JP2007310521A - Constant voltage circuit and electronic apparatus equipped therewith - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、定電圧回路技術に係り、特に出力電圧応答特性に優れた定電圧回路および該定電圧回路を内蔵した電子機器に関する。 The present invention relates to a constant voltage circuit technique, and more particularly, to a constant voltage circuit excellent in output voltage response characteristics and an electronic device incorporating the constant voltage circuit.
近年、携帯電話、モバイルコンピュータ、デジタルカメラ、携帯音楽機器など電池動作による携帯用の電子機器が広く普及してきている。これらの携帯用の電子機器は電池寿命を延ばして使い勝手を向上させること、また、環境上の配慮からも消費電流の削減(省電力化)が強く求められている。省電力化は電源回路においても例外ではない。 In recent years, portable electronic devices using battery operation such as mobile phones, mobile computers, digital cameras, and portable music devices have become widespread. These portable electronic devices are strongly required to extend battery life and improve usability, and to reduce current consumption (power saving) from environmental considerations. Power saving is no exception in power circuits.
電源回路を省電力化すると、一般に電源の応答速度が低下し、電源の立ち上がりが遅くなったり、電源変動や負荷変動による出力電圧の変動が大きくなったりする。逆に、これらの応答速度や立ち上がり速度などの特性を改善しようとすると、電源回路の消費電流が増加してしまう。 When the power supply circuit is reduced in power consumption, the response speed of the power supply generally decreases, the rise of the power supply becomes slow, and fluctuations in the output voltage due to power supply fluctuations and load fluctuations increase. Conversely, if the characteristics such as response speed and rise speed are to be improved, the current consumption of the power supply circuit increases.
そこで、必要なときだけ、電源回路の消費電流を増やして応答特性を改善し、出力電圧が安定しているときには消費電流を少なくする方法が従来から提案されている。 Therefore, a method has been conventionally proposed in which the current consumption of the power supply circuit is increased only when necessary to improve response characteristics, and when the output voltage is stable, the current consumption is reduced.
図7は、特開2004−164411号公報(特許文献1)の図2に開示されている定電圧回路の例である。 FIG. 7 shows an example of a constant voltage circuit disclosed in FIG. 2 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-164411 (Patent Document 1).
同図に示すように、定電圧回路は、基準電圧回路31、誤差増幅回路32、電流加算回路33、出力トランジスタM1、および抵抗R1とR2で構成されている。さらに、定電圧回路には入力電圧VEが印加されている。
As shown in the figure, the constant voltage circuit includes a
出力トランジスタM1はPMOSトランジスタで構成されており、入力電圧VEと出力端子Voの間に接続されている。 The output transistor M1 is composed of a PMOS transistor, and is connected between the input voltage VE and the output terminal Vo.
出力電圧Voは抵抗R1とR2で分圧され、分圧された電圧Vfbは誤差増幅回路32の非反転入力であるNMOSトランジスタM14のゲートに接続されている。
The output voltage Vo is divided by resistors R1 and R2, and the divided voltage Vfb is connected to the gate of an NMOS transistor M14 which is a non-inverting input of the
誤差増幅回路32は、MOSトランジスタM11〜M15で構成された差動増幅回路である。NMOSトランジスタM13のゲートは反転入力、NMOSトランジスタM14のゲートは非反転入力になっている。
The
PMOSトランジスタM11とM12はカレントミラー回路を構成しており、差動増幅回路の負荷となっている。NMOSトランジスタM15のゲートにはバイアス電圧Vbが印加されており、定電流のバイアス電流を差動増幅回路に供給している。 The PMOS transistors M11 and M12 constitute a current mirror circuit, which is a load of the differential amplifier circuit. A bias voltage Vb is applied to the gate of the NMOS transistor M15, and a constant bias current is supplied to the differential amplifier circuit.
誤差増幅回路32の反転入力には基準電圧回路31の出力電圧Vrefが印加されて、非反転入力には前記したように出力電圧Voを分圧した電圧Vfbが印加されており、出力は出力トランジスタM1のゲートに接続されているので、誤差増幅回路32は電圧Vfbが基準電圧Vrefに等しくなるように出力トランジスタM1を制御する。
The output voltage Vref of the
電流加算回路33は、NMOSトランジスタM16〜M18、インバータ34、バイアス電源Vb、抵抗R3〜R5で構成されている。抵抗R3とR4は直列接続されており、出力端子Voと接地電位間に接続されているので、抵抗R3とR4の交点の電圧V1は出力電圧Voに比例した電圧になっている。
The current adding circuit 33 includes NMOS transistors M16 to M18, an
NMOSトランジスタM17のソースは接地(GND)され、NMOSトランジスタM17のドレインは抵抗R5を介して入力電圧VEに接続され、NMOSトランジスタM17のゲートには抵抗R3とR4の交点の電圧V1が印加されている。 The source of the NMOS transistor M17 is grounded (GND), the drain of the NMOS transistor M17 is connected to the input voltage VE through the resistor R5, and the voltage V1 at the intersection of the resistors R3 and R4 is applied to the gate of the NMOS transistor M17. Yes.
インバータ34の入力はNMOSトランジスタM17のドレインに接続され、インバータ34の出力はNMOSトランジスタM18のゲートに接続されている。
The input of the
MOSトランジスタM18のドレインは差動増幅回路の入力トランジスタM13とM14の共通ソースに接続され、MOSトランジスタM18のソースはNMOSトランジスタM16のドレインに接続されている。 The drain of the MOS transistor M18 is connected to the common source of the input transistors M13 and M14 of the differential amplifier circuit, and the source of the MOS transistor M18 is connected to the drain of the NMOS transistor M16.
NMOSトランジスタM16のソースは接地(GND)され、NMOSトランジスタM16のゲートにはバイアス電圧Vbが印加されているので、NMOSトランジスタM16のドレイン電流は定電流源になっている。 Since the source of the NMOS transistor M16 is grounded (GND) and the bias voltage Vb is applied to the gate of the NMOS transistor M16, the drain current of the NMOS transistor M16 is a constant current source.
出力電圧Voが定格出力電圧の場合は、抵抗R3とR4の交点の電圧V1はNMOSトランジスタM17の閾値電圧より少し低い電圧になるように、抵抗R3とR4の抵抗値を設定しておく。 When the output voltage Vo is the rated output voltage, the resistance values of the resistors R3 and R4 are set so that the voltage V1 at the intersection of the resistors R3 and R4 is slightly lower than the threshold voltage of the NMOS transistor M17.
この状態では、NMOSトランジスタM17はオフしているのでNMOSトランジスタM17のドレイン電圧はハイレベルとなり、インバータ34はローレベルを出力する。
In this state, the NMOS transistor M17 is off, so the drain voltage of the NMOS transistor M17 is at a high level, and the
その結果、NMOSトランジスタM18はオフするので、NMOSトランジスタM16で構成されている定電流源は誤差増幅回路32には印加されない。
As a result, the NMOS transistor M18 is turned off, so that the constant current source constituted by the NMOS transistor M16 is not applied to the
しかし、何らかの原因で出力電圧Voが上昇して、電圧V1がNMOSトランジスタM17の閾値電圧を超えると、NMOSトランジスタM17はオンとなるので、NMOSトランジスタM17のドレイン電圧はローレベルとなり、インバータ34はハイレベルを出力する。その結果、NMOSトランジスタM18はオンするので、NMOSトランジスタM16で構成されている定電流源がバイアス電流として、誤差増幅回路32に加算される。
However, if the output voltage Vo rises for some reason and the voltage V1 exceeds the threshold voltage of the NMOS transistor M17, the NMOS transistor M17 is turned on, so that the drain voltage of the NMOS transistor M17 becomes low level and the
誤差増幅回路32のバイアス電流が増加すると、誤差増幅回路32の動作スピードが速くなるので、出力電圧Voの上昇をすばやく元の定格出力電圧に戻すことができる。
When the bias current of the
しかしながら、上記従来技術は、出力電圧Voのオーバーシュートにしか対応できず、定電圧回路の立ち上がり時間を短くすることや、負荷電流が突然増加したり、入力電圧が突然低下したりした場合に発生する出力電圧Voのアンダーシュートには対応できない、という問題を有している。 However, the above prior art can only cope with overshoot of the output voltage Vo, and occurs when the rise time of the constant voltage circuit is shortened, the load current suddenly increases, or the input voltage suddenly decreases. The problem is that it cannot cope with the undershoot of the output voltage Vo.
また、抵抗R3とR4の交点の電圧V1は正確にNMOSトランジスタM17の閾値より僅かに低い電圧に設定しなければならない。一般にMOSトランジスタの閾値は製造プロセスによりばらつく。そのことを考慮すると、抵抗R3とR4の少なくともどちらか一方はトリミングによる調整が必要になるので、チップ面積の増加とコストアップは避けられない、という問題を有している。 Also, the voltage V1 at the intersection of the resistors R3 and R4 must be set to a voltage that is exactly slightly lower than the threshold value of the NMOS transistor M17. In general, the threshold value of a MOS transistor varies depending on the manufacturing process. Considering this fact, since at least one of the resistors R3 and R4 needs to be adjusted by trimming, there is a problem that an increase in chip area and an increase in cost are inevitable.
さらに、トリミングにより電圧V1をNMOSトランジスタM17の閾値より少し低い電圧に調整しても、MOSトランジスタの閾値は温度特性を持つため、温度特性を考慮すると、常温時の電圧V1はNMOSトランジスタM17の閾値よりかなり低い電圧としなければならないので、常温時にはかなり大きなオーバーシュート電圧にしか対応できない、という問題を有している。 Further, even if the voltage V1 is adjusted to a voltage slightly lower than the threshold value of the NMOS transistor M17 by trimming, the MOS transistor threshold value has temperature characteristics. Therefore, considering the temperature characteristics, the voltage V1 at normal temperature is equal to the threshold value of the NMOS transistor M17. Since the voltage must be much lower, there is a problem that only a considerably large overshoot voltage can be handled at room temperature.
さらに、抵抗R3とR4には常に電流が流れているので省電力の妨げになる、などの問題を有している。 Furthermore, since current always flows through the resistors R3 and R4, there is a problem that power saving is hindered.
本発明は、上述した実情を考慮してなされたものであって、上述した問題点を解消し、小さな出力電圧変動にもすばやく応答可能で、かつ低電力消費の定電圧回路および該定電圧回路を内蔵した電子機器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, solves the above-described problems, can respond quickly to small output voltage fluctuations, and has a low power consumption, and the constant voltage circuit. It is an object to provide an electronic device with a built-in.
本発明は、上記の課題を解決するために、次のような構成を有している。以下、請求項毎の構成とそれによる効果を述べる。 The present invention has the following configuration in order to solve the above problems. Hereinafter, the constitution for each claim and the effect thereof will be described.
a)請求項1では、入力電圧を加える入力端子と出力電圧を出力する出力端子間に接続された出力トランジスタと、基準電圧と前記出力電圧を分圧した電圧とを入力し、それらの電圧の差を増幅して出力する誤差増幅回路とを有し、前記誤差増幅回路の出力によって前記出力トランジスタを制御して定電圧の出力電圧を発生する定電圧回路であって、前記出力電圧の変化を検出する出力電圧変動検出回路と、前記誤差増幅回路のバイアス電流を増加させるバイアス電流増加回路をさらに備え、前記出力電圧の変動中は、前記出力電圧変動検出回路の出力によって、前記バイアス電流増加回路を作動させ、前記誤差増幅回路のバイアス電流を増加させるようにしたので、小さな出力電圧変動にもすばやい応答が可能となった。
a) In
請求項2記載の発明では、前記出力電圧変動検出回路は、前記出力電圧が上昇中に、前記バイアス電流増加回路を作動させるようにしたものであり、請求項3記載の発明では、前記出力電圧変動検出回路は、前記出力電圧が下降中に、前記バイアス電流増加回路を作動させるようにしたものである。どちらの方式を選択するかは定電圧回路の特性によって決めればよい。 According to a second aspect of the present invention, the output voltage fluctuation detection circuit operates the bias current increasing circuit while the output voltage is increasing. In the third aspect of the invention, the output voltage fluctuation detection circuit The fluctuation detection circuit operates the bias current increasing circuit while the output voltage is decreasing. Which method is selected may be determined according to the characteristics of the constant voltage circuit.
請求項4記載の発明では、前記出力電圧変動検出回路は前記出力電圧が上昇中および下降中に、前記バイアス電流増加回路を作動させるようにしたので、どのような定電圧回路に対しても応答速度を上げることができる。 According to a fourth aspect of the present invention, the output voltage fluctuation detecting circuit operates the bias current increasing circuit while the output voltage is rising and falling, so that it responds to any constant voltage circuit. You can increase the speed.
請求項5記載の発明では、前記出力電圧変動検出回路は、前記出力電圧の交流分を検出するようにしたので、出力電圧を検出する抵抗に常時流れていた電流を無くすことが可能となり、省電力化が図れる。 In the fifth aspect of the invention, the output voltage fluctuation detection circuit detects the AC component of the output voltage, so that it is possible to eliminate the current that was always flowing through the resistor that detects the output voltage. Electricity can be achieved.
請求項6記載の発明では、前記出力電圧変動検出回路は、前記出力電圧と接地電位間にコンデンサと1つ以上の抵抗を直列接続し、前記抵抗の両端の電圧を入力としたコンパレータを備え、該コンパレータの出力により前記バイアス電流増加回路を作動するようにしたので、出力電圧の小さな変動でもバイアス電流の増加に対応でき、応答速度を早くすることが可能となった。 In the invention according to claim 6, the output voltage fluctuation detection circuit includes a comparator in which a capacitor and one or more resistors are connected in series between the output voltage and a ground potential, and a voltage at both ends of the resistor is input. Since the bias current increasing circuit is operated by the output of the comparator, even a small fluctuation in the output voltage can cope with an increase in the bias current, and the response speed can be increased.
請求項7記載の発明では、前記出力電圧が上昇中に前記バイアス電流増加回路を作動させる第1コンパレータと、前記出力電圧が下降中に前記バイアス電流増加回路を作動させる第2コンパレータを備えるようにしたので、出力電圧の上昇および下降の両方向の小さな変動でもバイアス電流の増加に対応でき、応答速度を早くすることが可能となった。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a first comparator that operates the bias current increasing circuit while the output voltage is increasing, and a second comparator that operates the bias current increasing circuit while the output voltage is decreasing. Therefore, even a small fluctuation in both the rising and falling directions of the output voltage can cope with the increase of the bias current, and the response speed can be increased.
請求項8記載の発明では、前記コンパレータの入力にオフセット電圧を持たせたので、出力電圧が安定している場合は確実にバイアス電流を小さくすることができるようになった。 In the invention according to claim 8, since the offset voltage is given to the input of the comparator, the bias current can be surely reduced when the output voltage is stable.
請求項9記載の発明では、前記コンパレータの入力にヒステリシス電圧を持たせたので、安定な動作が可能となった。 In the invention according to claim 9, since the hysteresis voltage is given to the input of the comparator, a stable operation is possible.
請求項10記載の発明では、請求項1から9のいずれかに記載された定電圧回路を内蔵したことにより、これらの各請求項記載の発明が奏する効果を有する定電圧回路を内蔵した電子機器を実現できる。 According to a tenth aspect of the present invention, by incorporating the constant voltage circuit according to any one of the first to ninth aspects, an electronic apparatus having a built-in constant voltage circuit having the effects of the inventions according to the respective claims. Can be realized.
本発明によれば、出力電圧の変動を、コンデンサを介して抵抗の電圧降下とし、その電圧をコンパレータで検出するようにしたので、小さな出力電圧変動でも誤差増幅回路のバイアス電流を増加させることができるようになった。 According to the present invention, since the fluctuation of the output voltage is a voltage drop of the resistor via the capacitor and the voltage is detected by the comparator, the bias current of the error amplifier circuit can be increased even with a small fluctuation of the output voltage. I can do it now.
また、従来例のように常時抵抗に電流が流れることもなく、省電力化が図れるようになった。 Further, unlike the conventional example, current does not always flow through the resistor, and power saving can be achieved.
さらに、コンパレータを2つ設けて、出力電圧の上昇および下降の両方向の期間において誤差増幅回路のバイアス電流を増加させることができるので、上昇、下降共に応答速度を上げることができるようになった。 Furthermore, since two comparators are provided and the bias current of the error amplifier circuit can be increased in both the rising and falling directions of the output voltage, the response speed can be increased both in rising and falling.
さらに、コンパレータの入力にオフセット電圧を持たせたので、出力電圧が安定している場合は確実にバイアス電流を小さくすることができるようになった。さらに、コンパレータの入力にヒステリシス電圧を設けたので、安定した動作が可能となった。 Furthermore, since an offset voltage is provided at the input of the comparator, the bias current can be reliably reduced when the output voltage is stable. Furthermore, since a hysteresis voltage is provided at the input of the comparator, stable operation is possible.
また、本発明に係る定電圧回路を電子機器に組み込むことにより、上述した効果を有する定電圧回路を内蔵した電子機器が得られる。 Further, by incorporating the constant voltage circuit according to the present invention into an electronic device, an electronic device incorporating the constant voltage circuit having the above-described effects can be obtained.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図1は、本発明の第1の実施例に係る定電圧回路の構成図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of a constant voltage circuit according to a first embodiment of the present invention.
本実施例に係る定電圧回路は、同図に示すように、基準電圧Vref、誤差増幅回路11、出力トランジスタM1、バイアス電流源I1、抵抗R1とR2、出力電圧変動検出回路12、バイアス電流増加回路13で構成されている。
As shown in the figure, the constant voltage circuit according to this embodiment includes a reference voltage Vref, an
さらに、誤差増幅回路11の反転入力には基準電圧Vrefが印加され、非反転入力には出力電圧Voを抵抗R1とR2で分圧した電圧Vfbが印加されている。また、誤差増幅回路11の出力は出力トランジスタM1のゲートに接続されている。さらに、誤差増幅回路11のバイアス電流は通常は電流源I1により供給されている。
Further, the reference voltage Vref is applied to the inverting input of the
本例では出力トランジスタM1はPMOSトランジスタで構成されている。出力トランジスタM1のソースは電源Vddに、ドレインは出力端子Voに接続されている。 In this example, the output transistor M1 is a PMOS transistor. The source of the output transistor M1 is connected to the power supply Vdd, and the drain is connected to the output terminal Vo.
出力電圧変動検出回路12は、コンパレータ21と、コンデンサC1と、抵抗R3およびR4で構成されている。
The output voltage
コンデンサC1と抵抗R3およびR4は直列に接続され、かつ出力端子Voと接地電位(GND)間に接続されている。 The capacitor C1 and the resistors R3 and R4 are connected in series, and are connected between the output terminal Vo and the ground potential (GND).
抵抗R3の両端子のうち、出力端子Vo側がコンパレータ21の非反転入力に接続され、接地電位(GND)側が反転入力に接続されている。コンパレータ21の出力は後述するバイアス電流増加回路13のNMOSトランジスタM2のゲートに接続されている。
Of both terminals of the resistor R3, the output terminal Vo side is connected to the non-inverting input of the
バイアス電流増加回路13は、NMOSトランジスタM2と電流源I2で構成されている。NMOSトランジスタM2は前記コンパレータ21の出力によりオン/オフ制御される。電流源I2は誤差増幅回路11のバイアス電流源である。
The bias current increasing
この電流源I2のバイアス電流値は前記バイアス電流源I1の電流値より遥かに大きい電流値である。NMOSトランジスタM2がオンのとき、電流源I2は誤差増幅回路11のバイアス電流源となり、バイアス電流源I1にプラスされる。NMOSトランジスタM2がオフすると、電流源I2は誤差増幅回路11から切り離され、誤差増幅回路11のバイアス電流源はI1だけである。
The bias current value of the current source I2 is a current value far larger than the current value of the bias current source I1. When the NMOS transistor M2 is on, the current source I2 serves as a bias current source for the
図2は、本発明の第1の実施例における、出力電圧Voとコンパレータ21(CMP1)の出力、および誤差増幅回路11のバイアス電流の関係を示したタイミングチャートである。
FIG. 2 is a timing chart showing the relationship between the output voltage Vo, the output of the comparator 21 (CMP1), and the bias current of the
次に、図2を参照しながら、第1の実施例における定電圧回路の回路動作を説明する。
電源Vddが印加されるか、または、図示しないイネーブル信号により定電圧回路の動作が開始すると、出力電圧Voは接地電位から定格出力電圧に向かって上昇を始める。すると、コンデンサC1には充電電流が流れるため、抵抗R3の両端には電圧降下が発生する。このとき抵抗R3の両端の電圧は、出力端子Vo側の電位が接地電位側より高くなる。このため、コンパレータ21の出力は図2のCMP1出力に示すようにハイレベルとなる。
Next, the circuit operation of the constant voltage circuit in the first embodiment will be described with reference to FIG.
When the power supply Vdd is applied or the operation of the constant voltage circuit is started by an enable signal (not shown), the output voltage Vo starts to rise from the ground potential toward the rated output voltage. Then, since a charging current flows through the capacitor C1, a voltage drop occurs at both ends of the resistor R3. At this time, the voltage across the resistor R3 has a higher potential on the output terminal Vo side than on the ground potential side. For this reason, the output of the
コンパレータ21の出力がハイレベルになると、バイアス電流増加回路13のNMOSトランジスタM2がオンするので、誤差増幅回路11にバイアス電流源I2が接続される。この結果、誤差増幅回路11のバイアス電流は電流源I1+電流源I2と大きく増加するので、出力電圧Voの立ち上がりを高速にすることができるようになる。
When the output of the
出力電圧Voが定格出力電圧に到達して安定すると、コンデンサC1への充電電流がなくなるので、抵抗R3の電圧降下は0Vとなる。このためコンパレータ21の出力はローレベルとなる。
When the output voltage Vo reaches the rated output voltage and stabilizes, the charging current to the capacitor C1 disappears, so the voltage drop of the resistor R3 becomes 0V. For this reason, the output of the
コンパレータ21の出力がローレベルになると、NMOSトランジスタM2がオフとなるので、バイアス電流源I2が誤差増幅回路11から切り離される。この結果、誤差増幅回路11のバイアス電流は電流源I1だけになり、消費電流を極めて小さくすることができる。
When the output of the
出力電圧Voが定格出力電圧であっても、電源電圧Vddが上昇したり、負荷電流が減少したりして出力電圧Voが上昇すると、コンデンサC1に充電電流が流れ、前記したように誤差増幅回路11のバイアス電流として電流源I1によるバイアス電流に電流源I2によるバイアス電流がプラスされ、全体のバイアス電流が大きく増加するのですばやく元の定格出力電圧に戻すことができる。 Even if the output voltage Vo is the rated output voltage, if the power supply voltage Vdd rises or the load current decreases and the output voltage Vo rises, a charging current flows through the capacitor C1, and the error amplification circuit as described above. 11, the bias current from the current source I1 is added to the bias current from the current source I1, and the overall bias current greatly increases, so that the original rated output voltage can be quickly restored.
なお、この定電圧回路では、出力電圧Voが下降中は、コンデンサC1には放電電流が流れるため、コンパレータ21の出力はローレベルのままなので、誤差増幅回路11のバイアス電流を増加させることはできない。
In this constant voltage circuit, since the discharge current flows through the capacitor C1 while the output voltage Vo is decreasing, the output of the
図3は、本発明の第2の実施例を示す定電圧回路の構成図である。
図3の本発明の第2の実施例が前述の図1の第1の実施例と異なる点は、コンパレータ21がコンパレータ22に置き換わり、コンパレータ22の反転入力が抵抗R3の出力端子Vo側に接続され、非反転入力が抵抗R3の接地電位(GND)側に接続された点にある。
FIG. 3 is a configuration diagram of a constant voltage circuit showing a second embodiment of the present invention.
The second embodiment of the present invention shown in FIG. 3 is different from the first embodiment shown in FIG. 1 in that the
また、バイアス電流増加回路13では、NMOSトランジスタM2の代わりにNMOSトランジスタM3が使われる。その他は図1の第1の実施例と同じである。
In the bias current increasing
図4は、第2の実施例における、出力電圧Voとコンパレータ22(CMP2)の出力、および誤差増幅回路11のバイアス電流の関係を示したタイミングチャートである。
FIG. 4 is a timing chart showing the relationship between the output voltage Vo, the output of the comparator 22 (CMP2), and the bias current of the
この定電圧回路では、出力電圧Voが下降している間だけコンパレータ22がハイレベルを出力して、NMOSトランジスタM3をオンにし、誤差増幅回路11のバイアス電流として、電流源I1によるバイアス電流に電流源I2によるバイアス電流がプラスされ、全体のバイアス電流が大きく増加するのですばやく元の定格出力電圧に戻すことができる。
In this constant voltage circuit, the
すなわち、電源電圧Vddが低下したり、負荷電流が増加したりして出力電圧Voが下降したときに発生するコンデンサC1の放電電流による抵抗R3の電圧降下を検出して、誤差増幅回路11のバイアス電流を増加させ(I1+I2)、すばやく元の定格出力電圧に戻すことができる。 That is, the voltage drop of the resistor R3 due to the discharge current of the capacitor C1 generated when the power supply voltage Vdd decreases or the load current increases to decrease the output voltage Vo is detected. The current can be increased (I1 + I2) to quickly return to the original rated output voltage.
なお、この回路では、出力電圧Voが上昇中は、コンパレータ22の出力はローレベルのままなので、誤差増幅回路11のバイアス電流を増加させることはできない。
In this circuit, while the output voltage Vo is increasing, the output of the
図5は、本発明の第3の実施例に係る定電圧回路の構成図である。
本実施例は、第1の実施例と第2の実施例の構成を組み合わせたものであり、出力電圧Voが上昇している間および下降している間の両方の場合に誤差増幅回路11のバイアス電流を増加させ、高速応答できるようにしたものである。
FIG. 5 is a configuration diagram of a constant voltage circuit according to a third embodiment of the present invention.
This embodiment is a combination of the configurations of the first embodiment and the second embodiment, and the
本実施例に係る図5の定電圧回路が第1の実施例における定電圧回路(図1)と異なる点は、コンパレータ22が追加になり、コンパレータ22の反転入力が抵抗R3の出力端子Vo側に接続され、非反転入力が抵抗R3の接地電位側に接続された点と、バイアス電流増加回路13のNMOSトランジスタM2にNMOSトランジスタM3が並列に追加接続された点である。
The constant voltage circuit of FIG. 5 according to this embodiment is different from the constant voltage circuit (FIG. 1) of the first embodiment in that a
NMOSトランジスタM3のゲートはコンパレータ22の出力が接続されている。
The output of the
図6は、第3の実施例における、出力電圧Voとコンパレータ21(CMP1)と22(CMP2)の出力、および誤差増幅回路11のバイアス電流の関係を示したタイミングチャートである。
FIG. 6 is a timing chart showing the relationship between the output voltage Vo, the outputs of the comparators 21 (CMP1) and 22 (CMP2), and the bias current of the
本実施例によれば、出力電圧Voが上昇中はコンパレータ21(CMP1)の出力がハイレベルとなり、NMOSトランジスタM2をオンにし、出力電圧Voが下降中はコンパレータ22(CMP2)の出力がハイレベルとなり、NMOSトランジスタM3をオンにするので、出力電圧Voの変動中(上昇中および下降中)は誤差増幅回路11のバイアス電流として電流源I1によるバイアス電流に電流源I2によるバイアス電流がプラスされ、全体のバイアス電流が大きく増加(I1+I2)するので、出力電圧Voの変動(上昇および下降)に対して高速に応答できるようになる。
According to this embodiment, the output of the comparator 21 (CMP1) is at a high level while the output voltage Vo is increasing, the NMOS transistor M2 is turned on, and the output of the comparator 22 (CMP2) is at a high level while the output voltage Vo is decreasing. Since the NMOS transistor M3 is turned on, the bias current from the current source I2 is added to the bias current from the current source I1 as the bias current of the
なお、上記説明においてコンパレータ21と22は通常のコンパレータとして説明したが、これらのコンパレータの非反転入力に僅かにプラスのオフセット電圧を持たせておくことで、出力電圧が定格出力電圧で安定し、抵抗R3の電圧降下が0Vになった場合に確実にコンパレータの出力をローレベルに戻すことができる。
In the above description, the
さらに、これらのコンパレータの入力に僅かにヒステリシス電圧を持たせておくことで、微小な出力電圧変動には応答しなくなり、より、安定な動作が可能となる。 Further, by providing a slight hysteresis voltage to the inputs of these comparators, the comparator does not respond to minute output voltage fluctuations, and a more stable operation is possible.
もちろんオフセット電圧の値や、ヒステリシスの電圧幅は、出力電圧Voの許容電圧範囲より小さく設定しておくことは言うまでもない。 Needless to say, the value of the offset voltage and the voltage width of the hysteresis are set to be smaller than the allowable voltage range of the output voltage Vo.
また、コンパレータ21と22の入力には抵抗R3の電圧降下を入力したが、これはR3に限ることはなく、抵抗R4の電圧降下を入力してもよく、さらに、コンパレータ21は抵抗R3の電圧降下を入力し、コンパレータ22は抵抗R4の電圧降下を入力しても構わない。もちろん抵抗とコンパレータの組合せを逆にしてもよい。
In addition, although the voltage drop of the resistor R3 is input to the inputs of the
以上のように、本発明では、出力電圧Voの変動を、コンデンサC1を介して抵抗R3または抵抗R4の電圧降下とし、その電圧をコンパレータ21と22で検出するようにしたので、出力電圧Voの上昇、下降の両方の期間において誤差増幅回路11のバイアス電流を増加させることができるので、上昇、下降共に応答速度を上げることができる。
As described above, in the present invention, the fluctuation of the output voltage Vo is the voltage drop of the resistor R3 or the resistor R4 via the capacitor C1, and the voltage is detected by the
また、コンデンサC1が抵抗R3とR4に直列に接続されているため、従来例のように常時抵抗に電流が流れることもなく、省電力化が図れる。 Further, since the capacitor C1 is connected in series with the resistors R3 and R4, current does not always flow through the resistor as in the conventional example, and power saving can be achieved.
なお、上述した各実施例に係る定電圧回路を、携帯電話、モバイルコンピュータ、デジタルカメラ、携帯音楽機器など電池動作による携帯用の電子機器に組み込むことにより、出力電圧の上昇、下降の両方の期間において応答速度が速く、また省電力化が図れる電子機器が得られる。 By incorporating the constant voltage circuit according to each of the embodiments described above into a portable electronic device that operates on a battery such as a mobile phone, a mobile computer, a digital camera, or a portable music device, both periods when the output voltage rises and falls Thus, an electronic device can be obtained that has a high response speed and can save power.
11:誤差増幅回路
12:出力電圧変動検出回路
13:バイアス電流増加回路
21,22:コンパレータ
I1,I2:バイアス用電流源
Vref:基準電圧
M1:出力トランジスタ
M2,M3:NMOSトランジスタ
C1:コンデンサ
R1〜R4:抵抗
11: Error amplification circuit 12: Output voltage fluctuation detection circuit 13: Bias current increasing
Claims (10)
前記出力電圧の変化を検出する出力電圧変動検出回路と、
前記誤差増幅回路のバイアス電流を増加させるバイアス電流増加回路をさらに備え、
前記出力電圧の変動中は、前記出力電圧変動検出回路の出力によって、前記バイアス電流増加回路を作動させ、前記誤差増幅回路のバイアス電流を増加させるようにしたことを特徴とする定電圧回路。 An input transistor that is connected between an input terminal that applies an input voltage and an output terminal that outputs an output voltage, and a reference voltage and a voltage obtained by dividing the output voltage are input, and the difference between the voltages is amplified and output. A constant voltage circuit that generates an output voltage of a constant voltage by controlling the output transistor according to an output of the error amplification circuit,
An output voltage fluctuation detection circuit for detecting a change in the output voltage;
A bias current increasing circuit for increasing the bias current of the error amplifier circuit;
A constant voltage circuit, wherein the bias current increasing circuit is operated by the output of the output voltage fluctuation detecting circuit during the output voltage fluctuation to increase the bias current of the error amplifying circuit.
前記出力電圧変動検出回路は、前記出力電圧が上昇中に、前記バイアス電流増加回路を作動させるようにしたことを特徴とする定電圧回路。 The constant voltage circuit according to claim 1,
The constant voltage circuit, wherein the output voltage fluctuation detection circuit operates the bias current increasing circuit while the output voltage is rising.
前記出力電圧変動検出回路は、前記出力電圧が下降中に、前記バイアス電流増加回路を作動させるようにしたことを特徴とする定電圧回路。 The constant voltage circuit according to claim 1,
The constant voltage circuit, wherein the output voltage fluctuation detection circuit operates the bias current increasing circuit while the output voltage is decreasing.
前記出力電圧変動検出回路は、前記出力電圧の上昇中および下降中に、前記バイアス電流増加回路を作動させるようにしたことを特徴とする定電圧回路。 The constant voltage circuit according to claim 1,
The constant voltage circuit, wherein the output voltage fluctuation detection circuit operates the bias current increasing circuit while the output voltage is rising and falling.
前記出力電圧変動検出回路は、前記出力電圧の交流分を検出するようにしたことを特徴とする定電圧回路。 In the constant voltage circuit according to any one of claims 1 to 4,
The constant voltage circuit, wherein the output voltage fluctuation detection circuit detects an AC component of the output voltage.
前記出力電圧変動検出回路は、前記出力電圧と接地電位間にコンデンサと1つ以上の抵抗を直列接続し、
前記抵抗の両端の電圧を入力としたコンパレータを備え、
該コンパレータの出力により前記バイアス電流増加回路を作動するようにしたことを特徴とする定電圧回路。 The constant voltage circuit according to claim 5,
The output voltage fluctuation detection circuit includes a capacitor and one or more resistors connected in series between the output voltage and a ground potential,
Comparing with the voltage across the resistor as input,
A constant voltage circuit, wherein the bias current increasing circuit is operated by an output of the comparator.
前記出力電圧が上昇中に前記バイアス電流増加回路を作動させる第1コンパレータと、
前記出力電圧が下降中に前記バイアス電流増加回路を作動させる第2コンパレータを備えたことを特徴とする定電圧回路。 The constant voltage circuit according to claim 6,
A first comparator that activates the bias current increase circuit while the output voltage is rising;
A constant voltage circuit comprising: a second comparator that operates the bias current increasing circuit while the output voltage is decreasing.
前記コンパレータの入力にオフセット電圧を持たせたことを特徴とする定電圧回路。 In the constant voltage circuit according to claim 6 or 7,
A constant voltage circuit having an offset voltage at an input of the comparator.
前記コンパレータの入力にヒステリシス電圧を持たせたことを特徴とする定電圧回路。 The constant voltage circuit according to any one of claims 6 to 8,
A constant voltage circuit characterized in that a hysteresis voltage is given to an input of the comparator.
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