CN104714586A - 稳压器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供即便电源电压发生变动也抑制输出电压的变动且稳定动作的稳压器。稳压器具备控制电路，该控制电路的输入端子与输出晶体管的漏极连接，输出端子与误差放大电路连接，当输出电压比既定电压更大地变动时，使误差放大电路中流动提升电流。
Description
技术领域
本发明涉及即便电源变动也能抑制输出电压的变动的稳压器。
背景技术
对现有的稳压器进行说明。图3是示出现有的稳压器的电路图。
现有的稳压器具备：PMOS晶体管106、107、108、301、302、303；NMOS晶体管103、104、105、304、305、306、307、308；电阻109、110、309；电容310；接地端子100；电源端子101；以及输出端子102。
由PMOS晶体管301、302、303和NMOS晶体管305、306、308和电阻309构成偏压电路。由NMOS晶体管304、307和电容310构成控制电路。由PMOS晶体管106、107和NMOS晶体管103、104、105构成误差放大电路。由PMOS晶体管108和电阻109、110构成输出电路。
接通电源时，电容310的两端的电压成为大致相同，NMOS晶体管304的栅极电压提升至电源电压VDD，NMOS晶体管304导通而PMOS晶体管303的栅极电压下降至接地电压。因此，PMOS晶体管303导通而NMOS晶体管103的栅极电压上升。因而，流过NMOS晶体管103的电流变大，从而误差放大电路的动作速度暂时地被高速化。由此，不会发生因误差放大电路的动作速度慢而引起的过冲或下冲，能够防止对连接到输出端子102的后级的电路的负面影响。
而且，若进行电容310的充电，则NMOS晶体管304的栅极电压下降。NMOS晶体管304在栅极电压下降至阈值Vth以下时截止。因此，控制电路整体停止动作。此时，电源电压VDD处于稳定状态，稳压器进行通常的动作。
此后，当电源电压VDD骤变时，首先在该电压下降时电容310的电荷被放电，接着该电源电压VDD上升时通过与上述同样的动作，误差放大电路的动作电流变大，因此与上述同样地不会发生过冲、下冲（例如，参照专利文献1）。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001－22455号公报。
发明内容
发明要解决的课题
然而，现有的稳压器在电源电压VDD较小变动的情况下，PMOS晶体管303的栅极电压也会波动。这样，误差放大电路的拖尾电流会频繁变化，并且误差放大电路的动作点会变化，因此存在稳压器的动作不稳定这一课题。另外，在电源电压VDD较大变动的情况下，存在的课题是对PMOS晶体管303的电流增大不会加以抑制，会使误差放大电路的拖尾电流过度增大，稳压器的动作变得不稳定。
本发明鉴于上述课题而完成，提供即便电源电压发生变动也抑制输出电压的变动并稳定动作的稳压器。
用于解决课题的方案
为了解决现有技术的课题，本发明的稳压器采用如下结构。
具备控制电路，该控制电路的输入端子与输出晶体管的漏极连接，输出端子与误差放大电路连接，当输出电压比既定电压更大地变动时，使误差放大电路中流动提升（boost）电流。
发明效果
本发明的即便电源变动也能抑制输出电压的变动的稳压器，能够通过增加误差放大电路的电流来抑制输出电压的变动。另外，对于因电源电压等的较小变动而产生的输出电压的较小变动不做反应，而在因电源电压等的较大变动而产生的输出电压的较大变动时能够防止误差放大电路中流过过度的电流而使稳压器的动作不稳定的情况。
附图说明
图1是示出第一实施方式的稳压器的结构的电路图；
图2是示出第二实施方式的稳压器的结构的电路图；
图3是示出现有的稳压器的结构的电路图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。
＜第一实施方式＞
图1是第一实施方式的稳压器的电路图。
第一实施方式的稳压器具备：PMOS晶体管106、107、108；NMOS晶体管103、104、105、112、113、121、122、123；电阻109、110；电容126；基准电压电路111；恒流电路114、115、127、124；接地端子100；电源端子101；以及输出端子102。
由PMOS晶体管106、107和NMOS晶体管103、104、105构成误差放大电路。由恒流电路127、恒流电路124、电容126和NMOS晶体管123、122、121构成控制电路。
接着，对第一实施方式的稳压器的连接进行说明。恒流电路114的一个端子与电源端子101连接，另一个端子与NMOS晶体管113的栅极及漏极连接。NMOS晶体管113的源极与接地端子100连接。恒流电路115的一个端子与电源端子101连接，另一个端子与NMOS晶体管112的栅极及漏极连接。NMOS晶体管112的源极与接地端子100连接。NMOS晶体管103的栅极与NMOS晶体管113的栅极及漏极连接，漏极与NMOS晶体管104的源极连接，源极与接地端子100连接。NMOS晶体管121的栅极与NMOS晶体管112的栅极及漏极连接，漏极与NMOS晶体管104的源极连接，源极与NMOS晶体管122的漏极连接。NMOS晶体管122的栅极与NMOS晶体管123的栅极及漏极连接，源极与接地端子100连接。NMOS晶体管123的漏极与恒流电路124的一个端子连接，源极与接地端子100连接。恒流电路124的另一个端子与接地端子100连接。基准电压电路111的正极与NMOS晶体管104的栅极连接，负极与接地端子100连接。PMOS晶体管106的栅极与PMOS晶体管107的栅极及漏极连接，漏极与NMOS晶体管104的漏极连接，源极与电源端子101连接。PMOS晶体管107的源极与电源端子101连接，漏极与NMOS晶体管105的漏极连接。NMOS晶体管105的源极与NMOS晶体管104的源极连接，栅极与电阻109的一个端子和电阻110的一个端子的连接点连接。电阻110的另一个端子与输出端子102连接，电阻109的另一个端子与接地端子100连接。PMOS晶体管108的栅极与NMOS晶体管104的漏极连接，漏极与输出端子102连接，源极与电源端子101连接。恒流电路127的一个端子与电源端子101连接，另一个端子与NMOS晶体管123的漏极及栅极连接。电容126连接在输出端子102与NMOS晶体管123的漏极及栅极之间。
接着，对第一实施方式的稳压器的动作进行说明。当电源电压VDD输入电源端子101时，稳压器从输出端子102输出输出电压Vout。电阻109和110对输出电压Vout进行分压，并输出分压电压Vfb。误差放大电路对基准电压电路111的基准电压Vref和分压电压Vfb进行比较，以使输出电压Vout恒定的方式控制PMOS晶体管108（输出晶体管）的栅极电压。将恒流电路114、115、127、124中流过的电流分别设为I1、I2、I3、I4。在稳定状态下，以I3＜I4的关系设定电流值，因此NMOS晶体管122栅极电压被钳位于接地电压，不会流动电流。
若输出电压Vout高于既定电压，则分压电压Vfb变得比基准电压Vref高。因此，误差放大电路的输出信号变高，PMOS晶体管108截止，因此输出电压Vout变低。另外，若输出电压Vout低于既定电压，则进行与上述相反的动作，从而输出电压Vout变高。这样，稳压器以使输出电压Vout恒定的方式进行动作。
在此，考虑电源电压VDD变动的情况。将NMOS晶体管123的栅极设为节点N1。将从电容126与恒流电路127的连接点起流入NMOS晶体管123的漏极与恒流电路124的连接点为止的电流设为I5。将流入NMOS晶体管122的电流设为I6，将流入NMOS晶体管121的电流设为I7。
若电源电压VDD较大上升，则在输出电压Vout发生过冲。而且，电流IC1从输出端子102经由电容126流动。电流I5具有I5＝I3＋IC1的关系，当电流IC1增加而成为I5＞I4时，节点N1的电压上升并且在NMOS晶体管122中有提升电流I6流动。由此，误差放大电路的电流增加并且过渡响应性得到提高，能抑制在输出电压Vout发生的过冲。
直至成为IC1＞I4－I3为止，不会有提升电流I6流过，因此对于因电源电压VDD的小变动而产生的输出电压Vout的小变动不做反应，而能够使稳压器稳定动作。另外，提升电流I6的最大值受限于电流I7。因此，即便输出电压Vout较大变动，也不会流过比电流I7大的提升电流I6，即不会过度增加误差放大电路的拖尾电流，因此稳压器能够稳定地进行动作。
此外，虽然对电源电压VDD变动时的输出电压Vout的变动进行了说明，但并不限于该情况，因负载变动等而输出电压Vout变动时也能由控制电路抑制输出电压Vout的变动。
如以上说明的那样，第一实施方式的稳压器能够通过增加误差放大电路的电流来抑制输出电压Vout的过冲。另外，对于因电源电压等的较小变动而产生的输出电压Vout的较小变动不做反应，而在因电源电压等的较大变动而产生的输出电压Vout的较大变动时，不会在误差放大电路中流动过度的拖尾电流，而能够使稳压器稳定地进行动作。
＜第二实施方式＞
图2是第二实施方式的稳压器的电路图。
第二实施方式的稳压器具备：PMOS晶体管205、206、207、210、212、213、214、215、216、219、220；NMOS晶体管203、204、211、218；电阻208、209；电容226；基准电压电路225；恒流电路221、222、223、224；接地端子100；电源端子101；以及输出端子102。由PMOS晶体管205、206、212、213、214和NMOS晶体管203、204、211、218构成误差放大电路。由恒流电路224和恒流电路223和电容226和PMOS晶体管210、215、216构成控制电路。
接着，对第二实施方式的稳压器的连接进行说明。恒流电路221的一个端子与PMOS晶体管219的栅极和漏极连接，另一个端子与接地端子100连接。PMOS晶体管219的源极与电源端子101连接，栅极与PMOS晶体管214的栅极连接。PMOS晶体管214的源极与电源端子101连接，漏极与PMOS晶体管205的源极连接。恒流电路222的一个端子与PMOS晶体管220的栅极和漏极连接，另一个端子与接地端子100连接。PMOS晶体管220的源极与电源端子101连接，栅极与PMOS晶体管210的栅极连接。PMOS晶体管210的源极与PMOS晶体管215的漏极连接，漏极与PMOS晶体管205的源极连接。PMOS晶体管215的栅极与PMOS晶体管216的栅极及漏极连接，源极与电源端子101连接。基准电压电路225的正极与PMOS晶体管205的栅极连接，负极与接地端子100连接。NMOS晶体管203的栅极及漏极与PMOS晶体管205的漏极连接，源极与接地端子100连接。NMOS晶体管211的栅极与NMOS晶体管203的栅极及漏极连接，漏极与PMOS晶体管212的栅极及漏极连接，源极与接地端子100连接。PMOS晶体管212的栅极与PMOS晶体管213的栅极连接，源极与电源端子101连接。PMOS晶体管213的漏极与NMOS晶体管218的漏极连接，源极与电源端子101连接。NMOS晶体管218的栅极与NMOS晶体管204的栅极及漏极连接，源极与接地端子100连接。PMOS晶体管206的漏极与NMOS晶体管204的栅极及漏极连接，栅极与电阻208和209的连接点连接，源极与PMOS晶体管205的源极连接。电阻209的另一个端子与输出端子102连接，电阻208的另一个端子与接地端子100连接。NMOS晶体管204的源极与接地端子100连接。PMOS晶体管207的栅极与PMOS晶体管213的漏极连接，漏极与输出端子102连接，源极与电源端子101连接。恒流电路224的一个端子与电源端子101连接，另一个端子与PMOS晶体管216的栅极及漏极连接。PMOS晶体管216的源极与电源端子101连接。恒流电路223的一个端子与PMOS晶体管216的栅极及漏极连接，另一个端子与接地端子100连接。电容226与输出端子102和恒流电路223和恒流电路224的连接点连接。
接着，对第二实施方式的稳压器的动作进行说明。当电源电压VDD输入电源端子101时，稳压器从输出端子102输出输出电压Vout。电阻208和209对输出电压Vout进行分压，并输出分压电压Vfb。误差放大电路对基准电压电路225的基准电压Vref与分压电压Vfb进行比较，以使输出电压Vout恒定的方式控制作为输出晶体管进行动作的PMOS晶体管207的栅极电压。将在恒流电路221、222、223、224中流动的电流设为I1、I2、I3、I4时，稳定状态下以I3＜I4的关系设定电流值。因此，PMOS晶体管215的栅极电压被钳位于电源电压VDD，在PMOS晶体管215中无电流流动。
当输出电压Vout高于既定电压时，分压电压Vfb就会高于基准电压Vref。因此，误差放大电路的输出信号变高，PMOS晶体管207截止，因此输出电压Vout变低。另外，当输出电压Vout低于既定电压时，进行与上述相反的动作，从而输出电压Vout变高。这样，稳压器以使输出电压Vout恒定的方式进行动作。
在此，考虑电源电压VDD变动的情况。将PMOS晶体管216的栅极设为节点N2。将从PMOS晶体管216的漏极与恒流电路224的连接点流到电容226与恒流电路223的连接点的电流设为I5。将在PMOS晶体管215中流动的电流设为I6，将在PMOS晶体管210中流动的电流设为I7。
若电源电压VDD较大下降，则在输出电压Vout发生下冲。而且，电流IC1从电容226流到输出端子102。电流I5具有I5＝I3＋IC1的关系，当IC1增加而成为I5＞I4时节点N2的电压下降，PMOS晶体管216中流动提升电流I6。由此，误差放大电路的过渡响应性得到提高，抑制在输出电压Vout中发生的下冲。
直至成为IC1＞I4－I3，不会有提升电流I6流动，因此对因电源电压VDD的较小变动而产生的输出电压Vout的较小变动不做反应，而使稳压器能够稳定动作。另外，提升电流I6的最大值受限于电流I7，因此，即便输出电压Vout较大变动也不会流动比电流I7大的提升电流I6。因此，在误差放大电路不会流动过度的拖尾电流，能够使稳压器稳定地进行动作。
此外，虽然对电源电压VDD变动时的输出电压Vout的变动进行了说明，但并不限于该情况，在因负载变动等而输出电压Vout发生变动时也能由控制电路抑制输出电压Vout的变动。
如以上说明的那样，第二实施方式的稳压器能够通过增加误差放大电路的拖尾电流来抑制输出电压Vout的下冲。另外，对因电源电压等的较小变动而产生的输出电压Vout的较小变动不做反应，在因电源电压等的较大变动而产生的输出电压Vout的大变动时在误差放大电路中不会流动过度的拖尾电流，而能够使稳压器稳定地进行动作。
此外，虽然第一实施方式的稳压器中说明了控制电路为能抑制输出电压Vout的过冲的构成，并且第二实施方式的稳压器中说明了控制电路为能抑制输出电压Vout的下冲的构成，但也可以具备两者功能地构成。在此情况下，能够得到输出电压Vout更加稳定的稳压器。
[标号说明]
100 接地端子；101 电源端子；102 输出端子；111、225 基准电压电路；114、115、127、124、221、222、224、226 恒流电路。
Claims (4)
1. 一种稳压器，使从电源端子输入的电源电压稳定并加以输出，其特征在于，包括：
误差放大电路，放大对输出晶体管输出的输出电压进行分压后的分压电压与基准电压之差并加以输出，控制所述输出晶体管的栅极；以及
控制电路，其输入端子与所述输出晶体管的漏极连接，输出端子与所述误差放大电路连接，当所述输出电压比既定电压更大地变动时，在所述误差放大电路中流动提升电流。
2. 如权利要求1所述的稳压器，其特征在于，
所述控制电路具备：
电容，其一个端子与所述稳压器的输出端子连接，检测所述输出电压的变动；
第一晶体管，使所述误差放大电路中流动所述提升电流；
第二晶体管，其栅极和漏极与所述第一晶体管的栅极和所述电容的另一个端子连接；
第一恒流电路，对所述第一晶体管的栅极进行钳位；以及
第二恒流电路，与所述电容的另一个端子和所述第二晶体管的栅极及漏极连接。
3. 如权利要求2所述的稳压器，其特征在于，
所述第一恒流电路流动的电流大于所述第二恒流电路流动的电流。
4. 如权利要求2或3所述的稳压器，其特征在于，
所述控制电路还包括：
第三晶体管，连接在所述误差放大电路与所述第一晶体管之间，将所述提升电流限制在既定电流以下。
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