JP7479402B2 - 定電圧発生回路 - Google Patents
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Description
電源と負荷との間に接続され、出力電流を制御するトランジスタと、
前記電源からの基準電圧に基づいて前記トランジスタを駆動する第1の増幅回路と、
前記第1の増幅回路と並列に接続され、前記第1の増幅回路に比較して高速で動作し、前記電源からの基準電圧に基づいて前記トランジスタを駆動する第2の増幅回路と、
所定の動作時に、前記トランジスタから前記負荷に流れる出力電流を制限する保護回路と、
前記第2の増幅回路の動作を制御する制御回路とを備える定電圧発生回路であって、
前記制御回路は、前記出力電流が軽負荷時から増大し、所定の第2のしきい値電流までは、前記第2の増幅回路を動作させず、前記第2のしきい値電流以上となったときに、前記第2の増幅回路を動作させる一方、前記出力電流が重負荷時から減少し、前記第2のしきい値電流よりも小さい所定の第1のしきい値電流までは、前記第2の増幅回路を動作させ、前記第1のしきい値電流以下となったときに、前記第2の増幅回路を動作させないように制御し、
前記第2の増幅回路はさらに、非動作時に、前記第2の増幅回路の内部ノードの動作電位を固定する第1の動作電位固定回路を含む。
特許文献1に開示されたシリーズレギュレータにおいて、動作モードの切り替えが発生するときに、MOSトランジスタの寄生容量を介して差動増幅器のノイズが、高い出力抵抗を有する基準電圧源からの出力電圧に重畳されることにより、2個の動作モード間で互いに入れ替わる切り替え発振という回路の誤動作が発生することを発見した。以下の実施形態はこの誤動作を防止することを目的とするものである。
図1は実施形態に係る定電圧発生回路2とその周辺回路の構成例を示すブロック図である。
Ith2≦Ith4 (2)
(1)反転入力端子(INN)T1;
(2)非反転入力端子(INP)T2;
(3)出力端子T3;
(4)イネーブル信号端子T4;及び
(5)基準電圧端子T5。
以上の実施形態において、保護実行回路13のための差動増幅回路22が停止状態となったときに、保護実行回路13に使用する差動増幅回路22の動作を停止する停止制御回路、もしくは当該差動増幅回路22のバイアス電圧を固定するバイアス電圧発生回路31を設けている。本発明はこれに限らず、これらの機能回路を、差動増幅回路21のみ設けて、差動増幅回路22に設けなくてもよいし、制御回路10からのイネーブル信号EN2で出力電流に応じて動作を停止させる機能がなくてもよい。
以上の実施形態では、定電圧発生回路2に用いる差動増幅回路21,22について説明したが、以下、差動増幅回路21,22の変形例1,2,3について説明する。なお、以下では、差動増幅回路21A,21B,21Cとしているが、これら構成を同様に、差動増幅回路21及び22に適用してもよい。
図4は変形例1に係る差動増幅回路21Aの構成例を示すブロック図である。図4において、図2と同様の構成要素について同一の符号を付している。図4の差動増幅回路21Aは、図2の差動増幅回路21,22に比較して以下の相違点を有する。
(1)バイアス電圧発生回路31に代えて、バイアス電圧発生回路31Aを備える。
(2)差動増幅器32に代えて、差動増幅器32Aを備える。
以下、相違点について説明する。
(1)MOSトランジスタQ12を削除した。
(2)MOSトランジスタQ41,Q42によりカレントミラー回路CM1を構成することで、MOSトランジスタQ13のソース電位に対応するバイアス電圧を、カレントミラー回路CM1により発生して、スイッチSW15を介して接続点P7に出力した。
図5は変形例2に係る差動増幅回路21Bの構成例を示すブロック図である。図5において、図2及び図4と同様の構成要素について同一の符号を付している。図5の差動増幅回路21Bは、図4の差動増幅回路21Aに比較して以下の相違点を有する。
(1)バイアス電圧発生回路31Aに代えて、内部基準電圧発生回路50及び電圧発生回路60を含むバイアス電圧発生回路を備える。
(2)差動増幅器32Aに代えて、差動増幅器32AAを備える。なお、差動増幅器32AAは、差動増幅器32Aに比較して、スイッチSW15に代えて、電圧発生回路60の接続点P22を差動増幅器32AAの接続点P6に接続するスイッチSW11を備える。
従って、差動増幅回路21Bは、内部基準電圧発生回路50及び電圧発生回路60と、差動増幅器32AAとを備えて構成される。以下、相違点について説明する。
図6は、変形例3に係る差動増幅回路21Cの構成例を示すブロック図である。図6の差動増幅回路21Cは、図2の差動増幅回路21に比較して以下の点が異なる。
(1)バイアス電圧発生回路31に代えて、2個の並列トランジスタ回路70,80及び電流源回路90を含む電流発生回路を備えた。
(2)差動増幅器32に代えて、差動増幅器32Bを備えた。
以下、相違点について説明する。
以上の実施形態及び変形例において、スイッチSW1~SW25を備えている。ここで、スイッチSW1~SW25は例えばMOSトランジスタで構成される半導体スイッチ素子で構成される。
2 定電圧発生回路
3 出力キャパシタ
4 負荷
10 制御回路
11 基準電圧発生回路
12 監視対象ノード
13 保護実行回路
14 電流源
21~23,21A,21B,21C 差動増幅回路
31,31A バイアス電圧発生回路
32,32A,32AA,32B 差動増幅器
33 インバータ
41~45 電流源
50 内部基準電圧発生回路
51 差動増幅器
60 電圧発生回路
70,80 並列トランジスタ回路
90 電流源回路
91~92 電流源
P1~P22 接続点
CM1,CM2 カレントミラー回路
Q1~Q82 MOSトランジスタ
R1,R2 分圧抵抗
SW1~SW25 スイッチ
T1~T5 端子
Claims (12)
- 電源と負荷との間に接続され、出力電流を制御する出力トランジスタと、
前記電源の電圧に基づいて発生される基準電圧に基づいて、前記出力トランジスタを駆動する第1の増幅回路と、
前記第1の増幅回路と並列に接続され、前記第1の増幅回路に比較して高速で動作し、前記基準電圧に基づいて前記出力トランジスタを駆動する第2の増幅回路と、
所定の動作時に、前記出力トランジスタから前記負荷に流れる出力電流を制限する保護回路と、
前記第2の増幅回路の動作を制御する制御回路とを備える定電圧発生回路であって、
前記第2の増幅回路は、前記第2の増幅回路の動作点を決定するバイアス電圧を印加する第1の内部ノードを含む差動対である第1のトランジスタ対を含む差動増幅回路であり、
前記第1のトランジスタ対は、前記第2の増幅回路の差動増幅回路の非反転入力端子に印加された第1の入力電圧を入力する第1の入力トランジスタ回路と、前記第2の増幅回路の差動増幅回路の反転入力端子に印加された第2の入力電圧を入力する第2の入力トランジスタ回路とを含み、
前記第1の入力トランジスタ回路は第1のトランジスタを含み、前記第1のトランジスタのゲートには前記第1の入力電圧が入力され、前記第1のトランジスタのドレインは第2のトランジスタを介して前記電源に接続され、前記第1のトランジスタのソースは第1の電流源を介して接地され、
前記第2の入力トランジスタ回路は第3のトランジスタを含み、前記第3のトランジスタのゲートには前記第2の入力電圧が入力され、前記第3のトランジスタのドレインは前記第1の内部ノードに接続され、上記第3のトランジスタのドレインは第4のトランジスタを介して前記電源に接続され、前記第3のトランジスタのソースは前記第1の電流源を介して接地され、
前記制御回路は、前記出力電流が軽負荷時から増大し、所定の第2のしきい値電流までは、前記第2の増幅回路を動作させず、前記第2のしきい値電流以上となったときに、前記第2の増幅回路を動作させる一方、前記出力電流が重負荷時から減少し、前記第2のしきい値電流よりも小さい所定の第1のしきい値電流までは、前記第2の増幅回路を動作させ、前記第1のしきい値電流以下となったときに、前記第2の増幅回路を動作させないように制御し、
前記第2の増幅回路はさらに、非動作時に、前記第1の内部ノードの動作電位を固定する第1の動作電位固定回路を含み、
前記第1の動作電位固定回路は、
(1)前記第2の増幅回路の非動作時に、前記第1の内部ノードに所定のバイアス電圧を印加することで、動作電位を固定する第1のバイアス電圧発生回路、もしくは
(2)前記第2の増幅回路の非動作時に、前記第1の内部ノードに所定の電流を流すことで、動作電位を固定する第1の電流発生回路である、
定電圧発生回路。 - 前記保護回路はさらに、
第3の増幅回路の動作点を決定するバイアス電圧を印加する第2の内部ノードを含む差動対である第2のトランジスタ対を含む差動増幅回路である前記第3の増幅回路を備え、
前記第2のトランジスタ対は、前記第3の増幅回路の差動増幅回路の非反転入力端子に印加された第3の入力電圧を入力する第3の入力トランジスタ回路と、前記第3の増幅回路の差動増幅回路の反転入力端子に印加された第4の入力電圧を入力する第4の入力トランジスタ回路とを含み、
前記第3の入力トランジスタ回路は第5のトランジスタを含み、前記第5のトランジスタのゲートには前記第3の入力電圧が入力され、前記第5のトランジスタのドレインは第6のトランジスタを介して前記電源に接続され、前記第5のトランジスタのソースは第2の電流源を介して接地され、
前記第4の入力トランジスタ回路は第7のトランジスタを含み、前記第7のトランジスタのゲートには前記第4の入力電圧が入力され、前記第7のトランジスタのドレインは前記第2の内部ノードに接続されかつ前記第4の入力電圧が入力され、上記第7のトランジスタのドレインは第8のトランジスタを介して前記電源に接続され、前記第7のトランジスタのソースは前記第2の電流源を介して接地され、
前記制御回路は、前記出力電流が軽負荷時から増大し、所定の第4のしきい値電流までは、前記第3の増幅回路を動作させず、前記第4のしきい値電流以上となったときに、前記第3の増幅回路を動作させる一方、前記出力電流が重負荷時から減少し、前記第4のしきい値電流よりも小さい所定の第3のしきい値電流までは、前記第3の増幅回路を動作させ、前記第3のしきい値電流以下となったときに、前記第3の増幅回路を動作させないように制御する、
請求項1に記載の定電圧発生回路。 - 前記第1のしきい値電流は前記第3のしきい値電流に等しく、前記第2のしきい値電流は前記第4のしきい値電流に等しくなるように設定される、
請求項2に記載の定電圧発生回路。 - 前記保護回路はさらに、非動作時に、前記第2の内部ノードの動作電位を固定する第2の動作電位固定回路を含む、
請求項2又は3に記載の定電圧発生回路。 - 前記第2の動作電位固定回路は、
(1)前記保護回路の非動作時に、前記第2の内部ノードに所定のバイアス電圧を印加することで、動作電位を固定する第2のバイアス電圧発生回路、もしくは
(2)前記保護回路の非動作時に、前記第2の内部ノードに所定の電流を流すことで、動作電位を固定する第2の電流発生回路である、
請求項4に記載の定電圧発生回路。 - 請求項1に記載の前記第1のバイアス電圧発生回路、及び請求項5に記載の前記第2のバイアス電圧発生回路は、
少なくとも2個のトランジスタを直列に接続した電圧発生回路であって、前記基準電圧に基づいて、所定のバイアス電圧を発生する電圧発生回路を含む、
定電圧発生回路。 - 前記第1のバイアス電圧発生回路は、
少なくとも2個のトランジスタを直列に接続した電圧発生回路であって、前記基準電圧に基づいて、所定のバイアス電圧を発生する第1の電圧発生回路と、
カレントミラー回路を含む第2の電圧発生回路であって、前記第1の電圧発生回路により発生されたバイアス電圧に対応するバイアス電圧を発生して前記第1の内部ノードに出力する前記第2の電圧発生回路とを含む、
請求項1に記載の定電圧発生回路。 - 前記第1のバイアス電圧発生回路は、
前記基準電圧に基づいて所定の内部基準電圧を発生する内部基準電圧発生回路と、
前記内部基準電圧に基づいて所定のバイアス電圧を発生し、カレントミラー回路を用いて出力インピーダンスを調整して前記第1の内部ノードに出力する電圧発生回路とを含む、
請求項1に記載の定電圧発生回路。 - 前記第1の電流発生回路は、
前記第2の増幅回路の動作時に、所定の第1の電流を前記第1の内部ノードに流し、
前記第2の増幅回路の非動作時に、前記第1の電流よりも小さい所定の第2の電流を前記第1の内部ノードに流す、
請求項1に記載の定電圧発生回路。 - 前記第2のバイアス電圧発生回路は、
少なくとも2個のトランジスタを直列に接続した電圧発生回路であって、前記基準電圧に基づいて、所定のバイアス電圧を発生する第1の電圧発生回路と、
カレントミラー回路を含む第3の電圧発生回路であって、前記第1の電圧発生回路により発生されたバイアス電圧に対応するバイアス電圧を発生して前記第2の内部ノードに出力する前記第3の電圧発生回路とを含む、
請求項5に記載の定電圧発生回路。 - 前記第2のバイアス電圧発生回路は、
前記基準電圧に基づいて所定の内部基準電圧を発生する内部基準電圧発生回路と、
前記内部基準電圧に基づいて所定のバイアス電圧を発生し、カレントミラー回路を用いて出力インピーダンスを調整して前記第2の内部ノードに出力する電圧発生回路とを含む、
請求項5に記載の定電圧発生回路。 - 前記第2の電流発生回路は、
前記第3の増幅回路の動作時に、所定の第1の電流を前記第2の内部ノードに流し、
前記第3の増幅回路の非動作時に、前記第1の電流よりも小さい所定の第2の電流を前記第2の内部ノードに流す、
請求項5に記載の定電圧発生回路。
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