TWI477943B - Voltage regulator - Google Patents

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TWI477943B
TWI477943B TW099131039A TW99131039A TWI477943B TW I477943 B TWI477943 B TW I477943B TW 099131039 A TW099131039 A TW 099131039A TW 99131039 A TW99131039 A TW 99131039A TW I477943 B TWI477943 B TW I477943B
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Description

電壓調節器
本發明，係關於輸出定電壓之電壓調節器，尤其是，與藉由控制複數差動放大器之動作狀態，來控制適合於低消耗電流及高速動作之動作狀態的控制電路相關。
近年來，隨著可攜式裝置的普及，電池小型輕量化的市場要求愈來愈大。另一方面，可攜式裝置的動作時間，對於製品差別化產生很大的影響。所以，電子電路之低消耗電力化為最大的課題。
解決對策之一，就是使可攜式裝置之機能電路，對應機器之狀態，進行極精細的控制。例如，待機時，只驅動最小限度之機能電路，來抑制消耗電力之增加的意圖，已在積體電路層級獲得實用化。
電壓調節器，要求如電池之隨著時間產生變化之電源電壓保持一定來供應給機能電路。一般而言，為了提高電壓調節器之電源供應抑制比率及暫態回應特性，必須增大電壓調節器之消耗電流。
傳統電壓調節器，如第5圖所示。第5圖係專利文獻1所示之電路，為以差動放大器之輸出直接驅動輸出電晶體之2段構成。該構成，貫通路徑較少，而可減少消耗電流，然而，有難以大幅提高電源供應抑制比率及暫態回應特性的缺點。
改善第5圖之構成缺點的構成，如第6圖所示，於差動段與輸出段之間追加中間段之3段構成被廣泛利用。該構成時，可以大幅提高電源供應抑制比率及暫態回應特性，然而，因為貫通路徑增加，而不利於低消耗電力化。
同時兼顧該相反特性的手法之一，就是對電壓調節器，設定電源供應抑制比率及暫態回應特性良好且消耗電流較多之動作狀態、及電源供應抑制比率及暫態回應特性較差且消耗電流較少之動作狀態，對應負荷之機能電路的動作狀態，以手動或自動進行切換之手法。
例如，專利文獻2時，併聯複數特性不同之電壓調節器，對應負荷狀態，控制複數電壓調節器之動作‧停止，來實現對應負荷之電壓調節器之消耗電流的最佳化。
[專利文獻1]日本特開平3-158912號公報(第2圖)
[專利文獻2]日本特開2002-287833號公報(第1圖)
然而，專利文獻2之構成時，必須準備用以切換輸出電晶體之電路的數目，而導致晶片面積的增大。此外，輸出電晶體之閘極端子，具有相對較大的寄生容量。所以，切換複數輸出電晶體時，因為需要充放電時間，而有切換時之輸出電壓變動較大的缺點。
亦可考慮輸出電晶體之共用化，而準備複數之第5圖及第6圖的放大部來進行切換的手法，然而，此時，因為必須準備複數差動放大電路，而導致晶片面積增大。所以，有難以降低成本之問題。
為了解決以上課題，本專利申請之特徵為具有：連接於電源輸入端子與接地端子之間，不受電源輸入之影響而輸出一定基準電壓之基準電壓電路；連接於電源輸入端子與輸出電壓端子之間，不受輸出電流之影響，輸出一定輸出電壓之輸出電晶體；連接於輸出電壓端子與接地端子之間，進行輸出電壓之分壓而輸出參照電壓之分壓電路；將基準電壓當做非反相輸入、將參照電壓當做反相輸入，來輸出電壓之第一差動放大電路；將參照電壓當做非反相輸入、將基準電壓當做第一反相輸入、將第一差動放大電路之輸出當做第二反相輸入，依據輸出電壓來控制輸出電晶體之控制瑞子的第二差動放大電路；對差動放大電路供應偏壓電流之1個以上的偏壓電路；以及依據至少2值之動作控制信號，控制差動放大電路之控制電路；且，於動作控制信號之第一邏輯值時，第一差動放大電路處於停止狀態，於動作控制信號之第二邏輯值時，第一差動放大電路處於動作狀態。
動作控制信號，可以對應負荷而於內部自動切換，亦可以為從電壓調節器之外部來設定。
依據本專利申請之構成，具有以下之特徵，亦即，為可以從外部或自動地切換適合低消耗動作之2段構成電壓調節器、及適合高速回應之3段構成電壓調節器的構成，且，相較於分開設置2段構成電壓調節器及3段構成電壓調節器之放大部時，安裝面積較小。
以下，參照圖式，針對實施本發明之形態進行詳細說明。
[實施例1]
第1圖係本實施形態之電壓調節器的電路圖。
本實施形態之電壓調節器，係由基準電壓電路109、輸出電晶體147、分壓電路127、差動放大電路124、差動放大電路125、偏壓電路122、偏壓電路123、以及控制電路121所構成。
其次，針對本實施形態之電壓調節器的要素電路連接進行說明。
基準電壓電路109之輸出，係連接於差動放大電路124之非反相輸入端子108、及差動放大電路125之反相輸入端子105。差動放大電路124之輸出，係連接於差動放大電路125之輸入端子104，差動放大電路125之輸出，則連接於輸出電晶體147之閘極。輸出電晶體147之汲極連接於輸出端子102，源極則連接於電源端子101。輸出端子102連接於分壓電路127，分壓電路中之電阻148與電阻149之連接點，連接於差動放大電路124之反相輸入端子107、及差動放大電路125之非反相輸入端子103。電阻149之相反側連接於接地端子100。偏壓電路122之輸出連接於差動放大電路125，供應偏壓電流。偏壓電路123之輸出，連接於差動放大電路124及差動放大電路125，供應偏壓電流。
針對差動放大電路124之連接進行說明。
Nch電晶體136，閘極連接於非反相輸入端子108，源極連接Nch電晶體139之汲極，汲極則連接於Pch電晶體135之閘極及汲極。Pch電晶體135，源極連接於電源端子101。Pch電晶體137，閘極連接於Pch電晶體135之閘極，汲極連接於Nch電晶體138之汲極、及差動放大電路125之輸入端子104，源極則連接於電源端子101。其次，以Pch電晶體135及Pch電晶體137構成電流鏡電路。Nch電晶體138，閘極連接於反相輸入端子107，源極則連接於Nch電晶體139之汲極。Nch電晶體139，閘極連接於偏壓電路123之Nch電晶體134的閘極，源極則連接於接地端子100。針對差動放大電路125之連接進行說明。Nch電晶體143，閘極連接於反相輸入端子105，源極連接於Nch電晶體145之汲極、及Nch電晶體146之汲極，汲極則連接於Pch電晶體140之汲極及Pch電晶體141之汲極、以及輸出端子106。Pch電晶體140，閘極連接於輸入端子104，源極則連接於電源端子101。
Pch電晶體141，閘極連接於Pch電晶體142之閘極及汲極，源極則連接於電源端子101。Pch電晶體142，閘極及汲極連接於Nch電晶體144之汲極，源極則連接於電源端子101。其次，以Pch電晶體141及Pch電晶體142來構成電流鏡電路。Nch電晶體144，閘極連接於非反相輸入端子103，源極則連接於Nch電晶體145之汲極、及Nch電晶體146之汲極。Nch電晶體145，閘極連接於偏壓電路123之Nch電晶體134之閘極，源極則連接於接地端子100。Nch電晶體146，閘極連接於偏壓電路122之Nch電晶體132之閘極，源極則連接於接地端子100。
針對偏壓電路122之連接進行說明。
Nch電晶體132，閘極及汲極連接於定電流電路131、及差動放大電路125之Nch電晶體146之閘極，源極則連接於接地端子100。針對偏壓電路123之連接進行說明。Nch電晶體134，閘極及汲極連接於切換電路150及差動放大電路124之Nch電晶體139之閘極、以及差動放大電路125之Nch電晶體145之閘極，源極則連接於接地端子100。切換電路150，相反側連接著定電流電路133，連接著控制電路121之輸出做為切換信號。
第2圖係控制電路121之電路圖。針對連接進行說明。
Pch電晶體201，閘極連接於差動放大電路125之輸出端子106，汲極連接於電阻203、及比較器202之非反相輸入端子，源極則連接於電源端子101。電阻203之相反側連接於接地端子100。比較器202，反相輸入端子連接著基準電壓電路109。輸出連接於切換電路150做為切換信號。
其次，針對本實施形態之電壓調節器之動作進行說明。
偏壓電路123，對差動放大電路124及差動放大電路125供應偏壓電流，偏壓電路122，對差動放大電路125供應偏壓電流。此處，設定成偏壓電路123對差動放大電路125供應之電流多於偏壓電路122對差動放大電路125供應之電流。
控制電路121，具有依據控制信號停止偏壓電路123之機能。如第2圖所示，Pch電晶體201併聯於輸出電晶體147，使流至輸出電晶體147之電流Iout流至電阻203，來得到與輸出電流成比例之電壓Vdet。
此處，輸出電晶體147及Pch電晶體201，為同種之電晶體，若縱橫比為M：1、電阻203之電阻值為R，則Vdet以(1)式表示。
Vdet=Iout‧R/M　(1)
基準電壓電路109，對比較器202之反相輸入端子供應電壓Vref。此時，比較器202之輸出成為"H"之條件，如(2)式所示。
Iout‧R/M＞Vref　(2)
以比較器202之輸出做為控制電路121之控制信號，以"L"位準做為第一邏輯值，以"H"位準做為第二邏輯值。利用該信號，可以對應負荷電流來進行切換電路150之切換。
控制電路121取第一邏輯值而切換電路150斷開時，停止偏壓電路123及差動放大電路124之動作。此時，電壓調節器，成為適合由差動放大電路125及輸出電晶體147所構成之低消耗電流動作的2段構成。差動放大電路125，因為處於只有偏壓電路122以微小電流動作之狀態，可以將電壓調節器之消耗電流抑制於較低。
另一方面，控制電路121取第二邏輯值而切換電路150導通時，偏壓電路123及差動放大電路124處於動作狀態。此狀態，可以視為差動放大電路124及差動放大電路125、以及輸出電晶體147之3段構成的調節器。其次，因為可以構成3段構成之調節器，故可改善電源供應抑制比率及暫態回應特性。此外，因為對差動放大電路124及差動放大電路125充份供應電流，大幅改善電源供應抑制比率及暫態回應特性。
如以上說明所示，依據本實施形態之電壓調節器，可以減少佔有面積，且自動地切換適合低消耗電流之2段構成動作、及以高電源供應抑制比率得到良好暫態回應特性之3段構成動作。
[實施例2]
第3圖係第二實施形態之電壓調節器的電路圖。第二實施形態之電壓調節器，係由基準電壓電路109、輸出電晶體147、分壓電路127、差動放大電路124、差動放大電路125、偏壓電路310、以及控制電路121所構成。與第1圖之差異，係相當於偏壓電路122、123之偏壓電路為偏壓電路130。
其次，針對第二實施形態之電壓調節器之要素電路的連接進行說明。
針對偏壓電路310之連接進行說明。
Pch電晶體301，閘極及汲極連接於定電流電路131、及Pch電晶體302之閘極，源極則連接於電源端子101。Pch電晶體302，汲極連接於切換電路150，源極則連接於電源端子101。Nch電晶體132，閘極及汲極連接於定電流電路131、及差動放大電路125之Nch電晶體146之閘極，源極則連接於接地端子100。Nch電晶體134，閘極及汲極連接於切換電路150、及差動放大電路124之Nch電晶體139之閘極、以及差動放大電路125之Nch電晶體145之閘極，源極則連接於接地端子100。
切換電路150，連接著控制電路121之輸出做為切換信號。
其次，針對第二實施形態之電壓調節器之動作進行說明。
如第3圖所示，第二實施形態之電壓調節器時，第一實施形態之電壓調節器之偏壓電路123，係由一個偏壓電路使電流經電流鏡而生成偏壓電流之構成。偏壓電流，與第一實施形態相同，設定成Nch電晶體134對差動放大電路125供應之電流多於Nch電晶體132對差動放大電路125供應之電流。
控制電路121取第一邏輯值而切換電路150斷開時，Nch電晶體134斷開而停止差動放大電路124之動作。此時，電壓調節器，成為適合由差動放大電路125及輸出電晶體147所構成之低消耗電流動作的2段構成。差動放大電路125，因為於只有Nch電晶體132以微小電流動作之狀態，可以將電壓調節器之消耗電流抑制於較低。
另一方面，控制電路121取第二邏輯值而切換電路150導通時，Nch電晶體134導通，差動放大電路124處於動作狀態。此狀態，可以視為差動放大電路124及差動放大電路125、以及輸出電晶體147之3段構成的調節器。其次，因為可以構成3段構成之調節器，故可改善電源供應抑制比率及暫態回應特性。此外，因為對差動放大電路124及差動放大電路125充份供應電流，大幅改善電源供應抑制比率及暫態回應特性。
如以上說明所示，依據第二實施形態之電壓調節器，可以減少佔有面積，且自動地切換適合低消耗電流之2段構成動作、及以高電源供應抑制比率得到良好暫態回應特性之3段構成動作。
[實施例3]
第4圖係第三實施形態之電壓調節器的電路圖。
第三實施形態之電壓調節器，係由基準電壓電路109、輸出電晶體147、分壓電路127、差動放大電路124、差動放大電路125、偏壓電路310、以及外部端子401所構成。與第3圖之差異，係刪除控制電路121並追加外部端子401。連接方面，則將外部端子401連接於切換電路150。
其次，針對第三實施形態之電壓調節器的動作進行說明。
以從外部端子401輸入信號之構成，來取代第二實施形態之電壓調節器用控制電路121。從外部端子401輸入"H"或"L"之信號，可以自己選擇低消耗電流動作之2段構成的電壓調節器、或電源供應抑制比率及暫態回應特性獲得改善之3段構成的電壓調節器。利用上述選擇，可以自己選擇：負荷電流較輕時，以適合低消耗電流之2段構成來動作；負荷較重時，以充份供應電流之3段構成來動作。此外，與第1圖所示之構成相同，將控制電路121變更成外部端子401，可以自己選擇動作狀態。
如以上說明所示，依據第三實施形態之電壓調節器，可以減少佔有面積，且任意地切換適合低消耗電流之2段構成動作、及以高電源供應抑制比率獲得良好暫態回應特性之3段構成動作。
[實施例4]
第7圖係第四實施形態之電壓調節器的電路圖。
第四實施形態之電壓調節器，係由基準電壓電路109、輸出電晶體147、分壓電路127、差動放大電路124、差動放大電路125、偏壓電路122、以及控制電路121所構成。與第1圖之差異，係刪除偏壓電路123，差動放大電路124及差動放大電路125之偏壓電路只採用偏壓電路122，並追加切換電路701及切換電路702。
連接方面，Nch電晶體139之汲極連接於切換電路701，切換電路701之相反側則連接於Nch電晶體136之源極及Nch電晶體138之源極。Nch電晶體145之汲極連接於切換電路702，切換電路702之相反側則連接於Nch電晶體143之源極及Nch電晶體144之源極。控制電路121之輸出連接於切換電路701及切換電路702來當做切換信號。
其次，針對第四實施形態之電壓調節器的動作進行說明。
控制電路121，具有依據控制信號切斷偏壓電路122所供應之電流的機能。設定成從偏壓電路122經由Nch電晶體146對差動放大電路125供應之電流多於經由Nch電晶體145之電流。
控制電路121取第一邏輯值而切換電路701及切換電路702斷開時，停止差動放大電路124之動作。此時，電壓調節器，成為適合由差動放大電路125及輸出電晶體147所構成之低消耗電流動作的2段構成。差動放大電路125，因為處於只有Nch電晶體146以微小電流動作之狀態，可以將電壓調節器之消耗電流抑制於較低。此外，因為偏壓電路只有偏壓電路122，故可降低消耗電流。
另一方面，控制電路121取第二邏輯值而切換電路701及切換電路702導通時，差動放大電路124處於動作狀態。此狀態，可以視為差動放大電路124、及差動放大電路125、以及輸出電晶體147之3段構成的調節器。其次，因為可以構成3段構成之調節器，電源供應抑制比率及暫態回應特性獲得改善。此外，因為對差動放大電路124及差動放大電路125充份供應電流，大幅改善電源供應抑制比率及暫態回應特性。此外，因為偏壓電路只有偏壓電路122，亦可降低消耗電流。
如以上說明所示，依據第四實施形態之電壓調節器，利用1個偏壓電路，以更小消耗電流，實現減少佔有面積，且自動地切換適合低消耗電流之2段構成動作、及以高電源供應抑制比率得到良好暫態回應特性之3段構成動作的電路。
[實施例5]
第8圖係第五實施形態之電壓調節器的電路圖。
第五實施形態之電壓調節器，係由基準電壓電路801、基準電壓電路802、切換電路803、輸出電晶體147、分壓電路127、差動放大電路124、差動放大電路125、偏壓電路122、偏壓電路123、以及控制電路121所構成。與第1圖之差異，係具有2個基準電壓電路，以控制電路之信號進行切換。
連接方面，於切換電路803之一方，連接著Nch電晶體136之閘極，於另一方，則連接著基準電壓電路801或基準電壓電路802，以切換信號進行切換。
其次，針對第五實施形態之電壓調節器的動作進行說明。
控制電路121，具有依據控制信號切斷偏壓電路123所供應之電流的機能、及切換基準電壓電路801及基準電壓電路802之機能。基準電壓電路801之電壓，設定成適合取消發生於2段構成之差動放大電路之偏移的電壓。基準電壓電路802之電壓，設定成適合取消發生於3段構成之差動放大電路之偏移的電壓。
控制電路121取第一邏輯值而切換電路150斷開時，停止偏壓電路123及差動放大電路124之動作，基準電壓電路801連接於Nch電晶體136之閘極。此時，電壓調節器，成為適合由差動放大電路125及輸出電晶體147所構成之低消耗電流動作的2段構成。差動放大電路125，因為處於只有偏壓電路122以微小電流動作之狀態，可以將電壓調節器之消耗電流抑制於較低。此外，因為連接著基準電壓電路801，可以選擇適合用以取消發生於2段構成之差動放大電路之偏移的基準電壓。藉此，提高輸出電壓之精度。
另一方面，控制電路121取第二邏輯值而切換電路150導通時，偏壓電路123及差動放大電路124處於動作狀態，基準電壓電路802連接於Nch電晶體136之閘極。此狀態，可以視為差動放大電路124、及差動放大電路125、以及輸出電晶體147之3段構成的調節器。其次，因為可以構成3段構成之調節器，電源供應抑制比率及暫態回應特性獲得大幅改善。此外，因為連接著基準電壓電路802，可以選擇適合取消發生於3段構成之差動放大電路之偏移的基準電壓。藉此，提高輸出電壓之精度。
如以上說明所示，依據第五實施形態之電壓調節器，可以減少佔有面積，且自動切換適合低消耗電流之2段構成動作、及以高電源供應抑制比率得到良好暫態回應特性之3段構成動作的電路，消除偏移所造成之輸出電壓的偏離，而以高精度進行輸出。
[實施例6]
第9圖係第六實施形態之電壓調節器的電路圖。
第六實施形態之電壓調節器，係由基準電壓電路109、輸出電晶體901、輸出電晶體903、Pch電晶體902、反相器904、分壓電路127、差動放大電路124、差動放大電路125、偏壓電路122、偏壓電路123、以及控制電路121所構成。與第1圖之差異，係具有2個輸出電晶體，以控制電路之信號切換輸出電晶體之大小。
連接方面，輸出電晶體901，閘極連接於差動放大電路125之輸出端子106，汲極連接於輸出端子102，源極則連接於電源端子101。輸出電晶體903，閘極連接於Pch電晶體902之源極，汲極連接於輸出端子102，源極則連接於電源端子101。Pch電晶體902，閘極連接於反相器904，汲極則連接於差動放大電路125之輸出端子106。反相器904，輸入端子連接著控制電路121之輸出。
其次，針對第六實施形態之電壓調節器的動作進行說明。
將輸出電晶體903所供應之電流，設定成多於輸出電晶體901所供應之電流。
控制電路121取第一邏輯值而切換電路150斷開時，停止偏壓電路123及差動放大電路124之動作，輸出電晶體903斷開。此時，電壓調節器，為適合由差動放大電路125及輸出電晶體901所構成之低消耗電流動作的2段構成。差動放大電路125，因為只有偏壓電路122以微小電流動作之狀態，可以將電壓調節器之消耗電流抑制於較低。此外，可以只以輸出電晶體901之動作，來選擇適合以微小電流動作之2段構成之差動放大電路的輸出電晶體。
另一方面，控制電路121取第二邏輯值而切換電路150導通時，偏壓電路123及差動放大電路124處於動作狀態，輸出電晶體903導通。此狀態，可以視為差動放大電路124、差動放大電路125、輸出電晶體901、以及輸出電晶體903之3段構成的調節器。其次，因為可以構成3段構成之調節器，大幅改善電源供應抑制比率及暫態回應特性。此外，因為輸出電晶體901及輸出電晶體903執行動作，可以選擇適合3段構成之調節器的輸出電晶體。
如以上說明所示，依據第六實施形態之電壓調節器，可以減少佔有面積，且可自動地切換適合低消耗電流之2段構成動作、及以高電源供應抑制比率得到良好暫態回應特性之3段構成動作的電路，選擇適合2段構成動作及3段構成動作之輸出電晶體。
[實施例7]
第10圖係第七實施形態之電壓調節器的電路圖。
第七實施形態之電壓調節器，係由基準電壓電路109、輸出電晶體901、分壓電路127、差動放大電路124、差動放大電路125、偏壓電路122、偏壓電路123、以及控制電路121所構成。與第1圖之差異，係於差動放大電路125，追加Pch電晶體1001、Pch電晶體1002、以及反相器1003。
連接方面，Pch電晶體1001，閘極連接於反相器1003之輸出，汲極連接於Pch電晶體1002之源極，源極則連接於電源端子101。Pch電晶體1002，閘極及汲極Pch連接於電晶體142之閘極。反相器1003，輸入連接於控制電路121之輸出，輸出則連接於Pch電晶體1001之閘極。
其次，針對第七實施形態之電壓調節器的動作進行說明。
Pch電晶體1002，設定成與Pch電晶體140、141、142相同之大小。
控制電路121取第二邏輯值而切換電路150及Pch電晶體1001導通時，偏壓電路123、及差動放大電路124、以及Pch電晶體1002處於動作狀態。此狀態，可以視為差動放大電路124、及差動放大電路125、以及輸出電晶體147之3段構成的調節器。此狀態，因為Pch電晶體140及Pch電晶體1002處於動作狀態，可以減少發生於由Pch電晶體141及142所構成之電流鏡的偏移。所以，可以減少發生於差動放大電路125之偏移。
如以上說明所示，依據第七實施形態之電壓調節器，可以減少佔有面積，且自動地切換適合低消耗電流之2段構成動作、及以高電源供應抑制比率得到良好暫態回應特性之3段構成動作的電路，自動地切換Pch電晶體1001來驅動Pch電晶體1002，而可降低發生於差動放大電路125之偏移。
[實施例8]
第11圖係第八實施形態之電壓調節器的電路圖。
第八實施形態之電壓調節器，係由基準電壓電路109、輸出電晶體901、分壓電路127、差動放大電路124、差動放大電路125、偏壓電路122、偏壓電路123、以及控制電路121所構成。與第1圖之差異，係於差動放大電路125追加Nch電晶體1101。
連接方面，Nch電晶體1101，閘極連接於差動放大電路125之輸入端子105，汲極連接於Nch電晶體143之汲極，源極則連接於Nch電晶體143之源極。
其次，針對第八實施形態之電壓調節器的動作進行說明。
控制電路121取第二邏輯值而切換電路150導通時，偏壓電路123及差動放大電路124處於動作狀態。此狀態，可以視為差動放大電路124、及差動放大電路125、以及輸出電晶體147之3段構成的調節器。此外，藉由同時驅動Nch電晶體143及Nch電晶體1101，可以降低發生於差動放大電路125之偏移。
如以上說明所示，依據第八實施形態之電壓調節器，可以減少佔有面積，且自動地切換適合低消耗電流之2段構成動作、及以高電源供應抑制比率得到良好暫態回應特性之3段構成動作的電路，同時驅動Nch電晶體143及Nch電晶體1101，可以減少發生於差動放大電路125之偏移。
[實施例9]
第12圖係第九實施形態之電壓調節器的電路圖。
第九實施形態之電壓調節器，係由基準電壓電路109、輸出電晶體147、分壓電路127、差動放大電路124、差動放大電路125、偏壓電路122、偏壓電路123、以及控制電路121所構成。與第1圖之差異，係於差動放大電路125追加了切換電路1201。
連接於面，切換電路1201，一方連接於Nch電晶體144之源極，另一方則連接於Nch電晶體146之汲極，連接著控制電路121之輸出當做切換信號。
其次，針對第九實施形態之電壓調節器的動作進行說明。
控制電路121取第二邏輯值而切換電路150導通時，偏壓電路123及差動放大電路124處於動作狀態，切換電路1201成為斷開狀態。此狀態，可以視為差動放大電路124、及差動放大電路125、以及輸出電晶體147之3段構成的調節器。此外，因為切換電路1201處於斷開狀態，可以使Nch電晶體141、及Nch電晶體142、以及Nch電晶體144斷開而降低消耗電流。
如以上說明所示，第九實施形態之電壓調節器，可以減少佔有面積，且自動地切換適合低消耗電流之2段構成動作、及以高電源供應抑制比率得到良好暫態回應特性之3段構成動作的電路，於3段構成動作時，使切換電路1201斷開而降低消耗電流。
[實施例10]
第13圖係第十實施形態之電壓調節器的電路圖。
第十實施形態之電壓調節器，係由基準電壓電路109、輸出電晶體147、分壓電路127、差動放大電路124、差動放大電路125、偏壓電路122、偏壓電路123、以及控制電路1301所構成。與第1圖之差異，係變更了控制電路。
第14圖係控制電路1301的電路圖。針對連接進行說明。
Pch電晶體201，閘極連接於差動放大電路125之輸出端子106，汲極連接於電阻203，源極則連接於電源端子101。電阻203之相反側連接於接地端子100。Nch電晶體1401，閘極連接於電阻203，汲極連接於反相器1402之輸入及偏壓電路1403，源極則連接於接地端子100。反相器1402，輸入連接於偏壓電路1403，輸出則連接於切換電路150當做切換信號。
其次，針對第十實施形態之電壓調節器之控制電路動作進行說明。
控制電路1301，具有依據控制信號停止偏壓電路123之機能。如第14圖所示，於輸出電晶體147，併聯著Pch電晶體201，使流至輸出電晶體147之電流Iout流至電阻203，得到與輸出電流成比例之電壓Vdet。
此處，輸出電晶體147及Pch電晶體201為同種電晶體，縱橫比為M：1、電阻203之電阻值為R時，Vdet可以(1)式表示。
Nch電晶體1401之閾值電壓為Vth。此時，反相器1402之輸出成為"H"之條件，如(3)式所示。
Iout‧R/M＞Vth　(3)
以反相器1402之輸出做為控制電路1301之控制信號，以"L"位準做為第一邏輯值，以"H"位準做為第二邏輯值。利用該信號，可以對應負荷電流來進行切換電路150之切換。此外，控制電路1301因為未使用比較器，可以減少佔有面積，且以低消耗電流執行動作。
如以上說明所示，依據第十實施形態之電壓調節器，可以減少佔有面積，且自動地切換適合低消耗電流之2段構成動作、及以高電源供應抑制比率得到良好暫態回應特性之3段構成動作的電路，因為控制電路1301未使用比較器，故可以減少佔有面積，且執行低消耗電流動作。
[實施例11]
第15圖係第十一實施形態之電壓調節器的電路圖。
第十一實施形態之電壓調節器，係由基準電壓電路109、輸出電晶體147、分壓電路127、差動放大電路124、差動放大電路125、偏壓電路122、偏壓電路123、以及控制電路1501所構成。與第1圖之差異，係變更了控制電路。
第16圖係控制電路1501之電路圖。針對連接進行說明。
Pch電晶體201，閘極連接於差動放大電路125之輸出端子106，汲極連接於電阻1601及比較器202之非反相輸入端子，源極則連接於電源端子101。電阻1601之相反側連接於電阻1602，電阻1602之相反側連接於接地端子100。比較器202，反相輸入端子連接著基準電壓電路109，輸出則連接於切換電路150當做切換信號。Nch電晶體1603，閘極連接於比較器202之輸出，汲極連接於電阻1601及電阻1602之連接點，源極則連接於接地端子100。
其次，針對第十一實施形態之電壓調節器的控制電路動作進行說明。
控制電路1501，具有依據控制信號停止偏壓電路123的機能。如第16圖所示，於輸出電晶體147，併聯著Pch電晶體201。其次，使與流至電晶體201之電流Iout成比例之電流流至電阻1601及電阻1602，得到與電流Iout成比例之檢測電壓Vdet。
此處，輸出電晶體147及Pch電晶體201係同種電晶體，縱橫比為M：1、電阻1601之電阻值為R1、電阻1602之電阻值為R2時，Iout上昇時之檢測電壓Vdet1以(4)式來表示。
Vdet1=Iout‧(R1+R2)/M　(4)
此外，Iout下降時之檢測電壓Vdet2，因為Nch電晶體1603導通，而以(5)式來表示。
Vdet2=Iout‧R1/M　(5)
由(4)、(5)式可以得知，於Iout上昇時及下降時，發生遲滯電壓。
基準電壓電路109，對比較器202之反相輸入端子供應電壓Vref。此時，比較器202之輸出成為"H"之條件，如(6)式所示。
Iout‧(R1+R2)/M＞Vref　(6)
此外，比較器202之輸出成為"L"之條件，如(7)式所示。
Iout‧R1/M＜Vref　(7)
以比較器202之輸出做為控制電路1501之控制信號，以"L"位準做為第一邏輯值，"H"位準做為第二邏輯值。利用該信號，可以對應負荷電流來進行切換電路150之切換。此外，因為比較器202之輸出為反相之條件有差異，故於檢測電壓附近亦可執行安定之輸出。
如以上說明所示，依據第十一實施形態之電壓調節器，可以減少佔有面積，且自動地切換適合低消耗電流之2段構成動作、及以高電源供應抑制比率得到良好暫態回應特性之3段構成動作的電路，使控制電路1501之檢測電壓具有遲滯電壓，於檢測電壓附近，亦可執行安定之輸出。
[實施例12]
第17圖係第十二實施形態之電壓調節器的電路圖。
第十二實施形態之電壓調節器，係由基準電壓電路109、輸出電晶體147、分壓電路127、差動放大電路124、差動放大電路125、偏壓電路122、偏壓電路123、以及控制電路1701所構成。與第1圖之差異，係變更了控制電路。
第18圖係控制電路1701之電路圖。針對連接進行說明。
Pch電晶體201，閘極連接於差動放大電路125之輸出端子106，汲極連接於電阻203及比較器202之非反相輸入端子，源極則連接於電源端子101。電阻203之相反側連接於接地端子100。比較器202，於反相輸入端子，連接著基準電壓電路109，輸出則連接於OR電路1803之輸入端子1及電阻1801。於OR電路1803之輸入端子2，連接著電阻1801及容量1802，輸出則連接於切換電路150當做切換信號。
其次，針對第十二實施形態之電壓調節器之控制電路動作進行說明。
控制電路1701，具有依據控制信號停止偏壓電路123之機能。如第18圖所示，於輸出電晶體147，併聯著Pch電晶體201，使與流至電晶體201之電流Iout成比例之電流流至電阻203，得到與電流Iout成比例之電壓Vdet。
此處，輸出電晶體147及Pch電晶體201係同種電晶體，縱橫比為M：1、電阻203之電阻值為R時，Vdet以(1)式來表示。
基準電壓電路109，對比較器202之反相輸入端子供應電壓Vref。此時，比較器202之輸出成為"H"之條件，如(2)式所示。
比較器，從"H"位準反相成"L"位準時，電阻1801及容量1802使OR電路1803之輸出產生延遲時間。如此，於該Vdet附近，亦可安定地輸出OR電路1803之輸出電壓。將OR電路1803之輸出當做控制電路1701之控制信號，將"L"位準當做第一邏輯值，將"H"位準當做第二邏輯值。利用該信號，可以對應負荷電流進行切換電路150之切換。
如以上說明所示，依據第十二實施形態之電壓調節器，可以減少佔有面積，且自動地切換適合低消耗電流之2段構成動作、及以高電源供應抑制比率得到良好暫態回應特性之3段構成動作的電路，使控制電路1701具有延遲時間，故於電壓Vdet附近，亦可進行安定之輸出。
100．．．接地端子
101．．．電源端子
102．．．輸出端子
103．．．差動放大電路125之非反相輸入端子
104．．．差動放大電路125之輸入端子
105．．．差動放大電路125之反相輸入端子
106．．．差動放大電路125之輸出端子
107．．．差動放大電路124之反相輸入端子
108．．．差動放大電路124之非反相輸入端子
109．．．基準電壓電路
121．．．控制電路
122．．．偏壓電路
123．．．偏壓電路
124．．．差動放大電路
125．．．差動放大電路
127．．．分壓電路
131．．．定電流電路
133．．．定電流電路
202．．．比較器
301．．．Pch電晶體
401．．．外部端子
701．．．切換電路
702．．．切換電路
801．．．基準電壓電路
802．．．基準電壓電路
803．．．切換電路
1403．．．偏壓電路
1803．．．OR電路
第1圖係本實施形態之電壓調節器圖。
第2圖係本實施形態之控制電路的一例圖。
第3圖係第二實施形態之電壓調節器圖。
第4圖係第三實施形態之電壓調節器圖。
第5圖係傳統電壓調節器之電路圖。
第6圖係傳統電壓調節器之電路圖。
第7圖係第四實施形態之電壓調節器圖。
第8圖係第五實施形態之電壓調節器圖。
第9圖係第六實施形態之電壓調節器圖。
第10圖係第七實施形態之電壓調節器圖。
第11圖係第八實施形態之電壓調節器圖。
第12圖係第九實施形態之電壓調節器圖。
第13圖係第十實施形態之電壓調節器圖。
第14圖係第十實施形態之電壓調節器的控制電路圖。
第15圖係第十一實施形態之電壓調節器圖。
第16圖係第十一實施形態之電壓調節器的控制電路圖。
第17圖係第十二實施形態之電壓調節器圖。
第18圖係第十二實施形態之電壓調節器的控制電路圖。
100．．．接地端子
101．．．電源端子
102．．．輸出端子
103．．．差動放大電路125之非反相輸入端子
104．．．差動放大電路125之輸入端子
105．．．差動放大電路125之反相輸入端子
106．．．差動放大電路125之輸出端子
107．．．差動放大電路124之反相輸入端子
108．．．差動放大電路124之非反相輸入端子
109．．．基準電壓電路
121．．．控制電路
122．．．偏壓電路
123．．．偏壓電路
124．．．差動放大電路
125．．．差動放大電路
127．．．分壓電路
131．．．定電流電路
132．．．Nch電晶體
133．．．定電流電路
134．．．Nch電晶體
135．．．差動放大電路
136．．．Pch電晶體
137．．．Pch電晶體
138．．．Nch電晶體
139．．．Nch電晶體
140．．．Pch電晶體
141．．．Pch電晶體
142．．．Pch電晶體
143．．．Nch電晶體
144．．．Nch電晶體
145．．．Nch電晶體
146．．．Nch電晶體
147．．．輸出電晶體
148．．．電阻
149．．．電阻
150．．．切換電路

Claims (12)

  1. 一種電壓調節器，其特徵為具有：基準電壓電路，連接於電源輸入端子及接地端子之間、不依電源輸入而輸出一定基準電壓；輸出電晶體，連接於前述電源輸入端子及前述輸出電壓端子之間，不依輸出電流而輸出一定輸出電壓；分壓電路，連接於前述輸出電壓端子及前述接地端子之間，進行前述輸出電壓之分壓來輸出參照電壓；第一差動放大電路，將前述基準電壓當做非反相輸入、將前述參照電壓當做反相輸入來輸出電壓；第二差動放大電路，將前述參照電壓當做非反相輸入、將前述基準電壓當做第一反相輸入、將前述第一差動放大電路之輸出當做第二反相輸入，依據前述輸出電壓來控制前述輸出電晶體之控制端子；1個以上之偏壓電路，對前述差動放大電路供應偏壓電流；以及控制電路，依據至少2值之動作控制信號，控制前述差動放大電路；且於前述動作控制信號之第一邏輯值時，前述第一差動放大電路處於停止狀態，於前述動作控制信號之第二邏輯值時，前述第一差動放大電路處於動作狀態。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之電壓調節器，其中更具備檢測電路，檢測出前述輸出電流為一定值以上時，切換前述輸出信號之邏輯值，前述動作控制信號，係使用前述電流檢測電路之輸出信號。
  3. 如申請專利範圍第1項所記載之電壓調節器，其中前述動作控制信號係由電壓調節器之外部來設定。
  4. 如申請專利範圍第1項所記載之電壓調節器，其中前述偏壓電路具有：用以對前述第一差動放大電路及前述第二差動放大電路供應電流之第一偏壓電路；及用以對前述第二差動放大電路供應電流之第二偏壓電路；且前述第一偏壓電路對前述第二差動放大電路供應之電流大於前述第二偏壓電路對前述第二差動放大電路供應之電流。
  5. 如申請專利範圍第4項所記載之電壓調節器，其中前述第一偏壓電路，於前述動作控制信號為前述第一邏輯值時，為停止狀態。
  6. 如申請專利範圍第1項所記載之電壓調節器，其中前述第二差動放大電路，係具備：第一MOS電晶體，將閘極連接至第一反相輸入端子；第二MOS電晶體，將閘極連接至非反相輸入端子、將源極連接至前述第一MOS電晶體之源極，具有與前述第一MOS電晶體相同之導電性；電流鏡電路，輸入流至前述第二MOS電晶體之電流，對前述第一MOS電晶體之汲極輸出電流；以及第三MOS電晶體，將閘極連接至前述第二反相輸入端子、將汲極連接至前述第一MOS電晶體之汲極，具有不同於前述第一及第二MOS電晶體之導電性；且以輸出端子做為前述電流鏡電路之輸出端子。
  7. 如申請專利範圍第1項所記載之電壓調節器，其中前述基準電壓電路具備第一基準電壓電路及第二基準電壓電路，於前述動作控制信號之第一邏輯值時，連接前述第一基準電壓電路，於前述動作控制信號之第二邏輯值時，連接前述第二基準電壓電路。
  8. 如申請專利範圍第1項所記載之電壓調節器，其中前述輸出電晶體具備第一輸出電晶體及第二輸出電晶體，於前述動作控制信號之第一邏輯值時，前述第一輸出電晶體執行動作，於前述動作控制信號之第二邏輯值時，前述第一輸出電晶體及前述第二輸出電晶體執行動作。
  9. 如申請專利範圍第1項所記載之電壓調節器，其中前述第二差動放大電路具備偏移減少電晶體。
  10. 如申請專利範圍第6項所記載之電壓調節器，其中前述第二差動放大電路具備依前述動作控制信號切斷流至前述第一MOS電晶體之電流的切換電路。
  11. 如申請專利範圍第1項所記載之電壓調節器，其中前述控制電路具備遲滯電路。
  12. 如申請專利範圍第1項所記載之電壓調節器，其中前述控制電路具備延遲電路。
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