JP6219180B2 - ボルテージレギュレータ - Google Patents
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Description
従来のボルテージレギュレータは、PMOSトランジスタ702、703、710、106と、NMOSトランジスタ704、705、706、707、708、709と、基準電圧発生回路701と、抵抗104、105、712と、容量711と、グラウンド端子100と、出力端子102と、電源端子101を備えている。
本発明は、上記課題に鑑みてなされ、定常状態ではオーバーシュートの抑制を行わず、出力電圧の低下や出力雑音の増大を防止できるボルテージレギュレータを提供する。
出力電圧に基づきオーバーシュートを検出するオーバーシュート検出回路と、オーバーシュート検出回路の出力に基づき誤差増幅回路の出力端子を制御するオーバーシュート抑制回路と、誤差増幅回路の出力電圧に基づき出力トランジスタの状態を判別するドライバ状態判別回路と、を備え、ドライバ状態判別回路がオーバーシュート抑制回路の動作を制御する構成とした。
<第一の実施形態>
図1は、第一の実施形態のボルテージレギュレータの回路図である。
第一の実施形態のボルテージレギュレータは、誤差増幅回路103と、PMOSトランジスタ121、132、106と、NMOSトランジスタ141、133と、基準電圧回路107と、定電流回路123、131と、定電圧回路113と、抵抗104、105、112と、容量111と、インバータ122と、グラウンド端子100と、出力端子102と、電源端子101を備えている。容量111と、抵抗112と、定電圧回路113でオーバーシュート検出回路110を構成している。PMOSトランジスタ121と、定電流回路123と、インバータ122でドライバ状態判別回路120を構成している。定電流回路131と、PMOSトランジスタ132と、NMOSトランジスタ133でオーバーシュート抑制回路130を構成している。
誤差増幅回路103は、反転入力端子は基準電圧回路107の正極に接続され、非反転入力端子は抵抗104と105の接続点に接続され、出力端子はPMOSトランジスタ106のゲートに接続される。基準電圧回路107の負極はグラウンド端子100に接続され、抵抗105のもう一方の端子はグラウンド端子100に接続され、抵抗104のもう一方の端子は出力端子102に接続される。容量111は、一方の端子は出力端子102に接続され、もう一方の端子はNMOSトランジスタ133のゲートに接続される。抵抗112は、一方の端子はNMOSトランジスタ133のゲートに接続され、もう一方の端子は定電圧回路113の正極に接続される。定電圧回路113の負極はグラウンド端子100に接続される。PMOSトランジスタ121は、ゲートは誤差増幅回路103の出力端子に接続され、ドレインはインバータ122の入力に接続され、ソースは電源端子101に接続される。定電流回路123は、一方の端子はインバータ122の入力に接続され、もう一方の端子はグラウンド端子100に接続される。NMOSトランジスタ141は、ゲートはインバータ122の出力に接続され、ドレインはNMOSトランジスタ133のゲートに接続され、ソースはグラウンド端子100に接続される。NMOSトランジスタ133は、ドレインはPMOSトランジスタ132のゲートに接続され、ソースはグラウンド端子100に接続される。定電流回路131は、一方の端子は電源端子101に接続され、もう一方の端子はPMOSトランジスタ132のゲートに接続される。PMOSトランジスタ132は、ドレインはPMOSトランジスタ106のゲートに接続され、ソースは電源端子101に接続される。PMOSトランジスタ106は、ドレインは出力端子102に接続され、ソースは電源端子101に接続される。
電源端子101に電源電圧VDDが入力されると、ボルテージレギュレータは、出力端子102から出力電圧Voutを出力する。抵抗104と105は、出力電圧Voutを分圧し、帰還電圧Vfbを出力する。誤差増幅回路103は、反転入力端子に入力される基準電圧回路107の基準電圧Vrefと、非反転入力端子に入力される帰還電圧Vfbとを比較し、出力電圧Voutが一定になるよう出力トランジスタとして動作するPMOSトランジスタ106のゲート電圧を制御する。
ボルテージレギュレータが非レギュレート状態にあるとき、出力電圧Voutは所定電圧より低い電圧になっている。このため、帰還電圧Vfbが基準電圧Vrefよりも低くなり、ノードDRVGの電圧が下がるので、PMOSトランジスタ106のゲートソース間電圧が大きい状態となる。
図3は、第二の実施形態のボルテージレギュレータの回路図である。図1との違いは、NMOSトランジスタ141のソースとグラウンド端子の間に定電流回路301を接続した点である。他は図1と同様である。
図4は、第三の実施形態のボルテージレギュレータの回路図である。図1との違いは、PMOSトランジスタ121のゲートとノードDRVGの間にレベルシフト回路401を接続した点である。
101 電源端子
102 出力端子
103 誤差増幅回路
107 基準電圧回路
123、131、301、512 定電流回路
110 オーバーシュート検出回路
120 ドライバ状態判別回路
130 オーバーシュート抑制回路
401 レベルシフト回路
Claims (7)
- 基準電圧を発生する基準電圧回路と、
出力電圧を出力する出力トランジスタと、
前記出力電圧を分圧した分圧電圧と前記基準電圧の差を増幅して出力し、前記出力トランジスタのゲートを制御する誤差増幅回路と、
入力端子に前記出力電圧に基づく電圧が入力されるオーバーシュート検出回路と、
入力端子に前記オーバーシュート検出回路の出力が入力され、出力端子が前記誤差増幅回路の出力端子に接続されるオーバーシュート抑制回路と、を備えたボルテージレギュレータであって、
入力端子が前記誤差増幅回路の出力端子に接続され、前記出力トランジスタの状態を判別するドライバ状態判別回路と、
ゲートが前記ドライバ状態判別回路の出力端子に接続され、ドレインが前記オーバーシュート抑制回路の入力端子に接続され、前記ドライバ状態判別回路の出力に応じて前記オーバーシュート抑制回路の動作を停止させる第一のトランジスタと、
を備えることを特徴とするボルテージレギュレータ。 - 前記第一のトランジスタは、ソースに第一の定電流回路が接続されることを特徴とする請求項1に記載のボルテージレギュレータ。
- 前記ドライバ状態判別回路は、
ゲートが前記誤差増幅回路の出力端子に接続された第二のトランジスタと、
前記第二のトランジスタのドレインに接続された第二の定電流回路と、
入力が前記第二のトランジスタのドレインに接続され、出力が前記第一のトランジスタのゲートに接続されたインバータと、
を備えることを特徴とする請求項1または2に記載のボルテージレギュレータ。 - 前記ドライバ状態判別回路は、
前記誤差増幅回路の出力端子と前記第二のトランジスタのゲートの間にレベルシフト回路を備えた
ことを特徴とする請求項3に記載のボルテージレギュレータ。 - 前記レベルシフト回路は、
ゲートが前記レベルシフト回路の入力端子に接続され、ドレインが接地端子に接続された第三のトランジスタと、
一方の端子が電源端子に接続され、他方の端子が前記レベルシフト回路の出力端子に接続された第三の定電流回路と、
前記第三のトランジスタのソースと前記第三の定電流回路の他方の端子の間に設けられたインピーダンス素子と、
を備えることを特徴とする請求項4に記載のボルテージレギュレータ。 - 前記インピーダンス素子は、抵抗またはダイオード接続されたトランジスタで構成されることを特徴とする請求項5に記載のボルテージレギュレータ。
- 前記レベルシフト回路は、
一方の端子が電源端子に接続された第三の定電流回路と、
ゲートが前記レベルシフト回路の入力端子に接続され、ソースが前記第三の定電流回路の他方の端子に接続され、ドレインが接地端子に接続された第三のトランジスタと、
一方の端子が前記電源端子に接続された第四の定電流回路と、
ゲートが前記第三のトランジスタのソースに接続され、ソースが前記第四の定電流回路の他方の端子に接続された第四のトランジスタと、
一方の端子が前記電源端子に接続された第m(mは5以上の整数)の定電流回路と、
ゲートが第m−1のトランジスタのソースに接続され、ソースが前記第mの定電流回路の他方の端子と前記レベルシフト回路の出力端子に接続された第mのトランジスタと、
を備えることを特徴とする請求項4に記載のボルテージレギュレータ。
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