CN101515751B - 电源电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于向电子设备供给电力的电源电路。所述电源电路包括：第一电源电路(10)，对来自直流电源(Bat)的电源电压进行降压，生成第一所设定值(V1)的输出电压(Vo1)输出；第二电源电路(20)，将所述第一电源电路(10)的输出电压(Vo1)作为输入电压，生成比所述第一所设定值(V1)小的定电压、即第二所设定值(V2)的输出电压(Vo)输出；以及电压判定电路(30)，进行所述第一电源电路(10)的输出电压(Vo1)是否为比第二所设定值(V2)大的所设定电压以上的判定。所述电压判定电路(30)在所述第一电源电路(10)的输出电压(Vo1)成为所述所设定电压以上之前，使得所述第二电源电路(20)的动作停止。提供能防止起动时输出电压过冲的电源电路。

Description

电源电路
技术领域
本发明涉及一种用于向电子设备供给电力的电源电路，尤其涉及向以不足1V的低电压动作的负载供给电力的电源电路。
背景技术
近年，考虑环境对策，要求节能化。为此，伴随电子电路省电力化，工作电压的低电压化进展，尤其，在使用电池的设备中很明显。
图3表示以往的电源电路的电路例(例如，参照专利文献1)。
图3的电源电路100由第一电源电路101及第二电源电路102构成，所述第一电源电路101由降压型开关调节器(switching regulator)构成，所述第二电源电路102由串联调节器(series regulator)构成。电池电压Vbat输入第一电源电路101，由第一电源电路101降压到所设定电压，输出到第二电源电路102。第二电源电路102将输入的电压变换成所设定的定电压，从输出端OUT作为电源供给负载电路(没有图示)。
第二电源电路102由作为输出晶体管的PMOS晶体管M101，输出电压检测用电阻R101，R102，误差放大电路111，及基准电压发生电路112构成。另外，基准电压发生电路112的电源由电池Bat直接供给。
这样，从电压高的电池Bat直接供给需要高电压的基准电压发生电路112的电源，因此，能使得第一电源电路101的输出电压降低到接近第二电源电路102的额定输出电压，能提高第二电源电路102的效率。
但是，最近，电子电路的低电压化得到进一步进展，成为需要不足1V的电源电压。为了输出这样的低电压，如图3的电源电路那样，若使用PMOS晶体管M101作为输出晶体管，则只能将栅极电压降低到0V，因此，不能使得PMOS晶体管M101充分导通。为了使得PMOS晶体管M101的导通阻抗低下，需要增大PMOS晶体管M101的面积，或减小阈值电压，但是，若增大PMOS晶体管M101的面积，则会增大芯片面积，提高成本，若减小阈值电压，则截止时泄漏电流增大，存在消耗电流增加问题。
于是，出现输出晶体管使用NMOS晶体管的电源电路。图4表示使用NMOS晶体管作为输出晶体管M101的电源电路的电路例。
图4的电源电路与图3不同点在于：将输出晶体管设为NMOS晶体管，第二电源电路102的误差放大电路111的电源也由电池Bat供给。之所以这样是为了使得输出晶体管M111充分导通，提高输入栅极的电压。
第一电源电路101的额定输出电压V101为了减少在输出晶体管M111的电力损失，设定为接近第二电源电路102的额定输出电压V102的电压，因此，以第一电源电路110的额定输出电压V101不能使得输出晶体管M111充分导通。
另外，若追加起动信号输入端CE，向起动信号输入端CE输入高电平信号，则第一电源电路110和误差放大电路121开始动作，输出如图中所示的输出电压Vo。
[专利文献1]日本专利第3817569号公报
但是，在图4所示的电源电路中，若向电源电路输入起动信号，使得第一电源电路110和第二电源电路120的误差放大电路121同时动作，则会发生以下说明的问题。
图5是表示图4的电源电路起动时各部分的电压波形例的时间图。
在此，在图5中，将电池电压Vbat设为3.2V，第一电源电路110的额定输出电压设为1.6V，第一电源电路110的输出电压设为Vo1，第二电源电路120的额定输出电压V102设为0.8V，第二电源电路120的输出电压设为Vo，误差放大电路121的输出电压(也是输出晶体管M111的栅极电压)设为Vg。
若在时刻t0起动信号输入端CE变化为高电平，则第一电源电路110和第二电源电路120的误差放大电路121开始动作。为了上升到第一电源电路110的输出电压Vo1，多少需要点时间，在此期间，误差放大电路121实行动作。基准电压Vref输入误差放大电路121的非反转输入端，但非反转输入端的电压Vfb至少在第一电源电路110的输出电压Vo1达到第二电源电路120的额定输出电压V102前，为基准电压Vref以下。因此，误差放大电路121的输出电压Vg上升到接近电池电压Vbat，结果，输出晶体管M111成为完全导通状态。
在时刻t1，第一电源电路110的输出电压Vo1开始上升，由于此时输出晶体管导通，因此，第二电源电路120的输出电压Vo上升到大致与第一电源电路110的输出电压Vo1相同电压。
若成为时刻t2，第二电源电路120的输出电压Vo达到额定电压V102，此时误差放大电路121的反转输入端的电压Vfb与基准电压Vref一致。在该时刻，输出晶体管M111的栅极电压Vg大致为电池电压Vbat，输出晶体管M111完全导通，第二电源电路120的输出电压Vo继续上升，以达到与第一电源电路110的输出电压Vo1相同电压。
但是，若误差放大电路121的反转输入端的电压Vfb成为基准电压Vref以上，则误差放大电路121的输出电压Vg降低，若输出晶体管M111的栅极-源极间电压达到所设定的电压，则第二电源电路120的输出电压Vo从上升转为下降。接着，若第二电源电路120的输出电压Vo达到额定电压V102，则第二电源电路120成为稳定动作，输出额定电压V102。
这样，第一电源电路110的输出电压Vo1的上升比误差放大电路121的输出电压Vg迟，因此，输出晶体管M111的栅极电压Vg上升到电池电压Vbat。结果，第二电源电路120的动作也迟，存在起动时第二电源电路120的输出电压Vo上升到接近第一电源电路110的额定电压V101(＝1.6V)的问题。
发明内容
本发明是为了解决这种问题而提出来的，本发明的目的在于，提供能防止起动时输出电压过冲(overshoot)的电源电路。
为了实现上述目的，本发明提出技术手段如下：
(1)一种电源电路，其特征在于：
该电源电路包括：
第一电源电路，对来自直流电源的电源电压进行降压，生成第一电压输出；
第二电源电路，将所述第一电源电路的输出电压作为输入电压，生成比所述第一电压小的定电压、即第二电压输出；以及
电压判定电路，进行所述第一电源电路的输出电压是否为比所述第二电压大的所设定电压以上的判定；
所述电压判定电路在所述第一电源电路的输出电压成为所述所设定电压以上之前，使得所述第二电源电路的动作停止。
(2)在上述(1)所述的电源电路中，其特征在于：
所述第二电源电路包括：
由NMOS晶体管构成的输出晶体管，连接在所述第一电源电路的输出端和所述第二电源电路的输出端之间；以及
控制电路，实行所述输出晶体管的动作控制，使得所述第二电源电路的输出端的电压成为所述第二电压，供给比所述第一电压大的电压作为电源；
当所述第一电源电路的输出端的电压不足所述所设定的电压时，所述电压判定电路对所述控制电路，使得所述输出晶体管截止，使其处于断路状态。
(3)在上述(1)或(2)所述的电源电路中，其特征在于：
所述第一电源电路是开关调节器，所述第二电源电路是串联调节器。
(4)在上述(1)-(3)任一个所述的电源电路中，其特征在于：
所述第二电压不足1伏。
下面说明本发明的效果。
按照本发明的电源电路，所述第二电源电路的输入电压比所述第二电源电路的额定输出电压稍大时，能使得所述第二电源电路开始动作，能防止起动时输出电压发生过冲。
附图说明
图1表示本发明的第一实施形态的电源电路的电路例。
图2表示图1的电源电路1起动时的各部分的波形例的时间图。
图3表示以往的电源电路的电路例。
图4表示以往的电源电路的另一电路例。
图5表示图4的电源电路起动时的各部分的电压波形例的时间图。
具体实施方式
本发明的其它的目的及特征，根据参照附图的下文的实施形态的说明，将变得明确。
第一实施形态
图1表示本发明的第一实施形态的电源电路的电路例。
在图1中，电源电路1将从电池Bat输入的电池电压Vbat降压到所设定的电压V2，作为输出电压Vo从输出端OUT输出。
电源电路1由第一电源电路10，第二电源电路20及电压判定电路30构成，集成在具有电池电压输入端子Vdd，接地端子Vss，输出端子OUT，起动信号输入端子CE的IC中。电池Bat连接在电池电压输入端子Vdd和接地端子Vss之间，负载电路(没有图示)连接在输出端子OUT和接地端子Vss之间。
第一电源电路10是降压型调节器，从效率角度看，优选开关调节器。第一电源电路10由输入的电池电压Vbat生成作为第一所设定值V1的输出电压Vo1输出。另外，第一电源电路10设有起动信号输入端CE1，起动信号输入端CE1与电源电路1的起动信号输入端子CE连接。
若向起动信号输入端子CE输入低电平信号，第一电源电路10停止动作，停止输出电压Vo1的输出。输入到起动信号输入端子CE的信号若成为高电平，则第一电源电路10开始动作，对所输入的电池电压Vbat进行降压，生成作为第一所设定值V1的输出电压Vo1输出。
作为第一电源电路10的额定输出电压的第一所设定值V1比作为第二电源电路20的额定输出电压的第二所设定值V2仅仅大对于输出晶体管M1的动作必要的电压。
第二电源电路20构成降压型的串联调节器，将第一电源电路10的输出电压Vo1作为输入电压，由该输入电压生成作为第二所设定值V2的输出电压Vo，从输出端子OUT输出。
第二电源电路20设有由NMOS晶体管构成的输出晶体管M1，实行输出晶体管M1的动作控制的误差放大电路21，生成所设定的基准电压Vref输出的基准电压发生电路22，输出电压检测用电阻R1，R2。误差放大电路21，基准电压发生电路22，及输出电压检测用电阻R1，R2构成控制电路，第一所设定值V1构成第一电压，第二所设定值V2构成第二电压。
在输出晶体管M1中，漏极与第一电源电路10的输出端连接，源极与输出端子OUT连接，栅极与误差放大电路21的输出端连接。基准电压Vref输入误差放大电路21的非反转输入端，在电阻R1，R2对输出电压Vo进行分压的分压电压Vfb输入误差放大电路21的反转输入端。
另外，误差放大电路21以电池电压Vbat作为电源动作，设有起动信号输入端CE2。在低电平信号输入起动信号输入端CE2期间，误差放大电路21停止内部动作，使得输出端保持低电平，若高电平信号输入起动信号输入端CE2，则误差放大电路21开始动作，控制输出晶体管M1的栅极电压Vg，使得从输出端子OUT输出所述输出电压Vo。稳定时，第二电源电路20生成作为额定电压、即第二所设定值V2的输出电压Vo，从输出端子OUT输出。
另一方面，第一电源电路10的输出电压Vo1及基准电压Vref分别输入电压判定电路30，输入端与误差放大电路21的起动信号输入端CE2连接。
若第一电源电路10的输出电压Vo1比第二电源电路20的作为额定输出电压的第二所设定值V2稍大例如大50mV左右，则电压判定电路30向误差放大电路21的起动信号输入端CE2输出高电平信号。
下面，一边参照图2一边说明图1的电源电路1的动作，图2表示图1的电源电路1起动时的各部分的波形例的时间图。在图2中，表示将电池电压Vbat设为3.2V，第一电源电路10的作为额定输出电压的第一所设定值V1设为1.6V，第二电源电路20的作为额定输出电压的第二所设定值V2设为0.8V的场合的例子。
在图2中，若在时刻t0起动信号输入端子CE成为高电平，则第一电源电路10开始动作，从时刻t1，第一电源电路10的输出电压Vo1开始上升。但是，在该时刻，输出电压Vo1比第二所设定值V2小，电压判定电路30的输出信号为低电平，误差放大电路21尚处于动作停止状态。因此，输出晶体管M1的栅极保持低电平状态，从输出端子OUT不输出电压。
接着，在时刻t2，若第一电源电路10的输出电压Vo1比第二所设定值V2高约50mV，则电压判定电路30的输出信号成为高电平。因此，误差放大电路21的起动信号输入端CE2成为高电平，误差放大电路21开始动作。若误差放大电路21开始动作，则作为误差放大电路21的输出电压的输出晶体管M1的栅极电压Vg开始上升。
接着，在时刻t3，若栅极电压Vg达到输出晶体管M1的阈值电压，则输出晶体管M1开始导通，因此，第二电源电路20的输出电压Vo开始上升。若输出电压Vo成为作为额定输出电压的第二所设定值V2，则误差放大电路21成为稳定动作，输出电压Vo以第二所设定值V2成为一定。
这样，本第一实施形态的电源电路在第二电源电路20的输入电压Vo1比第二电源电路20的额定输出电压值V2稍大(约50mV)时刻，使得误差放大电路开始动作，因此，能防止起动时输出电压Vo的过冲。
在上述说明中，使用电池电压Vbat作为误差放大电路21的电源，但这不过是一例，本发明并不局限于此，也可以将以下电压作为误差放大电路21的电源：能得到比作为第一电源电路10的额定输出电压值的第一所设定值V1大、能使得输出晶体管M1充分导通的栅极电压Vg。
上述各个实施形态仅仅是适合于实施本发明的具体化的示例，而非据此来对本发明的技术上的范围进行限定性的解释。即，在不脱离本发明的精神或主旨的情况下，本发明能够以各种各样的其它形式来实施。

Claims (3)

1.一种电源电路，其特征在于：
该电源电路包括：
第一电源电路，对来自直流电源的电源电压进行降压，生成第一电压输出；
第二电源电路，将所述第一电源电路的输出电压作为输入电压，生成比所述第一电压小的定电压、即第二电压输出；以及
电压判定电路，进行所述第一电源电路的输出电压是否为比所述第二电压大的所设定电压以上的判定；
所述电压判定电路在所述第一电源电路的输出电压成为所述所设定电压以上之前，使得所述第二电源电路的动作停止，
所述第二电源电路包括：
由NMOS晶体管构成的输出晶体管，连接在所述第一电源电路的输出端和所述第二电源电路的输出端之间；以及
控制电路，实行所述输出晶体管的动作控制，使得所述第二电源电路的输出端的电压成为所述第二电压，该控制电路被供给比所述第一电压大的电压作为电源；
当所述第一电源电路的输出端的电压不足所述所设定电压时，所述电压判定电路使得所述控制电路将所述输出晶体管截止而使所述输出晶体管处于断路状态。
2.按照权利要求1所述的电源电路，其特征在于：
所述第一电源电路是开关调节器，所述第二电源电路是串联调节器。
3.按照权利要求1或2所述的电源电路，其特征在于：
所述第二电压不足1伏。
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