CN102522891B - 电压控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电压控制电路，即使输入电压的电压值较大时，也能够抑制发生短路故障时的发热量。作为解决手段，在发生短路故障时，从晶体管控制用MOS晶体管(160)向电压控制用P沟道MOS晶体管(110)输入其值随着输入电压Vin的电压值增大而增大的附加控制电压Va，由此电压控制用P沟道MOS晶体管(110)的电阻值增加，短路电流受到抑制。因此，输入电压Vin越大，越能够抑制短路保护动作后的保持电流的电流值和发热量。

Description

电压控制电路

本申请是申请日为2007年11月2日，申请号为200710168034.1，发明名称为“电压控制电路”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及电压控制电路，其即使在发生短路故障时也不会产生受热损坏。

背景技术

电压控制电路(电压调节器)是连接在电源和被供电电路之间的电路。该电压控制电路进行控制，以使在从电源输入电压控制电路的电压值变动时，从电压控制电路输出到被供电电路的电压值也保持恒定。

如果把这种电压控制电路装配到电源部上，即使电源(例如电池)的输出电压变动时，也能够向被供电电路提供电压值恒定的电压。因此，在便携电话、游戏机、笔记本电脑等便携式设备的电源部中装配有单片IC化的电压控制电路。

在此，参照图5说明电压控制电路的基本的电路结构和动作原理。如图5所示，电压控制电路1以电压控制用P沟道MOS晶体管10、分压电阻电路20、晶体管控制电路30为主要部件而构成。

电压控制用P沟道MOS晶体管10的输入端子(源极)与电压控制电路1的电压输入端子11连接，其输出端子(漏极)与电压控制电路1的电压输出端子12连接。

电压控制用P沟道MOS晶体管10具有以下特性，即在输入给控制端子(栅极)的控制电压Vc的电压值增加时，导通电阻增加，在输入给控制端子(栅极)的控制电压Vc的电压值减小时，导通电阻减小。另外，所说“导通电阻”是指电压控制用P沟道MOS晶体管10处于导通状态时的输入端子(源极)与输出端子(漏极)之间的电阻。

从电源(例如电池等)向电压控制电路1的电压输入端子11输入电源电压(输入电压)Vin。该输入电压Vin的电压值由电压控制用P沟道MOS晶体管10控制，从电压控制电路1的电压输出端子12输出已达到预先设定的设定电压值的输出电压Vout。另外，电压控制用P沟道MOS晶体管10的电压控制方法将在后面叙述。

并且，在电压输出端子12上连接有被供电电路(省略图示)，已达到设定电压值的电压被提供给该被供电电路。

分压电阻电路20通过串联连接分压电阻21和分压电阻22而形成。该分压电阻电路20的一端(高压端)与电压输出端子12连接，另一端(低压端)与接地电位连接。

该分压电阻电路20输出通过分压电阻21、22将从电压输出端子12输出的输出电压Vout分压后的分压电压Vp。分压电压Vp是施加给分压电阻22的电压，在把分压电阻21的电阻值设为R21、把分压电阻22的电阻值设为R22时，可以利用下式表示。

Vp＝Vout·[R22/(R21+R22)]

晶体管控制电路30具有差动放大器(运算放大器)31和基准电压源32。差动放大器31的非反转输入端子(+端子)被输入分压电压Vp，差动放大器31的反转输入端子(-端子)被输入从基准电压源32输出的基准电压Vref。

差动放大器31输出与分压电压Vp和基准电压Vref之间的偏差相对应的控制电压Vc。该控制电压Vc输入电压控制用P沟道MOS晶体管10的栅极。

根据上述结构的电压控制电路(电压调节器)1，使从电压输出端子12输出的输出电压Vout的电压值保持为设定值(恒定值)的动作原理如下所述。

例如，在输出电压Vout的电压值增加并超过设定值(恒定值)时，分压电压Vp的电压值也增加，随之控制电压Vc的电压值增加。在控制电压Vc的电压值增加时，电压控制用P沟道MOS晶体管10的导通电阻增加，由于该导通电阻的增加，输出电压Vout减小，输出电压Vout的电压值返回设定值(恒定值)。

相反，例如，在输出电压Vout的电压值减小并小于设定值(恒定值)时，分压电压Vp的电压值也减小，随之控制电压Vc的电压值减小。在控制电压Vc的电压值减小时，电压控制用P沟道MOS晶体管10的导通电阻减小，由于该导通电阻的减小，输出电压Vout增加，输出电压Vout的电压值返回设定值(恒定值)。

这样，输出电压Vout的电压值保持为设定值(恒定值)。另外，输出电压Vout的设定值(恒定值)利用下式表示。

Vout＝Vref·[(R21+R22)/R22]

但是，在与电压输出端子12连接的被供电电路等发生短路故障时，电压输出端子12的电压的电压值急剧减小为接地电位的电压值或接近接地电位的电压值。这样，在电压输出端子12的电压值由于短路故障而大幅减小时，分压电压Vp的电压值乃至控制电压Vc的电压值也大幅减小。在控制电压Vc的电压值大幅减小时，电压控制用P沟道MOS晶体管10的导通电阻大幅减小，流向电压控制用P沟道MOS晶体管10的电流的电流值大幅增加。

这样，在因短路故障而使大电流流向电压控制用P沟道MOS晶体管10时，该大电流引起的发热增加，装配了该电压控制电路1的IC封装体有可能受热损坏。即，因为短路故障，产生超过IC封装体的允许耐热容量的大量热量，有可能使得电压控制电路1等的IC受热损坏。

因此，开发了一种电压控制电路(例如参照专利文献1)，其附加了在发生短路故障时限制流向控制用MOS晶体管的电流的短路保护电路。

下面，参照图6说明附加了短路保护电路的电压控制电路(电压调节器)1A。另外，对与图5相同的部分赋予相同标号，并省略重复说明。

如图6所示，该电压控制电路(电压调节器)1A除电压控制用P沟道MOS晶体管10、分压电阻电路20、晶体管控制电路30外，还具有监视电路40、反相电路(invert circuit)50、晶体管控制用MOS晶体管60。

并且，利用监视电路40、反相电路50、晶体管控制用MOS晶体管60构成短路保护电路。

监视电路40通过串联连接监视用MOS晶体管41和监视电阻42而形成，把监视用MOS晶体管41的漏极和监视电阻42的连接点作为监视电压输出点43。

该监视电路40与电压控制用P沟道MOS晶体管10并联连接。即，监视电路40的一端(高电压端)与电压控制用P沟道MOS晶体管10的源极连接，监视电路40的另一端(低电压端)与电压控制用P沟道MOS晶体管10的漏极连接。

监视电路40的监视用MOS晶体管41具有以下特性，即在输入其控制端子(栅极)的电压的电压值增加时，导通电阻增加，在输入其控制端子(栅极)的电压的电压值减小时，导通电阻减小。

该监视用MOS晶体管41的栅极与晶体管控制电路30的差动放大器31的输出端子连接。

另外，将监视用MOS晶体管41与电压控制用P沟道MOS晶体管10进行对比说明，两个MOS晶体管10、41的沟道长度相等。并且，监视用MOS晶体管41的沟道宽度小于电压控制用P沟道MOS晶体管10的沟道宽度。

在此，在把“电压控制用P沟道MOS晶体管10的沟道宽度”除以“监视用MOS晶体管41的沟道宽度”的商设为沟道宽度比α时，沟道宽度比α例如为100。

因此，在两个MOS晶体管10、41处于导通状态时，流向监视用MOS晶体管41的电流的电流值为流向电压控制用P沟道MOS晶体管10的电流的电流值的1/α(例如1/100)的较小的电流值。

因此，在流向电压控制用P沟道MOS晶体管10的电流增减时，流向监视用MOS晶体管41的电流的电流值也增减，而且两个MOS晶体管10、41的电流值保持比例关系地进行增减。换言之，把流向电压控制用P沟道MOS晶体管10的电流换算为1/α(例如1/100)的大小，利用监视用MOS晶体管41进行监视。

反相电路50通过串联连接反相电阻51和反相用MOS晶体管52而形成，把反相电阻51和反相用MOS晶体管52的漏极的连接点作为反相输出点53。

该反相电路50与电压控制用P沟道MOS晶体管10并联连接。即，反相电路50的一端(高电压端)与电压控制用P沟道MOS晶体管10的源极连接，反相电路50的另一端(低电压端)与电压控制用P沟道MOS晶体管10的漏极连接。

反相用MOS晶体管52的栅极与监视电路40的监视电压输出点43连接。

晶体管控制用MOS晶体管60的源极与电压输入端子11连接，其漏极与电压控制用P沟道MOS晶体管10的栅极和监视用MOS晶体管41的栅极连接。并且，晶体管控制用MOS晶体管60的栅极与反相电路50的反相输出点53连接。

晶体管控制用MOS晶体管60具有以下特性，即在输入其控制端子(栅极)的电压的电压值增加时，导通电阻增加，在输入其控制端子(栅极)的电压的电压值减小时，导通电阻减小。

在上述结构的电压控制电路1A中，在从晶体管控制电路30向电压控制用P沟道MOS晶体管10的栅极和监视用MOS晶体管41的栅极输送控制电压Vc时，两个MOS晶体管10、41处于导通状态。

另外，在没有发生短路故障的正常状态下，反相用MOS晶体管52和晶体管控制用MOS晶体管60处于断开状态。

在电压输入端子11被输入输入电压Vin、而且被供电电路与电压输出端子12连接的状态下，在两个MOS晶体管10、41处于导通状态时，电流流向电压控制用P沟道MOS晶体管10和监视用MOS晶体管41。

此时，把流向电压控制用P沟道MOS晶体管10的电流设为i10，把流向监视用MOS晶体管41(监视电路40)的电流设为i40时，关系i10/α＝i40成立。

另一方面，在与电压输出端子12连接的被供电电路等发生短路故障时，如前面所述，流向电压控制用P沟道MOS晶体管10的电流i10急剧增加，与其成正比地，流向监视用MOS晶体管41(监视电路40)的电流i40也急剧增加。

在流向监视电路40的电流急剧增加时，施加给监视电阻42的监视电压Vm(由于电流i40流过监视电阻42而产生的电压)急剧增加。该监视电压Vm通过监视电压输出点43施加给反相用MOS晶体管52。因此，在监视电压Vm超过反相用MOS晶体管52的阈值电压Vt时，反相用MOS晶体管52导通。

这样，在反相用MOS晶体管52导通时，反相输出点53的电位从高电位(与电压输入端子11的电位相等的电位)变化为低电位(与电压输出端子12的电位(接地电位)相等的电位)。

在反相输出点53的电位从高电位变化(反转)为低电位时，输入晶体管控制用MOS晶体管60的的栅极的电位也从高电位变化为低电位，晶体管控制用MOS晶体管60的导通电阻变低。

在晶体管控制用MOS晶体管60的导通电阻变低时，该MOS晶体管60根据导通电阻的值，对输入源极的输入电压Vin的电压值进行调整，并从漏极输出调整电压值后的附加控制电压Va。该附加控制电压Va输入电压控制用P沟道MOS晶体管10的栅极。

结果，在发生了短路故障时，电压控制用P沟道MOS晶体管10的栅极不仅被施加从晶体管控制电路30输出的控制电压Vc，而且也被施加从晶体管控制用MOS晶体管60输出的附加控制电压Va。

这样，电压控制用P沟道MOS晶体管10不仅被施加控制电压Vc，而且也被施加附加控制电压Va，所以电压控制用P沟道MOS晶体管10的导通电阻急剧增加。由于电压控制用P沟道MOS晶体管10的导通电阻急剧增加，因此流向电压控制用P沟道MOS晶体管10的电流i10被急剧抑制，电流i10的电流值下降。

结果，在发生短路故障时，可以抑制流向电压控制用P沟道MOS晶体管10的电流的电流值，防止发生因短路电流造成的受热损坏。

图7是表示在附加了短路保护电路的电压控制电路1A中，流向电压控制用P沟道MOS晶体管10的电流(从电压输出端子12输出的输出电流)、与从电压输出端子12输出的输出电压Vout之间的关系的特性图。

如图7所示，在输出电流达到最大电流Im的状态下，在输出电压Vout下降时，伴随电压下降，输出电流也下降。并且，在输出电压Vout为零时，即电压输出端子12与接地电位短路时，输出电流成为保持电流Is。

图7所示的电压-电流特性与日语片假名中的“フ”相似，被称为“フ字特性”。

上述“フ字特性”是由于反相用MOS晶体管52的源极电位(电压输出端子12的电位)与接地电位不同，由于背栅(back gate)效应反相用MOS晶体管52的阈值电压产生变动而产生的。

在此，把反相用MOS晶体管52的阈值电压设为Vt，把背栅效应引起的阈值电压的变动量设为ΔVt，把监视电阻42的电阻设为R42时，最大电流Im和保持电流Is分别表示如下。

Im＝(Vt+ΔVt)/R42

Is＝Vt/R42

专利文献1：日本特公平7-74976号公报

在图6所示的以往的电压控制电路1A中，在发生了短路故障时，控制为增大电压控制用P沟道MOS晶体管10的电阻值，抑制流向电压控制电路1A的电流(流向电压控制用P沟道MOS晶体管10的电流)的电流值。具体地讲，在发生短路故障时，流向电压控制电路1A的电流(流向电压控制用P沟道MOS晶体管10的电流)的电流值为由保持电流Is表示的电流值。

因此，在短路故障持续的情况下，电压控制电路1A持续产生相当于利用下式(1)表示的功率的热量。

[输入电压Vin]×[保持电流Is]……(1)

而且，在图6所示的实施例中，保持电流Is的电流值被固定为预先设定的电流值(参照图7)。

但是，电压控制电路在各种产业领域中(例如车载调节器和大电流调节器等领域)使用，根据应用的产业领域，输入电压控制电路的电压输入端子的输入电压的电压值逐渐增大。

在输入电压控制电路的输入电压的电压值较大时，即使将流向电压控制电路的电流的电流值抑制为由保持电流Is表示的电流值，根据式(1)可知，随着产生功率(Vin×Is)变大，装配了电压控制电路的IC封装体的发热量增大。

但是，IC封装体的允许耐热容量自身仍是以前的状态。

结果，在输入电压控制电路的输入电压的电压值较大时，产生超过IC封装体的允许耐热容量的热量，有可能使得电压控制电路等的IC受热损坏。

发明内容

本发明就是鉴于上述现有技术而提出的，其目的在于，提供一种可靠性高的电压控制电路，即使输入电压控制电路的输入电压的电压值较大时，也能够抑制短路故障时的发热，而防止受热损坏。

用于解决上述问题的本发明构成为一种电压控制电路，其具有：电压控制用MOS晶体管，其输入端子与电压输入端子连接，输出端子与电压输出端子连接；和晶体管控制单元，其检测从所述电压输出端子输出的输出电压的电压值，为了使该电压值成为预先设定的设定电压值，控制输送给所述电压控制用MOS晶体管的控制端子的控制电压的电压值，所述电压控制电路的特征在于，其具有：

晶体管控制用MOS晶体管，其输入端子与所述电压输入端子连接，输出端子与所述电压控制用MOS晶体管的控制端子连接，在该晶体管控制用MOS晶体管的控制端子的电压从高电位变为低电位时，把使所述电压控制用MOS晶体管的导通电阻增加的附加控制电压输送给所述电压控制用MOS晶体管的控制端子；

监视电路，其通过串联连接监视用MOS晶体管和作为可变电阻器的监视电阻而形成，并与所述电压控制用MOS晶体管并联连接；

反相电路(invert circuit)，施加给所述监视电阻的监视电压被输入给该反相电路的输入端子，在该监视电压超过预先设定的阈值时，该反相电路的输出端子的电压从高电位变为低电位；以及

电压检测/电阻调节器，其检测输入所述电压输入端子的输入电压的电压值，在所述输入电压的电压值增加时，增加所述监视电阻的电阻值，在所述输入电压的电压值减小时，减小所述监视电阻的电阻值。

此外，本发明构成为一种电压控制电路，其具有：电压控制用MOS晶体管，其输入端子与电压输入端子连接，输出端子与电压输出端子连接；和晶体管控制单元，其检测从所述电压输出端子输出的输出电压的电压值，为了使该电压值成为预先设定的设定电压值，控制输送给所述电压控制用MOS晶体管的控制端子的控制电压的电压值，所述电压控制电路的特征在于，其具有：

晶体管控制用MOS晶体管，其输入端子与所述电压输入端子连接，输出端子与所述电压控制用MOS晶体管的控制端子连接，在该晶体管控制用MOS晶体管的控制端子的电压从高电位变为低电位时，把使所述电压控制用MOS晶体管的导通电阻增加的附加控制电压输送给所述电压控制用MOS晶体管的控制端子；

监视电路，其通过串联连接监视用MOS晶体管和电阻值固定的监视电阻而形成，并与所述电压控制用MOS晶体管并联连接；

反相电路，施加给所述监视电阻的监视电压被输入给该反相电路的输入端子，在该监视电压超过预先设定的阈值时，该反相电路的输出端子的电压从高电位变为低电位；以及

电流镜电路，其具有：在所述电压输入端子和接地电位之间电连接的输入电压转换电阻；第2电流镜晶体管，其与所述输入电压转换电阻串联连接，使流向所述输入电压转换电阻的电流流过；以及第1电流镜晶体管，其使流向所述第2电流镜晶体管的电流流向所述监视电阻。

在本发明中，在输入电压的电压值变动时，调整电压控制用MOS晶体管的导通电阻，使输出电压的电压值成为设定电压值，另外在短路故障时，进行使得相比平常增加电压控制用MOS晶体管的导通电阻的短路保护动作，由此抑制短路时流过的短路电流。而且，在输入电压的电压值越大、短路电流的值越小的状态下，开始短路保护动作。

结果，在短路保护动作后，输入电压的电压值越大，流向电压控制电路的电流(保持电流)的值越小。因此，在输入电压较大的情况下，也能够抑制短路时产生的发热量(＝输入电压×保持电流)，不会产生受热损坏，产品可靠性提高。

附图说明

图1是表示本发明的实施例1的电压控制电路的电路图。

图2是表示电压检测/电阻调节器的电阻值控制特性的特性图。

图3是表示实施例1的输出电流与输出电压之间的关系的特性图。

图4是表示本发明的实施例2的电压控制电路的电路图。

图5是表示电压控制电路的基本结构的电路图。

图6是表示以往的电压控制电路的电路图。

图7是表示现有技术的输出电流与输出电压之间的关系的特性图。

具体实施方式

以下，根据实施例具体说明用于实施本发明的最佳方式。

【实施例1】

<实施例1的电路结构>

参照图1说明本发明的实施例1的电压控制电路(电压调节器)101。该电压控制电路101是单片IC化的电路，以电压控制用P沟道MOS晶体管110、分压电阻电路120、晶体管控制电路130、监视电路140、反相电路150、晶体管控制用MOS晶体管160、和电压检测/电阻调节器170为主要部件而构成。

并且，由分压电阻电路120和晶体管控制电路130，构成对输送给电压控制用P沟道MOS晶体管110的控制电压Vc的电压值进行控制的晶体管控制单元。

电压控制用P沟道MOS晶体管110的输入端子(源极)与电压控制电路101的电压输入端子111连接，其输出端子(漏极)与电压控制电路101的电压输出端子112连接。

电压控制用P沟道MOS晶体管110具有以下特性，在输入控制端子(栅极)的控制电压的电压值增加时，导通电阻增加，在输入控制端子(栅极)的控制电压的电压值减小时，导通电阻减小。

从电源(例如电池等)向电压控制电路101的电压输入端子111输入电源电压(输入电压)Vin。该输入电压Vin的电压值由电压控制用P沟道MOS晶体管110控制，已达到预先设定的设定电压值的输出电压Vout从电压控制电路101的电压输出端子112输出。

并且，被供电电路(省略图示)与电压输出端子112连接，该被供电电路被提供达到设定电压值的电压。

分压电阻电路120通过串联连接分压电阻121和分压电阻122而形成。该分压电阻电路120的一端(高电压端)与电压输出端子112连接，另一端(低电压端)与接地电位连接。

该分压电阻电路120输出通过分压电阻121、122将从电压输出端子112输出的输出电压Vout分压后的分压电压Vp。分压电压Vp是施加给分压电阻122的电压，在把分压电阻121的电阻值设为R121、把分压电阻122的电阻值设为R122时，可以利用下式表示。

Vp＝Vout·[R122/(R121+R122)]

晶体管控制电路130具有差动放大器(运算放大器)131和基准电压源132。差动放大器131的非反转输入端子(+端子)被输入分压电压Vp，差动放大器131的反转输入端子(-端子)被输入从基准电压源132输出的基准电压Vref。

差动放大器131输出与分压电压Vp和基准电压Vref之间的偏差相对应的控制电压Vc。该控制电压Vc输入电压控制用P沟道MOS晶体管110的栅极。

监视电路140通过串联连接监视用MOS晶体管141和作为可变电阻器的监视电阻142而形成，把监视用MOS晶体管141的漏极和监视电阻142的连接点作为监视电压输出点143。

该监视电路140与电压控制用P沟道MOS晶体管110并联连接。即，监视电路140的一端(高电压端)与电压控制用P沟道MOS晶体管110的源极连接，监视电路140的另一端(低电压端)与电压控制用P沟道MOS晶体管110的漏极连接。

监视电路140的监视用MOS晶体管141具有以下特性，在输入其控制端子(栅极)的电压的电压值增加时，导通电阻增加，在输入其控制端子(栅极)的电压的电压值减小时，导通电阻减小。

该监视用MOS晶体管141的栅极与晶体管控制电路130的差动放大器131的输出端子连接。

另外，将监视用MOS晶体管141与电压控制用P沟道MOS晶体管110进行对比说明，两个MOS晶体管110、141的沟道长度相等。并且，监视用MOS晶体管141的沟道宽度小于电压控制用P沟道MOS晶体管110的沟道宽度。

在此，在把“电压控制用P沟道MOS晶体管110的沟道宽度”除以“监视用MOS晶体管141的沟道宽度”的商设为沟道宽度比α时，沟道宽度比α例如为100。

因此，在两个MOS晶体管110、141处于导通状态时，流向监视用MOS晶体管141的电流的电流值为流向电压控制用P沟道MOS晶体管110的电流的电流值的1/α(例如1/100)的较小的电流值。

因此，在流向电压控制用P沟道MOS晶体管110的电流进行增减时，流向监视用MOS晶体管141的电流的电流值也增减，而且两个MOS晶体管110、141的电流值保持比例关系地进行增减。换言之，把流向电压控制用P沟道MOS晶体管110的电流换算为1/α(例如1/100)的大小，利用监视用MOS晶体管141进行监视。

反相电路150由反相元件151构成。

另外，反相电路150与图6所示的情况相同，也可以通过串联连接反相电阻和反相用MOS晶体管而构成。

该反相电路150(反相元件151)的输入端子与监视电压输出点143连接，反相电路150(反相元件151)的输出端子与晶体管控制用MOS晶体管160的栅极连接。

对反相元件151设定有阈值电压Vt，在该反相元件151的输入端电压超过阈值电压Vt时，反相元件151的输出端的电位从高电位变化为低电位。

晶体管控制用MOS晶体管160的源极与电压输入端子111连接，其漏极与电压控制用P沟道MOS晶体管110的栅极和监视用MOS晶体管141的栅极连接。

晶体管控制用MOS晶体管160具有以下特性，即在输入其控制端子(栅极)的电压的电压值增加时，导通电阻增加，在输入其控制端子(栅极)的电压的电压值减小时，导通电阻减小。

电压检测/电阻调节器170检测输入到电压输入端子111的输入电压Vin的电压值，根据该输入电压Vin的电压值调整作为可变电阻器的监视电阻142的电阻值。

例如，进行如图2所示的电阻值控制，在输入电压Vin的电压值变大时，增大监视电阻142的电阻值，在输入电压Vin的电压值变小时，减小监视电阻142的电阻值。

<正常时的动作>

下面，说明上述结构的电压控制电路101在正常时(没有发生短路故障的状态)的动作。

在从晶体管控制电路130向电压控制用P沟道MOS晶体管110的栅极和监视用MOS晶体管141的栅极输送控制电压Vc后，两个MOS晶体管110、141处于导通状态。

另外，在没有发生短路故障的正常状态下，晶体管控制用MOS晶体管160处于断开状态。

在电压输入端子111被输入输入电压Vin、而且被供电电路与电压输出端子112连接的状态下，在两个MOS晶体管110、141处于导通状态时，电流流向电压控制用P沟道MOS晶体管110和监视用MOS晶体管141。

此时，把流向电压控制用P沟道MOS晶体管110的电流设为i110，把流向监视用MOS晶体管141(监视电路140)的电流设为i140时，关系i110/α＝i140成立。

在此，说明使从电压控制电路101的电压输出端子112输出的输出电压Vout的电压值保持为设定值(恒定值)的动作。

例如，在输出电压Vout的电压值增加并超过设定值(恒定值)时，分压电压Vp的电压值也增加，随之控制电压Vc的电压值增加。在控制电压Vc的电压值增加时，电压控制用P沟道MOS晶体管110的导通电阻增加，由于该导通电阻的增加，输出电压Vout减小，输出电压Vout的电压值返回为设定值(恒定值)。

相反，例如，在输出电压Vout的电压值减小并小于设定值(恒定值)时，分压电压Vp的电压值也减小，随之控制电压Vc的电压值减小。在控制电压Vc的电压值减小时，电压控制用P沟道MOS晶体管110的导通电阻减小，由于该导通电阻的减小，输出电压Vout增加，输出电压Vout的电压值返回为设定值(恒定值)。

这样，输出电压Vout的电压值保持为设定值(恒定值)。另外，输出电压Vout的设定值(恒定值)利用下式表示。此外，R121表示分压电阻121的电阻值，R122表示分压电阻122的电阻值。

Vout＝Vref·[(R121+R122)/R122]

<发生短路故障时的动作>

下面，说明电压控制电路101在发生短路故障时的动作。

在与电压输出端子112连接的被供电电路等发生短路故障时，与前面叙述的现有技术相同，流向电压控制用P沟道MOS晶体管110的电流i110急剧增加，流向监视用MOS晶体管141(监视电路140)的电流i140也与其成比例地急剧增加。

在流向监视电路140的电流急剧增加时，施加给监视电阻142的监视电压Vm(由于电流i140流过监视电阻142而产生的电压)急剧增加。即使电流i140的电流值相同，该监视电压Vm的电压值在作为可变电阻器的监视电阻142的电阻值较大时变大，在监视电阻142的电阻值较小时变小。

在本实施例中，利用电压检测/电阻调节器170进行电阻值控制，在输入电压Vin的电压值变大时，增大监视电阻142的电阻值，在输入电压Vin的电压值变小时，减小监视电阻142的电阻值。

因此，在输入电压Vin的电压值较小时，监视电阻142的电阻值变小，以电流i110乃至电流i140的电流值增加并超过某一数值为条件，监视电压Vm的电压值变得大于反相元件151的阈值电压Vt。

另一方面，在输入电压Vin的电压值较大时，监视电阻142的电阻值变大，即使电流i110乃至电流i140的电流值不怎么增加，监视电压Vm的电压值也变得大于反相元件151的阈值电压Vt。

即，在输入电压Vin的电压值越大，电流i110乃至电流i140的电流值越小的状态下，监视电压Vm的电压值超过反相元件151的阈值电压Vt。

在监视电压Vm的电压值大于反相元件151的阈值电压Vt时，反相元件151的输出端子的电位从高电位变化为低电位。

这样，在反相元件151的输出端子的电位从高电位变化(反转)为低电位时，输入晶体管控制用MOS晶体管160的栅极的电位也从高电位变化为低电位，晶体管控制用MOS晶体管160的导通电阻变低。

在晶体管控制用MOS晶体管160的导通电阻变低时，该MOS晶体管160根据导通电阻的电阻值调节输入到源极的输入电压Vin的电压值，并从漏极输出调整电压值后的附加控制电压Va。该附加控制电压Va输入电压控制用P沟道MOS晶体管110的栅极。

结果，在发生了短路故障时，电压控制用P沟道MOS晶体管110的栅极不仅被施加从晶体管控制电路130输出的控制电压Vc，而且也被施加从晶体管控制用MOS晶体管160输出的附加控制电压Va。

这样，电压控制用P沟道MOS晶体管110不仅被施加控制电压Vc，而且也被施加附加控制电压Va，所以电压控制用P沟道MOS晶体管110的导通电阻急剧增加。由于电压控制用P沟道MOS晶体管110的导通电阻急剧增加，所以流向电压控制用P沟道MOS晶体管110的电流i110也被急剧抑制，电流i110的电流值下降。

结果，在发生短路故障时，可以抑制流向电压控制用P沟道MOS晶体管110的电流的电流值，防止发生因短路电流而造成的受热损坏。

而且，在输入电压Vin的电压值越大，电流i110乃至电流i140的电流值越小的状态下，监视电压Vm的电压值超过反相元件151的阈值电压Vt，开始抑制流向电压控制用P沟道MOS晶体管110的电流i110的控制。

因此，输入电压Vin的电压值越大，保持电流Is越小。

图3是表示电压控制电路101中流向电压控制用P沟道MOS晶体管110的电流(从电压输出端子112输出的输出电流)、与从电压输出端子112输出的输出电压Vout之间的关系的特性图。

在图3中，特性曲线I表示输入电压Vin的电压值“较小”时的“フ字特性”，特性II表示输入电压Vin的电压值趋于“中等”时的“フ字特性”，曲线III表示输入电压Vin的电压值“较大”时的“フ字特性”。

另外，在图3中只示出三条“フ字特性”，但根据输入电压Vin的电压值的增减，“フ字特性”也变化。根据图3进行说明，随着输入电压Vin的电压值增加，“フ字特性”逐渐向左侧偏移，保持电流Is逐渐变小。

根据图3可知，随着输入电压Vin增大，保持电流Is变小。

在短路故障持续的情况下，在电压控制电路101中持续产生相当于利用下式(2)表示的功率的热量。

[输入电压Vin]×[保持电流Is]……(2)

在本实施例中，在输入电压Vin较大时，保持电流Is变小，所以即使输入电压Vin较大，利用式(2)表示的功率值相比于输入电压Vin较小时也没有较大变化。

因此，在输入到电压输入端子111的输入电压Vin增大时，发生短路故障时的电压控制电路101的发热量，不会超过装配了该电压控制电路101的IC封装体的允许耐热容量。

结果，即使把实施例1的电压控制电路101用作高电压规格的电压调节器，短路时也不会发生受热损坏，产品可靠性提高。

【实施例2】

<实施例2的电路结构>

参照图4说明本发明的实施例2的电压控制电路201。另外，对发挥与图1所示实施例1相同作用的部分赋予相同标号，并省略重复说明。

该电压控制电路201是单片IC化的电路，以电压控制用P沟道MOS晶体管110、分压电阻电路120、晶体管控制电路130、监视电路140A、反相电路150、和电流镜电路210为主要部件而构成。

监视电路140A通过串联连接监视用MOS晶体管141和作为固定电阻的监视电阻142A而形成，把监视用MOS晶体管141的漏极和监视电阻142A的连接点作为监视电压输出点143。

电流镜电路210具有第1路211和第2路212，在第1路211上介入安装有电流镜MOS晶体管213，在第2路212上以串联状态介入安装有电流镜MOS晶体管214和输入电压转换电阻215。

电流镜MOS晶体管213的栅极与电流镜MOS晶体管214的栅极连接。并且，电流镜MOS晶体管214的栅极和漏极连接。

电流镜电路210的第1路211的一端(高电位端)与电压输入端子111连接，另一端(低电位端)与监视电压输出端子143连接。

电流镜电路210的第2路212的一端(高电位端)与电压输入端子111连接，另一端(低电位端)与接地电位连接。

在该电流镜电路210中，增大输入电压转换电阻215的电阻值，以使流向第2路212的电流i212的电流值变小。并且，流向第1路211的电流i211的电流值大于流向第2路212的电流i212的电流值，流向第1路211的电流i211的电流值与流向第2路212的电流i212的电流值成正比。

并且，从第1路211的另一端(低电位端)输出的电流i211流过监视电阻142A。

其他部分的结构与图1所示的实施例1相同。

<发生短路故障时的动作>

下面，说明上述结构的电压控制电路201在发生短路故障时的动作。

在与电压输出端子112连接的被供电电路等发生短路故障时，与前面叙述的现有技术相同，流向电压控制用P沟道MOS晶体管110的电流i110急剧增加，流向监视用MOS晶体管141(监视电路140A)的电流i140也与其成正比地急剧增加。

并且，流向电流镜电路210的第2路212的电流i212的电流值急剧增加，与此并行，流向第1路211的电流i211的电流值也急剧增加。

而且，电流i211和电流i212的电流值随着输入电压Vin的电压值增大而增大。

在流向监视电阻142A的电流i140和电流i211的电流值急剧增加时，施加给监视电阻142A的监视电压Vm(由于电流i140和电流i211流过监视电阻142A而产生的电压)急剧增加。

在该情况时，由于输入电压Vin的电压值越大，电流i211的电流值越大，所以输入电压Vin的电压值越大，监视电压Vm的增加比例越大。

因此，由于在输入电压Vin的电压值较小时，电流i211变小，因此以电流i110乃至电流i140的电流值增加并超过某一数值为条件，监视电压Vm的电压值变得大于反相元件151的阈值电压Vt。

另一方面，由于在输入电压Vin的电压值较大时，电流i211变大，所以即使电流i110乃至电流i140的电流值不怎么增加，监视电压Vm的电压值也变得大于反相元件151的阈值电压Vt。

即，在输入电压Vin的电压值越大，电流i110乃至电流i140的电流值越小的状态下，监视电压Vm的电压值超过反相元件151的阈值电压Vt。

在监视电压Vm的电压值大于反相元件151的阈值电压Vt时，反相元件151的输出端子的电位从高电位变化为低电位。

这样，在反相元件151的输出端子的电位从高电位变化(反转)为低电位时，输入晶体管控制用MOS晶体管160的栅极的电位也从高电位变化为低电位，晶体管控制用MOS晶体管160的导通电阻变低。

在晶体管控制用MOS晶体管160的导通电阻变低时，该MOS晶体管160根据导通电阻的电阻值调整输入给源极的输入电压Vin的电压值，并从漏极输出调整电压值后的附加控制电压Va。该附加控制电压Va输入到电压控制用P沟道MOS晶体管110的栅极。

结果，在发生了短路故障时，电压控制用P沟道MOS晶体管110的栅极不仅被施加从晶体管控制电路130输出的控制电压Vc，而且也被施加从晶体管控制用MOS晶体管160输出的附加控制电压Va。

这样，电压控制用P沟道MOS晶体管110不仅被施加控制电压Vc，而且也被施加附加控制电压Va，所以电压控制用P沟道MOS晶体管110的导通电阻急剧增加。由于电压控制用P沟道MOS晶体管110的导通电阻急剧增加，所以流向电压控制用P沟道MOS晶体管110的电流i110被急剧抑制，电流i110的电流值下降。

结果，在发生短路故障时，可以抑制流向电压控制用P沟道MOS晶体管110的电流的电流值，防止发生因短路电流造成的受热损坏。

而且，在输入电压Vin的电压值越大，电流i110乃至电流i140的电流值越小的状态下，监视电压Vm的电压值超过反相元件151的阈值电压Vt，开始抑制流向电压控制用P沟道MOS晶体管110的电流i110的控制。

因此，输入电压Vin的电压值越大，保持电流Is越小。

在本实施例中，由于在输入电压Vin较大时保持电流Is变小，所以即使输入电压Vin较大，利用前述式(2)表示的功率值与输入电压Vin较小时相比也没有较大变化。

因此，即使输入到电压输入端子111的输入电压Vin变大，发生短路故障时的电压控制电路201的发热量也不会超过装配了该电压控制电路201的IC封装体的允许耐热容量。

结果，即使把实施例2的电压控制电路201用作高电压规格的电压调节器，短路时也不会发生受热损坏，产品可靠性提高。

本发明的电压控制电路不仅可以用于便携电话等便携式设备的电源部，而且可以应用于使用环境温度较高的车载调节器、流过大电流的大电流调节器等。

Claims (1)

1.一种电压控制电路，其具有：电压控制用MOS晶体管，其输入端子与电压输入端子连接，输出端子与电压输出端子连接；和晶体管控制单元，其检测从所述电压输出端子输出的输出电压的电压值，为了使该电压值成为预先设定的设定电压值，控制输送给所述电压控制用MOS晶体管的控制端子的控制电压的电压值，所述电压控制电路的特征在于，其具有：

晶体管控制用MOS晶体管，其输入端子与所述电压输入端子连接，输出端子与所述电压控制用MOS晶体管的控制端子连接，在该晶体管控制用MOS晶体管的控制端子的电压从高电位变为低电位时，把使所述电压控制用MOS晶体管的导通电阻增加的附加控制电压输送给所述电压控制用MOS晶体管的控制端子；

监视电路，其通过串联连接监视用MOS晶体管和电阻值固定的监视电阻而形成，并与所述电压控制用MOS晶体管并联连接，所述监视用MOS晶体管的控制端子与所述电压控制用MOS晶体管的控制端子连接；

反相电路，施加给所述监视电阻的监视电压被输入给该反相电路的输入端子，该反相电路的输出端子与所述晶体管控制用MOS晶体管的控制端子连接，在该监视电压超过预先设定的阈值时，该反相电路的输出端子的电压从高电位变为低电位；以及

电流镜电路，其具有：在所述电压输入端子和接地电位之间电连接的输入电压转换电阻；第2电流镜晶体管，其与所述输入电压转换电阻串联连接，使流向所述输入电压转换电阻的电流流过；以及第1电流镜晶体管，其使流向所述第2电流镜晶体管的电流流向所述监视电阻。