JP4467963B2 - Regulator device and backflow prevention diode circuit used therefor - Google Patents

Regulator device and backflow prevention diode circuit used therefor Download PDF

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本発明は、レギュレータ装置に係わり、特に集積化に好適な構造を有するレギュレータ装置に関する。また、集積化に好適な逆流防止ダイオード回路に関する。   The present invention relates to a regulator device, and more particularly to a regulator device having a structure suitable for integration. The present invention also relates to a backflow prevention diode circuit suitable for integration.

従来、集積化されたレギュレータ装置としては高耐圧で大電流を流せるようにパワートランジスタを外付けにしたものが多かった(例えば、特許文献1参照。)。特許文献1に開示されたレギュレータ装置について図を用いて説明する。図9は、このレギュレータ装置101を示す図で、破線枠a内が集積化された部分を示している。   Conventionally, many integrated regulator devices have an external power transistor so that a large current can flow with a high breakdown voltage (see, for example, Patent Document 1). The regulator device disclosed in Patent Document 1 will be described with reference to the drawings. FIG. 9 is a diagram showing the regulator device 101, and shows a part where the broken line frame a is integrated.

図9に示すように、レギュレータ装置101はドレインが電源Vhvに接続され、ソースが一端が接地されたコンデンサCext1に接続された外付けのパワートランジスタ102と、パワートランジスタ102のソースに接続され、抵抗R11と抵抗R12が直列接続された分圧回路103と、分圧回路103で分圧された電圧を一方の入力とし、基準電圧Vrefを他方の入力とする差動増幅器104と、ゲートが差動増幅器104の出力に接続され、ドレインがパワートランジスタ102のゲートおよび抵抗R10を介して出力端105に接続されたMOSトランジスタ106とで構成されている。   As shown in FIG. 9, the regulator device 101 has a drain connected to a power source Vhv, a source connected to a capacitor Cext1 having one end grounded, and a source connected to the source of the power transistor 102. A voltage dividing circuit 103 in which R11 and a resistor R12 are connected in series, a differential amplifier 104 having a voltage divided by the voltage dividing circuit 103 as one input and a reference voltage Vref as the other input, and a gate having a differential The MOS transistor 106 is connected to the output of the amplifier 104 and the drain is connected to the output terminal 105 through the gate of the power transistor 102 and the resistor R10.

レギュレータ装置101では、差動増幅器104の入力電圧が等しくなるようにフィードバック制御が行われて、パワートランジスタ102のドレインから調整された出力電圧Vregが得られる。   In the regulator device 101, feedback control is performed so that the input voltages of the differential amplifier 104 become equal, and the adjusted output voltage Vreg is obtained from the drain of the power transistor 102.

コンデンサCext1はパワートランジスタ102の増幅率が大き過ぎるとこのフィードバックループが正帰還となり発振する恐れがあるため、高周波域での増幅率を下げるために使用されている。コンデンサCext1としてはパワートランジスタ102の増幅率に応じて適切な容量、例えば1〜100μF程度のものが用いられる。   Capacitor Cext1 is used to lower the gain in the high frequency range because if the gain of power transistor 102 is too large, the feedback loop may become positive feedback and oscillate. As the capacitor Cext1, a capacitor having an appropriate capacity according to the amplification factor of the power transistor 102, for example, about 1 to 100 μF is used.

また、特許文献1では図示されていないが、一般にパワートランジスタ102の電流を外付け抵抗によりモニタし、例えばソースが地絡して異常電流が流れた場合にコンパレータが作動して差動増幅器104の出力を制限し、パワートランジスタ102の熱破壊を防止している。   Although not shown in Patent Document 1, generally, the current of the power transistor 102 is monitored by an external resistor. For example, when an abnormal current flows due to a ground fault in the source, the comparator operates and the differential amplifier 104 The output is limited to prevent the power transistor 102 from being thermally destroyed.

しかしながら、特許文献1に開示されたレギュレータ装置ではパワートランジスタ102および電流モニタ用の抵抗が外付けであるため小型化、省スペース化が難しいという問題がある。   However, the regulator device disclosed in Patent Document 1 has a problem that it is difficult to reduce the size and the space because the power transistor 102 and the current monitoring resistor are externally attached.

これに対して、外付け抵抗と外付けパワートランジスタを集積化したレギュレータ装置が知られている。図10は、外付け抵抗と外付けPNP型バイポーラトランジスタを集積化したレギュレータ装置を示す図である。   On the other hand, a regulator device in which an external resistor and an external power transistor are integrated is known. FIG. 10 is a diagram showing a regulator device in which an external resistor and an external PNP bipolar transistor are integrated.

図10に示すように、レギュレータ装置201は電源Vinに抵抗RLを介してエミッタが接続され、他端が接地されたコンデンサCext2にコレクタが接続されたPNP型バイポーラトランジスタQ21と、PNP型バイポーラトランジスタQ21のコレクタに接続され、抵抗R21と抵抗R22が直列接続された分圧回路202と、分圧回路202で分圧された出力電圧を一方の入力とし、基準電圧Vbgを他方の入力とする差動トランスコンダクタンスアンプ203と、抵抗RLの両端の電位差と基準電圧Voffとの差の電圧を入力とするコンパレータ204とで構成されている。   As shown in FIG. 10, the regulator device 201 includes a PNP bipolar transistor Q21 having an emitter connected to a power source Vin via a resistor RL and a collector connected to a capacitor Cext2 whose other end is grounded, and a PNP bipolar transistor Q21. And a differential circuit 202 having a resistor R21 and a resistor R22 connected in series, and an output voltage divided by the voltage divider circuit 202 as one input and a reference voltage Vbg as the other input. The transconductance amplifier 203 and a comparator 204 that receives as input the voltage difference between the potential difference across the resistor RL and the reference voltage Voff.

しかしながら、集積化されたPNP型トランジスタQ21は、特にラテラル構造のPNP型バイポーラトランジスタの場合、電流増幅率は製造ロットによって大きく変動する。集積化されたトランジスタでは、一般に絶対精度は良くないため電流増幅率は大きくばらつく。   However, in the case of the integrated PNP transistor Q21, in particular, in the case of a lateral structure PNP bipolar transistor, the current amplification factor varies greatly depending on the manufacturing lot. In an integrated transistor, since the absolute accuracy is generally not good, the current amplification factor varies greatly.

そのため、外付けコンデンサCext2は電流増幅率のばらつきを見込んで予め容量の大きめの物を取り付ける必要がある。一般に、大容量のコンデンサは形状も大きく、コストも高くなる。   Therefore, it is necessary to attach an external capacitor Cext2 having a large capacity in advance in consideration of variations in the current amplification factor. In general, a large-capacity capacitor is large in shape and high in cost.

また、ラテラル構造のPNP型バイポーラトランジスタは実効トランジスタの接合面積が小さくトランジスタ1個当たりの電流容量が小さいので、大電流化するには数多くのラテラルPNP型トランジスタを並列接続して集積化する必要があり、チップサイズが大きくなるという問題がある。   Further, since the lateral PNP bipolar transistor has a small effective transistor junction area and a small current capacity per transistor, it is necessary to integrate many lateral PNP transistors in parallel to increase the current. There is a problem that the chip size becomes large.

更に、この問題を改善するためにPNP型トランジスタQ21をNPN型トランジスタとPNP型トランジスタを組み合わせた複合PNP型トランジスタで構成すればよいが集積化したことにより、電源Vinが低下した時、例えば電源Vinがバッテリーより供給される車載用のレギュレータ装置ではバッテリーのスイッチがオフされて電源Vinが低下した時に出力電圧Vregから複合PNP型バイポーラトランジスタQ21の寄生回路を介して電流が逆流する恐れがある。   Further, in order to improve this problem, the PNP transistor Q21 may be composed of a composite PNP transistor in which an NPN transistor and a PNP transistor are combined. However, when the power supply Vin decreases due to integration, for example, the power supply Vin In a vehicle-mounted regulator device supplied from a battery, when the battery switch is turned off and the power supply Vin decreases, current may flow backward from the output voltage Vreg through the parasitic circuit of the composite PNP bipolar transistor Q21.

そのため、逆流防止ダイオード205を外付けすることが必要となり、小型化、省スペース化を妨げるという問題がある。
特開2003−67061号公報(5頁、図2)
For this reason, it is necessary to externally attach the backflow prevention diode 205, which hinders miniaturization and space saving.
JP 2003-67061 A (page 5, FIG. 2)

特許文献1に開示されたレギュレータ装置では、抵抗とパワートランジスタが外付けであるため、機能の向上、且つ小型化するのが難しいという問題がある。   The regulator device disclosed in Patent Document 1 has a problem that it is difficult to improve the function and downsize because the resistor and the power transistor are externally attached.

また、従来の抵抗とパワートランジスタを集積化したレギュレータ装置では、電流増幅率のばらつきを見込むので外付けコンデンサの容量が過剰になり、また、逆流防止ダイオードが必要となるので、小型化を妨げるという問題がある。   Also, in the conventional regulator device in which the resistor and the power transistor are integrated, the variation of the current amplification factor is expected, so that the capacity of the external capacitor becomes excessive, and a backflow prevention diode is required, which prevents miniaturization. There's a problem.

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、集積化に好適な構造を有するレギュレータ装置およびそれに用いる逆流防止ダイオード回路を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a regulator device having a structure suitable for integration and a backflow prevention diode circuit used therefor.

上記目的を達成するために、本発明の一態様のレギュレータ装置は、第1のゲート、第1のソース、及び第1のバックゲートとが共通に接続されるN型MOSトランジスタを有する逆流防止ダイオード回路と、第2のソースが前記逆流防止ダイオード回路の第1のドレインを介して外部から入力された電源に接続され、第2のドレインが出力端に接続された第1のP型MOSトランジスタと、第3のゲートおよび第3のソースが前記第1のP型MOSトランジスタの第2のゲートおよび第2のソースにそれぞれ接続され、第3のドレインと前記第3のゲートとが短絡された第2のP型MOSトランジスタとで構成されたカレントミラー回路と、前記第2のP型MOSトランジスタと、第4のゲートおよび第4のソースが前記第2のP型MOSトランジスタの第3のゲートおよび第3のソースにそれぞれ接続された第3のP型MOSトランジスタとで構成された第2のカレントミラー回路と、前記出力端の出力電圧を分圧して所定の第1の基準電圧と比較し、その差に比例した出力を前記第2のP型MOSトランジスタに入力する帰還制御手段と、前記第2のカレントミラー回路を構成する前記第3のP型MOSトランジスタの出力を電圧に変換して所定の第2の基準電圧と比較し、前記変換された電圧が前記第2の基準電圧より大きい場合に、前記帰還制御手段の出力を制限する電流制限手段とを具備し、前記第2のカレントミラー回路のミラー比により前記第1のP型MOSトランジスタのドレイン電流をモニタし、前記第1のP型MOSトランジスタのドレイン電流を制限することを特徴としている。
In order to achieve the above object, a regulator device of one embodiment of the present invention includes a backflow prevention diode including an N-type MOS transistor in which a first gate, a first source, and a first back gate are connected in common. A first P-type MOS transistor having a circuit, a second source connected to a power source input from the outside via a first drain of the backflow prevention diode circuit, and a second drain connected to an output terminal; The third gate and the third source are connected to the second gate and the second source of the first P-type MOS transistor, respectively, and the third drain and the third gate are short-circuited. Current mirror circuit composed of two P-type MOS transistors, the second P-type MOS transistor, the fourth gate and the fourth source are the second P-type MOS transistors. A second current mirror circuit composed of a third P-type MOS transistor connected to each of the third gate and the third source of the transistor and a predetermined first voltage by dividing the output voltage of the output terminal. Feedback control means for inputting an output proportional to the difference to the reference voltage of the second P-type MOS transistor to the second P-type MOS transistor, and an output of the third P-type MOS transistor constituting the second current mirror circuit Current limiting means for limiting the output of the feedback control means when the converted voltage is larger than the second reference voltage. The drain current of the first P-type MOS transistor is monitored by the mirror ratio of the second current mirror circuit, and the drain current of the first P-type MOS transistor is limited. It is characterized by a door.

また、本発明の一態様のレギュレータ装置に用いる逆流防止ダイオード回路では、バックゲートがソースに接続された絶縁ゲート電界効果トランジスタのゲートとソースを短絡してバックゲートをアノードとし、ドレインをカソードとする寄生ダイオードにより、バックゲートから前記絶縁ゲート電界効果トランジスタを形成している領域を介してドレインへ電流を流すようにしたことを特徴としている。   In the backflow prevention diode circuit used in the regulator device of one embodiment of the present invention, the gate and the source of the insulated gate field effect transistor whose back gate is connected to the source are short-circuited, and the back gate is used as an anode and the drain is used as a cathode. A parasitic diode is used to allow a current to flow from the back gate to the drain through the region where the insulated gate field effect transistor is formed.

本発明によれば、パワートランジスタ、抵抗、逆流防止ダイオードを集積化して、小型なレギュレータ装置を提供することができる。   According to the present invention, a power regulator, a resistor, and a backflow prevention diode can be integrated to provide a small regulator device.

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は本発明の実施例1に係わるレギュレータ装置の構成を示す回路図である。本実施例は、従来外付けであったパワートランジスタを集積化する場合の例である。   FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a regulator device according to Embodiment 1 of the present invention. The present embodiment is an example in the case of integrating a power transistor which has been conventionally externally attached.

図1に示すように、レギュレータ回路11はソースS1が入力端INに接続され、ドレインD1が出力端OUTに接続されたMOSトランジスタM1と、ゲートG2およびソースS2がMOSトランジスタM1のゲートG1およびソースS1にそれぞれ接続されたMOSトランジスタM2とで構成されたカレントミラー回路14出構成されている。   As shown in FIG. 1, the regulator circuit 11 includes a MOS transistor M1 in which the source S1 is connected to the input terminal IN and the drain D1 is connected to the output terminal OUT, and the gate G2 and the source S2 are the gate G1 and the source of the MOS transistor M1. A current mirror circuit 14 composed of a MOS transistor M2 connected to S1 is formed.

MOSトランジスタM1とMOSトランジスタM2は、例えば高耐圧のp型MOSトランジスタまたはp型DMOS(Double Diffused MOS)トランジスタである。   The MOS transistors M1 and M2 are, for example, high breakdown voltage p-type MOS transistors or p-type DMOS (Double Diffused MOS) transistors.

更に、出力端OUTの出力電圧を分圧する分圧回路12と、分圧回路12で分圧された出力電圧と所定の基準電圧Vbgとを比較して、その差に比例した電流を出力する差動トランスコンダクタンスアンプ13とで構成され、ワンチップに集積化されている。   Further, the voltage dividing circuit 12 that divides the output voltage at the output terminal OUT, and the difference between the output voltage divided by the voltage dividing circuit 12 and the predetermined reference voltage Vbg and outputting a current proportional to the difference. The dynamic transconductance amplifier 13 is integrated on a single chip.

入力端INには電源Vinが接続され、MOSトランジスタM1を介して出力端OUTに調整された電圧Vregが出力される。出力端OUTにはコンデンサC1が接続されている。   A power supply Vin is connected to the input terminal IN, and a regulated voltage Vreg is output to the output terminal OUT via the MOS transistor M1. A capacitor C1 is connected to the output terminal OUT.

分圧回路12は、例えば抵抗R1と抵抗R2の直列接続からなり、出力電圧Vregを分圧して、分圧された電圧を出力する。ここで、この明細書における「抵抗」とは、配線による寄生抵抗ではなく、例えば、不純物拡散領域や抵抗体膜などで形成されたものを言う。   The voltage dividing circuit 12 includes, for example, a series connection of a resistor R1 and a resistor R2. The voltage dividing circuit 12 divides the output voltage Vreg and outputs a divided voltage. Here, “resistance” in this specification is not a parasitic resistance due to wiring, but, for example, a resistance formed by an impurity diffusion region or a resistor film.

差動トランスコンダクタンスアンプ13は、分圧回路12で分圧された出力電圧と所定の基準電圧Vbg、例えばバンドギャップ基準電圧発生回路の定電圧とを比較して、その差に比例した電流を出力する。   The differential transconductance amplifier 13 compares the output voltage divided by the voltage dividing circuit 12 with a predetermined reference voltage Vbg, for example, a constant voltage of a band gap reference voltage generation circuit, and outputs a current proportional to the difference. To do.

カレントミラー回路14の入力端であるMOSトランジスタM2のゲートG2とドレインD2の接続点に差動トランスコンダクタンスアンプ13の出力を入力すると、MOSトランジスタM2に差動トランスコンダクタンスアンプ13の出力電流と等しいドレイン電流が流れる。   When the output of the differential transconductance amplifier 13 is input to the connection point between the gate G2 and the drain D2 of the MOS transistor M2, which is the input terminal of the current mirror circuit 14, the drain equal to the output current of the differential transconductance amplifier 13 is input to the MOS transistor M2. Current flows.

これにより、MOSトランジスタM1にはカレントミラー回路14のミラー比倍のドレイン電流が流れるので、出力端OUTには分圧回路12で分圧された電圧が基準電圧Vbgに等しくなるように調整された電圧Vregが得られる。   As a result, a drain current that is double the mirror ratio of the current mirror circuit 14 flows through the MOS transistor M1, and thus the voltage divided by the voltage dividing circuit 12 is adjusted to be equal to the reference voltage Vbg at the output terminal OUT. A voltage Vreg is obtained.

ここでミラー比はMOSトランジスタM1のゲート幅W1とゲート長L1の比W1/L1とMOSトランジスタM2のゲート幅W2とゲート長L2の比W2/L2との比で決まる。そのため、ミラー比は任意の値に設定することができ、しかも製造プロセスの影響を受けないので変動は非常に少ない。   Here, the mirror ratio is determined by the ratio of the ratio W1 / L1 of the gate width W1 and the gate length L1 of the MOS transistor M1 and the ratio W2 / L2 of the gate width W2 and the gate length L2 of the MOS transistor M2. Therefore, the mirror ratio can be set to an arbitrary value, and the fluctuation is very small because it is not affected by the manufacturing process.

例えば、電流増幅率が100と一定に制御されたパワートランジスタを得るためにはゲート長L1とゲート長L2を等しくし、ゲート幅W1をゲート幅W2より100倍大きくしてミラー比を100とすれば良い。   For example, in order to obtain a power transistor whose current amplification factor is controlled to be constant at 100, the gate length L1 and the gate length L2 are made equal, the gate width W1 is made 100 times larger than the gate width W2, and the mirror ratio is set to 100. It ’s fine.

その結果、分圧回路12と差動トランスコンダクタンスアンプ13とカレントミラー回路14で構成されるフィードバック制御ループの利得の変動も少なくなるので、外付けコンデンサC1はパワートランジスタの電流増幅率のばらつきを見込んだ大きめの容量とする必要がなく、電流増幅率に見合った容量のコンデンサを使用することが可能である。   As a result, the fluctuation of the gain of the feedback control loop composed of the voltage dividing circuit 12, the differential transconductance amplifier 13, and the current mirror circuit 14 is also reduced, so that the external capacitor C1 expects variation in the current amplification factor of the power transistor. It is not necessary to use a larger capacity, and it is possible to use a capacitor having a capacity corresponding to the current amplification factor.

以上説明したように、本実施例のレギュレータ装置11によれば、パワートランジスタを高耐圧のp型MOSトランジスタで構成されたカレントミラー回路として集積化したので、電流増幅率のばらつきが抑えられ、外付けコンデンサの過剰な容量を削減することができる。   As described above, according to the regulator device 11 of the present embodiment, since the power transistors are integrated as a current mirror circuit composed of a high breakdown voltage p-type MOS transistor, variation in the current amplification factor can be suppressed, and The excessive capacity of the attached capacitor can be reduced.

また、ラテラルPNP型バイポーラトランジスタによりカレントミラー回路を構成する場合に比べてチップサイズを小さくすることができる。従って、小型で省スペースなレギュレータ装置が得られる。   Further, the chip size can be reduced as compared with the case where the current mirror circuit is configured by the lateral PNP type bipolar transistor. Therefore, a small and space-saving regulator device can be obtained.

(実施例1の変形例1)
図2は、実施例1の変形例1に係わるカレントミラー回路を示す図である。本変形例が実施例1と異なる点は、差動コンダクタンスアンプ13のオフリーク電流が発生した場合に、オフリーク電流を吸収する抵抗を設けたことにある。
(Modification 1 of Example 1)
FIG. 2 is a diagram illustrating a current mirror circuit according to the first modification of the first embodiment. This modification is different from the first embodiment in that a resistor that absorbs the off-leakage current is provided when the off-leakage current of the differential conductance amplifier 13 is generated.

即ち、図2に示すように、本変形例のカレントミラー回路17は、MOSトランジスタM1と、ゲートG2およびソースS2がMOSトランジスタM1のゲートG1およびソースS1にそれぞれ接続され、ドレインD2とゲートG2が短絡されたMOSトランジスタM2とで構成されている。   That is, as shown in FIG. 2, in the current mirror circuit 17 of this modification, the MOS transistor M1, the gate G2, and the source S2 are connected to the gate G1 and the source S1 of the MOS transistor M1, respectively, and the drain D2 and the gate G2 are connected. The MOS transistor M2 is short-circuited.

更に、一端がMOSトランジスタM1のゲートG1とMOSトランジスタM2のゲートG2の接続部に接続され、他端がMOSトランジスタM1のソースS1とMOSトランジスタM2のソースS2の接続部に接続された抵抗R3とで構成されている。   Furthermore, one end of the resistor R3 is connected to the connection portion between the gate G1 of the MOS transistor M1 and the gate G2 of the MOS transistor M2, and the other end is connected to the connection portion between the source S1 of the MOS transistor M1 and the source S2 of the MOS transistor M2. It consists of

オフリーク電流とは、レギュレータ装置11の温度が上昇して高温、例えば120℃程度以上になると差動コンダクタンスアンプ13の逆バイアスされた寄生素子に流れ出す微小電流を意味している。   The off-leakage current means a minute current that flows out to the reverse-biased parasitic element of the differential conductance amplifier 13 when the temperature of the regulator device 11 rises to a high temperature, for example, about 120 ° C. or higher.

オフリーク電流が発生すると、差動コンダクタンスアンプ13がオフしているのにも拘らず、MOSトランジスタM2にこのオフリーク電流が流れ込むので、カレントミラー回路14を構成しているMOSトランジスタM1にも電流が流れてしまう。   When an off-leakage current is generated, the off-leakage current flows into the MOS transistor M2 even though the differential conductance amplifier 13 is off, so that a current also flows through the MOS transistor M1 constituting the current mirror circuit 14. End up.

その結果、MOSトランジスタM1がオンになると、出力端OUTが無負荷状態の場合、出力電圧Vregが入力電圧Vinまで上昇してしまい、出力端OUTに接続された低耐圧回路の最大定格電圧を超えて回路素子を破壊する恐れがある。   As a result, when the MOS transistor M1 is turned on, the output voltage Vreg rises to the input voltage Vin when the output terminal OUT is in a no-load state, and exceeds the maximum rated voltage of the low withstand voltage circuit connected to the output terminal OUT. Circuit elements may be destroyed.

カレントミラー回路17では、抵抗R3によりこのオフリーク電流を吸収してMOSトランジスタM1がオンになるのを防止することが可能である。抵抗R3は微小なオフリーク電流を吸収できれば良いので、例えば100KΩ程度が好ましい。   In the current mirror circuit 17, it is possible to prevent the MOS transistor M1 from being turned on by absorbing the off-leakage current by the resistor R3. The resistor R3 only needs to be able to absorb a minute off-leakage current, and is preferably about 100 KΩ, for example.

以上説明したように、上述の変形例では、オフリーク電流を吸収できる抵抗R3を設けたので、レギュレータ装置11の温度上昇に対するマージンを更に確保することができる。   As described above, in the above-described modification, the resistor R3 that can absorb the off-leakage current is provided, so that a margin for the temperature rise of the regulator device 11 can be further ensured.

(実施例1の変形例2)
図3は、実施例1の変形例2に係わるカレントミラー回路を示す図である。本変形例が実施例1と異なる点は、ESD(Electro Static Discharge)により入力端INの電圧が急激に大きくなった場合、あるいは出力端OUTの電圧が急激に低くなった場合に、ゲートとソースの間の電圧が過剰に高くなりゲートが破壊されるのを防止するための定電圧ダイオード、例えばツェナーダイオードを設けたことにある。
(Modification 2 of Example 1)
FIG. 3 is a diagram illustrating a current mirror circuit according to the second modification of the first embodiment. This modification differs from the first embodiment in that the gate and the source are changed when the voltage at the input terminal IN suddenly increases due to ESD (Electro Static Discharge) or when the voltage at the output terminal OUT suddenly decreases. A constant voltage diode, for example, a Zener diode is provided to prevent the gate voltage from becoming excessively high and breaking the gate.

即ち、図3に示すように、本変形例のカレントミラー回路19は、MOSトランジスタM1と、ゲートG2およびソースS2がMOSトランジスタM1のゲートG1およびソースS1にそれぞれ接続され、ドレインD2とゲートG2が短絡されたMOSトランジスタM2とで構成されている。   That is, as shown in FIG. 3, in the current mirror circuit 19 of this modification, the MOS transistor M1, the gate G2, and the source S2 are connected to the gate G1 and the source S1 of the MOS transistor M1, respectively, and the drain D2 and the gate G2 are connected. The MOS transistor M2 is short-circuited.

更に、一端がMOSトランジスタM1のゲートG1とMOSトランジスタM2のゲートG2の接続部に接続され、他端がMOSトランジスタM1のソースS1とMOSトランジスタM2のソースS2の接続部に接続されたツェナーダイオードZDとで構成されている。   Further, one end of the Zener diode ZD is connected to the connection portion between the gate G1 of the MOS transistor M1 and the gate G2 of the MOS transistor M2, and the other end is connected to the connection portion between the source S1 of the MOS transistor M1 and the source S2 of the MOS transistor M2. It consists of and.

ツェナーダイオードZDにより、MOSトランジスタM1のゲートG1とソースS1の間およびMOSトランジスタM2のゲートG2とソースS2の間の電圧を所定の値以下に制限することができるので、過剰電圧によりゲートG1あるいはG2が破壊されるのを防止することが可能である。   The voltage between the gate G1 and the source S1 of the MOS transistor M1 and between the gate G2 and the source S2 of the MOS transistor M2 can be limited to a predetermined value or less by the Zener diode ZD. Can be prevented from being destroyed.

以上説明したように、上述の変形例では過剰電圧を吸収するツェナーダイオードを設けたので、ESDに対するマージンを更に確保することができる。   As described above, since the Zener diode that absorbs excess voltage is provided in the above-described modification, a margin for ESD can be further ensured.

ここではツェナーダイオードZDのみをゲートとソースに接続する場合について説明したが、変形例1で説明したオフリーク電流吸収用の抵抗R3を更に並列接続しても構わない。   Although the case where only the Zener diode ZD is connected to the gate and the source has been described here, the off-leakage current absorbing resistor R3 described in the first modification may be further connected in parallel.

図4は、本発明の実施例2に係わるレギュレータ装置の構成を示す回路図である。本実施例は、従来外付けであったパワートランジスタおよび電流モニタ抵抗を集積化する場合の例であり、上記実施例1と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。   FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of the regulator device according to the second embodiment of the present invention. This embodiment is an example in the case of integrating a power transistor and a current monitor resistor, which are conventionally externally attached. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. Different parts will be described.

本実施例が実施例1と異なる点は、パワートランジスタの電流をモニタする絶縁ゲート電界効果トランジスタを外付け抵抗に替えて集積化したことにある。   This embodiment differs from the first embodiment in that an insulated gate field effect transistor that monitors the current of the power transistor is integrated instead of an external resistor.

即ち、図4に示すように、レギュレータ装置21はゲートG3およびソースS3がMOSトランジスタM2のゲートG2およびソースS2にそれぞれ接続され、ドレインD3が抵抗R4を介して接地された絶縁ゲート電界効果トランジスタとM3と、抵抗R4端の電圧と基準電圧Voffとを比較して、抵抗R4端の電圧が基準電圧Voffより大きい場合に、差動トランスコンダクタンスアンプ13の出力を制限する信号を出力するコンパレータ22とを有する電流制限回路23を集積化している。   That is, as shown in FIG. 4, the regulator device 21 includes an insulated gate field effect transistor in which the gate G3 and the source S3 are connected to the gate G2 and the source S2 of the MOS transistor M2, respectively, and the drain D3 is grounded through the resistor R4. Comparing M3, the voltage at the end of the resistor R4 and the reference voltage Voff, and when the voltage at the end of the resistor R4 is larger than the reference voltage Voff, a comparator 22 that outputs a signal for limiting the output of the differential transconductance amplifier 13; Is integrated.

絶縁ゲート電界効果トランジスタM3は、例えば高耐圧のp型MOSトランジスタまたはp型DMOSトランジスタで、MOSトランジスタM2とカレントミラー回路24を構成している。   The insulated gate field effect transistor M3 is, for example, a high breakdown voltage p-type MOS transistor or p-type DMOS transistor, and forms a current mirror circuit 24 with the MOS transistor M2.

このカレントミラー回路24の入力端であるMOSトランジスタM2のゲートG2とドレインD2の接続点に差動トランスコンダクタンスアンプ13の出力を入力すると、MOSトランジスタM3にはカレントミラー回路24のミラー比倍、例えばミラー比を1とするとMOSトランジスタM2のドレイン電流と等しいドレイン電流が流れる。   When the output of the differential transconductance amplifier 13 is input to the connection point between the gate G2 and the drain D2 of the MOS transistor M2, which is the input terminal of the current mirror circuit 24, the MOS transistor M3 has a mirror ratio times the current mirror circuit 24, for example, When the mirror ratio is 1, a drain current equal to the drain current of the MOS transistor M2 flows.

MOSトランジスタM3のドレイン電流は抵抗R4を流れるので、MOSトランジスタM1のドレイン電流を抵抗R4端の電圧としてモニタする事が可能である。   Since the drain current of the MOS transistor M3 flows through the resistor R4, the drain current of the MOS transistor M1 can be monitored as the voltage at the end of the resistor R4.

コンパレータ22は抵抗R4端の電圧と基準電圧Voffとを比較し、抵抗R4端の電圧が基準電圧Voffより大きい場合に、差動トランスコンダクタンスアンプ13の出力電流を制御してMOSトランジスタM1のドレイン電流を制限することができる。   The comparator 22 compares the voltage at the end of the resistor R4 with the reference voltage Voff. If the voltage at the end of the resistor R4 is larger than the reference voltage Voff, the comparator 22 controls the output current of the differential transconductance amplifier 13 to control the drain current of the MOS transistor M1. Can be limited.

これにより、MOSトランジスタM1と直列接続される電流モニタ用抵抗による電圧損失がなくなるので、その分最低動作電圧の低いレギュレータ回路21が得られる。また、電流モニタ用抵抗の製造プロセスによるばらつきを考慮する必要もないので、基準電圧Voffの設定も容易である。   As a result, voltage loss due to the current monitoring resistor connected in series with the MOS transistor M1 is eliminated, so that the regulator circuit 21 having a lower minimum operating voltage is obtained. In addition, since it is not necessary to consider the variation due to the manufacturing process of the current monitoring resistor, it is easy to set the reference voltage Voff.

以上説明したように、本実施例のレギュレータ装置21によれば、カレントミラー回路24を構成するMOSトランジスタM3を集積化したので、MOSトランジスタM1のドレイン電流をモニタすることができる。これにより、電流モニタ用抵抗が不要になり、その分最低動作電圧を下げることができる。従って、小型で省スペースなレギュレータ装置が得られる。   As described above, according to the regulator device 21 of the present embodiment, since the MOS transistor M3 constituting the current mirror circuit 24 is integrated, the drain current of the MOS transistor M1 can be monitored. This eliminates the need for a current monitoring resistor, and the minimum operating voltage can be lowered accordingly. Therefore, a small and space-saving regulator device can be obtained.

(実施例2の変形例)
図5は、実施例2の変形例に係わるカレントミラー回路を示す図である。本変形例が実施例2と異なる点は、MOSトランジスタM2とMOSトランジスタM3とで構成されるカレントミラー回路24のミラー比をMOSトランジスタM2のW2/L2とMOSトランジスタM3のW3/L3の比と抵抗値の両方で設定できるようにしたことにある。
(Modification of Example 2)
FIG. 5 is a diagram illustrating a current mirror circuit according to a modification of the second embodiment. This modification is different from the second embodiment in that the mirror ratio of the current mirror circuit 24 composed of the MOS transistor M2 and the MOS transistor M3 is the ratio of W2 / L2 of the MOS transistor M2 and W3 / L3 of the MOS transistor M3. This is because it can be set by both resistance values.

即ち、図5に示すように、本変形例のカレントミラー回路27は、MOSトランジスタM2と、ゲートG3がMOSトランジスタM2のゲートG2に接続され、ソースS3が抵抗R5を介してMOSトランジスタM2のソースS2に接続されたMOSトランジスタM3とで構成されている。   That is, as shown in FIG. 5, in the current mirror circuit 27 of this modification, the MOS transistor M2, the gate G3 are connected to the gate G2 of the MOS transistor M2, and the source S3 is connected to the source of the MOS transistor M2 via the resistor R5. It is composed of a MOS transistor M3 connected to S2.

カレントミラー回路27のミラー比は差動トランスコンダクタンスアンプ13やコンパレータ22の駆動能力やカレントミラー回路14のミラー比などに依存して変るため、例えばカレントミラー回路27のミラー比は1より小さいことが要求される場合がある。   Since the mirror ratio of the current mirror circuit 27 varies depending on the driving capability of the differential transconductance amplifier 13 and the comparator 22, the mirror ratio of the current mirror circuit 14, and the like, for example, the mirror ratio of the current mirror circuit 27 is smaller than 1. May be required.

この場合、MOSトランジスタM2のW2/L2とMOSトランジスタM3のW3/L3を等しくしておいても、抵抗R5によりMOSトランジスタM3を流れる電流を制限できるので、カレントミラー回路27のミラー比を1以下に調整することが可能である。   In this case, even if W2 / L2 of the MOS transistor M2 is equal to W3 / L3 of the MOS transistor M3, the current flowing through the MOS transistor M3 can be limited by the resistor R5, so that the mirror ratio of the current mirror circuit 27 is 1 or less. It is possible to adjust to.

これにより、MOSトランジスタM3のW3/L3をMOSトランジスタM2のW2/L2より小さくするか、あるいはMOSトランジスタM2のW2/L2をMOSトランジスタM3のW3/L3より大きくして、都度ミラー比を調整する必要がない。   Thereby, W3 / L3 of the MOS transistor M3 is made smaller than W2 / L2 of the MOS transistor M2, or W2 / L2 of the MOS transistor M2 is made larger than W3 / L3 of the MOS transistor M3 to adjust the mirror ratio each time. There is no need.

以上説明したように、上述の変形例では、ミラー比を調整できる抵抗R5を設けたので、MOSトランジスタM2とMOSトランジスタM3のデザインを揃えることができ、集積化するのに適している。   As described above, in the above-described modification, the resistor R5 capable of adjusting the mirror ratio is provided, so that the design of the MOS transistor M2 and the MOS transistor M3 can be made uniform, which is suitable for integration.

図6は、本発明の実施例3に係わるレギュレータ装置の構成を示す回路図である。本実施例は、従来外付けであったパワートランジスタと電流モニタ抵抗および逆流防止ダイオードを集積化する場合の例であり、上記実施例2と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。   FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a regulator device according to Embodiment 3 of the present invention. This embodiment is an example in which a power transistor, a current monitoring resistor, and a backflow prevention diode, which are conventionally externally mounted, are integrated. The same components as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and the portions Will be omitted, and only different parts will be described.

本実施例が実施例2と異なる点は、入力端の電源電圧が低下した場合に出力端の出力電圧からパワートランジスタの寄生回路を介して電流が逆流するのを防止する逆流防止ダイオードを集積化したことにある。   This embodiment is different from the second embodiment in that a backflow prevention diode that prevents a current from flowing back from the output voltage at the output end through the parasitic circuit of the power transistor when the power supply voltage at the input end is reduced is integrated. It is to have done.

始めに、逆流防止ダイオードについて説明する。図7は本発明の実施例3に係わる逆流防止ダイオードを示す図で、図7(a)はその等価回路、図7(b)はその平面図、図7(c)はその断面図である。   First, the backflow prevention diode will be described. 7A and 7B are diagrams showing a backflow prevention diode according to Embodiment 3 of the present invention. FIG. 7A is an equivalent circuit thereof, FIG. 7B is a plan view thereof, and FIG. 7C is a sectional view thereof. .

図7(a)に示すように、逆流防止ダイオード回路41は電位を固定するためのバックゲートB4がソースS4に接続された絶縁ゲート電界効果トランジスタM4のゲートG4とソースS4を短絡してバックゲートB4をアノードとし、ドレインD4をカソードとする寄生ダイオードDp4により、バックゲートB4からバルクを介してドレインD4へ電流を流すようにしたものである。   As shown in FIG. 7A, the backflow prevention diode circuit 41 has a back gate by short-circuiting the gate G4 and the source S4 of the insulated gate field effect transistor M4 in which the back gate B4 for fixing the potential is connected to the source S4. A parasitic diode Dp4 having B4 as an anode and drain D4 as a cathode allows a current to flow from the back gate B4 to the drain D4 via the bulk.

即ち、図7(b)および図7(c)に示すように、絶縁ゲート電界効果トランジスタM4は、例えば高耐圧のn型MOSトランジスタまたはn型DMOSトランジスタで、基板、例えばp型シリコン基板42に形成されたn型埋め込み領域43によりp型シリコン基板42と絶縁分離されている。   That is, as shown in FIGS. 7B and 7C, the insulated gate field effect transistor M4 is, for example, a high breakdown voltage n-type MOS transistor or n-type DMOS transistor, and is formed on a substrate, for example, a p-type silicon substrate 42. The p-type silicon substrate 42 is insulated and separated by the formed n-type buried region 43.

n型埋め込み領域43の内部にはp型ウェル領域44が形成されている。このn型埋め込み領域43に囲われたp型ウェル領域44をバルクとして、バックゲートB4、ソースS4、ドレインD4およびゲートG4がそれぞれ所定の領域に設けら、MOSトランジスタM4を形成している。   A p-type well region 44 is formed inside the n-type buried region 43. Using the p-type well region 44 surrounded by the n-type buried region 43 as a bulk, a back gate B4, a source S4, a drain D4, and a gate G4 are provided in predetermined regions, respectively, thereby forming a MOS transistor M4.

そして、バックゲートB4、ソースS4、ゲートG4およびn型埋め込み領域43は電源Vinに接続され、ドレインD4はMOSトランジスタM1のソースS1に接続されている。   The back gate B4, the source S4, the gate G4, and the n-type buried region 43 are connected to the power source Vin, and the drain D4 is connected to the source S1 of the MOS transistor M1.

次に、この逆流防止ダイオード回路41を用いたレギュレータ装置31について説明する。図6に示すように、レギュレータ装置31はゲートG4とソースS4が短絡され、バックゲートB4がソースS4に接続されているMOSトランジスタM4を入力端INとMOSトランジスタM1のソースS1との間に接続したものである。   Next, the regulator device 31 using the backflow prevention diode circuit 41 will be described. As shown in FIG. 6, the regulator device 31 has a MOS transistor M4 in which the gate G4 and the source S4 are short-circuited and the back gate B4 is connected to the source S4 connected between the input terminal IN and the source S1 of the MOS transistor M1. It is a thing.

これにより、逆流防止ダイオード回路41はMOSトランジスタM4のドレインD4とソースS4間のブレークダウン電圧BVdssと同じ逆バイアス電圧まで使うことが可能である。   As a result, the reverse current prevention diode circuit 41 can be used up to the same reverse bias voltage as the breakdown voltage BVdss between the drain D4 and the source S4 of the MOS transistor M4.

また、p型ウェル領域44とn型埋め込み領域43とp型シリコン基板42とで寄生PNP型トランジスタが形成されるが、ベース層となるn型埋め込み領域43が厚いため電流増幅率は小さい。従って、大電流を流してもp型シリコン基板42へのリーク電流が抑制され無駄な消費電流を抑制することが可能である。   Further, a parasitic PNP transistor is formed by the p-type well region 44, the n-type buried region 43, and the p-type silicon substrate 42. However, since the n-type buried region 43 serving as a base layer is thick, the current amplification factor is small. Therefore, even if a large current is passed, the leakage current to the p-type silicon substrate 42 is suppressed, and the wasteful current consumption can be suppressed.

更に、逆流防止ダイオード回路41を用いてもMOSトランジスタM1と直列接続される電流モニタ用抵抗がないため、逆流防止ダイオード205を外付けした従来のレギュレータ装置201より最低動作電圧を低くすることが可能である。   Further, even if the backflow prevention diode circuit 41 is used, since there is no current monitoring resistor connected in series with the MOS transistor M1, the minimum operating voltage can be made lower than that of the conventional regulator device 201 to which the backflow prevention diode 205 is externally attached. It is.

以上説明したように、本実施例のレギュレータ装置31によれば、高耐圧のn型MOSトランジスタのバックゲートをアノードとし、ドレインをカソードとする寄生ダイオード回路41を逆流防止ダイオードとして集積化しているので、十分な逆耐圧が得られ、また、無駄な消費電流を抑制できる。従って、小型で省スペースなレギュレータ装置を提供することができる。   As described above, according to the regulator device 31 of this embodiment, the parasitic diode circuit 41 having the back gate of the high breakdown voltage n-type MOS transistor as the anode and the drain as the cathode is integrated as the backflow prevention diode. Sufficient reverse withstand voltage can be obtained, and unnecessary current consumption can be suppressed. Therefore, a small and space-saving regulator device can be provided.

(実施例3の変形例)
図8は、本発明の実施例3の変形例に係わるレギュレータ装置の構成を示す回路図である。本変形例において、上記実施例3と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。
(Modification of Example 3)
FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of a regulator device according to a modification of the third embodiment of the present invention. In this modification, the same components as those in the third embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted, and different portions will be described.

本変形例が実施例3と異なる点は、MOSトランジスタM1のドレイン電流をモニタするバイポーラトランジスタをMOSトランジスタM3に替えて集積化したことにある。   This modification is different from the third embodiment in that the bipolar transistor for monitoring the drain current of the MOS transistor M1 is integrated in place of the MOS transistor M3.

即ち、図8に示すように、レギュレータ装置51はエミッタE1が抵抗R6を介して入力端INに接続され、ベースB1が逆流防止回路のMOSトランジスタM4のドレインD4に接続され、コレクタCt1が抵抗R4を介して接地されたバイポーラトランジスタQ1を有している。   That is, as shown in FIG. 8, in the regulator device 51, the emitter E1 is connected to the input terminal IN via the resistor R6, the base B1 is connected to the drain D4 of the MOS transistor M4 of the backflow prevention circuit, and the collector Ct1 is connected to the resistor R4. The bipolar transistor Q1 is grounded via the.

バイポーラトランジスタQ1は、例えばラテラル構造のPNP型バイポーラトランジスタで、逆流防止ダイオード回路41の順方向電圧VfとPNP型バイポーラトランジスタQ1のベース・エミッタ間電圧Vbeおよび抵抗R6を流れるエミッタ電流Ieによる降下電圧ΔV=Ie×R6の和が等しくなるように動作する。   The bipolar transistor Q1 is, for example, a laterally-structured PNP-type bipolar transistor, and includes a forward voltage Vf of the backflow prevention diode circuit 41, a base-emitter voltage Vbe of the PNP-type bipolar transistor Q1, and a drop voltage ΔV due to an emitter current Ie flowing through the resistor R6. = The operation is performed so that the sum of Ie × R6 is equal.

MOSトランジスタM1のドレイン電流とMOSトランジスタM2のドレイン電流はそれぞれ逆流防止ダイオード回路41に流れるが、その殆どがMOSトランジスタM1のドレイン電流である。従って、逆流防止ダイオード回路41の順方向電圧VfはMOSトランジスタM1のドレイン電流によりほぼ決まるので、PNP型バイポーラトランジスタQ1のコレクタ電流Icにより、MOSトランジスタM1のドレイン電流をモニタする事が可能である。   The drain current of the MOS transistor M1 and the drain current of the MOS transistor M2 each flow in the backflow prevention diode circuit 41, and most of them are the drain current of the MOS transistor M1. Accordingly, since the forward voltage Vf of the backflow prevention diode circuit 41 is substantially determined by the drain current of the MOS transistor M1, the drain current of the MOS transistor M1 can be monitored by the collector current Ic of the PNP bipolar transistor Q1.

以上説明したように、実施例3の変形例に係わるレギュレータ装置51によれば、PNP型バイポーラトランジスタQ1をMOSトランジスタM1のドレイン電流をモニタできるように集積化したので、MOSトランジスタとバイポーラトランジスタを同一チップに集積する、例えばBiCMOS集積回路装置に組み込むのに適している。   As described above, according to the regulator device 51 according to the modification of the third embodiment, the PNP bipolar transistor Q1 is integrated so that the drain current of the MOS transistor M1 can be monitored. It is suitable for integration into a chip, for example, a BiCMOS integrated circuit device.

上述した実施例において、逆流防止ダイオード回路41はMOSトランジスタM1およびMOSトランジスタM2を有するカレントミラー回路14に接続する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、どのようなパワートランジスタ、例えばバイポーラトランジスタに接続しても構わない。   In the above-described embodiment, the case where the backflow prevention diode circuit 41 is connected to the current mirror circuit 14 having the MOS transistor M1 and the MOS transistor M2 has been described. However, the present invention is not limited to this and any power You may connect to a transistor, for example, a bipolar transistor.

本発明の実施例1に係わるレギュレータ装置の構成を示す回路図。1 is a circuit diagram showing a configuration of a regulator device according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施例1の変形例1に係わるカレントミラー回路の構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the structure of the current mirror circuit concerning the modification 1 of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1の変形例2に係わるカレントミラー回路の構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the structure of the current mirror circuit concerning the modification 2 of Example 1 of this invention. 本発明の実施例2に係わるレギュレータ装置の構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the structure of the regulator apparatus concerning Example 2 of this invention. 本発明の実施例2の変形例に係わるカレントミラー回路の構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the structure of the current mirror circuit concerning the modification of Example 2 of this invention. 本発明の実施例3に係わるレギュレータ装置の構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the structure of the regulator apparatus concerning Example 3 of this invention. 本発明の実施例3に係わる逆流防止ダイオード回路を示す図で、図7(a)はその等価回路、図7(b)はその平面図、図7(c)はその断面図。7A and 7B are diagrams showing a backflow prevention diode circuit according to a third embodiment of the present invention, in which FIG. 7A is an equivalent circuit thereof, FIG. 7B is a plan view thereof, and FIG. 本発明の実施例3の変形例に係わるレギュレータ装置の構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the structure of the regulator apparatus concerning the modification of Example 3 of this invention. 従来のレギュレータ装置の構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the structure of the conventional regulator apparatus. 従来の他のレギュレータ装置の構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the structure of the other conventional regulator apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

11、21、31、51 レギュレータ装置
12 分圧回路
13 差動トランスコンダクタンスアンプ
14、17、19、24、27 カレントミラー回路
22 コンパレータ
23 電流制限回路
41 逆流防止ダイオード回路
42 p型シリコン基板
43 n型埋め込み領域
44 p型ウェル領域
M1、M2、M3 p型MOSトランジスタ
M4 n型MOSトランジスタ
Q1 PNP型バイポーラトランジスタ
R1、R2、R3、R4、R5、R6 抵抗
C1 コンデンサ
Vin 電源
Vbg、Voff 基準電圧
Dp4 寄生ダイオード
IN 入力端
OUT 出力端
ZD ツェナーダイオード
11, 21, 31, 51 Regulator device 12 Voltage divider circuit 13 Differential transconductance amplifiers 14, 17, 19, 24, 27 Current mirror circuit 22 Comparator 23 Current limiting circuit 41 Backflow prevention diode circuit 42 p-type silicon substrate 43 n-type Embedded region 44 p-type well regions M1, M2, M3 p-type MOS transistor M4 n-type MOS transistor Q1 PNP-type bipolar transistors R1, R2, R3, R4, R5, R6 resistor C1 capacitor Vin power supply Vbg, Voff reference voltage Dp4 parasitic diode IN input terminal OUT output terminal ZD Zener diode

Claims (10)

第1のゲート、第1のソース、及び第1のバックゲートとが共通に接続されるN型MOSトランジスタを有する逆流防止ダイオード回路と、
第2のソースが前記逆流防止ダイオード回路の第1のドレインを介して外部から入力された電源に接続され、第2のドレインが出力端に接続された第1のP型MOSトランジスタと、第3のゲートおよび第3のソースが前記第1のP型MOSトランジスタの第2のゲートおよび第2のソースにそれぞれ接続され、第3のドレインと前記第3のゲートが短絡された第2のP型MOSトランジスタとで構成された第1のカレントミラー回路と、
前記第2のP型MOSトランジスタと、第4のゲートおよび第4のソースが前記第2のP型MOSトランジスタの第3のゲートおよび第3のソースにそれぞれ接続された第3のP型MOSトランジスタとで構成された第2のカレントミラー回路と、
前記出力端の出力電圧を分圧して所定の第1の基準電圧と比較し、その差に比例した出力を前記第2のP型MOSトランジスタに入力する帰還制御手段と、
前記第2のカレントミラー回路を構成する前記第3のP型MOSトランジスタの出力を電圧に変換して所定の第2の基準電圧と比較し、前記変換された電圧が前記第2の基準電圧より大きい場合に、前記帰還制御手段の出力を制限する電流制限手段と、
を具備し、
前記第2のカレントミラー回路のミラー比により前記第1のP型MOSトランジスタのドレイン電流をモニタし、前記第1のP型MOSトランジスタのドレイン電流を制限することを特徴とするレギュレータ装置。
A backflow prevention diode circuit having an N-type MOS transistor in which a first gate, a first source, and a first back gate are connected in common;
Is connected to a power input from the first external via the drain of the second source is the blocking diode circuit, the first and the P-type MOS transistor in which the second drain is connected to the output terminal, the third connected gates, and the third source of the second gate and a second source of the first P-type MOS transistor, a second P of the third drain and the third gate is short-circuited A first current mirror circuit composed of a type MOS transistor;
The second P-type MOS transistor, a third P-type MOS transistor having a fourth gate and a fourth source of which are connected respectively to the third gate and a third source of said second P-type MOS transistor A second current mirror circuit comprising:
Feedback control means for dividing the output voltage of the output terminal and comparing it with a predetermined first reference voltage and inputting an output proportional to the difference to the second P-type MOS transistor;
The output of the third P-type MOS transistor constituting the second current mirror circuit is converted into a voltage and compared with a predetermined second reference voltage, and the converted voltage is compared with the second reference voltage. Current limiting means for limiting the output of the feedback control means, if larger,
Comprising
Regulator apparatus characterized by monitoring the drain current of the first P-type MOS transistor by the mirror ratio of the second current mirror circuit, for limiting the drain current of the first P-type MOS transistor.
前記帰還制御手段は、一方の入力として前記所定の第1の基準電圧が与えられ、他方の入力として前記出力端の分圧電圧が与えられ、且つその出力を前記第2のP型MOSトランジスタに入力する差動トランスコンダクタンスアンプで構成され、
前記電流制限手段は、一方の入力として前記所定の第2の基準電圧が与えられ、他方の入力として前記第3のP型MOSトランジスタの出力が与えられ、且つその出力を前記差動トランスコンダクタンスアンプに入力するコンパレータを有することを特徴とする請求項1に記載のレギュレータ装置。
The feedback control means is provided with the predetermined first reference voltage as one input, the divided voltage of the output terminal as the other input, and outputs the output to the second P-type MOS transistor. It consists of a differential transconductance amplifier to input,
The current limiting means is provided with the predetermined second reference voltage as one input, the output of the third P-type MOS transistor as the other input, and the output as the differential transconductance amplifier The regulator device according to claim 1, further comprising a comparator that inputs to the input.
前記第2のP型MOSトランジスタの第3のソースと前記第3のP型MOSトランジスタの第4のソースとが抵抗を介して接続されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のレギュレータ装置。 To claim 1 or claim 2, characterized in that the fourth source of the third source and the third P-type MOS transistor of the second P-type MOS transistor is connected via a resistor The regulator apparatus as described. 第1のゲート、第1のソース、及び第1のバックゲートとが共通に接続されるN型MOSトランジスタを有する逆流防止ダイオード回路と、
第2のソースが前記逆流防止ダイオード回路の第1のドレインを介して外部から入力された電源に接続され、第2のドレインが出力端に接続された第1のP型MOSトランジスタと、第3のゲートおよび第3のソースが前記第1のP型MOSトランジスタの第2のゲートおよび第2のソースにそれぞれ接続され、第3のドレインと前記第3のゲートが短絡された第2のP型MOSトランジスタとで構成された第1のカレントミラー回路と、
前記出力端の出力電圧を分圧して所定の第1の基準電圧と比較し、その差に比例した出力を前記第1のカレントミラー回路を構成する前記第2のP型MOSトランジスタに入力する帰還制御手段と、
エミッタが直接または抵抗を介して前記入力端に接続され、ベースが前記逆流防止ダイオード回路の第1のドレインに接続されたバイポーラトランジスタと、
前記バイポーラトランジスタの出力を電圧に変換して所定の第2の基準電圧と比較し、前記変換された電圧が前記所定の第2の基準電圧より大きい場合に、前記帰還制御手段の出力を制限する電流制限手段と、
を有すること特徴とするレギュレータ装置。
First gate, a blocking diode circuit having an N-type MOS transistor having a first source, and a first back gate are commonly connected,
Is connected to a power input from the first external via the drain of the second source is the blocking diode circuit, the first and the P-type MOS transistor in which the second drain is connected to the output terminal, the third connected gates, and the third source of the second gate and a second source of the first P-type MOS transistor, a second P of the third drain and the third gate is short-circuited A first current mirror circuit composed of a type MOS transistor;
The output voltage at the output terminal is divided and compared with a predetermined first reference voltage, and an output proportional to the difference is fed back to the second P-type MOS transistor constituting the first current mirror circuit. Control means;
A bipolar transistor having an emitter connected to the input terminal directly or through a resistor, and a base connected to a first drain of the backflow prevention diode circuit;
The output of the bipolar transistor is converted into a voltage and compared with a predetermined second reference voltage, and when the converted voltage is larger than the predetermined second reference voltage, the output of the feedback control means is limited. Current limiting means;
The regulator apparatus characterized by having.
前記帰還制御手段は、一方の入力として前記所定の第1の基準電圧が与えられ、他方の入力として前記出力端の分圧電圧が与えられ、且つその出力を前記第2のP型MOSトランジスタに入力する差動トランスコンダクタンスアンプで構成され、
前記電流制限手段は、一方の入力として前記所定の第2の基準電圧が与えられ、他方の入力として前記バイポーラトランジスタの出力が与えられ、且つその出力を前記差動トランスコンダクタンスアンプに入力するコンパレータを有することを特徴とする請求項に記載のレギュレータ装置。
The feedback control means is provided with the predetermined first reference voltage as one input, the divided voltage of the output terminal as the other input, and outputs the output to the second P-type MOS transistor. It consists of a differential transconductance amplifier to input,
The current limiting means is provided with a comparator that receives the predetermined second reference voltage as one input, receives the output of the bipolar transistor as the other input, and inputs the output to the differential transconductance amplifier. The regulator device according to claim 4 , wherein the regulator device is provided.
抵抗素子を有し、前記抵抗素子の一端が前記第1のP型MOSトランジスタの第2のゲートおよび前記第2のP型MOSトランジスタの第3のゲート共通接続部に接続され、前記抵抗素子の他端が前記第1のP型MOSトランジスタの第2のソースおよび前記第2のP型MOSトランジスタの第3のソース共通接続部に接続されていることを特徴とする請求項1もしくは請求項のいずれか1項に記載のレギュレータ装置。 Has a resistance element, one end of the resistance element is connected to the common connection of the third gate of the second gate and the second P-type MOS transistor of the first P-type MOS transistor, the resistor and the other end of the element is connected to the common connection between the third source of the second source and said second P-type MOS transistor of the first P-type MOS transistor, according to claim The regulator apparatus of any one of Claim 1 or Claim 4 . ツェナーダイオードを有し、前記ツェナーダイオードの一端が前記第1のP型MOSトランジスタの第2のゲートおよび前記第2のP型MOSトランジスタの第3のゲート共通接続部に接続され、前記ツェナーダイオードの他端が前記第1のP型MOSトランジスタの第2のソースおよび前記第2のP型MOSトランジスタの第3のソース共通接続部に接続されていることを特徴とする請求項1もしくは請求項のいずれか1項に記載のレギュレータ装置。 Has a Zener diode, one end of the Zener diode is connected to the common connection between the third gate of the second gate and the second P-type MOS transistor of the first P-type MOS transistor, the Zener and the other end of the diode is connected to the common connection between the third source of the second source and said second P-type MOS transistor of the first P-type MOS transistor, according to claim The regulator apparatus of any one of Claim 1 or Claim 4 . 抵抗素子及びツェナーダイオードを有し、前記抵抗素子及び前記ツェナーダイオードが並列に接続され、前記抵抗素子及び前記ツェナーダイオードの共通接続点の一端が前記第1のP型MOSトランジスタの第2のゲートおよび前記第2のP型MOSトランジスタの第3のゲート共通接続部に接続され、前記抵抗素子及び前記ツェナーダイオードの共通接続点の他端が前記第1のP型MOSトランジスタの第2のソースおよび前記第2のP型MOSトランジスタの第3のソース共通接続部に接続されていることを特徴とする請求項1もしくは請求項のいずれか1項に記載のレギュレータ装置。 A resistor element and a Zener diode, wherein the resistor element and the Zener diode are connected in parallel, and one end of a common connection point of the resistor element and the Zener diode is a second gate of the first P-type MOS transistor; the second is connected to the common connection between the third gate of the P-type MOS transistor, a second source common connecting point and the other end of the first P-type MOS transistor of said resistance element and said Zener diode and characterized in that it is connected to the common connection between the third source of the second P-type MOS transistor, the regulator device according to any one of claims 1 or claim 4. 前記N型MOSトランジスタは、p型半導体基板上に形成されたn型埋め込み領域の、さらに前記n型埋め込み領域の内部に形成されたp型ウェル領域上に形成され、
前記逆流防止ダイオード回路は、前記N型MOSトランジスタの前記バックゲートをアノードとし、前記N型MOSトランジスタの前記ドレインをカソードとする寄生ダイオードにより、前記バックゲートから前記p型ウェル領域を介して前記ドレインへ電流を流すようにしたことを特徴とする請求項1もしくは請求項に記載のレギュレータ装置。
The N-type MOS transistor is formed on an n-type buried region formed on a p-type semiconductor substrate and further on a p-type well region formed inside the n-type buried region,
The blocking diode circuit, said to the back gate of the N-type MOS transistor and an anode, wherein the N-type MOS transistor the drain of the parasitic diode to the cathode of the drain through the p-type well region from the back gate regulator device according to claim 1 or claim 4, characterized in that the flow a current to.
前記N型MOSトランジスタが高耐圧のN型MOSトランジスタか、または、N型DMOSトランジスタであることを特徴とする請求項1もしくは請求項4のいずれかに記載のレギュレータ装置。5. The regulator device according to claim 1, wherein the N-type MOS transistor is a high breakdown voltage N-type MOS transistor or an N-type DMOS transistor.
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