EP1497703B1 - Schaltungsanordnung zur spannungsregelung mittels eines spannungsteilers - Google Patents

Schaltungsanordnung zur spannungsregelung mittels eines spannungsteilers Download PDF

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EP1497703B1
EP1497703B1 EP03722263A EP03722263A EP1497703B1 EP 1497703 B1 EP1497703 B1 EP 1497703B1 EP 03722263 A EP03722263 A EP 03722263A EP 03722263 A EP03722263 A EP 03722263A EP 1497703 B1 EP1497703 B1 EP 1497703B1
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voltage
diode
diodes
circuit arrangement
divider
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Andreas Schlaffer
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Infineon Technologies AG
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Infineon Technologies AG
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
    • G05F3/02—Regulating voltage or current
    • G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is DC
    • G05F3/10—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics
    • G05F3/16—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
    • G05F3/20—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
    • G05F3/24—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the field-effect type only

Definitions

  • the invention relates to a circuit arrangement for voltage regulation with a voltage divider which is arranged between a first potential and a reference potential and having a plurality of diodes connected in series, wherein at one terminal of a diode, an output voltage can be tapped, a control circuit to which the output voltage and a reference voltage is applied to control the first potential due to a comparison of the output voltage with the reference voltage, wherein the divider ratio by the activation or deactivation of one or more diodes is variable.
  • Such a circuit for voltage regulation with a voltage divider constructed of resistors may e.g. are taken from the document DE 19947115 A1.
  • Such circuit arrangements for voltage regulation are used for example in integrated circuit arrangements in which a voltage is generated which is greater than the supply voltage of the integrated circuit. Such voltages are needed, for example, to erase memory cells of a non-volatile memory, in particular EEPROM memory.
  • the problem that arises is to regulate the potential difference between the first potential and the reference potential, which is referred to below as high voltage. Since the high voltage is above the supply voltage, it is not possible to directly measure and regulate this high voltage. For this reason, voltage dividers are used, so that the measurement and control can be done at a lower voltage level, which is below the supply voltage.
  • dividers usually two different types are used. If an exact adjustment of the divider ratio is required, dividers will be made of resistor chains built up. Individual resistors can be bridged to set the divider ratio. The fineness of the adjustment results from the height of each bridged resistor in relation to the total resistance of the divider.
  • dividers have the disadvantage that the space requirement is relatively large and therefore this is an unfavorable from the cost point solution.
  • a solution which is more favorable with respect to the area required consists of constructing the voltage divider of diodes, in particular dividers of MOS transistors are known, which are each connected as a diode. In order to use such a divider, however, is a prerequisite that the minimum required Einstellgranulartician the divider is greater than the threshold voltage of the transistors. The adjustment of the voltage takes place in that individual diodes are activated or deactivated. If one assumes a realistic value of about 0.6 V for the threshold voltage of the transistors, the high voltage can only be set in steps of 0.6 V.
  • the nominal voltage drop must be reduced via a divider element, so that the total voltage can be changed by a voltage drop of, for example, 0.2 V by its activation or deactivation.
  • diodes or MOS transistors are no longer usable, since the threshold voltage is reached at 0.6 V and below a voltage divider constructed in this way is no longer functional.
  • the object of the invention is therefore to provide a circuit arrangement for voltage regulation, with an accurate adjustment of the voltage is possible and still has a small footprint.
  • the circuit arrangement according to the invention can be constructed completely from MOS transistors which have a very small area requirement in comparison to resistors.
  • the fineness of the setting of the divider ratio is achieved in that the coarse adjustment can be made as previously by the activation or deactivation of individual diodes and beyond the fine control is accomplished by the fact that the voltage drop across one or more of the diodes is adjustable separately. Whereas a voltage drop of typically 0.6 V occurs in the diodes without additional circuitry, this voltage drop can be set as desired between 0 V and 0.6 V as a result of the parallel-connected transistor provided according to a development of the invention.
  • a control circuit for driving a transistor connected in parallel to a diode is used, through which the transistor can be controlled such that one of the terminals of the diode assumes a predetermined voltage.
  • FIG. 1 how a circuit arrangement according to the prior art functions and in which the problems occurring there are justified.
  • a voltage divider is connected, which consists of the diodes D1 to D6.
  • the high voltage U HV is equally divided between the diodes D1 to D6, if they are the same diodes.
  • an output voltage U out is tapped and fed to a control circuit 2.
  • U out U HV / 3.
  • U REF U REF is determined such that it is one third of the desired high voltage.
  • the control circuit 2 then regulates the high voltage U HV until the measured voltage U out equals the reference voltage U REF .
  • Another setpoint for the high voltage U HV can be adjusted by changing the reference voltage value U REF .
  • the problem here is, however, that a change of U REF is multiplied by the reciprocal of the divider ratio, so in the present case, three times of the change of U REF affects the high voltage U HV .
  • this is not problematic since the divider ratio is 1: 3 and the voltage changes of U REF must be relatively large in order to achieve a certain change in U HV .
  • a concrete execution of such Circuit consists of a divider but much more diodes. With a desired high voltage of 16 V and a voltage drop of 0.6 V per diode, a divider with 26 diodes connected in series is to be provided. A change of U REF by 0.1 V thus results in a voltage change of 2.6 V at the high voltage U HF . It is obvious that an exact regulation of the high voltage U HV is difficult.
  • a second possibility for changing the high voltage U HV is to change the divider ratio of the voltage divider.
  • a suitable means for this is the bridging of individual diodes, whereby in each case the high voltage U HV is reduced by the amount of the voltage drop across a diode, that is to say in general 0.6 V.
  • a finer gradation than 0.6 V is not possible with such a circuit. Nevertheless, such circuits are used in practice.
  • a divider ratio control circuit 1 is provided to bridge one or more diodes D2 to D6 by a respective switch 3.
  • a finer gradation of adjustment is not possible with such, constructed with diodes circuit, since the threshold voltage of the diodes or transistors used is 0.6 V and can not be exceeded. While it is conceivable to use diodes with other semiconductor materials having a lower threshold than 0.6V, this is at an unjustifiable cost.
  • a voltage regulation circuit is shown in FIG. Again, a voltage divider is constructed by diodes, which in the embodiment shown are MOS transistors, which are each connected as a diode. In the following, these diode-connected transistors are referred to as diodes.
  • the uppermost diode is generally designated T n and the lying between T 3 and T n-1 diodes indicated by punk.
  • the output voltage U out is tapped above the lowermost diode T 1 .
  • a control circuit 2 controls the high voltage U HV such that the tapped voltage U out again corresponds to a reference voltage U REF . In the adjusted state, the voltage U T1 across the first diode T 1 is equal to the reference voltage U REF .
  • a current I T1 is established by the first diode T 1 . Since it is a series circuit and the input resistance of the control circuit 2 goes to infinity, the currents through all diodes are the same, which also, if one disregards an additional circuit of the diodes, same voltage drops.
  • the control circuit 2 has an operational amplifier OP2 and a charge pump circuit 4.
  • the non-inverting input of the operational amplifier OP2 is supplied with the output voltage U out of the voltage divider.
  • the reference voltage U REF is applied to the inverting input of the operational amplifier OP2. Since the high voltage U HV is above the supply voltage of the circuit arrangement, the operational amplifier OP2 can not directly provide the high voltage U HV . Instead, it cooperates with a charge pump circuit 4, at whose output the high voltage U HV is provided.
  • the control circuit 2 but other embodiments are conceivable, so that the arrangement shown here is to be understood only as an example.
  • the diode formed by T 2 is a transistor T R connected in parallel.
  • the transistor T R the voltage drop across the diode formed by T 2 is arbitrarily reduced. This has the consequence that the divider ratio is determined not only from the ratio of the number of diodes over which the output voltage U out is tapped to the total number of diodes, but as an additional analog setting variable the amount of voltage drop across the parallel circuit of T 2 and T R flows.
  • a great advantage of such an embodiment is that the sum of the currents through T 2 and T R again corresponds to the current I T1 so that the voltage drops across the other transistors connected as diodes do not change.
  • the transistor T R is driven by an operational amplifier OP1 whose non-inverting input is connected to the connection between the transistors T 2 and T 3 .
  • At the inverting input of the operational amplifier OP1 is applied to a control voltage U 2 .
  • the voltage U 2 is impressed at the junction between the transistors T 2 and T 3 , since the operational amplifier OP1 the current through the transistor T R changed so long until just at the junction between T 2 and T 3, the voltage U 2 occurs.
  • U2 is adjustable so that U REF does not fall below and 2 ⁇ U REF is not exceeded.
  • U H V U 2 + n - 2 ⁇ U REF ,
  • control bandwidth is therefore only between 0 V and 0.6 V, which is of course not sufficient in practice. Therefore, in addition to the prior art, the possibility is provided to deactivate individual transistors in order to be able to set the high voltage U HV in steps of 0.6 V.
  • a divider ratio control 1 is provided, which controls switch 3, each bridging a diode.
  • the fine control of the divider ratio then takes place by the corresponding control of the transistor T R with the voltage U 2 .
  • a change of U 2 is not the number of diodes of the divider. Small unintentional deviations from U 2 therefore do not lead to a large error in the high voltage U HV .
  • the maximum expected fault of the high voltage is relatively low, ie it is at most 0.6 V, if this is the intended voltage drop per diode.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Spannungsregelung mit einem Spannungsteiler, der zwischen einem ersten Potential und einem Bezugspotential angeordnet ist und der eine Vielzahl in Reihe geschalteter Dioden aufweist, wobei an einem Anschluß einer Diode eine Ausgangsspannung abgreifbar ist, einer Regelschaltung, an der die Ausgangsspannung und eine Referenzspannung anliegt zur Regelung des ersten Potentials aufgrund eines Vergleichs der Ausgangsspannung mit der Referenzspannung, wobei das Teilerverhältnis durch das Aktivieren bzw. das Deaktivieren einer oder mehrerer Dioden veränderbar ist.
  • Eine solche Schaltungsanordnung zur Spannungsregelung mit einem Spannungsteiler aufgebaut aus Widerstanden kann z.B. der Druckschrift DE 19947115 A1 entnommen werden.
  • Solche Schaltungsanordnungen zur Spannungsregelung werden beispielsweise in integrierten Schaltungsanordnungen eingesetzt, bei denen eine Spannung erzeugt wird, die größer ist als die Versorgungsspannung der integrierten Schaltung. Solche Spannungen werden beispielsweise benötigt, um Speicherzellen eines nichtflüchtigen Speichers zu löschen, insbesondere EEPROM-Speicher.
  • Das dabei auftretende Problem besteht darin, die Potentialdifferenz zwischen dem ersten Potential und dem Bezugspotential, die im Folgenden als Hochspannung bezeichnet wird, zu regeln. Da die Hochspannung über der Versorgungsspannung liegt, ist es nicht möglich, diese Hochspannung direkt zu messen und zu regeln. Aus diesem Grund werden Spannungsteiler eingesetzt, so daß die Messung und Regelung auf einer niedrigeren Spannungsebene erfolgen kann, die unterhalb der Versorgungsspannung liegt.
  • Üblicherweise werden zwei verschiedene Typen von Spannungsteilern eingesetzt. Wenn eine genaue Einstellmöglichkeit des Teilerverhältnisses erforderlich ist, werden Teiler aus Widerstandsketten aufgebaut. Einzelne Widerstände sind zur Einstellung des Teilerverhältnisses überbrückbar. Die Feinheit der Einstellmöglichkeit ergibt sich aus der Höhe des jeweils überbrückten Widerstands im Verhältnis zum Gesamtwiderstand des Teilers. Solche Teiler besitzen jedoch den Nachteil, daß der Flächenbedarf verhältnismäßig groß ist und dies daher eine unter Kostengesichtspunkten ungünstige Lösung darstellt.
  • Eine bezüglich des Flächenbedarfs günstigere Lösung besteht darin, den Spannungsteiler aus Dioden aufzubauen, insbesondere sind Teiler aus MOS-Transistoren bekannt, die jeweils als Diode geschaltet sind. Um einen solchen Teiler einsetzen zu können, ist allerdings Voraussetzung, daß die minimale geforderte Einstellgranularität des Teilers größer ist als die Schwellenspannung der Transistoren. Die Einstellung der Spannung erfolgt dabei dadurch, daß einzelne Dioden aktiviert bzw. deaktiviert werden. Nimmt man für die Schwellenspannung der Transistoren einen realistischen Wert von ca. 0,6 V an, läßt sich die Hochspannung lediglich in Schritten von 0,6 V einstellen.
  • Um bei der bisherigen Lösung der Realisierung eines Spannungsteilers die Einstellgranularität verfeinern zu können, muß der Nennspannungsabfall über ein Teilerelement reduziert werden, so daß durch dessen Aktivierung oder Deaktivierung die Gesamtspannung um einen Spannungsabfall von beispielsweise 0,2 V verändert werden kann. In einem solchen Fall sind jedoch Dioden bzw. MOS-Transistoren nicht mehr einsetzbar, da deren Einsatzspannung bei 0,6 V erreicht ist und darunter ein solchermaßen aufgebauter Spannungsteiler nicht mehr funktionsfähig ist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schaltungsanordnung zur Spannungsregelung anzugeben, mit der eine genaue Einstellung der Spannung möglich ist und die trotzdem einen geringen Flächenbedarf aufweist.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß das Teilerverhältnis zusätzlich durch Einstellung der Höhe des Spannungsabfalls bei zumindest einer der Dioden veränderbar ist.
  • Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kann bezüglich des Spannungsteilers komplett aus MOS-Transistoren aufgebaut werden, die einen im Vergleich zu Widerständen sehr geringen Flächenbedarf haben. Die Feinheit der Einstellung des Teilerverhältnisses wird dadurch erreicht, daß die grobe Einstellung wie bisher durch das Aktivieren bzw. Deaktivieren von einzelnen Dioden vorgenommen werden kann und darüber hinaus die Feinregelung dadurch bewerkstelligt wird, daß der Spannungsabfall über einer oder mehreren der Dioden separat einstellbar ist. Während bei den Dioden ohne Zusatzbeschaltung ein Spannungsabfall von typischerweise 0,6 V entsteht, ist durch den gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehenen parallel geschalteten Transistor dieser Spannungsabfall beliebig zwischen 0 V und 0,6 V einstellbar.
  • Besonders vorteilhaft ist, daß dadurch der Strom durch die anderen Dioden des Spannungsteilers nicht verändert wird und daher der Spanungsabfall über diesen Dioden gleich bleibt. Die Hochspannung ist daher stets aus einem Nennspannungsabfall über den Dioden und der über der mindestens einen Diode eingestellten Spannung berechenbar.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird eine Steuerschaltung zur Ansteuerung eines zu einer Diode parallel geschalteten Transistors verwendet, wobei durch diese der Transistor derart ansteuerbar ist, daß einer der Anschlüsse der Diode eine vorbestimmte Spannung annimmt.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:
    • Figur 1 eine Schaltungsanordnung zur Spannungsregelung nach dem Stand der Technik und
    • Figur 2 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Spannungsregelung.
  • Zur Erleichterung des Verständnisses der Erfindung wird zunächst anhand von Figur 1 beschrieben, wie eine Schaltungsanordnung nach dem Stand der Technik funktioniert und worin die Probleme, die dort auftreten, begründet sind. Zwischen einer Hochspannung UHV und einem Bezugspotential 0 ist ein Spannungsteiler geschaltet, der aus den Dioden D1 bis D6 besteht. Die Hochspannung UHV teilt sich gleichmäßig auf die Dioden D1 bis D6 auf, sofern es sich um gleiche Dioden handelt. Zwischen den Dioden D2 und D3 wird eine Ausgangsspannung Uout abgegriffen und einer Regelschaltung 2 zugeführt. Durch diese Anordnung ist ein Spannungsteiler gebildet, für den gilt: Uout=UHV/3. In der Regelschaltung 2 wird die gemessene Spannung Uout mit einer Referenzspannung UREF verglichen. UREF ist dabei derart bestimmt, daß sie ein Drittel der Soll-Hochspannung ist. Die Regelschaltung 2 regelt sodann die Hochspannung UHV so lange nach, bis die gemessene Spannung Uout der Referenzspannung UREF entspricht.
  • Ein anderer Sollwert für die Hochspannung UHV kann dadurch eingestellt werden, daß der Referenzspannungswert UREF verändert wird. Problematisch ist hierbei allerdings, daß eine Änderung von UREF mit dem Kehrwert des Teilerverhältnisses multipliziert wird, im vorliegenden Fall also das Dreifache von der Änderung von UREF sich auf die Hochspannung UHV auswirkt. Im gezeigten Beispiel ist dies nicht problematisch, da das Teilerverhältnis 1:3 ist und die Spannungsänderungen von UREF verhältnismäßig groß sein müssen, um eine bestimmte Änderung von UHV zu erzielen. In einer konkreten Ausführung einer solchen Schaltung besteht ein Teiler aber aus wesentlich mehr Dioden. Bei einer gewünschten Hochspannung von 16 V und einem Spannungsabfall von 0,6 V pro Diode ist ein Teiler mit 26 in Reihe geschalteten Dioden vorzusehen. Eine Änderung von UREF um 0,1 V hat also eine Spannungsänderung von 2,6 V bei der Hochspannung UHF zur Folge. Daraus ist offensichtlich, daß eine exakte Regelung der Hochspannung UHV schwierig ist.
  • Eine zweite Möglichkeit zur Änderung der Hochspannung UHV besteht darin, das Teilerverhältnis des Spannungsteilers zu ändern. Ein geeignetes Mittel dazu ist die Überbrückung einzelner Dioden, wodurch jeweils die Hochspannung UHV um den Betrag des Spannungsabfalls über einer Diode, in der Regel also 0,6 V, verringert wird. Eine feinere Abstufung als 0,6 V ist bei einer solchen Schaltung jedoch nicht möglich. Trotzdem werden derartige Schaltungen in der Praxis angewandt. Eine Teilerverhältnissteuerschaltung 1 ist dafür vorgesehen, eine oder mehrere Dioden D2 bis D6 durch jeweils einen Schalter 3 zu überbrücken.
  • Eine feinere Abstufung der Einstellmöglichkeit ist mit einer solchen, mit Dioden aufgebauten Schaltung, nicht zu erzielen, da die Schwellenspannung der verwendeten Dioden bzw. Transistoren 0,6 V beträgt und nicht unterschritten werden kann. Zwar ist der Einsatz von Dioden mit anderen Halbleitermaterialien denkbar, die einen niedrigeren Schwellenwert als 0,6 V besitzen, jedoch ist dies mit einem nicht zu rechtfertigenden Kostenaufwand verbunden.
  • Eine Schaltungsanordnung zur Spannungsregelung gemäß der Erfindung ist in Figur 2 dargestellt. Auch hier ist ein Spannungsteiler durch Dioden aufgebaut, wobei es sich im gezeigten Ausführungsbeispiel um MOS-Transistoren handelt, die jeweils als Diode geschaltet sind. Im folgenden werden diese als Dioden geschalteten Transistoren nur als Dioden bezeichnet. Um die dargestellte Schaltungsanordnung allgemein zu halten, ist die oberste Diode allgemein mit Tn bezeichnet und die zwischen T3 und Tn-1 liegenden Dioden durch Punke angedeutet. Die Ausgangsspannung Uout wird oberhalb der untersten Diode T1 abgegriffen. Eine Regelschaltung 2 regelt die Hochspannung UHV derart, daß die abgegriffene Spannung Uout wiederum einer Referenzspannung UREF entspricht. Im eingeregelten Zustand ist die Spannung UT1 über der ersten Diode T1 gleich der Referenzspannung UREF. Entsprechend der Diodenkennlinie stellt sich ein Strom IT1 durch die erste Diode T1 ein. Da es sich um eine Serienschaltung handelt und der Eingangswiderstand der Regelschaltung 2 gegen unendlich geht, sind die Ströme durch sämtliche Dioden gleich, wodurch sich auch, sofern man von einer Zusatzbeschaltung der Dioden absieht, gleiche Spannungsabfälle ergeben.
  • Die Regelschaltung 2 besitzt einen Operationsverstärker OP2 sowie eine Ladungspumpenschaltung 4. Der nicht-invertierende Eingang des Operationsverstärkers OP2 ist mit der Ausgangsspannung Uout des Spannungsteilers beaufschlagt. An dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers OP2 liegt die Referenzspannung UREF an. Da die Hochspannung UHV über der Versorgungsspannung der Schaltungsanordnung liegt, kann der Operationsverstärker OP2 nicht direkt die Hochspannung UHV bereitstellen. Statt dessen wirkt er mit einer Ladungspumpenschaltung 4 zusammen, an deren Ausgang die Hochspannung UHV bereitgestellt wird. Für die Regelschaltung 2 sind aber auch andere Ausführungsformen denkbar, so daß die hier gezeigte Anordnung nur beispielhaft zu verstehen ist.
  • Um eine feinere Einstellung als die oben erwähnten Schritte von 0,6 V zu ermöglichen, ist der durch T2 gebildeten Diode ein Transistor TR parallel geschaltet. Durch den Transistor TR ist der Spannungsabfall über der durch T2 gebildeten Diode beliebig verringerbar. Dies hat zur Folge, daß sich das Teilerverhältnis nicht nur aus dem Verhältnis der Anzahl der Dioden, über der die Ausgangsspannung Uout abgegriffen wird, zu der Gesamtanzahl der Dioden bestimmt wird, sondern als zusätzliche analoge Einstellgröße die Höhe des Spannungsabfalls über der Parallelschaltung aus T2 und TR einfließt.
  • Ein großer Vorteil einer solchen Ausführung besteht darin, daß die Summe der Ströme durch T2 und TR wiederum dem Strom IT1 entspricht, so daß sich die Spannungsabfälle über den anderen als Dioden geschalteten Transistoren nicht verändern.
  • In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Transistor TR durch einen Operationsverstärker OP1 angesteuert, dessen nicht-invertierender Eingang mit der Verbindung zwischen den Transistoren T2 und T3 verbunden ist. An dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers OP1 liegt eine Steuerspannung U2 an. Auf diese Weise wird an der Verbindungsstelle zwischen den Transistoren T2 und T3 die Spannung U2 eingeprägt, da der Operationsverstärker OP1 den Strom durch den Transistor TR so lange verändert, bis eben an der Verbindungsstelle zwischen T2 und T3 die Spannung U2 auftritt.
  • U2 ist dabei so einstellbar, daß UREF nicht unterschritten und 2·UREF nicht überschritten wird. In diesem Fall gilt: U H V = U 2 + n − 2 ⋅ U REF .
    Figure imgb0001
  • Die Regelungsbandbreite liegt also nur zwischen 0 V und 0,6 V, was in der Praxis natürlich nicht ausreichend ist. Daher ist zusätzlich wie beim Stand der Technik die Möglichkeit vorgesehen, einzelne Transistoren zu deaktivieren, um dadurch die Hochspannung UHV in Schritten von 0,6 V einstellen zu können. Dazu ist wie in der Schaltungsanordnung von Figur 1 eine Teilerverhältnissteuerung 1 vorgesehen, die Schalter 3 ansteuert, die jeweils eine Diode überbrücken.
  • Die Feinregelung des Teilerverhältnisses erfolgt dann durch die entsprechende Ansteuerung des Transistors TR mit der Spannung U2.
  • Im Gegensatz zu einer Änderung der Referenzspannung UREF multipliziert sich bei der erfindungsgemäßen Schaltung eine Änderung von U2 nicht mit der Anzahl der Dioden des Teilers. Kleine unbeabsichtigte Abweichungen von U2 führen deswegen nicht zu einem großen Fehler bei der Hochspannung UHV.
  • Bei einem fehlerhaften Wert von U2 oder einem Fehler in der durch OP1 und TR gebildeten Regelschaltung ist der maximal zu erwartende Fehler der Hochspannung verhältnismäßig gering, d.h. er beträgt maximal 0,6 V, sofern dies der vorgesehene Spannungsabfall pro Diode ist.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Teilerverhältnissteuerschaltung
    2
    Regelschaltung
    3
    Schalter
    4
    Ladungspumpe
    D1..D6
    Dioden
    T1..Tn
    Als Dioden geschaltete Transistoren
    TR
    Regeltransistor
    OP1, OP2
    Operationsverstärker
    Uout
    Ausgangsspannung
    UREF
    Referenzspannung
    UHV
    Hochspannung
    U2
    Steuerspannung
    UT1
    Spannung über T1
    IT1
    Strom durch T1

Claims (7)

  1. Schaltungsanordnung zur Spannungsregelung mit einem Spannungsteiler, der zwischen einem ersten Potential (UHV) und einem Bezugspotential angeordnet ist und der eine Vielzahl in Reihe geschalteter Dioden (T1..Tn) aufweist, wobei an einem Anschluß einer Diode eine Ausgangsspannung (Uout) abgreifbar ist, einer Regelschaltung (2), an der die Ausgangsspannung (Uout) und eine Referenzspannung (UREF) anliegt zur Regelung des ersten Potentials (UHV) aufgrund eines Vergleichs der Ausgangsspannung (Uout) mit der Referenzspannung (UREF), wobei das Teilerverhältnis durch das Aktivieren bzw. das Deaktivieren einer oder mehrerer Dioden (T1..Tn) veränderbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Teilerverhältnis zusätzlich durch Einstellung der Höhe des Spannungsabfalls bei zumindest einer der Dioden (T2) veränderbar ist.
  2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Dioden (T1..Tn) durch als Diode geschaltete MOS-Transistoren gebildet sind.
  3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    zum Abgriff der Ausgangsspannung (Uout) der zweite Anschluß einer ersten Diode (T1) vorgesehen ist, deren erster Anschluß mit dem Bezugspotential (0) verbunden ist.
  4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    zur Einstellung des Spannungsabfalls über einer Diode (T2) ein dieser parallel geschalteter Transistor (TR) vorgesehen ist.
  5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    einer mit der ersten Diode (T1) verbundenen zweiten Diode (T2) ein Transistor (TR) parallel geschaltet ist zur Absenkung des Spannungsabfalls über der zweiten Diode (T2).
  6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 oder 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    eine Steuerschaltung zur Ansteuerung des Transistors (TR), der einer Diode (T2) parallel geschaltet ist, einen Operationsverstärker (OP1) umfaßt, durch den der Transistor derart ansteuerbar ist, daß einer der Anschlüsse der Diode (T2) eine vorbestimmte Spannung (U2) annimmt.
  7. Verwendung einer Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in einer integrierten Schaltung.
EP03722263A 2002-04-23 2003-04-07 Schaltungsanordnung zur spannungsregelung mittels eines spannungsteilers Expired - Lifetime EP1497703B1 (de)

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