６    負荷
ＩＣ1    主シャントレギュレータ
ＩＣ2    補正用シャントレギュレータ
ＲA    入力抵抗
ＲB    電圧降下用抵抗
ＲC    疑似抵抗
ＲD    電流検出用抵抗
Ｒ1    第１抵抗
Ｒ2    第２抵抗
Ｒ3    第３抵抗
Ｒ4    第４抵抗
【図１】
0005669208.tif 000002
【図２】
0005669208.tif 000003
【図３】
0005669208.tif 000004