JP2005107948A - ボルテージ・レギュレータ - Google Patents

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    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • G05F1/575—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices characterised by the feedback circuit

Abstract

【課題】 少なくともエラーアンプと出力トランジスタとを含むボルテージ・レギュレータの軽負荷動作時において、オン抵抗が大きくなるように制御すべき出力トランジスタのリーク電流の影響が大きくなり、出力電圧が上昇して一定値に保たれなくなるという問題点があった。
【解決手段】 少なくともエラーアンプと出力トランジスタとを含むボルテージ・レギュレータにおいて、出力トランジスタのＷ/Ｌ値を切り換える回路を持つ。また、前記出力トランジスタのＷ／Ｌ値を切り換える回路が、出力負荷電流に応じて切り換え動作を行うことを特徴としている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、軽負荷動作時に出力トランジスタのリーク電流を減少させることが可能なボルテージ・レギュレータに関する。
従来、図３の回路図に示されるようなボルテージ・レギュレータが知られていた。即ち、基準電圧回路２の基準電圧Ｖｒｅｆと、ボルテージ・レギュレータの出力端子５の電圧（以下出力電圧と記載する）Ｖｏｕｔを分圧するブリーダ抵抗６、７の接続点電圧Ｖａとの差電圧を増幅するエラーアンプ３からなるボルテージ・レギュレータ制御回路と出力トランジスタ４で構成され、電圧源１が与える電圧ＶＤＤにより動作する。エラーアンプ３の出力電圧をＶｅｒｒとすると、Ｖａ＞ＶｒｅｆならばＶｅｒｒは高くなり、Ｖａ＜ＶｒｅｆならばＶｅｒｒは低くなる。
Ｖｅｒｒが高くなると出力トランジスタ４のゲート・ソース間電圧が小さくなるため、ＯＮ抵抗を大きくしてＶｏｕｔを低くするように働く。逆にＶｅｒｒが低くなると出力トランジスタ４のゲート・ソース間電圧が高くなるため、ＯＮ抵抗を小さくしてＶｏｕｔを上昇させるように働く。これらの機構によりボルテージ・レギュレータ制御回路はＶｏｕｔを一定に保つ。
一般にボルテージ・レギュレータの場合、軽負荷時においては重負荷時に比較して、出力トランジスタ４はＯＮ抵抗が大きくなるように制御する。また、一般に部リーダ抵抗６、７は非常に大きな抵抗値で与えられるので、ほとんど無負荷の状態においては、出力トランジスタ４は、ＯＮ抵抗が非常に大きくなるように制御する（例えば、特許文献１参照。）。
特公平７-７４９７６号公報（第２図）
従来のボルテージ・レギュレータでは軽負荷動作時において、ＯＮ抵抗が大きくなるように制御すべき出力トランジスタのリーク電流の影響が大きくなり、出力電圧が上昇して一定値に保たれなくなるという問題点があった。一般に、Ｗ／Ｌ値を小さくすることでリーク電流を小さくすることはできるが、重負荷時に流すことができる電流量も小さくなってしまうため、重負荷時の特性を重視する場合にはこの方法を用いることができない。
そこでこの発明の目的は、従来のこのような問題点を解決するために、ボルテージ・レギュレータの軽負荷時に出力トランジスタのＷ／Ｌ値を切り替えることで、出力トランジスタのリーク電流を抑える事を目的としている。
上記目的を達成するために、本発明のボルテージ・レギュレータにおいては、少なくともエラーアンプと出力トランジスタとを含むボルテージ・レギュレータにおいて、出力トランジスタのＷ/Ｌ値を切り換える回路を持つことを特徴としている。
また、前記出力トランジスタのＷ／Ｌ値を切り換える回路が、出力負荷電流に応じて切り換え動作を行うことを特徴としている。
本発明のボルテージ・レギュレータによれば、軽負荷動作時に出力トランジスタのＷ／Ｌ値を小さくする回路を設けたことにより、軽負荷動作時にＯＮ抵抗が大きくなるように制御すべき出力トランジスタのリーク電流の影響が大きくなり、出力電圧が上昇して一定値に保たれなくなるということを防止する効果がある。しかもＷ／Ｌ値を切り換える回路の構成により、Ｗ／Ｌ値を切り換える負荷電流値が任意に設定できる。
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１は本発明の第１の実施例を示すボルテージ・レギュレータの回路図である。図１と図３の相違は、 出力トランジスタと並列に接続された第２の出力トランジスタ１０と、Ｗ／Ｌ値の切り換えを制御するスイッチ１１が設けられているところである。スイッチ１１がオフの状態であれば出力トランジスタ４のみが出力電流を流すため、出力動作を行っているのは出力トランジスタ１０のみとなり、出力トランジスタのＷ／Ｌ値は出力トランジスタ４のＷ／Ｌと等しくなる。スイッチ１１がオンの状態であれば、出力動作を行っているのは出力トランジスタ４と出力トランジスタ１０となり、出力トランジスタのＷ／Ｌ値は出力トランジスタ４と出力トランジスタ１０のＷ／Ｌ値の和となるから、出力トランジスタのＷ／Ｌ値はスイッチ１１がオフの状態と比較して大きくなる。
図２は本発明の第２の実施例を示すボルテージ・レギュレータの回路図である。出力トランジスタのＷ／Ｌ値の切り換えはスイッチトランジスタ１２により行う。スイッチトランジスタ１２は、出力トランジスタ４及び１０と並列に接続されたＰｃｈＭＯＳトランジスタ１３、負荷電流センス抵抗１４、インバーター１５により構成される負荷電流検出回路により制御される。通常負荷動作時には負荷電流に対応してＰｃｈＭＯＳトランジスタ１３のドレイン-ソース間に電流が流れる。ＰｃｈＭＯＳトランジスタ１２のドレイン-ソース間電流は負荷電流センス抵抗１４に流れることでインバータ１５の入力電圧Ｖｂを上昇させる。よってスイッチトランジスタ１２のゲート電圧は逆に高くなり、スイッチトランジスタ１２は開く方向に制御される。スイッチトランジスタ１２が開いていれば、出力トランジスタのＷ／Ｌ値は出力トランジスタ４と出力トランジスタ１０のＷ／Ｌ値の和となる。
軽負荷動作時には出力トランジスタ４のＯＮ抵抗は大きくなるように制御されるから、ＰｃｈＭＯＳトランジスタ１３のドレインソース間電圧は大きくなり、 インバータ１５の入力電圧Ｖｂは低くなる。よってスイッチトランジスタ１２のゲート電圧は大きくなり、スイッチトランジスタ１２は閉じる方向に制御される。スイッチトランジスタ１２が閉じれば出力トランジスタのＷ／Ｌ値はスイッチが開いている状態と比較して小さくなるため、軽負荷時に出力トランジスタのリーク電流により、出力電圧が上昇して一定値に保たれなくなるという問題を解消することが可能である。
また、センス抵抗１４の抵抗値や、インバーター１５の反転電圧を変えることで、スイッチトランジスタ１２を閉じる負荷電流値を変えることが可能であることは明白である。
本発明の第１の実施例を示すボルテージ・レギュレータの回路構成図 本発明の第２の実施例を示すボルテージ・レギュレータの回路構成図 従来のボルテージ・レギュレータの回路構成図
符号の説明
１ 電圧源
２ 基準電圧回路
３ エラーアンプ
４、１０ 出力トランジスタ
６，７ ブリーダ抵抗
１１ スイッチ
１２ スイッチトランジスタ
１３ ＰｃｈＭＯＳトランジスタ
１４ 負荷電流センス抵抗
１５ インバーター

Claims (4)

  1. 少なくとも制御回路と前記制御回路により制御される出力トランジスタとを含むボルテージ・レギュレータにおいて、複数のトランジスタを出力トランジスタとして構成し、出力動作を行っている前記トランジスタのＷ／Ｌ値の合計Ｗ／Ｌ値を前記出力トランジスタのＷ／Ｌ値とした場合において、出力負荷電流が増加したときに前記出力トランジスタのＷ／Ｌ値を増大させることを特徴とするボルテージ・レギュレータ。
  2. 電源と出力端子との間に前記複数のトランジスタを並列に構成し、前記トランジスタの少なくとも１つはスイッチ手段と直列に接続し、前記出力負荷電流が増加したときに前記スイッチ手段を接続状態にすることを特徴とする請求項1に記載のボルテージ・レギュレータ。
  3. 前記出力負荷電流を検出する負荷電流検出回路を設け、前記負荷電流検出回路が前記スイッチ手段を制御することを特徴とする請求項２に記載のボルテージ・レギュレータ。
  4. 前記負荷電流検出回路は、電源に接続し、前記制御回路によって制御されるトランジスタを含み、前記トランジスタからの出力信号が前記スイッチ手段を制御することを特徴とする請求項３に記載のボルテージ・レギュレータ。
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