(57)【要約】【課題】電源レギュレータの動作開始時の突入電流を抑え、かつ所定時間後には負荷電流に対して充分なマージンをもった電流能力を有する電源レギュレータを提供することを目的とする。【解決手段】電源レギュレータのマイナス電源端子Ｔ２に負電圧を印加、基準電圧入力Ｔ３に基準電圧を印加、制御入力端子Ｔ１にオン信号が入力され回路動作がスタートする。タイマー１２は制御信号入力にオン信号が入力してから、所定の時間後にスイッチ素子１１をオンさせて抵抗１０をショートする。スイッチ素子１１がオンするまで抵抗９と抵抗１０の合算した抵抗値で電流制限されるため出力コンデンサ１４を充電する突入電流を抑制できる。【選択図】図１
2007286989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力端子に印加された直流の入力電圧を直流の出力電圧に変換する電源レギュレータであって、
前記入出力端子間に接続されたトランジスタと
出力電圧を検出して安定化するように前記トランジスタを制御する誤差増幅器と、
前記トランジスタに流れる電流を検出する抵抗と、
前記トランジスタに流れる電流を検出する前記抵抗の電圧が所定値を越えないように前記トランジスタを制御する電流制限回路と、
電源レギュレータの動作を開始するための信号を受電した時点から所定の時間を計時するタイマーと、
前記タイマーの出力に基づいて前記所定の時間後に前記トランジスタに流れる電流を検出する前記抵抗を小さい抵抗値に切り替えるスイッチと
を備えた電源レギュレータ。
【請求項２】
前記トランジスタに流れる電流を検出する抵抗は、第１の抵抗と第２の抵抗からなり、前記スイッチは前記第２の抵抗を短絡する
請求項１記載の電源レギュレータ。
【請求項３】
前記トランジスタに流れる電流を検出する抵抗は、第１の抵抗と第２の抵抗からなり、  前記電流制限回路は、前記複数の抵抗をベース−エミッタ間に接続される電流制限用トランジスタを含み、前記電流制限用トランジスタは、該電流制限用トランジスタが能動状態になると前記トランジスタのベース−エミッタ間電圧を低減するように接続される
請求項１記載の電源レギュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＣＤイメージセンサ(Charge Coupled Device Image Sensor)等の電源に必要なプラス電源、またはマイナス電源の電源レギュレータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般にシリーズレギュレータと呼ばれる電源レギュレータは、入出力端子間に接続された出力トランジスタを可変インピーダンス素子として制御することにより、出力電圧を安定化する。このような電源レギュレータは、出力端子から流れる電流が負荷電流以上の能力を有するものでなくてはならない。また、負荷の短絡時や過負荷時の大電流による破壊を防ぐため、出力トランジスタに流れる電流を検出し、所定の電流値で制限するための電流制限回路を有している。この電流制限値は、負荷電流の最大値に対して十分なマージンをもった値にする必要がある。
【０００３】
従来の電源レギュレータとして、特許文献１に記載のマイナス電源の電源レギュレータを図３に示す。
図３において、Ｔ１は制御信号入力端子、Ｔ２はマイナス電源端子、３はオン・オフ制御部、４は誤差増幅器、５は電流制限トランジスタ、６，７は抵抗、８は出力トランジスタ、９は電流検出抵抗、１３は基準電圧源、１４は出力コンデンサ、１５は負荷、１６は放電用トランジスタ、破線１７で囲んだ部分が、集積回路化されている電源レギュレータである。
【０００４】
電源レギュレータ１７の出力端子は出力トランジスタ８のコレクタであり、接地端子との間に出力コンデンサ１４と負荷１５が接続されている。出力トランジスタ８のエミッタは抵抗９を介してマイナス電源端子Ｔ２に接続され、出力トランジスタ８のベースには誤差増幅器４の出力が接続される。誤差増幅器４の入力は一方が接地され、他方には、基準電圧源１３と出力端子との間に直列接続された抵抗６と抵抗７の接続点電位が印加される。抵抗９の両端にはトランジスタ５のベースとエミッタが接続され、トランジスタ５のコレクタは出力トランジスタ８のベースに接続されている。
【０００５】
このような構成により、誤差増幅器４が、抵抗６と抵抗７の接続点電位が接地電位（０ボルト）となるように、出力トランジスタ８を制御するので、電源レギュレータ１７の出力電圧Ｖｏｕｔは、基準電圧源１３の基準電圧Ｖｒｅｆと抵抗６と抵抗７の抵抗比で決まる。抵抗６と抵抗７の抵抗値をそれぞれＲ６，Ｒ７とすると、出力電圧Ｖｏｕｔは次式で表される。
【０００６】
Ｖｏｕｔ  ＝  −（Ｒ７／Ｒ６）・  Ｖｒｅｆ
電源レギュレータ１７の電流制限動作は、出力電流を検出した抵抗９の電圧がトランジスタ５を動作させ、出力トランジスタ８をオフさせる。通常、トランジスタではベース・エミッタ間電圧が約０．７ボルトで動作するため、抵抗９の抵抗値を“Ｒ９”とすると出力トランジスタ８に流れる電流の制限値“Ｉｏｕｔ（ｍａｘ）”は以下の式で求まる。
【０００７】
Ｉｏｕｔ（ｍａｘ）  ≒  ０．７ボルト  ／  Ｒ９
制御信号入力端子Ｔ１にオン・オフ信号を印加することで、電源レギュレータ１７の出力をオン・オフさせることができる。オン・オフ制御部３には制御信号入力端子Ｔ１からのオン・オフ信号が入力され、制御信号がオフの時、誤差増幅器４の出力を低レベルとすることによって出力トランジスタ８をオフするとともに、放電用トランジスタ１６をオン状態にして出力コンデンサ１４を放電して、出力電圧Ｖｏｕｔを速やかに０ボルトにする。
【特許文献１】特開２００５−７１０８０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このような電流制限をもつ電源レギュレータにおいて、基準電圧Ｖｒｅｆを印加した状態で制御信号入力によって動作を開始させると、電流制限値をピークとする過渡電流が流れる。これは出力コンデンサ１４を充電するための電流が流れるためで、この過渡電流は一般に突入電流と呼ばれ、マイナス電源に大電流を流すことで、電源の不安定動作を生じさせる。
【０００９】
すなわち、電流制限回路は、負荷電流に対してマージンをもった電流値に制限する必要があるが、制限電流値を大きくすると、それだけ突入電流が増大するという課題があり、従来の電流制限回路では電流値の設計が難しいという問題がある。
【００１０】
図４は前記従来例の電源レギュレータ１７における動作開始後の各部波形を示すタイミング図である。
図４において、４ａは制御信号入力を示し、４ｃは出力トランジスタ８に流れる電流を示し、４ｄは電源レギュレータの出力電圧Ｖｏｕｔを示す。
【００１１】
制御信号入力がオンすると出力トランジスタ８は出力コンデンサ１４を０ボルトから所定の電圧に到達するまで充電する。このとき出力トランジスタ８に流れる電流は、電流制限されたＩ２の電流が流れ、電源レギュレータ１７の出力が所定の電圧に到達した後は、動作電流（＝定常状態の負荷電流）Ｉｌｏａｄ  が流れる。このように動作開始直後にＩ２なる大電流が流れため、これが突入電流としてマイナス電源端子に影響し、不安定動作の原因になる。
【００１２】
本発明は、前記従来の問題を解決するためのものであり、電源レギュレータの動作開始時の突入電流を抑え、かつ所定時間後には負荷電流に対して充分なマージンをもった電流能力を有する電源レギュレータ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】
【００１３】
本発明の電源レギュレータは、入力端子に印加された直流の入力電圧を直流の出力電圧に変換する電源レギュレータであって、前記入出力端子間に接続されたトランジスタと、出力電圧を検出して安定化するように前記トランジスタを制御する誤差増幅器と、前記トランジスタに流れる電流を検出する抵抗と、前記トランジスタに流れる電流を検出する前記抵抗の電圧が所定値を越えないように前記トランジスタを制御する電流制限回路と、電源レギュレータの動作を開始するための信号を受電した時点から所定の時間を計時するタイマーと、前記タイマーの出力に基づいて前記所定の時間後に前記トランジスタに流れる電流を検出する前記抵抗を小さい抵抗値に切り替えるスイッチとを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の電源レギュレータによれば、タイマーによって動作開始時の電流制限値と、定常動作時の電流制限値を切り替えることで、動作開始時の突入電流を軽減でき、かつ定常動作時の電流能力を充分確保することが可能であり、安定した電源レギュレータを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。
図１は本発明の実施の形態における電源レギュレータを示す。
図１において、Ｔ１は回路動作のオン・オフの制御信号入力端子、Ｔ２はマイナス電源端子、３は前記制御信号入力端子Ｔ１でコントロールされるオン・オフ制御部、４は誤差増幅器、５は電流制限トランジスタ、６，７は抵抗、８は出力トランジスタで、９，１０は電流検出抵抗、１１はスイッチ素子、１２はタイマー、１３は基準電圧源、１４は出力コンデンサ、１５は負荷、１６は放電用トランジスタである。破線１７で囲まれた部分が１チップで集積回路化されている電源レギュレータである。
【００１６】
電源レギュレータ１７のマイナス電源端子Ｔ２に負電圧が印加され、基準電圧源１３から基準電圧Ｖｒｅｆが出力されて、制御信号入力端子Ｔ１にオン信号が入力されると回路動作がスタートする。基準電圧源１３が印加されている基準電圧入力端子をＴ３とした場合に、出力トランジスタ８のコレクタ−エミッタ間は、入出力端子間であるＴ３−Ｔ２間に接続されている。
【００１７】
電源レギュレータ１７の出力端子Ｔ４の出力電圧Ｖｏｕｔは０ボルトからスタートし、基準電圧源１３の電圧値Ｖｒｅｆと抵抗６と抵抗７の比から、以下の式で決まる電圧値に安定化される。
【００１８】
Ｖｏｕｔ＝−（Ｒ７／Ｒ６）・Ｖｒｅｆ
出力コンデンサ１４は０ボルトから充電されるため、その充電電流は出力トランジスタ８のエミッタから抵抗９と抵抗１０を経てマイナス電源端子Ｔ２へ流れる。この時、スイッチ素子１１はオフしているため、電流制限トランジスタ５のベース・エミッタ間には、前記抵抗９と抵抗１０の合算した抵抗値（Ｒ９＋Ｒ１０）で、出力トランジスタ８のエミッタ電流による電圧が印加される。したがって、この時の電流値をＩ１とすると、Ｉ１は以下の式となる。
【００１９】
Ｉ１ ≒ ０．７ボルト／（Ｒ９＋Ｒ１０）
この電流値で制限されて、電源レギュレータ１７は前記所定の電圧に到達する。
タイマー１２は制御信号入力Ｔ１がオンした直後から動作をスタートし、所定の時間後にスイッチ素子１１をオンして抵抗１０がショートされる。この所定時間後の出力トランジスタ８の電流能力をＩ２とすると、次式のようになる。
【００２０】
Ｉ２ ≒ ０．７ボルト  ／  Ｒ９
ここで明らかに、“Ｉ２ ＞ Ｉ１”  であり、Ｉ１とＩ２の電流は抵抗９と抵抗１１とで任意に設定が可能である。定常状態での負荷電流をＩｌｏａｄとすると、
Ｉ２  ＞  Ｉｌｏａｄ  
となるように、負荷電流に対して充分なマージンを持たせることができる。
【００２１】
動作開始直後は“Ｉ１”で制限される電流値に抑制させるので、出力コンデンサ１４を０Ｖから充電するための突入電流も抑制できる。
図２は本発明の実施例による波形図を示す。
【００２２】
図２において２ａは制御信号入力を示し、２ｂはタイマーの動作時間を示す。制御信号がオンした直後からタイマーが動作し、所定の時間でスイッチ素子をオンさせる。図２において、２ｃは出力トランジスタ８に流れる電流を示し、２ｄは電源レギュレータ１７の出力電圧を示す。動作開始後からタイマー１２で決まる時間まではＩ１の電流能力で出力コンデンサ１４を充電する。所定の電圧に到達後は定常状態の負荷電流Ｉｌｏａｄが流れる。所定の時間後はタイマー１２によってスイッチ素子１１がオンし、抵抗１０がショートするためＩ２という電流能力に切り変わる。
【００２３】
以上のように、電流検出のために２本の抵抗を直列に接続し、タイマー１２とスイッチ素子１１によって電流検出抵抗の一方の抵抗１０をショートすることにより、出力トランジスタ８に流れる電流の制限値を、簡単に切り替えることが可能であり、かつ動作開始時の突入電流を軽減するとともに定常動作時の負荷電流に対して充分なマージンを有する電流制限を実現できる。電源レギュレータの出力電圧が所定の電圧に到達する時間は、出力コンデンサ１４を充電するのに必要な時間で決まるため、タイマー１２の時間をそれ以上に長く設定しておけば良い。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明に係る電源レギュレータは、ＣＣＤ等の電源に必要なマイナス電源、またはプラス電源の電源レギュレータに関し有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態の電源レギュレータを示す回路図
【図２】同実施の形態の要部の波形図
【図３】従来の電源レギュレータを示す回路図
【図４】同従来の要部の波形図
【符号の説明】
【００２６】
Ｔ１    制御信号入力端子
Ｔ２    マイナス電源端子
Ｔ３    基準電圧入力端子
Ｔ４    電源レギュレータの出力端子
３      オン・オフ制御部
４      誤差増幅器
５      電流制限トランジスタ
６，７，９，１０    抵抗
８      出力トランジスタ
１１    スイッチ素子
１２    タイマー
１３    基準電圧源
１４    出力コンデンサ
１５    負荷
１６    放電用トランジスタ
【図１】
2007286989.tif 000003
【図２】
2007286989.tif 000004
【図３】
2007286989.tif 000005
【図４】
2007286989.tif 000006