JP4181695B2 - レギュレータ回路 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一定レベルにレギュレートされた電圧を出力するレギュレータ回路において、特に電源投入時や電源電圧急変時の出力電圧に対する影響を回避する技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図3は従来のレギュレータ回路を示す図である。1は一定電圧を発生させるためのバイアス回路であり、カレントミラーを構成するPMOSトランジスタMP1,MP2、同様にカレントミラーを構成するNMOSトランジスタMN1,MN2、および抵抗R1からなる定電流回路を利用した定電圧回路と、PMOSトランジスタMP3(基準電流供給用トランジスタ),NMOSトランジスタMN3(基準側トランジスタ)からなる出力部とから構成されている。各トランジスタは全てエンハンスメント型である。
【0003】
ここでは、トランジスタMP2,MN2のドレイン(ノードA)に定電圧が出力することにより、トランジスタMN3のドレイン(ノードB)に定電圧が出力する。
【0004】
2は出力電圧と基準電圧を比較する誤差増幅器であり、カレントミラーを構成するPMOSトランジスタMP4,MP5による能動負荷と、差動接続のNMOSトランジスタMN4,MN5と、前記トランジスタMN3とカレントミラー接続されたNMOSトランジスタMN6とから構成されている。このうち、トランジスタMN4は基準電圧を発生させるデプレッション型であり、他のトランジスタはエンハンスメント型である。
【0005】
この誤差増幅器2は、前記バイアス回路1で発生したバイアス電圧がトランジスタMN6のゲートに印加することにより動作電流が流れて動作し、デプレッション形のトランジスタMN4できまる基準電圧とトランジスタMN5のゲート電圧の差に相当する電圧がトランジスタMP4,MN4のドレイン(ノードC)から出力する。
【0006】
3はノードCの電圧に応じて出力端子5に出力電圧を出力する出力回路であり、PMOSトランジスタMP6から構成されている。
【0007】
4は出力端子5の出力電圧を検出する出力検出回路であり、直列接続された抵抗R2,R3から構成されている。そして、ここで検出された電圧がトランジスタMN5のゲートに入力している。
【0008】
以上のように構成されるレギュレータ回路では、電源電圧VDDが定常状態では、ノードAに一定電圧が得られることにより、ノードBの電圧が一定となり、専ら出力電圧と基準電圧の差がなくなる方向に誤差増幅器2が動作して、出力端子5の電圧が一定値に制御される。すなわち、出力電圧が上昇しようとするときは、ノードCの電位が上昇してトランジスタMP6の内部抵抗が増大し出力電圧が低くなる方向に制御され、逆に出力電圧が低下しようとするときは、ノードCの電位が下降して出力電圧が高くなる方向に制御される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、電源電圧VDDが立ち上がるとき、或いはその電源電圧VDDが急激に変動するとき、ノードAの電圧が急激に変化するので、その影響がノードBに現れ更にノードCに表れて、誤差増幅器2がこれを解消するように動作するのであるが、トランジスタMN6の電流値が小さいとノードCの電圧変化も小さく、そのノードCの電圧が電源電圧VDDにまで上昇せずトランジスタMP6に過剰な電流が流れて、図4に示すように、出力端子5の電圧にオーバーシュート、アンダーシュートが現れ、その出力端子5の後段に接続されている回路に悪影響を及ぼす恐れがある。
【0010】
そこで、このような問題を解消するために、出力端子5と接地電位VSSとの間に比較的大きな容量のキャパシタを接続してその電圧変化を吸収したり、或いはトランジスタMN6のチャネル幅を大きくしてそのドレイン電流を大きくし、その動作速度を速くさせることが行われている。
【0011】
しかし、出力端子5に大きなキャパシタを接続することは実装面積の増大につながって好ましくなく、またトランジスタMN6のドレイン電流を増大することは定常動作時の消費電流の増大につながるので同様に好ましくない。
【0012】
本発明の目的は、キャパシタを使用することなく、また消費電流の増大も伴うことなく、電源投入時や電源変動時の出力電圧のオーバーシュート、アンダーシュートの低減を図ったレギュレータ回路を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための第1の発明は、基準電圧と出力電圧を比較する誤差増幅器と、該誤差増幅器の動作電流を決める電圧を発生するバイアス回路と、前記誤差増幅器の誤差信号により制御されて出力電圧を出力端子に出力する出力回路と、該出力端子に表れる出力電圧を検出して前記誤差増幅器に帰還する出力検出回路と、電源電圧の立ち上がりを検出して一定期間前記バイアス回路の出力電圧を前記定常状態時よりも高い電圧に設定する制御回路とを具備し、定常状態時に一定の電圧を前記出力端子に出力するレギュレータ回路において、前記バイアス回路が、前記誤差増幅器の動作電流を決めるエンハンスメント型のトランジスタとカレントミラー接続されたエンハンスメント型の基準側トランジスタと、該基準側トランジスタに電流を供給するエンハンスメント型の基準電流供給用トランジスタと、前記基準電流供給用トランジスタのゲートに一定電圧を供給する定電圧回路とを具備し、前記制御回路が、一方の電源に一端を接続したキャパシタと、該キャパシタの他端と他方の電源の間に接続したデプレッション型のトランジスタと、前記基準電流供給用トランジスタのゲートと前記他方の電源との間に接続され且つゲートが前記キャパシタと前記デプレッション型のトランジスタとの共通接続点に接続されたエンハンスメント型の短絡用トランジスタとを具備し、電源電圧の立ち上がり時に前記キャパシタに流れる電流により前記短絡用トランジスタを導通させて前記基準電流供給用トランジスタから定常時より大きな基準電流を供給させ、定常時に前記キャパシタに充電されている電荷により前記短絡用トランジスタをカットオフさせるようにして構成した。
【0014】
第2の発明は、第1の発明において、前記デプレッション型のトランジスタを抵抗に置換して構成した。
【0016】
【発明の実施の形態】
図1は本発明のひとつの実施形態のレギュレータ回路を示す図である。1はバイアス回路、2は誤差増幅器、3は出力回路、4は出力検出回路、5は出力端子であり、これらは図3に示したものと同じである。6は制御回路であり、バイアス回路1のノードAの電圧を電源電圧の立ち上がり時に一時的に制御する。
【0017】
この制御回路6は、電源VDDラインに一端を接続したキャパシタC1、そのキャパシタC1の他端と電源VSSラインの間に接続したデプレッション型のNMOSトランジスタMN7、ノードAとVSS電源ラインとの間に接続したエンハンスメント型のNMOSトランジスタMN8(短絡用トランジスタ)とから構成され、そのトランジスタMN8のゲート(ノードD)がトランジスタMN7のドレインに接続されている。
【0018】
次に、動作を説明する(図2参照)。このレギュレータ回路では、電源投入時に、キャパシタC1の両端の電圧がほぼ同じとなって、ノードDの電圧が電源電圧VDDに引き上げられ、このためトランジスタMN8が深くオンしてノードAの電圧がVSSにまで大きく低下する。このため、トランジスタMP3が大きく導通してノードBの電圧が大きく上昇する。よって、トランジスタMN6を流れる電流が大きくなって、誤差増幅器2の動作速度が一時的に高速化される。
【0019】
したがって、誤差増幅器2の動作速度が遅いことに起因していたオーバーシュートやアンダーシュートが発生しなくなり、出力端子5の後段に接続された回路に対する悪影響を防止することができる。
【0020】
そして、キャパシタC1の充電が進んでノードDの電圧がトランジスタMN8のしきい値Vth以下に低下すると、そのトランジスタMN8がカットオフして制御回路6全体がレギュレータ回路から切り離される。このときは電源電圧VDDが定常状態になったときであり、トランジスタMP1,MP2,MN1,MN2から成る定電圧回路で発生している定電圧がノードAに表れ、通常動作が行われる。
【0021】
この後、電源電圧VDDが急変するときは、まずその電圧が低下するときキャパシタC1の電荷が放電され、次にその電圧VDDが上昇するとき前記と同様な動作により誤差増幅器2の動作電流が大きくなるので、前記同様にオーバーシュートやアンダーシュートは発生しない。
【0022】
なお、図1の回路において、制御回路6のトランジスタMN7は、抵抗に置換しても同様に動作する。また、以上において、各トランジスタの極性はこれを全部反対にしても同様に制御する。
【0023】
【発明の効果】
以上から本発明によれば、電源電圧の投入時や急変時であっても、出力電圧のオーバーシュートやアンダーシュートが防止でき、このとき大きな値のキャパシタを使用する必要はなく、また定常時の消費電流が特別大きくなることもないという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態のレギュレータ回路の回路図である。
【図2】 図1の回路の動作説明用のタイミングチャートである。
【図3】 従来のレギュレータ回路の回路図である。
【図4】 図3の回路の動作説明用のタイミングチャートである。
【符号の説明】
1:バイアス回路、2:誤差増幅器、3:出力回路、4:出力検出回路、5:出力端子、6:制御回路。

Claims (2)

  1. 基準電圧と出力電圧を比較する誤差増幅器と、該誤差増幅器の動作電流を決める電圧を発生するバイアス回路と、前記誤差増幅器の誤差信号により制御されて出力電圧を出力端子に出力する出力回路と、該出力端子に表れる出力電圧を検出して前記誤差増幅器に帰還する出力検出回路と、電源電圧の立ち上がりを検出して一定期間前記バイアス回路の出力電圧を前記定常状態時よりも高い電圧に設定する制御回路とを具備し、定常状態時に一定の電圧を前記出力端子に出力するレギュレータ回路において、
    前記バイアス回路が、前記誤差増幅器の動作電流を決めるエンハンスメント型のトランジスタとカレントミラー接続されたエンハンスメント型の基準側トランジスタと、該基準側トランジスタに電流を供給するエンハンスメント型の基準電流供給用トランジスタと、前記基準電流供給用トランジスタのゲートに一定電圧を供給する定電圧回路とを具備し、
    前記制御回路が、一方の電源に一端を接続したキャパシタと、該キャパシタの他端と他方の電源の間に接続したデプレッション型のトランジスタと、前記基準電流供給用トランジスタのゲートと前記他方の電源との間に接続され且つゲートが前記キャパシタと前記デプレッション型のトランジスタとの共通接続点に接続されたエンハンスメント型の短絡用トランジスタとを具備し、
    電源電圧の立ち上がり時に前記キャパシタに流れる電流により前記短絡用トランジスタを導通させて前記基準電流供給用トランジスタから定常時より大きな基準電流を供給させ、定常時に前記キャパシタに充電されている電荷により前記短絡用トランジスタをカットオフさせるようにしたことを特徴とするレギュレータ回路。
  2. 前記デプレッション型のトランジスタを抵抗に置換したことを特徴とする請求項1に記載のレギュレータ回路。
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