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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die hierin offenbarte Erfindung betrifft eine lineare Stromversorgung, eine elektronische Vorrichtung und ein Fahrzeug.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Lineare Stromversorgungen bzw. Linearnetzteile (Serien- bzw. Längsregler wie LDO- (Low Drop Out) Regler) sind herkömmlicherweise als Stromversorgungsmittel für verschiedene Vorrichtungen verwendet worden.
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Hierbei ist es in einer linearen Stromversorgung, die eine Versorgung mit einer Eingangsspannung (wie einer Batteriespannung) mit geringer Stabilität erhält, notwendig, ihre Ansprechcharakteristik (= ihre Eingangs-Einschwingverhaltenscharakteristik) in Bezug auf eine transiente Änderung der Eingangsspannung zu verbessern. Dies liegt daran, dass bei einer geringen Eingangs-Einschwingverhaltenscharakteristik eine Änderung der Eingangsspannung auch eine Änderung der Ausgangsspannung verursacht, wobei dies die Charakteristik bzw. Kennlinie einer Last verschlechtern oder die Last beschädigen kann. Insbesondere in den letzten Jahren gab es mit dem Trend zu niedrigeren Eingangsspannungen, die linearen Stromversorgungen zugeführt werden, zunehmend anspruchsvolle Anforderungen an die Eingangs-Einschwingverhaltenscharakteristik.
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Der Anmelder der vorliegenden Anmeldung schlug eine lineare Stromversorgung mit einer hohen Eingangs-Einschwingverhaltenscharakteristik (japanische Offenlegungsschriften
JP 2018- 112 963 A und
JP 2016 -
200 989 A und einen Verstärker vor, die in der Lage sind, sowohl eine Energieeinsparung als auch eine höhere Geschwindigkeit zu erzielen (japanische Offenlegungsschrift
JP 2013- 162 145 A wobei jedoch weitere Überlegungen erforderlich gewesen sind, wie die Eingangs-Einschwingverhaltenscharakteristik einer linearen Stromversorgung verbessert werden kann (wie ein Ansteuerstrom für einen Verstärker geregelt werden kann).
Die Druckschrift
DE 10 2018 200 704 A1 offenbart eine elektrische Schaltung zur Gewährleistung eines sicheren Hoch- und Runterlaufs wenigstens einer geregelten Betriebsspannung, einer Referenzspannung und eines Reset-Signals für einen Verbraucher.
Die Druckschrift
US 2003 / 0 117 115 A1 offenbart eine integrierte Halbleiterschaltung mit einer Verstärkerschaltung mit negativer Rückkopplung oder einer Abwärtsschaltung, die als Reaktion auf eine Änderung der Stromversorgungsspannung die Stabilisierung einer Ausgangsspannung ermöglicht.
Die Druckschrift
DE 103 34 066 A1 offenbart eine Schaltungsanordnung zur Spannungsregelung, umfassend einen Längsregler mit einem Regelverstärker und einer diesem nachgeschalteten Ladungspumpe.
Die Druckschrift
US 2005 / 0 195 020 A1 offenbart einen Spannungsregler mit einem Referenzspannungsgenerator, der eine Referenzspannung auf der Grundlage von ersten und zweiten elektrischen Quellenspannungen ausgibt.
Die Druckschrift
US 9 904 305 B2 offenbart einen Spannungsregler mit geringem Abfall, umfassend einen Fehlerverstärker, der eine verstärkte Fehlerspannung erzeugt, wobei der Fehlerverstärker einen ersten Eingang zum Empfang einer Referenzspannung, einen zweiten Eingang zum Empfang einer Rückkopplungsspannung, einen Vorspannungsanschluss zum Empfang eines adaptiven Vorspannungsstroms und einen Ausgang.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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In Anbetracht des obigen Problems, das der Erfinder der vorliegenden Erfindung gefunden hat, besteht eine hierin offenbarte Aufgabe der Erfindung beispielsweise darin, eine lineare Stromversorgung mit einer besseren Eingangs-Einschwingverhaltenscharakteristik, eine elektronische Vorrichtung mit einer solchen linearen Stromversorgung und ein Fahrzeug mit einer solchen elektronischen Vorrichtung bereitzustellen.
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Die Erfindung ist im beigefügten Anspruchssatz beschrieben
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Andere Merkmale, Komponenten, Schritte, Vorteile und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden detaillierten Beschreibung des besten Modus zum Ausführen der vorliegenden Erfindung und den relevanten beigefügten Zeichnungen offenbart.
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Figurenliste
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- 1 zeigt ein Diagramm, das ein Vergleichsbeispiel einer linearen Stromversorgung zeigt.
- 2 zeigt ein Diagramm, das eine Eingangs-Einschwingverhaltenscharakteristik in dem Vergleichsbeispiel zeigt.
- 3 zeigt ein Diagramm, das eine erste Ausführungsform der linearen Stromversorgung zeigt.
- 4 zeigt ein Diagramm, das die Eingangs-Einschwingverhaltenscharakteristik in der ersten Ausführungsform zeigt.
- 5 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Nachteils der ersten Ausführungsform.
- 6 zeigt ein Diagramm, das das Eingangs-/Ausgangsverhalten in der ersten Ausführungsform zeigt, das bei Überlagerung von Eingangsrauschen beobachtet wurde.
- 7 zeigt ein Diagramm, das eine zweite Ausführungsform der linearen Stromversorgung zeigt.
- 8 zeigt ein Diagramm, das eine Eingangs-Einschwingverhaltenscharakteristik in der zweiten Ausführungsform zeigt.
- 9 zeigt ein Diagramm, das das Eingangs-/Ausgangsverhalten in der zweiten Ausführungsform zeigt, das bei Überlagerung von Eingangsrauschen beobachtet wird.
- 10 zeigt ein Diagramm, das eine dritte Ausführungsform der linearen Stromversorgung zeigt.
- 11 zeigt ein Diagramm, das eine vierte Ausführungsform der linearen Stromversorgung zeigt.
- 12 zeigt ein Diagramm, das eine fünfte Ausführungsform der linearen Stromversorgung zeigt.
- 13 zeigt eine Außenansicht eines Fahrzeugs.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Bevor neue Ausführungsformen in Bezug auf eine lineare Stromversorgung beschrieben werden, wird zunächst eine kurze Beschreibung eines Vergleichsbeispiels gegeben, das mit den neuen Ausführungsformen verglichen werden soll.
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<Vergleichsbeispiel>
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1 zeigt ein Diagramm, das ein Vergleichsbeispiel einer linearen Stromversorgung zeigt. Eine lineare Stromversorgung 1 des Vergleichsbeispiels weist einen Ausgangstransistor 10, einen Spannungsteiler 20, einen Verstärker 30 und einen Referenzspannungsgenerator 40 auf und senkt eine Eingangsspannung VIN, um eine gewünschte Ausgangsspannung VOUT zu erzeugen. Die Eingangsspannung VIN wird von einer nicht abgebildeten Batterie oder dergleichen geliefert, und ihre Stabilität ist nicht unbedingt hoch. Die Ausgangsspannung VOUT wird einer Last 2 (wie einer Sekundärstromversorgung, einem Mikrocomputer oder dergleichen) einer nachfolgenden Stufe zugeführt. Die lineare Stromversorgung 1 kann beispielsweise als Referenzspannungsversorgung verwendet werden, die in einem IC aufgenommen ist.
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Der Ausgangstransistor 10 ist zwischen einem Eingangsanschluss der Eingangsspannung VIN und einem Ausgangsanschluss der Ausgangsspannung VOUT angeschlossen, und seine Leitfähigkeit (mit anderen Worten sein Einschaltwiderstandswert) wird gemäß einem Gate-Signal G10 von dem Verstärker 30 gesteuert. Hierbei verwendet das in der Figur gezeigte Beispiel als Ausgangstransistor 10 einen MOSFET vom P-Kanaltyp (PMOSFET). Demzufolge steigt die Leitfähigkeit des Ausgangstransistors 10 und die Ausgangsspannung VOUT an, wenn das Gate-Signal G10 niedriger ist. Wenn umgekehrt das Gate-Signal G10 höher ist, nimmt die Leitfähigkeit des Ausgangstransistors 10 ab und die Ausgangsspannung VOUT nimmt ab. Als Ausgangstransistor 10 kann jedoch anstelle eines PMOSFET ein NMOSFET oder ein Bipolartransistor verwendet werden.
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Der Spannungsteiler 20 umfasst Widerstände 21 und 22 (jeweils mit Widerstandswerten R1 und R2), die in Reihe zwischen dem Ausgangsanschluss der Ausgangsspannung VOUT und einem Masse- bzw. Erdungsanschluss geschaltet sind, und der Spannungsteiler 20 gibt von einem Verbindungsknoten zwischen den beiden Widerständen eine Rückkopplungsspannung VFB(=VOUT×[R2/(R1+R2)]) gemäß der Ausgangsspannung VOUT aus. Wenn jedoch die Ausgangsspannung VOUT innerhalb eines dynamischen Eingangsbereichs des Verstärkers 30 liegt, kann der Spannungsteiler 20 weggelassen werden und die Ausgangsspannung VOUT, wie sie ist, kann dem Verstärker 30 als Rückkopplungsspannung VFB direkt zugeführt werden.
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Der Verstärker 30 erzeugt das Gate-Signal G10 (das einem Ansteuersignal für den Ausgangstransistor 10 entspricht) derart, dass die Rückkopplungsspannung VFB, die seinem nichtinvertierenden Eingangsanschluss (+) zugeführt wird, gleich einer vorgegebenen Referenzspannung VREF ist, die seinem invertierenden Eingangsanschluss (-) zugeführt wird, und steuert den Ausgangstransistor 10 an. Um genauer zu sein, erhöht der Verstärker 30 das Gate-Signal G10, wenn ein Differenzwert ΔV (= VFB - VREF) zwischen der Rückkopplungsspannung VFB und der Referenzspannung VREF höher ist, und der Verstärker 30 senkt in umgekehrter Weise das Gate-Signal G10, wenn der der Differenzwert ΔV niedriger ist.
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Der Referenzspannungsgenerator 40 erzeugt die Referenzspannung VREF (einen festen Wert) aus der Eingangsspannung VIN. Hierbei kann beispielsweise als Referenzspannungsgenerator 40 vorzugsweise eine Bandlückenspannungsversorgung mit einer geringen Stromversorgungsabhängigkeit und einer geringen Temperaturabhängigkeit verwendet werden.
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<Eingangs-Einschwingverhaltenscharakteristik (Vergleichsbeispiel)>
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2 zeigt ein Diagramm, das eine Eingangs-Einschwingverhaltenscharakteristik im Vergleichsbeispiel zeigt. Hierbei zeigt ein oberer Teil der Figur eine Beziehung zwischen der Eingangsspannung VIN und der Ausgangsspannung VOUT, und ein unterer Teil der Figur zeigt eine Beziehung zwischen der Eingangsspannung VIN und dem Gate-Signal G10.
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Zusammen mit der Abnahme der Eingangsspannung VIN wird ein Zustand bewirkt, in dem die Rückkopplungsspannung VFB konstant ist, wenn die Eingangsspannung VIN unter einen Ausgangszielwert Vtarget (= einen Zielwert der Ausgangsspannung VOUT) unterhalb der Referenzspannung VREF fällt. Infolgedessen wird der Verstärker 30 in einen Zustand gebracht, in dem das Gate-Signal G10 auf seinen niedrigstmöglichen Pegel abgesenkt wird, und somit fällt der Ausgangstransistor 10 in einen Voll-Ein-Zustand (siehe Zeitpunkt t11 bis Zeitpunkt t13). Das heißt, der Verstärker 30 arbeitet in einer Weise nahe an einem Komparator.
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In einem Fall, in dem die Eingangsspannung VIN von einem solchen Zustand stark ansteigt, um höher als der Ausgangszielwert Vtarget zu sein, versucht der Verstärker 30, den Ausgangstransistor 10 durch Erhöhen des Gate-Signals G10 auszuschalten. Es ist jedoch schwierig, das Gate-Signal G10 unmittelbar nach der starken Änderung der Eingangsspannung VIN vollständig auf einen niedrigen Pegel zu bringen. Infolgedessen wird, wenn der Ausgangstransistor 10 in dem Voll-Ein-Zustand belassen wird, die Eingangsspannung VIN derart ausgegeben, wie sie ist, und dies verursacht ein Überschwingen der Ausgangsspannung VOUT (siehe Zeitpunkt t13 bis Zeitpunkt t15). Das Auftreten eines solchen Überschwingens kann zu Fehlfunktionen oder zur Zerstörung der Last 2 führen.
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Eine Geschwindigkeit zum Ausschalten des Ausgangstransistors 10 hängt von einer Ansprechgeschwindigkeit des Verstärkers 30, einer Stromkapazität des Verstärkers 30 in der Ausgangsstufe, einer Impedanz, die ein interner Anschluss des Verstärkers 30 aufweist, einer Gate-Kapazität des Ausgangstransistors 10 usw. ab. Eine Zeit, die ein solches Überschwingen benötigt, um zu vergehen, hängt von den Eigenschaften (einem Phasenabstand, einer Ansprechgeschwindigkeit) des Verstärkers 30 usw. ab.
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Um die Eingangs-Einschwingverhaltenscharakteristik der linearen Stromversorgung 1 zu verbessern, ist es notwendig, einen Ansteuerstrom für den Verstärker 30 zu erhöhen, um eine höhere Verstärkung zu erhalten, oder einen internen Kapazitätswert des Verstärkers 30 zu verringern. Die Verstärkung und der interne Kapazitätswert des Verstärkers 30 werden jedoch unter Berücksichtigung der ursprünglichen Eigenschaften und der Stabilität der linearen Stromversorgung 1 bestimmt. Demzufolge ist es schwierig, die Verstärkung oder den internen Kapazitätswert des Verstärkers 30 zu ändern, nur um die Eingangs-Einschwingverhaltenscharakteristik der linearen Stromversorgung 1 zu verbessern. Ferner führt ein Erhöhen des Ansteuerstroms für den Verstärker 30 in einer festen Weise zu einer erhöhten Stromaufnahme in dem Verstärker 30 (also in der linearen Stromversorgung 1), und dies ist gegen die in den letzten Jahren erforderliche Verringerung der Stromaufnahme.
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In der folgenden Beschreibung wird eine erste Ausführungsform vorgeschlagen, bei der solche Unannehmlichkeiten beseitigt werden können.
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<Erste Ausführungsform>
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3 zeigt ein Diagramm, das eine erste Ausführungsform einer linearen Stromversorgung zeigt. Eine lineare Stromversorgung 1 der vorliegenden Ausführungsform basiert auf dem oben beschriebenen Vergleichsbeispiel (1) und umfasst zusätzlich zu den oben beschriebenen Komponenten 10 bis 40 einen Ansteuerstromgenerator 50 und ein Ansteuerstromsteuergerät 60.
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Der Ansteuerstromgenerator 50 ist eine Senkenstromversorgung, die zwischen dem Verstärker 30 und dem Masseanschluss angeschlossen ist, und erzeugt einen Ansteuerstrom IAMP für den Verstärker 30.
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Das Ansteuerstromsteuergerät 60 erfasst eine Änderung (eine Erhöhung) der Eingangsspannung VIN und steuert den Ansteuerstrom IAMP variabel.
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< Eingangs-Einschwingverhaltenscharakteristik (Erste Ausführungsform)>
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4 zeigt ein Diagramm, das die Eingangs-Einschwingverhaltenscharakteristik in der ersten Ausführungsform zeigt. Hierbei zeigt ein oberer Teil der Figur eine Beziehung zwischen der Eingangsspannung VIN und der Ausgangsspannung VOUT, und ein mittlerer Teil der Figur zeigt eine Beziehung zwischen der Eingangsspannung VIN und dem Gate-Signal G10. Ferner zeigt ein unterer Teil der Figur ein Verhalten des Ansteuerstroms IAMP.
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Zusammen mit der Abnahme der Eingangsspannung VIN wird ein Zustand bewirkt, in dem die Rückkopplungsspannung VFB konstant ist, wenn die Eingangsspannung VIN unter den Ausgangszielwert Vtarget (= den Zielwert der Ausgangsspannung VOUT) unterhalb der Referenzspannung VREF fällt. Infolgedessen wird der Verstärker 30 in einen Zustand gebracht, in dem das Gate-Signal G10 auf seinen niedrigstmöglichen Pegel abgesenkt wird, und somit fällt der Ausgangstransistor 10 in den Voll-Ein-Zustand (siehe Zeitpunkt t21 bis Zeitpunkt t23). Das heißt, der Verstärker 30 arbeitet in einer Weise nahe an einem Komparator. Der bisherige Betrieb unterscheidet sich grundsätzlich nicht von dem oben beschriebenen Vergleichsbeispiel (siehe Zeitpunkt t11 bis Zeitpunkt t13 in 2).
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In einem Fall, in dem die Eingangsspannung VIN von einem solchen Zustand stark ansteigt, um höher als der Ausgangszielwert Vtarget zu sein, versucht der Verstärker 30, das Gate-Signal G10 anzuheben und den Ausgangstransistor 10 auszuschalten.
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Zu diesem Zeitpunkt erfasst das Ansteuerstromsteuergerät 60 eine Änderung (einen Anstieg) der Eingangsspannung VIN, und während die Eingangsspannung VIN ansteigt, erhöht das Ansteuerstromsteuergerät 60 den Ansteuerstrom IAMP für den Verstärker 30 auf einen Wert, der größer als sein stationärer Wert ist (siehe Zeitpunkt t 22 bis Zeitpunkt t25). Infolgedessen wird die Verstärkung des Verstärkers 30 vorübergehend erhöht, und somit wird es möglich, das Gate-Signal G10 unmittelbar nach der starken Änderung der Eingangsspannung VIN vollständig auf einen niedrigen Pegel anzuheben.
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Um genau in Bezug auf die Figur zu sein, ist eine Zeit (Zeitpunkte t23 bis t24 in 4), die das Gate-Signal G10 benötigt, um von einem niedrigen Pegel auf die Eingangsspannung VIN anzusteigen, kürzer als diese (Zeitpunkt t13 bis Zeitpunkt t14 in 2) in dem zuvor beschriebenen Vergleichsbeispiel, und somit ist klar, dass das Überschwingen der Ausgangsspannung VOUT unterdrückt wird.
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<Nachteil der ersten Ausführungsform>
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5 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Nachteils der ersten Ausführungsform. Wie in der Figur gezeigt, kann der Eingangsspannung VIN unbeabsichtigtes Rauschen oder eine Welligkeitskomponente (im Folgenden als Eingangsrauschen bezeichnet) überlagert sein.
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6 zeigt ein Diagramm, das das Eingangs-/Ausgangsverhalten zeigt, das bei Überlagerung des Eingangsrauschens beobachtet wird, und zeigt in der Reihenfolge von oben die Eingangsspannung VIN, den Ansteuerstrom IAMP und die Ausgangsspannung VOUT. Wie in der Figur, wenn Eingangsrauschen der Eingangsspannung VIN überlagert wird, kann es über das Ansteuerstromsteuergerät 60 den Ansteuerstrom IAMP für den Verstärker 30 beeinflussen und schließlich eine unbeabsichtigte Änderung der Ausgangsspannung VOUT verursachen.
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In der folgenden Beschreibung wird eine zweite Ausführungsform vorgeschlagen, die in der Lage ist, solche Unannehmlichkeiten zu beseitigen.
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<Zweite Ausführungsform>
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7 zeigt ein Diagramm, das eine zweite Ausführungsform der linearen Stromversorgung darstellt. Eine lineare Stromversorgung 1 der vorliegenden Ausführungsform basiert auf der oben beschriebenen ersten Ausführungsform (3) und umfasst ferner eine interne Stromversorgung 70 zusätzlich zu den oben beschriebenen Komponenten 10 bis 60.
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Die interne Stromversorgung 70 senkt die Eingangsspannung VIN, um eine vorgegebene interne Versorgungsspannung VREG zu erzeugen, die verschiedenen Teilen der linearen Stromversorgung 1 zugeführt wird. Solange die Eingangsspannung VIN auf einem Spannungswert gehalten wird, der höher als ein Ausgangszielwert Vtarget2 der internen Versorgungsspannung VREG ist, wirkt sich dies demzufolge nicht auf die interne Versorgungsspannung VREG aus, selbst wenn der Eingangsspannung VIN ein Eingangsrauschen überlagert ist, und die interne Versorgungsspannung VREG wird auf einem konstanten Wert gehalten.
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Hierbei wird zusammen mit der zusätzlichen Bereitstellung der internen Stromversorgung 70 die Anordnung derart modifiziert, dass der Referenzspannungsgenerator 40 die Referenzspannung VREF nicht direkt aus der Eingangsspannung VIN, sondern aus der internen Versorgungsspannung VREG erzeugt.
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Zusammen mit der zusätzlichen Bereitstellung der internen Stromversorgung 70 wird die Anordnung auch derart modifiziert, dass das Ansteuerstromsteuergerät 60 keine Änderung der Eingangsspannung VIN, sondern eine Änderung der internen Versorgungsspannung VREG erfasst bzw. detektiert.
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<Eingangs-Einschwingverhaltenscharakteristik (zweite Ausführungsform)>
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8 zeigt ein Diagramm, das eine Eingangs-Einschwingverhaltenscharakteristik in der zweiten Ausführungsform zeigt. Hierbei zeigt ein oberer Teil der Figur eine Beziehung zwischen der Eingangsspannung VIN, der internen Versorgungsspannung VREG und der Ausgangsspannung VOUT. Ein mittlerer Teil der Figur zeigt eine Beziehung zwischen der Eingangsspannung VIN und dem Gate-Signal G10, und ein unterer Teil der Figur zeigt ein Verhalten des Ansteuerstroms IAMP.
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Die Eingangs-Einschwingverhaltenscharakteristik in der zweiten Ausführungsform ist im Wesentlichen ähnlich zu der in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform (4). Insbesondere arbeitet der Verstärker 30 zusammen mit der Abnahme der Eingangsspannung VIN auf eine Weise nahe an einem Komparator, wenn die Eingangsspannung VIN unter den Ausgangszielwert Vtarget (= den Zielwert der Ausgangsspannung VOUT) abfällt, und wenn die Eingangsspannung VIN von diesem Zustand stark auf einen Wert ansteigt, der höher als der Ausgangszielwert Vtarget ist, versucht der Verstärker 30, das Gate-Signal G10 anzuheben und den Ausgangstransistor 10 auszuschalten.
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Zu diesem Zeitpunkt erfasst das Ansteuerstromsteuergerät 60 eine Änderung (einen Anstieg) der internen Versorgungsspannung VREG, und während die interne Versorgungsspannung VREG ansteigt, erhöht das Ansteuerstromsteuergerät 60 den Ansteuerstrom IAMP für die Verstärker 30 auf einen Wert größer als der stationäre Wert (siehe Zeitpunkt t22 bis Zeitpunkt tx). Infolgedessen wird die Verstärkung des Verstärkers 30 vorübergehend erhöht, und somit wird es möglich, das Gate-Signal G10 unmittelbar nach der starken Änderung der Eingangsspannung VIN vollständig auf einen niedrigen Pegel anzuheben und somit ein Überschwingen zu unterdrücken.
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Hierbei ist, obwohl dies von den Eigenschaften der internen Stromversorgung 70 abhängt, die ansteigende Zeit (= Zeitpunkt t22 bis zum Zeitpunkt tx) der internen Versorgungsspannung VREG im Allgemeinen kürzer als die (= Zeitpunkt t22 bis zum Zeitpunkt t25) der Eingangsspannung VIN. Somit kann es in der zweiten Ausführungsform weniger Zeit dauern, den Ansteuerstrom IAMP zu erhöhen, als in der oben erläuterten ersten Ausführungsform.
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Mit der linearen Stromversorgung 1 der vorliegenden Ausführungsform kann jedoch, selbst wenn der Eingangsspannung VIN Eingangsrauschen überlagert ist, die Eingangs-Einschwingverhaltenscharakteristik verbessert werden, ohne eine Verschlechterung der Eigenschaften der Ausgangsspannung auszulösen. Eine detaillierte Beschreibung wird unten unter Bezugnahme auf die relevanten Figuren gegeben.
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9 zeigt ein Diagramm, das das Eingangs-/Ausgangsverhalten zeigt, das bei Überlagerung von Eingangsrauschen beobachtet wird, und zeigt in der Reihenfolge von oben die Eingangsspannung VIN und die interne Versorgungsspannung VREG (eine gestrichelte Linie), den Ansteuerstrom IAMP und die Ausgangsspannung VOUT.
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Wie bereits oben erwähnt, wenn die Eingangsspannung VIN auf einem Spannungswert gehalten wird, der höher als der Zielwert der internen Versorgungsspannung VREG ist, selbst wenn der Eingangsspannung VIN Eingangsrauschen überlagert ist, wirkt sich dies nicht auf die interne Versorgungsspannung VREG aus und die interne Versorgungsspannung VREG wird auf einem konstanten Wert gehalten. Demzufolge beeinflusst das Eingangsrauschen den Ansteuerstrom IAMP für den Verstärker 30 über das Ansteuerstromsteuergerät 60 nicht, und somit besteht auch kein Risiko einer unbeabsichtigten Änderung der Ausgangsspannung VOUT. Dieses Funktionsprinzip ermöglicht es, eine verbesserte Eingangs-Einschwingverhaltenscharakteristik zu erzielen, ohne zu einer Verschlechterung der Eigenschaften der Ausgangsspannung zu führen, selbst wenn das Eingangsrauschen der Eingangsspannung VIN überlagert ist.
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<Dritte Ausführungsform>
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10 zeigt ein Diagramm, das eine dritte Ausführungsform der linearen Stromversorgung zeigt. Eine lineare Stromversorgung 1 der vorliegenden Ausführungsform basiert auf der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform (7) und das Ansteuerstromsteuergerät 60 umfasst insbesondere einen Kondensator 61 und einen Boost-Stromgenerator 62 als seine Komponenten. Der Boost-Stromgenerator 62 umfasst NMOSFETs 62a und 62b.
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Ein erster Anschluss des Kondensators 61 ist mit einem Anwendungsanschluss der internen Versorgungsspannung VREG verbunden. Ein zweiter Anschluss des Kondensators 61 ist mit einem Drain des NMOSFET 62a verbunden. Die Gates der NMOSFETs 62a und 62b sind beide mit dem Drain des NMOSFET 62a verbunden. Die Sources der NMOSFETs 62a und 62b sind beide mit dem Masseanschluss verbunden. Hierbei ist ein Drain des NMOSFET 62b als Ausgangsanschluss eines Boost-Stroms IBST mit einem Verbindungsknoten zwischen dem Verstärker 30 und dem Ansteuerstromgenerator 50 verbunden.
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In dem Ansteuerstromsteuergerät 60 mit der obigen Konfiguration arbeitet der Kondensator 61 als Kopplungskondensator, der eine Gleichstrom- (Direct-Current - DC) Komponente der internen Versorgungsspannung VREG abschaltet und nur eine Wechselstrom- (Aternating-Current - AC) Komponente (= eine variable Komponente) der internen Versorgungsspannung VREG durchlässt. Insbesondere fließt in dem Kondensator 61, nur während die interne Versorgungsspannung VREG ansteigt, ein Strom 161 in einer Richtung von dem Anwendungsanschluss der internen Versorgungsspannung VREG über den NMOSFET 62a zu dem Masseanschluss.
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Der Boost-Stromgenerator 62 erzeugt den Boost-Strom IBST gemäß der Wechselstromkomponente der internen Versorgungsspannung VREG und addiert den Boost-Strom IBST zum Ansteuerstrom IAMP für den Verstärker 30. Insbesondere umfasst der Boost-Stromgenerator 62 einen Stromspiegel (= die NMOSFETs 62a und 62b), der den Boost-Strom IBST durch Spiegeln des durch den Kondensator 61 fließenden Stroms 161 erzeugt.
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Demzufolge fließt, während die interne Versorgungsspannung VREG ansteigt, ein Summenstrom (= IAMP + IBST), der durch Addieren des Ansteuerstroms IAMP und des Boost-Stroms IBST erhalten wird, durch den Verstärker 30, und dadurch kann vorübergehend eine Verstärkung des Verstärkers 30 erhöht werden.
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<Vierte Ausführungsform>
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11 zeigt ein Diagramm, das eine vierte Ausführungsform der linearen Stromversorgung zeigt. Eine lineare Stromversorgung 1 der vorliegenden Ausführungsform basiert auf der oben beschriebenen dritten Ausführungsform (10) und umfasst als Komponenten des Boost-Stromgenerators 62 einen NMOSFET 62c und Widerstände 62d und 62e anstelle der NMOSFETs 62a und 62b, die oben beschrieben sind.
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Der erste Anschluss des Kondensators 61 ist mit dem Anwendungsanschluss der internen Versorgungsspannung VREG verbunden. Der zweite Anschluss des Kondensators 61 ist mit einem Gate des NMOSFET 62c und einem ersten Anschluss des Widerstands 62d verbunden. Eine Source des NMOSFET 62c und ein zweiter Anschluss des Widerstands 62d sind beide mit dem Masseanschluss verbunden. Ein Drain des NMOSFET 62c ist mit einem ersten Anschluss des Widerstands 62e verbunden. Ein zweiter Anschluss des Widerstands 62e ist als Ausgangsanschluss des Boost-Stroms IBST mit dem Verbindungsknoten zwischen dem Verstärker 30 und dem Ansteuerstromgenerator 50 verbunden.
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In dem Ansteuerstromsteuergerät 60 mit der obigen Konfiguration arbeitet der Widerstand 62d als ein Strom-/Spannungs-Umwandlungselement, das den durch den Kondensator 61 fließenden Strom 161 in eine Differenzspannung V61 umwandelt. Der NMOSFET 62c arbeitet als Transistor, der den Boost-Strom IBST gemäß der Differenzspannung V61 erzeugt. Insbesondere macht der NMOSFET 62c den Boost-Strom IBST größer, wenn die Differenzspannung V61 höher ist, und macht umgekehrt den Boost-Strom IBST kleiner, wenn die Differenzspannung V61 niedriger ist. Somit weist der Boost-Stromgenerator 62 eine frei wählbare Schaltungskonfiguration auf.
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<Fünfte Ausführungsform>
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12 zeigt ein Diagramm, das eine fünfte Ausführungsform der linearen Stromversorgung zeigt. Eine lineare Stromversorgung 1 der vorliegenden Ausführungsform basiert auf der oben beschriebenen dritten Ausführungsform (10), und der Ansteuerstromgenerator 50 ist in eine Quellenstromversorgung geändert, die zwischen dem Eingangsanschluss der Eingangsspannung VIN und dem Verstärker angeschlossen ist, und die lineare Stromversorgung 1 umfasst ferner PMOSFETs 62f und 62g als Komponenten des Ansteuerstromsteuergerätes 60 (insbesondere des Boost-Stromgenerators 62).
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Die Sources des PMOSFET 62f und 62g sind beide mit dem Eingangsanschluss der Eingangsspannung VIN verbunden. Die Gates des PMOSFET 62f und 62g sind beide mit einem Drain des PMOSFET 62f verbunden. Der Drain des PMOSFET 62f ist mit dem Drain des NMOSFET 62b verbunden. Andererseits ist ein Drain des PMOSFET 62g als Ausgangsanschluss des Boost-Stroms IBST mit dem Verbindungsknoten zwischen dem Verstärker 30 und dem Ansteuerstromgenerator 50 verbunden.
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In dem Fall, in dem der Ansteuerstromgenerator 50 eine Quellenstromversorgung ist, kann somit unter Verwendung eines aus den PMOSFET 62f und 62g zusammengesetzten Stromspiegels, um den zu dem Drain des NMOSFET 62b fließenden Boost-Strom IBST weiter zu spiegeln, der Boost-Strom IBST zusammen mit dem Ansteuerstrom IAMP dazu gebracht werden, um von dem Eingangsanschluss der Eingangsspannung VIN zu dem Verstärker 30 zu fließen.
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Es sollte angemerkt werden, dass, obwohl das hier beschriebene Beispiel auf der oben beschriebenen dritten Ausführungsform (10) basiert, es stattdessen auf der oben beschriebenen vierten Ausführungsform (11) basieren kann, wobei der Ansteuerstromgenerator 50 in eine Quellenstromversorgung geändert wird und ferner die PMOSFET 62f und 62g als Komponenten des Ansteuerstromsteuergerätes 60 (insbesondere des Boost-Stromgenerators 62) umfasst sind. In diesem Fall ist der Drain des PMOSFET 62f mit dem zweiten Anschluss des Widerstands 62e verbunden.
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<Anwendung auf Fahrzeug>
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13 zeigt eine Außenansicht eines Fahrzeugs X. Das Fahrzeug X des vorliegenden Konfigurationsbeispiels ist mit verschiedenen elektronischen Vorrichtungen bzw. Geräten X11 bis X18 ausgestattet, die jeweils mit einer Versorgungsspannung arbeiten, die von einer nicht dargestellten Batterie geliefert wird. Die Montagepositionen der in der Abbildung gezeigten elektronischen Vorrichtungen X11 bis X18 können zur Vereinfachung der Darstellung von ihren tatsächlichen Positionen abweichen.
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Die elektronische Vorrichtung X11 ist eine Motorsteuereinheit, die eine motorbezogene Steuerung (Einspritzsteuerung, elektronische Drosselklappensteuerung, Leerlaufsteuerung, Steuerung der Sauerstoffsensorheizung, automatisierte Geschwindigkeitsregelung usw.) durchführt.
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Die elektronische Vorrichtung X12 ist eine Lampensteuereinheit, die eine Ein-/Aus-Steuerung einer Entladungslampe mit hoher Intensität (High Density Discharge Lamp - HID), einer Tagfahrleuchte (Daytime Running Lamp - DRL) und dergleichen durchführt.
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Die elektronische Vorrichtung X13 ist eine Getriebesteuereinheit, die eine getriebebezogene Steuerung durchführt.
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Die elektronische Vorrichtung X14 ist eine Bewegungssteuereinheit, die eine Steuerung in Bezug auf die Bewegung des Fahrzeugs X (Antiblockiersystem- (ABS) Steuerung, elektrische Servolenkungs- (Electric Power Steering - EPS) Steuerung, elektronische Fahrwerksregelung usw.) durchführt.
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Die elektronische Vorrichtung X15 ist eine Sicherheitssteuereinheit, die eine Ansteuerung eines Türschlosses, eines Diebstahlsicherungsalarms und dergleichen durchführt.
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Die elektronische Vorrichtung X16 ist eine elektronische Vorrichtung wie ein Scheibenwischer, ein elektrischer Türspiegel, ein elektrischer Fensterheber, ein Dämpfer (ein Stoßdämpfer), ein elektrisches Schiebedach, ein elektrischer Sitz oder dergleichen, die in das Fahrzeug X serienmäßig oder ab Werk in der Auslieferungsphase eingebaut werden.
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Die elektronische Vorrichtung X17 ist eine elektronische Vorrichtung, die frei wählbar in dem Fahrzeug X angebracht bzw. montiert ist, wie beispielsweise eine fahrzeuginterne audiovisuelle (A/V) Vorrichtung, ein Fahrzeugnavigationssystem, ein elektronisches Mautsystem (Electronic Toll Collection System - ETC) oder dergleichen.
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Die elektronische Vorrichtung X18 ist eine elektronische Vorrichtung, die einen Hochspannungsmotor wie ein fahrzeuginternes Gebläse, eine Ölpumpe, eine Wasserpumpe, ein Batteriekühlgebläse oder dergleichen umfasst.
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Es ist zu beachten, dass die oben beschriebenen linearen Stromversorgungen 1 in jedes der elektronischen Geräte X11 bis X18 eingebaut werden können.
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<Übersicht>
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Es folgt eine Übersicht über die verschiedenen hier beschriebenen Ausführungsformen.
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Beispielsweise umfasst gemäß einer Ausgestaltung dessen, was hier offenbart ist, eine lineare Stromversorgung einen Ausgangstransistor, der zwischen einem Eingangsanschluss einer Eingangsspannung und einem Ausgangsanschluss einer Ausgangsspannung angeschlossen bzw. geschaltet ist, eine interne Stromversorgung, die eingerichtet ist, um die Eingangsspannung zu verringern, um eine vorgegebene interne Versorgungsspannung zu erzeugen, einen Referenzspannungsgenerator, der eingerichtet ist, um eine vorgegebene Referenzspannung aus der internen Versorgungsspannung zu erzeugen, einen Verstärker, der eingerichtet ist, um ein Ansteuersignal für den Ausgangstransistor zu erzeugen, so dass eine Rückkopplungsspannung gemäß der Ausgangsspannung gleich der Referenzspannung ist, einen Ansteuerstromgenerator, der eingerichtet ist, um einen Ansteuerstrom für den Verstärker zu erzeugen, und ein Ansteuerstromreglers, das eingerichtet ist, um eine Änderung der internen Versorgungsspannung zu erfassen, um den Ansteuerstrom variabel zu steuern (eine erste Anordnung).
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In der linearen Stromversorgung mit der ersten Anordnung kann das Ansteuerstromreglers eingerichtet sein, um den Ansteuerstrom zu erhöhen, während die interne Versorgungsspannung ansteigt (eine zweite Anordnung).
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In der linearen Stromversorgung mit der zweiten Anordnung kann das Ansteuerstromreglers einen Kondensator, der eingerichtet ist, um nur eine Wechselstromkomponente der internen Versorgungsspannung durchzulassen, und einen Boost-Stromgenerator, der eingerichtet ist, um einen Boost-Strom gemäß der Wechselstromkomponente zu dem Ansteuerstrom zu addieren, umfassen (eine dritte Anordnung).
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In der linearen Stromversorgung mit der dritten Anordnung kann der Boost-Stromgenerator einen Stromspiegel umfassen, der eingerichtet ist, um einen durch den Kondensator fließenden Strom zu spiegeln, um den Boost-Strom zu erzeugen (eine vierte Anordnung).
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In der linearen Stromversorgung mit der dritten Anordnung kann der Boost-Stromgenerator einen Widerstand, der eingerichtet ist, um einen durch den Kondensator fließenden Strom in eine Differenzspannung umzuwandeln, und einen Transistor, der eingerichtet ist, um den Boost-Strom gemäß der Differenzspannung zu erzeugen, umfassen (eine fünfte Anordnung).
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In der linearen Stromversorgung mit einer der ersten bis fünften Anordnungen kann der Ansteuerstromgenerator zwischen dem Verstärker und dem Masseanschluss angeschlossen sein (eine sechste Anordnung).
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In der linearen Stromversorgung mit einer der ersten bis fünften Anordnungen kann der Ansteuerstromgenerator zwischen dem Eingangsanschluss der Eingangsspannung und dem Verstärker angeschlossen sein (eine siebte Anordnung).
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Die lineare Stromversorgung mit einer der ersten bis siebten Anordnungen kann ferner einen Spannungsteiler umfassen, der eingerichtet ist, um die Ausgangsspannung zu teilen, um die Rückkopplungsspannung zu erzeugen (eine achte Anordnung).
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Gemäß einem anderen Aspekt dessen, was hierin offenbart ist, umfasst eine elektronische Vorrichtung die lineare Stromversorgung mit einer der ersten bis achten Anordnungen und eine Last, die eingerichtet ist, um mit der von der linearen Stromversorgung zugeführten Energie zu arbeiten (eine neunte Anordnung).
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Gemäß einem anderen Aspekt dessen, was hier offenbart ist, umfasst ein Fahrzeug die elektronische Vorrichtung mit der neunten Anordnung und eine Batterie, die die elektronische Vorrichtung mit Strom versorgt (eine zehnte Anordnung).
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<Andere Modifikationen>
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Zusätzlich zu den obigen Ausführungsformen ist es möglich, verschiedene Modifikationen zu den verschiedenen hierin offenbarten technischen Merkmalen hinzuzufügen, ohne von der Lehre der technologischen Entwicklung abzuweichen. Mit anderen Worten sollte verstanden werden, dass die obigen Ausführungsformen in jeder Hinsicht Beispiele sind und nicht einschränkend sind; der technische Umfang der vorliegenden Erfindung wird nicht durch die obige Beschreibung der Ausführungsformen angegeben, sondern durch die Ansprüche; und alle Änderungen innerhalb des Umfangs der Ansprüche und die den Ansprüchen entsprechende Bedeutung sind abgedeckt.
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<Industrielle Anwendbarkeit>
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Die hier offenbarte Erfindung ist in fahrzeugbezogenen Vorrichtungen, schiffsbezogenen Vorrichtungen, Bürovorrichtungen, tragbaren Vorrichtungen, Smartphones usw. verwendbar.
