JP7402707B2 - Error amplifier and power circuit - Google Patents
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Description
本発明は、電源回路に関する。 The present invention relates to a power supply circuit.
リニアレギュレータやDC/DCコンバータ(スイッチング電源)などの電源回路は、突入電流を防止し、また出力電圧のオーバーシュートを抑制するために、ソフトスタート機能を有する。 Power supply circuits such as linear regulators and DC/DC converters (switching power supplies) have a soft start function in order to prevent rush current and suppress overshoot of output voltage.
図1は、ソフトスタート機能を有する従来の電源回路1R(従来例1)を示す回路図である。電源回路1Rは、主回路10、出力キャパシタC1、抵抗R1,R2、エラーアンプ20、ソフトスタート回路30を備える。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a conventional
主回路10は、リニアレギュレータあるいはスイッチングレギュレータ(DC/DCコンバータ)の主要部を含む。主回路10は、出力電圧VOUTが、エラー信号VERRに応じて変化するように構成される。
The
電源回路1Rの出力ラインには、出力キャパシタC1が接続される。エラーアンプ20には、電源回路1Rの出力電圧VOUT応じたフィードバック電圧VFBが入力される。たとえばフィードバック電圧VFBは、出力電圧VOUTを抵抗R1,R2によって分圧した電圧である。
An output capacitor C1 is connected to the output line of the
エラーアンプ20は、フィードバック電圧VFBと基準電圧VREFの誤差を増幅し、エラー信号VERRを生成する。主回路10、抵抗R1,R2、エラーアンプ20を含むフィードバックループによって、フィードバック電圧VFBが基準電圧VREFと一致するようにフィードバックがかかり、出力電圧VOUTが安定化される。
The
基準電圧VREFは、ソフトスタート回路30によって生成される。ソフトスタート回路30は、バンドギャップリファレンス回路などにより生成されるバンドギャップ電圧VBGRが入力される。定常状態において、基準電圧VREFは、バンドギャップ電圧VBGRと等しい。ソフトスタート回路30は、シャットダウン信号SDをトリガーとして、基準電圧VREFを0VからVBGRに向かって時間とともに徐々に上昇させる。
Reference voltage V REF is generated by
図2は、図1のソフトスタート回路30の動作波形図である。時刻t0にシャットダウン信号SDがハイとなると、基準電圧VREFがリセットされ、その後、一定の傾きで上昇していく。そして時刻t1に基準電圧VREFが、バンドギャップ電圧VBGRに達すると、それ以降、一定レベルに維持される。
FIG. 2 is an operational waveform diagram of the
図3は、ソフトスタート機能を有する電源回路1S(従来例2)を示す回路図である。電源回路1Sは、主回路10、出力キャパシタC1、抵抗R1,R2、ソフトスタート回路40、エラーアンプ50を備える。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a
図3の主回路10は、リニアレギュレータのそれであり、出力トランジスタ12を含む。ソフトスタート回路40は、シャットダウン信号SDをトリガーとして、ソフトスタート電圧VSSを0Vから時間とともに徐々に上昇させる。エラーアンプ50は、3入力で構成され、ひとつの非反転入力端子(+)と、2つの反転入力端子(-)を有する。非反転入力端子には、フィードバック信号VFBが入力され、2つの反転入力端子には、バンドギャップ電圧VBGRと、ソフトスタート電圧VSSが入力される。エラーアンプ50の出力電圧VERRは、ソフトスタート電圧VSSとバンドギャップ電圧VBGRのうち低い一方と、フィードバック電圧VFBとの誤差に応じている。
The
本発明者は、図1の電源回路1Rや図3の電源回路1Sについて検討した結果、以下の課題を認識するに至った。
As a result of studying the
(従来例1の課題)
図4は、図1のソフトスタート回路30の構成例を示す回路図である。ソフトスタート回路30は、キャパシタC2、電流源CS1、リセットスイッチSW1、クランプ回路32を備える。
(Issues of conventional example 1)
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration example of the
リセットスイッチSW1がオンすると、キャパシタC2が放電され、キャパシタC2に生ずる基準電圧VREFが0Vにリセットされ、リセットスイッチSW1がオフすると、キャパシタC2は、電流源CS1によって充電され、基準電圧VREFが時間とともに徐々に増大する。クランプ回路32は、シャントレギュレータであり、キャパシタC2に発生する電圧VREFがバンドギャップ電圧VBGRに近づくように、トランジスタ33に流れる電流を調節する。
When the reset switch SW1 is turned on, the capacitor C2 is discharged, and the reference voltage V REF generated in the capacitor C2 is reset to 0V. When the reset switch SW1 is turned off, the capacitor C2 is charged by the current source CS1, and the reference voltage V REF is Gradually increases over time. The
図4のソフトスタート回路30を採用する場合、2個の差動アンプ(エラーアンプ)20、34が必要となるため、回路面積が大きくなるという問題がある。また、エラーアンプ34が入力オフセット電圧を有していると、入力オフセット電圧によって、出力電圧VOUTがばらつくという問題がある。
When the
(従来例2の課題)
図5は、図3のソフトスタート回路40およびエラーアンプ50の回路図である。エラーアンプ50の差動入力段は、3個のPMOSトランジスタMP1~MP3を有する。2個の反転入力端子に対応する2個のPMOSトランジスタMP2,MP3のゲートには、バンドギャップ電圧VBGRとソフトスタート電圧VSSが入力される。ソフトスタート電圧VSSがバンドギャップ電圧VBGRより低い領域では、PMOSトランジスタMP3に支配的に電流が流れ、トランジスタMP2は無視できる。ソフトスタート電圧VSSがバンドギャップ電圧VBGRに近い領域では、PMOSトランジスタMP2,MP3の両方に電流が流れる。ソフトスタート電圧VSSがバンドギャップ電圧VBGRより高い領域では、PMOSトランジスタMP2に支配的に電流が流れ、トランジスタMP3は無視できる。
(Issues of conventional example 2)
FIG. 5 is a circuit diagram of the
このエラーアンプ50は、2個のトランジスタMP2,MP3の動作の切り替わり点の設計が難しいという問題がある。また、ソフトスタート電圧VSSは0Vから上昇していくため、差動入力トランジスタをNMOSトランジスタで構成することができない。
This
本発明はかかる課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、ソフトスタート機能付きの電源回路およびそれに利用可能なエラーアンプの提供にある。 The present invention has been made in view of such problems, and one exemplary objective of a certain aspect of the present invention is to provide a power supply circuit with a soft start function and an error amplifier that can be used therein.
本発明のある態様は、エラーアンプに関する。エラーアンプは、ゲートが第1入力端子に接続される第1トランジスタおよびゲートが第2入力端子に接続される第2トランジスタを含む入力差動対と、入力差動対と接続されるテイル電流源と、負荷回路と、第1トランジスタと負荷回路の間に設けられた第3トランジスタと、第2トランジスタと負荷回路の間に設けられた第4トランジスタと、第3トランジスタのゲートに、時間とともに徐変するソフトスタート電圧を供給する第1電圧源と、第4トランジスタのゲートにバイアス電圧を供給する第2電圧源と、を備える。 One aspect of the present invention relates to an error amplifier. The error amplifier includes an input differential pair including a first transistor whose gate is connected to the first input terminal and a second transistor whose gate is connected to the second input terminal, and a tail current source connected to the input differential pair. , a load circuit, a third transistor provided between the first transistor and the load circuit, a fourth transistor provided between the second transistor and the load circuit, and a gate of the third transistor that gradually a first voltage source that supplies a variable soft start voltage; and a second voltage source that supplies a bias voltage to the gate of the fourth transistor.
この構成によれば、オフセットの影響を受けずに、ソフトスタート制御が可能となる。また差動アンプを1個で構成できるため、回路面積を小さくできる。 According to this configuration, soft start control is possible without being affected by offset. Furthermore, since only one differential amplifier is required, the circuit area can be reduced.
バイアス電圧は、ソフトスタート電圧の遷移後の電圧レベルと等しくてもよい。これにより、ソフトスタート動作の完了後において、第3トランジスタと第4トランジスタの影響をキャンセルできる。 The bias voltage may be equal to the voltage level after the transition of the soft start voltage. Thereby, after the soft start operation is completed, the influence of the third transistor and the fourth transistor can be canceled.
第1電圧源は、キャパシタと、キャパシタと並列に設けられるスイッチと、キャパシタと接続される第1電流源と、を含み、キャパシタの電圧がソフトスタート電圧であってもよい。 The first voltage source includes a capacitor, a switch provided in parallel with the capacitor, and a first current source connected to the capacitor, and the voltage of the capacitor may be a soft start voltage.
第2電圧源は、第1電流源と同じ構成を有する第2電流源を含んでもよい。これにより、バイアス電圧を、ソフトスタート電圧の遷移後の電圧レベルと揃えることができる。 The second voltage source may include a second current source having the same configuration as the first current source. Thereby, the bias voltage can be made equal to the voltage level after the transition of the soft start voltage.
第1トランジスタから第4トランジスタはNMOSトランジスタであってもよい。NMOSトランジスタを利用できるため、PMOSトランジスタを用いた場合に比べて、回路を小さくできる。 The first to fourth transistors may be NMOS transistors. Since NMOS transistors can be used, the circuit can be made smaller than when PMOS transistors are used.
負荷回路は、PMOSトランジスタで構成されるカレントミラー回路であってもよい。負荷回路は、抵抗負荷であってもよい。 The load circuit may be a current mirror circuit composed of PMOS transistors. The load circuit may be a resistive load.
第1トランジスタから第4トランジスタはPMOSトランジスタであってもよい。 The first to fourth transistors may be PMOS transistors.
本発明の別の態様は、電源回路に関する。電源回路は、一端が入力ラインに接続され、他端が出力ラインに接続された出力トランジスタと、基準電圧と、出力ラインの電圧に応じたフィードバック信号と、を受け、出力端子が出力トランジスタの制御端子に接続される上述のエラーアンプと、を備えてもよい。 Another aspect of the present invention relates to a power supply circuit. The power supply circuit receives an output transistor whose one end is connected to an input line and the other end is connected to an output line, a reference voltage, and a feedback signal according to the voltage of the output line, and whose output terminal controls the output transistor. The above-mentioned error amplifier connected to the terminal may also be provided.
本発明の別の態様も、電源回路に関する。電源回路は、スイッチングトランジスタを含むDC/DCコンバータ主回路と、基準電圧と、DC/DCコンバータ主回路の出力電圧に応じたフィードバック信号と、を受ける上述のエラーアンプと、エラーアンプの出力に応じたデューティ比を有するパルス信号を生成するパルス変調器と、パルス信号に応じてスイッチングトランジスタを駆動するドライバと、を備えてもよい。 Another aspect of the present invention also relates to a power supply circuit. The power supply circuit includes a DC/DC converter main circuit including a switching transistor, the above-mentioned error amplifier which receives a reference voltage, and a feedback signal corresponding to the output voltage of the DC/DC converter main circuit, and a DC/DC converter main circuit including a switching transistor. The device may also include a pulse modulator that generates a pulse signal having a duty ratio of 1, and a driver that drives the switching transistor according to the pulse signal.
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。 Note that arbitrary combinations of the above constituent elements and mutual substitution of constituent elements and expressions of the present invention among methods, devices, systems, etc. are also effective as aspects of the present invention.
本発明のある態様によれば、ソフトスタート機能を有するエラーアンプを提供できる。 According to an aspect of the present invention, it is possible to provide an error amplifier having a soft start function.
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below based on preferred embodiments with reference to the drawings. Identical or equivalent components, members, and processes shown in each drawing are designated by the same reference numerals, and redundant explanations will be omitted as appropriate. Further, the embodiments are illustrative rather than limiting the invention, and all features and combinations thereof described in the embodiments are not necessarily essential to the invention.
本明細書において、「部材Aが、部材Bと接続された状態」とは、部材Aと部材Bが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Aと部材Bが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。 In this specification, "a state in which member A is connected to member B" refers to not only a case where member A and member B are physically directly connected, but also a state in which member A and member B are electrically connected. This also includes cases in which they are indirectly connected via other members that do not substantially affect the connection state or impair the functions and effects achieved by their combination.
同様に、「部材Cが、部材Aと部材Bの間に設けられた状態」とは、部材Aと部材C、あるいは部材Bと部材Cが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。 Similarly, "a state in which member C is provided between member A and member B" refers to the case where member A and member C or member B and member C are directly connected, This also includes cases in which they are indirectly connected via other members that do not substantially affect the connection state or impair the functions and effects achieved by their combination.
図6は、実施の形態に係るエラーアンプ100を備える電源回路200の回路図である。電源回路200は、主回路210、出力キャパシタC1、フィードバック抵抗R1,R2およびソフトスタート機能付きのエラーアンプ100を備える。
FIG. 6 is a circuit diagram of a
本実施の形態において電源回路200はリニアレギュレータであり、主回路210は、PチャンネルMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)である出力トランジスタ212を含む。出力トランジスタ212のソースは入力ライン202と接続され、ドレインは出力ライン204と接続される。出力ライン204には、平滑化用のキャパシタが接続される。出力ライン204に生ずる出力電圧VOUTは、フィードバック抵抗R1,R2によって分圧され、分圧後のフィードバック電圧VFBは、エラーアンプ100の入力端子INP(+)にフィードバックされる。
In this embodiment,
エラーアンプ100は、入力端子INP,INN、シャットダウン端子SD、出力端子OUTを備える。入力端子INPは、非反転入力端子(+)であり、フィードバック電圧VFBが入力される。入力端子INNは反転入力端子(-)であり、バンドギャップ電圧VBGRなどの基準電圧が入力される。エラーアンプ100の出力端子OUTは、出力トランジスタ212のゲートと接続され、ゲートにはエラーアンプ100の出力電圧VERRが供給される。
The
エラーアンプ100のシャットダウン端子SDには、シャットダウン信号SDが入力される。
A shutdown signal SD is input to a shutdown terminal SD of the
エラーアンプ100は、入力差動対102、テイル電流源104、負荷回路106、第3トランジスタMN3、第4トランジスタMN4、第1電圧源110、第2電圧源112を備える。
The
入力差動対102は、NチャンネルMOSFETである第1トランジスタMN1および第2トランジスタMN2を含む。第1トランジスタMN1、第2トランジスタMN2のゲートは、入力端子INN,INPと接続される。テイル電流源104は、第1トランジスタMN1、第2トランジスタMN2のソースと接続される。
Input
負荷回路106は、カレントミラー回路であり、ゲート同士が接続されたPチャンネルMOSFETであるトランジスタMP5,MP6を含む。
The
第3トランジスタMN3は、NチャンネルMOSFETであり、第1トランジスタMN1と負荷回路106の第5トランジスタMP5の間に設けられる。第4トランジスタMN4はNチャンネルMOSFETであり、第2トランジスタMN2と負荷回路106の第6トランジスタMP6の間に設けられる。第3トランジスタMN3のドレインが、エラーアンプ100の出力端子OUTと接続される。
The third transistor MN3 is an N-channel MOSFET, and is provided between the first transistor MN1 and the fifth transistor MP5 of the
第1電圧源110は、第3トランジスタMN3のゲートに、時間とともに徐変するソフトスタート電圧VSSを供給する。ソフトスタート電圧VSSは、シャットダウン信号SDのアサートに応答して、初期化され、その後、時間とともに変化する。本実施の形態では、ソフトスタート電圧VSSは時間とともに上昇していく。
The
第2電圧源112は、第4トランジスタMPNのゲートにバイアス電圧VBIASを供給する。バイアス電圧VBIASは、ソフトスタート電圧VSSの遷移後の電圧レベルと等しく設計するとよい。つまり、バイアス電圧VBIASは、ソフトスタート電圧VSSの最大電圧と等しい電圧レベルを有する。
The
以上がエラーアンプ100およびそれを備える電源回路200の構成である。続いてその動作を説明する。図7は、図6の電源回路200の動作波形図である。
The above is the configuration of the
時刻t0より前は、通常状態TNORMである。通常期間TNORMでは、ソフトスタート電圧VSSは、バイアス電圧VBIASと等しくなっており、トランジスタMN3,MN4はバランスしている。したがって、入力差動対102の影響が支配的であり、2つの入力端子INP,INNの電圧VBGR,VFBが等しくなるようにフィードバックがかかる。その結果、電源回路200の出力電圧VOUTは、目標レベル(VBGR×(R1+R2)/R2)に安定化される。
Before time t0 , the normal state is TNORM . During the normal period T NORM , the soft start voltage V SS is equal to the bias voltage V BIAS , and the transistors MN3 and MN4 are balanced. Therefore, the influence of the input
時刻t0に、シャットダウン信号SDがアサートされると、リセットスイッチSW1がターンオンし、ソフトスタート電圧VSSが0Vにリセットされる。ソフトスタート電圧VSSが0Vとなると、第3トランジスタMN3がオフとなる。そうすると、エラーアンプ100の出力であるエラー電圧VERRが瞬時に上昇し、出力トランジスタ212がオフとなり、出力電圧VOUT(フィードバック電圧VFB)が0Vに低下する。シャットダウン信号SDがアサートされるシャットダウン期間TSDの間、テイル電流源104が生成するテイル電流I0は、第2トランジスタMN2および第4トランジスタMN4側に流れる。
When the shutdown signal SD is asserted at time t0 , the reset switch SW1 is turned on and the soft start voltage VSS is reset to 0V. When the soft start voltage VSS becomes 0V, the third transistor MN3 is turned off. Then, the error voltage V ERR , which is the output of the
その後、時刻t1にシャットダウン信号SDがネゲートされると、リセットスイッチSW1がオフとなり、キャパシタC11が第1電流源CS1が生成する定電流Icによって充電され、ソフトスタート電圧VSSが一定の傾きで増大する。ソフトスタート電圧VSSが徐変する期間を、ソフトスタート期間TSSと称する。 Thereafter, when the shutdown signal SD is negated at time t1, the reset switch SW1 is turned off, the capacitor C11 is charged by the constant current Ic generated by the first current source CS1, and the soft start voltage V SS increases at a constant slope. do. The period during which the soft start voltage V SS gradually changes is referred to as a soft start period T SS .
ソフトスタート期間TSSにおいて、第3トランジスタMN3のゲートソース間電圧が時間とともに増大していき、第3トランジスタMN3に流れる電流が時間とともに増大していく。その結果、第3トランジスタMN3のドレイン電圧であるエラー電圧VERRは時間ともに低下していく。これにより出力トランジスタ212が徐々にオンとなり、出力電圧VOUT(フィードバック電圧VFB)が徐々に上昇する。
During the soft start period TSS , the gate-source voltage of the third transistor MN3 increases with time, and the current flowing through the third transistor MN3 increases with time. As a result, the error voltage V ERR , which is the drain voltage of the third transistor MN3, decreases over time. As a result, the
時刻t2に、ソフトスタート期間TSSが終了すると、ソフトスタート電圧VSSとバイアス電圧VBIASが等しくなり、通常状態TNORMとなる。通常状態TNORMでは、上述したように入力差動対102の影響が支配的であり、2つの入力端子INP,INNの電圧VBGR,VFBが等しくなるようにフィードバックがかかる。その結果、電源回路200の出力電圧VOUTは、目標レベル(VBGR×(R1+R2)/R2)に安定化される。
At time t2 , when the soft start period TSS ends, the soft start voltage VSS and the bias voltage VBIAS become equal, resulting in a normal state TNORM . In the normal state T NORM , as described above, the influence of the input
以上が電源回路200の動作である。続いてその利点を従来例1,2との対比にもとづいて説明する。
The above is the operation of the
従来例1(図1、図4)と比較する。従来例1においてエラーアンプ34がオフセット電圧を有する場合、その影響で、ソフトスタート完了後の通常期間における基準電圧VREFがバンドギャップ電圧VBGRと等しくならず、出力電圧VOUTの目標レベルが、オフセット電圧VOFSの影響を受ける。
VREF=VBGR+VOFS
Comparison will be made with Conventional Example 1 (FIGS. 1 and 4). In conventional example 1, when the
V REF = V BGR + V OFS
これに対して、本実施の形態によれば、ソフトスタート電圧VSSの生成にエラーアンプを利用しないため、オフセットの影響を低減できる。 In contrast, according to the present embodiment, since no error amplifier is used to generate the soft start voltage VSS , the influence of offset can be reduced.
また、従来例1では、2個の差動アンプ(エラーアンプ)20,34が必要であり、回路面積が大きいのに対して、本実施の形態では、エラーアンプが1個でよいため、回路面積を小さくできる。 In addition, in conventional example 1, two differential amplifiers (error amplifiers) 20 and 34 are required, and the circuit area is large, whereas in the present embodiment, only one error amplifier is required, so the circuit The area can be reduced.
従来例2(図3、図5)と比較する。従来例2では、図5に示すように、並列に接続された2個のトランジスタMP2,MP3の電流バランスによって、ソフトスタート期間と通常期間が切り替えられる。言い換えると、それらの切り替わりの設計が非常に難しい。 Compare with conventional example 2 (FIGS. 3 and 5). In conventional example 2, as shown in FIG. 5, the soft start period and the normal period are switched by the current balance of two transistors MP2 and MP3 connected in parallel. In other words, designing those switches is extremely difficult.
これに対して、本実施の形態のエラーアンプ100では、ソフトスタート電圧VSSとバイアス電圧VBIASのバランスで、ソフトスタート期間と通常期間が決まるため、設計が非常に容易である。
On the other hand, in the
加えて従来例2では、差動対をPMOSトランジスタで構成する必要があるが、本実施の形態では、素子サイズが相対的に小さいNMOSトランジスタで構成できる。これにより、回路面積を小さくできるという利点もある。 In addition, in Conventional Example 2, the differential pair must be composed of PMOS transistors, but in this embodiment, it can be composed of NMOS transistors whose element size is relatively small. This also has the advantage of reducing the circuit area.
続いてエラーアンプ100の具体的な構成例を説明する。図8(a)、(b)は、エラーアンプ100の構成例の回路図である。
Next, a specific example of the configuration of the
たとえば第1電圧源110は、キャパシタC11、第1電流源CS1、リセットスイッチSW1を含む。キャパシタC11の一端の電位は固定され、他端には、第1電流源CS1が接続される。リセットスイッチSW1は、キャパシタC11と並列に接続される。リセットスイッチSW1の制御端子(ゲート)にはシャットダウン信号SDが入力され、シャットダウン信号SDのアサートに応答して、リセットスイッチSW1がオンとなり、ソフトスタート電圧VSSが0Vにリセットされる。その後、リセットスイッチSW1がオフとなると、キャパシタC11が第1電流源CS1によって充電され、ソフトスタート電圧VSSは一定の傾きで時間とともに緩やかに増大していく。なお第1電圧源110の構成は、図8(a)のそれには限定されない。
For example, the
上述のように、ソフトスタート電圧VSSの遷移後の電圧レベルは、バイアス電圧VBIASと等しいことが好ましい。そのために第2電圧源112は、第1電流源CS1と同じ構成を有する第2電流源CS2を含む。図8(b)に示すように、第1電流源CS1と第2電流源CS2は、ゲート同士が接続されたトランジスタMP7,MP8のペアで構成してもよい。
As mentioned above, the voltage level after the transition of the soft start voltage V SS is preferably equal to the bias voltage V BIAS . For this purpose, the
なお、第3トランジスタMN3と第4トランジスタMN4は、通常期間においてフルオン状態とみなせるため、2つのトランジスタMN3,MN4の電流バランスに、それらのゲート電圧が与える影響はそれほど大きくない。したがって、バイアス電圧VBIASと、ソフトスタート電圧VSSの遷移後の電圧レベルには、ある程度の誤差が許容される。 Note that since the third transistor MN3 and the fourth transistor MN4 can be considered to be fully on during the normal period, the influence of their gate voltages on the current balance of the two transistors MN3 and MN4 is not so large. Therefore, a certain amount of error is allowed between the bias voltage V BIAS and the voltage level after the soft start voltage V SS transition.
続いて変形例を説明する。 Next, a modification will be explained.
(変形例1)
図9は、変形例1に係るエラーアンプ100Aの回路図である。第4トランジスタMN4のゲートには、バイアス電圧VBIASが供給される。ソフトスタート電圧VSSを生成する第1電圧源110Aは、クランプ回路114を含む。クランプ回路114は、ソフトスタート電圧VSSがバイアス電圧VBIASを超えないようにクランプする。クランプ回路114の構成は特に限定されない。
(Modification 1)
FIG. 9 is a circuit diagram of an
この構成によっても、通常期間における第3トランジスタMN3と第4トランジスタMN4の電流バランスをとることができる。 With this configuration as well, it is possible to balance the currents of the third transistor MN3 and the fourth transistor MN4 during the normal period.
(変形例2)
図10は、変形例2に係るエラーアンプ100Cの回路図である。このエラーアンプ100Cは、図6のエラーアンプ100のNMOSトランジスタ(MN1,MN2,MN3,MN4)をPMOSトランジスタ(MP1,MP2,MP3,MP4)に置換し、PMOSトランジスタ(MP5,MP6)をNMOSトランジスタ(MN5,MN6)に置換し、天地反転した構成を有する。第1電圧源110Cは、時間とともに低下するソフトスタート電圧VSSを生成してもよい。
(Modification 2)
FIG. 10 is a circuit diagram of an
図10において、トランジスタMP3,MP4をNMOSトランジスタで構成してもよい。 In FIG. 10, transistors MP3 and MP4 may be configured with NMOS transistors.
(変形例3)
実施の形態や変形例2では、第3トランジスタMN3あるいは第4トランジスタMP4のドレインを、エラーアンプ100の出力としたが、その限りでなく、エラーアンプ100は、出力段や増幅段を含んでもよい。
(Modification 3)
In the embodiment and the second modification, the drain of the third transistor MN3 or the fourth transistor MP4 is used as the output of the
(変形例4)
実施の形態では、エラーアンプをMOSFETで構成したが、その一部あるいは全部をバイポーラトランジスタで構成してもよい。
(Modification 4)
In the embodiment, the error amplifier is composed of MOSFETs, but part or all of it may be composed of bipolar transistors.
(変形例5)
負荷回路106は、カスコードカレントミラー回路であってもよいし、抵抗負荷であってもよい。
(Modification 5)
The
(変形例6)
実施の形態ではリニアレギュレータを説明したが、その限りでなく、電源回路200はDC/DCコンバータなどのスイッチング電源であってもよい。図11は、変形例6に係る電源回路200Bの回路図である。主回路210は、降圧コンバータのトポロジーを有し、スイッチングトランジスタ(ハイサイドトランジスタ)MH、同期整流トランジスタ(ローサイドトランジスタ)ML、インダクタL1、パルス変調器214およびドライバ216を含む。この実施例では、バンドギャップ電圧VBGRがエラーアンプ100の非反転入力端子に、フィードバック電圧VFBがエラーアンプ100の反転入力端子に入力される。
(Modification 6)
Although a linear regulator has been described in the embodiment, the
パルス変調器214は、エラーアンプ100が生成するエラー電圧VERRに応じたデューティサイクル(あるいは周波数、オン時間、オフ時間)を有するパルス信号Spを生成する。ドライバ216は、パルス信号SpにもとづいてハイサイドトランジスタMH、ローサイドトランジスタMLを駆動する。
The
(変形例7)
実施の形態では、エラーアンプを電源回路に用いる場合を説明したがその限りでなく、ソフトスタート制御が必要とされる様々な用途におけるオペアンプとして用いることができる。
(Modification 7)
In the embodiment, a case has been described in which the error amplifier is used in a power supply circuit, but the present invention is not limited to this, and the error amplifier can be used as an operational amplifier in various applications requiring soft start control.
実施の形態にもとづき本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎないことはいうまでもなく、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められることはいうまでもない。 Although the present invention has been described based on the embodiments, it goes without saying that the embodiments merely illustrate the principles and applications of the present invention. It goes without saying that many modifications and changes in arrangement are possible without departing from the spirit of the invention.
100 エラーアンプ
102 入力差動対
104 テイル電流源
106 負荷回路
MN1 第1トランジスタ
MN2 第2トランジスタ
MN3 第3トランジスタ
MN4 第4トランジスタ
MP5 第5トランジスタ
MP6 第6トランジスタ
110 第1電圧源
C11 キャパシタ
SW1 リセットスイッチ
CS1 第1電流源
112 第2電圧源
CS2 第2電流源
200 電源回路
210 主回路
212 出力トランジスタ
214 パルス変調器
216 ドライバ
100
Claims (9)
前記入力差動対と接続されるテイル電流源と、
負荷回路と、
前記第1トランジスタと前記負荷回路の間に設けられた第3トランジスタと、
前記第2トランジスタと前記負荷回路の間に設けられた第4トランジスタと、
前記第3トランジスタのゲートに、時間とともに徐変するソフトスタート電圧を供給する第1電圧源と、
前記第4トランジスタのゲートに一定のバイアス電圧を供給する第2電圧源と、
を備えることを特徴とするエラーアンプ。 an input differential pair including a first transistor having a gate connected to a first input terminal and a second transistor having a gate connected to a second input terminal;
a tail current source connected to the input differential pair;
a load circuit;
a third transistor provided between the first transistor and the load circuit;
a fourth transistor provided between the second transistor and the load circuit;
a first voltage source that supplies a soft start voltage that gradually changes over time to the gate of the third transistor;
a second voltage source that supplies a constant bias voltage to the gate of the fourth transistor;
An error amplifier characterized by comprising:
キャパシタと、
前記キャパシタと並列に設けられるスイッチと、
前記キャパシタと接続される第1電流源と、
を含み、前記キャパシタの電圧が前記ソフトスタート電圧であることを特徴とする請求項1または2に記載のエラーアンプ。 The first voltage source is
capacitor and
a switch provided in parallel with the capacitor;
a first current source connected to the capacitor;
3. The error amplifier according to claim 1, wherein the voltage of the capacitor is the soft start voltage.
前記第1入力端子および前記第2入力端子の一方に基準電圧を受け、前記第1入力端子および前記第2入力端子の他方に前記出力ラインの電圧に応じたフィードバック信号を受け、出力端子が前記出力トランジスタの制御端子に接続される請求項1から7のいずれかに記載のエラーアンプと、
を備えることを特徴とする電源回路。 an output transistor having one end connected to the input line and the other end connected to the output line;
A reference voltage is received at one of the first input terminal and the second input terminal , a feedback signal corresponding to the voltage of the output line is received at the other of the first input terminal and the second input terminal, and the output terminal is The error amplifier according to any one of claims 1 to 7, connected to a control terminal of the output transistor;
A power supply circuit comprising:
前記第1入力端子および前記第2入力端子の一方に基準電圧を受け、前記第1入力端子および前記第2入力端子の他方に前記DC/DCコンバータ主回路の出力電圧に応じたフィードバック信号を受ける請求項1から7のいずれかに記載のエラーアンプと、
前記エラーアンプの出力に応じたデューティ比を有するパルス信号を生成するパルス変調器と、
前記パルス信号に応じて前記スイッチングトランジスタを駆動するドライバと、
を備えることを特徴とする電源回路。 A DC/DC converter main circuit including a switching transistor,
A reference voltage is received at one of the first input terminal and the second input terminal , and a feedback signal corresponding to the output voltage of the DC/DC converter main circuit is received at the other of the first input terminal and the second input terminal. the error amplifier according to any one of claims 1 to 7,
a pulse modulator that generates a pulse signal having a duty ratio according to the output of the error amplifier;
a driver that drives the switching transistor according to the pulse signal;
A power supply circuit comprising:
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JP2010231498A (en) | 2009-03-27 | 2010-10-14 | Asahi Kasei Toko Power Device Corp | Constant voltage power supply |
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