特開 2022-12035 レギュレータ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022012035

(43)【公開日】2022-01-17

(54)【発明の名称】レギュレータ装置

(51)【国際特許分類】

   G05F 1/56 20060101AFI20220107BHJP

【ＦＩ】

G05F1/56 320C

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020113554

(22)【出願日】2020-06-30

(71)【出願人】

【識別番号】000191238

【氏名又は名称】新日本無線株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000237592

【氏名又は名称】株式会社デンソーテン

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】横田 猛昭

(72)【発明者】

【氏名】榎本 光浩

(72)【発明者】

【氏名】久米 正義

(72)【発明者】

【氏名】小宮 基樹

(72)【発明者】

【氏名】榎本 大舗

【テーマコード（参考）】

5H430

【Ｆターム（参考）】

5H430BB01

5H430BB09

5H430BB11

5H430EE03

5H430FF02

5H430FF08

5H430FF12

5H430FF13

5H430HH03

5H430LA07

(57)【要約】

【課題】出力素子が破壊される可能性を低減することを可能としたレギュレータ装置を提供する。
【解決手段】レギュレータと過電流保護回路と、を備えたレギュレータ装置であって、レギュレータは、前記電源端子からの電力が供給される出力素子と、前記出力素子からの出力および負荷抵抗が接続される出力端子と、出力端子における電圧を一定値に維持するように出力素子を制御する出力帰還部と、を備え、過電流保護回路は、電源端子から流れる電流に基づいて第１電圧を生成する第１電圧生成部と、内部を流れる電流の量に応じて変化する第２電圧を生成する第２電圧生成部と、第１電圧と前記第２電圧を比較して、前記第２電圧の低下に伴い前記出力素子を流れる電流を減少させる電流検出部と、出力端子の電圧の低下に伴って、出力素子を流れる電流を第１の減少率で減少させる第１状態と、出力素子を流れる電流を前記第１の減少率より小さい第２の減少率で減少させる第２状態と、を切り替える電圧監視部と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電源端子から供給された電力に基づいて所定の電力を負荷抵抗に供給するレギュレータと、前記負荷抵抗に流れる電流を制御する過電流保護回路と、を備えたレギュレータ装置であって、
前記レギュレータは、
前記電源端子からの電力が供給される出力素子と、
前記出力素子からの出力および前記負荷抵抗が接続される出力端子と、
前記出力端子における電圧を一定値に維持するように前記出力素子を制御する出力帰還部と、
を備え、
前記過電流保護回路は、
前記電源端子から流れる電流に基づいて第１電圧を生成する第１電圧生成部と、
内部を流れる電流の量に応じて変化する第２電圧を生成する第２電圧生成部と、
前記第１電圧と前記第２電圧を比較して、前記第２電圧の増減で前記出力素子を流れる電流を制御する電流検出部と、
前記出力端子の電圧の低下に伴って、前記出力素子を流れる電流を第１減少率で減少させる第１状態と、前記出力素子を流れる電流を前記第１減少率より小さい第２減少率で減少させる第２状態と、を切り替える電圧監視部と、
を備えたレギュレータ装置。

【請求項2】

前記電圧監視部は、前記出力端子の電圧に係る分圧がベース端子に印加されるとともに、コレクタ端子が前記電流検出部の入力端子に共通に接続され、かつエミッタフォロアに接続されたエミッタ電圧がそれぞれ異なる複数の出力電圧検出用トランジスタ、を備えた、
ことを特徴とする請求項１に記載のレギュレータ装置。

【請求項3】

前記出力素子は、出力トランジスタであり、
前記電流検出部は、前記第１電圧が第１入力端子に入力され、前記第２電圧が第２入力端子に入力され、出力電圧に応じて前記出力トランジスタに流れる電流を制御する過電流検出アンプ、を備えた、
ことを特徴とする請求項２に記載のレギュレータ装置。

【請求項4】

前記複数の出力電圧検出用トランジスタは、共通の端子からの前記出力端子の電圧に係る分圧をベース端子に印加する、
ことを特徴とする請求項３に記載のレギュレータ装置。

【請求項5】

前記第２電圧生成部は、前記電源端子に接続され、両端間に前記第２電圧を生成する過電流検出用基準抵抗と、前記過電流検出用基準抵抗とグランド端子間に接続され、前記過電流検出用基準抵抗に定電流を流して前記第２電圧を一定に保つ第１基準電流源をさらに備え、
前記過電流保護回路は、前記複数の出力電圧検出用トランジスタのすべてがオフした場合に、前記第１基準電流源のみに流れる一定の電流よって生じる前記第２電圧に基づいて、前記出力端子に流れる電流を一定に保つ、
ことを特徴とする請求項３または４のいずれか一に記載のレギュレータ装置。

【請求項6】

前記複数の出力電圧検出用トランジスタは、ＮＰＮ型の第１トランジスタと第２トランジスタの２個のトランジスタであり、前記第２トランジスタのベース・エミッタ間電圧は前記第１トランジスタのベース・エミッタ間電圧より小さい、
請求項３乃至５のいずれか一に記載のレギュレータ装置。

【請求項7】

前記電圧監視部は、分圧された電圧がベース端子に印加されたＰＮＰ型の出力電圧検出用トランジスタである第３トランジスタをさらに備え、前記第１トランジスタと第２トランジスタは、それぞれのベース端子がともに前記第３トランジスタのエミッタ端子に接続されている、
ことを特徴とする請求項６に記載のレギュレータ装置。

【請求項8】

前記第１トランジスタと第２トランジスタのベース端子および前記第３トランジスタのエミッタ端子は、前記電源端子に接続された第２基準電流源に接続されている、
請求項７に記載のレギュレータ装置。

【請求項9】

前記出力トランジスタはＰＮＰ型トランジスタであり、
前記出力帰還部は、
前記出力端子における出力電圧を分圧する分圧回路と、第１入力端子に前記分圧回路による分圧が入力され、第２入力端子に基準電圧が入力されたエラーアンプと、を有し、当該エラーアンプの出力電圧を前記出力トランジスタの前記ベース端子に印加する帰還回路である、
請求項３乃至８のいずれか一に記載のレギュレータ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、レギュレータ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

レギュレータ装置は、出力端子を備え、該出力端子に接続された負荷抵抗に対して電源電圧から安定した電力を出力トランジスタ（出力素子の１例）から供給するレギュレータを備える。しかしながら、抵抗の小さな負荷抵抗が出力端子に接続された場合、出力端子の電圧が低下する。このような場合、レギュレータは、例えば帰還回路のような出力帰還回路が機能して出力トランジスタを流れる電流を増加させることで、出力端子における負荷抵抗への出力電圧を一定に保っている。

【0003】

しかしながら、出力端子に接続される負荷抵抗がさらに小さな抵抗である場合、出力端子（即ち出力トランジスタ）から負荷抵抗に流れる電流がさらに増加する。そのため、レギュレータ装置は、出力トランジスタに流れる電流を減少させるための過電流保護回路を備える。過電流保護回路は、出力トランジスタを流れる電流を検出し、出力端子に過大な電流が流れた場合に出力トランジスタを流れる出力電流を減少させる。

【0004】

ところで、上記出力トランジスタは所定の許容損失を有しているが、レギュレータにおける出力電流のピークを上げるように過電流保護回路を設計した場合、出力トランジスタは、当該出力トランジスタが有する許容損失を超過した電流が流れる動作状態となる場合がある。このような場合、出力トランジスタは破壊され、レギュレータの出力電圧が正常に制御されないおそれがある。レギュレータの出力電圧が正常に制御されなくなると、負荷抵抗としての回路や素子が破壊されるおそれがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００６－３５０７２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

このように、過電流保護回路の設計によっては、出力素子が破壊される可能性があった。

【0007】

本発明は、出力素子が破壊される可能性を低減することを可能としたレギュレータ装置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】

【0008】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のレギュレータ装置は、電源端子から供給された電力に基づいて所定の電力を負荷抵抗に供給するレギュレータと、前記負荷抵抗に流れる電流を制御する過電流保護回路と、を備えたレギュレータ装置であって、前記レギュレータは、前記電源端子からの電力が供給される出力素子と、前記出力素子からの出力および前記負荷抵抗が接続される出力端子と、前記出力端子における電圧を一定値に維持するように前記出力素子を制御する出力帰還部と、を備え、前記過電流保護回路は、前記電源端子から流れる電流に基づいて第１電圧を生成する第１電圧生成部と、内部を流れる電流の量に応じて変化する第２電圧を生成する第２電圧生成部と、前記第１電圧と前記第２電圧を比較して、前記第２電圧の低下に伴い前記出力素子を流れる電流を減少させる電流検出部と、前記出力端子の電圧の低下に伴って、前記出力素子を流れる電流を第１減少率で減少させる第１状態と、前記出力素子を流れる電流を前記第１減少率より小さい第２減少率で減少させる第２状態と、を切り替える電圧監視部と、を備える。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、レギュレータ装置の出力素子の許容損失特性に合わせた過電流保護回路の回路設計を行うことができるため、出力素子やレギュレータ装置の負荷として接続される回路や素子が破壊される可能性を低減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本発明の概念を示す説明図である。

【図2】図２は、第１実施形態に係るレギュレータ装置の回路構成の一例を示す図である。

【図3】図３は、レギュレータからの出力における出力電圧・出力電流特性を示す図である。

【図4】図４は、出力電流ピーク値を上げて過電流保護特性を設計した場合の出力電圧・出力電流特性を示す図である。

【図5】図５は、従来のレギュレータ装置の回路構成の一例を示す図である。

【図6】図６は、第２実施形態に係るレギュレータ装置の回路構成の一例を示す図である。

【図7】図７は、第３実施形態に係るレギュレータ装置の回路構成の一例を示す図である。

【図8】図８は、レギュレータからの出力における出力電圧・出力電流特性を示す図である。

【図9】図９は、出力電流ピーク値を上げて過電流保護特性を設計した場合の出力電圧・出力電流特性を示す図である。

【図10】図１０は、第４実施形態に係るレギュレータ装置を具現化した回路構成の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、添付図面を参照しながら、本発明に係る実施形態を詳細に説明する。

【0012】

（発明の概念）
まずは、本発明の概念について説明する。図１は、本発明のレギュレータ装置を概念的に示す説明図である。図１に示すように、本発明のレギュレータ装置１は、電源端子Ｐ１から供給された電力に基づいて所定の電力を負荷抵抗に供給するレギュレータ２と負荷抵抗ＲＬ１に流れる電流を制御する過電流保護回路３を備える。

【0013】

レギュレータ２は、電源端子Ｐ１から電力が供給される出力素子Ｇ１と、出力素子Ｇ１からの出力および負荷抵抗ＲＬ１が接続される出力端子Ｐ３と、出力端子Ｐ３における電圧を一定値に維持するように出力素子Ｇ１を制御する出力帰還部Ｇ２と、を備える。

【0014】

過電流保護回路３は、出力端子Ｐ３の電圧を監視し、出力端子Ｐ３の電圧の低下に伴い所定の電圧より低下した場合に内部に流れる電流が変化する電圧監視部Ｇ８と、電源端子Ｐ１から流れる電流を検知して第１電圧を生成する電流センシング部（第１電圧生成部）Ｇ７と、電圧監視部Ｇ８に流れる電流に応じた第２電圧を生成する第２電圧生成部Ｇ５と、第１電圧と第２電圧を比較して、第２電圧の低下に伴い出力素子Ｇ１に流れる電流を抑制する電流検出部Ｇ６と、を備える。

【0015】

ここで、電圧監視部Ｇ８は、出力端子Ｐ３の電圧の低下に伴い所定の電圧より低下した場合に、第１減少率で減少する電流が流れる第１状態とする出力端子Ｐ３の電圧を監視する電圧監視１部Ｇ３と、出力端子Ｐ３の電圧がさらに低下した場合に、第１減少率より小さい第２減少率で減少する電流が流れる第２状態とする出力端子Ｐ３の電圧を監視する電圧監視２部Ｇ４と、を備える。

【0016】

第２電圧生成部Ｇ５は、電圧監視部Ｇ８が第１状態の場合、第１低下率で低下する第２電圧を生成し、電圧監視部Ｇ８が第２状態の場合、第１低下率より低い第２低下率で低下する第２電圧を生成する。

【0017】

電流検出部Ｇ６は、第１電圧と第１状態あるいは第２状態の第２電圧とを比較して、出力素子Ｇ１を流れる電流を制御する。具体的には、電流検出部Ｇ６は、電圧監視部Ｇ８が第１状態であって、第２電圧が第１低下率で低下した場合に、出力素子Ｇ１に流れる電流を第１減少率で減少させ、電圧監視部Ｇ８が第２状態であって、第２電圧が第２低下率で低下した場合に出力素子Ｇ１に流れる電流を第１減少率より小さい第２減少率で減少させる。

【0018】

<定常動作>
負荷抵抗ＲＬ１の抵抗が比較的大きい定常動作の場合、レギュレータ２は、出力端子Ｐ３に出力される電圧を一定に保つよう出力帰還部Ｇ２が働く。即ち、出力端子Ｐ３の電圧が下がると、出力帰還部Ｇ２からの出力により出力素子Ｇ１に流れる電流が制御されることにより、出力端子Ｐ３の出力電圧を一定に保つ制御が行われる。

【0019】

<過電流保護動作>
負荷抵抗ＲＬ１が定常動作時より小さい抵抗値である場合には、出力素子Ｇ１に過大な電流が流れる。ここで電圧監視部Ｇ８は、出力端子Ｐ３の電圧を監視しており、出力端子Ｐ３における出力電圧が所定の電圧より低下した場合に、第１減少率で減少する電流が流れる第１状態となる。また、電圧監視部Ｇ８は、出力端子Ｐ３における出力電圧がさらに低下した場合に、第１減少率より低い第２減少率で減少する電流が流れる第２状態に切り替わる。

【0020】

第２電圧生成部Ｇ５は、電圧監視部Ｇ８が第１状態である場合に、第１減少率に相当する減少率で減少する電流に伴って第２電圧を生成する。また、第２電圧生成部Ｇ５は、電圧監視部Ｇ８が第２状態である場合に、第１の減少率より小さい第２減少率に相当する減少率で減少する電流に伴って第２電圧を生成する。

【0021】

電流検出部Ｇ６は、電流センシング部Ｇ７の両端間の第１電圧と第２電圧生成部Ｇ５が生成した第２電圧（基準電圧）を入力して比較する。そして、第２電圧が第１低下率で低下した場合に、出力素子Ｇ１の電流を第１減少率で減少させる。また第２電圧が第２低下率で低下した場合に、出力素子Ｇ１の電流を第１減少率より小さい第２減少率で減少させる。

【0022】

このように、電圧監視部Ｇ８が第１状態と第２状態に切り替わるため、出力素子Ｇ１に流れる電流が、第１減少率で減少する状態と第１減少率より小さい第２減少率で減少する状態となる。そのため、出力素子Ｇ１における出力電圧と出力電流の特性が出力素子Ｇ１の許容損失特性を超えない構成とすることができる。これは、第１減少率で減少する第１状態のみで第２状態がなく、出力電圧と出力電流の特性が出力素子Ｇ１の許容損失特性を超えない構成とすることが難しい従来のレギュレータ装置と比較して、本発明の優れた特性といえる。即ち、本発明のレギュレータ装置は、出力素子Ｇ１の過電流を起因とする破壊に対し、安全な回路設計が可能となる。そのため、出力素子Ｇ１や負荷抵抗ＲＬ１として出力端子Ｐ３に接続される他回路や素子が破壊される可能性を低減することが可能となる。

【0023】

（第１実施形態）
次に、本発明の第１実施形態について説明する。図２は、第１実施形態に係るレギュレータ装置１の回路構成の一例を示す図である。図２に示すように、第１実施形態に係るレギュレータ装置１は、電源端子Ｐ１、出力端子Ｐ３、接地されたＧＮＤ端子Ｐ２、レギュレータ２と過電流保護回路３とを備える。電源端子Ｐ１とＧＮＤ端子Ｐ２間には、レギュレータ装置１を駆動するための入力電源（図示せず）が接続される。電源端子Ｐ１には、入力電源に基づいて電源電圧が印加される。出力端子Ｐ３はレギュレータ２の出力端子であり、例えばマイコンＩＣ等の負荷回路が負荷抵抗ＲＬ１として接続される。マイコンＩＣは、多くの演算をしている場合は消費電流が増加し、等価的に負荷抵抗ＲＬ１が小さくなり、動作はしているが演算の少ない場合は消費電流が減少し負荷抵抗ＲＬ１が大きくなる（以下定常動作という）。また、システムスタンバイ時には更に消費電流が減少し、負荷抵抗ＲＬ１がより大きくなる。

【0024】

レギュレータ２は、出力素子Ｇ１と出力帰還部Ｇ２を備える。出力素子Ｇ１は、出力トランジスタＰＮＰ１である。出力帰還部Ｇ２は、帰還抵抗ＲＤ１、帰還抵抗ＲＤ２、帰還抵抗ＲＤ３、エラーアンプＡＭＰ２（以降「アンプＡＭＰ２」という）、基準電圧源ＶＲＥＦ１を備える。アンプＡＭＰ２は、帰還抵抗ＲＤ２と帰還抵抗ＲＤ３の接続点２３が非反転入力端子に接続され、基準電圧源ＶＲＥＦ１が反転入力端子に接続される。即ち、アンプＡＭＰ２の反転入力端子には、基準電圧源ＶＲＥＦ１に基づいた定電圧である基準電圧が印加され、非反転入力端子には、接続点２３における出力端子Ｐ３の分圧電圧が印加される。

【0025】

またレギュレータ２には、過電流保護回路３が接続される。過電流保護回路３は、過電流時に出力トランジスタＰＮＰ１を流れる電流を減少させて、出力トランジスタＰＮＰ１を破壊から保護する。過電流保護回路３は、電流検出抵抗Ｒ１（電流センシング部Ｇ７）、過電流検出用基準抵抗Ｒ２（以降「基準抵抗Ｒ２」という）、第１基準電流源である過電流検出用基準定電流源ＩＲＥＦ１（以降「基準定電流源ＩＲＥＦ１」という）、第１電流生成部Ｄ１、第２電流生成部Ｄ２、電流検出部Ｇ６である過電流検出アンプＡＭＰ１（以降「アンプＡＭＰ１」という）、を備える。基準抵抗Ｒ２と基準定電流源ＩＲＥＦ１が第２電圧生成部Ｇ５を構成する。電流検出抵抗Ｒ１は、一端が電源端子Ｐ１に接続され、他端が出力トランジスタＰＮＰ１のエミッタ端子とアンプＡＭＰ１の第１入力端子に接続されている。電流検出抵抗Ｒ１の両端間に発生する電圧が第１電圧である。即ち、電流検出抵抗Ｒ１は、電源電圧に基づいた第１電圧を生成し、アンプＡＭＰ１の第１入力端子には、第１電圧が印加される。なお、帰還抵抗ＲＤ１、第１電流生成部Ｄ１、第２電流生成部Ｄ２が電圧監視部Ｇ８を構成する。

【0026】

第１電流生成部Ｄ１は、基準抵抗Ｒ２と接続され、接続点１２における出力端子Ｐ３の分圧電圧の変動に対応した第１電流を基準抵抗Ｒ２に流す。第１電流生成部Ｄ１は、第１トランジスタであるＮＰＮ型の出力電圧検出用トランジスタＮＰＮ１（以降「トランジスタＮＰＮ１」という）と過電流検出用調整抵抗Ｒ３（以降「調整抵抗Ｒ３」という）が直列に接続されて構成される。トランジスタＮＰＮ１のベース端子は接続点１２と接続される。トランジスタＮＰＮ１のコレクタ端子は基準抵抗Ｒ２に接続される。トランジスタＮＰＮ１のエミッタ端子は、調整抵抗Ｒ３を介してＧＮＤ端子Ｐ２に接続される。第１電流生成部Ｄ１は、トランジスタＮＰＮ１のベース・エミッタ間電圧に対応したトランジスタＮＰＮ１のコレクタ電流を基準抵抗Ｒ２に流す。

【0027】

第２電流生成部Ｄ２は、基準抵抗Ｒ２と接続され、接続点１２における出力端子Ｐ３の分圧電圧の変動に対応した第２電流を基準抵抗Ｒ２に流す。第２電流生成部Ｄ２は、第２トランジスタであるＮＰＮ型の出力電圧検出用トランジスタＮＰＮ２（以降「トランジスタＮＰＮ２」という）と過電流検出用調整抵抗Ｒ４（以降「調整抵抗Ｒ４」という）と基準電圧源ＶＲＥＦ２が直列に接続されて構成される。トランジスタＮＰＮ２のベース端子は接続点１２と接続される。トランジスタＮＰＮ２のコレクタ端子は基準抵抗Ｒ２に接続される。トランジスタＮＰＮ２のエミッタ端子は、調整抵抗Ｒ４と基準電圧源ＶＲＥＦ２を介してＧＮＤ端子Ｐ２に接続される。第２電流生成部Ｄ２は、トランジスタＮＰＮ２のベース・エミッタ間電圧に対応したトランジスタＮＰＮ２のコレクタ電流を基準抵抗Ｒ２に流す。

【0028】

基準抵抗Ｒ２は、一端が電源端子Ｐ１に接続され、他端がアンプＡＭＰ１の第２入力端子に接続される。基準定電流源ＩＲＥＦ１は、アンプＡＭＰ１の第２入力端子に接続され、内部に一定電流が流れるため、基準抵抗Ｒ２の両端間に一定の電圧降下を生じさせる。即ち、基準定電流源ＩＲＥＦ１に一定の電流が流れることで、アンプＡＭＰ１の第２入力端子には、基準抵抗Ｒ２の両端間に発生する第２電圧が印加される。第２電圧が過電流検出基準電圧（以降「基準電圧」という）である。

【0029】

また、アンプＡＭＰ１の出力端子は、出力トランジスタＰＮＰ１のベース端子に接続される。

【0030】

第１実施形態では、トランジスタＮＰＮ１とトランジスタＮＰＮ２は、同一の特性を有する。トランジスタＮＰＮ１とトランジスタＮＰＮ２は、ベース・エミッタ間電圧が所定の電圧である電圧ＶＢＥ以上の場合はオンし、ベース・エミッタ間電圧が電圧ＶＢＥ未満の場合にはオフする。

【0031】

トランジスタＮＰＮ１のベース端子およびトランジスタＮＰＮ２のベース端子は、共に帰還抵抗ＲＤ１と帰還抵抗ＲＤ２の間の接続点１２に接続され、出力端子Ｐ３の分圧電圧が印加される。トランジスタＮＰＮ１とトランジスタＮＰＮ２は、ともにコレクタ端子が基準抵抗Ｒ２に接続され、基準抵抗Ｒ２にトランジスタＮＰＮ１とトランジスタＮＰＮ２のコレクタ電流が流れる。トランジスタＮＰＮ１とトランジスタＮＰＮ２のコレクタ端子と基準抵抗Ｒ２の接続点がアンプＡＭＰ１の第２入力端子に接続される。

【0032】

また、トランジスタＮＰＮ１は、エミッタ端子が調整抵抗Ｒ３を介してＧＮＤ端子Ｐ２に接続されている。トランジスタＮＰＮ２は、エミッタ端子が、直列に接続された調整抵抗Ｒ４および基準電圧源ＶＲＥＦ２を介してＧＮＤ端子Ｐ２に接続されている。基準電圧源ＶＲＥＦ２は一定の電圧を発生させるため、基準電圧源ＶＲＥＦ２が接続されているトランジスタＮＰＮ２のエミッタ電圧は、トランジスタＮＰＮ１のエミッタ電圧より高い。そのため、トランジスタＮＰＮ２のベース・エミッタ間電圧は、トランジスタＮＰＮ１のベース・エミッタ間電圧より小さい。なお、トランジスタＮＰＮ１のエミッタ電圧およびトランジスタＮＰＮ２のエミッタ電圧は、ベース端子の電圧に追従するエミッタフォロア動作であり、出力電圧変化と同等に変化する。

【0033】

出力端子Ｐ３の電圧が下がってくると、接続点１２の電圧、即ちトランジスタＮＰＮ１とトランジスタＮＰＮ２のベース電圧が下がる。まだこの状態ではトランジスタＮＰＮ１とトランジスタＮＰＮ２はともにオン状態である（この状態が電圧監視部Ｇ８の第１状態である）。さらに接続点１２の電圧が下がってきて、トランジスタＮＰＮ２のベース・エミッタ間電圧が電圧ＶＢＥより小さくなると、トランジスタＮＰＮ２がトランジスタＮＰＮ１より先にオフする（この状態が電圧監視部Ｇ８の第２状態である）。このように、トランジスタＮＰＮ１とトランジスタＮＰＮ２は、オフするタイミングがそれぞれ異なる。

【0034】

<定常動作>
次に、負荷抵抗ＲＬ１の抵抗が比較的大きい定常動作時、即ち負荷であるマイコンＩＣが演算し定常動作している場合のレギュレータ２の動作を説明する。レギュレータ２は、出力帰還部Ｇ２である帰還抵抗ＲＤ１、帰還抵抗ＲＤ２、帰還抵抗ＲＤ３、アンプＡＭＰ２、基準電圧源ＶＲＥＦ１を含む。定常動作時、帰還抵抗ＲＤ１、帰還抵抗ＲＤ２、帰還抵抗ＲＤ３により、接続点２３における出力端子Ｐ３の分圧電圧と基準電圧源ＶＲＥＦ１の電圧がアンプＡＭＰ２により比較・増幅され、アンプＡＭＰ２の出力により出力トランジスタＰＮＰ１のベース電流が制御されることにより、出力端子Ｐ３の出力電圧を一定に保つ制御が行われる。

【0035】

仮に出力端子Ｐ３に接続されるマイコンＩＣの演算が多くなり、負荷抵抗ＲＬ１の抵抗が小さく、レギュレータ２の出力電流(負荷電流)が急峻に増加し、レギュレータ２の出力電圧が一時的に低下した場合、出力電圧の分圧点、即ち帰還抵抗ＲＤ２と帰還抵抗ＲＤ３の接続点２３に接続されたアンプＡＭＰ２の非反転入力端子の入力電圧が低下する。一方、アンプＡＭＰ２の反転入力端子には基準電圧源ＶＲＥＦ１から一定電圧が供給されており、非反転入力端子の電圧低下はアンプＡＭＰ２により増幅され、アンプＡＭＰ２の出力電圧が低下する。アンプＡＭＰ２の出力電圧は出力トランジスタＰＮＰ１のベース電圧として印加されており、アンプＡＭＰ２の出力電圧低下により出力トランジスタＰＮＰ１のコレクタ電流が増加し、出力端子Ｐ３の出力電圧、即ちレギュレータ２の出力電圧が上昇する。以上のアンプＡＭＰ２の動作により、レギュレータ２における出力電圧の低下を補正する方向で負帰還制御がかかり、レギュレータ２の出力電圧は一定値を維持する。

【0036】

このときのレギュレータ２の出力電圧と、出力電流、即ち出力トランジスタＰＮＰ１のコレクタ電流の関係を図３のグラフＴ１に示す。グラフＴ１は、出力端子Ｐ３におけるレギュレータ２の出力電圧と出力電流の特性を示すグラフであり、所謂「フ」の字特性を示す。また、グラフＴ２は、出力トランジスタＰＮＰ１の許容損失特性を示すグラフである。ここで、出力トランジスタＰＮＰ１の許容損失特性とは、出力トランジスタＰＮＰ１におけるコレクタ・エミッタ間電圧とコレクタ電流との積で求められる電力である。通常はこの電力を超えないようにコレクタ・エミッタ間電圧またはコレクタ電流を制限した設計がされる。即ち、図３に示すように、グラフＴ１の特性線がグラフＴ２の特性線より左側に位置する状態である。

【0037】

図３のグラフＴ１の領域（１）は、出力端子Ｐ３において過電流は検出されず、出力帰還部Ｇ２により出力トランジスタＰＮＰ１の出力が定電圧出力制御されており、レギュレータ２として定常動作している。電流検出抵抗Ｒ１での電圧降下は小さく、アンプＡＭＰ１はレギュレータ２の動作（一定電圧出力）に作用していない状態である。

【0038】

<過電流保護動作>
次に、過電流保護時のレギュレータ装置１における過電流保護回路３の動作を説明する。負荷抵抗ＲＬ１が定常動作時より小さい抵抗値である場合には、出力トランジスタＰＮＰ１に過大なコレクタ電流が流れる。コレクタ電流は、エミッタ側に接続された電流検出抵抗Ｒ１によりＩ/Ｖ変換され、変換された第１電圧はアンプＡＭＰ１の第１入力端子へ直接印加される。一方、アンプＡＭＰ１の第２入力端子には基準抵抗Ｒ２が接続される。
このように接続することでアンプＡＭＰ１には、電源端子Ｐ１の電源電圧を基準に、電流検出抵抗Ｒ１と基準抵抗Ｒ２での電圧降下の電圧が差動入力される。基準抵抗Ｒ２の両端間の第２電圧は、基準定電流源ＩＲＥＦ１の出力電流、第１電流生成部が生成したトランジスタＮＰＮ１のコレクタ電流（第１電流）、第２電流生成部が生成したトランジスタＮＰＮ２のコレクタ電流（第２電流）の和により生成され、アンプＡＭＰ１は、基準抵抗Ｒ２の両端間の第２電圧を参照し、電流検出抵抗Ｒ１の電圧降下を検知・増幅する。そしてアンプＡＭＰ１の出力は、出力トランジスタＰＮＰ１のベース電流を制御する。

【0039】

ここで、出力トランジスタＰＮＰ１に過大なコレクタ電流が流れているため、出力トランジスタＰＮＰ１のエミッタ電流も同様に過大であり、電流検出抵抗Ｒ１における電圧降下が大きくなる。電流検出抵抗Ｒ１の電圧降下により、アンプＡＭＰ１の第１入力端子に印加される電圧は同様に低下、第２入力端子に印加される第２電圧は変化しない為、アンプＡＭＰ１の出力電圧、即ち出力トランジスタＰＮＰ１のベース電圧は上昇する。その結果、出力トランジスタＰＮＰ１のコレクタ電流（即ち、出力端子Ｐ３に流れる出力電流）は減少する。

【0040】

上記のように過電流保護回路３が動作することにより、出力トランジスタＰＮＰ１のコレクタ電流の増加は抑えられ、更に負荷抵抗ＲＬ１の抵抗が小さくなった場合、出力端子Ｐ３の出力電圧は低下し、帰還抵抗ＲＤ１、帰還抵抗ＲＤ２、帰還抵抗ＲＤ３により分圧された接続点１２の電圧、即ちトランジスタＮＰＮ１およびトランジスタＮＰＮ２のベース電圧も低下する。トランジスタＮＰＮ１およびトランジスタＮＰＮ２のベース電圧が低下すると、各トランジスタのコレクタ電流は減少し、基準抵抗Ｒ２に流れる電流が減少し、基準抵抗Ｒ２の両端間の第２電圧が低下する。

【0041】

このとき、トランジスタＮＰＮ１およびトランジスタＮＰＮ２それぞれのエミッタ側の回路構成が異なることにより、各トランジスタのコレクタ電流が異なる。具体的には、トランジスタＮＰＮ１のコレクタ電流は、ベース・エミッタ間電圧が保持されている範囲においては、調整抵抗Ｒ３を流れるエミッタ電流とほぼ同等であり、調整抵抗Ｒ３の電圧は上記エミッタフォロア動作により出力電圧と同様に変化する為、この結果トランジスタＮＰＮ１のコレクタ電流は、出力電圧変化範囲全てにおいて出力電圧変化と同等に変化する。

【0042】

一方、トランジスタＮＰＮ２のエミッタ側には調整抵抗Ｒ４および基準電圧源ＶＲＥＦ２が接続されている。そのため、トランジスタＮＰＮ２のエミッタ電圧は一定の電圧がバイアスされた状態となる。トランジスタＮＰＮ２のコレクタ電流は、ベース・エミッタ間電圧が保持されている範囲においては、エミッタフォロア動作により出力電圧変化と同様に変化する。しかしトランジスタＮＰＮ２のエミッタ電圧が所定電圧にバイアスされているため、トランジスタＮＰＮ２のベース・エミッタ間電圧は早期に電圧ＶＢＥ未満となり、トランジスタＮＰＮ１より先にオフ状態になる。即ちトランジスタＮＰＮ１およびトランジスタＮＰＮ２は共通のベース電圧が印加されているため、出力端子Ｐ３の出力電圧が低下していった際、トランジスタＮＰＮ２のベース・エミッタ間電圧の低下が著しく、トランジスタＮＰＮ２が先にオフ状態に転じる。つまり、トランジスタＮＰＮ１とトランジスタＮＰＮ２がともにオン状態の場合、電圧監視部Ｇ８は第１状態であり、電圧監視部Ｇ８に流れる電流は第１減少率で減少する。またトランジスタＮＰＮ１がオンでトランジスタＮＰＮ２がオフ状態の場合、電圧監視部Ｇ８は第２状態であり、電圧監視部Ｇ８に流れる電流は第１減少率より小さい第２減少率で減少する。

【0043】

トランジスタＮＰＮ１およびトランジスタＮＰＮ２のコレクタ端子は、ともに基準抵抗Ｒ２に接続され第２電圧を生成している為、トランジスタＮＰＮ１およびトランジスタＮＰＮ２がともにオン状態（第１状態）の場合とトランジスタＮＰＮ２が先にオフした状態（第２状態）とで、レギュレータ２の出力電圧低下の過程において、レギュレータ２の出力電圧に対するアンプＡＭＰ１の第２電圧低下の低下率（傾斜）が変化することとなる。具体的には、第１状態では、基準抵抗Ｒ２に流れる電流は第１減少率で減少する。また、第２状態では、トランジスタＮＰＮ２がオフしているため、基準抵抗Ｒ２に流れる電流は第１減少率より小さい第２減少率で減少する。

【0044】

このような第１実施形態において、電圧監視部Ｇ８が第１状態と第２状態に切り替わるため、出力トランジスタＰＮＰ１に流れる電流が、第１減少率で減少する状態と第１減少率より小さい第２減少率で減少する状態となる。即ち、電圧監視部Ｇ８が第１状態の場合は、第１電流生成部Ｄ１が生成した第１電流、および第２電流生成部Ｄ２が生成した第２電流が基準抵抗Ｒ２に流れるため、出力トランジスタＰＮＰ１に流れる電流が、第１減少率で減少し、電圧監視部Ｇ８が第２状態の場合は、第１電流生成部Ｄ１が生成した第１電流のみが基準抵抗Ｒ２に流れるため、出力トランジスタＰＮＰ１に流れる電流が、第１減少率より小さい第２減少率で減少する。

【0045】

このように、電圧監視部Ｇ８が２つの減少率で変化する構成とすることによって、レギュレータ装置１の出力端子Ｐ３における過電流保護特性は、より大きな最大出力電流に対応できる回路設計が可能となる。即ち、出力トランジスタＰＮＰ１の過電流を起因とする破壊に対し、より安全な回路設計が可能となる。この結果、出力トランジスタＰＮＰ１や負荷抵抗ＲＬ１として出力端子Ｐ３に接続される他回路や素子の破壊を防止できる。

【0046】

次に、第１実施形態の作用効果を、図５に示した従来のレギュレータ装置１と対比させてより詳細に説明する。図５に示す従来のレギュレータ装置１は、図２に示す第１実施形態と次の構成の違いがある。即ち、従来のレギュレータ装置１は、第１実施形態と比べトランジスタＮＰＮ２、調整抵抗Ｒ４、基準電圧源ＶＲＥＦ２が存在しない。そのため、従来のレギュレータ装置１は、帰還抵抗ＲＤ１、調整抵抗Ｒ３、トランジスタＮＰＮ１で電圧監視部Ｇ８が構成される。このような従来のレギュレータ装置１は、上述の第１実施形態で説明した第１状態と第２状態に変化せず、一方の状態のみとなる。そのため、電圧監視部Ｇ８は、出力端子Ｐ３の電流が増加した場合に、トランジスタＮＰＮ１がオン状態の場合にはアンプＡＭＰ１に入力される第２電圧を出力端子Ｐ３の出力電圧低下に対し線形的に減少させ、アンプＡＭＰ１は、出力トランジスタＰＮＰ１のコレクタ電流を線形的に減少させる。

【0047】

第１実施形態のレギュレータ２の出力電圧と出力電流（即ち出力トランジスタＰＮＰ１のコレクタ電流）の関係を図３の実線の領域（１）～（５）に示す。図中、実線（Ｔ１）がレギュレータ２の出力電圧と出力電流に係る特性線、破線（Ｔ２）が出力トランジスタＰＮＰ１の許容損失特性である。出力トランジスタＰＮＰ１の許容損失特性は、出力トランジスタＰＮＰ１の仕様であらかじめ定められている許容損失を示している。なお、図３のグラフＴ１の領域（１）は、過電流は検出されず、定電圧出力制御されている領域を示している。

【0048】

領域（２）は、レギュレータ２の出力電流が増加し、最大出力電流が出力されている状態である。即ち、レギュレータ２の出力に接続される負荷抵抗ＲＬ１が小さく、出力端子Ｐ３の出力電流が過大になる異常状態である。本領域では電流検出抵抗Ｒ１の電圧降下と基準抵抗Ｒ２の電圧降下が等しく、アンプＡＭＰ１によってレギュレータ２からの出力電流が一定に制御されている（定電圧出力制御から定電流出力制御に切り替わった状態）。

【0049】

この領域（２）を設けない特性とした場合、レギュレータ２の負荷電流のわずかな変化等で出力電圧が低下することで、直ちに後述する領域（３）に入ってしまい、出力電流の低下と出力電圧の低下が同時に生じ、定常動作時の出力電圧となる領域（１）に復帰できなくなる。そのため、実用上、多少出力電流が多くても出力電流を低下させない領域（２）を意図的に作り、上記問題が起こらない特性としている。

【0050】

領域（３）は、領域（２）の状態より更に負荷抵抗ＲＬ１が小さい場合の、出力端子Ｐ３における出力電圧と出力電流の特性の状態を示す。領域（２）と同様、レギュレータ２は出力トランジスタＰＮＰ１からの出力電流の制御状態を継続するが、基準抵抗Ｒ２の両端間の第２電圧がレギュレータ２の出力電圧に比例して低下する。即ち、トランジスタＮＰＮ１及びトランジスタＮＰＮ２におけるベース・エミッタ間電圧の減少によって、第１電流生成部におけるトランジスタＮＰＮ１のコレクタ電流（第１電流）が線形に減少し、かつ第２電流生成部におけるトランジスタＮＰＮ２のコレクタ電流（第２電流）が線形に減少し、これにつれて、基準抵抗Ｒ２の両端間の第２電圧がレギュレータ２の出力電圧に対し第１低下率で線形に低下する。すると、アンプＡＭＰ１の出力、即ち出力トランジスタＰＮＰ１のベース電圧が上昇するため、出力トランジスタＰＮＰ１のコレクタ電流（出力端子Ｐ３を流れる電流）は第１減少率で線形に減少する。なお、領域（３）では、トランジスタＮＰＮ１およびトランジスタＮＰＮ２は、ともにオン状態であり、電圧監視部Ｇ８は第１状態である。

【0051】

領域（４）は、負荷抵抗ＲＬ１の抵抗がさらに小さくなり、領域（３）から更にレギュレータ２の出力電圧が低下し、トランジスタＮＰＮ２におけるベース・エミッタ間電圧が電圧ＶＢＥ未満となる領域における、出力端子Ｐ３における出力電圧と出力電流の特性を示す。即ち、領域（４）では、トランジスタＮＰＮ１はオン状態、トランジスタＮＰＮ２はオフ状態（電圧監視部Ｇ８が第２状態）である。即ち第１電流生成部におけるトランジスタＮＰＮ１のコレクタ電流（第１電流）が減少し、また、第２電流生成部におけるトランジスタＮＰＮ２のコレクタ電流が流れないため、トランジスタＮＰＮ１のエミッタ電圧低下及びベース・エミッタ間電圧の減少によって第２減少率で線形に減少し、これにつれて、基準抵抗Ｒ２の両端間の第２電圧が第１低下率より小さい第２低下率で線形に低下する。すると、アンプＡＭＰ１からの出力、即ち出力トランジスタＰＮＰ１のベース電圧が上昇するため、出力トランジスタＰＮＰ１のコレクタ電流（出力端子Ｐ３を流れる電流）は第１減少率より小さい第２減少率で線形に減少する。

【0052】

このように、領域（４）ではトランジスタＮＰＮ２がオフしているため、出力端子Ｐ３における出力電流が減少する減少率は、領域（３）に比べて小さくなっている。即ち、領域（３）の出力端子Ｐ３における電圧電流特性と領域（４）の出力端子Ｐ３における出力電圧と出力電流の特性のグラフＴ１は、「く」の字状となる。

【0053】

上述したように従来のレギュレータ装置１では、電圧監視部Ｇ８が第１状態のみとなっているため、出力端子Ｐ３における出力電圧と出力電流の特性において領域（３）と領域（４）の状態となることがなく、本発明の「く」の字状の特性とは相違している。

【0054】

出力電流増加によって領域（４）から更にレギュレータ２の出力電圧が低下し、トランジスタＮＰＮ１のベース端子の電圧が低下し、トランジスタＮＰＮ１におけるベース・エミッタ間電圧が電圧ＶＢＥ未満となると、トランジスタＮＰＮ１もオフし領域（５）の状態となる。

【0055】

この領域（５）は、トランジスタＮＰＮ１およびトランジスタＮＰＮ２はともにコレクタ電流が流れず即ち、基準抵抗Ｒ２には第１電流も第２電流も流れず、基準抵抗Ｒ２には基準定電流源ＩＲＥＦ１の定電流のみが流れるため、基準抵抗Ｒ２の両端間の第２電圧は変化せず、レギュレータ２の出力電流は変化しない。このときの第２電圧は基準定電流源ＩＲＥＦ１を流れる定電流により設定される。

【0056】

図３において、実線で示すグラフＴ１は、出力端子Ｐ３における出力電流に対する出力電流の特性線を示すグラフである。グラフＴ１における領域（４）は、出力電圧に対して出力電流の変化率が小さい領域であり、領域（３）は、出力電圧に対して出力電流の変化率が大きい領域である。一方、図３において、破線で示すグラフＴ２は、出力トランジスタＰＮＰ１におけるコレクタ・エミッタ間の電圧におけるコレクタ電流の許容損失特性を示すグラフである。グラフＴ２に示す特性は、レギュレータ２の出力電圧が増加、即ち出力トランジスタＰＮＰ１のコレクタ・エミッタ間電圧が減少するにつれて許容する電流が曲線状に増加することを示す。出力トランジスタＰＮＰ１の許容損失特性は、出力トランジスタＰＮＰ１の仕様であらかじめ定められている。

【0057】

出力トランジスタＰＮＰ１の出力電流が許容損失特性線より小さい場合（グラフＴ１がグラフＴ２の左側に位置する場合）は、出力トランジスタＰＮＰ１は出力トランジスタＰＮＰ１の許容損失特性を超えない。しかしながら、出力トランジスタＰＮＰ１の出力電流の特性線が許容損失特性線より大きい場合（グラフＴ１がグラフＴ２の右側に位置する場合）は、出力トランジスタＰＮＰ１に流れるコレクタ電流は出力トランジスタＰＮＰ１の許容損失特性線を超えることとなる。

【0058】

即ち、許容損失特性線より出力電流が大きい領域では、出力トランジスタＰＮＰ１はその許容損失を超えることとなる。このような状態の場合、出力トランジスタＰＮＰ１は破損する恐れがある。また、出力トランジスタＰＮＰ１が破損すると、レギュレータ２は一定電圧を出力する機能を喪失する為、負荷抵抗ＲＬ１として出力端子Ｐ３に接続される他回路や素子が破壊される恐れがある。

【0059】

第１実施形態によれば、レギュレータ２の出力電流ピーク値を上げて過電流保護特性を設計した場合、図４に示すように、グラフＴ１は領域（１）が長くなり、グラフＴ１が図３の状態より右側に突出する。しかしながら、出力特性は、領域（３）と領域（４）において「く」の字の特性を有することから、グラフＴ２が曲線を示す特性を有していてもグラフＴ１がグラフＴ２と交差することはない。従来のレギュレータ装置１は、出力特性が「く」の字の特性ではないため、グラフＴ１がグラフＴ２と交差する可能性が高く、本発明の第１実施形態では、上記のように優れた特性を得ることができる。

【0060】

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。図６は第２実施形態の回路構成を示す図である。なお、第２実施形態において、第１実施形態と同じ構成については同じ参照符号を付し、説明を簡略化または省略する。第２実施形態では、出力帰還部Ｇ２において、帰還抵抗ＲＤ２と帰還抵抗ＲＤ３の間に帰還抵抗ＲＤ２－２が接続される。また、トランジスタＮＰＮ１のベース端子は、帰還抵抗ＲＤ１と帰還抵抗ＲＤ２の間の接続点１２１に接続される。トランジスタＮＰＮ２のベース端子は、帰還抵抗ＲＤ２と帰還抵抗ＲＤ２－２の間の接続点１２２に接続される。このように接続することで、トランジスタＮＰＮ１のベース端子には、接続点１２１における出力端子Ｐ３の分圧電圧が印加され、トランジスタＮＰＮ２のベース端子には、接続点１２２における出力端子Ｐ３の分圧電圧が印加される。トランジスタＮＰＮ１とトランジスタＮＰＮ２は、ともにコレクタ端子がＡＭＰ１の第２入力端子に接続される。なお、第２実施形態において、トランジスタＮＰＮ１と調整抵抗Ｒ３が第１電流生成部Ｄ１に相当する。また、トランジスタＮＰＮ２と調整抵抗Ｒ４が第２電流生成部Ｄ２に相当する。

【0061】

このような第２実施形態では、トランジスタＮＰＮ１のベース電圧とトランジスタＮＰＮ２のベース電圧が異なり、トランジスタＮＰＮ１のベース電圧はトランジスタＮＰＮ２のベース電圧より高くなっている。つまり、トランジスタＮＰＮ１のベース・エミッタ間電圧はトランジスタＮＰＮ２のベース・エミッタ間電圧と異なる。

【0062】

また、トランジスタＮＰＮ２のエミッタ端子は、調整抵抗Ｒ４を介してＧＮＤ端子Ｐ２に接続される。第２実施形態において、帰還抵抗ＲＤ１、帰還抵抗ＲＤ２、調整抵抗Ｒ３、調整抵抗Ｒ４、トランジスタＮＰＮ１、トランジスタＮＰＮ２が電圧監視部Ｇ８である。そして、トランジスタＮＰＮ１とトランジスタＮＰＮ２がともにオンしている状態が、電圧監視部Ｇ８が第１状態であり、トランジスタＮＰＮ１がオン状態でトランジスタＮＰＮ２がオフしている状態が、電圧監視部Ｇ８が第２状態である。なお、調整抵抗Ｒ３と調整抵抗Ｒ４は、同じ抵抗値であっても異なる抵抗値であってもよい。

【0063】

このような第２実施形態において、電圧監視部Ｇ８が第１状態と第２状態に切り替わるため、出力トランジスタＰＮＰ１に流れるコレクタ電流が、第１減少率で減少する状態と第１減少率より小さい第２減少率で減少する状態となる。即ち、電圧監視部Ｇ８が第１状態の場合は、第１電流生成部Ｄ１が生成した第１電流、および第２電流生成部Ｄ２が生成した第２電流が基準抵抗Ｒ２に流れるため、出力トランジスタＰＮＰ１に流れるコレクタ電流が、第１減少率で減少する状態となり、電圧監視部Ｇ８が第２状態の場合は、第１電流生成部Ｄ１が生成した第１電流のみが基準抵抗Ｒ２に流れるため、出力トランジスタＰＮＰ１に流れるコレクタ電流が、第１減少率より小さい第２減少率で減少する状態となる。そのため、第１実施形態と同様の効果を奏する。

【0064】

第２実施形態に係るレギュレータ装置１は、定常動作時には、出力帰還部Ｇ２の帰還動作によって一定の出力電圧が維持される（図３および図４の領域（１）の状態）。

【0065】

そして、レギュレータ２の出力電圧が低下した場合、トランジスタＮＰＮ１とトランジスタＮＰＮ２がともにオン状態（第１状態）では、出力電圧低下に対し第２電圧生成部Ｇ５に流れる電流が第１減少率で減少して、生成する第２電圧が第１低下率で線形に低下することで、領域（２）を経て領域（３）のように出力トランジスタＰＮＰ１のコレクタ電流が第１減少率で線形に減少する。また、さらにレギュレータ２の出力電圧が低下し、トランジスタＮＰＮ１がオン状態でありトランジスタＮＰＮ２がオフしている状態（第２状態）では、出力電圧低下に対し第２電圧生成部Ｇ５に流れる電流が第１減少率より小さい第２減少率で減少して、生成する第２電圧が第１低下率より小さい第２低下率で線形に低下することで領域（４）のように出力トランジスタＰＮＰ１のコレクタ電流が第１減少率より小さい第２減少率で線形に減少する。即ち、第２実施形態においても、出力電圧と出力電流の特性を示すグラフＴ１において、領域（３）と領域（４）の間で「く」の字状となる。そのため、第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

【0066】

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。図７は、第３実施形態を示す回路図である。第３実施形態は、第１実施形態の変形例である。なお、第３実施形態において、第１実施形態と同一の構成については、第１実施形態と同一符号を付し、説明を簡略化または省略する。

【0067】

第３実施形態では、接続点１２に、第３トランジスタである出力電圧検出用トランジスタＰＮＰ２（以降「トランジスタＰＮＰ２」という）のベース端子を接続する。そして、トランジスタＰＮＰ２のエミッタ端子に、トランジスタＮＰＮ１のベース端子とトランジスタＮＰＮ２のベース端子を接続する。また、トランジスタＰＮＰ２のエミッタ端子と電源端子Ｐ１間に、第２基準電流源である基準定電流源ＩＲＥＦ２を接続する。基準定電流源ＩＲＥＦ２は、トランジスタＰＮＰ２に一定のエミッタ電流を流す。また、トランジスタＰＮＰ２のコレクタ端子は、ＧＮＤ端子Ｐ２に接続される。トランジスタＰＮＰ２のベース端子は、帰還抵抗ＲＤ１と、帰還抵抗ＲＤ２および帰還抵抗ＲＤ３の間の接続点１２に接続され、出力端子Ｐ３の分圧電圧が印加され、トランジスタＰＮＰ２のエミッタフォロワ回路構成によってトランジスタＮＰＮ１のベース端子とトランジスタＮＰＮ２のベース端子にベース電圧を印加する。即ち、第３実施形態では、トランジスタＮＰＮ１のベース端子とトランジスタＮＰＮ２のベース端子には、接続点１２における出力端子Ｐ３の分圧電圧にトランジスタＰＮＰ２のベース・エミッタ間電圧が加算されたベース電圧が印加される。

【0068】

なお、第３実施形態において、帰還抵抗ＲＤ１、調整抵抗Ｒ３、調整抵抗Ｒ４、基準電圧源ＶＲＥＦ２、トランジスタＰＮＰ２、トランジスタＮＰＮ１、トランジスタＮＰＮ２、基準定電流源ＩＲＥＦ２が電圧監視部Ｇ８である。なお、第３実施形態において、トランジスタＮＰＮ１と調整抵抗Ｒ３が第１電流生成部Ｄ１に相当する。また、トランジスタＮＰＮ２と調整抵抗Ｒ４と基準電圧源ＶＲＥＦ２が第２電流生成部Ｄ２に相当する。

【0069】

このような第３実施形態において、電圧監視部Ｇ８が第１状態と第２状態に切り替わるため、出力トランジスタＰＮＰ１に流れるコレクタ電流が、第１減少率で減少する状態と第１減少率より小さい第２減少率で減少する状態となる。即ち、電圧監視部Ｇ８が第１状態の場合は、第１電流生成部Ｄ１が生成した第１電流および第２電流生成部Ｄ２が生成した第２電流が基準抵抗Ｒ２に流れるため、出力トランジスタＰＮＰ１に流れるコレクタ電流が、第１減少率で減少する状態となり、電圧監視部Ｇ８が第２状態の場合は、第１電流生成部Ｄ１が生成した第１電流のみが基準抵抗Ｒ２に流れるため、出力トランジスタＰＮＰ１に流れるコレクタ電流が、第１減少率より小さい第２減少率で減少する状態となる。そのため、第１実施形態と同様の効果を奏する。

【0070】

第３実施形態に係るレギュレータ装置１は、定常動作時は第１実施形態と同じ動作を行う。過電流保護動作時は、出力端子Ｐ３における出力電圧変化はトランジスタＰＮＰ２を通じて、トランジスタＮＰＮ１およびトランジスタＮＰＮ２に伝達される。過電流保護回路３が動作したことによりレギュレータ２の出力電圧が低下した際、トランジスタＰＮＰ２のベース電圧及びエミッタ電圧が低下し、トランジスタＮＰＮ１のベース電圧およびトランジスタＮＰＮ２のベース電圧も同様に低下する。すると、第１実施形態と同様に、基準抵抗Ｒ２における過電流検出用の第２電圧が低下し、出力電圧変化に応じて出力トランジスタＰＮＰ１のコレクタ電流（レギュレータ２の出力電流）が減少する過電流保護特性となる。

【0071】

レギュレータ２の出力電圧が低下した場合、トランジスタＮＰＮ１とトランジスタＮＰＮ２がともにオン状態である第１状態では、出力電圧低下に対し第２電圧生成部Ｇ５に流れる電流が第１減少率で減少して、生成する第２電圧が第１低下率で線形に低下することで出力トランジスタＰＮＰ１には第１減少率で線形に減少したコレクタ電流が流れる。また、さらにレギュレータ２の出力電圧が低下し、トランジスタＮＰＮ１がオン状態でありトランジスタＮＰＮ２がオフしている状態である第２状態では、出力電圧低下に対し第２電圧生成部Ｇ５に流れる電流が第１減少率より小さい第２減少率で減少して、生成する第２電圧が第１低下率より小さい第２低下率で線形に低下することで出力トランジスタＰＮＰ１には第１減少率より小さい第２減少率で線形に減少したコレクタ電流が流れる。

【0072】

この状態における出力端子Ｐ３における出力電圧と出力電流との特性を図８の領域（１）～領域（４）に示す。この領域（１）～領域（４）に示す特性の変化は、第１実施形態と同様である。なお、領域（３）は電圧監視部Ｇ８が第１状態の時のグラフであり、領域（４）は電圧監視部Ｇ８が第２状態の時のグラフである。

【0073】

第３実施形態では、接続点１２における出力端子Ｐ３の出力分圧電圧にトランジスタＰＮＰ２のベース・エミッタ間電圧が加算され、トランジスタＮＰＮ１、トランジスタＮＰＮ２のベース電圧となる。即ち、トランジスタＮＰＮ１のベース電圧およびトランジスタＮＰＮ２のベース電圧が、トランジスタＰＮＰ２におけるベース・エミッタ間電圧分高くなる。そのため、出力電圧が低下する過程でトランジスタＮＰＮ２はオフするが、トランジスタＮＰＮ１はオフしない。そのため、接続点１２の電圧がより低い値まで、出力電圧検出動作を行うことができる。即ち、第３実施形態における出力端子Ｐ３の出力電圧と出力電流の特性には、図３および図４における領域（５）の特性が生じない。

【0074】

このような第３実施形態において、レギュレータ２の出力電流ピーク値を上げて過電流保護特性を設計した場合、図９に示すように、グラフＴ１は領域（１）が長くなり、グラフＴ１が図８の状態より右側に突出する。しかしながら、領域（３）と領域（４）が「く」の字状となることから、グラフＴ１がグラフＴ２と交差しない。そのため、第３実施形態では、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

【0075】

また第３実施形態では、第１実施形態における効果に加え、レギュレータ２の出力電圧に対する過電流保護特性の傾斜をより広い範囲（領域（３）および領域（４）の範囲）にわたって調整することができ、出力トランジスタＰＮＰ１の許容損失特性に合わせた回路設計が幅広く可能となり、設計の自由度、安全性をより上げることができる。

【0076】

また第３実施形態では、接続点１２がトランジスタＮＰＮ１のベース端子およびトランジスタＮＰＮ２のベース端子に直接接続されていない。これは第１実施形態で説明した、接続点１２がトランジスタＮＰＮ１のベース端子およびトランジスタＮＰＮ２のベース端子に直接接続されている構成と異なる。

【0077】

このように第３実施形態では、接続点１２にはトランジスタＰＮＰ２のベース端子のみが接続されていることにより、接続点１２からはトランジスタＰＮＰ２のベース電流のみが流れる。一般的にベース電流はコレクタ電流÷電流増幅率で表され、通常、コレクタ電流に比べ十分小さい値であるため、帰還抵抗ＲＤ１、帰還抵抗ＲＤ２、帰還抵抗ＲＤ３による分圧の精度（接続点２３の電圧）は誤差が少ない。そのため、出力帰還部Ｇ２に及ぼす影響は小さい。

【0078】

また、通常トランジスタのベース・エミッタ間電圧は負の温度係数である。そこで第３実施形態では、上記の構成とすることで、トランジスタＮＰＮ１およびトランジスタＮＰＮ２のベース・エミッタ間電圧の温度による変動分は、トランジスタＰＮＰ２のベース・エミッタ間電圧の温度による変動分により相殺され、温度による影響が少なく、トランジスタＮＰＮ１及びトランジスタＮＰＮ２による過電流検出用基準電流の生成が温度依存の小さい状態で行われる。

【0079】

（第４実施形態）
次に、第４実施形態について説明する。図１０は、第４実施形態を示す回路図である。第４実施形態において、第３実施形態と同じ構成については同一の参照符号を付し、説明を簡略化または省略する。

【0080】

第４実施形態は、第３実施形態の構成において、アンプＡＭＰ１を、アンプＡＭＰ１１とトランジスタＭＰ１で構成している。アンプＡＭＰ１１は、非反転入力端子が電流検出抵抗Ｒ１と出力トランジスタＰＮＰ１のエミッタ端子に接続されている。一方、反転入力端子が基準抵抗Ｒ２とトランジスタＮＰＮ１とトランジスタＮＰＮ２のコレクタ端子に接続されている。

【0081】

また、アンプＡＭＰ１１の出力端子にはトランジスタＭＰ１のゲート端子が接続される。トランジスタＭＰ１のソース端子は、出力トランジスタＰＮＰ１のエミッタ端子（即ち、アンプＡＭＰ１１の非反転入力端子）に接続され、トランジスタＭＰ１のドレイン端子は、出力トランジスタＰＮＰ１のベース端子に接続される。

【0082】

また、トランジスタＮＰＮ２のエミッタ端子には、直列接続の調整抵抗Ｒ４と調整抵抗Ｒ５が接続されており、調整抵抗Ｒ５はＧＮＤ端子Ｐ２に接続されている。そして、電源端子Ｐ１と調整抵抗Ｒ４と調整抵抗Ｒ５の間の接続点４５には、第３基準電流源である基準定電流源ＩＲＥＦ３が接続されている。そして、基準定電流源ＩＲＥＦ３から接続点４５を介して調整抵抗Ｒ５に定電流が流れることで、トランジスタＮＰＮ２のエミッタ電圧はトランジスタＮＰＮ１のエミッタ電圧より高くなる。

【0083】

また、第４実施形態において、帰還抵抗ＲＤ１、調整抵抗Ｒ３、調整抵抗Ｒ４、調整抵抗Ｒ５、トランジスタＰＮＰ２、トランジスタＮＰＮ１、トランジスタＮＰＮ２、基準定電流源ＩＲＥＦ２、基準定電流源ＩＲＥＦ３が電圧監視部Ｇ８である。また、アンプＡＭＰ１１とトランジスタＭＰ１が電流検出部Ｇ６である。

【0084】

このような第４実施形態において、電圧監視部Ｇ８が第１状態と第２状態に切り替わるため、出力トランジスタＰＮＰ１に流れる電流が、第１減少率で減少する状態と第１減少率より小さい第２減少率で減少する状態となる。即ち、電圧監視部Ｇ８が第１状態の場合は、第１電流生成部Ｄ１に流れる第１電流および第２電流生成部Ｄ２が生成した第２電流が基準抵抗Ｒ２に流れるため、出力電圧低下に対し出力トランジスタＰＮＰ１に流れるコレクタ電流が、第１減少率で減少する状態となり、電圧監視部Ｇ８が第２状態の場合は、第１電流生成部Ｄ１が生成した第１電流のみが基準抵抗Ｒ２に流れるため、出力電圧低下に対し出力トランジスタＰＮＰ１に流れるコレクタ電流が、第１減少率より小さい第２減少率で減少する状態となる。そのため、第１実施形態と同様の効果を奏する。

【0085】

第４実施形態のレギュレータ装置１においてレギュレータ２の出力電圧が低下した場合、トランジスタＮＰＮ１とトランジスタＮＰＮ２がともにオン状態である第１状態では、第２電圧生成部Ｇ５に流れる電流が第１減少率で減少して、生成する第２電圧が第１低下率で線形に低下する。するとアンプＡＭＰ１１の出力電圧は低下し、トランジスタＭＰ１はそのゲート電圧が低下する為、トランジスタＭＰ１のドレイン電流が増加し出力トランジスタＰＮＰ１のベース電圧は上昇する。その結果、出力電圧低下に対し出力トランジスタＰＮＰ１に流れる電流（即ち、出力端子Ｐ３に流れる出力電流）は第１減少率で線形に減少する。また、さらにレギュレータ２の出力電圧が低下し、トランジスタＮＰＮ１がオン状態でありトランジスタＮＰＮ２がオフしている状態である第２状態では、出力電圧低下に対し第２電圧生成部Ｇ５に流れる電流が第１減少率より小さい第２減少率で減少して、生成する第２電圧が第１低下率より小さい第２低下率で線形に低下することでアンプＡＭＰ１１とトランジスタＭＰ１は同様の動作を行い、出力トランジスタＰＮＰ１には第１減少率より小さい第２減少率で線形に減少したコレクタ電流が流れる。

【0086】

そして、第４実施形態においても、出力端子Ｐ３における出力電圧と出力電流の特性は、図８と図９における領域（１）～領域（４）の状態となる。即ち、領域（３）と領域（４）が「く」の字状となることから、グラフＴ１がグラフＴ２と交差しない。そのため、第４実施形態では、第１実施形態および第３実施形態と同様の様々な効果を奏する。

【0087】

なお、第１実施形態および第３実施形態では、出力電圧検出用トランジスタをトランジスタＮＰＮ１、トランジスタＮＰＮ２の２つのトランジスタで構成したが、ベース及びコレクタをそれぞれトランジスタＮＰＮ１、ＮＰＮ２と共通に接続した出力電圧検出用トランジスタＮＰＮ３（図示せず）を追加し、出力電圧検出用トランジスタＮＰＮ３のエミッタ側に調整抵抗Ｒ４－２、基準電圧源ＶＲＥＦ２－２（いずれも図示せず）を追加し構成することも可能である。この場合、出力電圧検出用ＮＰＮトランジスタが計３つとなり、図３の出力電圧・電流特性グラフＴ１における領域（３）に新たな特性変曲点を追加生成することができる。即ち、追加したトランジスタＮＰＮ３のエミッタ側バイアス電圧は基準電圧源ＶＲＥＦ２－２により設定されるが、このバイアス電圧をトランジスタＮＰＮ２のバイアス電圧より高い値に設定すれば、出力電圧が低下していく過程において、出力電圧検出用トランジスタが全てオンの状態からトランジスタＮＰＮ３→トランジスタＮＰＮ２の順にオフし、出力電圧変化に対する出力電流の減少率を大→中→小の順に変化させることができる。これにより、出力電圧・電流特性グラフＴ１は出力トランジスタＰＮＰ１の許容損失グラフＴ２の特性形状へより近い形状となる。

【0088】

このように、出力電圧検出トランジスタの数は２つに限定されること無く、３つ以上に増やし構成することもでき、それぞれの出力電圧検出トランジスタのエミッタ側バイアスを適切に設定すれば、図３における出力電圧・電流特性グラフＴ１を出力トランジスタＰＮＰ１の許容損失グラフＴ２の特性形状へより最適に合わせ込むことができ、レギュレータ装置１の更に安全な回路設計が可能となる。

【0089】

また、第１実施形態～第４実施形態において、トランジスタＮＰＮ１とトランジスタＮＰＮ２は同一の特性としたが、トランジスタＮＰＮ１とトランジスタＮＰＮ２は異なる特性を有するトランジスタであってもよい。このように、トランジスタＮＰＮ１及びトランジスタＮＰＮ２は、如何なる接続、素子特性によって構成した場合においても、トランジスタＮＰＮ１のベース端子とトランジスタＮＰＮ２のベース端子の電圧低下時に、トランジスタＮＰＮ２がトランジスタＮＰＮ１より早くオフするようにそれぞれのトランジスタのベース・エミッタ間電圧を調整すればよい。

【0090】

また、第１実施形態および第３実施形態では、トランジスタＮＰＮ２のエミッタ電圧を調整抵抗Ｒ４及び基準電圧源ＶＲＥＦ２により生成しているが、第４実施形態のように、調整抵抗Ｒ４と調整抵抗Ｒ５を直列に接続し、調整抵抗Ｒ４と調整抵抗Ｒ５間に基準定電流源ＩＲＥＦ３を接続した場合も同様の動作特性を実現できる。この場合、調整抵抗Ｒ５の抵抗値及び調整抵抗Ｒ５を流れる電流値によってトランジスタＮＰＮ２のエミッタ電圧を調整可能である。

【0091】

また、第４実施形態においても、出力電圧検出を行うトランジスタＮＰＮ１、トランジスタＮＰＮ２の数は３つ以上に増やして構成することが可能で、この場合においてもレギュレータ２の出力電圧（出力端子Ｐ３の電圧）に及ぼす影響を低く抑えることができる。出力電圧検出トランジスタの数を増やした場合、接続点１２から各トランジスタのベース端子に流れ込む電流もトランジスタ数に比例して増加する為、帰還抵抗ＲＤ１、帰還抵抗ＲＤ２、帰還抵抗ＲＤ３による分圧の誤差も増大する。第４実施形態では、出力電圧検出用のトランジスタ数を増やした場合においても、接続点１２に流れるベース電流はトランジスタＰＮＰ２の１つ分のベース電流である為、帰還抵抗ＲＤ１、帰還抵抗ＲＤ２、帰還抵抗ＲＤ３による分圧の誤差を低く抑えることができる。なお、基準定電流源ＩＲＥＦ２の電流値は、出力電圧検出用トランジスタ（トランジスタＮＰＮ１、トランジスタＮＰＮ２）のベース端子へ流れ込む電流の総和に対し十分大きな値に設定する。

【0092】

なお、上記の第１実施形態～第４実施形態では、次のようなメリットもある。

【0093】

レギュレータ２や過電流保護回路３を構成する各素子は、ＩＣ（Integrated Circuit）で構成されることもあるが、電流検出抵抗Ｒ１をＩＣの外に設ければ、電流検出抵抗Ｒ１を可変することでユーザが出力端子Ｐ３における出力電流の検出値を変更することができる。

【0094】

また、電流検出抵抗Ｒ１に流れる電流に応じた電圧を直接アンプＡＭＰ１に入力するため、電流検出抵抗Ｒ１の抵抗特性、即ち抵抗値精度や温度特性が良質な抵抗素子を選べば、電流検出抵抗Ｒ１に流れる電流をより精度良く検出することができる。

【0095】

また、出力トランジスタＰＮＰ１を、レギュレータ２や過電流保護回路３を構成するＩＣの外に設ければ、出力端子Ｐ３に流れる電流、即ちレギュレータ２の出力電流を大電流化することが可能である。

【0096】

以上説明したように、第１実施形態～第４実施形態のレギュレータ装置１は、電源端子Ｐ１から供給された電力に基づいて所定の電力を負荷抵抗ＲＬ１に供給するレギュレータ２と、負荷抵抗ＲＬ１に流れる電流を制御する過電流保護回路３と、を備えたレギュレータ装置１であって、レギュレータ２は、電源端子Ｐ１からの電力が供給される出力素子Ｇ１と、出力素子Ｇ１からの出力および負荷抵抗ＲＬ１が接続される出力端子Ｐ３と、出力端子Ｐ３における電圧を一定値に維持するように出力素子Ｇ１を制御する出力帰還部Ｇ２と、を備え、過電流保護回路３は、電源端子Ｐ１から流れる電流に基づいて第１電圧を生成する電流センシング部Ｇ７と、内部を流れる電流の量に応じて変化する第２電圧を生成する第２電圧生成部Ｇ５と、第１電圧と前記第２電圧を比較して、第２電圧の低下に伴い、出力素子Ｇ１を流れる電流を減少させる電流検出部Ｇ６と、出力端子Ｐ３の電圧の低下に伴って、出力素子Ｇ１を流れる電流を第１減少率で減少させる第１状態と、出力素子Ｇ１を流れる電流を第１減少率より小さい第２減少率で減少させる第２状態と、を切り替える電圧監視部Ｇ８と、を備える。

【0097】

このようなレギュレータ装置１は、電圧監視部Ｇ８が、出力端子Ｐ３の電圧の低下に伴って、出力素子Ｇ１を流れる電流を第１減少率で減少させる第１状態と、出力素子Ｇ１を流れる電流を第１減少率より小さい第２減少率で減少させる第２状態と、を切り替える。そのため、レギュレータ装置１の出力素子Ｇ１の許容損失特性に合わせた過電流保護回路の回路設計を行うことができるため、出力素子Ｇ１やレギュレータ装置１の負荷として接続される回路や素子が破壊される可能性を低減することが可能となる。

【0098】

以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0099】

１ レギュレータ装置
２ レギュレータ
３ 過電流保護回路
ＡＭＰ１ 過電流検出アンプ
ＡＭＰ２ エラーアンプ
ＡＭＰ１１ 過電流検出アンプ
ＩＲＥＦ１ 過電流検出用基準定電流源
ＩＲＥＦ２ 過電流検出用基準定電流源
ＩＲＥＦ３ 基準定電流源
ＭＰ１ 過電流検出出力トランジスタ
ＮＰＮ１ 出力電圧検出用トランジスタ
ＮＰＮ２ 出力電圧検出用トランジスタ
Ｐ１ 電源端子
Ｐ２ ＧＮＤ端子
Ｐ３ 出力端子
ＰＮＰ１ 出力トランジスタ
ＰＮＰ２ 出力電圧検出用トランジスタ
Ｒ１ 電流検出抵抗
Ｒ２ 過電流検出用基準抵抗
Ｒ３ 過電流検出用調整抵抗
Ｒ４ 過電流検出用調整抵抗
Ｒ５ 過電流検出用調整抵抗
ＲＤ１ 帰還抵抗
ＲＤ２ 帰還抵抗
ＲＤ２－２ 帰還抵抗
ＲＤ３ 帰還抵抗
ＲＬ１ 負荷抵抗
ＶＲＥＦ１ 基準電圧源
Ｇ１ 出力素子
Ｇ２ 出力帰還部
Ｇ３ 電圧監視１部
Ｇ４ 電圧監視２部
Ｇ５ 第２電圧生成部
Ｇ６ 電流検出部
Ｇ７ 電流センシング部
Ｇ８ 電圧監視部
Ｄ１ 第１電流生成部
Ｄ２ 第２電流生成部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】