JP2004094788A - ボルテージ・レギュレータ - Google Patents
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Abstract
【課題】出力ＭＯＳトランジスタに関する高温条件下でのリーク電流を抑えたボルテージ・レギュレータの提供。
【解決手段】電圧選択回路１２１により出力ＭＯＳトランジスタのバックゲートバイアス電位を高温条件下でより高く与えることにより、出力ＭＯＳトランジスタに関する高温条件下でのリーク電流を抑える。
【選択図】 図１
【解決手段】電圧選択回路１２１により出力ＭＯＳトランジスタのバックゲートバイアス電位を高温条件下でより高く与えることにより、出力ＭＯＳトランジスタに関する高温条件下でのリーク電流を抑える。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボルテージ・レギュレータ（以下Ｖ／Ｒと記載する）の高温条件下動作時に、出力ＭＯＳトランジスタのリーク電流を抑えることが可能なＶ／Ｒに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＶ／Ｒは、図３の回路図に示すように、基準電圧回路１０の基準電圧Ｖｒｅｆ１と、Ｖ／Ｒの出力端子６の電圧（以下出力電圧と記載する）Ｖｏｕｔを分圧するブリーダ抵抗１１、１２の接続点の電圧との差電圧を、増幅するエラー・アンプ１３からなるＶ／Ｒ制御回路と出力ＭＯＳトランジスタ１４とからなっており、電圧源１５の与える電圧（以下ＶＤＤ１と記載する）により動作する。エラー・アンプ１３の出力電圧をＶｅｒｒ、ブリーダ抵抗１１、１２の接続点の電圧をＶａとすれば、Ｖｒｅｆ１＞Ｖａならば、Ｖｅｒｒは低くなり、逆にＶｒｅｆ１＜Ｖａならば、Ｖｅｒｒは高くなる。
【０００３】
Ｖｅｒｒが低くなると、出力ＭＯＳトランジスタ１４、この場合、Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタであるので、ゲート・ソース間電圧が大きくなり、ＯＮ抵抗が小さくなり、出力電圧Ｖｏｕｔを上昇させるように働き、逆にＶｅｒｒが高くなると、出力ＭＯＳトランジスタ１４のＯＮ抵抗を大きくして、出力電圧を低くするように働き、出力電圧Ｖｏｕｔを一定値に保つ（例えば、特許文献１ 参照。）。
【０００４】
一般にＶ／Ｒの場合、軽負荷時においては重負荷時に比較して、出力ＭＯＳトランジスタ１４は、ＯＮ抵抗が大きくなるように働く。また一般に、ブリーダ抵抗１１、１２は非常に大きな抵抗値で与えられるので、ほとんど無負荷の状態においては重負荷時に比較して、出力ＭＯＳトランジスタ１４は、ＯＮ抵抗が非常に大きくなるように働く。
【０００５】
【特許文献１】
特開平４−１９５６１３号公報（第１−３ 頁、第２ 図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のＶ／Ｒでは、高温条件下動作時において軽負荷になると、ＯＮ抵抗が大きくなるように働くべき出力ＭＯＳトランジスタに発生するリーク電流のため、出力電圧が上昇し一定値に保たれなくなるという問題点があった。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、従来のこのような問題点を解決するために、Ｖ／Ｒの高温条件下動作時に、出力ＭＯＳトランジスタのバックゲートバイアス電位を適当に変化させ、出力ＭＯＳトランジスタのしきい値電圧を高くすることで、出力ＭＯＳトランジスタのリーク電流を抑えることを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のボルテージ・レギュレータにおいては、少なくともエラー・アンプと出力ＭＯＳトランジスタとを含むボルテージ・レギュレータにおいて、高温条件下動作時に出力ＭＯＳトランジスタのしきい値電圧を高くするようにバックゲートバイアス電位を変化させる回路を具備することを特徴としている。
【０００９】
また、前記高温条件下動作時に出力ＭＯＳトランジスタのしきい値電圧を高くするようにバックゲートバイアス電位を変化させる回路が、ある温度以上であることを検出する回路を具備することを特徴としている。
【００１０】
また、前記ある温度以上であることを検出する回路が検出する温度が、可変であることを特徴としている。
【００１１】
出力電圧と基準電圧を比較し信号を出力するエラー・アンプと、前記信号を受けて、前記出力電圧を制御する出力ＭＯＳトランジスタと、前記出力ＭＯＳトランジスタのバックゲートバイアス電位を変化させる信号を出力する電圧選択回路と、を有し、前記電圧選択回路は、ボルテージ・レギュレータの高温条件下動作時に、前記出力ＭＯＳトランジスタのしきい値電圧を高くする信号を出力することを特徴とする。
【００１２】
前記電圧選択回路は、温度を検出する回路を有し、前記温度を検出する回路は、前記ボルテージ・レギュレータの動作温度を検出し、前記動作温度によって、前記電圧選択回路の出力信号を制御することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施例を示すＶ／Ｒの回路図である。図１と図３との相違は電圧選択回路１２１が設けられているところにある。電圧選択回路１２１は、高温条件下動作になったとき、出力ＭＯＳトランジスタ１４のバックゲートバイアス電位をより高くするように働く。電圧選択回路１２１は、例えば図２のように、定電流回路１３１、ＰＮ接合ダイオード１３２、バイポーラトランジスタ１３３、ＭＯＳトランジスタ１３４、電圧比較回路１３５、基準電圧回路１３６、及び電圧源１３７から構成される。電圧源１３７の与える電圧（以下ＶＤＤ２と記載する）はＶＤＤ１よりも高く設定するものとする。
【００１４】
基準電圧回路１３６の与える電圧をＶｒｅｆ２、定電流回路１３１、バイポーラトランジスタ１３３、電圧比較回路１３５の接続点の電圧をＶｂ、電圧比較回路１３５、ＭＯＳトランジスタ１３４のゲートの接続点の電圧をＶｃｍｐ、ＰＮ接合ダイオード１３２、ＭＯＳトランジスタ１３４、出力ＭＯＳトランジスタ１４のバックゲートの接続点の電圧をＶｃとすれば、Ｖｂ＜Ｖｒｅｆ２ならば、Ｖｃｍｐは低く（以下“Ｌ”と記載する）なり、ＭＯＳトランジスタ１３４はＯＮするので、ＶｃはＶＤＤ２となり、逆にＶｂ＞Ｖｒｅｆ２ならば、Ｖｃｍｐは高く（以下“Ｈ”と記載する）なり、ＭＯＳトランジスタ１３４はＯＦＦするので、ＶｃはＶＤＤ１となる。また、Ｖｂ＝Ｖｒｅｆ２ならばＶｃｍｐはＬとＨの間の値をとるが、仮にこれがＭＯＳトランジスタ１３４をＯＮさせる値である場合には、ＶｃはＶＤＤ２となり、また仮に、これがＭＯＳトランジスタ１３４をＯＦＦさせる値である場合にはＶｃはＶＤＤ１となる。電圧比較回路１３５にヒステリシス機能を設けることにより、動作の安定化が可能となる。
【００１５】
定電流回路１３１により、ダイオード接続されたバイポーラトランジスタ１３３へ一定の電流が供給されているので、同一温度条件下においてはＶｂはある値となるが、温度条件を変化させた場合は、バイポーラトランジスタ１３３のベース・エミッタ間電圧の温度特性によりＶｂは変化する。通常一般に、温度が高くなるとＶｂは低くなる温度依存性を示す。つまり、Ｖｂ＞Ｖｒｅｆ２なる低温条件下においては、ＶｃはＶＤＤ１となり、Ｖｂ＜Ｖｒｅｆ２なる高温条件下においてはＶｃはＶＤＤ２となる。ＶＤＤ１＜ＶＤＤ２と設定することで、高温条件下において、Ｖｃをより高くすることが可能であり、これは高温条件下において出力ＭＯＳトランジスタ１４のバックゲートバイアス電位をより上昇させ、出力ＭＯＳトランジスタ１４のしきい値電圧をより高くすることを意味する。出力ＭＯＳトランジスタ１４のしきい値電圧がより高くなると出力ＭＯＳトランジスタのリーク電流がより抑えられるように作用するので、高温条件下動作時において軽負荷になると、ＯＮ抵抗が大きくなるように働くべき出力ＭＯＳトランジスタ１４に発生するリーク電流起因の、出力電圧が上昇してしまい一定値に保たれなくなるという問題点を解消することが可能である。
【００１６】
以上の説明では、Ｖｒｅｆ２が一定値であるとして、またダイオード接続されたバイポーラトランジスタ１３３が１段であるとして説明したが、Ｖｒｅｆ２を任意に設定することや、ダイオード接続されたバイポーラトランジスタ１３３部分をダイオード接続されたバイポーラトランジスタを適当に複数段接続したものとすることで、出力ＭＯＳトランジスタ１４に発生するリーク電流を抑制するよう電圧比較回路１３５が反転する温度を変化させることが可能であることは明白である。
【００１７】
また以上の説明では、電圧選択回路１２１は図２のような構成として説明したが、同様の機能を有することが可能なその他の構成でも同様な効果が得られることは明白である。
【００１８】
また以上の説明では、出力ＭＯＳトランジスタが一つであるとして説明したが、複数個ある場合も同様な効果が得られることは明白である。
【００１９】
また以上の説明では、出力ＭＯＳトランジスタがＰ−ｃｈＭＯＳトランジスタであるとして説明したが、Ｎ−ｃｈＭＯＳトランジスタであるとしても、前記Ｎ−ｃｈＭＯＳトランジスタのバックゲートバイアス電位を適当に変化させ、前記Ｎ−ｃｈＭＯＳトランジスタのしきい値電圧を高温条件下において高くすることで、同様な効果が得られることは明白である。
【００２０】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明のボルテージ・レギュレータによれば、高温条件下動作時に出力ＭＯＳトランジスタのしきい値電圧を高くするようにバックゲートバイアス電位を変化させる回路を設けたことにより、高温条件下動作時において軽負荷になるとＯＮ抵抗が大きくなるように働くべき出力ＭＯＳトランジスタにリーク電流が発生するため出力電圧が上昇してしまい一定値に保たれなくなることを、防止する効果がある。しかも、出力ＭＯＳトランジスタのしきい値電圧を高くするようにバックゲートバイアス電位を変化させる回路の構成次第で、リーク電流を抑制すべき高温条件が可変であり任意に設定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示すボルテージ・レギュレータの回路説明図である。
【図２】本発明の第１の実施例を示すボルテージ・レギュレータの回路説明図である。
【図３】従来のボルテージ・レギュレータの回路説明図である。
【符号の説明】
１４ 出力ＭＯＳトランジスタ
１３４ ＭＯＳトランジスタ
１０、１３６ 基準電圧回路
１３２ ＰＮ接合ダイオード
１２１ 電圧選択回路
１１、１２ ブリーダ抵抗
１３ エラー・アンプ
１３５ 電圧比較回路
１３１ 定電流回路
６ ボルテージ・レギュレータの出力端子
１５、１３７ 電圧源
１３３ バイポーラトランジスタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボルテージ・レギュレータ（以下Ｖ／Ｒと記載する）の高温条件下動作時に、出力ＭＯＳトランジスタのリーク電流を抑えることが可能なＶ／Ｒに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＶ／Ｒは、図３の回路図に示すように、基準電圧回路１０の基準電圧Ｖｒｅｆ１と、Ｖ／Ｒの出力端子６の電圧（以下出力電圧と記載する）Ｖｏｕｔを分圧するブリーダ抵抗１１、１２の接続点の電圧との差電圧を、増幅するエラー・アンプ１３からなるＶ／Ｒ制御回路と出力ＭＯＳトランジスタ１４とからなっており、電圧源１５の与える電圧（以下ＶＤＤ１と記載する）により動作する。エラー・アンプ１３の出力電圧をＶｅｒｒ、ブリーダ抵抗１１、１２の接続点の電圧をＶａとすれば、Ｖｒｅｆ１＞Ｖａならば、Ｖｅｒｒは低くなり、逆にＶｒｅｆ１＜Ｖａならば、Ｖｅｒｒは高くなる。
【０００３】
Ｖｅｒｒが低くなると、出力ＭＯＳトランジスタ１４、この場合、Ｐ−ｃｈＭＯＳトランジスタであるので、ゲート・ソース間電圧が大きくなり、ＯＮ抵抗が小さくなり、出力電圧Ｖｏｕｔを上昇させるように働き、逆にＶｅｒｒが高くなると、出力ＭＯＳトランジスタ１４のＯＮ抵抗を大きくして、出力電圧を低くするように働き、出力電圧Ｖｏｕｔを一定値に保つ（例えば、特許文献１ 参照。）。
【０００４】
一般にＶ／Ｒの場合、軽負荷時においては重負荷時に比較して、出力ＭＯＳトランジスタ１４は、ＯＮ抵抗が大きくなるように働く。また一般に、ブリーダ抵抗１１、１２は非常に大きな抵抗値で与えられるので、ほとんど無負荷の状態においては重負荷時に比較して、出力ＭＯＳトランジスタ１４は、ＯＮ抵抗が非常に大きくなるように働く。
【０００５】
【特許文献１】
特開平４−１９５６１３号公報（第１−３ 頁、第２ 図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のＶ／Ｒでは、高温条件下動作時において軽負荷になると、ＯＮ抵抗が大きくなるように働くべき出力ＭＯＳトランジスタに発生するリーク電流のため、出力電圧が上昇し一定値に保たれなくなるという問題点があった。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、従来のこのような問題点を解決するために、Ｖ／Ｒの高温条件下動作時に、出力ＭＯＳトランジスタのバックゲートバイアス電位を適当に変化させ、出力ＭＯＳトランジスタのしきい値電圧を高くすることで、出力ＭＯＳトランジスタのリーク電流を抑えることを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のボルテージ・レギュレータにおいては、少なくともエラー・アンプと出力ＭＯＳトランジスタとを含むボルテージ・レギュレータにおいて、高温条件下動作時に出力ＭＯＳトランジスタのしきい値電圧を高くするようにバックゲートバイアス電位を変化させる回路を具備することを特徴としている。
【０００９】
また、前記高温条件下動作時に出力ＭＯＳトランジスタのしきい値電圧を高くするようにバックゲートバイアス電位を変化させる回路が、ある温度以上であることを検出する回路を具備することを特徴としている。
【００１０】
また、前記ある温度以上であることを検出する回路が検出する温度が、可変であることを特徴としている。
【００１１】
出力電圧と基準電圧を比較し信号を出力するエラー・アンプと、前記信号を受けて、前記出力電圧を制御する出力ＭＯＳトランジスタと、前記出力ＭＯＳトランジスタのバックゲートバイアス電位を変化させる信号を出力する電圧選択回路と、を有し、前記電圧選択回路は、ボルテージ・レギュレータの高温条件下動作時に、前記出力ＭＯＳトランジスタのしきい値電圧を高くする信号を出力することを特徴とする。
【００１２】
前記電圧選択回路は、温度を検出する回路を有し、前記温度を検出する回路は、前記ボルテージ・レギュレータの動作温度を検出し、前記動作温度によって、前記電圧選択回路の出力信号を制御することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施例を示すＶ／Ｒの回路図である。図１と図３との相違は電圧選択回路１２１が設けられているところにある。電圧選択回路１２１は、高温条件下動作になったとき、出力ＭＯＳトランジスタ１４のバックゲートバイアス電位をより高くするように働く。電圧選択回路１２１は、例えば図２のように、定電流回路１３１、ＰＮ接合ダイオード１３２、バイポーラトランジスタ１３３、ＭＯＳトランジスタ１３４、電圧比較回路１３５、基準電圧回路１３６、及び電圧源１３７から構成される。電圧源１３７の与える電圧（以下ＶＤＤ２と記載する）はＶＤＤ１よりも高く設定するものとする。
【００１４】
基準電圧回路１３６の与える電圧をＶｒｅｆ２、定電流回路１３１、バイポーラトランジスタ１３３、電圧比較回路１３５の接続点の電圧をＶｂ、電圧比較回路１３５、ＭＯＳトランジスタ１３４のゲートの接続点の電圧をＶｃｍｐ、ＰＮ接合ダイオード１３２、ＭＯＳトランジスタ１３４、出力ＭＯＳトランジスタ１４のバックゲートの接続点の電圧をＶｃとすれば、Ｖｂ＜Ｖｒｅｆ２ならば、Ｖｃｍｐは低く（以下“Ｌ”と記載する）なり、ＭＯＳトランジスタ１３４はＯＮするので、ＶｃはＶＤＤ２となり、逆にＶｂ＞Ｖｒｅｆ２ならば、Ｖｃｍｐは高く（以下“Ｈ”と記載する）なり、ＭＯＳトランジスタ１３４はＯＦＦするので、ＶｃはＶＤＤ１となる。また、Ｖｂ＝Ｖｒｅｆ２ならばＶｃｍｐはＬとＨの間の値をとるが、仮にこれがＭＯＳトランジスタ１３４をＯＮさせる値である場合には、ＶｃはＶＤＤ２となり、また仮に、これがＭＯＳトランジスタ１３４をＯＦＦさせる値である場合にはＶｃはＶＤＤ１となる。電圧比較回路１３５にヒステリシス機能を設けることにより、動作の安定化が可能となる。
【００１５】
定電流回路１３１により、ダイオード接続されたバイポーラトランジスタ１３３へ一定の電流が供給されているので、同一温度条件下においてはＶｂはある値となるが、温度条件を変化させた場合は、バイポーラトランジスタ１３３のベース・エミッタ間電圧の温度特性によりＶｂは変化する。通常一般に、温度が高くなるとＶｂは低くなる温度依存性を示す。つまり、Ｖｂ＞Ｖｒｅｆ２なる低温条件下においては、ＶｃはＶＤＤ１となり、Ｖｂ＜Ｖｒｅｆ２なる高温条件下においてはＶｃはＶＤＤ２となる。ＶＤＤ１＜ＶＤＤ２と設定することで、高温条件下において、Ｖｃをより高くすることが可能であり、これは高温条件下において出力ＭＯＳトランジスタ１４のバックゲートバイアス電位をより上昇させ、出力ＭＯＳトランジスタ１４のしきい値電圧をより高くすることを意味する。出力ＭＯＳトランジスタ１４のしきい値電圧がより高くなると出力ＭＯＳトランジスタのリーク電流がより抑えられるように作用するので、高温条件下動作時において軽負荷になると、ＯＮ抵抗が大きくなるように働くべき出力ＭＯＳトランジスタ１４に発生するリーク電流起因の、出力電圧が上昇してしまい一定値に保たれなくなるという問題点を解消することが可能である。
【００１６】
以上の説明では、Ｖｒｅｆ２が一定値であるとして、またダイオード接続されたバイポーラトランジスタ１３３が１段であるとして説明したが、Ｖｒｅｆ２を任意に設定することや、ダイオード接続されたバイポーラトランジスタ１３３部分をダイオード接続されたバイポーラトランジスタを適当に複数段接続したものとすることで、出力ＭＯＳトランジスタ１４に発生するリーク電流を抑制するよう電圧比較回路１３５が反転する温度を変化させることが可能であることは明白である。
【００１７】
また以上の説明では、電圧選択回路１２１は図２のような構成として説明したが、同様の機能を有することが可能なその他の構成でも同様な効果が得られることは明白である。
【００１８】
また以上の説明では、出力ＭＯＳトランジスタが一つであるとして説明したが、複数個ある場合も同様な効果が得られることは明白である。
【００１９】
また以上の説明では、出力ＭＯＳトランジスタがＰ−ｃｈＭＯＳトランジスタであるとして説明したが、Ｎ−ｃｈＭＯＳトランジスタであるとしても、前記Ｎ−ｃｈＭＯＳトランジスタのバックゲートバイアス電位を適当に変化させ、前記Ｎ−ｃｈＭＯＳトランジスタのしきい値電圧を高温条件下において高くすることで、同様な効果が得られることは明白である。
【００２０】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明のボルテージ・レギュレータによれば、高温条件下動作時に出力ＭＯＳトランジスタのしきい値電圧を高くするようにバックゲートバイアス電位を変化させる回路を設けたことにより、高温条件下動作時において軽負荷になるとＯＮ抵抗が大きくなるように働くべき出力ＭＯＳトランジスタにリーク電流が発生するため出力電圧が上昇してしまい一定値に保たれなくなることを、防止する効果がある。しかも、出力ＭＯＳトランジスタのしきい値電圧を高くするようにバックゲートバイアス電位を変化させる回路の構成次第で、リーク電流を抑制すべき高温条件が可変であり任意に設定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示すボルテージ・レギュレータの回路説明図である。
【図２】本発明の第１の実施例を示すボルテージ・レギュレータの回路説明図である。
【図３】従来のボルテージ・レギュレータの回路説明図である。
【符号の説明】
１４ 出力ＭＯＳトランジスタ
１３４ ＭＯＳトランジスタ
１０、１３６ 基準電圧回路
１３２ ＰＮ接合ダイオード
１２１ 電圧選択回路
１１、１２ ブリーダ抵抗
１３ エラー・アンプ
１３５ 電圧比較回路
１３１ 定電流回路
６ ボルテージ・レギュレータの出力端子
１５、１３７ 電圧源
１３３ バイポーラトランジスタ
Claims (2)
- 出力電圧と基準電圧を比較し信号を出力するエラー・アンプと、
前記信号を受けて、前記出力電圧を制御する出力ＭＯＳトランジスタと、
前記出力ＭＯＳトランジスタのバックゲートバイアス電位を変化させる信号を出力する電圧選択回路と、を有し、
前記電圧選択回路は、ボルテージ・レギュレータの高温条件下動作時に、前記出力ＭＯＳトランジスタのしきい値電圧を高くする信号を出力することを特徴とするボルテージ・レギュレータ。 - 前記電圧選択回路は、温度を検出する回路を有し、
前記温度を検出する回路は、前記ボルテージ・レギュレータの動作温度を検出し、前記動作温度によって、前記電圧選択回路の出力信号を制御することを特徴とする請求項１に記載のボルテージ・レギュレータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002257797A JP2004094788A (ja) | 2002-09-03 | 2002-09-03 | ボルテージ・レギュレータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002257797A JP2004094788A (ja) | 2002-09-03 | 2002-09-03 | ボルテージ・レギュレータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004094788A true JP2004094788A (ja) | 2004-03-25 |
Family
ID=32062618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002257797A Pending JP2004094788A (ja) | 2002-09-03 | 2002-09-03 | ボルテージ・レギュレータ |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004094788A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007206948A (ja) * | 2006-02-01 | 2007-08-16 | Ricoh Co Ltd | 定電圧回路 |
| JP2013190855A (ja) * | 2012-03-12 | 2013-09-26 | Seiko Instruments Inc | ローパスフィルタ回路及びボルテージレギュレータ |
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-
2002
- 2002-09-03 JP JP2002257797A patent/JP2004094788A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US7358709B2 (en) | 2006-02-01 | 2008-04-15 | Ricoh Company, Ltd. | Constant voltage regulator for generating a low voltage output |
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