電源ICを知るための第一歩！ | ②高精度が売り！シャントレギュレーターの仕組み

電源ICの種類と比較でご紹介したように、リニアレギュレーターは「シリーズレギュレーター」と「シャントレギュレーター」の2つの方式があります。

• シリーズレギュレーター：制御素子が負荷と直列に接続する
• シャントレギュレーター：制御素子が負荷と並列に接続する

シャントレギュレーターは図1のように制御素子(トランジスタ)が負荷と並列に接続します。
シャントレギュレーターは負荷(Iout)に応じて制御素子の電流(Ireg)を制御してRsに流れる電流を一定にする(Rsの電圧降下を一定にする)ことで出力電圧(Vout)を一定に保ちます。

          Vout = Vin - Rs ×Iin
               = Vin - Rs ×( Ireg + Iout )
          

負荷が増加するとIregを下げて、負荷が減少するとIregを上げて出力電圧が一定になるように制御します。

シャントレギュレーターは図1のように制御素子(トランジスタ)が負荷と並列に接続されますが、シリーズレギュレーターは図2のように制御素子(トランジスタ)が負荷と直列に接続します。
またシャントレギュレーターの入力電流(Iin)は負荷(Iout)によらず一定ですが、シリーズレギュレーターの入力電流(Iin)は負荷(Iout)に比例します。
シリーズレギュレーターは負荷(Iout)に応じて制御素子の抵抗値(トランジスタのON抵抗:Ron)を制御して出力電圧(Vout)を一定に保ちます。

Vout = Vin - Iout ×Ron

負荷が増加すると制御素子の抵抗値を下げて、負荷が減少すると抵抗値を上げて出力電圧が一定になるように制御します。

シャントレギュレーターの使用例を示します。

• 基準電圧源
• 定電流源 (図3)
• フォトカプラ駆動 (図4)