JP2021170323A - Constant voltage power circuit - Google Patents

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Abstract

To make it possible to improve load regulation characteristics including a light load period with less output current.SOLUTION: A constant voltage power circuit comprises: a PMOS-type transistor MP1 that has a source connected with a first power terminal 1 and a drain connected with an output terminal 3, and obtains a predetermined output voltage; an error amplifier 6 that has a non-inverting input terminal 62 connected with an output voltage detection circuit 7, an inverting input terminal 61 connected with a reference voltage source 5, and an output terminal 63 connected to a gate of the transistor MP1, and supplies a voltage proportional to the difference between the output voltage and a reference voltage to the gate of the transistor MP1; a positive feedback circuit 8 that includes a PMOS-type transistor MP2 in which the transistor MP1 and a source are connected with each other, and feeds back a voltage according to an output current from the transistor MP1 to the gate of the transistor MP1; and a bias circuit 9 that is provided between an output terminal of the error amplifier 6 and the positive feedback circuit 8 and supplies a bias voltage to a gate of the transistor MP2.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、所定の出力電圧を供給可能な定電圧電源回路に関する。 The present invention relates to a constant voltage power supply circuit capable of supplying a predetermined output voltage.

所定の出力電圧を供給可能な電源回路として、例えばレギュレータ回路等により構成された定電圧電源回路が用いられている。 As a power supply circuit capable of supplying a predetermined output voltage, for example, a constant voltage power supply circuit composed of a regulator circuit or the like is used.

定電圧電源回路の従来例として、例えば特許文献1には、起動時や過負荷時に内部の消費電流を制限し、オーバシュートの発生を抑制できるようにした定電圧電源回路が開示されている。 As a conventional example of a constant voltage power supply circuit, for example, Patent Document 1 discloses a constant voltage power supply circuit that limits the internal current consumption at startup or overload to suppress the occurrence of overshoot.

特開2010−079653号公報JP-A-2010-079653

定電圧電源回路では、出力電流に対する出力電圧の変動特性、いわゆるロードレギュレーション特性の改善が課題となっている。最近では、定電圧電源回路を搭載したバッテリー駆動機器等の機器の動作時間を延ばすために、定電圧電源回路の消費電流の低減化が年々進んでいる。このような状況で、特に出力電流の少ない軽負荷時において出力電流に対する出力電圧の低下が大きくなるため、ロードレギュレーション特性の改善が求められている。 In the constant voltage power supply circuit, improvement of the fluctuation characteristic of the output voltage with respect to the output current, that is, the so-called load regulation characteristic, is an issue. Recently, in order to extend the operating time of devices such as battery-powered devices equipped with a constant-voltage power supply circuit, the current consumption of the constant-voltage power supply circuit has been reduced year by year. In such a situation, the output voltage drops significantly with respect to the output current, especially when the load is light with a small output current, so that the load regulation characteristics are required to be improved.

本発明は、出力電流の少ない軽負荷時を含めて、ロードレギュレーション特性を改善することが可能な定電圧電源回路を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a constant voltage power supply circuit capable of improving load regulation characteristics even at a light load with a small output current.

本発明は、ソースが第1電源に接続され、ドレインより所定の出力電圧を得る第1導電型の第1トランジスタと、前記出力電圧と基準電圧との差分に比例する電圧を前記第1トランジスタのゲートに供給する誤差増幅器と、前記第1トランジスタとソースが相互に接続された第1導電型の第2トランジスタを含み、前記第1トランジスタの出力電流に応じた電圧を前記第1トランジスタのゲートに帰還する正帰還回路と、前記誤差増幅器の出力端と前記正帰還回路との間に設けられ、前記第2トランジスタのゲートにバイアス電圧を供給するバイアス回路と、を備えた定電圧電源回路を提供する。 In the present invention, the source is connected to the first power supply, the first conductive type first transistor that obtains a predetermined output voltage from the drain, and the voltage proportional to the difference between the output voltage and the reference voltage of the first transistor. An error amplifier supplied to the gate and a first conductive type second transistor in which the first transistor and the source are interconnected are included, and a voltage corresponding to the output current of the first transistor is applied to the gate of the first transistor. Provided is a constant voltage power supply circuit including a positive feedback circuit for feedback and a bias circuit provided between the output end of the error amplifier and the positive feedback circuit to supply a bias voltage to the gate of the second transistor. do.

また、本発明は、上記の定電圧電源回路であって、前記正帰還回路は、前記第2トランジスタと、カレントミラーを構成する第2導電型の第3トランジスタ及び第4トランジスタと、を有し、前記第3トランジスタのドレイン及びゲートが前記第2トランジスタのドレインに接続され、前記第4トランジスタのドレインが前記誤差増幅器の出力端に接続される、定電圧電源回路を提供する。 Further, the present invention is the above-mentioned constant voltage power supply circuit, and the positive feedback circuit includes the second transistor and a second conductive type third transistor and a fourth transistor constituting a current mirror. Provided is a constant voltage power supply circuit in which the drain and gate of the third transistor are connected to the drain of the second transistor, and the drain of the fourth transistor is connected to the output end of the error amplifier.

また、本発明は、上記の定電圧電源回路であって、前記バイアス回路は、前記誤差増幅器の出力端にゲートが接続され、ドレインが前記第1電源に接続された第2導電型の第5トランジスタを含み、前記第2トランジスタのゲートが前記第5トランジスタのソースに接続される、定電圧電源回路を提供する。 Further, the present invention is the above-mentioned constant voltage power supply circuit, in which the bias circuit is a second conductive type fifth in which a gate is connected to the output end of the error amplifier and the drain is connected to the first power supply. Provided is a constant voltage power supply circuit that includes a transistor and in which the gate of the second transistor is connected to the source of the fifth transistor.

また、本発明は、上記の定電圧電源回路であって、前記バイアス回路が供給する前記バイアス電圧は、前記第1トランジスタの前記出力電流の増加に応じて増加する、定電圧電源回路を提供する。 The present invention also provides the constant voltage power supply circuit, wherein the bias voltage supplied by the bias circuit increases as the output current of the first transistor increases. ..

また、本発明は、上記の定電圧電源回路であって、前記バイアス回路は、前記誤差増幅器の出力端にゲートが接続され、ドレインが前記第1電源に接続された第2導電型の第5トランジスタと、前記第5トランジスタに直列接続され、前記第5トランジスタのドレインに定電流を供給する第1の電流源と、前記第1の電流源と並列接続され、前記第5トランジスタに前記出力電流に比例した電流を供給する第2の電流源と、を含み、前記第2トランジスタのゲートが前記第5トランジスタのソースに接続される、定電圧電源回路を提供する。 Further, the present invention is the above-mentioned constant voltage power supply circuit, in which the bias circuit is a second conductive type fifth with a gate connected to the output end of the error amplifier and a drain connected to the first power supply. The transistor is connected in series with the fifth transistor, the first current source for supplying a constant current to the drain of the fifth transistor, and the first current source are connected in parallel, and the output current is connected to the fifth transistor. Provided is a constant voltage power supply circuit that includes a second current source that supplies a current proportional to the current, and the gate of the second transistor is connected to the source of the fifth transistor.

本発明によれば、出力電流の少ない軽負荷時を含めて、ロードレギュレーション特性を改善することが可能な定電圧電源回路を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a constant voltage power supply circuit capable of improving load regulation characteristics even at a light load with a small output current.

第1の実施形態の定電圧電源回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the constant voltage power supply circuit of 1st Embodiment. トランジスタMP2におけるバイアス電圧の有無によるドレイン電流特性の変化の一例を示す特性図である。It is a characteristic figure which shows an example of the change of the drain current characteristic by the presence or absence of a bias voltage in a transistor MP2. 第1の実施形態の定電圧電源回路の具体的な構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the specific configuration example of the constant voltage power supply circuit of 1st Embodiment. 本実施形態における出力電圧特性の一例を示す特性図である。It is a characteristic figure which shows an example of the output voltage characteristic in this embodiment. 第2の実施形態の定電圧電源回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the constant voltage power supply circuit of 2nd Embodiment. 第3の実施形態の定電圧電源回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the constant voltage power supply circuit of 3rd Embodiment. 第4の実施形態の定電圧電源回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the constant voltage power supply circuit of 4th Embodiment. 第5の実施形態の定電圧電源回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the constant voltage power supply circuit of 5th Embodiment. トランジスタMP2におけるバイアス電圧の有無、増加によるドレイン電流特性の変化の一例を示す特性図である。It is a characteristic diagram which shows an example of the change of the drain current characteristic by the presence / absence of a bias voltage in a transistor MP2, and the increase. 第5の実施形態の定電圧電源回路の具体的な構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the specific structural example of the constant voltage power supply circuit of 5th Embodiment. 第5の実施形態における出力電圧特性の一例を示す特性図である。It is a characteristic figure which shows an example of the output voltage characteristic in 5th Embodiment. 比較例の定電圧電源回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the constant voltage power supply circuit of the comparative example.

以下、本発明に係る定電圧電源回路を具体的に開示した実施形態(以下、「本実施形態」という)について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment in which the constant voltage power supply circuit according to the present invention is specifically disclosed (hereinafter, referred to as “the present embodiment”) will be described in detail with reference to the drawings.

(本実施形態に至る背景)
まず、比較例として従来より用いられる定電圧電源回路の一例を説明する。
(Background to this embodiment)
First, an example of a conventional constant voltage power supply circuit will be described as a comparative example.

図12は、比較例の定電圧電源回路の構成を示す回路図である。定電圧電源回路50は、第1電源端子51、第2電源端子52、出力端子53、電流源54、基準電圧源55、誤差増幅器56を有する。第1電源端子51は、高電位電源としての第1の電源電圧VDDが印加される。第2電源端子52は、低電位電源としての第2の電源電圧VSS(VSS<VDD)が印加される。出力端子53は、電源回路の出力として出力電圧VREGを出力する。 FIG. 12 is a circuit diagram showing a configuration of a constant voltage power supply circuit of a comparative example. The constant voltage power supply circuit 50 includes a first power supply terminal 51, a second power supply terminal 52, an output terminal 53, a current source 54, a reference voltage source 55, and an error amplifier 56. A first power supply voltage VDD as a high-potential power supply is applied to the first power supply terminal 51. A second power supply voltage VSS (VSS <VDD) as a low-potential power supply is applied to the second power supply terminal 52. The output terminal 53 outputs the output voltage VREG as the output of the power supply circuit.

定電圧電源回路50は、トランジスタMN4,MN5,MN6,MP3,MP4により構成される誤差増幅器56を有する。誤差増幅器56は、NMOS型のトランジスタMN4,MN5,MN6により構成される差動回路と、カレントミラー接続されたPMOS型のトランジスタMP3,MP4により構成される差動回路の能動負荷とを有する。また、トランジスタMN6とカレントミラー接続されたNMOS型のトランジスタMN7を有する。トランジスタMN7は、ゲートとドレインが電流源54に接続され、電流源54の電流ISをトランジスタMN6にバイアス電流として供給する。 The constant voltage power supply circuit 50 has an error amplifier 56 composed of transistors MN4, MN5, MN6, MP3, and MP4. The error amplifier 56 has a differential circuit composed of NMOS-type transistors MN4, MN5, and MN6, and an active load of the differential circuit composed of MOSFET-type transistors MP3 and MP4 connected to the current mirror. Further, it has an NMOS type transistor MN7 connected to the transistor MN6 in a current mirror. In the transistor MN7, the gate and drain are connected to the current source 54, and the current IS of the current source 54 is supplied to the transistor MN6 as a bias current.

誤差増幅器56は、反転入力端561に基準電圧VRを供給する基準電圧源55が接続され、非反転入力端562に出力電圧検出回路57が接続される。誤差増幅器56の出力端563には、出力用のPMOS型のトランジスタMP1のゲートが接続される。トランジスタMP1は、ソースが第1電源端子51に接続され、ドレインが出力端子53及び出力電圧検出回路57に接続されている。出力電圧検出回路57は、出力端子53と第2電源端子52との間に直列接続された抵抗R3,R4により構成され、抵抗R3,R4の共通接続点が誤差増幅器56の非反転入力端562に接続され、出力電圧VREGを検出する。定電圧電源回路50は、基準電圧源55の基準電圧VRと、抵抗R3,R4により出力電圧が抵抗分圧されて得られた帰還信号電圧との差が誤差増幅器56により増幅され、出力用のトランジスタMP1へ印加されることで、出力電圧VREGが所定値となるような構成となっている。 In the error amplifier 56, a reference voltage source 55 that supplies a reference voltage VR is connected to the inverting input terminal 561, and an output voltage detection circuit 57 is connected to the non-inverting input terminal 562. The gate of the epitaxial-type transistor MP1 for output is connected to the output end 563 of the error amplifier 56. The source of the transistor MP1 is connected to the first power supply terminal 51, and the drain is connected to the output terminal 53 and the output voltage detection circuit 57. The output voltage detection circuit 57 is composed of resistors R3 and R4 connected in series between the output terminal 53 and the second power supply terminal 52, and the common connection point of the resistors R3 and R4 is the non-inverting input terminal 562 of the error amplifier 56. It is connected to and detects the output voltage VREG. In the constant voltage power supply circuit 50, the difference between the reference voltage VR of the reference voltage source 55 and the feedback signal voltage obtained by dividing the output voltage by the resistors R3 and R4 is amplified by the error amplifier 56 and used for output. The output voltage VREG becomes a predetermined value when applied to the transistor MP1.

定電圧電源回路50は、PMOS型のトランジスタMP2と、NMOS型のトランジスタMN1,MN2とを含んで構成される正帰還回路58を有する。トランジスタMP2は、ソースが第1電源端子51に接続され、ゲートが誤差増幅器56の出力端563に接続されている。トランジスタMN1,MN2は、カレントミラーを構成し、トランジスタMN1のゲートとドレインがトランジスタMP2のドレインに接続され、トランジスタMN2のドレインが誤差増幅器56の出力端563に接続され、トランジスタMP2のドレイン電流をトランジスタMN2のドレインにミラーする。 The constant voltage power supply circuit 50 includes a positive feedback circuit 58 including a MOSFET type transistor MP2 and an NMOS type transistors MN1 and MN2. The source of the transistor MP2 is connected to the first power supply terminal 51, and the gate is connected to the output end 563 of the error amplifier 56. The transistors MN1 and MN2 form a current mirror, the gate and drain of the transistor MN1 are connected to the drain of the transistor MP2, the drain of the transistor MN2 is connected to the output end 563 of the error amplifier 56, and the drain current of the transistor MP2 is transferred to the transistor. Mirror to the drain of MN2.

上記のように構成された定電圧電源回路50において、トランジスタMP1のドレインに流れる出力電流に応じて、正帰還回路58のトランジスタMP2のドレインには、出力電流に比例したドレイン電流が流れる。また、正帰還回路58において、トランジスタMP2のドレイン電流に比例した電流が、トランジスタMN2のドレインにミラーされる。このため、誤差増幅器56の出力端563では、トランジスタMN2によってトランジスタMP1の出力電流に比例する電流が引き込まれ、誤差増幅器56の出力特性が遷移する。正帰還回路58を設けることにより、誤差増幅器56が本来持つ利得に加えて正帰還回路58の利得が加えられ、トランジスタMP1の出力電圧に応じてゲート電圧を変化させることができ、出力電圧のロードレギュレーション特性を改善できる。 In the constant voltage power supply circuit 50 configured as described above, a drain current proportional to the output current flows through the drain of the transistor MP2 of the positive feedback circuit 58 according to the output current flowing through the drain of the transistor MP1. Further, in the positive feedback circuit 58, a current proportional to the drain current of the transistor MP2 is mirrored by the drain of the transistor MN2. Therefore, at the output terminal 563 of the error amplifier 56, a current proportional to the output current of the transistor MP1 is drawn by the transistor MN2, and the output characteristics of the error amplifier 56 transition. By providing the positive feedback circuit 58, the gain of the positive feedback circuit 58 is added in addition to the gain originally possessed by the error amplifier 56, and the gate voltage can be changed according to the output voltage of the transistor MP1 to load the output voltage. The regulation characteristics can be improved.

図12の構成では、出力電流が大きくなる通常負荷時には、トランジスタMP1が強反転領域での動作となり、トランジスタMP2のドレイン電流も十分大きいため、正帰還回路58によりロードレギュレーション特性が大きく改善される。しかし、出力電流が少なくなる軽負荷時には、トランジスタMP1がサブスレッショルド領域(弱反転領域)での動作となり、トランジスタMP2のドレイン電流は微小になるため、正帰還回路58による効果が十分に得られないという課題がある。 In the configuration of FIG. 12, under a normal load in which the output current is large, the transistor MP1 operates in the strong inversion region, and the drain current of the transistor MP2 is also sufficiently large, so that the positive feedback circuit 58 greatly improves the load regulation characteristic. However, when the output current is low and the load is light, the transistor MP1 operates in the subthreshold region (weakly inverted region), and the drain current of the transistor MP2 becomes very small, so that the effect of the positive feedback circuit 58 cannot be sufficiently obtained. There is a problem.

本実施形態では、上記事情に鑑み、出力電流が少ない領域でのロードレギュレーション特性を改善することが可能な定電圧電源回路の構成例を示す。 In this embodiment, in view of the above circumstances, a configuration example of a constant voltage power supply circuit capable of improving the load regulation characteristic in a region where the output current is small is shown.

(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態の定電圧電源回路の構成を示す回路図である。本実施形態の定電圧電源回路10は、第1電源端子(VDD)1、第2電源端子(VSS)2、出力端子(VREG)3、電流源(IS)4、基準電圧源(VR)5、誤差増幅器6を有する。第1電源端子1は、第1電源である高電位電源としての第1の電源電圧VDDが印加される。第2電源端子2は、第2電源である低電位電源としての第2の電源電圧VSS(VSS<VDD)が印加される。出力端子3は、電源回路の出力として出力電圧VREGを出力する。電流源4は、第1電源端子1に接続され、電流ISを供給する電流源である。基準電圧源5は、基準電圧VRを供給する電圧源である。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a constant voltage power supply circuit according to the first embodiment. The constant voltage power supply circuit 10 of the present embodiment has a first power supply terminal (VDD) 1, a second power supply terminal (VSS) 2, an output terminal (VREG) 3, a current source (IS) 4, and a reference voltage source (VR) 5. , Has an error amplifier 6. A first power supply voltage VDD as a high-potential power supply, which is a first power supply, is applied to the first power supply terminal 1. A second power supply voltage VSS (VSS <VDD) as a low-potential power supply, which is a second power supply, is applied to the second power supply terminal 2. The output terminal 3 outputs the output voltage VREG as the output of the power supply circuit. The current source 4 is a current source that is connected to the first power supply terminal 1 and supplies the current IS. The reference voltage source 5 is a voltage source that supplies the reference voltage VR.

定電圧電源回路10は、NMOS型のトランジスタ(NMOSトランジスタ)MN4,MN5,MN6と、PMOS型のトランジスタ(PMOSトランジスタ)MP3,MP4とを含んで構成される誤差増幅器6を有する。トランジスタMN4,MN5,MN6は、差動回路を構成する。トランジスタMP3,MP4は、カレントミラー接続され、トランジスタMN4〜MN6による差動回路の能動負荷を構成する。また、トランジスタMN6とカレントミラー接続されたNMOS型のトランジスタMN7を有する。トランジスタMN7は、ゲートとドレインが電流源4に接続され、電流源4の電流ISをトランジスタMN6にバイアス電流として供給する。 The constant voltage power supply circuit 10 includes an error amplifier 6 including an NMOS type transistors ( The transistors MN4, MN5, and MN6 form a differential circuit. The transistors MP3 and MP4 are connected to the current mirror and form an active load of the differential circuit by the transistors MN4 to MN6. Further, it has an NMOS type transistor MN7 connected to the transistor MN6 in a current mirror. In the transistor MN7, the gate and drain are connected to the current source 4, and the current IS of the current source 4 is supplied to the transistor MN6 as a bias current.

誤差増幅器6は、反転入力端61に基準電圧源5が接続され、非反転入力端62に出力電圧検出回路7が接続される。誤差増幅器6の出力端63には、出力用のトランジスタであるPMOS型のトランジスタMP1のゲートが接続される。トランジスタMP1は、第1導電型の第1トランジスタに相当し、ソースが第1電源端子1に接続され、ドレインが出力端子3及び出力電圧検出回路7に接続され、ドレインより所定の出力電圧を得る。出力電圧検出回路7は、出力端子3と第2電源端子2との間に直列接続された抵抗R3,R4により構成され、抵抗R3,R4の共通接続点が誤差増幅器6の非反転入力端62に接続され、出力電圧VREGを検出する。誤差増幅器6は、出力電圧VREGと基準電圧VRとの差分に比例する電圧をトランジスタMP1のゲートに供給する。 In the error amplifier 6, the reference voltage source 5 is connected to the inverting input terminal 61, and the output voltage detection circuit 7 is connected to the non-inverting input terminal 62. The gate of the epitaxial transistor MP1 which is an output transistor is connected to the output terminal 63 of the error amplifier 6. The transistor MP1 corresponds to the first conductive type first transistor, the source is connected to the first power supply terminal 1, the drain is connected to the output terminal 3 and the output voltage detection circuit 7, and a predetermined output voltage is obtained from the drain. .. The output voltage detection circuit 7 is composed of resistors R3 and R4 connected in series between the output terminal 3 and the second power supply terminal 2, and the common connection point of the resistors R3 and R4 is the non-inverting input terminal 62 of the error amplifier 6. It is connected to and detects the output voltage VREG. The error amplifier 6 supplies a voltage proportional to the difference between the output voltage VREG and the reference voltage VR to the gate of the transistor MP1.

このように、定電圧電源回路10は、基準電圧源5の基準電圧VRと、抵抗R3,R4により出力電圧が抵抗分圧されて得られた帰還信号電圧との差が誤差増幅器6により増幅され、出力用のトランジスタMP1へ印加される。これにより、基準電圧と帰還信号電圧との差が零となるように制御され、出力電圧VREGが所定値の定電圧となるように構成とされる。 In this way, in the constant voltage power supply circuit 10, the difference between the reference voltage VR of the reference voltage source 5 and the feedback signal voltage obtained by dividing the output voltage by the resistors R3 and R4 is amplified by the error amplifier 6. , Is applied to the output transistor MP1. As a result, the difference between the reference voltage and the feedback signal voltage is controlled to be zero, and the output voltage VREG is configured to be a constant voltage of a predetermined value.

定電圧電源回路10は、PMOS型のトランジスタMP2と、NMOS型のトランジスタMN1,MN2とを含んで構成される正帰還回路8を有する。トランジスタMP2は、第1導電型の第2トランジスタに相当し、トランジスタMP1とソースが相互に接続され、ゲートが後述するバイアス回路9を介して誤差増幅器6の出力端63に接続されている。トランジスタMN1は、第2導電型の第3トランジスタに相当し、ゲートとドレインがトランジスタMP2のドレインに接続され、ソースが第2電源端子2に接続されている。トランジスタMN2は、第2導電型の第4トランジスタに相当し、ドレインが誤差増幅器6の出力端63に接続され、ゲートがトランジスタMN1のゲートに接続され、ソースが第2電源端子2に接続されている。これらトランジスタMN1,MN2はカレントミラーを構成し、トランジスタMP2のドレイン電流をトランジスタMN2のドレインにミラーする。 The constant voltage power supply circuit 10 includes a positive feedback circuit 8 including a MOSFET type transistor MP2 and an NMOS type transistors MN1 and MN2. The transistor MP2 corresponds to a first conductive type second transistor, and the transistor MP1 and the source are connected to each other, and the gate is connected to the output terminal 63 of the error amplifier 6 via a bias circuit 9 described later. The transistor MN1 corresponds to a second conductive type third transistor, and the gate and drain are connected to the drain of the transistor MP2, and the source is connected to the second power supply terminal 2. The transistor MN2 corresponds to the second conductive type fourth transistor, the drain is connected to the output terminal 63 of the error amplifier 6, the gate is connected to the gate of the transistor MN1, and the source is connected to the second power supply terminal 2. There is. These transistors MN1 and MN2 form a current mirror, and the drain current of the transistor MP2 is mirrored to the drain of the transistor MN2.

定電圧電源回路10において、トランジスタMP1のドレインに流れる出力電流に応じて、正帰還回路8のトランジスタMP2のドレインには、出力電流に比例したドレイン電流が流れる。また、正帰還回路8において、トランジスタMP2のドレイン電流に比例した電流が、トランジスタMN2のドレインにミラーされる。 In the constant voltage power supply circuit 10, a drain current proportional to the output current flows through the drain of the transistor MP2 of the positive feedback circuit 8 according to the output current flowing through the drain of the transistor MP1. Further, in the positive feedback circuit 8, a current proportional to the drain current of the transistor MP2 is mirrored by the drain of the transistor MN2.

トランジスタMP2は、トランジスタMP1とゲート長が等しく、トランジスタMP2,MP1のゲート幅の比はMP2:MP1=1:nに設定されている(n>1)。トランジスタMP2にバイアス電圧を印加しない場合、トランジスタMP2,MP1のゲート−ソース間電圧は共通であるため、トランジスタMP2のドレイン電流は、トランジスタMP1のドレイン電流の1/nとなる。 The transistor MP2 has the same gate length as the transistor MP1, and the ratio of the gate widths of the transistors MP2 and MP1 is set to MP2: MP1 = 1: n (n> 1). When the bias voltage is not applied to the transistor MP2, the gate-source voltage of the transistors MP2 and MP1 is common, so that the drain current of the transistor MP2 is 1 / n of the drain current of the transistor MP1.

正帰還回路8のトランジスタMN1,MN2は、そのゲート幅比がMN1:MN2=m:1に設定されている(mは正の値)。このため、トランジスタMN2のドレインを誤差増幅器6の出力端63に接続した場合、トランジスタMN2は、誤差増幅器6の出力端63からトランジスタMP1の出力電流量の1/(m×n)の電流を引き込み、誤差増幅器6の出力特性を大きく遷移させることができる。これにより、誤差増幅器6が本来持つ利得に加えて正帰還回路8の利得が加えられるので、トランジスタMP1の出力電圧に応じてゲート電圧を変化させることができ、ロードレギュレーション特性を改善できる。 The gate width ratio of the transistors MN1 and MN2 of the positive feedback circuit 8 is set to MN1: MN2 = m: 1 (m is a positive value). Therefore, when the drain of the transistor MN2 is connected to the output terminal 63 of the error amplifier 6, the transistor MN2 draws a current of 1 / (m × n) of the output current amount of the transistor MP1 from the output terminal 63 of the error amplifier 6. , The output characteristic of the error amplifier 6 can be largely changed. As a result, since the gain of the positive feedback circuit 8 is added in addition to the gain originally possessed by the error amplifier 6, the gate voltage can be changed according to the output voltage of the transistor MP1, and the load regulation characteristic can be improved.

出力電流が全くない無負荷の場合には、トランジスタMP1は抵抗R3,R4に流れる電流のみを供給する。定電圧電源回路に低消費電流化が求められる場合、抵抗R3、R4は数MΩの高い抵抗値のものが用いられる。このとき、負荷を駆動するトランジスタMP1は、サブスレッショルド領域(弱反転領域)で動作するよう誤差増幅器6により制御される。出力電流が徐々に増加すると、トランジスタMP1は強反転領域での動作へ移る。 In the case of no load with no output current, the transistor MP1 supplies only the current flowing through the resistors R3 and R4. When low current consumption is required for the constant voltage power supply circuit, resistors R3 and R4 with a high resistance value of several MΩ are used. At this time, the transistor MP1 that drives the load is controlled by the error amplifier 6 so as to operate in the subthreshold region (weakly inverted region). When the output current gradually increases, the transistor MP1 shifts to the operation in the strong inversion region.

定電圧電源回路10の出力電圧VREGは、出力電流が少ない軽負荷の領域では、トランジスタMP1がサブスレッショルド領域(弱反転領域)で動作するため、電圧が大きく変動する。出力電流がより増大すると、強反転領域での動作となり出力電圧VREGは出力電流に対して2乗の特性へと移り、電圧が下降する軌跡を辿る。 In the output voltage VREG of the constant voltage power supply circuit 10, the transistor MP1 operates in the subthreshold region (weakly inverted region) in the light load region where the output current is small, so that the voltage fluctuates greatly. When the output current increases further, the operation is performed in the strong inversion region, the output voltage VREG shifts to the characteristic of being squared with respect to the output current, and follows a trajectory in which the voltage drops.

定電圧電源回路10の出力電圧特性は、ロードレギュレーション特性として表すことができ、ロードレギュレーション特性は出力電流の任意の2点I1,I2の間での出力電圧VREGの下降傾斜の度合で表され、一般に以下の式(1)で定義される。 The output voltage characteristic of the constant voltage power supply circuit 10 can be expressed as a load regulation characteristic, and the load regulation characteristic is expressed by the degree of downward inclination of the output voltage VREG between arbitrary two points I1 and I2 of the output current. Generally, it is defined by the following equation (1).

Figure 2021170323
Figure 2021170323

上記式において、VR1:出力電流がI1のときの出力電圧、VR2:出力電流がI2のときの出力電圧である。ロードレギュレーション特性は、定電圧電源回路の性能指標の1つとして用いられ、この特性の良し悪しが回路選択の重要な要素となる。出力電流の全領域に渡ってロードレギュレーション特性を改善するためには、式(1)のLRの値が小さい方が望ましい。 In the above equation, VR1: the output voltage when the output current is I1, and VR2: the output voltage when the output current is I2. The load regulation characteristic is used as one of the performance indexes of the constant voltage power supply circuit, and the quality of this characteristic is an important factor in circuit selection. In order to improve the load regulation characteristics over the entire region of the output current, it is desirable that the value of LR in the equation (1) is small.

本実施形態の定電圧電源回路10は、正帰還回路8におけるトランジスタMP2のゲートと誤差増幅器6の出力端63との間に、バイアス電圧VBを印加するバイアス回路9を有する。バイアス回路9は定電圧源として機能し、バイアス回路9よりトランジスタMP2のゲートにバイアス電圧VBを印加して順方向にバイアスすることによって、トランジスタMP2に所定量以上のドレイン電流を流すことが可能となる。 The constant voltage power supply circuit 10 of the present embodiment includes a bias circuit 9 for applying a bias voltage VB between the gate of the transistor MP2 in the positive feedback circuit 8 and the output terminal 63 of the error amplifier 6. The bias circuit 9 functions as a constant voltage source, and by applying a bias voltage VB to the gate of the transistor MP2 from the bias circuit 9 and biasing in the forward direction, it is possible to flow a drain current of a predetermined amount or more through the transistor MP2. Become.

図2は、トランジスタMP2におけるバイアス電圧の有無によるドレイン電流特性の変化の一例を示す特性図である。図2において、定電圧電源回路10の出力電流に対するトランジスタMP2のドレイン電流の変化を示している。バイアス電圧を印加しない場合、トランジスタMP2は、破線で示す特性のように出力電流に比例してドレイン電流が流れる。バイアス電圧を印加すると、トランジスタMP2は、実線で示す特性のように出力電流が少ない領域で多くのドレイン電流が流れるようになる。 FIG. 2 is a characteristic diagram showing an example of a change in drain current characteristics depending on the presence or absence of a bias voltage in the transistor MP2. FIG. 2 shows a change in the drain current of the transistor MP2 with respect to the output current of the constant voltage power supply circuit 10. When no bias voltage is applied, the drain current flows through the transistor MP2 in proportion to the output current as shown by the broken line. When a bias voltage is applied, the transistor MP2 has a large drain current flowing in a region where the output current is small as shown by the characteristics shown by the solid line.

図3は、第1の実施形態の定電圧電源回路の具体的な構成例を示す回路図である。図3の定電圧電源回路10Aは、バイアス回路9の具体的な回路構成例を示したものである。ここでは、図1に示した定電圧電源回路10の構成と異なる部分を中心に説明し、同様の構成要素については同一符号を付して説明を省略する。 FIG. 3 is a circuit diagram showing a specific configuration example of the constant voltage power supply circuit of the first embodiment. The constant voltage power supply circuit 10A of FIG. 3 shows a specific circuit configuration example of the bias circuit 9. Here, the parts different from the configuration of the constant voltage power supply circuit 10 shown in FIG. 1 will be mainly described, and the same components will be designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

バイアス回路9は、NMOS型のトランジスタMN8,MN9を有して構成される。トランジスタMN8は、第1の電流源として機能し、トランジスタMN6,MN7とカレントミラー接続され、電流源4の電流IS(定電流)をトランジスタMN9に供給する。トランジスタMN9は、第2導電型の第5トランジスタに相当し、トランジスタMP2のゲートと誤差増幅器6の出力端63との間に設けられる。具体的には、トランジスタMN9のゲートが誤差増幅器6の出力端63に接続され、ドレインが第1電源端子1に接続され、トランジスタMN9のソースとトランジスタMN8のドレインとが相互に接続される。トランジスタMN9のソースとトランジスタMN8のドレインとの接続点に、トランジスタMP2のゲートが接続される。 The bias circuit 9 includes NMOS-type transistors MN8 and MN9. The transistor MN8 functions as a first current source, is connected to the transistors MN6 and MN7 in a current mirror, and supplies the current IS (constant current) of the current source 4 to the transistor MN9. The transistor MN9 corresponds to a second conductive type fifth transistor, and is provided between the gate of the transistor MP2 and the output terminal 63 of the error amplifier 6. Specifically, the gate of the transistor MN9 is connected to the output terminal 63 of the error amplifier 6, the drain is connected to the first power supply terminal 1, and the source of the transistor MN9 and the drain of the transistor MN8 are connected to each other. The gate of the transistor MP2 is connected to the connection point between the source of the transistor MN9 and the drain of the transistor MN8.

図3の構成において、トランジスタMP1のゲート−ソース間電圧をVgs1、トランジスタMP2のゲート−ソース間電圧をVgs2とする。バイアス回路9のトランジスタMN9のゲート−ソース間電圧は、バイアス電圧VBに相当する。バイアス回路9を設けてバイアス電圧VBを印加することによって、正帰還回路8のトランジスタMP2のゲートの電圧が誤差増幅器6の出力端63の電圧より低くなる。具体的には、トランジスタMP2のゲート−ソース間電圧Vgs2はVgs2=Vgs1+VBとトランジスタMN9のゲート−ソース間電圧分大きくなり、Vgs2>Vgs1となるので、トランジスタMP1のゲート電圧に比べてトランジスタMP2のゲート電圧の方が低くなる。このため、トランジスタMP2のドレイン電流は、バイアス電圧を印加しない場合に比べて増加する。このとき、トランジスタMP2のドレイン電流は、トランジスタMP1のドレイン電流の1/n+α(αはバイアス電圧印加により増加した電流)となる。 In the configuration of FIG. 3, the gate-source voltage of the transistor MP1 is Vgs1, and the gate-source voltage of the transistor MP2 is Vgs2. The gate-source voltage of the transistor MN9 of the bias circuit 9 corresponds to the bias voltage VB. By providing the bias circuit 9 and applying the bias voltage VB, the voltage at the gate of the transistor MP2 of the positive feedback circuit 8 becomes lower than the voltage at the output terminal 63 of the error amplifier 6. Specifically, the gate-source voltage Vgs2 of the transistor MP2 is larger by the gate-source voltage of Vgs2 = Vgs1 + VB and the transistor MN9, and Vgs2> Vgs1. Therefore, the gate of the transistor MP2 is higher than the gate voltage of the transistor MP1. The voltage is lower. Therefore, the drain current of the transistor MP2 increases as compared with the case where the bias voltage is not applied. At this time, the drain current of the transistor MP2 is 1 / n + α of the drain current of the transistor MP1 (α is a current increased by applying a bias voltage).

図4は、本実施形態における出力電圧特性の一例を示す特性図である。図4において、実線が図1及び図3に示す本実施形態の構成における出力電流に対する出力電圧の変化を、破線が図12に示した比較例の構成における出力電流に対する出力電圧の変化を、それぞれ示している。 FIG. 4 is a characteristic diagram showing an example of the output voltage characteristic in the present embodiment. In FIG. 4, the solid line shows the change in the output voltage with respect to the output current in the configuration of the present embodiment shown in FIGS. 1 and 3, and the broken line shows the change in the output voltage with respect to the output current in the configuration of the comparative example shown in FIG. Shown.

比較例では、出力電流が少ない領域において、トランジスタMP1がサブスレッショルド領域(弱反転領域)で動作するため、出力電圧が大きく低下する。これに対し、本実施形態の構成では、バイアス回路9を設けることによって、出力電流が少ない軽負荷時においても、通常負荷時と同様に誤差増幅器6の利得に加えて正帰還回路8の利得が加えられ、トランジスタMP1のゲート電圧を変化させることができる。このため、出力電流が少ない領域において、トランジスタMP2のドレイン電流を所定量以上流すことができ、出力電流が少ない領域でも誤差増幅器6に補正をかけることができる。よって、出力電圧の電圧降下を大幅に緩やかな特性に改善できる。 In the comparative example, since the transistor MP1 operates in the subthreshold region (weakly inverted region) in the region where the output current is small, the output voltage drops significantly. On the other hand, in the configuration of the present embodiment, by providing the bias circuit 9, the gain of the positive feedback circuit 8 is increased in addition to the gain of the error amplifier 6 as in the case of a normal load even when the output current is small and the load is light. In addition, the gate voltage of the transistor MP1 can be changed. Therefore, the drain current of the transistor MP2 can flow by a predetermined amount or more in the region where the output current is small, and the error amplifier 6 can be corrected even in the region where the output current is small. Therefore, the voltage drop of the output voltage can be improved to a significantly gentle characteristic.

図4の出力電圧特性において、出力電流がI2になる点での出力電圧の値VR2は、比較例のVR2bから本実施形態のVR2aへと増加しており、ロードレギュレーション特性LRは、比較例のLRbから本実施形態のLRaへと改善している。このように、本実施形態によれば、出力電流の全領域においてロードレギュレーション特性をさらに改善することができる。特に、出力電流の少ない軽負荷時の出力電圧変動を抑制でき、出力電流の全領域におけるロードレギュレーション特性を改善可能である。 In the output voltage characteristic of FIG. 4, the value VR2 of the output voltage at the point where the output current becomes I2 increases from VR2b of the comparative example to VR2a of the present embodiment, and the load regulation characteristic LR is the load regulation characteristic LR of the comparative example. It is improved from LRb to LRa of this embodiment. As described above, according to the present embodiment, the load regulation characteristic can be further improved in the entire region of the output current. In particular, it is possible to suppress fluctuations in the output voltage at the time of a light load with a small output current, and it is possible to improve the load regulation characteristics in the entire region of the output current.

(第2の実施形態)
図5は、第2の実施形態の定電圧電源回路の構成を示す回路図である。第2の実施形態の定電圧電源回路10Bは、第1の実施形態の定電圧電源回路10Aの構成に加えて、正帰還回路8Bにおいて、トランジスタMP2のドレインとトランジスタMN1のドレインとの間に、第1抵抗素子としての抵抗R1が設けられる。ここでは、図3に示した定電圧電源回路10Aの構成と異なる部分を中心に説明し、同様の構成要素については同一符号を付して説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a circuit diagram showing the configuration of the constant voltage power supply circuit of the second embodiment. In the constant voltage power supply circuit 10B of the second embodiment, in addition to the configuration of the constant voltage power supply circuit 10A of the first embodiment, in the positive feedback circuit 8B, between the drain of the transistor MP2 and the drain of the transistor MN1. A resistor R1 as a first resistance element is provided. Here, the parts different from the configuration of the constant voltage power supply circuit 10A shown in FIG. 3 will be mainly described, and the same components will be designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

第1の実施形態の定電圧電源回路10Aでは、誤差増幅器6の出力端63の電圧から生成した電流により、誤差増幅器6の出力端63に正帰還を掛ける構成となっている。このため、帰還量によっては発振のリスクを伴うことも考えられる。 The constant voltage power supply circuit 10A of the first embodiment has a configuration in which positive feedback is applied to the output terminal 63 of the error amplifier 6 by the current generated from the voltage of the output terminal 63 of the error amplifier 6. Therefore, depending on the amount of feedback, there may be a risk of oscillation.

第2の実施形態の定電圧電源回路10Bでは、正帰還回路8Bにおいて、トランジスタMP2のドレインとトランジスタMN1のドレインとの間に抵抗R1を挿入して、正帰還回路8Bの帰還量を制限する。この抵抗R1によって、トランジスタMP1の出力電流が増加し、トランジスタMP2のドレイン電流が大きく増加した場合に、誤差増幅器6の出力端63への帰還量を減少させ、発振のリスクを低減させている。このように、本実施形態によれば、出力電流が少ない領域でのロードレギュレーション特性を改善できるとともに、正帰還を掛けることによる発振を抑制することができる。 In the constant voltage power supply circuit 10B of the second embodiment, in the positive feedback circuit 8B, a resistor R1 is inserted between the drain of the transistor MP2 and the drain of the transistor MN1 to limit the amount of feedback of the positive feedback circuit 8B. This resistor R1 reduces the amount of feedback to the output terminal 63 of the error amplifier 6 when the output current of the transistor MP1 increases and the drain current of the transistor MP2 increases significantly, reducing the risk of oscillation. As described above, according to the present embodiment, the load regulation characteristic in the region where the output current is small can be improved, and the oscillation due to the positive feedback can be suppressed.

(第3の実施形態)
図6は、第3の実施形態の定電圧電源回路の構成を示す回路図である。第3の実施形態の定電圧電源回路10Cは、第2の実施形態の定電圧電源回路10Bの抵抗R1を置き換えた他の構成例である。ここでは、図5に示した定電圧電源回路10Bの構成と異なる部分を中心に説明し、同様の構成要素については同一符号を付して説明を省略する。
(Third Embodiment)
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a constant voltage power supply circuit according to a third embodiment. The constant voltage power supply circuit 10C of the third embodiment is another configuration example in which the resistor R1 of the constant voltage power supply circuit 10B of the second embodiment is replaced. Here, the parts different from the configuration of the constant voltage power supply circuit 10B shown in FIG. 5 will be mainly described, and the same components will be designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

定電圧電源回路10Cは、正帰還回路8Cにおいて、トランジスタMP2のドレインとトランジスタMN1のドレインとの間に、ゲートとソースを接続したトランジスタMN3が設けられる。トランジスタMN3は、第2導電型のデプレッション型トランジスタに相当し、NMOS型のデプレッショントランジスタにより構成される。トランジスタMN3は、ドレインがトランジスタMP2のドレインと接続され、ゲート及びソースがトランジスタMN1のドレインに接続され、バックゲートがトランジスタMN1のソース及びバックゲートと接続される。 In the constant voltage power supply circuit 10C, in the positive feedback circuit 8C, a transistor MN3 having a gate and a source connected is provided between the drain of the transistor MP2 and the drain of the transistor MN1. The transistor MN3 corresponds to a second conductive type depletion type transistor, and is composed of an NMOS type depletion transistor. In the transistor MN3, the drain is connected to the drain of the transistor MP2, the gate and the source are connected to the drain of the transistor MN1, and the back gate is connected to the source and the back gate of the transistor MN1.

第2の実施形態のように正帰還回路8Bに抵抗R1を挿入接続した構成としても、発振のリスクが低減できない場合には、第3の実施形態の正帰還回路8Cのように、抵抗R1に代えてトランジスタMN3を挿入接続する。トランジスタMP2に流れるドレイン電流が増加すると、トランジスタMN3のドレイン電圧が上昇するため、トランジスタMN3のソース・バックゲート間の電位差が拡大する。この結果、トランジスタMN3のバックゲート効果により、そのスレショルド電圧が高くなり、ドレイン・ソース間の抵抗がより高抵抗化する。これにより、トランジスタMP1が大きな出力電流を流す際には、誤差増幅器6への帰還量をさらに減らすことができる。したがって、本実施形態によれば、出力電流が少ない領域でのロードレギュレーション特性を改善できるとともに、正帰還を掛けることによる発振のリスクをさらに低減できる。 If the risk of oscillation cannot be reduced even with the configuration in which the resistor R1 is inserted and connected to the positive feedback circuit 8B as in the second embodiment, the resistor R1 is used as in the positive feedback circuit 8C of the third embodiment. Instead, the transistor MN3 is inserted and connected. When the drain current flowing through the transistor MP2 increases, the drain voltage of the transistor MN3 rises, so that the potential difference between the source and back gate of the transistor MN3 increases. As a result, due to the back gate effect of the transistor MN3, the threshold voltage thereof becomes high, and the resistance between the drain and the source becomes higher. As a result, when the transistor MP1 passes a large output current, the amount of feedback to the error amplifier 6 can be further reduced. Therefore, according to the present embodiment, the load regulation characteristic in the region where the output current is small can be improved, and the risk of oscillation due to the positive feedback can be further reduced.

(第4の実施形態)
図7は、第4の実施形態の定電圧電源回路の構成を示す回路図である。第4の実施形態の定電圧電源回路10Dは、第1の実施形態の定電圧電源回路10Aの構成に加えて、正帰還回路8Dにおいて、出力側のトランジスタMN2のソース及びバックゲートと第2電源端子2との間に、第2抵抗素子としての抵抗R2が設けられる。ここでは、図3に示した定電圧電源回路10Aの構成と異なる部分を中心に説明し、同様の構成要素については同一符号を付して説明を省略する。
(Fourth Embodiment)
FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of a constant voltage power supply circuit according to a fourth embodiment. In the constant voltage power supply circuit 10D of the fourth embodiment, in addition to the configuration of the constant voltage power supply circuit 10A of the first embodiment, in the positive feedback circuit 8D, the source and back gate of the transistor MN2 on the output side and the second power supply A resistor R2 as a second resistance element is provided between the terminal 2 and the terminal 2. Here, the parts different from the configuration of the constant voltage power supply circuit 10A shown in FIG. 3 will be mainly described, and the same components will be designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

定電圧電源回路10Dでは、正帰還回路8Dにおいて、トランジスタMN2のソース及びバックゲートと第2電源端子2との間に抵抗R2を挿入して、トランジスタMN2に流れる電流制限を行う構成としている。このような構成においても、第2の実施形態の定電圧電源回路10B、第3の実施形態の定電圧電源回路10Cと同様に、トランジスタMP1が大きな出力電流を流す際には、誤差増幅器6への帰還量を減らすことができる。したがって、本実施形態によれば、出力電流が少ない領域でのロードレギュレーション特性を改善できるとともに、正帰還を掛けることによる発振を抑制することができる。 In the constant voltage power supply circuit 10D, in the positive feedback circuit 8D, a resistor R2 is inserted between the source and back gate of the transistor MN2 and the second power supply terminal 2 to limit the current flowing through the transistor MN2. Even in such a configuration, similar to the constant voltage power supply circuit 10B of the second embodiment and the constant voltage power supply circuit 10C of the third embodiment, when the transistor MP1 passes a large output current, the error amplifier 6 is supplied. The amount of feedback can be reduced. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to improve the load regulation characteristic in the region where the output current is small, and it is possible to suppress the oscillation due to the positive feedback.

(第5の実施形態)
図8は、第5の実施形態の定電圧電源回路の構成を示す回路図である。第5の実施形態の定電圧電源回路10Eは、第1の実施形態の定電圧電源回路10を構成するバイアス回路9に代えてバイアス回路9Eが設けられている。第5の実施形態のバイアス回路9Eは、出力電流が増加するに従ってバイアス電圧VBも増加するように構成されている。具体的には、トランジスタMP1とカレントミラー接続されるトランジスタMP5を設ける。トランジスタMP5には、トランジスタMP1のドレインに流れる出力電流に比例するドレイン電流が流れる。このトランジスタMP5のドレイン電流の増加に応じてバイアス電圧VBが増加する構成となっている。
(Fifth Embodiment)
FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of a constant voltage power supply circuit according to a fifth embodiment. The constant voltage power supply circuit 10E of the fifth embodiment is provided with a bias circuit 9E in place of the bias circuit 9 constituting the constant voltage power supply circuit 10 of the first embodiment. The bias circuit 9E of the fifth embodiment is configured so that the bias voltage VB increases as the output current increases. Specifically, a transistor MP5 connected to the transistor MP1 in a current mirror is provided. A drain current proportional to the output current flowing through the drain of the transistor MP1 flows through the transistor MP5. The bias voltage VB increases as the drain current of the transistor MP5 increases.

上述した誤差増幅器6は、出力電流が増加するに従って入力端61、62の電圧差(オフセット)が増加し、これによって出力電圧VREGが減少していた。第5の実施形態によれば、出力電流が増加するに従って、誤差増幅器6の出力端63から正帰還回路8によって引き込まれる電流量(オフセット補正量)を第1の実施形態よりも増加することができるため、出力電流に対する出力電圧の変化量をより一層低減することができる。 In the error amplifier 6 described above, the voltage difference (offset) between the input terminals 61 and 62 increased as the output current increased, whereby the output voltage VREG decreased. According to the fifth embodiment, as the output current increases, the amount of current (offset correction amount) drawn from the output terminal 63 of the error amplifier 6 by the positive feedback circuit 8 can be increased as compared with the first embodiment. Therefore, the amount of change in the output voltage with respect to the output current can be further reduced.

図9は、トランジスタMP2におけるバイアス電圧の有無、増加によるドレイン電流特性の変化の一例を示す特性図である。同図に示すように、バイアス電圧を印加しない場合、トランジスタMP2は、一点鎖線で示す特性のように出力電流に比例してドレイン電流が流れる。一定のバイアス電圧を印加すると、トランジスタMP2は、破線で示す特性のように出力電流が少ない領域で多くのドレイン電流が流れるようになるが、出力電流が多い領域ではバイアスを印加しない場合に比べて出力電流の増加に対するドレイン電流の増加量が少なくなる。出力電流の増加に応じてバイアス電圧を増加させると、トランジスタMP2は、実線で示す特性のように、一定のバイアス電圧を印加する場合と同様に出力電流が少ない領域で多くのドレイン電流が流れるようになる。さらに、出力電流が大きい領域ではバイアスを印加しない場合とほぼ同等に出力電流に比例してドレイン電流が流れる。 FIG. 9 is a characteristic diagram showing an example of a change in the drain current characteristic due to the presence / absence and increase of the bias voltage in the transistor MP2. As shown in the figure, when the bias voltage is not applied, the drain current flows in the transistor MP2 in proportion to the output current as shown by the alternate long and short dash line. When a constant bias voltage is applied, the transistor MP2 causes a large amount of drain current to flow in the region where the output current is small, as shown by the characteristic shown by the broken line, but compared to the case where no bias is applied in the region where the output current is large. The amount of increase in drain current with respect to the increase in output current decreases. When the bias voltage is increased according to the increase in the output current, the transistor MP2 has a large drain current flowing in a region where the output current is small, as in the case of applying a constant bias voltage, as shown by the characteristics shown by the solid line. become. Further, in the region where the output current is large, the drain current flows in proportion to the output current in almost the same manner as when no bias is applied.

図10は、第5の実施形態の定電圧電源回路の具体的な構成例を示す回路図である。図10の定電圧電源回路10Fは、バイアス回路9Eの具体的な回路例を示したものである。ここでは、図8に示した定電圧電源回路10Eの構成と異なる部分を中心に説明し、同様の構成要素については同一符号を付して説明を省略する。 FIG. 10 is a circuit diagram showing a specific configuration example of the constant voltage power supply circuit of the fifth embodiment. The constant voltage power supply circuit 10F of FIG. 10 shows a specific circuit example of the bias circuit 9E. Here, the parts different from the configuration of the constant voltage power supply circuit 10E shown in FIG. 8 will be mainly described, and the same components will be designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

バイアス回路9Eは、NMOS型のトランジスタMN8,MN9,MN10,MN11と、PMOS型のトランジスタMP5と、を有して構成される。トランジスタMN8,MN9の接続については、上述した図3に示す実施形態と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。 The bias circuit 9E includes an NMOS type transistors MN8, MN9, MN10, MN11 and a MOSFET type transistor MP5. Since the connection of the transistors MN8 and MN9 is the same as that of the embodiment shown in FIG. 3 described above, detailed description thereof will be omitted here.

トランジスタMP5,MN10,MN11は、トランジスタMN9のドレインに出力電流に比例した電流を供給する第2の電流源として機能する。トランジスタMP5は、トランジスタMP1とソース、ゲートが相互に接続され、トランジスタMP1のドレインに流れる出力電流に比例したドレイン電流が流れる。トランジスタMN10,MN11は、カレントミラー接続されている。トランジスタMN10は、ゲートとドレインがトランジスタMP5のドレインに接続され、ソースが第2の電源電圧VSSに接続されている。トランジスタMN11は、トランジスタMN10とゲートが相互に接続され、ソースが第2の電源電圧VSSに接続され、ドレインがトランジスタMN9のソースとトランジスタMN8のドレインとに接続される。このように、図10の定電圧電源回路10Fでは第2の電流源が第1の電流源と並列接続されている。 The transistors MP5, MN10, and MN11 function as a second current source that supplies a current proportional to the output current to the drain of the transistor MN9. In the transistor MP5, the transistor MP1 and the source and gate are connected to each other, and a drain current proportional to the output current flowing through the drain of the transistor MP1 flows. The transistors MN10 and MN11 are connected to the current mirror. In the transistor MN10, the gate and drain are connected to the drain of the transistor MP5, and the source is connected to the second power supply voltage VSS. In the transistor MN11, the transistor MN10 and the gate are connected to each other, the source is connected to the second power supply voltage VSS, and the drain is connected to the source of the transistor MN9 and the drain of the transistor MN8. As described above, in the constant voltage power supply circuit 10F of FIG. 10, the second current source is connected in parallel with the first current source.

以上の構成により、トランジスタMP5の出力電流に比例したドレイン電流をトランジスタMN11のドレインにミラーする。そして、トランジスタMN9のドレイン電流は、トランジスタMN8にミラーされた定電流ISと、トランジスタMN11にミラーされた出力電流に比例した電流とを合わせた電流となる。結果、バイアス電圧VBであるトランジスタMN9のゲート−ソース間電圧は、定電流ISと出力電流との双方に比例した電圧となり、出力電流の増加に応じてバイアス電圧VBも増加することができる。 With the above configuration, the drain current proportional to the output current of the transistor MP5 is mirrored to the drain of the transistor MN11. The drain current of the transistor MN9 is a combination of the constant current IS mirrored by the transistor MN8 and the current proportional to the output current mirrored by the transistor MN11. As a result, the gate-source voltage of the transistor MN9, which is the bias voltage VB, becomes a voltage proportional to both the constant current IS and the output current, and the bias voltage VB can be increased as the output current increases.

図11は、第5の実施形態における出力電圧特性の一例を示す特性図である。図11において、実線が図8及び図10に示す第5の実施形態の構成における出力電流に対する出力電圧の変化を、破線が図1及び図3に示す第1の実施形態の構成における出力電流に対する出力電圧の変化を、それぞれ示している。 FIG. 11 is a characteristic diagram showing an example of the output voltage characteristic in the fifth embodiment. In FIG. 11, the solid line indicates the change in the output voltage with respect to the output current in the configuration of the fifth embodiment shown in FIGS. 8 and 10, and the broken line indicates the change in the output voltage with respect to the output current in the configuration of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 3. The changes in the output voltage are shown respectively.

第1の実施形態の構成では、バイアス電圧VBが一定であるため、出力電流が大きい領域では、出力電流の増加に応じて多少、出力電圧が低下してしまう。これに対して、第5の実施形態の構成によれば、出力電流の増加に応じてバイアス電圧VBを増加することにより、出力電流が多い領域において出力電圧の電圧降下をより一層緩やかな特性に改善できる。 In the configuration of the first embodiment, since the bias voltage VB is constant, the output voltage drops slightly as the output current increases in the region where the output current is large. On the other hand, according to the configuration of the fifth embodiment, by increasing the bias voltage VB according to the increase in the output current, the voltage drop of the output voltage becomes more gradual in the region where the output current is large. Can be improved.

以上説明したように、本実施形態によれば、定電圧電源回路の出力電流が小さい領域においても、出力電圧の変動を抑制でき、出力電流の全領域においてロードレギュレーション特性を改善することができる。このため、全電流領域での高精度動作が可能になり、ユーザの利便性を向上できる。 As described above, according to the present embodiment, fluctuations in the output voltage can be suppressed even in a region where the output current of the constant voltage power supply circuit is small, and load regulation characteristics can be improved in the entire region of the output current. Therefore, high-precision operation in the entire current region becomes possible, and user convenience can be improved.

本実施形態の定電圧電源回路において、PMOSトランジスタとNMOSトランジスタの一方を第1導電型のトランジスタ、反対極性となる他方を第2導電型のトランジスタとも称する。上述した実施形態の構成例では、PMOSトランジスタを第1導電型、NMOSトランジスタを第2導電型としている。 In the constant voltage power supply circuit of the present embodiment, one of the NMOS transistor and the NMOS transistor is also referred to as a first conductive type transistor, and the other having opposite polarity is also referred to as a second conductive type transistor. In the configuration example of the above-described embodiment, the NMOS transistor is the first conductive type and the NMOS transistor is the second conductive type.

なお、上述した実施形態では、電源電圧がVDD>VSSの条件の場合で説明したが、電源電圧の高低関係が逆になる場合は、PMOSトランジスタをNMOSトランジスタに置き換え、NMOSトランジスタをPMOSトランジスタに置き換えればよい。この場合、NMOSトランジスタが第1導電型、PMOSトランジスタが第2導電型となる。 In the above-described embodiment, the case where the power supply voltage is VDD> VSS has been described. However, when the high-low relationship of the power supply voltage is reversed, the NMOS transistor is replaced with the NMOS transistor, and the NMOS transistor is replaced with the NMOS transistor. Just do it. In this case, the NMOS transistor is the first conductive type, and the NMOS transistor is the second conductive type.

以上、図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。 Although various embodiments have been described above with reference to the drawings, it goes without saying that the present invention is not limited to such examples. It is clear that a person skilled in the art can come up with various modifications or modifications within the scope of the claims, which naturally belong to the technical scope of the present invention. Understood. In addition, each component in the above embodiment may be arbitrarily combined as long as the gist of the present invention is not deviated.

本発明は、出力電流の少ない軽負荷時を含めて、ロードレギュレーション特性を改善することができる効果を有し、所定の出力電圧を供給可能な定電圧電源回路に有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention has an effect of improving load regulation characteristics even at a light load with a small output current, and is useful for a constant voltage power supply circuit capable of supplying a predetermined output voltage.

1:第1電源端子(高電位電源VDD)
2:第2電源端子(低電位電源VSS)
3:出力端子(VREG)
4:電流源(IS)
5:基準電圧源(VR)
6:誤差増幅器
7:出力電圧検出回路
8:正帰還回路
9:バイアス回路
10,10A〜10F:定電圧電源回路
61:反転入力端、62:非反転入力端、63:出力端
MP1,MP2,MP3,MP4,MP5:トランジスタ(PMOSトランジスタ)
1: First power supply terminal (high potential power supply VDD)
2: Second power supply terminal (low potential power supply VSS)
3: Output terminal (VREG)
4: Current source (IS)
5: Reference voltage source (VR)
6: Error amplifier 7: Output voltage detection circuit 8: Positive feedback circuit 9: Bias circuit 10, 10A to 10F: Constant voltage power supply circuit 61: Inverted input end, 62: Non-inverting input end, 63: Output end MP1, MP2 MP3, MP4, MP5: Transistor (PMPC transistor)

MN1,MN2,MN3,MN4,MN5,MN6,MN7,MN8,MN9,MN10,MN11:トランジスタ(NMOSトランジスタ) MN1, MN2, MN3, MN4, MN5, MN6, MN7, MN8, MN9, MN10, MN11: Transistor (

Claims (5)

ソースが第1電源に接続され、ドレインより所定の出力電圧を得る第1導電型の第1トランジスタと、
前記出力電圧と基準電圧との差分に比例する電圧を前記第1トランジスタのゲートに供給する誤差増幅器と、
前記第1トランジスタとソースが相互に接続された第1導電型の第2トランジスタを含み、前記第1トランジスタの出力電流に応じた電圧を前記第1トランジスタのゲートに帰還する正帰還回路と、
前記誤差増幅器の出力端と前記正帰還回路との間に設けられ、前記第2トランジスタのゲートにバイアス電圧を供給するバイアス回路と、
を備えた定電圧電源回路。
A first conductive type first transistor in which the source is connected to the first power supply and a predetermined output voltage is obtained from the drain.
An error amplifier that supplies a voltage proportional to the difference between the output voltage and the reference voltage to the gate of the first transistor,
A positive feedback circuit that includes a first conductive type second transistor in which the first transistor and a source are interconnected, and feeds back a voltage corresponding to the output current of the first transistor to the gate of the first transistor.
A bias circuit provided between the output end of the error amplifier and the positive feedback circuit to supply a bias voltage to the gate of the second transistor, and a bias circuit.
Constant voltage power supply circuit with.
請求項1に記載の定電圧電源回路であって、
前記正帰還回路は、
前記第2トランジスタと、カレントミラーを構成する第2導電型の第3トランジスタ及び第4トランジスタと、を有し、前記第3トランジスタのドレイン及びゲートが前記第2トランジスタのドレインに接続され、前記第4トランジスタのドレインが前記誤差増幅器の出力端に接続される、
定電圧電源回路。
The constant voltage power supply circuit according to claim 1.
The positive feedback circuit
It has the second transistor and the second conductive type third transistor and the fourth transistor constituting the current mirror, and the drain and the gate of the third transistor are connected to the drain of the second transistor, and the second transistor is connected. The drain of the 4-transistor is connected to the output end of the error amplifier.
Constant voltage power supply circuit.
請求項1又は2に記載の定電圧電源回路であって、
前記バイアス回路は、
前記誤差増幅器の出力端にゲートが接続され、ドレインが前記第1電源に接続された第2導電型の第5トランジスタを含み、前記第2トランジスタのゲートが前記第5トランジスタのソースに接続される、
定電圧電源回路。
The constant voltage power supply circuit according to claim 1 or 2.
The bias circuit is
A gate is connected to the output end of the error amplifier, the drain includes a second conductive type fifth transistor connected to the first power supply, and the gate of the second transistor is connected to the source of the fifth transistor. ,
Constant voltage power supply circuit.
請求項1又は2に記載の定電圧電源回路であって、
前記バイアス回路が供給する前記バイアス電圧は、前記第1トランジスタの前記出力電流の増加に応じて増加する、
定電圧電源回路。
The constant voltage power supply circuit according to claim 1 or 2.
The bias voltage supplied by the bias circuit increases as the output current of the first transistor increases.
Constant voltage power supply circuit.
請求項4に記載の定電圧電源回路であって、
前記バイアス回路は、
前記誤差増幅器の出力端にゲートが接続され、ドレインが前記第1電源に接続された第2導電型の第5トランジスタと、前記第5トランジスタに直列接続され、前記第5トランジスタのドレインに定電流を供給する第1の電流源と、前記第1の電流源と並列接続され、前記第5トランジスタに前記出力電流に比例した電流を供給する第2の電流源と、を含み、前記第2トランジスタのゲートが前記第5トランジスタのソースに接続される、
定電圧電源回路。
The constant voltage power supply circuit according to claim 4.
The bias circuit is
A gate is connected to the output end of the error amplifier, the drain is connected in series to the second conductive type fifth transistor connected to the first power supply, and the fifth transistor, and a constant current is connected to the drain of the fifth transistor. The second transistor includes a first current source for supplying the first current source and a second current source which is connected in parallel with the first current source and supplies a current proportional to the output current to the fifth transistor. Gate is connected to the source of the fifth transistor,
Constant voltage power supply circuit.
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