(57)【要約】【課題】等価直列抵抗（ＥＳＲ）が小さい出力コンデンサを用い、かつ、中電流出力（出力電流が３００ｍＡ程度〜５００ｍＡ程度）とした場合においても出力電圧の発振を抑制できる直流安定化電源装置を提供する。【解決手段】直流安定化電源装置において、出力電流Ｉｏを検出して出力電流Ｉｏが大きければドライブ回路４のゲインを小さくするオートゲインコントロール回路（ＡＧＣ回路）５をドライブ回路４内に設ける。【選択図】　　　図１
2004102472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力電圧を制御する電圧制御トランジスタと、前記出力電圧を検出する出力電圧検出回路と、該出力電圧検出回路の出力信号に応じて前記電圧制御トランジスタを制御する制御回路と、を備えた直流安定化電源装置において、
前記電圧制御トランジスタから出力される出力電流を検出し、該出力電流に応じて前記制御回路のゲインを可変するゲイン調整手段を備えることを特徴とする直流安定化電源装置。
【請求項２】
前記制御回路が、基準電圧源と、該基準電圧源から出力される電圧と前記出力電圧検出回路の出力信号との差動増幅を行う誤差増幅器と、該誤差増幅器の出力に応じて前記電圧制御トランジスタを駆動するドライブ部と、を備え、
前記ゲイン調整手段が前記ドライブ部のゲインを可変する請求項１に記載の直流安定化電源装置。
【請求項３】
前記制御回路が、基準電圧源と、該基準電圧源から出力される電圧と前記出力電圧検出回路の出力信号との差動増幅を行う誤差増幅器と、該誤差増幅器の出力に応じて前記電圧制御トランジスタを駆動するドライブ部と、を備え、
前記ゲイン調整手段が前記誤差増幅器のゲインを可変する請求項１に記載の直流安定化電源装置。
【請求項４】
前記電圧制御トランジスタがＰＮＰ型マルチコレクタトランジスタである請求項１〜３のいずれかに記載の直流安定化電源装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の直流安定化電源装置と、該直流安定化電源装置の出力端に接続されるセラミックコンデンサと、前記直流安定化電源装置の出力電圧が印加される負荷部と、を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流安定化電源装置及びこれを備えた電子機器に関するものである。特に、出力電圧の発振を抑制する直流安定化電源装置及びこれを備えた電子機器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装置の一構成例を図５に示す。図５の直流安定化電源装置は、入力端子Ｔ１と、ＰＮＰ型出力トランジスタＱ１’と、出力端子Ｔ２と、出力電圧検出回路１と、コンデンサＣ１と、誤差増幅器２と、基準電圧回路３と、ＮＰＮ型トランジスタＱ２とを備えている。また、負荷抵抗ＲＬ及び出力コンデンサＣｏが外付けで図５の直流安定化電源装置に接続される。
【０００３】
入力端子Ｔ１は出力トランジスタＱ１’のエミッタに接続され、出力端子Ｔ２は出力トランジスタＱ１’のコレクタに接続される。出力電圧検出回路１は直列接続された抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２からなり、抵抗Ｒ１の抵抗Ｒ２に接続されていない側は出力端子Ｔ２に接続され、抵抗Ｒ２の抵抗Ｒ１に接続されていない側はグランドに接続される。また、抵抗Ｒ１にコンデンサＣ１が並列接続される。
【０００４】
抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との接続ノードに誤差増幅器２の反転入力端子が接続される。また、誤差増幅器２の非反転入力端子は基準電圧回路３に接続される。基準電圧回路３は入力端子Ｔ１及びグランドに接続されており、入力端子に供給される入力電圧ＶＩＮを入力して駆動電圧として用いている。誤差増幅器２の出力端子はトランジスタＱ２のベースに接続される。トランジスタＱ２のエミッタはグランドに、コレクタは出力トランジスタＱ１’のベースにそれぞれ接続される。さらに、負荷抵抗ＲＬの一端と出力コンデンサＣｏの一端とが出力端子Ｔ２に外付けで接続される。出力コンデンサＣｏは等価直列抵抗ＥＳＲを有しており、等価回路で表すと出力コンデンサＣｏの他端が等価直列抵抗ＥＳＲを介してグランドに接続されることになる。また、負荷抵抗ＲＬの他端はグランドに接続される。尚、出力電圧検出回路１、誤差増幅器２、基準電圧回路３、トランジスタＱ２、およびコンデンサＣ１はモノリシックＩＣで構成されている。
【０００５】
入力端子Ｔ１に供給される入力電圧ＶＩＮは出力トランジスタＱ１’によって出力電圧ＶＯＵＴに変換される。出力電圧検出回路１は出力電圧ＶＯＵＴを検出し、出力電圧ＶＯＵＴの分圧Ｖａｄｊを出力する。誤差増幅器２は、基準電圧回路３から基準電圧Ｖｒｅｆを、出力電圧検出回路１から分圧Ｖａｄｊを、それぞれ入力し、基準電圧Ｖｒｅｆと分圧Ｖａｄｊとの差を増幅してトランジスタＱ２のベースに出力する。トランジスタＱ２は誤差増幅器２から出力された信号を増幅して、出力トランジスタＱ１’のベースに供給し、出力トランジスタＱ１’のコレクタ−エミッタ間電圧を制御する。
【０００６】
このような構成により、出力電圧ＶＯＵＴが所定値に安定するようにフィードバック制御される。そして、負荷抵抗ＲＬに出力電圧ＶＯＵＴが印加され、出力電流ＩＯが流れる。
【０００７】
出力コンデンサＣｏは、出力電圧ＶＯＵＴの高周波ノイズなどの交流成分を平滑化するとともに高周波インピーダンスの低減等を行っている。これにより出力電圧ＶＯＵＴが安定化する。また、コンデンサＣ１はフィードバック系の位相補償を行い、出力電圧ＶＯＵＴの発振を防止している。
【０００８】
このような直流安定化電源装置は、携帯電話機などの携帯機器、据え置き型ＣＤ−ＲＯＭ再生装置、据え置き型ＤＶＤ−ＲＯＭ再生装置その他の電子機器に用いられている。
【０００９】
近年、携帯電話機などの携帯機器では小型・軽量化のためにデバイスの面実装化・小型化が急激に進んでいる。このため、携帯機器に使用される小電流出力（出力電流Ｉｏ≦２００ｍＡ）の小型パッケージ直流安定化電源装置においても、実装面積を低減するために、容積の小さなコンデンサを外付けの出力コンデンサＣｏとして使用できることが要望されている。
【００１０】
また、据え置き型ＣＤ−ＲＯＭ再生装置やＤＶＤ−ＲＯＭ再生装置などでも小型・薄型化のためにデバイスの面実装化・小型化が図られている。このため、これらの機器に使用される中電流出力（出力電流Ｉｏが３００ｍＡ程度〜５００ｍＡ程度）の直流安定化電源装置においても、実装面積を低減するために、容積の小さなコンデンサを外付けの出力コンデンサＣｏとして使用できることが要望されている。
【００１１】
このため、出力コンデンサとして小容積で比較的大きな容量を実現できるチップ積層セラミックコンデンサが用いられる。このチップ積層セラミックコンデンサは、タンタルコンデンサやアルミ電界コンデンサなどの他のコンデンサに比べて等価直列抵抗（ＥＳＲ）が小さい（１００ｍΩ未満）ため、フィードバック制御系の位相余裕が減少し、出力電圧の発振が生じ易くなる。
【００１２】
中電流出力（出力電流Ｉｏが３００ｍＡ程度〜５００ｍＡ程度）の直流安定化電源装置は、小電流出力（出力電流Ｉｏ≦２００ｍＡ）の直流安定化電源装置に比べて出力トランジスタＱ１’の出力インピーダンスが小さいため、小電流出力（出力電流Ｉｏ≦２００ｍＡ）の直流安定化電源装置よりも出力発振が生じ易くなっている。例えば、小電流出力（出力電流Ｉｏ≦２００ｍＡ）の直流安定化電源装置では、静電容量が２．２μＦのチップ積層セラミックコンデンサを用いても出力発振が生じなくするようにできるが、中電流出力（出力電流Ｉｏが３００ｍＡ程度〜５００ｍＡ程度）の直流安定化電源装置においては、静電容量が１０μＦ程度のチップ積層セラミックコンデンサを用いなければ出力発振が生じなくするようにできない。
【００１３】
チップ積層セラミックコンデンサの等価直列抵抗が小さい原因は、その構造にある。チップ積層セラミックコンデンサは、誘電体を積層構造（電気的には個別容量を並列接続）にすることで容量の増加を図っており、その等価回路図は図６のようになる。各容量（Ｃ１、Ｃ２、…、Ｃｎ）に直列接続される抵抗（ＥＳＲ１、ＥＳＲ２、…、ＥＳＲｎ）も並列接続されることになり、その合成抵抗である等価直列抵抗ＥＳＲは各抵抗の抵抗値が等しいとすると各抵抗の抵抗値の１／ｎに低下する。
【００１４】
出力コンデンサＣｏに静電容量が１．０μＦのチップ積層セラミックコンデンサを用いた場合における図５の直流安定化電源装置の出力電圧ＶＯＵＴに含まれるリップル電圧の実効値（以下、「出力電圧ノイズ」という）Ｖｎｏと出力電流Ｉｏとの関係を図７に示す。尚、図５の直流安定化電源装置が小電流出力（出力電流Ｉｏ≦２００ｍＡ）の直流安定化電源装置である場合の出力電圧ノイズがＶｎｏ１であり、図５の直流安定化電源装置が中電流出力（出力電流が３００ｍＡ程度〜５００ｍＡ程度）の直流安定化電源装置である場合の出力電圧ノイズがＶｎｏ２である。また、図７のグラフは縦軸、横軸ともに対数目盛になっている。
【００１５】
小電流出力（出力電流Ｉｏ≦２００ｍＡ）の直流安定化電源装置では、出力電流ＩＯが５ｍＡ程度以下になると、出力電圧ノイズＶｎｏ１が急激に増加する。すなわち、出力電圧の発振が生じて、出力電圧を一定に保つことができなくなる。このような不具合を解決する小電流出力（出力電流Ｉｏ≦２００ｍＡ）の直流安定化電源装置が特許文献２に開示されている。
【００１６】
【特許文献１】
特開平５−２５００４９号公報　（第４−７頁、第２図）
【特許文献２】
特開２００２−１２３３２３号公報　（第３−４頁、第１図）
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
一方、中電流出力（出力電流が３００ｍＡ程度〜５００ｍＡ程度）の直流安定化電源装置では、出力電流Ｉｏが２００ｍＡ程度〜５００ｍＡ程度の領域において、出力電流Ｉｏが２００ｍＡ未満の領域に比べて出力トランジスタＱ１’の出力インピーダンスが低下し、出力部の位相余裕が小さくなる。このため、中電流出力（出力電流が３００ｍＡ程度〜５００ｍＡ程度）の直流安定化電源装置では、出力電流Ｉｏが２００ｍＡ程度付近から出力電圧ノイズＶｎｏ２が急激に増加し、出力発振が生じる。
【００１８】
本発明は、上記の問題点に鑑み、等価直列抵抗（ＥＳＲ）が小さい出力コンデンサを用い、かつ、中電流出力（出力電流が３００ｍＡ程度〜５００ｍＡ程度）とした場合においても出力電圧の発振を抑制できる直流安定化電源装置及びこれを備えた電子機器を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る直流安定化電源装置においては、出力電圧を制御する電圧制御トランジスタと、前記出力電圧を検出する出力電圧検出回路と、該出力電圧検出回路の出力信号に応じて前記電圧制御トランジスタを制御する制御回路と、前記電圧制御トランジスタから出力される出力電流を検出し、該出力電流に応じて前記制御回路のゲインを可変するゲイン調整手段と、を備える構成とする。
【００２０】
このような構成にすれば、前記電圧制御トランジスタから出力される出力電流が大きい場合に前記制御回路のゲインを小さくすることができるので、前記電圧制御トランジスタから出力される出力電流が大きくても出力部の位相遅れが生じなくなる。これにより、出力電圧ノイズが大きくなることを防止でき、出力発振を抑制することができる。したがって、出力コンデンサを等価直列抵抗の小さいコンデンサにし、中電流（出力電流Ｉｏが３００ｍＡ程度〜５００ｍＡ程度）を出力する場合でも出力発振を抑制することができる。
【００２１】
また、前記制御回路が、基準電圧回路と、該基準電圧回路から出力される電圧と前記出力電圧検出回路の出力信号との差動増幅を行う誤差増幅器と、該誤差増幅器の出力に応じて前記電圧制御トランジスタを駆動するドライブ部と、を備える構成とした場合、前記ゲイン調整手段が前記ドライブ部のゲインを可変するようにしてもよく、前記ゲイン調整手段が前記誤差増幅器のゲインを可変するようにしてもよい。
【００２２】
前記ゲイン調整手段が前記ドライブ部と前記誤差増幅器のいずれのゲインを可変しても結果的に前記制御回路のゲインを可変することになる。
【００２３】
また、前記電圧制御トランジスタをＰＮＰ型マルチコレクタトランジスタにしてもよい。
【００２４】
これにより、前記電圧制御トランジスタから出力される出力電流を検出するための電流検出用抵抗等を設ける必要がなくなる。
【００２５】
また、本発明に係る電子機器においては、上記いずれかの構成の直流安定化電源装置と、該直流安定化電源装置の出力端に接続されるセラミックコンデンサと、前記直流安定化電源装置の出力電圧が印加される負荷部と、を備える構成とする。
【００２６】
本発明に係る電子機器は、内蔵する直流安定化電源装置の出力コンデンサにセラミックコンデンサを用いるので、小型化を図ることができる。また、本発明に係る電子機器は、上記いずれかの構成の直流安定化電源装置を備えるので、負荷部が３００ｍＡ程度〜５００ｍＡ程度の電流を必要とする場合でも負荷部に供給される電圧の発振を抑制することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。本発明に係る直流安定化電源装置の構成を図１に示す。なお、図１において図５と同一の部分には同一の符号を付し説明を省略する。
【００２８】
図１の直流安定化電源装置は、図５の直流安定化電源装置の出力トランジスタＱ１’をマルチコレクタのＰＮＰ型トランジスタＱ１に置き換え、トランジスタＱ２をドライブ回路４に置き換えた構成である。ドライブ回路４はオートゲインコントロール回路（ＡＧＣ回路）５を有している。そして、出力トランジスタＱ１の第１のコレクタが出力端子Ｔ２に接続され、出力トランジスタＱ１の第２のコレクタがドライブ回路４内のオートゲインコントロール回路５に接続される。
【００２９】
オートゲインコントロール回路５は、出力トランジスタＱ１の第２のコレクタに接続されるので、出力電流Ｉｏを検出することができる。そして、オートゲインコントロール回路５は、検出した出力電流Ｉｏが大きければドライブ回路４のゲインを小さくする。
【００３０】
このように出力電流Ｉｏが大きい場合にドライブ回路４のゲインを小さくすることによって、出力電流Ｉｏが大きくても出力部の位相遅れが生じなくなる。これにより、出力電圧ノイズが大きくなることを防止でき、出力発振を抑制することができる。したがって、出力コンデンサＣｏを等価直列抵抗の小さいコンデンサにし、中電流（出力電流Ｉｏが３００ｍＡ程度〜５００ｍＡ程度）を出力する場合でも出力発振を抑制することができる。
【００３１】
続いて本発明に係る直流安定化電源装置の他の構成を図２に示す。なお、図２において図５と同一の部分には同一の符号を付し説明を省略する。
【００３２】
図２の直流安定化電源装置は、図５の直流安定化電源装置の出力トランジスタＱ１’をマルチコレクタのＰＮＰ型トランジスタＱ１に置き換え、誤差増幅器２をゲインが可変する誤差増幅器２’に置き換え、トランジスタＱ２をドライブ回路４’に置き換え、誤差増幅器２’のゲインを調整するオートゲインコントロール回路（ＡＧＣ回路）５’を新たに設けた構成である。そして、出力トランジスタＱ１の第１のコレクタが出力端子Ｔ２に接続され、出力トランジスタＱ１の第２のコレクタがオートゲインコントロール回路５’に接続される。
【００３３】
オートゲインコントロール回路５’は、出力トランジスタＱ１の第２のコレクタに接続されるので、出力電流Ｉｏを検出することができる。そして、オートゲインコントロール回路５’は、検出した出力電流Ｉｏが大きければ誤差増幅器２’のゲインを小さくする。
【００３４】
このように出力電流Ｉｏが大きい場合に誤差増幅器２’のゲインを小さくすることによって、出力電流Ｉｏが大きくても出力部の位相遅れが生じなくなる。これにより、出力電圧ノイズが大きくなることを防止でき、出力発振を抑制することができる。したがって、出力コンデンサＣｏを等価直列抵抗の小さいコンデンサにし、中電流（出力電流Ｉｏが３００ｍＡ程度〜５００ｍＡ程度）を出力する場合でも出力発振を抑制することができる。
【００３５】
次に図１の直流安定化電源装置の一実施態様を図３に示す。尚、図３において図１と同一の部分には同一の符号を付し説明を省略する。図３の直流安定化電源装置では、図１の直流安定化電源装置が有するドライブ回路４を、ＮＰＮ型トランジスタＱ２と、ＮＰＮ型トランジスタＱ３と、抵抗Ｒ３と、抵抗Ｒ４とから成る回路にしている。
【００３６】
出力トランジスタＱ１の第２のコレクタがトランジスタＱ３のベース及び抵抗Ｒ４の一端に接続される。トランジスタＱ３のエミッタ及び抵抗Ｒ４の他端はグランドに接続される。そして、トランジスタＱ３のコレクタが誤差増幅器２の出力端子及びトランジスタＱ２のベースに接続される。トランジスタＱ２のコレクタが出力トランジスタＱ１のベースに接続され、トランジスタＱ２のエミッタが抵抗Ｒ３を介してグランドに接続される。
【００３７】
このような構成により、出力電流Ｉｏが大きくなると、トランジスタＱ３が誤差増幅器２の出力信号の一部を引き抜くので、トランジスタＱ２の入力信号が減少し、トランジスタＱ２の出力信号が小さくなる。すなわち、トランジスタＱ３及び抵抗Ｒ４から成る回路がオートゲインコントロール回路として動作する。
【００３８】
図３の直流安定化電源装置は、ドライブ回路を抵抗とトランジスタとから成る回路としているので、ドライブ回路を簡易な構成にすることができ、小型化・低コスト化を図ることができる。
【００３９】
続いて図１の直流安定化電源装置の他の実施態様を図４に示す。尚、図４において図１と同一の部分には同一の符号を付し説明を省略する。図４の直流安定化電源装置では、図１の直流安定化電源装置が有するドライブ回路４を、ＮＰＮ型トランジスタＱ２と、ＮＰＮ型トランジスタＱ３と、抵抗Ｒ３と、抵抗Ｒ４と、誤差増幅器６と、基準電圧回路とから成る回路にしている。そして、基準電圧回路３とドライブ回路４の一部である基準電圧回路とを共通化している。
【００４０】
出力トランジスタＱ１の第２のコレクタが誤差増幅器６の非反転入力端子及び抵抗Ｒ４の一端に接続される。抵抗Ｒ４の他端はグランドに接続され、誤差増幅器６の反転入力端子が基準電圧回路３と誤差増幅器３の非反転入力端子との接続ノードに接続される。誤差増幅器６の出力端子がトランジスタＱ３のベースに接続され、トランジスタＱ３のエミッタがグランドに接続される。そして、トランジスタＱ３のコレクタが誤差増幅器２の出力端子及びトランジスタＱ２のベースに接続される。トランジスタＱ２のコレクタが出力トランジスタＱ１のベースに接続され、トランジスタＱ２のエミッタが抵抗Ｒ３を介してグランドに接続される。
【００４１】
このような構成により、出力電流Ｉｏが大きくなると、誤差増幅器６の出力信号が大きくなり、トランジスタＱ３が誤差増幅器２の出力信号の一部を引き抜くので、トランジスタＱ２の入力信号が減少し、トランジスタＱ２の出力信号が小さくなる。すなわち、トランジスタＱ３、誤差増幅器６、及び抵抗Ｒ４から成る回路がオートゲインコントロール回路として動作する。
【００４２】
尚、誤差増幅器６の出力信号がＬｏｗレベルであればトランジスタＱ３が誤差増幅器２の出力信号の一部を引き抜くことはないので、出力電流Ｉｏが２００ｍＡ未満の領域においてドライブ回路のゲインが低下しないようにすることが容易に行える。
【００４３】
本発明に係る直流安定化電源装置は、駆動電流が３００ｍＡ程度〜５００ｍＡ程度であって小型化・薄型化が要求される電子機器の電源として好適である。駆動電流が３００ｍＡ程度〜５００ｍＡ程度であって小型化・薄型化が要求される電子機器としては、例えば据え置き型ＣＤ−ＲＯＭ再生装置、据え置き型ＤＶＤ−ＲＯＭ再生装置等が挙げられる。
【００４４】
据え置き型ＣＤ−ＲＯＭ再生装置に図１の直流安定化電源装置を適用した場合、ＣＤ−ＲＯＭを回転させるスピンドルモータの駆動回路、光ピックアップの駆動回路、信号再生回路等が負荷となり、その負荷の等価抵抗が負荷抵抗ＲＬになる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によると、等価直列抵抗（ＥＳＲ）が小さい出力コンデンサを用い、かつ、中電流出力（出力電流が３００ｍＡ程度〜５００ｍＡ程度）とした場合においても出力電圧の発振を抑制できる直流安定化電源装置及びこれを備えた電子機器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る直流安定化電源装置の構成を示す図である。
【図２】本発明に係る直流安定化電源装置の他の構成を示す図である。
【図３】図１の直流安定化電源装置の一実施態様を示す図である。
【図４】図１の直流安定化電源装置の他の実施態様を示す図である。
【図５】従来の直流安定化電源装置の一構成例を示す図である。
【図６】チップ積層セラミックコンデンサの等価回路図である。
【図７】従来の直流安定化電源装置の出力電圧ノイズと出力電流との関係を示す図である。
【符号の説明】
１　　出力電圧検出回路
２、２’、６　　誤差増幅器
３　　基準電圧回路
４、４’　　ドライブ回路
５、５’　　オートゲインコントロール回路（ＡＧＣ回路）
Ｃｏ　　出力コンデンサ
ＥＳＲ　　等価直列抵抗
Ｑ１　出力トランジスタ
Ｑ２、Ｑ３　　トランジスタ
Ｒ３、Ｒ４　　抵抗
ＲＬ　　負荷抵抗
【図１】
2004102472.tif 000003
【図２】
2004102472.tif 000004
【図３】
2004102472.tif 000005
【図４】
2004102472.tif 000006
【図５】
2004102472.tif 000007
【図６】
2004102472.tif 000008
【図７】
2004102472.tif 000009