JP3855844B2 - Regulator circuit - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はレギュレータ回路に関し、特に、MOSトランジスタを用いて直流電源を安定化し出力するレギュレータ回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、MOSトランジスタを用いて直流電圧を安定化し出力するレギュレータ回路がある。図5は、従来のレギュレータ回路の一例の回路構成図を示す。
同図中、入力端子10には外部から直流の入力電圧Vinが供給され、端子11は接地されている。端子10,11間には基準電圧発生回路12が接続されており、基準電圧発生回路12で発生した基準電圧Vrefはエラーアンプ14の非反転入力端子に供給される。
【0003】
また、入力端子10には出力用PチャネルMOSトランジスタM1のソース及びバックゲートが接続されている。MOSトランジスタM1はゲートにエラー電圧を供給されており、ドレインを出力端子16に接続されている。出力端子16は直列接続された抵抗R1,R2を介して接地されており、抵抗R1,R2の接続点はエラーアンプ14の反転入力端子に接続されている。
【0004】
エラーアンプ14は出力電圧Voutを抵抗R1,R2で分圧した電圧と基準電圧Vrefとを差動増幅してエラー電圧を生成する。このエラー電圧はNチャネルMOSトランジスタM2のゲートに供給される。MOSトランジスタM2はソースを接地され、ドレインをMOSトランジスタM1のゲートに接続されると共に抵抗R3を介して入力端子10に接続されている。MOSトランジスタM2はエラー電圧を反転してMOSトランジスタM1のゲートに供給する。出力端子16は電圧安定化のためのコンデンサCoutを介して接地されると共に、負荷18が接続される。
【0005】
ここで、例えば出力端子16の電圧が上昇すると抵抗R1,R2による分圧電圧が上昇し、エラー電圧が低下して反転エラー電圧は上昇するため、MOSトランジスタM1のドレイン電流が減少して出力電圧Voutは低下するように制御が行われ、出力端子16の電圧が一定に保たれる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
図5の従来回路では、出力用MOSトランジスタM1のゲートに寄生容量C1が存在する。このため、負荷18が接続されていない場合は、出力電圧Voutにおけるカットオフ周波数が充分に低いため、図6に実線Icで示す出力端子16におけるゲインが0となる周波数で、図6に破線Idで示す位相の回転は正であるため発振のおそれはない。なお、図6の破線Ia,Ibそれぞれは、MOSトランジスタM2,M1それぞれのゲートにおけるゲインを示す。
【0007】
しかし、負荷18が接続されている場合は、MOSトランジスタM1のゲートにおけるインピーダンスが低くなるため、出力電圧Voutにおけるカットオフ周波数が高くなる。このとき、MOSトランジスタM1のゲートとMOSトランジスタM2のゲートのカットオフ周波数が近接しているため位相が急激に回転する。従って、図7に実線IIcで示す出力端子16におけるゲインが0となる周波数で、図7に破線IIdで示す位相の回転は負となるため、発振のおそれが生じるという問題があった。なお、図7の破線IIa,IIbそれぞれは、MOSトランジスタM2,M1それぞれのゲートにおけるゲインを示す。
【0008】
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、負荷の接続時に発振のおそれのないレギュレータ回路を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、電圧安定化用のコンデンサ(Cout)を介して接地されると共に負荷(28)が接続される出力端子(26)の電圧に基づく電圧と基準電圧発生回路(22)で発生した基準電圧とからエラー電圧を生成し、前記出力端子(26)と入力端子(20)にドレインとソースを接続された出力用MOSトランジスタ(M11)のゲートを前記エラー電圧に応じて駆動し、前記出力端子(26)の電圧を一定とするよう制御するレギュレータ回路であって、前記出力端子に負荷が接続されたとき発生する位相の回転により発振のおそれのあるレギュレータ回路において、
前記出力用MOSトランジスタ(M11)のゲート,ソース間に、前記出力端子(26)に負荷(28)が接続されたときオンして前記出力用MOSトランジスタ(M11)のゲートのインピーダンスを低下させるインピーダンス低下MOSトランジスタ(M13,M14)を設けたことにより、
出力端子(26)に負荷(28)が接続されたとき、出力端子(26)におけるゲインが0となる周波数で位相の回転が正となり発振を防止することができる。
【0010】
なお、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、図示の態様に限定されるものではない。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明のレギュレータ回路の第1実施例の回路構成図を示す。同図中、入力端子20には外部から直流の入力電圧Vinが供給され、端子21は接地されている。端子20,21間には基準電圧発生回路22が接続されており、基準電圧発生回路22で発生した基準電圧Vrefはエラーアンプ24の非反転入力端子に供給される。
【0012】
また、入力端子20には出力用PチャネルMOSトランジスタM11のソース及びバックゲートが接続されている。MOSトランジスタM11はゲートにエラー電圧を供給されており、ドレインを出力端子26に接続されている。出力端子26は直列接続された抵抗R11,R12を介して接地されており、抵抗R11,R12の接続点はエラーアンプ24の反転入力端子に接続されている。
【0013】
エラーアンプ24は出力電圧Voutを抵抗R11,R12で分圧した電圧と基準電圧Vrefとを差動増幅してエラー電圧を生成する。このエラー電圧はNチャネルMOSトランジスタM12のゲートに供給される。MOSトランジスタM12はソースを接地され、ドレインをMOSトランジスタM11のゲートXに接続されると共に抵抗R13を介して入力端子20に接続されている。MOSトランジスタM12はエラー電圧を反転してMOSトランジスタM11のゲートに供給する。出力端子26は電圧安定化のためのコンデンサCoutを介して接地されると共に、負荷28が接続される。
【0014】
また、MOSトランジスタM12のドレインにはPチャネルMOSトランジスタM13のゲート及びドレインが接続され、MOSトランジスタM13のソースは入力端子20に接続されている。インピーダンス低下MOSトランジスタM13は出力端子26に負荷28が接続されて出力電流Ioutが流れている状態ではオンし、出力端子26に負荷28が接続されてない状態ではオフする。
【0015】
出力用MOSトランジスタM11のゲートに寄生容量C1が存在し、負荷28が接続されていない場合は、MOSトランジスタM13はオフであるものの、出力電圧Voutにおけるカットオフ周波数が充分に低いため、図2に実線IIIcで示す出力端子26におけるゲインが0となる周波数で、図2に破線IIIdで示す位相の回転は正であるため発振のおそれはない。なお、図2の破線IIIa,IIIbそれぞれは、MOSトランジスタM12,M11それぞれのゲートにおけるゲインを示す。
【0016】
次に、負荷28が接続されている場合は、MOSトランジスタM13はオンとなってMOSトランジスタM11のゲートにおけるインピーダンスを低下させ、MOSトランジスタM11のゲートにおけるカットオフ周波数を従来に比して高くすることができ、図3に実線IVcで示す出力端子26におけるゲインが0となる周波数で、図3に破線IVdで示す位相の回転は正となって発振を防止することができる。なお、図3の破線IVa,IVbそれぞれは、MOSトランジスタM12,M11それぞれのゲートにおけるゲインを示す。
【0017】
ここで、例えば出力端子26の電圧が上昇すると抵抗R11,R12による分圧電圧が上昇し、エラー電圧が低下して反転エラー電圧は上昇するため、MOSトランジスタM11のドレイン電流が減少して出力電圧Voutは低下するように制御が行われ、出力端子26の電圧が一定に保たれる。
【0018】
図4は、本発明のレギュレータ回路の第2実施例の回路構成図を示す。同図中、図1と同一部分には同一符号を付す。図4において、入力端子20には外部から直流の入力電圧Vinが供給され、端子21は接地されている。端子20,21間には基準電圧発生回路22が接続されており、基準電圧発生回路22で発生した基準電圧Vrefはエラーアンプ24の非反転入力端子に供給される。
【0019】
また、入力端子20には出力用PチャネルMOSトランジスタM11のソース及びバックゲートが接続されている。MOSトランジスタM11はゲートにエラー電圧を供給されており、ドレインを出力端子26に接続されている。出力端子26は直列接続された抵抗R11,R12を介して接地されており、抵抗R11,R12の接続点はエラーアンプ24の反転入力端子に接続されている。
【0020】
エラーアンプ24は出力電圧Voutを抵抗R11,R12で分圧した電圧と基準電圧Vrefとを差動増幅してエラー電圧を生成する。このエラー電圧はNチャネルMOSトランジスタM12のゲートに供給される。MOSトランジスタM12はソースを接地され、ドレインをMOSトランジスタM11のゲートXに接続されると共に抵抗R13を介して入力端子20に接続されている。MOSトランジスタM12はエラー電圧を反転してMOSトランジスタM11のゲートに供給する。出力端子26は電圧安定化のためのコンデンサCoutを介して接地されると共に、負荷28が接続される。
【0021】
また、MOSトランジスタM12のドレインにはNチャネルMOSトランジスタM14のドレインが接続され、MOSトランジスタM14のゲート及びソースは入力端子20に接続されている。インピーダンス低下MOSトランジスタM14は出力端子26に負荷28が接続されて出力電流Ioutが流れている状態ではオンし、出力端子26に負荷28が接続されてない状態ではオフする。
【0022】
出力用MOSトランジスタM11のゲートに寄生容量C1が存在する。負荷28が接続されていない場合は、MOSトランジスタM14はオフであるものの、出力電圧Voutにおけるカットオフ周波数が充分に低いため、出力端子26におけるゲインが0となる周波数で、位相の回転は正であるため発振のおそれはない。
【0023】
次に、負荷28が接続されている場合は、MOSトランジスタM14はオンとなってMOSトランジスタM11のゲートにおけるインピーダンスを低下させ、MOSトランジスタM11のゲートにおけるカットオフ周波数を従来に比して高くすることができ、出力端子26におけるゲインが0となる周波数で、位相の回転は正となって発振を防止することができる。
【0024】
ここで、例えば出力端子26の電圧が上昇すると抵抗R11,R12による分圧電圧が上昇し、エラー電圧が低下して反転エラー電圧は上昇するため、MOSトランジスタM11のドレイン電流が減少して出力電圧Voutは低下するように制御が行われ、出力端子26の電圧が一定に保たれる。
【0025】
【発明の効果】
上述の如く、出力用MOSトランジスタのゲート,ソース間に、出力端子に負荷が接続されたときオンして出力用MOSトランジスタのゲートのインピーダンス低下させるインピーダンス低下MOSトランジスタを設けたことにより、出力端子に負荷が接続されたとき、出力端子におけるゲインが0となる周波数で位相の回転が正となり発振を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のレギュレータ回路の第1実施例の回路構成図である。
【図2】負荷が接続されていない場合の図1の各部における周波数特性を示す図である。
【図3】負荷が接続されている場合の図1の各部における周波数特性を示す図である。
【図4】本発明のレギュレータ回路の第2実施例の回路構成図である。
【図5】従来のレギュレータ回路の一例の回路構成図である。
【図6】負荷が接続されていない場合の図5の各部における周波数特性を示す図である。
【図7】負荷が接続されている場合の図5の各部における周波数特性を示す図である。
【符号の説明】
20 入力端子
22 基準電圧発生回路
24 エラーアンプ
26 出力端子
28 負荷
Cout コンデンサ
M11,M13 PチャネルMOSトランジスタ
M12,M14 NチャネルMOSトランジスタ
R11〜R13 抵抗[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a regulator circuit, and more particularly to a regulator circuit that stabilizes and outputs a DC power source using a MOS transistor.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, there is a regulator circuit that stabilizes and outputs a DC voltage using a MOS transistor. FIG. 5 shows a circuit configuration diagram of an example of a conventional regulator circuit.
In the figure, a DC input voltage Vin is supplied to the
[0003]
The
[0004]
The
[0005]
Here, for example, when the voltage at the
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional circuit of FIG. 5, a parasitic capacitance C1 exists at the gate of the output MOS transistor M1. For this reason, when the
[0007]
However, when the
[0008]
The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a regulator circuit that does not oscillate when a load is connected.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, the voltage based on the voltage of the output terminal (26) which is grounded via the voltage stabilizing capacitor (Cout) and to which the load (28) is connected and the reference voltage generating circuit (22). The error voltage is generated from the reference voltage generated in step), and the output MOS transistor (M11) whose drain and source are connected to the output terminal (26) and the input terminal (20) is connected to the output voltage in accordance with the error voltage. A regulator circuit that drives and controls the output terminal (26) to have a constant voltage , wherein the regulator circuit may oscillate due to a phase rotation that occurs when a load is connected to the output terminal ;
Impedance that is turned on when a load (28) is connected to the output terminal (26) between the gate and source of the output MOS transistor (M11) and lowers the impedance of the gate of the output MOS transistor (M11). By providing the lowering MOS transistors (M13, M14),
When a load (28) is connected to the output terminal (26), the rotation of the phase becomes positive at a frequency at which the gain at the output terminal (26) becomes zero, and oscillation can be prevented.
[0010]
Note that the reference numerals in the parentheses are given for ease of understanding, are merely examples, and are not limited to the illustrated modes.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a circuit configuration diagram of a first embodiment of a regulator circuit of the present invention. In the figure, the
[0012]
The
[0013]
The
[0014]
The gate and drain of a P-channel MOS transistor M13 are connected to the drain of the MOS transistor M12, and the source of the MOS transistor M13 is connected to the
[0015]
When the parasitic capacitance C1 exists at the gate of the output MOS transistor M11 and the
[0016]
Next, when the
[0017]
Here, for example, when the voltage at the
[0018]
FIG. 4 shows a circuit configuration diagram of a second embodiment of the regulator circuit of the present invention. In the figure, the same parts as those in FIG. In FIG. 4, a DC input voltage Vin is supplied to the
[0019]
The
[0020]
The
[0021]
The drain of the MOS transistor M12 is connected to the drain of the N-channel MOS transistor M14, and the gate and source of the MOS transistor M14 are connected to the
[0022]
A parasitic capacitance C1 exists at the gate of the output MOS transistor M11. When the
[0023]
Next, when the
[0024]
Here, for example, when the voltage at the
[0025]
【The invention's effect】
As described above, by providing an impedance lowering MOS transistor which is turned on when a load is connected to the output terminal between the gate and source of the output MOS transistor and reduces the impedance of the gate of the output MOS transistor, the output terminal is provided. When a load is connected, the rotation of the phase becomes positive at a frequency at which the gain at the output terminal becomes 0, and oscillation can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a first embodiment of a regulator circuit of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating frequency characteristics in each part of FIG. 1 when a load is not connected.
FIG. 3 is a diagram showing frequency characteristics in each part of FIG. 1 when a load is connected.
FIG. 4 is a circuit configuration diagram of a second embodiment of the regulator circuit of the present invention.
FIG. 5 is a circuit configuration diagram of an example of a conventional regulator circuit.
6 is a diagram showing frequency characteristics in each part of FIG. 5 when a load is not connected.
7 is a diagram showing frequency characteristics in each part of FIG. 5 when a load is connected.
[Explanation of symbols]
20
Claims (3)
前記出力用MOSトランジスタのゲート,ソース間に、前記出力端子に負荷が接続されたときオンして前記出力用MOSトランジスタのゲートのインピーダンスを低下させるインピーダンス低下MOSトランジスタを設けたことを特徴とするレギュレータ回路。 An error voltage is generated from the voltage based on the voltage of the output terminal connected to the load and grounded through the voltage stabilizing capacitor and the reference voltage generated by the reference voltage generating circuit, and is connected to the output terminal and the input terminal. A regulator circuit that drives a gate of an output MOS transistor having a drain and a source connected in accordance with the error voltage and controls the output terminal voltage to be constant, and a load is connected to the output terminal In the regulator circuit that may oscillate due to the rotation of the phase that occurs when
A regulator characterized in that an impedance lowering MOS transistor is provided between the gate and source of the output MOS transistor, which is turned on when a load is connected to the output terminal and lowers the impedance of the gate of the output MOS transistor. circuit.
前記インピーダンス低下MOSトランジスタは、PチャネルMOSトランジスタであることを特徴とするレギュレータ回路。The regulator circuit according to claim 1,
The regulator circuit, wherein the impedance lowering MOS transistor is a P-channel MOS transistor.
前記インピーダンス低下MOSトランジスタは、NチャネルMOSトランジスタであることを特徴とするレギュレータ回路。The regulator circuit according to claim 1,
The regulator circuit, wherein the impedance lowering MOS transistor is an N-channel MOS transistor.
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