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Introduction 動作を理解すれば自分一人で推奨回路から必要な回路を作れる

実験用スタンダード電源設計実例集
大貫 徹
はじめに実際の電子機器の電源設計はどうなっているか

トランジスタ技術 SPECIAL No.132 として電源デバ
イスと電源回路設計の特集をお贈りします．
目的の回路を動かすためには，絶対に電源回路が必要です．分業がされている大手メーカなどでなければ，ハードウェア設計者が電源回路も設計する必要があります．
私はフィールド・エンジニアとしてお客様の所に行きます．そこで，基本的なことを何も知らないまま，メーカ推奨の回路をそのまま流用している事例をよく見かけます．確かに，推奨回路とすべて同じ部品でまったく同じような基板設計を行えば，電源は動作するかもしれません．しかし，実際に量産を目的とする設
計では，抵抗やコンデンサ，トランジスタなどを変更する必要が生じたり，設計するハードウェアに応じてさまざな変更を加えます．使用している回路動作や各部品の役割を理解せずに部品を変えれば大きな落とし穴にはまる可能性があります．
本書は，自分一人の力で電源回路を設計するために必要な基礎知識から，実際の回路設計方法，そして検証評価方法を解説します．

すべての電子回路を動かすエネルギー源は，電源回路から供給されます．
普段，安定化された電圧が供給されることが当たり前と考えて設計している電子回路ですが，大元の壁コンセントからの商用交流電圧にもゆらぎがあり，電池で動作する機器であれば，電池の放電とともに電圧が低下していきます．電子回路は使っている部品が決まった電圧範囲でのみ動作が保証されているため，供給元や使う電力が変動しても安定した電圧を供給しなくてはなりません．縁の下の力持ちのように思われている電源ですが，とても重要な存在です．
本書で取り上げるのは，出力電圧が常に一定になるように制御される安定化電源回路です．図 1 に，一般的 な 電 源 の 構 成 例 を 示 し ま す． 商 用 交 流 電 源 はAC100 V から海外では AC220 V などとさまざまです．
アプリケーション・ボードは商用電源からは絶縁された直流を受けるように作られます．アプリケーショ
ン・ボードに搭載された電源回路がオンボード電源です．図 1（a）は，12 V や 5 V を受けて 3.3 V などに変換しています．直流（DC）から直流に変換するので DC−
アプリケーション・ボード
オンボード電源100〜240VAC

AC-DCコンバータ・ DCモジュール
12V
or5V

DC-DC
3.3V出力

周辺I/O

DC-DC
2.5V出力LDO
1.8V出力DC-DC
1.2V出力ディジタル・コア

高速通信系（a）本書で取り上げる一般的な電源構成例

オンボード電源

ACアダプタ
5V

充電回路
Li-lon3.2〜4.2V多チャネル
PMI Cなど（b）リチウム・イオン・バッテリ動作機器の電源構成例
図16

オンボード電源のイメージ

実験用スタンダード電源設計実例集

0.9〜5V見本 PDF

第1部

代表的な電源回路方式
第1章

3 端子レギュレータ 78/79 シリーズを確実に動かす

シンプルで作りやすい
リニア・レギュレータ
黒田 徹
電源安定化のために 78 シリーズの 3 端子レギュレータが一気に普及したのは，5 V 動作の標準ロジック IC が使われ始めたころです．
低電圧ロジックが主流となった現在でもこのIC とその派生品が使われ続けており，基本を学ぶのにとても良い手本となります．
〈編集部〉を安定化します．
なお，「ドロッパ」とは出力電圧が入力電圧より低いレギュレータのことを意味しており，スイッチング・レギュレータとリニア・レギュレータの両方に使われる言葉です．ただし，リニア・レギュレータは基本的に入力電圧を昇圧することができないので，シリーズ型であれシャント型であれドロッパ型です .

リニア・レギュレータの動作● 基本回路構成
高精度で低雑音そして回路構成がシンプルといった特徴を持つリニア・レギュレータは，図 1 のように，●シリーズ・レギュレータ［図 1（a）］●

シャント・レギュレータ［図 1（b）］● 出力電圧が安定化される理由
ここでは，図 1（a）に示すシリーズ・レギュレータを例に，出力電圧がどのように安定化されるのか考察してみましょう．図から分かるように，シリーズ・レギュレータの基本構成部品は次の四つです．の二つの回路構成に大きく分けられます．両者の違いは，制御素子が負荷と直列に接続されているか，それとも並列に接続されているかです．リニア・レギュレータの多くは図 1（a）のシリーズ型で，定番の 78 シリーズなども同様です．
シリーズ・レギュレータの負荷と直列に接続されている制御素子（シリーズ・パス・トランジスタ）は，入力電圧が変動しても，出力電圧が一定になるよう入力−出力間の電圧をコントロールします．また，シャント（Shunt）には分岐器という意味があり，負荷と並列に挿入した制御素子に流れる電流を増減して出力電圧●直列制御素子
（Tr1）

●

誤差増幅器
（IC1）

●

基準電圧（V ref ）●分圧回路（R 1 とR 2）

まず，図 1（a）において SW1 が OFF のときの出力電圧を求めてみましょう．Ⓒ点にはV ref が接続されているので，V NI は 5 V です．そして，IC1 は反転入力端子シリーズ・パス・トランジスタ

IE

Vin
Tr1
入力電圧

IB

Vin

R2A0
基準 I C1VNICVref

電圧GND（0.5V）（a）シリーズ・レギュレータ

図1
リニア・レギュレータの基本回路構成

誤差増幅器
Tr1

IC5k

負荷
OPアンプ回路など

GND

R2

I out

VNI

ゲイン
A0
制御素子

GND

RL

Vout
RD

Vin

分圧回路

R1

Vin
入力
電圧

I out SW1B 10kVI

ゲイン

D

Vout 出力電圧

A

誤差増幅器

基準電圧

分圧回路

VI

R1

負荷RL

Vref
GND

（b）シャント・レギュレータ

リニア・レギュレータの動作9見本 PDF

第2章

5 V から 3.3 V に降圧する回路を例に設計・評価・特性改善する

発熱が少なく小型化しやすい
DC − DC コンバータ
内田 敬人
ボード上の電源は常に高効率化が要求されるため，非絶縁型スイッチング電源が多用されています．このスイッチングによる電圧変換過程を理解して上手に使いこなせば小型・高効率の装置設計が可能になります．
〈編集部〉

リニア・レギュレータは，ノイズが小さく精度の高い電源に適していますが，消費電力が大きいという欠点があり，場合によっては大型の放熱器が必要です．
それに比べて，DC−DC コンバータは変換効率が高く，消費電力が小さいという特徴があります．
本章では，5 V から 3.3 V に降圧するシンプルな DC−の水量（目標電圧）より減少したら，水門を開く時間（オン時間）を伸ばし，増加したら閉まっている時間（オフ時間）を伸ばして，下流（出力）の水量（目標電圧）を一定に保ちます．
図2（a）
は入力電圧 5 V，出力電圧 3.3 V のときの図 1の A 点の波形です．DC−DC コンバータの出力電圧がDC コンバータを例に，その設計法を基礎から解説します．

所望の値に制御されていれば，面積S on とS off は等しく，

DC−DC コンバータの回路動作のあらまし● 基本構成図 1 に代表的な DC−DC コンバータの基本構成を示します．図から分かるように，●

メイン・スイッチ Tr●

フリーホイール・ダイオード D●

チョーク・コイルL

出力平滑コンデンサC● PWM コントロール回路●●

電圧設定用抵抗R 1 とR 2の五つの部品からなっています．
動作は，第 1 章の図 1 に示したリニア・レギュレー
タと基本的に同じで，出力電圧をモニタ（フィードバック）し，パワー MOSFET などの電力制御素子をコントロールします．ただし，DC−DC コンバータの場合，制御素子 Tr はスイッチング動作しており，リニア・レギュレータのシリーズ・パス・トランジスタとは動作が違います．
● メイン・スイッチ Tr の役割
水の流れにたとえると，制御素子 Tr は上流（入力5 V）から下流（出力 3.3 V）に供給される水量（電気エネルギー）を制御する水門（スイッチ）のような役割を果たしています．その動作は開く（ON）か閉まっている（OFF）かのどちらかです．下流の水量（出力）が所望次式が成り立っています．
（V in −V out ）ton ＝Vouttoff（1）
例えば，入力電圧V in が 5 V から 10 V に上昇すると，
図2（b）に示すように，方形波の “H” の期間が短くなり “L” の期間が長くなるように制御されます．反対に入力電圧が 5 V から 4 V に下がると “H” の期間が長くなり “L” の期間が短くなります［図 2（c）］．
● PWM 制御回路の役割
DC−DC コンバータにはリニア・レギュレータの誤差増幅器に相当する PWM（Pulse Width Modulation）コントロール回路があります．
図 3 に内部の基本構成と動作を示します．リニア・レギュレータの制御回路に相当する部分は誤差増幅器

メイン・スイッチ（パワーMOSFET）

I onATr入力（5V）

VF
PWM
コントロール回路

I oﬀ
2チョーク・コイル

1出力（3.3V）

L
出力平滑コンデンサ

R1DC

RL

R2短絡電流図1フリーホイール・ダイオード

出力電圧設定用の抵抗

降圧型 DC−DC コンバータの基本構成

DC−DC コンバータの回路動作のあらまし

21

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第3章

AC90〜264 V から＋5 V/3 A，＋15 V/1.5 A，−15 V/0.2 A を作る

コンセントから直流電源を作る AC − DC コンバータ
馬場 清太郎
装置設計者の多くは AC − DC 電源モジュールを外部調達して装置を作っていますが，その構造や特徴の理解なしには調達のための仕様決定も選択もできません．
設計スキルは不要としても各社の仕様を比較するためのスキルは身に付ける必要があります．
〈編集部〉

図 1 に示すように，直流安定化電源として使われる
AC−DC コンバータの構成はリニア ･ レギュレータとスイッチング・レギュレータに大きく分けられます．
両者の大きな違いは絶縁トランスの動作周波数で，（a）は商用周波数（50/60 Hz），（b）は数十 kHz 以上の高周波です．どちらを選ぶかは機器の仕様によりますが，最近は「軽薄短小」の時流に乗って（b）のタイプを使うことが多くなっています．
そこで本章では，（b）のタイプの出力約 40 W のオンボード用のスイッチング・レギュレータを設計，製作します．なお，主に絶縁型フォワード・コンバータ部について解説します．

出力電圧：＋ 5 V（CH−1）：＋ 15 V（CH−2）●

出力電流：3 A（CH−1）：1.5 A（CH−2）

方式

項目
シリーズ・レギュレータ

AC
入力

＋−

状

大きい

小さい

重量

重い

軽い

効率

低い

高い

ノイズ（リプル，EM I ）

小さい

大きい

安全規格への対応

簡単

複雑

高周波トランス＋−

W出力の例

整流平滑

インバータ

ノイズ・フィルタ

整流平滑（a ）リニア・レギュレータ

40DC
出力

リニア・レギュレータ スイッチング・レギュレータ

形

DC
出力定電圧制御（b）スイッチング・レギュレータ

図1

3 チャネル全出力電力：40.5 W●：0.2 A（CH−3）
出力リプル電圧：1% 以下
入力電圧範囲は，リニア・レギュレータではまず実現不可能なワールドワイド対応，出力電圧は後段に± 12 V のリニア・レギュレータなどを接続できるよう± 15 V とします．
とりあえずこの仕様を目標にして設計，製作し，どの程度の特性が得られるかを検証します．実際には，本回路のようなオンボード用電源は，接続する負荷とうまく協調させることが重要なので，負荷の特性を調べながら仕様を詰めていく必要があります．手間はかかりますが，総合的に無駄の少ない良い回路になりまように決めました．

整流平滑

出力チャネル数：3●●

米国の産業用電源メーカであるパワー・ワン社の40 W 汎用電源ユニット MAP40−3003 を参考に下記のAC
入力

入力電圧範囲：AC90 〜 264 V●：− 15 V（CH−3）

製作する回路の仕様

商用トランス●

トランスの形状，重量 E I -76.2，1.6kg
コスト

少量
大量

開発期間

E I -28，33g

ほぼ同等
高い

安い

短い

長い（c）各方式の特徴

リニア・レギュレータとスイッチング・レギュレータの違い製作する回路の仕様

31

見本 PDF

第4章

電圧モード制御，電流モード制御，ヒステリシス制御の特徴を比較する

DC − DC コンバータの三つの帰還制御方式
大貫 徹
損失の少ない DC − DC コンバータの帰還制御方式として電圧モード制御と電流モード制御があります．本章では最近利用されるようになった，簡単な回路で構成できる高速制御方式であるヒステリシス制御のメリットを検証します．

三つの制御方式● 各制御のメリットとデメリット
DC−DC コンバータは，負帰還により出力電圧を安定化させています．代表的な帰還制御として電圧モード制御と電流モード制御があります．近年になって高速応答可能なヒステリシス制御が製品化されています．
各制御の方式のメリット，デメリットを表 1 に示します．仕様に応じて，各制御方法を選びます．

電圧モード制御● 動作
図 1（a）に示すのは，基本的な電圧モード制御の回路です．スイッチ・パワートレインは，エラー・アンプ（EA）の出力に応じて PWM 制御された信号を出力します．その信号を LCR フィルタで平均すると V out相当の出力が作れます．この出力はV in もしくは GND電位につながるだけであり，V out 相当の電圧源と見なせるため，図 1（b）のように単純化されます．これは，まさに出力に LCR が挿入されたパワー・アンプと言えます．
表1

LR や RC で は 1 次 遅 れ 系 と し て 取 り 扱 え ま す が，LC は 2 次遅れの系を作り出すため最大で 180 度の位相遅れをもたらします．位相が正帰還となる周波数において負帰還の利得が 1 以上であれば発振し，位相余裕が不足していれば負荷変動時の過渡特性が悪化します．
位相余裕を確保するためにエラー・アンプに位相補償を行い，LCR 系での負帰還を安定化させます．
● 負帰還の利得帯域はカットオフ周波数で決まる
電圧モード制御回路は比較的シンプルです．LC によるカットオフ周波数を高くできる場合は負帰還の利得帯域も広く確保できるため，応答特性も優れた電源が構成できます．しかし，位相補償は負荷回路系に存在するデカップリング容量まで含めて計算しないと，確かな位相余裕が計算できません．FPGA のように大容量のデカップリング容量がつながる場合は，カットオフ周波数が低下してしまいます．結果として負帰還利得帯域を低くせざるを得ず，応答速度を限定することになります．
● スイッチング時のリプル電流ピークに注意が必要
カットオフ周波数を上げようとしてインダクタンスを下げると，スイッチングに伴うリプル電流のピーク

代表的な DC-DC コンバータの帰還制御方式のメリットとデメリット
帰還制御モード

メリット

デメリット

電圧モード制御

・豊富な製品選択肢
・シンプルな回路構成
・比較的低コスト

・発振の危険性について条件を検討
・位相補償を回路ごとに要調整
・電流に余裕のあるインダクタが必要
・過電流制限が必須

電流モード制御・位相補償が簡単
・基本的に応答性が良い
・良好なライン・レギュレーション・インダクタの選択が柔軟
・過電流制限は電流制御で共用

・電流センス部の設計検証に注意が必要
・サブハーモニック発振条件に注意
・PFM ではリプル増大

ヒステリシス制御

・位相補償不要で検証が簡単
・出力容量のESR がゼロでも安定動作，発振しない
・シンプルな回路で高速応答・比較的低コスト・リプル電圧の取り出しと注入レベルを確認，要調整・過電流制限が必須

電圧モード制御49

見本 PDF

第 2 部 電池駆動 / 熱くならない / 省エネを目指す高効率設計
第5章

単 3 電池 1 本でいつまでも！ ワイヤレス・マウスなど微小電流アプリの定番技術

軽負荷でも高効率を維持できる
PFM 制御方式
前川 貴 / 池田 剛志
スイッチング電源の性能を表す指標の重要な項目に効率があります．効率は負荷電流とともに変化し，大電流や小電流では効率が悪くなります．電池動作機器では大半の時間を小電流で動作させるので軽負荷での効率改善が重要です．
〈編集部〉

DC−DC コンバータの制御方法は，無線機器や TV，ディジタル・レコーダのような高機能電子機器の電源と し て 使 わ れ る こ と が 多 い PWM（Pulse WidthModulation）と，電池駆動で長時間使いたいワイヤレス・マウスやリモコンなどの昇圧電源に使われることが多い PFM（Pulse Frequency Modulation）のどちらかが使われています．
PWM と PFM は DC−DC コンバータの最も基礎と● PFM 制御の場合
PFM 制御は負荷電流に応じて単位時間当たりのスイッチングする回数を変化させる動作になります．一
般的には PWM 動作と比較し，1 回のスイッチング・エネルギーを大きく取っていることと局所的な連続モード動作が起こりやすい制御方式であることから，リプル電圧波高が大きくなります．負荷電流に応じてスイッチング回数が変化するため，軽負荷時では低周波数のスイッチングとなり，無駄な貫通電流などの消費電流が抑えられるため高効率な動作となります．一方，周波数の変化の幅が大きいので出力ノイズ・フィルタを付ける場合の定数設計が難しくなったり，スイッチング周波数が可聴帯になって音が聞こえたりする場合があります．
この二つの制御方式が，動作波形ではどのように違うのかを図 1 の回路で確認してみます．
昇圧 DC−DC コンバータ XC9105 シリーズ
（トレッなる知識であり，高効率電源回路を設計する上で最初に理解しておきたい制御方式です．

10 mA 以下の微小電流向きのPFM 制御● 一般的なのは PWM 制御
PWM 制御は，一定の周波数でスイッチング動作を行い，負荷電流に応じて ON する時間（デューティ）を変化させ，一般的にリプル電圧波高が小さくて大電流を出力しやすい制御方式です．一定周波数で動作するので，出力ノイズに対するフィルタなどの定数設定が行いやすい反面，負荷電流が小さい場合でもスイッチング回数が一定で多いため，軽負荷時の電力効率が悪くなってしまいます．

クス・セミコンダクター）
は，CE 端子に H 電圧を入力
すると PWM で動作し，中間電圧を入力すると負荷に応じてPWMとPFMを自動で切り替える動作をします．
図 2 に PWM 制御で動作したときの波形を示します．
出力電流が変わっても，スイッチング周期が一定に保たれていることが分かります．

電流プローブを使用し，コイルのSBD
電流をオシロスコープで観察
XBS303V17R-G
ILX（トレックス）L 10μH
3V

L で動作停止，
H でPWM制
22μ
御，中間電圧でPFM-PWM
自動切り替え制御

100mΩ

VLX

CFB
VDD

Cin

CE

FB

EXT
GND

パワーMOSFET
XP161A1355PR（トレックス）
図1

82k

47p

Vout

RFB 15V

CL
22μ

負荷

Vin

RSENSE

RFB 2

IC1
XC9105D093MR-G（トレックス）

18k

トレックス：トレックス・セミコンダクター

PWM 制御と PFM 制御の両方の波形を見ることができる昇圧 DC−DC コンバータ

CE ピンを中間電位にすると，固定オン時間 PFM 制御と PWM 制御を出力電流に応じて自動的に切り替えてくれる．

10 mA 以下の微小電流向きの PFM 制御55見本 PDF

第6章

アルカリ乾電池，NiCd/NiMH/Li イオン蓄電池の使い分けから AC アダプタとの切り替えまで昇降圧電源で作るバッテリ駆動システム
弥田 秀昭
乾電池やバッテリの電圧は放電とともに低下します．この章では，負荷デバイス電圧を一定に保つため，レギュレータの動作モードを降圧から昇圧に切り替えるか，昇圧してから降圧するようなシステム設計を電池との組み合わせで考えます．
〈編集部〉

本章では，携帯機器の電池の選び方，電源回路の構成の仕方について解説します．
多くの携帯機器では，充電や連続使用のためにACアダプタを使用しますが，トラブルの元になることもあります．ACアダプタの使用を前提とした設計も必要です．

携帯機器の電池は二者択一● いろいろな電池はあっても実は二者択一
電池にはいろいろな種類がありますが，携帯機器を考えた場合，大きく次の二つに分けられます．
（1）専用設計された充電式の Li イオン蓄電池（2）アルカリ乾電池または NiCd/NiMH 蓄電池
アルカリ電池と NiCd/NiMH 蓄電池の放電終止電圧には差がないので，どちらでも使える設計が一般的です．
▲

電池容量の見積もり方
電池を選択するとき以下の物理的な制約を受けます．
（1）機器の連続使用時間（2）機器のサイズ（3）重量のうちに電池が占める割合
小型軽量でも 1 時間しか使えないオーディオ・プレーヤや，200 時間使えるけれど重量が何キロもある携
帯機器では使い物になりません．そもそも電池駆動が現実的かどうか検討する必要があります．

● 電池容量と比較して使用可能時間を求める
単三型 NiMH 蓄電池の容量がおよそ 2000 mAh ですから，1 本でおおむね 1.2 V × 2 Ah=2.4 Wh の電力量を供給できます．この例では，変換などのロスを考えない理想状態でも，NiMH 蓄電池 1 本では 2 時間程度しか動作できません．
連続動作時間の要求に応じて，本数を増やすか，または電池サイズを大きくすることになります．
▲

電池の種類は商品価格で決まってしまう（1）の Li イオン蓄電池の方が，小型かつ大容量ですから，こちらを使いたくなります．しかし，電池自体が高価なうえに AC アダプタ / 充電器も製品セットに含める必要があるので，製品価格が高くなります．
それに対して（2）の場合，アルカリ乾電池を使用できます．充電電池と AC アダプタ / 充電器はオプションにできるので，製品価格を下げられます．
つまり，電池の種類は商品の予定価格によって決まってしまいます．

● 消費電力を概算してみる
回路の消費電流は，実際に動作させてみると予定と大幅に異なることがあります．それを考えれば，細かいことは気にせず，大ざっぱな計算で十分です．
例えば，以下のような電源要求があったとします．
3.3 V：標準 200 mA，最大 300 mA
2.5 V：標準 50 mA，最大 100 mA
1.2 V：標準 150 mA，最大 300 mA
最大電流の期間が短く，ほとんどの時間は標準の電源電流で動作するとして消費電力を計算すると，
3.3 × 0.2 ＋ 2.5 × 0.05 ＋ 1.2 × 0.15 ＝ 1.145 Wとなります．

許容できるサイズでなければ仕様変更もある
携帯機器なので，当然サイズの制限があります．エ
ネルギー密度の高い Li イオン蓄電池を使えば，小さなサイズでも長時間の動作が可能ですが，価格が許す場合にしか使えません．
短時間しか使えない場合，長時間の使用を諦めるか，さもなくば，消費電流を抑えるために回路設計や機器の仕様から検討し直すことになります．

電池の種類と電源の構成■ アルカリ電池またはNiCd/NiMH 蓄電池を使う場合
これらの電池は電圧が低いので，何本か直列にする

電池の種類と電源の構成

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第7章

高密度実装が要求される携帯機器向き

高効率を目指す
CMOS リニア・レギュレータ
前川 貴
リニア・レギュレータは一般的にスイッチング・レギュレータに比べ効率が悪いと思われがちです．しかし条件によっては効率が逆転することもあります．
最近の低ドロップアウト型の特徴をうまく利用する方法を理解します．
〈編集部〉

CMOS プロセスのリニア・レギュレータの歴史はそれほど古くはなく，バッテリを使う携帯電子機器の成長とともに発達してきました．CMOS プロセスは，LSI，メモリ IC などの大規模集積回路に使用されているため，日進月歩で微細化されています．CMOS リ
ニア・レギュレータは，その微細化技術を利用して，低ドロップアウト特性や低消費電流特性などを実現できたため，携帯電子機器の電源 IC として広く利用されています．
本章では CMOS リニア・レギュレータの基礎知識や性能を表すキーワード，製品の種類と応用事例について説明します．

CMOS リニア・レギュレータの基礎知識● バイポーラ・リニア・レギュレータより消費電流が少ない
一般的に CMOS リニア・レギュレータは，バイポゲート

ベース電流

出力電流

ベース

一旦，ONすると駆動 ドレイン電流がいらなくなる

出力電流

コレクタ

ーラ・リニア・レギュレータと比較して消費電流が少ないとされています．これは図 1 に示すようにバイポーラ・プロセスが電流駆動素子なのに対し，CMOSプロセスは電圧駆動素子だからです．
特にリニア・レギュレータのようにクロック動作を必要としない場合，アナログ動作回路以外の回路での動作電流をほぼゼロにできるので，低消費電流を要求される回路に向いています．
バイポーラ・リニア・レギュレータには，汎用の 3端子レギュレータである 78 シリーズがあります．入力電圧範囲が 30 〜 40 V と高く，電流も 1 A 以上流せるので，多くの白物家電や産業機器に使われています
が，出力端子の構造が NPN ダーリントン出力のため低飽和ではありません．
表 1 にバイポーラ・タイプのリニア・レギュレータの代表である 78 シリーズの主要特性の一部を記します．バイポーラ・リニア・レギュレータは，プロセスでの工程数が CMOS プロセスと比較して，おおよそゲート電圧

エミッタ

ソースベース電流を流すことで，エミッタとコレクタの間に電流が流れるようになる．
出力電流を得るためにはベース電流を流し続ける必要がある

ゲートに電圧を加えることで，ソースとドレインの間に電流が流れるようになる．
ゲートへの電荷チャージ後はONさせるための電流を必要としない（a）バイポーラ・トランジスタ（b）MOSトランジスタ

図1

CMOS リニア・レギュレータがバイポーラ・リニア・レギュレータより消費電流が小さいわけ

表1
バイポーラ・タイプのリニア・レギュレータ
78 シリーズのレギュレータの主要特性

最大出力電流 入力電圧最大定格 動作電流 ドロップアウト電圧
［mA］
［V］
［mA］
［V］
78 ××
1000
35，404〜82@1 A
78M ××
500
35，40
6〜7
2@350 mA
1.7@200 mA
78N ××300
35，40
5〜62@300 mA
78L ××100
30，35，40
6 〜 6.5
1.7@40 mA型

名CMOS リニア・レギュレータの基礎知識

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