(57)【要約】【課題】  出力精度が高く、低コストである電圧可変型レギュレータの提供。【解決手段】  レギュレータＩＣ１には、内部基準電圧（Ｖｒｅｆ）の発生源である電源２、コンパレータ３、パワートランジスタ４が設けられている。レギュレータＩＣ１のパッケージ周辺には入力電圧用の端子（ピン）ａ、出力電圧用のピンｂ、出力電圧調整用のピンｃ、接地用のピンｄが設けられている。外付け抵抗は、固定抵抗であるＲ３の１個のみを調整ピンｃと接地間に接続している。【選択図】    図１
2005215843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に基準電圧の発生源を有するレギュレータＩＣに、少なくとも入力電圧の端子と、出力電圧の端子と、出力電圧調整用の端子とを設け、前記出力電圧の端子から前記基準電圧とは異なる電圧を出力する電圧可変型レギュレータであって、前記出力電圧調整用の端子に単一の固定抵抗を接続したことを特徴とする、電圧可変型レギュレータ。
【請求項２】
前記レギュレータＩＣの内部に、前記入力電圧の端子および出力電圧の端子とに接続される制御素子を設け、当該制御素子を前記基準電圧の発生源の電圧に基づいて形成される信号で制御することを特徴とする、請求項１に記載の電圧可変型レギュレータ。
【請求項３】
前記レギュレータＩＣの内部に、前記基準電圧の発生源からの電圧が印加される端子と、内臓した直列接続の２個の抵抗の接続点からの信号が入力される端子を有するコンパレータを設け、当該コンパレータからの出力信号で前記制御素子を制御することを特徴とする、請求項２に記載の電圧可変型レギュレータ。
【請求項４】
前記コンパレータとして、オペアンプを用いたことを特徴とする請求項３に記載の電圧可変型レギュレータ。
【請求項５】
前記直列接続の２個の抵抗と、前記単一の固定抵抗との分圧比に基づき、前記基準電圧を降圧した電圧を出力することを特徴とする、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の電圧可変型レギュレータ。
【請求項６】
前記直列接続された２個の抵抗の一端を前記出力電圧の端子に接続し、他端を前記出力電圧調整用の端子に接続したことを特徴とする、請求項５に記載の電圧可変型レギュレータ。
【請求項７】
前記直列接続の２個の抵抗と、前記単一の固定抵抗との分圧比に基づき、前記基準電圧を昇圧した電圧を出力することを特徴とする、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の電圧可変型レギュレータ。
【請求項８】
前記直列接続された２個の抵抗の一端を接地に接続し、他端を前記出力電圧調整用の端子に接続したことを特徴とする、請求項７に記載の電圧可変型レギュレータ。
【請求項９】
前記制御素子は、パワートランジスタであることを特徴とする、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の電圧可変型レギュレータ。
【請求項１０】
前記固定抵抗として、抵抗値が異なる抵抗を前記出力電圧調整用の端子に接続変えすることにより、同一の前記基準電圧に対して異なる出力電圧が得られる構成としたことを特徴とする、請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の電圧可変型レギュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１個の外付け抵抗により可変電圧の出力を行う、電圧可変型レギュレータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電源回路のＩＣ化に伴い、安定化電源として種々の出力電圧が得られる３端子レギュレータが各方面で使用されている。デジタル家電機器やパーソナルコンピュータ（ＰＣ）周辺機器においては、最近の半導体プロセスの進化、及び機器動作の高速化に伴い、これまで一般的とされていた電源電圧（例えば、５Ｖ、３．３Ｖ、２．５Ｖなど）では対応できず、より微細な電圧が要求されている。このため、機器の設計段階において、使用するレギュレータの出力電圧を０．１Ｖ単位で調整しながら設計することが必要になってきている。
【０００３】
出力電圧固定型レギュレータの場合には、レギュレータＩＣの半導体製造工程において、出力電圧を所定の電圧（一定電圧）に調整して出荷する事は可能である。しかしながら、一度出力電圧が調整されたレギュレータに対して、対応する機器の設計段階において出力電圧を異なる電圧に調整する事は困難である。また、一般的な出力電圧以外の出力電圧を形成させるレギュレータは、カスタム品扱いとなり、レギュレータ単品のコストが高くなるという問題がある。
【０００４】
このように、対応する機器の電源回路に汎用の出力電圧とは異なる出力電圧が要求される場合には、出力電圧可変型レギュレータが使用される。図３は、出力電圧可変型レギュレータの一例を示す回路図である。図３において、レギュレータＩＣ１には、内部基準電圧（Ｖｒｅｆ）の発生源である電源２、コンパレータ３、パワートランジスタ（制御素子）４が設けられている。
【０００５】
コンパレータ３の非反転入力端子（＋端子）には、内部基準電圧（Ｖｒｅｆ）を供給する電源２が接続される。また、コンパレータ３の反転入力端子（―端子）は、調整ピンｃと接続されている。コンパレータ３の出力端子は、パワートランジスタ４のベースに接続されている。パワートランジスタ４（制御素子）は、コレクタを入力電圧の端子ａに、また、エミッタを出力電圧の端子ｂに接続している。
【０００６】
また、レギュレータＩＣ１のパッケージ周辺には入力電圧用の端子、すなわち入力電圧用のピン（以下、端子をピンと記載する）ａ（ピン記号ＶＣＣ、ここに、ＶＣＣは入力電圧ＶｉでレギュレータＩＣへの供給電圧を意味している）、出力電圧用のピンｂ（ピン記号ＶＯＵＴ）、出力電圧調整用のピン（ピン記号ＡＤＪ）、接地用のピンｄ（ピン記号ＧＮＤ）が設けられている。Ｒ１、Ｒ２は外付抵抗で、出力電圧を分圧する。抵抗Ｒ１は前記ピンｂ−ピンｃ間に接続され、抵抗Ｒ２はピンｃ−接地間に接続される。
【０００７】
図３のレギュレータの場合には、パワートランジスタ４のベースにコンパレータ３の出力電圧が印加されているときに、入力電圧Ｖｉ（例えば直流５Ｖの一定電圧）がレギュレータＩＣ１の入力ピンａに印加されると、パワートランジスタ４のコレクタに電流が流れてパワートランジスタ４が導通する。パワートランジスタ４のエミッタには所定の電流が流れて、レギュレータＩＣ１の出力ピンｂから出力電圧が得られる。この場合の出力電圧（Ｖ０）は、下記（１）式
出力電圧(Ｖ０)＝Ｖｒｅｆ(Ｖ)・｛(Ｒ１＋Ｒ２)／Ｒ２｝
＝Ｖｒｅｆ(Ｖ)・｛１＋（Ｒ１／Ｒ２）｝・・・（１）
により決定される。
【０００８】
特許文献１には、他の形態の電圧可変型レギュレータが記載されている。この電圧可変型レギュレータは、図３の分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２に代えて、可変抵抗を接続し、摺動子を移動させることにより抵抗の分圧比を変えるものである。
【０００９】
【特許文献１】特開平９―１３８２０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図３の例では、２個の外付け抵抗Ｒ１、Ｒ２をレギュレータＩＣ１に接続している。外付け抵抗は、製造工程における各ロットの材料や部品加工などの微小な差異により抵抗値がバラツクことがある。また、周囲温度や配線インピーダンスの影響により抵抗値が変動することがある。このため、例えば、一般的に使用される抵抗器（カーボン皮膜抵抗、厚膜チップ抵抗など）においては、抵抗値は基準値に対して（±５％）の誤差が許容されている。したがって、接続する抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値に起因して出力電圧(Ｖ０)が変動するという問題があった。
【００１１】
そこで、より精度の高い抵抗器（金属皮膜抵抗、精密チップ抵抗）が高周波回路等では使用されるが、高価な為、電源回路等の低コスト化が要求される回路には採用できないという問題があった。さらに、外付け抵抗は、前記のように抵抗値が周辺温度の変化にも大きく影響されるので、放熱を伴う周辺の部品を少なくしなければならないという制約がある。
【００１２】
また、前記特許文献１に記載の技術は、可変抵抗を用いる構成なので、摺動子を移動させるための駆動部品が必要であり、構成が複雑になるという問題があった。さらに、分圧比を決定するための抵抗値の調整を精密に行う必要があるので煩雑な処理が必要になるという問題があった。
【００１３】
本発明は、従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、外付け部品の削減（低コスト化、省スペース化）を図ると共に、出力電圧の高精度化を実現する、可変電圧型レギュレータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成する本発明の可変電圧型レギュレータは、内部に基準電圧の発生源を有するレギュレータＩＣに、少なくとも入力電圧の端子と、出力電圧の端子と、出力電圧調整用の端子とを設け、前記出力電圧の端子から前記基準電圧とは異なる電圧を出力する電圧可変型レギュレータであって、前記出力電圧調整用の端子に単一の固定抵抗を接続したことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、前記レギュレータＩＣの内部に、前記入力電圧の端子および出力電圧の端子とに接続される制御素子を設け、当該制御素子を前記基準電圧の発生源の電圧に基づいて形成される信号で制御することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、前記レギュレータＩＣの内部に、前記基準電圧の発生源からの電圧が印加される端子と、内臓した直列接続の２個の抵抗の接続点からの信号が入力される端子を有するコンパレータを設け、当該コンパレータからの出力信号で前記制御素子を制御することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、前記コンパレータとして、オペアンプを用いたことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、直列接続の２個の抵抗と、前記単一の固定抵抗との分圧比に基づき、前記基準電圧を降圧した電圧を出力することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、前記直列接続された２個の抵抗の一端を前記出力電圧の端子に接続し、他端を前記出力電圧調整用の端子に接続したことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明は、前記直列接続の２個の抵抗と、前記単一の固定抵抗との分圧比に基づき、前記基準電圧を昇圧した電圧を出力することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明は、前記直列接続された２個の抵抗の一端を接地に接続し、他端を前記出力電圧調整用の端子に接続したことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明は、前記制御素子は、パワートランジスタであることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明は、前記固定抵抗として、抵抗値が異なる抵抗を前記出力電圧調整用の端子に接続変えすることにより、同一の前記基準電圧に対して異なる出力電圧が得られる構成としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の可変電圧型レギュレータは、次のような格別な効果を奏する。（１）部品点数の削減が図れる。外付けの抵抗が１個のみとなるので従来よりも外付けの抵抗の数量が減るので、コストを低減し実装基板の省スペース化が可能となる。（２）電圧出力精度を向上させることができる。従来の出力電圧可変型レギュレータでは、２個の外付け抵抗を必要としているので、レギュレータＩＣ単体の電圧出力精度に加えて、外付け抵抗（２個）のバラツキが、出力電圧の精度に影響している。
【００２５】
実際には、周辺温度、およびレギュレータＩＣと外付け抵抗の基板上の配線パターンのインピーダンスも影響するので、出力電圧範囲は、設計値に対して拡大する傾向にあった。これに対して、本発明においては外付けの抵抗は１個のみであるので周辺温度の影響が少なく、また、配線パターンのインピーダンスによる影響も軽減されて、出力電圧の精度を向上させることができる。また、機器に使用されている、ＣＰＵ、ＤＳＰ、メモリ等のＬＳＩでは、電源電圧の使用範囲は、ＶＣＣ±１０％が標準的である。最近は、半導体プロセスの微細化に伴い、電源電圧範囲はさらに狭くなる方向に有り、周辺の温度変化・配線インピーダンスを考慮すると、従来の電圧出力可変型レギュレータでは、対応が難しくなっている。本発明においては、外付け抵抗として単一の固定抵抗を用いるものであり、抵抗値の異なる固定抵抗を接続変えすることにより、きめ細かな対応ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図を参照して本発明を説明する。図１は、本発明の実施形態の例を示す回路図である。図１において、図３の従来例と同じところには同一の符号を付している。図１の例では、図３に示した従来例と対比すると、レギュレータＩＣ１に接続していた２個の外付け抵抗の一部をレギュレータＩＣ１の中に形成している。外付け抵抗は、固定抵抗であるＲ３の１個のみを調整ピンｃと接地間に接続しているところが相違している。なお、図１の例ではコンパレータ３としてオペアンプ（演算増幅器）を使用しているが、他の形式の比較回路、例えばロジック演算回路やトランジスタ回路を使用することもできる。
【００２７】
図１の例では、パワートランジスタ４のエミッタとレギュレータＩＣ１の調整ピンｃとの間に、抵抗Ｒ１とＲ２の直列回路を接続する。そして、両抵抗の接続点をコンパレータ３の反転入力端子（−端子）に接続する。この例では、降圧可変型レギュレータとして構成しており、レギュレータＩＣ１の出力電圧Ｖ０は（２）式
Ｖ０＝Ｖｒｅｆ(Ｖ)・｛(Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３)／(Ｒ２＋Ｒ３)｝
＝Ｖｒｅｆ(Ｖ)・｛１＋[Ｒ１／(Ｒ２＋Ｒ３)]｝・・・（２）
となる。
【００２８】
ここで、例えばＶｒｅｆ＝１.５Ｖ、Ｒ１＝１０ＫΩ、Ｒ２＝３ＫΩ、Ｒ３＝０Ωとすると、（２）式より出力電圧Ｖ０は、Ｖ０＝１.５×｛（１０）／（３＋０）｝＝５Ｖ、となる。図１の回路では、外付け抵抗Ｒ３の抵抗値を増加させることにより、出力電圧Ｖ０は５Ｖよりも低下することが（２）式より明らかである。すなわち、外付け抵抗Ｒ３の抵抗値を増加させることにより、出力電圧を降圧させる可変電圧レギュレータが構成される。
【００２９】
図２は、本発明の他の実施形態にかかる例を示す回路図である。図２の例においては、外付け抵抗Ｒ３は出力ピンｂと調整ピンｃの間に接続している。また、レギュレータＩＣ１の内部に形成される抵抗Ｒ１とＲ２の直列回路は、調整ピンｃと接地間に接続される。抵抗Ｒ２は接地ピンｄに接続されても良い。図２の例でも図１と同様に抵抗Ｒ１とＲ２の接続点をコンパレータ３の反転入力端子（−端子）に接続する。
【００３０】
図２のレギュレータＩＣ１の出力電圧Ｖ０は（３）式
Ｖ０＝Ｖｒｅｆ(Ｖ)・｛(Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３)／(Ｒ２)｝
＝Ｖｒｅｆ(Ｖ)・｛１＋[(Ｒ１＋Ｒ３)／(Ｒ２)]・・・（３）
となる。図２の例は、昇圧可変型レギュレータを構成するものである。
【００３１】
図２において、例えばＶｒｅｆ＝１.５Ｖ、Ｒ１＝１０ＫΩ、Ｒ２＝３ＫΩ、Ｒ３＝０Ωとすると、（３）式より出力電圧Ｖ０は、Ｖ０＝１.５×（１０＋０）／３＝５Ｖ、となる。ここで抵抗Ｒ３を増加させると（３）式より出力電圧Ｖ０が増加する。すなわち、外付け抵抗Ｒ３の抵抗値を増加させることにより、出力電圧を昇圧させる可変電圧レギュレータが構成される。
【実施例】
【００３２】
次に、本発明の実施例について、従来例と対比して説明する。図５は従来例の特性の例を示す説明図である。図５には、図３に示した回路図において、内部基準電圧Ｖｒｅｆ（Ｖ）、外付け抵抗Ｒ１（Ω）、Ｒ２（Ω）、出力電圧Ｖ０（Ｖ）、設計値の出力電圧に対する精度Ｖ０＋α（％）、備考の項目が設定されている。
【００３３】
内部基準電圧Ｖｒｅｆ（Ｖ）については、設計値１.５Ｖに対してー３％の最低電圧１．４５５Ｖを設定する。また、設計値１.５Ｖに対して±０％（標準値）を設定する。さらに、設計値１.５Ｖに対して＋３％の１．５４５Ｖを設定する。次に、外付け抵抗Ｒ１については、各内部基準電圧Ｖｒｅｆ（Ｖ）の標準値と±３％のそれぞれに対して、設計値１０ＫΩ、−５％の９.５ＫΩ、＋５％の１０．５ＫΩを設定する。すなわち、設計値に対する許容値（一般的に使用される抵抗器の精度）である±５％の範囲の抵抗値を設定する。
【００３４】
外付け抵抗Ｒ２の抵抗値は、更に詳細にパラメータを設定する。すなわち、抵抗Ｒ２の抵抗値は、各内部基準電圧Ｖｒｅｆ（Ｖ）の設計値とその±３％毎に設定された、前記外付け抵抗Ｒ１の設計値およびその±５％の範囲に対して、設計値７.５ＫΩとその±５％の範囲の抵抗値を設定している。したがって、内部基準電圧Ｖｒｅｆ（Ｖ）で３通り、各外付け抵抗Ｒ１の抵抗値毎に３通りの合わせて９通りの組み合わせに対して、外付け抵抗Ｒ２の抵抗値を、設計値７.５ＫΩとその±５％の範囲である７．１２５ＫΩ、および７.８７５ＫΩで設定している。
【００３５】
出力電圧Ｖ０は、前記外付け抵抗Ｒ２の抵抗値毎に（１）式で演算した結果を記載している。出力精度は、設計値３．５Ｖに対する偏差を±の％で演算した結果を記載している。図５の例では、出力電圧Ｖ０の精度は、設計値３．５Ｖに対して最低電圧が３．２１０Ｖ（ー８．２８％）、最高電圧が３．８２２Ｖ（＋９.２０％）になっている。
【００３６】
図４は、図１の回路図に対応する特性を示す説明図である。この例では、内部基準電圧Ｖｒｅｆ（Ｖ）、レギュレータＩＣ内に形成される抵抗Ｒ１（Ω）、Ｒ２（Ω）、外付け抵抗Ｒ３（Ω）、出力電圧Ｖ０（Ｖ）、設計値の出力電圧に対する精度Ｖ０＋α（％）、備考の項目が設定されている。
【００３７】
内部基準電圧Ｖｒｅｆ（Ｖ）については、図５の例と同様に、設計値１.５Ｖに対して±０％（標準値）、±３％の１．５４５Ｖ、および１．４５５Ｖを設定する。レギュレータＩＣの内部に形成される抵抗Ｒ１の抵抗値は設計値が１０ＫΩであるが、レギュレータＩＣの製造時において、内部基準電圧Ｖｒｅｆ（Ｖ）に合わせて電圧出力精度の±３％の範囲内で許容誤差を±０％となるように形成している。同様に、レギュレータＩＣの内部に形成される抵抗Ｒ２の抵抗値は設計値が３ＫΩであるが、この場合にも許容誤差が±０％となるように形成している。
【００３８】
外付け抵抗Ｒ３の抵抗値は、設計値が４.５ＫΩで、設計値に対する±０％の標準値と、許容値（一般的に使用される抵抗器の精度）である±５％の範囲の抵抗値を設定する。これらの各抵抗値は、前記内部基準電圧Ｖｒｅｆ（Ｖ）の±０％（標準値）、±３％（許容値）にそれぞれに対応させている。したがって、出力電圧（Ｖ０）は内部基準電圧Ｖｒｅｆ（Ｖ）に対して９通りの値が得られることになる。
【００３９】
図４は、図１に示した降圧可変型レギュレータを対象としているので、前記したように外付け抵抗Ｒ３の抵抗値が大きくなると出力電圧（Ｖ０）が低下し、外付け抵抗Ｒ３の抵抗値が小さくなると出力電圧（Ｖ０）が上昇する。したがって、図４の例では、内部基準電圧Ｖｒｅｆが設計値のー３％で小さいときで、外付け抵抗Ｒ３の抵抗値が設計値の＋５％で大きいときが、出力電圧（Ｖ０）は最低値の３.３３８Ｖとなる。この場合には、出力精度はー４.６１％となる。また、内部基準電圧Ｖｒｅｆが設計値の＋３％で大きいときで、外付け抵抗Ｒ３の抵抗値が設計値のー５％で小さいときが、出力電圧（Ｖ０）は最高値の３.６６９Ｖとなる。この場合には、出力精度は＋４.８２％となる。
【００４０】
図５に示した従来例と、図４に示した本発明を出力電圧（Ｖ０）の設計値を３.５Ｖとした場合で対比する。従来例では、最低電圧が３.２１０Ｖ（設計値に対してー８.２８％）、最高電圧が３.８２２Ｖ（設計値に対して＋９.２０％）である。これに対して、本発明においては、最低電圧が３.３３８Ｖ（設計値に対してー４.６１％）、最高電圧が３.６６９Ｖ（設計値に対して＋４.８２％）である。したがって、本発明は、従来例よりも約２倍の出力精度が得られる。
【００４１】
以上、本発明の実施形態について説明した。本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。例えば、固定抵抗Ｒ３として、図４で説明した４.５ＫΩとは抵抗値が異なる抵抗（５ＫΩ、３ＫΩなど）を前記出力電圧調整用の端子ｃに接続変えすることにより、同一の前記基準電圧Ｖｒｅｆに対して異なる出力電圧（Ｖ０）が得られる構成とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上説明したように、本発明によれば、出力精度が高くコストが安価な電圧可変型レギュレータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態を示す回路図である。
【図２】本発明の他の実施形態を示す回路図である。
【図３】従来例を示す回路図である。
【図４】本発明の説明図である。
【図５】従来例の説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
１・・・レギュレータＩＣ、２・・・内部基準電圧の電源、３・・・コンパレータ、４・・・パワートランジスタ、ａ・・・入力電圧のピン、ｂ・・・出力電圧のピン、ｃ・・・出力電圧の調整ピン、ｄ・・・接地のピン
【図１】
2005215843.tif 000003
【図２】
2005215843.tif 000004
【図３】
2005215843.tif 000005
【図４】
2005215843.tif 000006
【図５】
2005215843.tif 000007