CN1497405A - 电压调节器 - Google Patents

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Abstract

提供一种电压调节器，它甚至在输入电源电压和输出电压很小时，即输入和输出电压之差很小时工作。该电压调节器包括：参考电压源，用于输出参考电压；分压电路，用于对输出电压分压；反馈电压端，它是通过对输出电压分压而得到的电压的输出端；误差放大器，参考电压和反馈电压端的电压都输入到该放大器；属于第一导电型的第一晶体管，它串联在分压电路和输入电源端之间；以及过流限制电路，用于响应误差放大器的输出，输出用于控制第一晶体管的信号，在所述电压调节器中，过流限制电路包括差分对，它用于响应输入到误差放大器的信号而输出用于控制第一晶体管的信号。

Description

电压调节器
技术领域
本发明涉及电压调节器，更具体地说，涉及其中的折回式(fold-back type)过流限制电路。
背景技术
图3所示的电路是公知的常规电压调节器，它包括折回式过流限制电路(例如，参见JP 07-074976 B(图1))。
该电压调节部分包括参考电压源100、误差放大器101、P沟道增强型MOS激励晶体管102以及由电阻106和107构成的分压电路。误差放大器101将反馈电压与参考电压相比较并调节P沟道增强型MOS激励晶体管102的栅极电压，以便两个电压相同。
折回式过流限制电路由：P沟道增强型MOS激励晶体管102、与P沟道增强型MOS激励晶体管102共栅极和源极的P沟道增强型MOS检测晶体管(sense transistor)103、电阻108、N沟道增强型MOS晶体管105、电阻109和P沟道增强型MOS晶体管104构成。电阻108的一端与P沟道增强型MOS检测晶体管103的漏极相连，而其另一端与输出电压端201相连。N沟道增强型MOS晶体管105的栅极与P沟道增强型MOS检测晶体管103的漏极相连，其源极与输出电压端201相连，且其背面栅极接地。电阻109的一端与N沟道增强型MOS晶体管105的漏极相连，其另一端与电源端相连。P沟道增强型MOS晶体管104的栅极与N沟道增强型MOS晶体管105的漏极相连，其源极与所述电源端相连，而其漏极与误差放大器101的输出电压端、P沟道增强型MOS检测晶体管103的栅极以及P沟道增强型MOS激励晶体管102的栅极相连。
当常规折回式过流限制电路中的输入电源电压和输出电压小时，即当输入和输出电压之差小时，则折回式过流限制电路就不起作用。因此，输出电压不会低于使P沟道增强型MOS激励晶体管102不可能提供输出电流的电平，因此输出电压和输出电流之间的关系趋于变成如图4所示的关系。
为了使这种情况变好，设计了包括常规的折回式过流限制电路以及下降式(drooping type)过流限制电路的电压调节器。图5显示这种电压调节器的一个示例。在图5中，下降式过流限制电路由：P沟道增强型MOS激励晶体管102、与P沟道增强型MOS激励晶体管102共栅极和源极的P沟道增强型MOS检测晶体管110、电阻111、N沟道增强型MOS晶体管112、电阻113和P沟道增强型MOS晶体管114构成。电阻111的一端与P沟道增强型MOS检测晶体管110的漏极相连，而其另一端与接地。N沟道增强型MOS晶体管112的栅极与P沟道增强型MOS检测晶体管110的漏极相连，其源极接地。电阻113的一端与N沟道增强型MOS晶体管112的漏极相连，其另一端与输入电源端相连。P沟道增强型MOS晶体管114的栅极与N沟道增强型MOS晶体管112的漏极相连，其源极与所述输入电源端相连，而其漏极与误差放大器101的输出电压端、P沟道增强型MOS检测晶体管110的栅极以及P沟道增强型MOS激励晶体管102的栅极相连。
即使在图5所示的电路中的输入电源电压和输出电压小的情况下，即，即使在输入和输出电压之差小的情况下，当输出电流变得较大时，下降式过流限制电路首先发挥作用以限制过电流，从而降低输出电压。因此，输入电源电压和输出电压之间的差变得较大。折回式过流限制电路就这样发挥作用，其效果是，输出电压和输出电流之间的关系变成如图6所示的关系。
如上所述，根据图3所示的包括折回式过流限制电路的常规电压调节器，当输入电源电压和输出电压小时，即，当输入和输出电压之差小时，则折回式过流限制电路不起作用。因此，输出电压不会下降到P沟道增强型激励晶体管102不能提供输出电流的水平，结果输出电压和输出电流之间的关系趋于变成如图4所示的关系。
另一方面，作为解决这种问题的一种电路，给出如图5所示的包括折回式过流限制电路和下降式过流限制电路的电压调节器。然而，因为电压调节器包括折回式过流限制电路和下降式过流限制电路，故存在电路规模增加的缺点。
发明内容
为了解决上述问题，根据本发明，采用简单电路实现了一种折回式过流限制电路，它甚至在输入和输出电压之差小时起作用。
根据本发明，提供一种电压调节器，它包括：
参考电压源，用于输出参考电压；
分压电路，用于对输出电压分压；
反馈电压端，通过对输出电压分压而获得的电压输出到该端；
误差放大器，参考电压和反馈电压端电压输入到该误差放大器；
第一导电型的第一晶体管，它串联在分压电路和输入电源端之间；以及
过流限制电路，用于响应误差放大器的输出而输出用于控制第一晶体管的信号，
其中，所述过流限制电路包括：
第一导电型的第二晶体管，它连接在输入电源端和误差放大器之间；
第一电阻，它连接在输入电源端和控制第二晶体管的信号的输入端之间；
第二导电型的第三晶体管，它连接在控制第二晶体管的信号的输入端和地电位端之间；
第二电阻，它连接在控制第三晶体管的信号的输入端和地电位端之间；
第一导电型的第四晶体管，它连接在输入电源端和第二电阻之间，误差放大器的输出输入到第四晶体管的控制端；以及
具有第一输入端和第二输入端的差分对，它连接在第四晶体管和第二电阻之间，
差分对的第一输入端与反馈电压端相连，且
差分对的第二输入端与参考电压源的输出端相连。
此外，根据本发明的电压调节器，差分对包括：
第一导电型的第五晶体管，它具有第一输入端；以及
第一导电型的第六晶体管，它具有第二输入端，
第五晶体管，它连接在第二电阻和第四晶体管之间，以及
第六晶体管，它连接在地电位端和第四晶体管之间。
再者，根据本发明，提供一种电压调节器，它包括：
参考电压源，用于输出参考电压；
分压电路，用于对输出电压分压；
反馈电压端，通过对输出电压分压而获得的电压输出到该端；
误差放大器，参考电压和反馈电压端的电压输入到该误差放大器；
第一导电型的第一晶体管，它串联在分压电路和输入电源端之间；以及
过流限制电路，用于响应误差放大器的输出而输出用于控制第一晶体管的信号，
其中过流限制电路包括差分对，差分对用于响应输入到误差放大器的信号而输出用于控制第一晶体管的信号。
附图说明
附图中：
图1是根据本发明的包括折回式过流限制电路的电压调节器的电路图；
图2显示根据本发明的包括折回式过流限制电路的电压调节器中的输出电压和输出电流之间的关系；
图3是包括折回式过流限制电路的常规电压调节器的电路图；
图4显示包括折回式过流限制电路的常规电压调节器中的输出电压和输出电流之间的关系；
图5是包括折回式过流限制电路和下降式过流限制电路的常规电压调节器的电路图；以及
图6显示包括折回式过流限制电路和下降式过流限制电路的常规电压调节器中的输出电压和输出电流之间的关系。
具体实施方式
根据本发明，将差分对添加到常规的下降式过流限制电路中，它甚至在输入电源电压和输出电压小时，即甚至当输入和输出电压之差小时起作用。此外，将由电阻对输出电压分压而获得的反馈电压施加到差分对其中之一。这样就构造出这样的折回式过流限制电路：它甚至在输入电源电压和输出电压小时，即甚至当输入和输出电压之差小时起作用。
随后，将参照附图描述本发明的实施例。
图1显示根据本发明的包括折回式过流限制电路的电压调节器。如下方式构造的过流限制电路用于检测流进P沟道增强型MOS激励晶体管102的电流。过流限制电路具有：与P沟道增强型MOS激励晶体管102共栅极和源极的P沟道增强型MOS检测晶体管110；构成差分对的P沟道增强型MOS晶体管115和116，它们各自的源极分别与P沟道增强型MOS检测晶体管110的漏极相连；电阻111，其一端与P沟道增强型MOS晶体管115的漏极相连，而其另一端接地；N沟道增强型MOS晶体管112，其栅极与P沟道增强型MOS晶体管115的漏极相连，而其源极接地；电阻113，其一端与N沟道增强型MOS晶体管112的漏极相连，而其另一端与输入电源端相连；以及P沟道增强型MOS晶体管114，其栅极与N沟道增强型MOS晶体管112的漏极相连，其源极与输入电源端相连，其漏极与误差放大器101的输出电压端、P沟道增强型MOS检测晶体管110的栅极以及P沟道增强型MOS激励晶体管102的栅极相连。采用这种结构检测流入P沟道增强型MOS激励晶体管102的电流。
P沟道增强型MOS晶体管115的栅极与反馈电压端相连。P沟道增强型MOS晶体管116的栅极与参考电压端相连，而其漏极则接地。
当流入P沟道增强型MOS晶体管115和电阻111的电流变得较大，以致N沟道增强型MOS晶体管112导通，电流就流入N沟道增强型MOS晶体管112，使得电阻113两端的电压差增加，致使P沟道增强型MOS晶体管114导通。因此，P沟道增强型MOS激励晶体管102的栅极电压增加，从而限制供给P沟道增强型MOS激励晶体管102的电流。因此，通过这种机制执行过流限制操作。
当输出规定的输出电压时，反馈电压等于参考电压，以致P沟道增强型MOS晶体管115的栅极电压等于P沟道增强型MOS晶体管116的栅极电压。因为P沟道增强型MOS晶体管115和116共源极，故流入P沟道增强型MOS晶体管115和116的电流彼此相等，每个电流值为流入P沟道增强型MOS检测晶体管110的电流的一半。因此，当与输出电流成比例的流入P沟道增强型MOS检测晶体管110的电流的一半达到使N沟道增强型MOS晶体管112导通的水平时，执行过流限制操作。
当输出电流低于规定值时，由电阻对输出电压分压而获得的反馈电压随输出电压下降而下降。于是，P沟道增强型MOS晶体管115的栅极电压与P沟道增强型MOS晶体管116的栅极电压之差变得较大。因此，流入P沟道增强型MOS晶体管115的电流对流入P沟道增强型MOS检测晶体管110电流的比率增加。
相反，随着输出电压下降，可相应使流入P沟道增强型MOS检测晶体管110的电流量(需要它是为了使预定电流量流入P沟道增强型MOS晶体管115)变得较小。
当N沟道增强型MOS晶体管112导通时执行过流限制操作。因此，不管输出电流和输出电压为何值，让使N沟道增强型MOS晶体管112导通所必需的流入电阻111和P沟道增强型MOS晶体管115的电流保持恒定。
然而，如上所述，随着输出电压降低，可使流入P沟道增强型MOS检测晶体管110的电流(需要它是为了使预定电流量流入P沟道增强型MOS晶体管115)变得较小。此外，流入P沟道增强型MOS检测晶体管110的电流与输出电流成比例。考虑到这些关系，可以说作为过流限制控制对象的输出电流随输出电压下降而下降。也即，输出电压和输出电流之间的关系表现为如图2所述的折回式。
在图1所示的实施例的电路中，不存在这样的情形：当输入电源电压和输出电压小时，即在图3所示常规折回式过流限制电路情况下当输入和输出电压之差小时，折回式过流限制电路不起作用的情形。因此，没有必要在图5所示情形中提供下降式过流限制电路。其结果是，所述实施例的电路的特点之一是：整个电路得到了简化。
根据本发明，将差分对添加到常规的下降式过流限制电路中，它甚至在输入电源电压和输出电压小时，即甚至当输入和输出电压之差小时起作用。此外，将由电阻对输出电压分压而获得的反馈电压施加到差分对其中之一。这样就构造出这样的折回式过流限制电路：它甚至在输入电源电压和输出电压小时，即甚至当输入和输出电压之差小时起作用。因此，不必与常规情形一样，无需同时提供折回式过流限制电路和下降式过流限制电路，从而可以简化电路结构。

Claims (3)

1.一种电压调节器，它包括：
参考电压源，用于输出参考电压；
分压电路，用于对输出电压分压；
反馈电压端，通过对所述输出电压分压而获得的电压输出到该端；
误差放大器，所述参考电压和所述反馈电压端的电压输入到该误差放大器；
第一导电型的第一晶体管，它串联在所述分压电路和输入电源端之间；以及
过流限制电路，用于响应所述误差放大器的输出而输出用于控制所述第一晶体管的信号，
其中，所述过流限制电路包括：
所述第一导电型的第二晶体管，它连接在所述输入电源端和所述误差放大器之间；
第一电阻，它连接在所述输入电源端和控制所述第二晶体管的信号的输入端之间；
第二导电型的第三晶体管，它连接在控制所述第二晶体管的所述信号的所述输入端和地电位端之间；
第二电阻，它连接在控制所述第三晶体管的信号的输入端和所述地电位端之间；
所述第一导电型的第四晶体管，它连接在所述输入电源端和所述第二电阻之间，所述误差放大器的输出输入到所述第四晶体管的控制端；以及
具有第一输入端和第二输入端的差分对，它连接在所述第四晶体管和所述第二晶体管之间，
所述差分对的第一输入端与所述反馈电压端相连，且
所述差分对的第二输入端与所述参考电压源的输出端相连。
2.如权利要求1所述的电压调节器，其特征在于所述差分对包括：
所述第一导电型的第五晶体管，它具有所述第一输入端；以及
所述第一导电型的第六晶体管，它具有所述第二输入端，
所述第五晶体管连接在所述第二电阻和所述第四晶体管之间，以及
第六晶体管，它连接在所述地电位端和所述第四晶体管之间。
3.一种电压调节器，它包括：
参考电压源，用于输出参考电压；
分压电路，用于对输出电压分压；
反馈电压端，通过对所述输出电压分压而获得的电压输出到该端；
误差放大器，参考电压和反馈电压端的电压输入到该误差放大器；
第一导电型的第一晶体管，它串联在所述分压电路和输入电源端之间；以及
过流限制电路，用于响应所述误差放大器的输出而输出用于控制所述第一晶体管的信号，
其中所述过流限制电路包括差分对，所述差分对用于响应输入到所述误差放大器的信号而输出用于控制所述第一晶体管的信号。
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