(57)【要約】【課題】出力トランジスタの飽和状態における電流増幅率低下を考慮して、出力トランジスタのベース電流の制限値を設定することが、容易に可能となる電源装置を提供する。【解決手段】電力供給側と電力出力側とが、出力トランジスタのコレクタ−エミッタ端子を介して接続されているとともに、出力電圧を分圧して得られた検出電圧と所定の基準電圧とが等しくなるように、出力トランジスタのベース電流を制御する、ベースドライブ回路と、ベース電流が所定の制限値を超えないように制限する、ベースドライブ制限部と、を備え、電力供給側から供給された電力を、出力トランジスタにより調整して電力出力側に出力する電源装置であって、出力トランジスタが飽和状態であるか否かを検出する飽和検出部を更に備え、ベースドライブ制限部は、飽和検出部の検出結果に応じて、制限値を設定する電源装置とする。【選択図】図１
2008071213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力供給側と電力出力側とが、出力トランジスタのコレクタ−エミッタ端子を介して接続されているとともに、
出力電圧を分圧して得られた検出電圧と所定の基準電圧とが等しくなるように、前記出力トランジスタのベース電流を制御する、ベースドライブ回路と、
前記ベース電流が所定の制限値を超えないように制限する、ベースドライブ制限部と、を備え、
前記電力供給側から供給された電力を、前記出力トランジスタにより調整して前記電力出力側に出力する電源装置であって、
前記出力トランジスタが飽和状態であるか否かを検出する飽和検出部を更に備え、
前記ベースドライブ制限部は、
前記飽和検出部の検出結果に応じて、前記制限値を設定することを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記ベースドライブ制限部は、
前記飽和検出部により前記飽和状態が検出されたときは、前記制限値を、所定の第１電流値とし、
前記飽和検出部により前記飽和状態が検出されなかったときは、前記制限値を、前記第１電流値より小さい第２電流値とすることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記ベースドライブ制限部は、
前記出力トランジスタが飽和状態となることに伴う、該出力トランジスタのｈＦＥ低下を補うように、前記制限値を設定することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項４】
前記飽和検出部は、
前記出力トランジスタと同じ仕様である飽和検出用トランジスタが備えられ、
該飽和検出用トランジスタを通じて、前記飽和状態であるか否かを検出することを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の電源装置。
【請求項５】
前記出力トランジスタは、複数のエミッタ端子を有するマルチエミッタ構成のトランジスタであり、
前記飽和検出部は、該複数のエミッタ端子の一部である、飽和検出用エミッタ端子から出力される電流に基づいて、前記検出を行うことを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の電源装置。
【請求項６】
前記飽和検出用エミッタ端子に電力を供給する電源を備えたことを特徴とする請求項５に記載の電源装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６の何れかに記載の電源装置であって、
前記出力トランジスタが載置された半導体集積回路チップと、前記ベースドライブ制限部が載置された半導体集積回路チップと、により構成されていることを特徴とする電源装置。
【請求項８】
請求項１から請求項６の何れかに記載の電源装置であって、
１枚の半導体集積回路チップとして構成されていることを特徴とする電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低損失型（ロー・ドロップアウト）直流安定化電源装置や定電圧電源装置などの電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、過電流保護回路の備えられた電源装置が、多く使用されている。ここで、従来の直流安定化電源装置の回路構成について、図９を参照しながら説明する。図９に示すように、直流安定化電源装置１０１は、出力トランジスタ（ＰＮＰトランジスタ）１１１、基準電圧回路１１３、誤差増幅器１１５、ベースドライブ制限部（回路）１１６、およびベースドライブトランジスタ１１８などを備えている。
【０００３】
直流安定化電源装置１０１は、不図示の電源供給側（例えば電池など）から端子Ｖinを通じて電力が供給されるとともに、不図示の出力側（例えば電気機器など）へ、端子Ｖｏを通じて電力を供給する。また端子Ｖinは、出力トランジスタ１１１のエミッタ端子に、端子Ｖｏは、出力トランジスタ１１１のコレクタ端子に接続されている。これにより、出力トランジスタ１１のベース端子に流れる電流を制御することで、端子Ｖｏからの出力する電力を調整することが可能となっている。
【０００４】
基準電圧回路１１３は、バンドギャップ電圧を基準とした基準電圧Ｖrefを発生させ、これを誤差増幅器１１５の非反転入力端子に出力する。また分圧抵抗（Ｒａ、Ｒｂ）からなる分圧回路は、直流安定化電源装置１０１の出力電圧Ｖｏを分圧し、これにより得られた電圧Ｖadjを、誤差増幅器１１５の反転入力端子に入力する。
【０００５】
誤差増幅器１１５は入力された電圧の状況に応じて、具体的には、非反転入力端子における電圧が反転入力端子における電圧よりも大きい場合に、ベースドライブトランジスタ１１８のベースに電流を流す。またベースドライブトランジスタ１１８は、誤差増幅器１１５から供給されるベース電流に応じて、出力トランジスタ１１１のベース電流を制御する。
【０００６】
以上の構成により、出力電圧Ｖｏがある一定値より低い場合、すなわちＶadjがＶrefより小さい場合には、誤差増幅器１１５およびベースドライブトランジスタ１１８を通じて、出力トランジスタ１１１のベースがドライブされる。これにより出力電圧Ｖｏは、所望の値となるように制御されることとなる。
【０００７】
また上述の直流安定化電源装置１０１は、ベースドライブ制限部１１６を備えていることにより、過電流保護の機能を有している。このベースドライブ制限部１１６の詳細な構成を、図１０に示す。
【０００８】
図１０に示すように、ベースドライブ制限部１１６は、所定の比較用電圧Ｖｒ１を発生させる定電圧源１３３および比較器１３１を備えている。これによりベースドライブ制限部１１６は、ベースドライブトランジスタ１１８のエミッタ側において抵抗Ｒ０により生じた電圧を、電圧Ｖｒ１と比較する。そしてこの比較結果により、ベースドライブトランジスタ１１８のエミッタ電流が過剰であることを検出したときは、ベースドライブトランジスタ１１８のベース電流を制限することとする。
【０００９】
これにより、出力トランジスタ１１１のベース電流の最大値Ｉｂmaxは所定の値（Ｖｒ１／Ｒ０により定まる値）に制限されることとなる。その結果、出力トランジスタ１１１のベース電流が過剰に大きくなることを未然に防止し、過電流保護の機能が実現されることになる。
【特許文献１】特開平５−６１５５６号公報
【特許文献２】特開平９−９１０４８号公報
【特許文献３】特開２０００−２５２７５４号公報
【特許文献４】特開昭６１−２０４９６９号公報
【特許文献５】特開平２−１３５５０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述した直流安定化電源装置における出力トランジスタでのパワー損失Ｐｏは、出力トランジスタにおける入力電圧をＶｉｎ、同じく出力電圧をＶｏ、出力電流をＩｏとすると、
Ｐｏ  ＝  （Ｖin−Ｖｏ）×Ｉｏ
＝  Ｖｉ−ｏ×Ｉｏ
で表される。なおＶｉ−ｏは、出力トランジスタにおける入出力間電圧差（Ｖin−Ｖｏ）である。
【００１１】
ここで低損失型の直流安定化電源として、入出力間電圧差Ｖｉ−ｏ、すなわち出力トランジスタのＶｃｅｓａｔ（飽和電圧）で正常動作させるため、先述したベース電流の最大値Ｉｂmaxも、図１１に示すように、出力トランジスタ１１１の飽和電圧（低損失）で定格電流が流れるように設定されている場合を考える。この場合例えば、Ｖｉ−ｏ（max）（図１１のＡ点）を満たすように、Ｉｂmaxが設定されている。
【００１２】
このように設定すると、入力電圧Ｖinが高く、つまり出力トランジスタのＶce電圧が高くなる場合、飽和状態（低損失）から不飽和状態に近づくために出力トランジスタ１１１の電流増幅率ｈFEが増大し、出力電流Ｉｏは図１２に示すように大きくなる。なお図１２は、出力電圧Ｖｏと出力電流Ｉｏの関係を示すグラフである。
【００１３】
出力トランジスタ１１１における電流増幅率ｈFEは、飽和状態の時と不飽和状態の時とではその値が異なる。つまり飽和状態では、不飽和状態に比べて電流増幅率が小さくなる傾向がある（逆に飽和状態を基準とすると、不飽和状態に近づくにつれて電流増幅率は大きくなるといえる）。なお出力トランジスタにおける出力電流の最大値（制限値）Ｉｏmaxは、
Ｉｏmax  ＝  Ｉｂmax×ｈFE  （Ｉｂmaxはベース電流の最大値）
で表される。
【００１４】
このことから、飽和状態においてｈFEが小さくなるにも関わらず、飽和状態と不飽和状態においてＩｂmaxを固定するものとすれば、電源装置の出力電流の最大値は変動し、出力電力の安定化において問題が生じるおそれがある。例えば出力トランジスタ１１１が、飽和状態で適切に動作するようにＩｂmaxを決定していれば、不飽和状態となったときに、Ｉｏmaxが必要以上に増大するおそれがある。そのため、出力トランジスタ１１１についてサイズを増大させることや、耐量の高い構造とすることが必要となったり、入力に大容量の電源が必要となったりする場合がある。
【００１５】
そのため、出力トランジスタが飽和状態であるか不飽和状態であるかに応じて、出力トランジスタのベース電流の制限値Ｉｂmaxを適切に設定することが望まれる。そこで本発明は、出力トランジスタの飽和状態における電流増幅率低下を考慮して、出力トランジスタのベース電流の制限値を設定することが、容易に可能となる電源装置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】
【００１６】
上記目的を達成するため、本発明に係る電源装置は、電力供給側と電力出力側とが、出力トランジスタのコレクタ−エミッタ端子を介して接続されているとともに、出力電圧を分圧して得られた検出電圧と所定の基準電圧とが等しくなるように、前記出力トランジスタのベース電流を制御する、ベースドライブ回路と、前記ベース電流が所定の制限値を超えないように制限する、ベースドライブ制限部と、を備え、前記電力供給側から供給された電力を、前記出力トランジスタにより調整して前記電力出力側に出力する電源装置であって、前記出力トランジスタが飽和状態であるか否かを検出する飽和検出部を更に備え、前記ベースドライブ制限部は、前記飽和検出部の検出結果に応じて、前記制限値を設定する構成（第１の構成）としている。
【００１７】
本構成によれば、出力トランジスタが飽和状態であるか否かを検出する飽和検出部を備えているとともに、ベースドライブ制限部は、飽和検出部の検出結果に応じて、ベース電流の制限値を設定する。そのため、出力トランジスタのベース電流の制限値を、出力トランジスタの飽和状態における電流増幅率低下を考慮して設定することが容易となる。
【００１８】
また上記第１の構成において、前記ベースドライブ制限部は、前記飽和検出部により前記飽和状態が検出されたときは、前記制限値を、所定の第１電流値とし、前記飽和検出部により前記飽和状態が検出されなかったときは、前記制限値を、前記第１電流値より小さい第２電流値とする構成（第２の構成）としてもよい。
【００１９】
本構成によれば、ベースドライブ制限部は、出力トランジスタが飽和状態であるときには、出力トランジスタのベース電流の制限値を第１電流値とし、不飽和状態であるときには、同じく第２電流値とする。そのため、出力トランジスタが飽和状態となったことによる（不飽和状態と比較した場合の）電流増幅率の低下を補うように、出力トランジスタのベース電流の制限値を設定することが可能となる。
【００２０】
また上記第１の構成において、前記ベースドライブ制限部は、前記出力トランジスタが飽和状態となることに伴う、該出力トランジスタのｈＦＥ低下を補うように、前記制限値を設定する構成（第３の構成）としてもよい。
【００２１】
本構成では、出力トランジスタのｈＦＥ低下を補うように、出力トランジスタのベース電流の制限値を設定する構成、すなわち電流増幅率が低下する分、かかるベース電流の制限値を緩和するように設定する構成としている。そのため電流増幅率が低下しても、ベース電流を大きくすることで、出力トランジスタの出力電流を極力安定させることが可能となる。
【００２２】
また上記第１から第３の何れかの構成において、前記飽和検出部は、前記出力トランジスタと同じ仕様である飽和検出用トランジスタが備えられ、該飽和検出用トランジスタを通じて、前記飽和状態であるか否かを検出する構成（第４の構成）としてもよい。
【００２３】
飽和検出部としては、例えば図２に示すような飽和検出用トランジスタを用いた回路などにより実現可能である。そこで本構成では、この飽和検出用トランジスタとして、出力トランジスタと同じ仕様のものが用いられ、この飽和検出用トランジスタを通じて、出力トランジスタが飽和状態であるか否かを検出するものとしている。そのため、飽和検出回路に用いられるトランジスタと出力トランジスタでは、環境温度による特性の変動等が殆ど同等となるため、飽和状態の検出精度を良好なものとすることができる。
【００２４】
また上記第１から第３の何れかの構成において、前記出力トランジスタは、複数のエミッタ端子を有するマルチエミッタ構成のトランジスタであり、前記飽和検出部は、該複数のエミッタ端子の一部である、飽和検出用エミッタ端子から出力される電流に基づいて、前記検出を行う構成（第５の構成）としてもよい。
【００２５】
本構成によれば、出力トランジスタと飽和検出部の双方をマルチエミッタ構成のトランジスタにより実現することが可能となる。そのため、電源装置の回路構成をより簡潔なものとすることが可能となる。
【００２６】
また上記第５の構成において、前記飽和検出用エミッタ端子に電力を供給する電源を備えた構成（第６の構成）としてもよい。
【００２７】
また上記第１から第６の何れかの構成に係る具体的な形態として、例えば、前記出力トランジスタが載置された半導体集積回路チップと、前記ベースドライブ制限部が載置された半導体集積回路チップと、により構成されているもの（第７の構成）や、１枚の半導体集積回路チップとして構成されているもの（第８の構成）を採用してもよい。
【発明の効果】
【００２８】
上記したように本発明によれば、出力トランジスタが飽和状態であるか否かを検出する飽和検出部を備えているとともに、ベースドライブ制限部は、飽和検出部の検出結果に応じて、ベース電流の制限値を設定する。そのため、出力トランジスタのベース電流の制限値を、出力トランジスタの飽和状態における電流増幅率低下を考慮して設定することが容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明の実施形態として、実施例１および実施例２を挙げて以下に説明する。
【００３０】
［実施例１］
実施例１として、直流安定化電源装置（以下、単に「電源装置」と称す）を挙げて以下に説明する。当該電源装置の構成図を、図１に示す。本図に示すように、当該電源装置１は、出力トランジスタ１１、ｏｎ／ｏｆｆ回路１２、基準電圧回路１３、過熱保護回路１４、誤差増幅器１５、ベースドライブ制限部（回路）１６、飽和検出回路１７、ベースドライブトランジスタ１８、ならびにＶｉｎ、Ｖｃ、Ｖｏ、ＧＮＤの各端子などを備えた、１チップの半導体集積回路装置（チップ）として構成されている。
【００３１】
なお電源装置１は、１チップの半導体集積回路チップにより構成されるものの他、例えば、出力トランジスタ１１が載置されたチップと、ベースドライブ制限部１６等のような制御に係る装置が載置されたチップとの２チップにより構成されたものとしてもよい。
【００３２】
電源装置１は、不図示の電源供給側（例えば電池など）から端子Ｖinを通じて電力が供給されるとともに、不図示の出力側（例えば電気機器など）へ、端子Ｖｏを通じて電力を供給する。また端子Ｖinは、出力トランジスタ１１のエミッタ端子に、端子Ｖｏは、出力トランジスタのコレクタ端子に接続されている。これにより、出力トランジスタ１１のベース端子に流れる電流を制御することで、端子Ｖｏからの出力する電力を調整することが可能となっている。
【００３３】
また一方、基準電圧回路１３は、基準電圧Ｖrefを生成させ、誤差増幅器１５の非反転入力端子に出力する。また抵抗素子（Ｒａ、Ｒｂ）にからなる分圧回路は、電源装置１の出力電圧（Ｖｏ及びＧＮＤ端子間の電圧）を分圧し、これにより生じた電圧Ｖadjは、誤差増幅器１５の反転入力端子に入力する。誤差増幅器１５ではこれらの電圧ＶrefとＶadjとを比較し、その結果に応じて、ベースドライブトランジスタ１８のベース電流を制御する。
【００３４】
ベースドライブトランジスタ１８は、ベースが誤差増幅器１５の出力端子に接続され、コレクタが出力トランジスタ１１のベースに接続され、エミッタは抵抗Ｒ０を介して接地されている。これによりベースドライブトランジスタ１８は、そのベース電流の状況に応じて、出力トランジスタ１１のベース電流を制御する。
【００３５】
以上の構成により電源装置１では、出力電圧のフィードバックを通じて、出力電圧を所定値に安定させるようにしている。なお出力側の端子Ｖｏと端子ＧＮＤの間には、インピーダンス低減のための出力コンデンサＣｏが設けられており、出力電圧Ｖｏをより安定化させる役割を果たしている。
【００３６】
またさらに電源装置１では、飽和検出回路１７およびベースドライブ制限部１６を備えることにより、出力トランジスタ１１に過剰のベース電流が流れることを防止し、過電流保護を実現している。この点について、以下に説明する。
【００３７】
まず飽和検出回路１７の詳細な構成を、図２（ａ）を参照しながら説明する。本図に示すように、飽和検出回路１７には飽和検出用トランジスタ２１ａが設けられている。また飽和検出用トランジスタ２１ａは、エミッタには、出力トランジスタ１１のコレクタが接続され、ベースには、出力トランジスタ１１のベースが接続され、コレクタにはベースドライブ制限部１６が接続されている。
【００３８】
これにより飽和検出用トランジスタ２１ａは、出力トランジスタ１１の入出力状態（飽和状態であるか否か）に応じた電流をコレクタから出力することができる。すなわちコレクタから出力される電流（飽和検出信号）を通じて、出力トランジスタ１１が飽和状態であるか否かを検出することが可能である。なお、この飽和検出用トランジスタ２１ａのように、飽和検出回路１７に用いられるトランジスタとしては、出力トランジスタと同じ仕様のものが適用されることが好ましい。
【００３９】
このように同じ仕様のものを適用することで、飽和検出回路１７に用いられる飽和検出用トランジスタ２１ａと出力トランジスタ１１では、例えば環境温度による各種特性の変動等が互いに殆ど同等となるため、飽和状態の検出精度を良好なものとすることができる。
【００４０】
なお飽和検出回路１７としては、図２（ｂ）に示すような、出力トランジスタ１１のベースとコレクタに接続されたカレントミラー回路の構成などを適用してもよい。この場合、トランジスタ２１ｃのコレクタから、飽和検出信号がベースドライブ制限部１６に伝達される。またカレントミラー回路を構成するトランジスタ（２１ｂおよび２１ｃ）についても、上述の通り飽和状態の検出精度を良好なものとするため、出力トランジスタ１１と同じ仕様のものを適用することが好ましい。
【００４１】
次にベースドライブ制限部の詳細な構成を、図３（ａ）を参照しながら説明する。本図に示すように、ベースドライブ制限部１６は、比較器３１、基準電圧切換部３２、第１定電圧源３３ａ、および第２定電圧源３３ｂを備えている。
【００４２】
第１定電圧源３３ａは、電圧Ｖｒ１を発生させ、第２定電圧源３３ｂは、Ｖｒ１よりも小さい電圧Ｖｒ２を発生させる。基準電圧切換部３２は、飽和検出回路１７から出力された飽和検出信号に基づき、出力トランジスタ１１が飽和状態である場合は第１定電圧源３３ａを、飽和状態でなければ第２定電圧源３３ｂを、比較器３１の非反転入力端子に接続するように設定されている。
【００４３】
また比較器３１の反転入力端子には、ベースドライブトランジスタ１８のエミッタ電流と抵抗Ｒ０により生じた電圧が入力されるようになっている。そして比較器３１の出力端子はベースドライブトランジスタ１８のベースに接続されており、両入力端子に入力される電圧の比較結果に応じて、ベースドライブトランジスタ１８のベース電流を制御する。より具体的には、反転入力端子に係るに入力電圧が、非反転入力端子に係る入力電圧を超えないように、ベースドライブトランジスタ１８のベース電流を制限する。
【００４４】
以上の構成によりベースドライブ制限部１６は、出力トランジスタ１１が飽和状態である場合には、ベースドライブトランジスタ１８のエミッタ電流の上限をＶｒ１／Ｒ０に制限する。また出力トランジスタ１１が飽和状態でない場合は、ベースドライブトランジスタ１８のエミッタ電流の上限をＶｒ２／Ｒ０に制限する。
【００４５】
ベースドライブトランジスタ１８の電流が制限されることにより、出力トランジスタ１１のベース電流も制限されることになる。なおＶｒ１／Ｒ０およびＶｒ２／Ｒ０の各値は、出力トランジスタ１１の静特性に基づき設定されているので、出力過電流保護に係る電流値の、出力トランジスタ１１のコレクタ−エミッタ間電圧に対する依存度合を大きく低減することが可能となっている。
【００４６】
このようにして電源装置１では、出力トランジスタ１１が飽和状態であるか否かに応じて、出力トランジスタ１１のベース電流の制限値を設定することとしている。その結果、出力トランジスタ１１が飽和状態となることに伴う出力トランジスタ１１の電流増幅率（ｈＦＥ）の低下を補うように、出力トランジスタ１１のベース電流の制限値を設定することが可能となっており、出力過電流保護をより安定に行うものとなっている。
【００４７】
つまり、飽和状態となっているときには、不飽和状態のときに比べてかかるベース電流の上限値を緩めることにより、ベース電流をより多く流すことができるようになっている。これにより、不飽和状態から飽和状態に近づくことで出力トランジスタ１１の電流増幅率が低下するときは、その分ベース電流を多く流すことができる。また逆に言えば、飽和状態から不飽和状態に近づくことで出力トランジスタ１１の電流増幅率が増加するときは、その分ベース電流の制限が厳しくなり、過剰な電流出力が抑えられる。これにより、出力トランジスタ１１が出力する電流（出力電流）自体が大きく変動することを極力回避することが可能となる。
【００４８】
ここで出力の過負荷になり、電源装置１の出力に定格電流以上の電流（過電流）が流れて過電流保護がかかる様子を、以下に説明する。
【００４９】
まず出力トランジスタ１１が飽和状態である場合、すなわち電源装置１の入力電圧が、出力電圧と、出力トランジスタにおけるコレクタ−エミッタの飽和電圧の和である場合は、出力トランジスタ１１のベース電流制限値はＶｒ１／Ｒ０であるから、電源装置１の出力電流における過電流保護は、（Ｖｒ１／Ｒ０）×ｈＦＥ（Ｖｃｅｓａｔ）でかかることになる。
【００５０】
また出力トランジスタ１１が飽和状態でない場合、すなわち電源装置１の入力電圧が、出力電圧と、出力トランジスタにおけるコレクタ−エミッタ電圧（不飽和）の和である場合は、出力トランジスタ１１のベース電流制限値はＶｒ２／Ｒ０であるから、電源装置１の出力電流における過電流保護は、（Ｖｒ２／Ｒ０）×ｈＦＥ（Ｖｃｅ）でかかることになる。
【００５１】
なおこれまで出力トランジスタ１１が飽和状態であるか否かにより、ベース電流の制限値を２通りに設定するものとして説明したが、例えば基準電圧源３３や定電流源３５をより多く設けること等により、出力トランジスタが飽和領域に入る際に徐々に出力トランジスタ１１のｈＦＥ低下を補うように、ベース電流の制限を緩和させるようにしてもよい。
【００５２】
出力トランジスタ１１のベース電流の制限における、出力トランジスタ１１のＶｃｅへの依存特性の一例を図４に示す。このように、従来の電源装置では、出力トランジスタが飽和状態か否かに関わらず、ベース電流の制限値は固定されていたが、本実施形態では、出力トランジスタが飽和状態となっている場合には、出力トランジスタのｈＦＥ低下を補うように、ベース電流の制限は比較的緩和（上限値が大きくなる）されている。
【００５３】
また電源装置１における出力電圧−出力電流の関係（「フ」の字特性）について、その一例を図５に示す。出力トランジスタ１１における電流増幅率の変動を考慮せずにベース電流制限値を設定していた場合では、出力トランジスタが飽和状態で正常動作する電源装置において、出力トランジスタが不飽和状態に近づくと、その電流増幅率は上昇し、ひいては、出力電流が過剰となるおそれがあった。しかし本実施例では、飽和状態から不飽和状態へ移行するにあたり、ベース電流制限値はより小さく設定されるので、当該電流増幅率の上昇に伴って出力電流が過剰となることが極力抑制されている。
【００５４】
なおベースドライブ制限部１６の他の構成例を、図３（ｂ）に示す。ここでは先述した基準電圧切換部３２、第１定電圧源３３ａ、および第２定電圧源３３ｂの代わりに、基準電流切換部３４、第１定電流源３５ａ、第２定電流源３５ｂ、および抵抗Ｒ１を備えている。
【００５５】
かかる構成では、飽和検出回路１７から出力される飽和検出信号に基づいて、出力トランジスタ１１が飽和状態であるときには、第１定電流源３５ａ（電流Ｉｒ１を出力）を比較器３１の非反転入力端子に接続する。一方、出力トランジスタ１１が飽和状態でないときには、第２定電流源３５ｂ（Ｉｒ１より小さい電流Ｉｒ２を出力）を、比較器３１の非反転入力端子に接続する。
【００５６】
そのため、出力トランジスタ１１が飽和状態である場合には、ベースドライブトランジスタ１８のエミッタ電流の上限は、Ｉｒ１×Ｒ１／Ｒ０に制限される。また出力トランジスタが飽和状態でない場合は、ベースドライブトランジスタ１８のエミッタ電流の上限は、Ｉｒ２×Ｒ１／Ｒ０に制限される。
【００５７】
［実施例２］
次に本発明の実施例２について説明する。本実施例に係る電源装置の全体的な構成を、図６に示す。本図に示すように実施例２は、出力トランジスタ１１および飽和検出回路１７に相当するものを、マルチエミッタトランジスタ１９で代用した点を除いては、基本的に実施例１と同様であるため、重複した説明は省略する。
【００５８】
ここでマルチエミッタトランジスタ１９について、その断面図を模式的に表したものを図７に、また等価回路を図８に示す。マルチエミッタトランジスタ（縦型半導体装置）１９は、図７に示すようにコレクタ領域、ベース領域、およびエミッタ領域からなり、ベース領域の上部にマルチ構成のエミッタ領域を形成するものである。
【００５９】
マルチエミッタトランジスタ１９のエミッタは、Ｖin端子に接続されているメインエミッタ４１と、ベースドライブ制限部１６に接続されている飽和センス用エミッタ４２に大きく分けられる。マルチエミッタトランジスタのコレクタはＶｏ端子に接続されており、同じくベースは、ベースドライブトランジスタ１８のコレクタに接続されている。
【００６０】
メインエミッタ４１は、先述の通りＶin端子に接続されており、実施例１における出力トランジスタ１１のエミッタに相当するものである。これにより電源装置１は、Ｖin端子を通じて外部からの電力供給を受けるとともに、マルチエミッタトランジスタ１９のベース電流に応じて、Ｖｏ端子を通じて電力を出力することができる。
【００６１】
飽和センス用エミッタ４２は、先述の通りベースドライブ制限部１６に接続されており、マルチエミッタトランジスタ１９が飽和状態であるか否かを表す信号（飽和検出信号）を、ベースドライブ制限部１６に伝送する。つまり飽和センス用エミッタからベースドライブ制限部１６へは、マルチエミッタトランジスタ１９の状態に応じた電流（トランジスタの逆ｈＦＥで流れる電流）が流れるから、ベースドライブ制限部１６では、マルチエミッタトランジスタ１９が飽和状態であるか否かが検出可能である。
【００６２】
なお電源装置１は、飽和センス用エミッタ４２に電力を供給するための、不図示の電源を備えている。そのため、メインエミッタ４１と飽和センス用エミッタ４２は、互いに別の電源に接続されることとなる。
【００６３】
上述したように本実施例では、実施例１における出力トランジスタ１１と飽和検出回路１７に相当するものを、マルチエミッタトランジスタにより代用させることとしている。そのため、電源装置１の回路構成をより簡潔なものとすることが可能となっている。
【００６４】
以上の通り、各実施例を挙げて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、種々の変更を加えることも可能である。なお本実施例では出力素子としてＰＮＰトランジスタを使用しているが、代わりにＮＰＮトランジスタを使用しても同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、電子機器に電力を供給する電源装置などにおいて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施例１に係る電源装置の構成図である。
【図２】本発明の実施例１に係る飽和検出回路の構成図である。
【図３】本発明の実施例に係るベースドライブ制限部の構成図である。
【図４】本発明の実施例に係る、Ｖinとベース電流の関係を示すグラフである。
【図５】本発明の実施例に係る電源装置の出力における「フの字」特性を示すグラフである。
【図６】本発明の実施例２に係る電源装置の構成図である。
【図７】本発明の実施例２に係るマルチエミッタトランジスタの断面図である。
【図８】本発明の実施例２に係るマルチエミッタトランジスタの等価回路図である。
【図９】従来技術に係る直流安定化電源装置の構成図である。
【図１０】従来技術に係るベースドライブ制限部の構成図である。
【図１１】従来における出力トランジスタのＩｃ−Ｖｃｅ静特性を示すグラフである。
【図１２】従来の電源装置の出力における「フの字」特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６７】
１    直流安定化電源装置（電源装置）
１１    出力トランジスタ
１２    ｏｎ／ｏｆｆ回路
１３    基準電圧回路
１４    過熱保護回路
１５    誤差増幅器
１６    ベースドライブ制限部
１７    飽和検出回路（飽和検出部）
１８    ベースドライブトランジスタ
１９    マルチエミッタトランジスタ
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ  飽和検出用トランジスタ
３１    比較器
３２    基準電圧切換部
３３ａ  第１定電圧源
３３ｂ  第２定電圧源
３４    基準電流切換部
３５ａ  第１定電流源
３５ｂ  第２定電流源
４１    メインエミッタ
４２    飽和センス用エミッタ（飽和検出用エミッタ端子）
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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