TWI498702B - 電壓調節器 - Google Patents

Description

電壓調節器

本發明係關於在輸出端子連接負荷電容之電壓調節器。

針對以往之電壓調節器予以說明。第6圖為表示以往之電壓調節器的電路圖。

在電壓調節器中，為了提升調節動作之安定及過渡應答特性，雖然一般在輸出部連接電容器，但是即使本例中連接負荷電容95亦可。電源單元91係輸出電源電壓VDD。電壓調節器92係根據電源電壓VDD，輸出屬於一定電壓之輸出電壓Vout。電壓檢測電路93係根據電源電壓VDD，接通斷開控制NMOS電晶體94。

當電源單元91關閉時，電源電壓VDD變低，輸出電壓Vout也變低。當電源電壓VDD低於特定電壓時，電壓檢測電路93因以NMOS電晶體94接通之方式控制NMOS電晶體94，故NMOS電晶體94接通。如此一來，因電壓調節器92之輸出端子和接地端子連接，故負荷電容95強制放電，即使依據NMOS電晶體94輸出電壓Vout也變低。此時，存在NMOS電晶體94之時較不存在NMOS電晶體94之時，負荷電容95快速放電(例如，參照專利文獻1)。

[先行技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2000-152497號公報

例如，負荷急速變成輕負荷，當輸出電壓Vout過衝時，輸出電壓Vout到以一定電壓安定為止之時間變長，電壓調節器之應答特性變差。依此，除以往之功能外也要求用以縮短該時間改善應答特性之過衝對策功能。

本發明係鑑於上述課題，提供可以改善過衝時之應答特性，並且於關閉時可以快速使負荷電容放電之電壓調節器。

具備有檢測出輸出端子之過衝的第1電晶體，和閘極和汲極連接於上述第1電晶體之汲極的第2電晶體，和閘極連接於上述第2電晶體之閘極的第3電晶體，和汲極連接於上述第3電晶體之汲極，閘極連接於基準電壓端子，臨界值較上述第1電晶體低之第4電晶體。

在本發明中，當電壓調節器之輸出電壓高於檢測電壓時，藉由控制電晶體接通，使負荷電容放電。依此，因電壓調節器之輸出電壓急速變低，故電壓調節器之輸出電壓成為高於檢測電壓之後到以一定電壓安定為止之時間變短，電壓調節器之應答特性變佳。因此，負荷急速成為輕負荷，輸出電壓過衝，依此即使輸出電壓高於檢測電壓，電壓調節器之應答特性也變佳。

再者，於關閉時，即使藉由自外部輸入之外部訊號被輸入，控制電晶體也接通，並使負荷電容放電。依此，於關閉時，可以使負荷電容快速放電，並且可以使電壓調節器之輸出電壓敏捷地成為接地電壓。

第1圖為表示本發明之電壓調節器的電路圖。

電壓調節器具備輸出電晶體11、分壓電路12、放大器13、電壓檢測電路14、“或”電路15(OR Circuits)、控制電晶體16及接通斷開電路17。再者，在電壓調節器之輸出端子連接負荷電容21。

輸出電晶體11係閘極連接於放大器13之輸出端子，源極連接於電源端子，汲極經分壓電路12連接於接地端子。放大器13係非反轉輸入端子連接於分壓電路12之輸出端子，反轉輸入端子連接於基準電壓輸入端子。

電壓檢測電路14係輸入端子連接於電壓調節器之輸出端子，輸出端子連接於“或”電路15之第1輸入端子。接通斷開電路17係輸入端子連接於電壓調節器之接通斷開控制端子V2，輸出端子連接於“或”電路15之第2輸入端子。控制電晶體16係閘極連接於“或”電路15之輸出端子，源極連接於接地端子，汲極連接於電壓調節器之輸出端子。再者，負荷電容21係設置在電壓調節器之輸出端子和接地端子之間。

輸出電晶體11係根據放大器13之輸出電壓及電源電壓VDD，輸出輸出電壓Vout。分壓電路12係分壓輸出電壓Vout，輸出分壓電壓Vfb。放大器13係比較分壓電壓Vfb和基準電壓Vref，以輸出電壓Vout成為一定電壓之方式，控制輸出電晶體11。

電壓檢測電路14係設定高於上述之一定電壓的檢測電壓，當檢測出輸出電壓Vout高於檢測電壓時，則輸出檢測訊號。接通斷開電路17為關閉時輸入自外部輸入之外部訊號，輸出使各要素電路關閉之訊號，具有用以對外部訊號消除振動或雜訊之對策的磁滯特性之電路。“或”電路15係當輸入檢測訊號或外部訊號時，使控制電晶體16接通。控制電晶體16係藉由接通，使負荷電容21放電。

接著，針對電壓調節器之動作予以說明。

當輸出電壓Vout高於特定電壓時，即是分壓電壓Vfb高於基準電壓Vref時，放大器13之輸出電壓(輸出電晶體11之閘極電壓)變高，輸出電晶體11成為斷開，輸出電壓Vout變低。再者，輸出電壓Vout當低於特定電壓時，如上述般，輸出電壓Vout則變高。即是，輸出電壓Vout成為一定。

當負荷急速變成輕負荷之時，輸出電壓Vout則有過衝之情形。此時，輸出電壓Vout則高於檢測電壓。

當輸出電壓Vout高於檢測電壓時，輸出電壓V1則成為高(High)。即是，電壓檢測電路14則輸出檢測訊號。如此一來，“或”電路15之輸出電壓也成為高，控制電晶體16則接通，電容21放電。如此一來，因輸出電壓Vout急速變低，故輸出電壓Vout成為高於檢測電壓之後到以一定電壓安定為止之時間變短，電壓調節器之應答特性變佳。

當溫度變高，輸出電晶體11之洩漏電流變多之時，則有輸出電壓Vout高於檢測電壓之情形。

當輸出電壓Vout高於檢測電壓時，輸出電壓V1則成為高(High)。即是，電壓檢測電路14則輸出檢測訊號。如此一來，“或”電路15之輸出電壓也成為高，控制電晶體16則接通，電容21放電。如此一來，因輸出電壓Vout急速變低，故輸出電壓Vout難以成為檢測電壓以上，抑制輸出電壓Vout朝檢測電壓以上上升。

之後，藉由洩漏電流，當輸出電壓Vout再次變高時，則如上述般，輸出電壓Vout再次變低，電容21之放電被間歇性執行。

於關閉之時，電壓調節器係自外部控制成接通斷開控制端子V2之輸入電壓成為高。“或”電路15之輸出電壓也成為高，控制電晶體16則接通，電容21放電。如此一來，於關閉時，可以使負荷電容21快速放電。

以下，針對本發明之電壓調節器之詳細實施型態參照圖面予以詳細說明。

[第一實施型態]

第2圖為表示第一實施型態之電壓調節器的電路圖。

第一實施型態之電壓調節器具備輸出電晶體11、分壓電路12、放大器13、電壓檢測電路部351、“或”電路15、控制電晶體16。分壓電路12具有電阻321和電阻322。電壓檢測電路部321係具備有PMOS電晶體301、PMOS電晶體302、NMOS電晶體303、NMOS電晶體304、反相器305、反相器306。

放大器13係輸出連接於輸出電晶體11之閘極，非反轉輸入端子連接於節點312，反轉輸入端子連接於節點311。輸出電晶體11係汲極連接於輸出端子313，源極連接於電源端子314。分壓電路12係一方連接於輸出端子313，另一方連接於接地端子315，輸出連接於節點312和電壓檢測電路部321之NMOS電晶體303之閘極。電壓檢測電路部321係連接於“或”電路15。“或”電路15係在一方之輸入端子連接電壓檢測電路部321之輸出，在另一方之輸入端子連接ONOFFB端子316，輸出連接於控制電晶體16之閘極。控制電晶體16係源極連接於接地端子315，汲極連接於輸出端子313。

分壓電路12係電阻321和電阻322之連接點連接於節點312，電阻321之另一方連接於輸出端子313，電阻322之另一方連接於接地端子315。

電壓檢測電路部351係NMOS電晶體303之汲極連接於PMOS電晶體301之汲極及閘極和PMOS電晶體302之閘極，源極連接於接地端子315。PMOS電晶體301係源極連接於輸出端子313。PMOS電晶體302係汲極連接於反相器305輸入端子及NMOS電晶體304之汲極，源極連接於輸出端子313。NMOS電晶體304係閘極連接於基準電壓端子311，源極連接於接地端子315。反相器306係輸入連接於反相器305之輸出端子，輸出連接於“或”電路15之輸入端子。

接著，針對電壓調節器之動作予以說明。

對ONOFFB端子316輸入低之訊號，當於通常動作狀態之時，NMOS電晶體304接通，節點317成為低。如此一來，“或”電路15之輸出成為低，使控制電晶體16斷開，不執行輸出端子313之電壓Vout之控制。

連接於輸出端子313之負荷，當從重負荷急速變成輕負荷時，則在輸出端子313之電壓Vout產生過衝。如此一來，藉由PMSO電晶體302之汲極、源極間之寄生電容，節點317之電壓瞬間成為高。然後，“或”電路15之輸出成為高，使控制電晶體16接通。如此一來，使輸出端子313之電壓減少，並減少過衝。之後，因節點312之電壓也同樣產生過衝，故NMOS電晶體303檢測出過衝而接通，且電流流通於PMOS電晶體301。因PMOS電晶體301和302成為電流鏡，故在PMOS電晶體302流通電流，節點317成為高。然後，“或”電路15之輸出成為高，使控制電晶體16接通。如此一來，使輸出端子313之電壓減少，並減少過衝。

上述般構成之電壓檢測電路部351係於電壓Vout出現過衝之後，立即藉由PMOS電晶體302之汲極、源極間之寄生電容，使控制電晶體16接通，降低Vout之電壓，之後至過衝減少之期間，NMOS電晶體303檢測出過衝，依此使控制電晶體16接通，來降低Vout之電壓。NMOS電晶體303和NMOS電晶體304之臨界值係先降低NMOS電晶體304之臨界值。該臨界值差成為檢測出過衝之時之檢測電壓，僅發生過衝，節點312之電壓成為臨界值差以上之時，NMOS303接通，可以降低Vout之電壓。再者，雖然無圖示，但即使PMOS電晶體301和PMOS電晶體302之源極連接於電源端子314亦可。

如上述說明般，若藉由第一實施型態之電壓調節器，於輸出端子313產生過衝之時，可以使控制電晶體16接通而減少過衝。

[第二實施型態]

第3圖為表示第二實施型態之電壓調節器的電路圖。

與第2圖不同之點係使用電阻601、602、603設定過衝之檢測電壓，使用NMOS電晶體604而對解除電壓賦予磁滯。以連接而言，電阻601和電阻602之連接點連接於NMOS電晶體303之閘極，電阻601之另一方連接於輸出端子313。電阻602和電阻603之連接點連接於NMOS電晶體604之汲極，電阻603之另一方連接於接地端子315。NMOS電晶體604係閘極連接於反相器305之輸出，源極連接於接地端子315。

接著，針對第二實施型態之電壓調節器之動作予以說明。

當在輸出端子313之電壓Vout發生過衝時，則在節點612之電壓也同樣地發生過衝。如此一來，檢測出該過衝，NMOS電晶體303接通，電流則流通於PMOS電晶體301。因PMOS電晶體301和302成為電流鏡，故在PMOS電晶體302也流通電流，節點317成為高。然後，“或”電路15之輸出成為高，使控制電晶體16接通。如此一來，使輸出端子313之電壓減少，並減少過衝。檢測出過衝之電壓係以電阻601、602、603之比來決定。因此，藉由調節該比，可以任意調節檢測電壓。再者，雖然無圖示，但當設為可以修整電阻601、602、603之時，則可以執行考慮到製程偏差之微調整。

當在輸出端子313發生過衝時，節點317則成為高，控制電晶體16接通而減少輸出端子313之過衝。之後於減少了過衝之時，因反相器305之輸出為低，故NMOS電晶體604斷開，電阻之比改變，解除電壓降低。因此，可以藉由低於檢測電壓之解除電壓，使NMOS電晶體303斷開，並使節點317之電壓從高反轉至低，並使控制電晶體16斷開。如此一來，藉由對節點312之檢測電壓和解除電壓賦予差，可以防止控制電晶體16在檢測電壓附近重複接通斷開且發生雜訊之情形。並且，雖然無圖示，但即使PMOS電晶體301和PMOS電晶體302之源極連接於電源端子314亦可。

如上述說明般，若藉由第二實施型態之電壓調節器，於輸出端子313產生過衝之時，可以使控制電晶體16接通而減少過衝。再者，可以藉由電阻任意調整過衝之檢測電壓和解除電壓，並可以藉由使用磁滯使控制電晶體16接通斷開來防止雜訊發生。

[第三實施型態]

第4圖為表示第三實施型態之電壓調節器的電路圖。

與第2圖不同之點係追加NMOS電晶體401和NMOS電晶體402而對過衝之檢測電壓和解除電壓賦予磁滯之點。就以連接而言，NMOS電晶體401係閘極連接於節點311，汲極連接於節點317，源極連接於NMOS電晶體402之汲極。NMOS電晶體402係閘極連接於反相器305之輸出，源極連接於接地端子315。

接著，針對第三實施型態之電壓調節器之動作予以說明。

當在輸出端子313發生過衝時，節點317則成為高，控制電晶體16接通而減少輸出端子313之過衝。之後於減少了過衝之時，因反相器305之輸出為低，故NMOS電晶體402斷開，節點317之反轉位準變低。該與節點312之解除電壓變低之情形相同。然後，於過衝減少，節點312之電壓下降之時，藉由低於節點312之檢測電壓之解除電壓，使NMOS電晶體303斷開，並使節點317之電壓從高反轉至低，並使控制電晶體16斷開。如此一來，藉由對節點312之檢測電壓和解除電壓賦予差，可以防止控制電晶體16在檢測電壓附近重複接通斷開且發生雜訊之情形。並且，雖然無圖示，但即使PMOS電晶體301和PMOS電晶體302之源極連接於電源端子314亦可。

如上述說明般，若藉由第三實施型態之電壓調節器，於輸出端子313產生過衝之時，可以使控制電晶體16接通而減少過衝。再者，可以藉由過衝之檢測電壓和解除電壓使用磁滯，使控制電晶體16接通斷開來防止雜訊發生。

[第四實施型態]

第5圖為表示第四實施型態之電壓調節器的電路圖。

與第2圖不同之點係使用Nch空乏型電晶體502和NMOS電晶體501，檢測出輸出電壓之過衝之點。就以連接而言，NMOS電晶體501係閘極連接於節點312，汲極連接於節點317，源極連接於接地端子315。Nch空乏型電晶體502係閘極及源極連接於節點317，汲極連接於電源端子314。

接著，針對第四實施型態之電壓調節器之動作予以說明。

對ONOFFB端子316輸入低之訊號，當於通常動作狀態之時，NMOS電晶體504斷開，節點317成為高。如此一來，“或”電路15之輸出成為低，使控制電晶體16斷開，不執行輸出端子313之電壓Vout之控制。

連接於輸出端子313之負荷，當從重負荷急速變成輕負荷時，則在輸出端子313之電壓Vout產生過衝。如此一來，在節點312之電壓也同樣發生過衝，檢測出該過衝，NMOS電晶體501則接通。當NMOS電晶體501接通時，節點317成為低，“或”電路15之輸出成為高而使控制電晶體16接通。如此一來，使輸出端子313之電壓減少，並減少過衝。

如上述說明般，若藉由第四實施型態之電壓調節器，於輸出端子313產生過衝之時，可以使控制電晶體16接通而減少過衝。再者，因所使用之電晶體少，故可以縮小佈局面積。

11．．．輸出電晶體

12．．．分壓電路

13．．．放大器

14．．．電壓檢測電路

15．．．“或”電路

16．．．控制電晶體

17．．．接通斷開電路

21．．．負荷電容

311．．．基準電壓端子

313．．．輸出端子

314．．．電源端子

315．．．接地端子

316．．．ONOFFB端子

351、451、551、651．．．電壓檢測電路部

第1圖為表示本發明之電壓調節器的電路圖。

第2圖為表示第一實施型態之電壓調節器的電路圖。

第3圖為表示第二實施型態之電壓調節器的電路圖。

第4圖為表示第三實施型態之電壓調節器的電路圖。

第5圖為表示第四實施型態之電壓調節器的電路圖。

第6圖為表示以往之電壓調節器的電路圖。

11．．．輸出電晶體

12．．．分壓電路

13．．．放大器

14．．．電壓檢測電路

15．．．“或”電路

16．．．控制電晶體

17．．．接通斷開電路

21．．．負荷電容

Claims (2)

1. 一種電壓調節器，在輸出端子連接負荷電容，藉由檢測出上述輸出端子之過衝(Over shoot)的電壓檢測電路部控制連接於上述輸出端子之控制電晶體，降低上述輸出端子之過衝，該電壓調節器之特徵為：上述電壓檢測電路部具備：檢測出上述輸出端子之過衝的第1電晶體；閘極和汲極連接於上述第1電晶體之汲極，源極連接於上述輸出端子的第2電晶體；閘極連接於上述第2電晶體之閘極，源極連接於上述輸出端子的第3電晶體；及汲極連接於上述第3電晶體之汲極，閘極連接於基準電壓端子，臨界值比上述第1電晶體低的第4電晶體，上述第1電晶體檢測出上述輸出端子之過衝之前，藉由上述第3電晶體之汲極、源極間之寄生電容，檢測出上述輸出端子之過衝，將連接於上述輸出端子之第1電阻和第2電阻之連接點連接於上述第1電晶體之閘極，上述第2電阻係由複數電阻所構成，設置有藉由上述電壓檢測電路部之輸出切換上述第2電阻之電阻值的第5電晶體。
2. 如申請專利範圍第1項所記載之電壓調節器，其中上述電壓檢測電路部又具備：汲極連接於上述第3電晶體之汲極，閘極連接於上述 基準電壓端子，臨界值比上述第1電晶體低的第5電晶體；和汲極連接於上述第5電晶體之源極的第6電晶體。