JP2000089840A - 突入電流抑制手段を備えた電源回路、およびこの電源回路を備えた集積回路 - Google Patents
突入電流抑制手段を備えた電源回路、およびこの電源回路を備えた集積回路Info
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Abstract
を、レイアウト面積を小さく保ったまま、実現する。 【解決手段】電源回路は、電源100から出力端子4に
電流を供給する出力トランジスタ1と、基準電圧REF
と出力電圧OUTとが等しくなるように出力トランジス
タ1の電流供給を制御する差動増幅回路2とを備えてい
る。差動増幅回路2の出力段の電流パスにソースフォロ
ワの抑制トランジスタ11が設けられ、そのゲート電位
を動作制御部15が制御し、そのソース電位によって出
力トランジスタ1のゲート電位が制御される。動作制御
部15は、電源回路の動作前にコンデンサ16を充電
し、初期動作時に電流源17によってコンデンサ16を
徐々に放電する。これにより、電源回路の初期動作時
に、抑制トランジスタ11のゲート電位は電源電位から
徐々に低くなり、出力トランジスタ1のゲート−ソース
間電圧が徐々に高くなるので、突入電流の発生が抑制さ
れる。
Description
て出力する電源回路に関する技術に属するものであっ
て、特に、電源回路の初期動作時の突入電流を抑制する
技術に属する。
と異なる電圧で動作する回路部品に電圧を供給するため
に、電源回路が用いられる。電源回路は、電源電圧を任
意の電圧に変換して出力する回路である。
ある。図16の電源回路は、出力端子4に接続された負
荷に電流を供給する出力トランジスタ1と、基準端子5
に設定された基準電圧REFと出力端子4から出力され
る出力電圧OUTとが等しくなるよう、出力トランジス
タ1の供給電流量を制御する差動増幅回路2と、負荷の
急峻な変動に対応するための平滑コンデンサ3とを備え
ている。
すような従来の電源回路では、出力トランジスタ1は、
初期動作時において、供給可能な最大電流を流せる状態
になるため、電源100から平滑コンデンサ3に出力ト
ランジスタ1を介して過大な電流いわゆる突入電流が流
れてしまう場合があった。この突入電流は、電源回路を
含むLSIデバイスや外部部品に対して損傷等の悪影響
を与えるおそれがあった。
の1つの手法として、出力トランジスタに直列に突入電
流抑制用のバイポーラトランジスタを設けるものがあっ
た(特開平8−154338号公報参照)。この構成で
は、バイポーラトランジスタのエミッタ−コレクタ間電
流はベース電流の電流増幅率倍に制限されることを利用
して、突入電流抑制用バイポーラトランジスタのベース
電流を制限することによって、突入電流の発生を抑制し
ている。
ンジスタを製造可能なプロセスが必要になるので、出力
トランジスタや差動増幅回路を例えばMOSトランジス
タによって構成する場合には、製造プロセスが複雑にな
るという問題があった。
流抑制用のトランジスタを設けるので、出力電流として
大電流を供給するためには、この突入電流抑制用トラン
ジスタのチャネル幅を極めて大きくする必要があった。
このため、電源回路のレイアウト面積が大きくなり、コ
スト高になるという問題もあった。加えて、出力電流と
して大電流を供給するとき、突入電流抑制用トランジス
タのエミッタ−コレクタ間の電圧降下が大きくなるの
で、電源電圧に近い出力電圧の供給ができないという問
題もあった。突入電流抑制用トランジスタによる電圧降
下を小さくするためにはそのチャネル幅を大きくすれば
よいが、この場合、電源回路のレイアウト面積が一層大
きくなり、好ましくない。
して、従来と異なる構成によって、初期動作時の突入電
流を抑制できるようにすることを課題とする。特に、突
入電流を抑制可能な電源回路を、レイアウト面積を小さ
く保ったまま実現すること、さらには、CMOS半導体
プロセスのみによって製造可能にすることを課題とす
る。
めに、請求項1の発明が講じた解決手段は、電源電圧を
変換して出力する電源回路として、電源から出力端子に
電流を供給する出力トランジスタと、設定された基準電
圧を基に前記出力端子の電圧に応じて前記出力トランジ
スタの電流供給を制御する差動増幅回路と、当該電源回
路の初期動作時に前記出力トランジスタの電流供給量を
徐々に増大させる突入電流抑制手段とを備えたものであ
る。
タの電流供給量は、突入電流抑制手段によって、当該電
源回路の初期動作時において徐々に増大するので、初期
動作時の突入電流の発生を、従来とは異なる構成によっ
て抑制することができる。
1の電源回路における突入電流抑制手段は、前記差動増
幅回路の出力段の電流パス上に設けられ、前記出力トラ
ンジスタのゲート電位を制御するソース電位を有する抑
制トランジスタと、前記抑制トランジスタのゲート電位
を制御する動作制御部とを備えたものとする。
タのゲート電位は抑制トランジスタのソース電位によっ
て制御され、抑制トランジスタのゲート電位は動作制御
部によって制御される。このため、当該電源回路の初期
動作時において、抑制トランジスタをソースフォロワ回
路動作させて、動作制御部によって、抑制トランジスタ
のゲート電位を出力トランジスタの電流供給量が過大に
ならないように制御することによって、初期動作時の突
入電流の発生を抑制することができる。
トランジスタで構成できるので、バイポーラプロセスは
不要になり、突入電流を抑制可能な電源回路をCMOS
プロセスのみで製造することができる。
ジスタに直列にではなく、差動増幅回路の出力段の電流
パスに設けられるため、出力電流は抑制トランジスタを
流れない。このため抑制トランジスタのチャネル幅を大
きくする必要がないので、電源回路のレイアウト面積を
小さく保ったまま突入電流の発生を抑制することができ
る。また抑制トランジスタの電圧降下による出力電圧の
低下も生じないので、出力電流として大電流を供給する
場合であっても、電源電圧に近い出力電圧の供給が可能
になる。
2の電源回路における動作制御部は、前記抑制トランジ
スタのゲート電位を、当該電源回路の初期動作時は、前
記出力トランジスタの電流供給量が過大にならないよう
に制御する一方、通常動作時は、前記抑制トランジスタ
が導通状態になるように設定するものとする。
の電源回路における動作制御部は、一端の電位が前記抑
制トランジスタのゲート電位を制御するコンデンサと、
当該電源回路の動作前に前記コンデンサの電圧を所定電
圧に設定するコンデンサ初期設定手段と、動作の有無を
切替可能に構成され、動作時に前記コンデンサを徐々に
放電させるかまたは充電する電流源とを備えたものとす
る。
4の電源回路におけるコンデンサ初期設定手段は、前記
コンデンサの一端と電源端子またはグランド端子との間
に直列に設けられた、導通非導通が切替可能に構成され
たスイッチと、ダイオード接続されたトランジスタとに
よって構成されているものとする。
の電源回路における動作制御部は、前記電流源を複数個
有し、動作する電流源が選択可能に構成されているもの
とする。
の電源回路における動作制御部は、前記コンデンサを複
数個有し、放電・充電対象のコンデンサが選択可能に構
成されているものとする。
2の電源回路における動作制御部は、第1および第2の
制御電位が与えられ、当該電源回路の初期動作時は前記
第1の制御電位を選択する一方、通常動作時は前記第2
の制御電位を選択し、選択した制御電位に応じて前記抑
制トランジスタのゲート電位を制御するものとする。
の電源回路における動作制御部は、直列に接続された複
数個の抵抗からなり、その両端に与えられた電位差を複
数個の電位に分割する抵抗列と、前記抵抗列によって得
られた複数個の電位の中から、一の電位を選択する電位
選択手段とを備え、前記電位選択手段によって選択され
た電位に応じて、前記抑制トランジスタのゲート電位を
制御するものとする。
1の電源回路における突入電流抑制手段は、電源と出力
端子との間に前記出力トランジスタと直列に設けられた
抑制トランジスタと、前記抑制トランジスタのゲート電
位を制御する動作制御部とを備えたものとする。
項10の電源回路における動作制御部は、前記抑制トラ
ンジスタのゲート電位を、当該電源回路の初期動作時は
前記出力トランジスタの電流供給量が過大にならないよ
うに制御する一方、通常動作時は前記抑制トランジスタ
が導通状態になるように設定するものとする。
項10の電源回路における動作制御部は、一端の電位が
前記抑制トランジスタのゲート電位を制御するコンデン
サと、当該電源回路の動作前に前記コンデンサの電圧を
所定電圧に設定するコンデンサ初期設定手段と、動作の
有無が切替可能に構成され、動作時に前記コンデンサを
徐々に放電させるかまたは充電する電流源とを備えたも
のとする。
1の電源回路における突入電流抑制手段は、当該電源回
路の初期動作時に、前記出力トランジスタのゲート・ソ
ース間電圧を微小値から徐々に大きくするものとする。
て、前記請求項1記載の電源回路を備え、この電源回路
によって変換出力された電圧によって動作するものであ
る。
て、図面を参照しながら説明する。
実施形態に係る突入電流抑制手段を備えた電源回路の構
成を概略的に示す図である。図1に示す電源回路は、電
源端子100から出力端子4に電流を供給する出力トラ
ンジスタ1、出力端子4の出力電圧OUTと基準電圧端
子5に設定された基準電圧REFとが等しくなるよう、
出力トランジスタ1の電流供給を制御する差動増幅回路
2、および平滑コンデンサ3を備えている。差動増幅回
路2は、電源回路の初期動作時に、出力トランジスタ1
の電流供給量を徐々に増大させる突入電流抑制手段10
を有している。
に、突入電流抑制手段10によって、出力トランジスタ
1のゲート−ソース間電圧Vgsを微小値から徐々に大
きくなるように強制的に制御する。そして、通常動作に
移行した後は、出力電圧OUTと基準電圧REFとが等
しくなるように出力トランジスタ1を制御するという本
来の動作を行う。
す図である。同図中、(a)は出力トランジスタ1のゲ
ート・ソース間電圧Vgsの時間変化を示すグラフであ
り、実線a1は突入電流抑制手段10があるとき、一点
鎖線a2は突入電流抑制手段10がないときを示す。ま
た(b)は出力トランジスタ1の供給電流Idの時間変
化を示すグラフであり、実線b1は突入電流抑制手段1
0があるとき、一点鎖線b2は突入電流抑制手段10が
ないときを示す。
がない場合は、初期動作時はゲート−ソース間電圧Vg
sが高いために、大電流、いわゆる突入電流が流れてし
まう(一点鎖線a2,b2)。これに対し、突入電流抑
制手段10を設けたことによって、ゲート−ソース間電
圧Vgsは、初期動作時は微小値から徐々に大きくな
り、通常動作に移行した後は突入電流抑制手段10がな
い場合と同様に制御される。このような制御により、初
期動作時の突入電流の発生は抑制される(実線a1,b
1)。なお、初期動作から通常動作への移行は、動作開
始から一定時間が経過したとき、または突入電流抑制手
段10によって制御された電圧Vgsが通常動作時の電
圧Vgsを越えたときに行われる。
を示す図である。図3において、差動増幅回路2の出力
段の電流パスを構成するトランジスタ31,32の間に
抑制トランジスタ11が設けられており、またこの抑制
トランジスタ11のゲート電位を制御する動作制御部1
5が設けられている。抑制トランジスタ11および動作
制御部15によって突入電流抑制手段10が構成されて
いる。
回路構成の場合、初期動作時は、基準電圧REFが出力
電圧OUTよりも高いので、トランジスタ31は出力ト
ランジスタ1のゲートに電荷を供給せず、一方、トラン
ジスタ32は出力トランジスタ1のゲートから電荷を引
きぬく動作を行う。このため出力トランジスタ1のゲー
ト電位が低くなり、これにより突入電流が発生してしま
う。
11を設けて、トランジスタ32が出力トランジスタ1
のゲートから電荷を引き抜く動作を制限することによっ
て突入電流を抑制する。抑制トランジスタ11は実際に
はソースフォロワ回路として動作するため、出力トラン
ジスタ1のゲート電位は抑制トランジスタ11のゲート
電位とトランジスタ閾値電圧との和になる。したがっ
て、抑制トランジスタ11のゲート電位を制御すること
によって、出力トランジスタ1のゲート−ソース間電圧
Vgsを制御することが可能になる。
動作時に、抑制トランジスタ11のゲート電位を当初は
高く設定し、時間経過とともに徐々に低くする。これに
よって、出力トランジスタ1のゲート−ソース間電圧V
gsは微小値から徐々に高くなり、したがって突入電流
の発生を抑制することができる。所定の時間が経過した
後は抑制トランジスタ11のゲート電位は十分低くな
り、また基準電圧REFと出力電圧OUTとが等しくな
ってトランジスタ31が出力トランジスタ1のゲートに
電荷を供給し始めるので、抑制トランジスタ11は差動
増幅回路2の動作に影響を与えなくなり、電源回路は自
動的に通常動作に移行する。
チ付き電流源17および充電用スイッチ18によって構
成されている。コンデンサ16は一端が抑制トランジス
タ11のゲートに接続されるとともに他端が接地されて
おり、この一端の電位が抑制トランジスタ11のゲート
電位を制御する。スイッチ付き電流源13は正端がコン
デンサ16の前記一端に接続されるとともに負端が接地
されており、スイッチがオンのとき動作して、コンデン
サ16の電荷を徐々に引き抜く。コンデンサ初期設定手
段としての充電用スイッチ18はコンデンサ16の前記
一端と電源との間に設けられており、導通状態のときに
コンデンサ16を電源電圧に充電する。
に、スイッチ付き電流源17を動作させないで充電用ス
イッチ18を導通状態にし、コンデンサ16のプリチャ
ージを行う。この結果、コンデンサ16は電源電圧に充
電され、抑制トランジスタ11のゲート電位は電源電位
に設定される。電源回路が動作を開始すると、充電用ス
イッチ18を非導通状態に切り替えるとともにスイッチ
付き電流源17を動作させる。これにより、初期動作時
においてコンデンサ16は徐々にディスチャージされ、
その電圧が徐々に低くなる。この結果、抑制トランジス
タ11のゲート電位は徐々に低くなる。
nal Transconductance Amplifier)型の差動増幅回路を
用いて構成した場合の具体的な回路構成を示す図であ
る。図4において抑制トランジスタ11は、OTA型の
差動増幅回路2Aの出力段の電流パスを構成するトラン
ジスタ41,42間に設けられている。動作制御部15
は図3と同様の構成からなる。図4の突入電流抑制手段
10の動作は図3の構成の場合と同様であるのでここで
は説明を省略する。
成と異なり、電源端子100と出力端子4との間に出力
トランジスタ1以外のトランジスタを設ける必要がな
い。すなわち、出力トランジスタ1に直列接続された大
きなトランジスタが不要であるので、電源回路のレイア
ウト面積を小さく保ったまま突入電流の発生を抑制する
ことができる。また、出力電流として大電流を供給する
場合であっても、電源電圧に近い出力電圧の供給が可能
になる。
一段の差動増幅回路やOTA型差動増幅回路を用いた電
源回路を示したが、本発明はこれらの構成には限定され
るものではなく、例えば二段差動増幅回路などの他の構
成の差動増幅回路を用いてもかまわない。この場合、本
実施形態と同様に、差動増幅回路の出力段の電流パス上
に抑制トランジスタを設けて、突入電流抑制手段を容易
に構成することができる。また本実施形態ではn型差動
増幅回路を用いたが、p型差動増幅回路を用いてももち
ろんかまわない。
の他の構成例について説明する。
流抑制手段の第1の他の構成例を示す図である。図5に
示す動作制御部15Aでは、コンデンサ16の一端と電
源との間に充電用スイッチ18とダイオード接続された
トランジスタ21,22とが直列に接続されており、こ
れらによりコンデンサ初期設定手段が構成されている。
ダイオード接続されたトランジスタ21,22を付加し
たことによって、電源回路の動作前におけるコンデンサ
16の充電電圧を(電源電圧−トランジスタ閾値電圧×
2)に相当する電圧に設定することができる。
(電源電位−トランジスタ閾値電圧)になったとき、す
なわち、抑制トランジスタ11のゲート電位が(電源電
位−トランジスタ閾値電圧×2)になったときに電流供
給を始める。したがって、突入電流抑制手段が図5の構
成をとることによって、出力トランジスタ1のゲート電
位が電源電位からトランジスタ閾値電圧分下がるのに要
する時間だけ、図3や図4の電源回路よりも早く通常状
態に移行することが可能になる。
は1個であっても、同様の効果すなわち図3や図4の電
源回路よりも早く通常状態に移行できるという効果を得
ることができる。
流抑制手段の第2の他の構成例を示す図である。図6に
示す動作制御部15Bでは、スイッチ付き電流源17が
複数個設けられており、動作する電流源17が選択可能
に構成されている。図3および図4のようにスイッチ付
き電流源17が1個しかない場合は、コンデンサ16の
放電速度はこの1個の電流源17の能力によって規定さ
れるので、電源回路の立ち上げ時間は固定されてしま
う。これに対して図6の構成では、動作する電流源17
を選択することによってコンデンサ16の放電速度を可
変にできるので、例えば突入電流が発生するおそれのな
いときは、コンデンサ16の放電速度を高くして、電源
回路の立ち上げ時間を短縮することが可能になる。
れていないときは、突入電流が発生する可能性が高いの
で、小さい電流源(または1個の電流源)のみを動作さ
せて突入電流を抑制する一方、平滑コンデンサ3に電荷
がある程度蓄積されているときは、突入電流が発生する
可能性は低いので、大きい電流源(または複数の電流
源)を動作させて電源回路を急速に立ち上げる、といっ
た制御が可能になる。
し、動作する電流源17を切り替えることによってコン
デンサ16の放電速度を変更してもよいし、動作する電
流源17の個数を切り替えることによって、コンデンサ
16の放電速度を変更してもよい。
流抑制手段の第3の他の構成例を示す図である。図7に
示す動作制御部15Cでは、図6のようにスイッチ付き
電流源17を複数個設ける代わりにコンデンサ16を複
数個設けており、また放電・充電対象のコンデンサ16
を選択できるように、抑制トランジスタ11のゲートと
各コンデンサ16の一端との間にスイッチ23をそれぞ
れ設けている。図7の構成において、放電・充電対象の
コンデンサ16をスイッチ23によって選択することに
よって、コンデンサ16の全容量を可変にできる。
電流源17がコンデンサ16を放電させるために要する
時間が長くなるので、突入電流が抑制される。一方、コ
ンデンサ16の全容量が小さいときは、コンデンサ16
は速く放電するので、電源回路は短時間で立ち上がる。
すなわち、コンデンサ16の全容量の設定に応じて、抑
制トランジスタ11のゲート電位が低下する速度が変わ
る。したがって、図6の構成と同様の機能を実現するこ
とができる。
に設定し、放電・充電対象のコンデンサ16を切り替え
ることによってコンデンサ16の全容量を変更してもよ
いし、放電・充電対象のコンデンサ16の個数を切り替
えることによって、コンデンサ16の全容量を変更して
もよい。
流抑制手段の第4の他の構成例を示す図である。図8に
示す動作制御部15Dは、第1の制御電位CTL1が設
定される端子24aおよび第2の制御電位CTL1が設
定される端子24b、並びに、第1の制御電位CTL1
が抑制トランジスタ11のゲートに印加されるか否かを
切替制御するスイッチ25aおよび第2の制御電位CT
L2が抑制トランジスタ11のゲートに印加されるか否
かを切替制御するスイッチ25bによって構成されてい
る。
スタ11のゲートに印加されたとき、抑制トランジスタ
11の動作によって突入電流の発生が抑制されるような
電位に設定されている。第2の制御電位CTL2は、抑
制トランジスタ11のゲートに印加されたとき、抑制ト
ランジスタ11が差動増幅回路の通常動作に影響を与え
ないような電位に設定されている。
がオンし、第1の制御電位CTL1が抑制トランジスタ
11のゲートに印加される。一定時間経過後、電源回路
が通常動作に移行したとき、スイッチ25bがオンし
て、第2の制御電位CTL2が抑制トランジスタ11の
ゲートに印加される。このような動作によって突入電流
の発生が抑制される。
設けて、動作に応じて切り替えて用いてもよい。
流抑制手段の第5の他の構成例を示す図である。図9に
示す動作制御部15Eは、図8の第1および第2の制御
電位CTL1,CTL2に相当する電位を、電源電圧の
抵抗分割によって設定するものである。すなわち、電源
とグランドとの間に直列に接続された複数個の抵抗から
なる抵抗列26を設けて、電源−グランド間の電位差を
複数個の電位に分割する。そして、複数個のスイッチか
らなる電位選択手段27によって、抵抗列26によって
得られた複数個の電位の中から一の電位を選択する。選
択された電位は抑制トランジスタ11のゲートに印加さ
れる。
7によって、複数個の電位を高い方から順に抑制トラン
ジスタ11のゲートに入力する。これにより、突入電流
の発生が抑制される。一方、通常動作時は、電位選択手
段27によって接地電位を抑制トランジスタ11のゲー
トに入力する。これにより、抑制トランジスタ11は導
通状態になり、差動増幅回路は通常の動作を行う。
電流抑制手段の第6の他の構成例を示す図である。図1
0に示す動作制御部15Fは、図9に示す動作制御部1
5Eにおいて、抵抗列26と電源との間にダイオード接
続されたトランジスタ28,29を介在させた構成にな
っている。
トランジスタ1は、抑制トランジスタ11のゲート電位
が(電源電位−トランジスタ閾値電圧×2)になったと
きに電流供給を始める。したがって、図10の構成で
は、ダイオード接続されたトランジスタ28,29を設
けることによって、抵抗列26の上端の電位を(電源電
圧−トランジスタ閾値電圧×2)に設定している。この
ような構成によって、抵抗列26の抵抗値を図9の場合
よりも小さくすることができる。
は1個であっても、同様の効果を得ることができる。
の電源回路の変形例を示す図である。図11では、出力
電圧OUTを抵抗51,52によって抵抗分割して差動
増幅回路2に帰還させている。このような構成により、
出力電圧OUTを基準電圧REFよりも大きい電圧に設
定することができる。
を用いて構成したが、本発明はこれに限定されるもので
はない。例えば図12に示すように、出力トランジスタ
1Aおよび差動増幅回路2Bをバイポーラトランジスタ
を用いて構成した電源回路であっても、本発明は容易に
適用可能である。
タ1としてp型トランジスタを用いたが、図13に示す
ように、出力トランジスタ1Bとしてn型トランジスタ
を用いてももちろんかまわない。この場合には、突入電
流抑制手段10Aによって、電源回路の初期動作時に、
出力トランジスタ1Bのゲート電位を接地電位から徐々
に高くする制御を行う。
図3の突入電流抑制手段10と異なり、差動増幅回路2
Cの出力段の電流パスを構成するトランジスタ31,3
2間に設けられたn型の抑制トランジスタ51と、この
抑制トランジスタ51のゲート電位を制御する動作制御
部55によって構成されている。
チ付き電流源57および放電用スイッチ58によって構
成されている。コンデンサ56は一端が抑制トランジス
タ51のゲートに接続されるとともに他端が接地されて
おり、この一端の電位が抑制トランジスタ51のゲート
電位を制御する。スイッチ付き電流源57は正端が電源
端子に接続されるとともに負端がコンデンサ56の前記
一端に接続されており、スイッチがオンのとき動作し
て、コンデンサ56に電荷を徐々に供給する。コンデン
サ初期設定手段としての放電用スイッチ58はコンデン
サ56の前記一端と電源との間に設けられており、導通
状態のときにコンデンサ56を放電させる。
に、スイッチ付き電流源57を動作させないで放電用ス
イッチ58を導通状態にし、コンデンサ56のプリディ
スチャージを行う。この結果、コンデンサ56の電圧は
0Vになり、抑制トランジスタ51のゲート電位は接地
電位に設定される。電源回路が動作を開始すると、放電
用スイッチ58を非導通状態に切り替えるとともにスイ
ッチ付き電流源57を動作させる。これにより、初期動
作時においてコンデンサ56は徐々にチャージされ、そ
の電圧が徐々に高くなる。この結果、抑制トランジスタ
51のゲート電位は徐々に高くなる。抑制トランジスタ
51はソースフォロワ回路として動作するため、出力ト
ランジスタ1Bのゲート電位は徐々に高くなり、これに
より、突入電流の発生が抑制される。
の実施形態に係る突入電流抑制手段を備えた電源回路の
構成を示す図である。図14では、出力トランジスタ1
に直列に抑制トランジスタ61を設け、この抑制トラン
ジスタ61のゲートに、第1の実施形態において示した
ものと同様の、コンデンサ66、スイッチ付き電流源6
7および充電用スイッチ68からなる動作制御部65を
接続した回路構成をとっている。抑制トランジスタ61
および動作制御部65によって、突入電流抑制手段60
が構成されている。
は、電源電位から徐々に低くなるコンデンサ66の一端
の電位を抑制トランジスタ61のゲートに印加すること
によって、突入電流の発生を抑制する。一方、電源回路
の通常動作時は、抑制トランジスタ61のゲート電位は
接地電位になるため、抑制トランジスタ61は導通状態
になり、電源回路の動作にほとんど影響を与えない。た
だし本実施形態では、電源回路の通常動作時において抑
制トランジスタ61に出力電流に相当する電流が流れる
ので、抑制トランジスタ61としては大きなトランジス
タを必要とする。このため、第1の実施形態の回路構成
に比べるとレイアウト面積はかなり大きくなる。
り、動作制御部65Aは、第1の実施形態に係る図5の
動作制御部15Aと同様に、電源端子とコンデンサ66
との間に充電用スイッチ68およびダイオード接続され
たトランジスタ71が直列に接続された構成になってい
る。抑制トランジスタ61は、そのゲート電位が(電源
電位−トランジスタ閾値電圧)になったときに電流の供
給を始める。そこで、コンデンサ66の充電電位をダイ
オード接続されたトランジスタ71を用いて(電源電位
−トランジスタ閾値電圧)に相当する電位に設定するこ
とによって、電源回路をより早く立ち上げることが可能
になる。
流抑制手段の他の構成例も、本実施形態において同様に
適用可能である。
て、突入電流抑制手段を無効化する制御手段をさらに設
けてもよい。
前に平滑コンデンサ3に電荷がほとんど蓄積されておら
ず、設定された基準電圧に比べて動作前の出力電圧が非
常に低い場合である。一方、電源回路の動作前に平滑コ
ンデンサ3が基準電圧に近い電圧まで充電されていると
きは、突入電流は発生しない。
ンサ3がすでに充電状態にあるときは、本発明に係る突
入電流抑制手段は動作させる必要はない。仮に動作させ
たときは、逆に、電源回路の立ち上げ時間が長くなると
いう問題が生じてしまう。したがって、突入電流抑制手
段を無効化する制御手段を設けることによって、突入電
流の発生を抑制可能であり、かつ、突入電流の抑制が不
要なときは、突入電流抑制手段を無効化して急峻に電源
回路を立ち上げ可能なシステムを構築できる。
必要なシステムの例としては、出力電流が小さい場合
に、消費電力の抑制のために電源回路を間欠的に動作さ
せるシステムが考えられる。このとき、電源回路は平滑
コンデンサが充電された状態でオン/オフを繰り返すの
で、突入電流抑制手段を動作させる必要があるのは最初
のオンのときのみである。最初のオン以外のときは短時
間で電源回路を立ち上げる必要があるので、突入電流抑
制手段は動作させない方がよい。したがって、このよう
なシステムでは、突入電流抑制手段を無効化する制御手
段を設けるのが好ましい。
ンジスタの電流供給量は、突入電流抑制手段によって、
当該電源回路の初期動作時において徐々に増大するの
で、電源回路の初期動作時の突入電流の発生を、従来と
は異なる構成によって抑制することができる。また、突
入電流抑制手段を構成する抑制トランジスタは例えばM
OSトランジスタで構成できるので、バイポーラプロセ
スは不要になり、突入電流抑制可能な電源回路をCMO
Sプロセスのみで製造することができる。さらに、この
抑制トランジスタを差動増幅回路の出力段の電流パスに
設けることにより、レイアウト面積を小さく保ったま
ま、突入電流の発生を抑制することができる。また出力
電流として大電流を供給する場合であっても、電源電圧
に近い出力電圧の供給が可能になる。
段を備えた電源回路の構成を概略的に示す図である。
あり、(a)はゲート・ソース間電圧Vgsの時間変化
を示すグラフ、(b)は出力トランジスタの供給電流I
dの時間変化を示すグラフである。
る。
ある。
である。
である。
である。
である。
である。
図である。
抵抗分割して差動増幅回路に帰還するものの構成を示す
図である。
ジスタおよび差動増幅回路をバイポーラトランジスタを
用いて構成したものを示す図である。
ジスタをn型トランジスタで構成したものの構成を示す
図である。
路構成を示す図である。
の回路構成を示す図である。
の回路構成を示す図である。
F,55,65,65A 動作制御部 16,56,66 コンデンサ 17,57,67 スイッチ付き電流源(電流源) 18,68 充電用スイッチ(スイッチ) 21,22,71 ダイオード接続されたトランジスタ 26 抵抗列 27 電位選択手段 58 放電用スイッチ(スイッチ) 100 電源
Claims (14)
- 【請求項1】 電源電圧を変換して出力する電源回路で
あって、 電源から出力端子に電流を供給する出力トランジスタ
と、 設定された基準電圧を基に、前記出力端子の電圧に応じ
て、前記出力トランジスタの電流供給を制御する差動増
幅回路と、 当該電源回路の初期動作時に、前記出力トランジスタの
電流供給量を、徐々に増大させる突入電流抑制手段とを
備えたことを特徴とする電源回路。 - 【請求項2】 請求項1記載の電源回路において、 前記突入電流抑制手段は、 前記差動増幅回路の出力段の電流パス上に設けられ、前
記出力トランジスタのゲート電位を制御するソース電位
を有する抑制トランジスタと、 前記抑制トランジスタのゲート電位を制御する動作制御
部とを備えたものであることを特徴とする電源回路。 - 【請求項3】 請求項2記載の電源回路において、 前記動作制御部は、 前記抑制トランジスタのゲート電位を、当該電源回路の
初期動作時は、前記出力トランジスタの電流供給量が過
大にならないように制御する一方、通常動作時は、前記
抑制トランジスタが導通状態になるように設定するもの
であることを特徴とする電源回路。 - 【請求項4】 請求項2記載の電源回路において、 前記動作制御部は、 一端の電位が、前記抑制トランジスタのゲート電位を制
御するコンデンサと、 当該電源回路の動作前に、前記コンデンサの電圧を所定
電圧に設定するコンデンサ初期設定手段と、 動作の有無が切替可能に構成され、動作時に、前記コン
デンサを徐々に放電させるかまたは充電する電流源とを
備えたものであることを特徴とする電源回路。 - 【請求項5】 請求項4記載の電源回路において、 前記コンデンサ初期設定手段は、 前記コンデンサの一端と電源端子またはグランド端子と
の間に直列に設けられた、導通非導通が切替可能に構成
されたスイッチと、ダイオード接続されたトランジスタ
とによって構成されていることを特徴とする電源回路。 - 【請求項6】 請求項4記載の電源回路において、 前記動作制御部は、 前記電流源を複数個有し、動作する電流源が選択可能に
構成されていることを特徴とする電源回路。 - 【請求項7】 請求項4記載の電源回路において、 前記動作制御部は、 前記コンデンサを複数個有し、放電・充電対象のコンデ
ンサが選択可能に構成されていることを特徴とする電源
回路。 - 【請求項8】 請求項2記載の電源回路において、 前記動作制御部は、 第1および第2の制御電位が与えられ、当該電源回路の
初期動作時は前記第1の制御電位を選択する一方、通常
動作時は前記第2の制御電位を選択し、選択した制御電
位に応じて前記抑制トランジスタのゲート電位を制御す
るものであることを特徴とする電源回路。 - 【請求項9】 請求項2記載の電源回路において、 前記動作制御部は、 直列に接続された複数個の抵抗からなり、その両端に与
えられた電位差を複数個の電位に分割する抵抗列と、 前記抵抗列によって得られた複数個の電位の中から、一
の電位を選択する電位選択手段とを備え、 前記電位選択手段によって選択された電位に応じて、前
記抑制トランジスタのゲート電位を制御するものである
ことを特徴とする電源回路。 - 【請求項10】 請求項1記載の電源回路において、 前記突入電流抑制手段は、 電源と出力端子との間に、前記出力トランジスタと直列
に設けられた抑制トランジスタと、 前記抑制トランジスタのゲート電位を制御する動作制御
部とを備えたものであることを特徴とする電源回路。 - 【請求項11】 請求項10記載の電源回路において、 前記動作制御部は、 前記抑制トランジスタのゲート電位を、当該電源回路の
初期動作時は、前記出力トランジスタの電流供給量が過
大にならないように制御する一方、通常動作時は、前記
抑制トランジスタが導通状態になるように設定するもの
であることを特徴とする電源回路。 - 【請求項12】 請求項10記載の電源回路において、 前記動作制御部は、 一端の電位が、前記抑制トランジスタのゲート電位を制
御するコンデンサと、当該電源回路の動作前に、前記コ
ンデンサの電圧を所定電圧に設定するコンデンサ初期設
定手段と、 動作の有無が切替可能に構成され、動作時に、前記コン
デンサを徐々に放電させるかまたは充電する電流源とを
備えたものであることを特徴とする電源回路。 - 【請求項13】 請求項1記載の電源回路において、 前記突入電流抑制手段は、 当該電源回路の初期動作時に、前記出力トランジスタの
ゲート・ソース間電圧を、微小値から徐々に大きくする
ものであることを特徴とする電源回路。 - 【請求項14】 請求項1記載の電源回路を備え、この
電源回路によって変換出力された電圧によって動作する
集積回路。
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