TWI498703B - 電壓調節器 - Google Patents
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Description
本發明係關於以輸出電壓成為一定之方式執行動作的電壓調節器。
在以往之電壓調節器之技術中，如第9圖所示般，以電壓放大電路31對基準電壓電路21之輸出電壓和以分壓電阻51使輸出端子之電壓分壓的電壓進行比較，控制PMOS電晶體41。為了取得相對於電源變動安定之輸出電壓，需要不依電源變動位準，隨時流通電流(例如參照專利文獻1)。再者，藉由相位補償電路61補償系統全體之相位。相位補償電路61具有相位補償電容61a及相位補償電阻61b(例如參照專利文獻2)。藉由相位補償電路61，雖然系統全體之相位之補償成為容易，但過渡特性惡化。
[先行技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2001-282371號公報
[專利文獻2]日本特開2005-215897號公報
一般，為了改善電壓調節器之應答性，因需要增加電壓放大電路31之消耗電流，故在以往之電壓調節器中，無法縮小消耗電流。
再者，在電壓調節器之相位補償電路61中，為了使電壓調節器安定動作，有將相位補償電阻61b之電阻值設定較大的情形。當電壓調節器之輸出電壓變化時，電壓放大電路31之輸出電壓也變化。在電壓放大電路31之輸出電壓變化之過渡狀態中，當相位補償電阻61b之電阻值大時，輸出電晶體41之閘極之充放電則需花較多時間。
第10圖為表示以往之電壓調節器的相位補償電路之輸入電壓及輸出電壓的圖式。相位補償電路61之輸入電壓V1當如第10圖之(A)所示般變化時，相位補償電路61之輸出電壓V2則如第10圖(B)般變化。相位補償電阻61b之電阻值小時之輸出電壓V2雖如第10圖(B)之虛線所示般變化，但相位補償電阻61b之電阻值大時，則如實線所示般變化。即是，有藉由相位補償電路61使得過渡應答特性變差，電壓調節器之過渡應答特性變差之課題。
本發明係提供即使相位補償電阻之電阻值大，過渡應答特性亦佳，再者通常動作時之消耗電流比較少的電壓調節器。
本發明係提供一種電壓調節器，屬於以輸出電壓成為一定之方式執行動作之電壓調節器，其特徵為：具有輸出上述輸出電壓之輸出電晶體，和使被供給至外部負荷之上述輸出電壓分壓，並輸出分壓電壓之分壓電路，和比較基準電壓和上述分壓電壓，輸出訊號之第1差動放大器，和僅使上述輸出電壓之交流成分放大之第2差動放大器，和補償上述輸出電晶體之控制端子之相位的相位補償電阻，和於上述輸出電壓變動成某一定電壓以上之時，接受上述第2差動大器之輸出，使上述相位補償電阻及/或上述分壓電路短路之開關。
在本發明中，不增加差動放大器之消耗電流，檢測出變動之輸出電壓而暫時使相位補償電阻短路，依此減少利用輸出電晶體之寄生電容和相位補償電阻所決定之時間常數，改善過渡應答特性。或是，藉由使分壓電路短路，暫時增加消耗電流，補正輸出電壓，依此通常動作時之消耗電流比較少，僅增加過渡應答時之電流，改善過渡應答。
依此，可以取得可以邊抑制消耗電流，邊改善過渡應答特性的電壓調節器。
參照以下附件之圖面，說明本發明之實施形態。
[實施例1]
第1圖為表示第1實施型態之電壓調節器。第2圖為表示下衝、過衝改善電路之圖式。下衝、過衝改善電路100係檢測出輸出電壓之變動，動作成變動減少之電路。以下，說明其構成及動作。
電壓調節器具備基準電壓電路20、差動放大器30、輸出電晶體40、分壓電路50、相位補償電阻60、使相位補償電阻60短路之開關70及下衝、過衝改善電路100。下衝、過衝改善電路100具備PMOS電晶體(PMOS)1～4、NMOS電晶體(NMOS)5～6、定電流電路8～10及低通過濾器(LPF)11。
輸出電晶體40係閘極經相位補償電阻60連接於差動放大器30之輸出端子，源極連接於電源端子，汲極連接於輸出端子及分壓電路50。開關70係與相位補償電阻60並聯連接。分壓電路50係被設置在輸出端子和接地端子之間。差動放大器30係藉由分壓電路50將反轉輸入端子連接於分壓端子，將非反轉輸入端子連接於基準電壓輸入端子。下衝、過衝改善電路100係連接於輸出端子，當輸出電壓變動時，則檢測出其交流成分，依此控制開關70，並使相位補償電阻60短路。
下衝、過衝改善電路100係將輸出電壓和經LPF11輸出之電壓各連接於NMOS5～6之閘極電極，並檢測出輸出電壓之變動。NMOS5～6之源極電極成為共通，連接有定電流電路8。在NMOS5～6汲極電極各連接有以電流鏡電路構成之PMOS1～2之汲極電極，和PMOS3～4之閘極電極。PMOS3～4之汲極電極係各連接於定電流電路9～10和開關70。
以下，說明輸出電壓變動時之動作。
於產生下衝時，輸出電壓和經LPF11除去高頻成分之輸出電壓輸入至屬於差動對之NMOS6之閘極電極和NMOS5之閘極電極。在此，“NMOS5之閘極電壓＞NMOS6之閘極電壓”，NMOS5之汲極電壓被下拉。因此，因PMOS4之閘極電壓被下拉，開關70開始動作，故相位補償電阻60短路。依此，以輸出電晶體40之寄生電容和相位補償電阻60所決定之時間常數減少，改善過渡特性。
於產生過衝時，則與上述之情形相同，對差動對輸入訊號。成為“NMOS5之閘極電壓＜NMOS6之閘極電壓”，NMOS6之汲極電壓被下拉。因此，因PMOS3之閘極電壓被下拉，開關70開始動作，故相位補償電阻60短路。依此，以輸出電晶體40之寄生電容和相位補償電阻60所決定之時間常數減少，改善過渡特性。
於輸出電壓一定之時，則與上述之情形相同，對差動對輸入訊號。因不存在高頻成分，故成為“NMOS5之閘極電壓=NMOS6之閘極電壓”，PMOS3～4之閘極電壓不變化，開關70不動作。
再者，在下衝、過衝改善電路中，當除去PMOS3和定電流電路9時，則可改善僅在下衝時之過渡特性。
再者，在下衝、過衝改善電路中，當除去PMOS4和定電流電路10時，則可改善僅在過衝時之過渡特性。
第7圖表示開關70之一例。開關70具備NMOS71、PMOS72、NOT電路73及OR電路74。
在OR電路74之輸入連接下衝、過衝改善電路90之輸出，在輸出連接NMOS71之閘極電極和NOT電路之輸入。NOT電路之輸出係連接於PMOS72之閘極電極，NMOS71和PMOS72之源極電極和汲極電極各連接於SECONDY和SECOND。
於自下衝、過衝改善電路100輸入訊號之時，OR電路74則動作，並輸出電源電壓。因此，NMOS71則接通(ON)。再者，NOT電路73之輸出輸出接地電壓，PMOS72接通(ON)。依此，SECONDY和SECOND短路。
[實施例2]
第3圖為表示第2實施型態之電壓調節器。第4圖係表示過衝改善電路。第8圖係表示開關。基準電壓電路20、差動放大器30、輸出電晶體40、分壓電路50及相位補償電阻60與第1實施型態相同。與第1實施型態不同的係無開關70及下衝、過衝改善電路100，***有開關80及過衝改善電路90。
過衝改善電路90具備PMOS1～3、NMOS5～6、定電流電路8～9及LPF11。開關80具備有NMOS70。
過衝改善電路90係連接於輸出端子，當輸出電壓變動時，則檢測出其交流成分，依此控制開關80，並使分壓電阻50短路。
過衝改善電路90具備PMOS1～2、NMOS5～6、定電流電路8及LPF11係與下衝、過衝改善電路100相同。與第1實施型態不同的係無PMOS4及電流電路10。再者，PMOS3之汲極電極連接於開關80。
NMOS7之閘極電極係連接於過衝改善電路90之輸出，源極電極連接於接地端子，汲極電極連接於輸出端子。
以下，說明負荷變動時之動作。
於產生下衝時，則與第1實施型態之情形相同，對差動對輸入訊號。成為“NMOS5之閘極電壓＞NMOS6之閘極電壓”，NMOS6之汲極電壓被上拉。NMOS7不動作，在下衝時，不見過渡特性改善。
於產生過衝時，則與第1實施型態之情形相同，對差動對輸入訊號。成為“NMOS5之閘極電壓＜NMOS6之閘極電壓”，NMOS6之汲極電壓被下拉。依此，PMOS3之閘極電壓被下拉，NMOS7接通(ON)，輸出電壓被下拉，調整輸出電壓。此時，雖然藉由開關80即是NMOS7動作，增加消耗電流，但是因僅在過渡應答時之動作，故可以抑制通常動作時之消耗電流。
於輸出電壓一定之時，則與第1實施型態之情形相同，對差動對輸入訊號。因不存在高頻成分，故成為“NMOS5之閘極電壓=NMOS6之閘極電壓”，PMOS3之閘極電壓不變化，開關80不動作。
無相位補償電阻60之時，也可藉由與上述相同之動作改善過渡特性。
[實施例3]
第5圖係表示第3實施型態之電壓調節器，成為合成第1實施型態和第2實施型態之構成。第6圖係表示過渡特性改善電路。基準電壓電路20、差動放大器30、輸出電晶體40、分壓電路50及相位補償電阻60及開關70係與第1實施型態相同。與第1實施型態不同的係***有過渡特性改善電路110和開關80，以取代下衝、過衝改善電路100。
過渡特性改善電路110係連接於輸出端子，當輸出電壓變動時，則檢測出其交流成分，依此控制開關80，並使分壓電阻50短路，或控制開關70使相位補償電阻60短路。
過渡特性改善電路110係成為合成下衝、過衝改善電路100和過衝改善電路90之構成。
以下，說明輸出電壓變動時之動作。
於產生下衝時，則與第1實施型態相同，藉由相位補償電阻60短路，改善過渡特性。
於產生過衝時，則與第1實施型態相同，藉由相位補償電阻60短路，改善過渡特性。同時，與第2實施型態相同，藉由使分壓電阻50短路，調整輸出電壓。此時，雖然藉由開關80接通增加消耗電流，但是因僅在過渡應答時之動作，故可以比較可以抑制通常動作時之消耗電流。
於輸出電壓一定之時，則與第1～2實施型態之情形相同，開關70不動作，開關80也不動作。
8～10．．．定電流電路
11．．．低通過濾器
20、21．．．基準電壓電路
30、31．．．差動放大電路
40、41．．．輸出電晶體
50、51．．．分壓電路
60、61a．．．相位補償電阻
61．．．相位補償電路
61b．．．相位補償電容
70、80．．．開關
90．．．過衝改善電路
100．．．下衝、過衝改善電路
110．．．過渡特性改善電路
第1圖為表示第1實施型態中之電壓調節器的電路例之圖式。
第2圖為表示下衝、過衝改善電路之圖式。
第3圖為表示第2實施型態中之電壓調節器的電路例之圖式。
第4圖為表示過衝改善電路之圖式。
第5圖為表示第3實施型態中之電壓調節器的電路例之圖式。
第6圖為表示過渡特性改善電路之圖式。
第7圖為表示開關電路之圖式。
第8圖為表示開關電路之圖式。
第9圖為表示以往之電壓調節器的圖式。
第10圖為表示以往之電壓調節器的相位補償電路之輸入電壓及輸出電壓的圖式。
20．．．基準電壓電路
30．．．差動放大電路
40．．．輸出電晶體
50．．．分壓電路
60．．．相位補償電阻
70、80．．．開關
90．．．過衝改善電路
100．．．下衝、過衝改善電路
110．．．過渡特性改善電路
Claims (5)
- 一種電壓調節器，係以輸出電壓成為一定之方式執行動作，該電壓調節器之特徵為具備：輸出電晶體，其係輸出上述輸出電壓；分壓電路，其係輸出對上述輸出電壓進行分壓的分壓電壓；第1差動放大器，其係比較基準電壓和上述分壓電壓，輸出訊號；相位補償電阻，其係被連接於上述第1差動放大器之輸出端子和上述輸出電晶體之控制端子之間；第2差動放大器，其係僅對上述輸出電壓之交流成分進行放大；及開關，其係於上述輸出電壓變動成某一定電壓以上之時，接受上述第2差動放大器之輸出，至少使上述相位補償電阻或上述分壓電路短路。
- 如申請專利範圍第1項所記載之電壓調節器，其中上述開關為與上述相位補償電阻並聯連接之第1開關及與上述分壓電路並聯連接之第2開關，上述第2差動放大器係當上述輸出電壓過衝時，控制上述第1開關及上述第2開關，使上述相位補償電阻及上述分壓電路短路，當上述輸出電壓下衝時，控制上述第1開關，使上述相位補償電阻短路。
- 如申請專利範圍第1項所記載之電壓調節器，其中上述開關與上述相位補償電阻並聯連接， 上述第2差動放大器係當上述輸出電壓過衝或下衝時，控制上述開關，使上述相位補償電阻短路。
- 如申請專利範圍第1項所記載之電壓調節器，其中上述開關與上述分壓電路並聯連接，上述第2差動放大器係當上述輸出電壓過衝時，控制上述開關，使上述分壓電路短路。
- 如申請專利範圍第1至4項中之任一項所記載之電壓調節器，其中上述第2差動放大器係將上述輸出電壓輸入至一輸入端子，將通過低通過濾器而除去高頻成分之上述輸出電壓輸入至其他輸入端子，僅對上述輸出電壓之交流成分進行放大。
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