ツェナーダイオードとトランジスタによるレギュレータ回路

電源レールの電圧が35V以上になると、

３端子レギュレータの入力電圧の定格を越えてしまうため

ディスクリートによるレギュレータ回路が必要になります。

 

ここでは、最もよく用いられる回路として、

ツェナーダイオードを基準電圧とした

トランジスタによるレギュレータ回路を検討します。

なお、トランジスタとして2N5551, 2N5401, 2SC3851, 2SD2014を想定しています。

 

+-45Vの電源レールに対する+-5V, +12V(-45V基準)のレギュレータ回路はこちら。

+-45Vの電源レールにそれぞれ1V, 100Hzの正弦波をリップルとして加えて、

LEDを負荷としてシミュレートした過渡応答がこちら。

 

設計のポイントは、まず、

ツェナーダイオード(6.2V,　15V)の電圧と電流を決定する必要があります。

降伏電圧とツェナー電流、最大損失を考慮しますが、

ここでは、ツェナー電流を5mA程度とするように、

分圧抵抗(2.2kΩ, 3.3kΩ, 4.7kΩ)を選んでいます。

 

コンデンサは分圧抵抗とCRフィルタを構成して、

ツェナー電圧のノイズをフィルタリングしています。

10uF,　4.7kΩでカットオフ周波数が3.4Hzとなります。

 

シャント抵抗(100Ω, 15Ω)　は突入電流(600mAまたは4A程度)が

トランジスタのSOAに収まる値を選んでいます。

 

リップルに対する応答はhfeに依存するようで、

ダーリントンが最も大きくなっていますが、

大電流出力とのトレードオフとなります。

 

負荷に対する電圧降下も大きいですが、

非常に素直な過渡応答特性なので、

これ以上のレギュレーションが必要な場合は、

３端子レギュレータをカスケードすればよいでしょう。