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JP4124082B2 - Constant voltage power circuit - Google Patents
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JP4124082B2 - Constant voltage power circuit - Google Patents

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Description

本発明は、直流定電圧を供給する定電圧電源回路に関し、特に電圧制御を担う電圧制御回路部及び過電流保護回路部が集積回路化されている場合において、その集積回路内に寄生する寄生トランジスタの動作に起因して発生する起動時の異常動作を防止する技術に関する。   The present invention relates to a constant voltage power supply circuit that supplies a DC constant voltage, and in particular, when a voltage control circuit unit that performs voltage control and an overcurrent protection circuit unit are integrated, a parasitic transistor that is parasitic in the integrated circuit. The present invention relates to a technique for preventing an abnormal operation at the time of start-up that occurs due to the operation of the device.

近年の車両には多数のロジック回路が使用されており、それらのロジック回路に定電圧を供給する電源として、バッテリーを電源として+5V程度の定電圧を供給する定電圧電源回路が多用されている図3は、このような定電圧電源回路の従来回路の例である。
電源回路1のプラス側の電源入力端子Niは、バッテリーB1よりスイッチSW1を経てプラス電圧の供給を受ける。マイナス側の電源入力端子(接地端子)Ngは、バッテリーB1のマイナス側に接続され、接地されている。
A large number of logic circuits are used in recent vehicles, and a constant voltage power supply circuit that supplies a constant voltage of about +5 V using a battery as a power supply is often used as a power supply for supplying a constant voltage to these logic circuits. Reference numeral 3 is an example of a conventional circuit of such a constant voltage power supply circuit.
The positive power input terminal Ni of the power supply circuit 1 is supplied with a positive voltage from the battery B1 via the switch SW1. A negative power input terminal (ground terminal) Ng is connected to the negative side of the battery B1 and grounded.

電源入力端子Niに供給されたプラス電圧は、出力電流検出用抵抗R1を経て出力段PNPトランジスタTr1のエミッタに供給される。トランジスタTr1のコレクタは、電源回路1の電源出力端子Noに接続されている。トランジスタTr1のベース電流はダーリントン接続されたベース電流制御用NPNトランジスタTr2によって制御され、その制御量によってトランジスタTr1のコレクタ−エミッタ間電圧が変化し、電源出力端子Noに現れる出力電圧Voが一定値(例えば+5V)に制御される。   The positive voltage supplied to the power input terminal Ni is supplied to the emitter of the output stage PNP transistor Tr1 through the output current detection resistor R1. The collector of the transistor Tr1 is connected to the power supply output terminal No of the power supply circuit 1. The base current of the transistor Tr1 is controlled by a Darlington-connected base current control NPN transistor Tr2, and the collector-emitter voltage of the transistor Tr1 changes according to the control amount, and the output voltage Vo appearing at the power output terminal No is a constant value ( For example, it is controlled to + 5V).

トランジスタTr2は、誤差増幅器OP1の出力電圧により制御される。誤差増幅器OP1は、出力電圧Voを抵抗R2とR3で分圧した帰還電圧Vfと基準電圧Vsとの誤差電圧に比例した出力電圧でトランジスタTr2のベースを駆動する。トランジスタTr2のエミッタとマイナス側電源入力端子Ngとの間には抵抗R4が接続されており、トランジスタTr2のエミッタ電圧は、誤差増幅器OP1の出力電圧からトランジスタTr2のベース−エミッタ間電圧を引いた値となる。従って、抵抗R4には、その電圧を抵抗R4の抵抗値で割った電流が流れ、トランジスタTr2のベース電流は小さいことからコレクタ電流にも同じ電流が流れる。   The transistor Tr2 is controlled by the output voltage of the error amplifier OP1. The error amplifier OP1 drives the base of the transistor Tr2 with an output voltage proportional to the error voltage between the feedback voltage Vf obtained by dividing the output voltage Vo by the resistors R2 and R3 and the reference voltage Vs. A resistor R4 is connected between the emitter of the transistor Tr2 and the negative power supply input terminal Ng. The emitter voltage of the transistor Tr2 is a value obtained by subtracting the base-emitter voltage of the transistor Tr2 from the output voltage of the error amplifier OP1. It becomes. Therefore, a current obtained by dividing the voltage by the resistance value of the resistor R4 flows through the resistor R4. Since the base current of the transistor Tr2 is small, the same current flows through the collector current.

トランジスタTr2のコレクタには、トランジスタTr1のベース電流と、トランジスタ4のコレクタ電流とが流れ込む。誤差増幅器OP1は、このトランジスタTr4のコレクタとトランジスタTr2のベースからの電流吸引量をトランジスタTr2によって制御することで、トランジスタTr1のコレクタ−エミッタ間電圧を制御し、出力電圧Voを一定値に制御する。   The base current of the transistor Tr1 and the collector current of the transistor 4 flow into the collector of the transistor Tr2. The error amplifier OP1 controls the collector-emitter voltage of the transistor Tr1 and the output voltage Vo to a constant value by controlling the amount of current drawn from the collector of the transistor Tr4 and the base of the transistor Tr2 by the transistor Tr2. .

トランジスタTr3(第1のPNPトランジスタ)とTr4(第2のPNPトランジスタ)とは、カレントミラー回路21を構成している。その共通のエミッタ端子は、電源入力端子Niから電源供給を受けている。カレントミラー回路21の出力側に当たるトランジスタTr4のセル面積は、入力側のトランジスタTr3より大きく、例えば6倍に形成されており、トランジスタTr4のコレクタからは、トランジスタTr3のコレクタ電流の6倍の定電流がトランジスタTr2のコレクタに供給される。このような定電流をトランジスタTr2に供給するのは、誤差増幅器OP1、トランジスタTr2、Tr1により構成される電圧制御回路の動作を安定化させるためである。トランジスタTr3のコレクタには、入力電圧VeからトランジスタTr3のベース−エミッタ間電圧(約0.6V)を引いた値を抵抗R5の抵抗値で割った大きさの定電流が流れる。   The transistor Tr3 (first PNP transistor) and Tr4 (second PNP transistor) constitute a current mirror circuit 21. The common emitter terminal is supplied with power from the power input terminal Ni. The cell area of the transistor Tr4 corresponding to the output side of the current mirror circuit 21 is larger than that of the input side transistor Tr3, for example, 6 times. From the collector of the transistor Tr4, the constant current is 6 times the collector current of the transistor Tr3. Is supplied to the collector of the transistor Tr2. The reason for supplying such a constant current to the transistor Tr2 is to stabilize the operation of the voltage control circuit constituted by the error amplifier OP1 and the transistors Tr2 and Tr1. A constant current having a magnitude obtained by dividing a value obtained by subtracting the base-emitter voltage (about 0.6 V) of the transistor Tr3 from the input voltage Ve by the resistance value of the resistor R5 flows through the collector of the transistor Tr3.

出力電流検出用抵抗R1の両端には、過電流保護用PNPトランジスタTr5のエミッタ−ベース間順方向と抵抗R6との直列回路が並列に接続されている。電源出力端子Noがマイナス側電源入力端子Ng等と短絡を生じ、出力電流Ioが急増した場合には、抵抗R1の両端の電圧が急上昇し、トランジスタTr5にベース電流が流れてトランジスタTr5のコレクタから電流が流出する。流出したコレクタ電流は、抵抗R7を通り過電流保護用NPNトランジスタTr6のベースに流れ込んでトランジスタTr6を導通させる。導通したトランジスタTr6は、誤差増幅器OP1の出力端子から電流を吸引し、トランジスタTr2のベース電流を減少させる。トランジスタTr2のベース電流が減少すると、トランジスタTr1からのベース電流吸引量も減少し、トランジスタTr1を流れる電流が減少する。こうしてトランジスタTr1に流れる出力電流Ioは制限を受ける。この過電流保護動作が働いた場合にトランジスタTr1に流れる出力電流Ioの値を、トランジスタTr1がその制限された出力電流や発熱により破壊しない程度に収まるように回路定数を調整しておくことで、電源回路1を過電流による破壊から防止することができる。   A series circuit of the forward direction between the emitter and base of the overcurrent protection PNP transistor Tr5 and the resistor R6 is connected in parallel to both ends of the output current detection resistor R1. When the power output terminal No is short-circuited with the negative side power input terminal Ng or the like and the output current Io increases rapidly, the voltage across the resistor R1 rapidly increases, the base current flows through the transistor Tr5, and flows from the collector of the transistor Tr5. Current flows out. The collector current that has flowed out flows into the base of the overcurrent protection NPN transistor Tr6 through the resistor R7, and makes the transistor Tr6 conductive. The conducting transistor Tr6 draws current from the output terminal of the error amplifier OP1, and decreases the base current of the transistor Tr2. When the base current of the transistor Tr2 decreases, the amount of base current drawn from the transistor Tr1 also decreases, and the current flowing through the transistor Tr1 decreases. Thus, the output current Io flowing through the transistor Tr1 is limited. By adjusting the circuit constant so that the value of the output current Io flowing through the transistor Tr1 when this overcurrent protection operation works is kept within a range that the transistor Tr1 is not destroyed by the limited output current or heat generation, The power supply circuit 1 can be prevented from being destroyed by overcurrent.

上述した図3の電源回路1は、ディスクリートな回路部品を使用して構成されている場合には、問題は生じにくい。しかし、電源回路を小型にすることを目的として、例えば図3中の一点鎖線で囲った主要回路部分2を集積回路で構成した場合には、以下に説明するような問題が発生することがある。   The above-described power supply circuit 1 in FIG. 3 is less likely to cause problems when it is configured using discrete circuit components. However, for the purpose of reducing the size of the power supply circuit, for example, when the main circuit portion 2 surrounded by the one-dot chain line in FIG. .

図4は、集積回路で構成される回路部分のうちのトランジスタTr4(第2のPNPトランジスタ)付近の構造例を示したものである。トランジスタTr4は、P型基板3上に形成したN-層4の表面にコレクタ領域5、エミッタ領域6としてのP+領域と、ベース領域4として機能するN-層4とのコンタクトを保つN+のベースコンタクト領域7を形成したラテラルPNPトランジスタとして形成されている。なお、ベース領域4のN-層とP型基板3との間には、ベース領域4の電位勾配を少なくするためN+の埋め込みベース領域8が形成されている。 FIG. 4 shows a structural example in the vicinity of the transistor Tr4 (second PNP transistor) in the circuit portion constituted by the integrated circuit. Transistor Tr4, N was formed on the P-type substrate 3 - collector region 5 on the surface of the layer 4, the P + region as the emitter region 6, N functions as a base region 4 - keep the contact with the layer 4 N + This is formed as a lateral PNP transistor in which the base contact region 7 is formed. An N + buried base region 8 is formed between the N layer of the base region 4 and the P-type substrate 3 in order to reduce the potential gradient of the base region 4.

トランジスタTr4は、図中に示したようにN-層4の表層に形成されたエミッタ領域6、コレクタ領域5と、それらとP型基板3に挟まれたベース領域4とにより構成される。そして、トランジスタTr4が形成されている領域と、他のトランジスタ、接地端子9等が形成されている領域との間にはP型のアイソレーション領域10が形成され、素子間の電気的分離が図られている。 The transistor Tr4 is composed of an emitter region 6 and a collector region 5 formed on the surface layer of the N layer 4 and a base region 4 sandwiched between them and a P-type substrate 3 as shown in the figure. A P-type isolation region 10 is formed between the region where the transistor Tr4 is formed and the region where the other transistor, the ground terminal 9 and the like are formed, thereby achieving electrical isolation between the elements. It has been.

しかし、このように回路を集積回路で構成しアイソレーション領域10でもって素子間分離をした場合、目的とするトランジスタ以外に、好ましくない寄生トランジスタが同時に形成されてしまう。図4中に示した寄生トランジスタTr4e、Tr4bはその代表的なものである。寄生トランジスタTr4eは、トランジスタTr4のエミッタ領域6をエミッタ領域に、トランジスタTr4のベース領域4及び埋め込みベース領域8をベース領域に、P型基板3をコレクタ領域としたPNPトランジスタとして寄生する。また、寄生トランジスタTr4bは、トランジスタTr4のベース領域4をコレクタ領域に、P型のアイソレーション領域10をベース領域に、素子分離された対岸のN-層4をエミッタ領域としたNPNトランジスタとして寄生する。また、寄生トランジスタTr4bのベース(P型基板3領域)と接地GND間には抵抗Rp(低インピーダンス)が存在する。 However, when the circuit is constituted by an integrated circuit and the elements are separated by the isolation region 10, an undesirable parasitic transistor is formed at the same time as the target transistor. The parasitic transistors Tr4e and Tr4b shown in FIG. 4 are typical ones. The parasitic transistor Tr4e is parasitic as a PNP transistor having the emitter region 6 of the transistor Tr4 as an emitter region, the base region 4 and the buried base region 8 of the transistor Tr4 as a base region, and the P-type substrate 3 as a collector region. The parasitic transistor Tr4b is parasitic as an NPN transistor having the base region 4 of the transistor Tr4 as the collector region, the P-type isolation region 10 as the base region, and the separated N layer 4 as the emitter region as the emitter region. . Further, a resistor Rp (low impedance) exists between the base of the parasitic transistor Tr4b (P-type substrate 3 region) and the ground GND.

このような寄生トランジスタTr4e、Tr4bが存在すると、それらが予期しない時に動作して、電源回路1に異常動作を生じさせる。以下に、電源回路1を立ち上げる際に生じることのある寄生トランジスタに起因する異常動作について説明する。   If such parasitic transistors Tr4e and Tr4b exist, they operate when they are not expected to cause the power supply circuit 1 to operate abnormally. Hereinafter, an abnormal operation caused by a parasitic transistor that may occur when starting up the power supply circuit 1 will be described.

図5には、図4で説明した寄生トランジスタTr4bを図3の電源回路1中に追加した回路図を、また図6には図5の電源回路1を立ち上げる際に生じることのある異常な電圧波形の例を示す。   5 is a circuit diagram in which the parasitic transistor Tr4b described in FIG. 4 is added to the power supply circuit 1 of FIG. 3, and FIG. 6 is an abnormal case that may occur when the power supply circuit 1 of FIG. An example of a voltage waveform is shown.

スイッチSW1が投入されると、電源入力端子Niの入力電圧VeはバッテリーB1からの電圧(14V)を受けて、図6の最初の立ち上がり部分に示すように急激に上昇する(図6のA部分)。これによりトランジスタTr3のコレクタに電流が流れ、カレントミラー比で決まる電流がトランジスタTr4のコレクタから流出しようとする。しかし、トランジスタTr3、Tr4の起動時間は短いのに比べ、誤差増幅器OP1やそれに基準電圧Vsを供給する回路は多数のトランジスタを用いて構成されているため起動に時間がかかる。従って、トランジスタTr4がONした時点では、誤差増幅器OP1の出力はLレベルで、それにより駆動されるトランジスタTr2は、まだOFF状態にある。   When the switch SW1 is turned on, the input voltage Ve at the power input terminal Ni receives the voltage (14V) from the battery B1, and rises rapidly as shown in the first rising part of FIG. 6 (part A of FIG. 6). ). As a result, a current flows through the collector of the transistor Tr3, and a current determined by the current mirror ratio tends to flow out of the collector of the transistor Tr4. However, the start-up time of the transistors Tr3 and Tr4 is short, but the error amplifier OP1 and the circuit for supplying the reference voltage Vs to the error amplifier OP1 are configured using a large number of transistors, so that start-up takes time. Therefore, when the transistor Tr4 is turned on, the output of the error amplifier OP1 is at the L level, and the transistor Tr2 driven thereby is still in the OFF state.

その後、誤差増幅器OP1は動作を開始する。そして、誤差増幅器OP1は、出力電圧を上昇させるためにトランジスタTr2を導通させる。トランジスタTr2は、トランジスタTr1のベース電流を吸引すると同時にトランジスタ4のコレクタ電流をも吸引する。こうしてトランジスタ4のコレクタ電流が流れ始める。この時点では、誤差増幅器OP1のプラス電源端子電圧は、マイナス側入力端子電圧より高いため、誤差増幅器OP1は、トランジスタTr2を駆動してトランジスタTr1のベースから大きな電流を吸引し、トランジスタTr1に大きな出力電流Ioを流そうとする。   Thereafter, the error amplifier OP1 starts operating. Then, the error amplifier OP1 conducts the transistor Tr2 in order to increase the output voltage. The transistor Tr2 attracts the collector current of the transistor 4 simultaneously with the base current of the transistor Tr1. Thus, the collector current of the transistor 4 starts to flow. At this time, since the positive power supply terminal voltage of the error amplifier OP1 is higher than the negative input terminal voltage, the error amplifier OP1 drives the transistor Tr2 and draws a large current from the base of the transistor Tr1, and outputs a large output to the transistor Tr1. Attempt to pass current Io.

そして、出力電流Ioが増大すると抵抗R1の両端の電位差が増加してトランジスタTr5にベース電流が流れ始める。トランジスタTr5のコレクタ電流が流れると、トランジスタTr6のベースに電流を供給しトランジスタTr6を導通させ、トランジスタTr2のベース電流を吸引する。このためトランジスタTr2のコレクタ電流が減少し、トランジスタTr1のベース電流も減少する。すると、出力電流Ioが制限され、抵抗R1の両端にはトランジスタTr5を駆動する電位差が得られず、トランジスタTr5はOFF状態となる。   When the output current Io increases, the potential difference between both ends of the resistor R1 increases and the base current starts to flow through the transistor Tr5. When the collector current of the transistor Tr5 flows, current is supplied to the base of the transistor Tr6, the transistor Tr6 is turned on, and the base current of the transistor Tr2 is attracted. For this reason, the collector current of the transistor Tr2 decreases, and the base current of the transistor Tr1 also decreases. Then, the output current Io is limited, the potential difference for driving the transistor Tr5 cannot be obtained at both ends of the resistor R1, and the transistor Tr5 is turned off.

こうして電源回路1の立ち上がり時には、トランジスタTr5がON、OFFを繰り返しながら動作し、それに伴いトランジスタTr6、Tr2もON、OFFを繰り返すことによって、トランジスタTr1の出力電流Ioの増大は抑えられ、その値は回路定数で決まる所定の値に制限される(図6のB部分)。この時、トランジスタTr5からP型基板3に寄生電流Ipが流れるが、誤差増幅器OP1を誤動作させるレベルではない。   Thus, when the power supply circuit 1 rises, the transistor Tr5 operates while being repeatedly turned on and off, and accordingly, the transistors Tr6 and Tr2 are also turned on and off repeatedly, thereby suppressing an increase in the output current Io of the transistor Tr1 and its value is It is limited to a predetermined value determined by a circuit constant (B portion in FIG. 6). At this time, a parasitic current Ip flows from the transistor Tr5 to the P-type substrate 3, but it is not at a level that causes the error amplifier OP1 to malfunction.

この状態でスイッチングSW1のチャタリングにより、電源入力端子Niの波形が割れて電圧が低下すると(図6のC部分)、電源出力端子Noと接地GND間のコンデンサC1に溜まった電荷が、トランジスタTr1のコレクタ−ベースを経由してトランジスタ4のコレクタに流れ込むと同時に、その一部はベース領域4を通ってさらに寄生トランジスタTr4bのベース領域であるP型基板3に流れ込む。また、電源回路1の立ち上がり時には、前述した動作と同時に、トランジスタTr4がONした時にエミッタからベース領域4に流れ込んだ電流はP型基板3にも流れ込む。さらにトランジスタTr5がONした時にエミッタからベース領域4に流れ込んだ電流もP型基板3に流れ込む。このため、トランジスタTr5のベース電流は、寄生トランジスタへ流れ込んだ電流分だけ少なくなり、トランジスタTr5のコレクタ電流も減少する。よって、トランジスタTr6は導通しにくい方向へ働く。   In this state, when the voltage of the power input terminal Ni is broken and the voltage drops due to chattering of the switching SW1 (C portion in FIG. 6), the electric charge accumulated in the capacitor C1 between the power output terminal No and the ground GND is transferred to the transistor Tr1. At the same time as it flows into the collector of the transistor 4 via the collector-base, a part of it also flows into the P-type substrate 3 which is the base region of the parasitic transistor Tr4b through the base region 4. When the power supply circuit 1 rises, simultaneously with the above-described operation, the current that flows from the emitter to the base region 4 when the transistor Tr4 is turned on also flows into the P-type substrate 3. Furthermore, the current that flows from the emitter into the base region 4 when the transistor Tr5 is turned on also flows into the P-type substrate 3. For this reason, the base current of the transistor Tr5 is reduced by the amount of current flowing into the parasitic transistor, and the collector current of the transistor Tr5 is also reduced. Therefore, the transistor Tr6 works in a direction in which it is difficult to conduct.

P型基板3へ流れ込む寄生電流は以上の3つの経路から流れ込むと考えられるが、スイッチSW1のON時のトランジスタTr4のエミッタからの経路に加えて、スイッチSW1のチャタリングによりトランジスタTr4のコレクタから流れ込み、さらに過電流保護用トランジスタTr5がONしたときにエミッタから流れ込む電流が加わることで、寄生トランジスタTr4bはついに導通状態に至る。   Although the parasitic current flowing into the P-type substrate 3 is considered to flow from the above three paths, in addition to the path from the emitter of the transistor Tr4 when the switch SW1 is ON, the parasitic current flows from the collector of the transistor Tr4 by the chattering of the switch SW1. Further, when the current flowing from the emitter is added when the overcurrent protection transistor Tr5 is turned on, the parasitic transistor Tr4b finally becomes conductive.

導通状態に至った寄生トランジスタTr4bにより、電源入力端子NiからトランジスタTr4もしくはトランジスタTr5を経由して、接地GND間が短絡された状態になり大電流が流れる。また寄生トランジスタTr4bのコレクタは、誤差増幅器OP1内部のトランジスタとも寄生経路でつながっており、トランジスタTr4bが導通状態では、誤差増幅器OP1内部のあるトランジスタから電流を吸引する。そのトランジスタがOP1出力をHレベルにするような場合、寄生トランジスタTr4bが導通しているためOP1の出力はHレベルが続き、かつ前述したようにトランジスタTr6が導通しにくい方向へ働いているため、次段のトランジスタTr2は導通し続ける。   Due to the parasitic transistor Tr4b that has reached the conductive state, the ground GND is short-circuited from the power supply input terminal Ni via the transistor Tr4 or the transistor Tr5, and a large current flows. The collector of the parasitic transistor Tr4b is also connected to the transistor inside the error amplifier OP1 through a parasitic path. When the transistor Tr4b is in a conductive state, current is drawn from a certain transistor inside the error amplifier OP1. When the transistor makes the OP1 output H level, since the parasitic transistor Tr4b is conductive, the output of OP1 continues to be at the H level, and as described above, the transistor Tr6 does not easily conduct. The next-stage transistor Tr2 continues to conduct.

よってトランジスタTr1のベース電流を吸引し続け、出力電圧Voは定格(5V)を超えて上昇を続ける。さらに出力電圧Voは上昇するが、入力電圧Veに近くなると、過電流保護用トランジスタTr5がON、OFFを繰り返していた状態から、完全にOFF状態となり、トランジスタTr5を介する寄生トランジスタTr4bへの電流経路はなくなる。この状態では、トランジスタTr4のベース領域から寄生トランジスタTr4bへの経路は残るが、寄生トランジスタTr4bは十分に導通するには至らず、誤差増幅器OP1の内部トランジスタから電流を吸引することもない。よって、「背景技術」で説明したような本来の制御作用が働き、また電源出力端子Noからは負荷電流が流出するため、出力電圧Voは徐々に低下してやがて定格電圧(5V)に戻る。   Therefore, the base current of the transistor Tr1 is continuously attracted, and the output voltage Vo continues to rise beyond the rating (5V). When the output voltage Vo further increases, but close to the input voltage Ve, the overcurrent protection transistor Tr5 is completely turned off from the state in which the overcurrent protection transistor Tr5 was repeatedly turned on and off, and the current path to the parasitic transistor Tr4b via the transistor Tr5 Will disappear. In this state, the path from the base region of the transistor Tr4 to the parasitic transistor Tr4b remains, but the parasitic transistor Tr4b does not sufficiently conduct and does not draw current from the internal transistor of the error amplifier OP1. Therefore, the original control action as described in “Background Art” works, and the load current flows out from the power output terminal No. Therefore, the output voltage Vo gradually decreases and eventually returns to the rated voltage (5 V).

このようにして電源入力端子Niの入力電圧Ve、電源出力端子Noの出力電圧Voがそれぞれの定格値に到達した後は、本来の制御作用が働いて、出力電圧Voは定格(5V)に維持される。
このような動作により図3、図5に示した従来回路においては、出力電圧Voは最終的に定格電圧(5V)に制御される。しかし、その起動途中においては、スイッチSW1のチャタリングにより集積回路化された部分2内に寄生するトランジスタTr4bが一時的に動作して、出力電圧Voはオーバーシュートする現象が現れる。
Thus, after the input voltage Ve at the power input terminal Ni and the output voltage Vo at the power output terminal No have reached the respective rated values, the original control action is performed and the output voltage Vo is maintained at the rated (5V). Is done.
With this operation, in the conventional circuit shown in FIGS. 3 and 5, the output voltage Vo is finally controlled to the rated voltage (5 V). However, during the start-up, the transistor Tr4b parasitic in the integrated circuit portion 2 due to chattering of the switch SW1 temporarily operates, and the output voltage Vo overshoots.

本発明は、従来回路で発生することのあるかかる問題を解決するためになされたもので、電源回路1の起動時に寄生トランジスタTr4bが動作することがないようにして、大電流の流れ込み及び出力電圧Voのオーバーシュートを防止することを課題とする。   The present invention has been made to solve such a problem that may occur in the conventional circuit, and prevents the parasitic transistor Tr4b from operating when the power supply circuit 1 is started up. It is an object to prevent Vo overshoot.

前記課題を達成するための本発明の定電圧電源回路は、一端が電源入力端子に接続された出力電流検出用抵抗と、エミッタが前記出力電流検出用抵抗の他端に接続され、コレクタが電源出力端子に接続された出力段PNPトランジスタと、コレクタが該出力段PNPトランジスタのベースに接続され、自己のベースに印加された電圧に比例する電流をコレクタから吸引して接地端子に流すベース電流制御用NPNトランジスタと、前記電源入力端子から電源供給を受け、前記電源出力端子の電圧を分圧した帰還電圧と基準電圧との差電圧に比例した電圧を前記ベース電流制御用NPNトランジスタのベースに印加することにより、前記出力段PNPトランジスタのベース電流を制御して電源出力端子の電圧を所定の値に制御する誤差増幅器と、一端が前記電源入力端子に接続された電流制限抵抗と、ベース共通、エミッタ共通に接続された第1、第2のPNPトランジスタで構成されたカレントミラー回路であって、共通接続されたエミッタは前記電流制限抵抗の他端に接続され、第1のPNPトランジスタのコレクタは抵抗を介して接地に接続され、第2のPNPトランジスタのコレクタは前記ベース電流制御用NPNトランジスタのコレクタに接続されたカレントミラー回路と、エミッタが前記電流制限抵抗の他端に接続され、ベースが抵抗を介して前記出力段PNPトランジスタのエミッタに接続された過電流保護用PNPトランジスタと、該過電流保護用PNPトランジスタのコレクタ電流に比例した電流を、前記誤差増幅器の出力端子より吸引して接地端子に流す過電流保護用NPNトランジスタと、を備えた定電圧電源回路である。   To achieve the above object, the constant voltage power supply circuit of the present invention includes an output current detection resistor having one end connected to a power input terminal, an emitter connected to the other end of the output current detection resistor, and a collector connected to a power source. An output stage PNP transistor connected to the output terminal, and a collector connected to the base of the output stage PNP transistor, and a base current control that draws a current proportional to the voltage applied to its own base from the collector and flows it to the ground terminal The NPN transistor for power supply is supplied with power from the power supply input terminal, and a voltage proportional to the difference voltage between the feedback voltage obtained by dividing the voltage at the power supply output terminal and the reference voltage is applied to the base of the NPN transistor for base current control An error amplifier for controlling a base current of the output stage PNP transistor to control a voltage at a power supply output terminal to a predetermined value; A current mirror circuit having one end connected to the power input terminal and a first and second PNP transistor connected to a common base and a common emitter. Connected to the other end of the current limiting resistor, the collector of the first PNP transistor is connected to the ground through the resistor, and the collector of the second PNP transistor is connected to the collector of the NPN transistor for base current control A circuit, an overcurrent protection PNP transistor having an emitter connected to the other end of the current limiting resistor and a base connected to the emitter of the output stage PNP transistor via a resistor, and a collector of the overcurrent protection PNP transistor Overcurrent that draws current proportional to the current from the output terminal of the error amplifier and flows it to the ground terminal And Mamoruyo NPN transistor, a constant voltage power supply circuit which includes a.

このような構成の定電圧電源回路によれば、前記出力電流検出用抵抗と出力段PNPトランジスタとを除く回路部分を集積回路で構成したとしても、前記カレントミラー回路を構成する第1、第2のPNPトランジスタ周辺に寄生する寄生トランジスタおよび過電流保護用PNPトランジスタ周辺に寄生する寄生トランジスタが導通することを防止することができる。そのため、電源入力端子に非安定直流電圧を印加して起動する際に、寄生トランジスタの導通による電源入力端子と接地間の短絡現象や出力電圧のオーバーシュートといった異常動作が生ぜず、スムーズに電源回路を立ち上げることが可能になる。   According to the constant voltage power supply circuit having such a configuration, even if the circuit portion excluding the output current detection resistor and the output stage PNP transistor is configured by an integrated circuit, the first and second components constituting the current mirror circuit are configured. It is possible to prevent the parasitic transistor parasitic around the PNP transistor and the parasitic transistor around the PNP transistor for overcurrent protection from conducting. Therefore, when starting by applying an unstable DC voltage to the power input terminal, abnormal operation such as short circuit phenomenon between the power input terminal and the ground due to conduction of the parasitic transistor and overshoot of the output voltage does not occur, and the power circuit smoothly Can be launched.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明の一実施形態を示す電源回路の回路図である。図1の電源回路1aは、従来回路である図3の電源回路1と大部分が同一であるので、同一部分には同一符号を付してその説明を繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram of a power supply circuit showing an embodiment of the present invention. The power supply circuit 1a in FIG. 1 is mostly the same as the power supply circuit 1 in FIG. 3 which is a conventional circuit, and therefore, the same parts are denoted by the same reference numerals and description thereof is not repeated.

図1の電源回路1aが従来回路である図3の電源回路1と異なる点は、電源入力端子Niと、トランジスタTr3、Tr4、Tr5の共通エミッタ端子との間に電流制限抵抗R9が追加されている点のみである。   The power supply circuit 1a of FIG. 1 is different from the power supply circuit 1 of FIG. 3 which is a conventional circuit in that a current limiting resistor R9 is added between the power supply input terminal Ni and the common emitter terminal of the transistors Tr3, Tr4, Tr5. It is only a point.

この追加した電流制限抵抗R9は、主としてトランジスタTr4のエミッタからベースに流れ込む電流を制限する働きをする。抵抗R9を追加したことで、トランジスタTr3のエミッタ電位が抵抗R9における電圧降下分だけ低下するために、トランジスタTr3、Tr4により構成されるカレントミラー回路21の出力電流を決める抵抗R5を流れる基準電流が少なくなる。   The added current limiting resistor R9 mainly functions to limit the current flowing from the emitter of the transistor Tr4 to the base. By adding the resistor R9, the emitter potential of the transistor Tr3 is reduced by the voltage drop in the resistor R9, so that the reference current flowing through the resistor R5 that determines the output current of the current mirror circuit 21 constituted by the transistors Tr3 and Tr4 is increased. Less.

カレントミラー回路21の入力基準電流であるトランジスタTr3のコレクタ電流が減少すると、カレントミラー比で決まるトランジスタTr4のエミッタ電流及びコレクタ電流も同じ比率で低下する。こうして、トランジスタTr4のエミッタ電流が減少すると、図4、図5の寄生トランジスタTr4eのコレクタから流出する寄生電流Ipも少なくなるので、寄生トランジスタTr4bのベースに流れる電流が減少して寄生トランジスタTr4bは導通しにくくなる。   When the collector current of the transistor Tr3, which is the input reference current of the current mirror circuit 21, decreases, the emitter current and collector current of the transistor Tr4 determined by the current mirror ratio also decrease at the same ratio. Thus, when the emitter current of the transistor Tr4 decreases, the parasitic current Ip flowing out from the collector of the parasitic transistor Tr4e in FIGS. 4 and 5 also decreases, so that the current flowing through the base of the parasitic transistor Tr4b decreases and the parasitic transistor Tr4b becomes conductive. It becomes difficult to do.

同様に、トランジスタTr5のエミッタ電流も減少するので、寄生電流Ipも少なくなる。さらに、スイッチSW1によるチャタリングにより、出力のコンデンサC1から電流がトランジスタTr1、Tr4を経由して寄生電流Ipが流れても、トランジスタTr4、Tr5からの寄生電流が減少しているため、寄生トランジスタTr4bは導通しにくい。
また、仮に寄生トランジスタTr4bが導通して電流が流れようとしても、その電流は追加した抵抗R9を通して流れるため、従来回路の場合に比べてその電流値は大幅に制限を受け、集積回路に与えるダメージは大幅に減少することとなる。
Similarly, since the emitter current of the transistor Tr5 also decreases, the parasitic current Ip also decreases. Furthermore, even if a parasitic current Ip flows from the output capacitor C1 through the transistors Tr1 and Tr4 due to chattering by the switch SW1, the parasitic current from the transistors Tr4 and Tr5 is reduced, so that the parasitic transistor Tr4b Difficult to conduct.
Even if the parasitic transistor Tr4b is turned on and a current flows, the current flows through the added resistor R9. Therefore, the current value is greatly limited as compared with the conventional circuit, and damage to the integrated circuit is caused. Will be greatly reduced.

このように、追加した抵抗R9は、寄生トランジスタTr4bの導通を妨げる効果を発揮する。図2は、本実施形態の図1の電源回路1aの起動時の電圧波形の例を示したものである。図で分かるように、抵抗R9を追加したことにより、電源入力端子NiにスイッチSW1によるチャタリングが生じたとしても、寄生トランジスタTr4bが導通しないため、出力電圧Voはオーバーシュートすることなく、定格出力電圧(5V)にスムーズに収束している。   Thus, the added resistor R9 exhibits an effect of preventing the parasitic transistor Tr4b from conducting. FIG. 2 shows an example of voltage waveforms at the time of starting the power supply circuit 1a of FIG. 1 of the present embodiment. As can be seen from the figure, even if chattering due to the switch SW1 occurs at the power input terminal Ni due to the addition of the resistor R9, the parasitic transistor Tr4b does not conduct, so the output voltage Vo does not overshoot and the rated output voltage Converges smoothly at (5V).

このように本実施形態によれば、抵抗R9を追加したことで寄生トランジスタTr4bの導通を阻止することができ、電源回路をスムーズに立ち上げることができる。   As described above, according to this embodiment, the addition of the resistor R9 can prevent the parasitic transistor Tr4b from conducting, and the power supply circuit can be started up smoothly.

本発明に係る電源回路の回路図である。It is a circuit diagram of a power supply circuit according to the present invention. 図1の電源回路の起動時の電圧波形の例である。It is an example of the voltage waveform at the time of starting of the power supply circuit of FIG. 従来技術による電源回路である。It is a power supply circuit by a prior art. 従来回路における寄生トランジスタの存在と動作を説明する図である。It is a figure explaining presence and operation of a parasitic transistor in a conventional circuit. 従来回路に寄生トランジスタを追加した回路図である。It is the circuit diagram which added the parasitic transistor to the conventional circuit. 従来回路の起動時の電圧波形の例である。It is an example of the voltage waveform at the time of starting of a conventional circuit.

符号の説明Explanation of symbols

図面中、1、1aは定電圧電源回路、2は集積回路部分、3はP型基板、4はベース領域、5はコレクタ領域、6はエミッタ領域、7はベース領域、8は埋め込みベース領域、10はアイソレーション領域、21はカレントミラー回路、B1はバッテリー、Ngはマイナス側電源入力端子、Niはプラス側電源入力端子、Noは電源出力端子、OP1は誤差増幅器、R1は出力電流検出用抵抗、R9は電流制限抵抗、RpはP型基板と接地GND間抵抗、SW1はスイッチ、Tr1は出力段PNPトランジスタ、Tr2ベース電流制御用NPNトランジスタ、Tr3は第1のPNPトランジスタ、Tr4は第2のPNPトランジスタ、Tr4b、Tr4eは寄生トランジスタ、Tr5は過電流保護用PNPトランジスタ、Tr6は過電流保護用NPNトランジスタ、Veは入力電圧、Vfは帰還電圧、Voは出力電圧、Vsは基準電圧を示す。

In the drawings, 1, 1a is a constant voltage power supply circuit, 2 is an integrated circuit portion, 3 is a P-type substrate, 4 is a base region, 5 is a collector region, 6 is an emitter region, 7 is a base region, 8 is a buried base region, 10 is an isolation region, 21 is a current mirror circuit, B1 is a battery, Ng is a negative power supply input terminal, Ni is a positive power supply input terminal, No is a power supply output terminal, OP1 is an error amplifier, and R1 is an output current detection resistor. , R9 is a current limiting resistor, Rp is a resistor between the P-type substrate and the ground GND, SW1 is a switch, Tr1 is an output stage PNP transistor, Tr2 base current control NPN transistor, Tr3 is a first PNP transistor, and Tr4 is a second resistor PNP transistors, Tr4b and Tr4e are parasitic transistors, Tr5 is an overcurrent protection PNP transistor, Tr6 is an overcurrent protection NPN transistor, Ve is an input voltage, Vf is a feedback voltage, Vo is an output voltage, and Vs is a reference voltage.

Claims (1)

一端が電源入力端子に接続された出力電流検出用抵抗と、
エミッタが前記出力電流検出用抵抗の他端に接続され、コレクタが電源出力端子に接続された出力段PNPトランジスタと、
コレクタが該出力段PNPトランジスタのベースに接続され、自己のベースに印加された電圧に比例する電流をコレクタから吸引して接地端子に流すベース電流制御用NPNトランジスタと、
前記電源入力端子から電源供給を受け、前記電源出力端子の電圧を分圧した帰還電圧と基準電圧との差電圧に比例した電圧を前記ベース電流制御用NPNトランジスタのベースに印加することにより、前記出力段PNPトランジスタのベース電流を制御して電源出力端子の電圧を所定の値に制御する誤差増幅器と、
一端が前記電源入力端子に接続された電流制限抵抗と、
ベース共通、エミッタ共通に接続された第1、第2のPNPトランジスタで構成されたカレントミラー回路であって、共通接続されたエミッタは前記電流制限抵抗の他端に接続され、第1のPNPトランジスタのコレクタは抵抗を介して接地に接続され、第2のPNPトランジスタのコレクタは前記ベース電流制御用NPNトランジスタのコレクタに接続されたカレントミラー回路と、
エミッタが前記電流制限抵抗の他端に接続され、ベースが抵抗を介して前記出力段PNPトランジスタのエミッタに接続された過電流保護用PNPトランジスタと、
該過電流保護用PNPトランジスタのコレクタ電流に比例した電流を、前記誤差増幅器の出力端子より吸引して接地端子に流す過電流保護用NPNトランジスタと、
を備えた定電圧電源回路。

An output current detection resistor having one end connected to the power input terminal;
An output stage PNP transistor having an emitter connected to the other end of the output current detection resistor and a collector connected to a power supply output terminal;
A base current controlling NPN transistor having a collector connected to the base of the output stage PNP transistor, and sucking a current proportional to a voltage applied to the base of the output stage PNP transistor from the collector to flow to a ground terminal;
By receiving a power supply from the power input terminal and applying a voltage proportional to a difference voltage between a feedback voltage obtained by dividing the voltage of the power output terminal and a reference voltage to the base of the NPN transistor for base current control, An error amplifier that controls the base current of the output stage PNP transistor to control the voltage of the power supply output terminal to a predetermined value;
A current limiting resistor having one end connected to the power input terminal;
A current mirror circuit composed of first and second PNP transistors connected to a common base and a common emitter, wherein the commonly connected emitter is connected to the other end of the current limiting resistor, and the first PNP transistor And a collector of the second PNP transistor is connected to the ground, and a collector of the second PNP transistor is connected to a collector of the NPN transistor for base current control, and
An overcurrent protection PNP transistor having an emitter connected to the other end of the current limiting resistor and a base connected to the emitter of the output stage PNP transistor via a resistor;
An overcurrent protection NPN transistor that draws a current proportional to the collector current of the overcurrent protection PNP transistor from the output terminal of the error amplifier and flows it to the ground terminal;
Constant voltage power supply circuit with

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