KR102247122B1 - 볼티지 레귤레이터 및 전자 기기 - Google Patents
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Abstract
(과제) 전원 전압 기동시 등에 출력 전압에 오버 슈트가 발생하는 것을 억제하는 볼티지 레귤레이터를 제공한다.
(해결 수단) 오차 증폭 회로와, 출력 트랜지스터의 게이트에 접속된 오버 슈트 제어 회로와, 적어도 오차 증폭 회로를 온 오프 제어하는 ON/OFF 회로를 구비하고, ON/OFF 회로는, 볼티지 레귤레이터가 기동되었을 때에, 적어도 오차 증폭 회로를 온하고 나서 소정 시간 경과 후에 출력 트랜지스터가 온하도록 오버 슈트 제어 회로를 제어하는 구성으로 하였다.
(해결 수단) 오차 증폭 회로와, 출력 트랜지스터의 게이트에 접속된 오버 슈트 제어 회로와, 적어도 오차 증폭 회로를 온 오프 제어하는 ON/OFF 회로를 구비하고, ON/OFF 회로는, 볼티지 레귤레이터가 기동되었을 때에, 적어도 오차 증폭 회로를 온하고 나서 소정 시간 경과 후에 출력 트랜지스터가 온하도록 오버 슈트 제어 회로를 제어하는 구성으로 하였다.
Description
본 발명은, 휴대 기기나 전자 기기의 전원 등으로서 형성되어, 정전압을 출력하는 볼티지 레귤레이터에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 전원 전압 기동시에 출력 전압에 오버 슈트가 발생하는 것을 억제할 수 있는 볼티지 레귤레이터에 관한 것이다.
종래의 볼티지 레귤레이터에 대해서 설명한다. 도 3 은, 종래의 볼티지 레귤레이터를 나타내는 회로도이다.
종래의 볼티지 레귤레이터는, 오차 증폭 회로 (104) 와, 기준 전압 회로 (103) 와, PMOS 트랜지스터 (901, 902) 와, 출력 트랜지스터 (110) 와, 저항 (105 및 106, 903) 과, 용량 (904) 과, 그라운드 단자 (100) 와, 출력 단자 (102) 와, 전원 단자 (101) 를 구비하고 있다.
저항 (105 및 106) 은, 출력 단자 (102) 와 그라운드 단자 (100) 사이에 직렬로 형성되고, 출력 단자 (102) 에 발생하는 출력 전압 (Vout) 을 분압한다. 저항 (105 및 106) 의 접속점에 발생하는 전압을 Vfb 로 하면, 오차 증폭 회로 (104) 는 Vfb 가 기준 전압 회로 (103) 의 전압 (Vref) 에 가까워지도록 출력 트랜지스터 (110) 의 게이트 전압을 제어하고, 출력 단자 (102) 에 출력 전압 (Vout) 을 출력시킨다. 전원 단자 (101) 의 전원 전압 (VDD) 이 상승하면, 전원 단자 (101) 로부터 변동 검출 캐패시터 (904) 로 전류 Ix1 가 흐른다. 전류 Ix1 은, PMOS 트랜지스터 (901, 902) 와, 저항 (903) 으로 구성되는 전류 귀환 회로에 의해 증폭되어 전류 Ix2 가 생성된다. 전류 Ix2 는 출력 트랜지스터 (110) 의 게이트에 공급되고, 출력 트랜지스터 (110) 의 게이트 용량을 충전한다. 이와 같이 하여, 출력 트랜지스터 (110) 의 게이트 소스간 전압 (VGS) 은, 소스 전압인 VDD 가 변동된 경우라도 적절한 값으로 조절되므로, 오버 슈트가 억제되어 안정화할 수 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조).
그러나, 종래의 볼티지 레귤레이터는, 전원 기동시 등 전원 전압이 급격히 동작된 경우, 출력 트랜지스터의 게이트에 전류 Ix2 의 공급이 늦어져, 출력 전압에 큰 오버 슈트가 발생한다는 과제가 있었다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 전원의 기동시라도, 출력 전압에 오버 슈트가 발생하는 것을 억제하는 볼티지 레귤레이터를 제공한다.
종래의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 볼티지 레귤레이터는 이하와 같은 구성으로 하였다.
오차 증폭 회로와, 출력 트랜지스터의 게이트에 접속된 오버 슈트 제어 회로와, 적어도 오차 증폭 회로를 온 오프 제어하는 ON/OFF 회로를 구비하고, ON/OFF 회로는, 볼티지 레귤레이터가 기동되었을 때에, 적어도 오차 증폭 회로를 온하고 나서 소정 시간 경과 후에 출력 트랜지스터가 온하도록 오버 슈트 제어 회로를 제어하는 볼티지 레귤레이터.
본 발명의 볼티지 레귤레이터는, 전원 전압이 공급되어 있고, ON/OFF 회로 에 의해 회로가 오프되어 있는 상태로부터, 회로가 온되는 기동시에 출력 전압에 오버 슈트가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
그리고, 볼티지 레귤레이터를 전원으로 하여 동작하는 휴대 기기나 전자 기기의 오동작이나 고장을 방지할 수 있다.
도 1 은, 본 실시형태의 볼티지 레귤레이터를 나타내는 회로도이다.
도 2 는, 본 실시형태의 볼티지 레귤레이터의 다른 예를 나타내는 회로도이다.
도 3 은, 종래의 볼티지 레귤레이터를 나타내는 회로도이다.
도 2 는, 본 실시형태의 볼티지 레귤레이터의 다른 예를 나타내는 회로도이다.
도 3 은, 종래의 볼티지 레귤레이터를 나타내는 회로도이다.
도 1 은, 본 실시형태의 볼티지 레귤레이터를 나타내는 회로도이다.
본 실시형태의 볼티지 레귤레이터는, 오차 증폭 회로 (104) 와, 기준 전압 회로 (103) 와, 분압 회로를 구성하는 저항 (105 및 106) 과, PMOS 트랜지스터 (109 및 110) 와, NMOS 트랜지스터 (114 및 121) 와, 저항 (112 및 115) 과, 용량 (111) 과, 정전압 회로 (113) 와, ON/OFF 회로 (107) 와, 그라운드 단자 (100) 와, 전원 단자 (101) 와, 출력 단자 (102) 와, ON/OFF 제어 단자 (108) 를 구비하고 있다.
용량 (111) 과, 저항 (112 및 115) 과, 정전압 회로 (113) 와, NMOS 트랜지스터 (114) 로 전원 변동 검출 회로 (141) 를 구성하고 있다. PMOS 트랜지스터 (109) 는 오버 슈트 제어 회로를 구성하고 있다. ON/OFF 회로 (107) 는, ON/OFF 제어 단자 (108) 에 외부로부터 입력되는 ON/OFF 신호에 의해 볼티지 레귤레이터의 회로를 온 오프 제어한다. 여기서, ON/OFF 회로 (107) 는, 볼티지 레귤레이터의 오차 증폭 회로 (104) 를 포함하는 회로를 온 오프 제어하는 제 1 제어 신호를 출력하는 제 1 제어 단자와, NMOS 트랜지스터 (114) 를 온 오프 제어하는 제 2 제어 신호를 출력하는 제 2 제어 단자를 갖는다. 그리고, 제 2 제어 단자는, 지연 회로를 구비하고 있다.
다음으로, 본 실시형태의 볼티지 레귤레이터의 접속에 대해서 설명한다.
오차 증폭 회로 (104) 는, 반전 입력 단자가 기준 전압 회로 (103) 의 정극에 접속되고, 비반전 입력 단자가 분압 회로의 출력 단자에 접속된다. 분압 회로의 저항 (105) 과 저항 (106) 은, 그라운드 단자 (100) 와 출력 단자 (102) 사이에 직렬로 접속된다. 출력 트랜지스터인 PMOS 트랜지스터 (110) 는, 게이트 (노드 (N2)) 가 오차 증폭 회로 (104) 의 출력 단자에 접속되고, 소스가 전원 단자 (101) 에 접속되고, 드레인이 출력 단자 (102) 에 접속된다. PMOS 트랜지스터 (109) 는, 게이트 (노드 (N1)) 는 전원 변동 검출 회로 (141) 의 출력 단자에 접속되고, 드레인은 PMOS 트랜지스터 (110) 의 게이트에 접속되고, 소스는 전원 단자 (101) 에 접속된다. ON/OFF 회로 (107) 는, 입력 단자가 ON/OFF 제어 단자 (108) 에 접속되고, 제 1 출력 단자가 오차 증폭 회로 (104) 의 ON/OFF 제어 단자에 접속된다. NMOS 트랜지스터 (121) 는, 게이트는 ON/OFF 회로 (107) 의 제 2 출력 단자에 접속되고, 드레인은 NMOS 트랜지스터 (114) 의 드레인에 접속되고, 소스는 그라운드 단자 (100) 에 접속된다.
용량 (111) 은, 일방의 단자는 전원 단자 (101) 에 접속되고, 타방의 단자는 저항 (112) 의 일방의 단자에 접속된다. 정전압 회로 (113) 는, 정극은 저항 (112) 의 타방의 단자에 접속되고, 부극은 그라운드 단자 (100) 에 접속된다. 저항 (115) 은, 일방의 단자는 전원 단자 (101) 에 접속되고, 타방의 단자는 NMOS 트랜지스터 (114) 의 드레인에 접속된다. NMOS 트랜지스터 (114) 는, 게이트는 용량 (111) 과 저항 (112) 의 접속점에 접속되고, 소스는 그라운드 단자 (100) 에 접속된다.
다음으로, 본 실시형태의 볼티지 레귤레이터의 동작에 대해서 설명한다.
전원 단자 (101) 에 전원 전압 (VDD) 이 입력되면, 볼티지 레귤레이터는 출력 단자 (102) 로부터 출력 전압 (Vout) 을 출력한다. 분압 회로는 출력 전압 (Vout) 을 분압하여, 분압 전압 (Vfb) 을 출력한다. 오차 증폭 회로 (104) 는, 기준 전압 회로 (103) 의 기준 전압 (Vref) 과 분압 전압 (Vfb) 을 비교하여, 출력 전압 (Vout) 이 일정해지도록 출력 트랜지스터로서 동작하는 PMOS 트랜지스터 (110) 의 게이트 전압을 제어한다.
출력 전압 (Vout) 이 소정 전압보다 높으면, 분압 전압 (Vfb) 이 기준 전압 (Vref) 보다 높아진다. 따라서, 오차 증폭 회로 (104) 의 출력 신호 (PMOS 트랜지스터 (110) 의 게이트 전압) 가 높아지고, PMOS 트랜지스터 (110) 가 오프되어 가므로 출력 전압 (Vout) 은 낮아진다. 또, 출력 전압 (Vout) 이 소정 전압보다 낮으면, 상기와 반대 동작을 하여, 출력 전압 (Vout) 은 높아진다. 이와 같이 하여, 볼티지 레귤레이터는 출력 전압 (Vout) 이 일정해지도록 동작한다.
전원 전압 (VDD) 에 오버 슈트가 발생하면, 용량 (111) 은 오버 슈트를 검출하여 NMOS 트랜지스터 (114) 를 온시킨다. 그리고, 전원 변동 검출 회로 (141) 로부터 Lo 의 신호를 출력하여, PMOS 트랜지스터 (109) 를 온시키고, PMOS 트랜지스터 (110) 의 게이트 전압을 High 로 하여, PMOS 트랜지스터 (110) 를 오프시켜 출력 전압에 오버 슈트가 발생하는 것을 억제한다.
여기서, ON/OFF 제어 단자 (108) 에 온 신호가 입력되고, 볼티지 레귤레이터가 오프에서 온으로 전환될 때의 동작에 대해서 생각한다. PMOS 트랜지스터 (109) 의 게이트를 노드 (N1), PMOS 트랜지스터 (110) 의 게이트를 노드 (N2) 로 한다.
이 때, 전원 단자 (101) 에는 전원 전압 (VDD) 이 공급되어 있다. 오차 증폭 회로 (104) 는, ON/OFF 회로 (107) 의 제 1 출력 신호에 의해 오프되어 있다. NMOS 트랜지스터 (121) 는, ON/OFF 회로 (107) 의 제 2 출력 신호에 의해 온되어 있다. 노드 (N1) 는 Lo 가 되어 있으므로, PMOS 트랜지스터 (109) 는 온되어 있고, 노드 (N2) 는 High 가 되어 있다. 따라서, PMOS 트랜지스터 (110) 는 오프되어 있으므로, 전원 단자 (101) 에 전원 전압 (VDD) 이 공급되어 있어도, 출력 단자 (102) 에는 전압은 출력되지 않는다.
ON/OFF 제어 단자 (108) 에 온 신호가 입력되면, 오차 증폭 회로 (104) 는 ON/OFF 회로 (107) 의 제 1 제어 신호에 의해 온되고, 동시에 그 밖의 회로도 동작을 개시한다. 여기서, ON/OFF 회로 (107) 의 제 2 제어 단자는 출력에 지연 회로를 구비하고 있으므로, 제 1 제어 신호의 온 신호가 출력되고 나서, 일정한 지연 시간 후에 제 2 제어 신호의 온 신호를 출력한다. 따라서, ON/OFF 제어 단자 (108) 에 온 신호가 입력된 후, 오차 증폭 회로 (104) 나 그 밖의 회로가 동작을 개시한 후에, ON/OFF 회로 (107) 는 제 2 제어 신호의 온 신호를 출력한다. 즉, 볼티지 레귤레이터가 정상적으로 동작을 하는 상태가 된 후에, PMOS 트랜지스터 (110) 가 온되어 출력 단자 (102) 에 출력 전압 (Vout) 을 출력한다.
상기 서술한 본 실시형태의 볼티지 레귤레이터는, 전원 전압 (VDD) 이 공급되어 있고, ON/OFF 회로 (107) 에 의해 회로가 오프되어 있는 상태로부터, 회로가 온되는 기동시에 출력 전압 (Vout) 에 오버 슈트가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, ON/OFF 제어 단자 (108) 에 외부로부터 신호가 입력되는 구성에 대해서 설명하였지만, 이 단자에 내부의 UVLO 회로로부터의 신호를 입력하도록 구성해도 된다. 이와 같이 구성하면, 전원 전압 (VDD) 이 동작 전압 이하인 상태로부터 동작된 경우에 있어서도, 동일한 동작에 의해 출력 전압 (Vout) 에 오버 슈트가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또, ON/OFF 회로 (107) 는, 제 2 제어 신호가 서서히 시동하도록 구성해도 된다. 이와 같이 구성하면 더욱 효과가 커진다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 볼티지 레귤레이터에 의하면, 전원 전압 (VDD) 의 기동시나, 전원 전압 (VDD) 이 공급되어 있고, ON/OFF 회로 (107) 에 의해 회로가 오프되어 있는 상태로부터, 회로가 온되는 기동시에 출력 전압 (Vout) 에 오버 슈트가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
도 2 는, 본 실시형태의 볼티지 레귤레이터의 다른 예를 나타내는 회로도이다. 도 1 과의 차이는, 전원 변동 검출 회로 (141) 를 오프셋이 부착된 콤퍼레이터 (401) 로 구성하고, ON/OFF 회로 (107) 의 제 2 출력 신호에 의해 제어되는 회로를, 직접 노드 (N2) 를 제어하는 PMOS 트랜지스터 (109b) 로 한 점이다. 그 밖의 회로는 도 1 과 동일하며, 상세한 설명은 생략한다.
도 2 와 같이 구성한 본 실시형태의 볼티지 레귤레이터는, 도 1 의 볼티지 레귤레이터와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 그리고, 전원 전압 (VDD) 이 공급되어 있고, ON/OFF 회로 (107) 에 의해 회로가 오프되어 있는 상태로부터, 회로가 온되는 기동시에 출력 전압 (Vout) 에 오버 슈트가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 볼티지 레귤레이터에 의하면, 출력 전압의 오버 슈트를 방지할 수 있으므로, 볼티지 레귤레이터를 전원으로 하여 동작하는 휴대 기기나 전자 기기의 오동작이나 고장을 방지할 수 있다.
102 : 출력 단자
103 : 기준 전압 회로
104 : 오차 증폭 회로
107 : ON/OFF 회로
108 : ON/OFF 제어 단자
141 : 전원 변동 검출 회로
103 : 기준 전압 회로
104 : 오차 증폭 회로
107 : ON/OFF 회로
108 : ON/OFF 제어 단자
141 : 전원 변동 검출 회로
Claims (7)
- 출력 트랜지스터가 출력하는 출력 전압을 분압한 분압 전압과 기준 전압의 차이를 증폭시켜 출력하고, 상기 출력 트랜지스터의 게이트를 제어하는 오차 증폭 회로와,
전원 전압의 변동을 검출하는 전원 변동 검출 회로와,
적어도 상기 오차 증폭 회로를 온 오프 제어하는 ON/OFF 회로와,
상기 출력 트랜지스터의 게이트에 접속되고, 상기 전원 변동 검출 회로가 출력하는 신호와 상기 ON/OFF 회로가 출력하는 신호에 의해 제어되는 오버 슈트 제어 회로를 구비하고,
상기 ON/OFF 회로는, 볼티지 레귤레이터가 기동되었을 때에, 적어도 상기 오차 증폭 회로를 온하고 나서 소정 시간 경과 후에, 상기 출력 트랜지스터가 온하도록 오버 슈트 제어 회로를 제어하는 것을 특징으로 하는 볼티지 레귤레이터. - 제 1 항에 있어서,
상기 ON/OFF 회로는,
적어도 상기 오차 증폭 회로를 온 오프 제어하는 제 1 제어 신호를 출력하는 제 1 제어 단자와,
상기 오버 슈트 제어 회로를 온 오프 제어하는 제 2 제어 신호를 출력하는 제 2 제어 단자를 구비하는 것을 특징으로 하는 볼티지 레귤레이터. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 2 제어 신호는, 서서히 시동하는 것을 특징으로 하는 볼티지 레귤레이터. - 제 1 항에 있어서,
상기 전원 변동 검출 회로는,
전원 단자와 접지 단자 사이에 직렬로 접속된 콘덴서 및 제 1 임피던스 소자와,
전원 단자와 접지 단자 사이에 직렬로 접속된 제 2 임피던스 소자 및 트랜지스터를 구비하고,
상기 트랜지스터의 게이트는 상기 콘덴서와 상기 제 1 임피던스 소자의 접속점에 접속되고, 상기 제 2 임피던스 소자와 상기 트랜지스터의 접속점이 상기 전원 변동 검출 회로의 출력 단자인 것을 특징으로 하는 볼티지 레귤레이터. - 제 1 항에 있어서,
상기 전원 변동 검출 회로는,
비반전 입력 단자에 상기 기준 전압이 입력되고, 반전 입력 단자에 상기 분압 전압이 입력되고, 출력이 상기 오버 슈트 제어 회로에 접속되고, 상기 비반전 입력 단자에 오프셋 전압을 갖는 콤퍼레이터를 구비하는 것을 특징으로 하는 볼티지 레귤레이터. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 볼티지 레귤레이터를 구비한, 전자 기기.
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