JPH11265222A - 定電圧回路 - Google Patents

定電圧回路

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JPH11265222A
JPH11265222A JP6675998A JP6675998A JPH11265222A JP H11265222 A JPH11265222 A JP H11265222A JP 6675998 A JP6675998 A JP 6675998A JP 6675998 A JP6675998 A JP 6675998A JP H11265222 A JPH11265222 A JP H11265222A
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JP
Japan
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circuit
channel mosfet
constant voltage
output
voltage circuit
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Withdrawn
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JP6675998A
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Kosuke Akaha
浩介 赤羽
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】出力安定化コンデンサを削除し、小型、軽量で
低消費電力の定電圧回路を提供すること。 【解決手段】フォールデッドカスコードアンプ15はp
チャネルMOSFET1〜6とゲート付MOSFET
9、10、とnチャネルMOSFET11、12で構成
され、バッファ回路7は高インピーダンスを低インピー
ダンスに変換する回路で構成され、出力回路16はpチ
ャネルMOSFET8と検出抵抗R1、R2で構成され
る。C点の電位VFBをpチャネルMOSFET4のゲー
トに与えて、このフォールデッドカスコードアンプ15
とバッファ回路7と出力回路16とで負帰還ループを構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、携帯機器などの
電源として用いられる定電圧回路に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、携帯電話やビデオカメラなどに代
表される各種携帯機器が市場に出回っている。これらの
携帯機器は小型、軽量で且つ消費電力が小さいことが要
求される。これらの携帯機器を構成する回路の内で、電
力を供給する回路である定電圧回路が携帯機器に占める
占有面積が大きく、また、重量的にも大きな割合を占め
る。また、この定電圧回路の効率を高めることが、低消
費電力化の上で重要である。
【0003】図4は従来の定電圧回路の要部回路図であ
る。この回路は差動増幅回路61(差動増幅器ともい
う)、レベルシフト回路62、出力回路63および出力
安定化コンデンサC1から構成されている。差動増幅回
路61は、pチャネルMOSFET51〜53およびn
チャネルMOSFET54、55で構成され、基準電位
VREF とフィードバック点(C点)の電位VFBを比較し
て、その電位差を増幅して出力する増幅回路である。レ
ベルシフト回路62は、抵抗R53、nチャネルMOS
FET56および位相補償コンデンサC2で構成され、
A点の低電位をB点の高電位に変換する回路である。出
力回路63は、pチャネルMOSFET59と検出抵抗
R51、R52で構成され、一定の出力を負荷に供給す
る回路である。また出力安定化コンデンサC1は、負荷
側の電流I3が変化しても、一定の出力電圧を確保する
ための大きな容量のコンデンサである。
【0004】つぎにこの回路の動作を説明する。定常状
態において、pチャネルMOSFET59に電流I1が
流れ、このI1が負荷に流れる電流I3と、検出抵抗R
51、R52に流れる電流I2に分かれる。出力安定化
コンデンサC1は出力電圧に充電されている。また、C
点の電位VFBは出力電圧を分圧した電圧と同じになる。
その出力電圧は次式で表される。
【0005】
【数1】 出力電圧=VFB×((R51+R52)/R52)・・・・(1) また、定常状態では、VFB=VREFであるので(1)式は
つぎのようになる。
【0006】
【数2】 出力電圧=VREF ×((R51+R52)/R52)・・・・(2) つぎに、負荷電流I3が増大する場合について説明す
る。負荷電流I3が増大した瞬間はI1は追随できない
ので、I2は減少することになる。I2が減少すると、
D点の電位およびC点の電位VFB=I2×R52が低下
し、pチャネルMOSFET53が深くバイアスされ
る。pチャネルMOSFET53が深くバイアスされる
と、pチャネルMOSFET53のインピーダンスが小
さくなり、A点の電位は高くなる。そうするとレベルシ
フト回路62を構成しているnチャネルMOSFET5
6のゲート電位が上がり、抵抗R53に流れる電流が増
大する。そうするとB点の電位は低下し、出力回路63
のpチャネルMOSFET59のゲートを深くバイアス
する。そうすると、出力回路63のpチャネルMOSF
ET59に流れる電流I1が増大し、負荷電流I3とと
もに、検出抵抗R51、R52に流れる電流I2も増大
し、その結果、D点の電位が上昇して、出力電圧が定常
状態の電圧に戻る。その結果、出力電圧を一定に保ちな
がら、負荷電流I3を増大させることができる。一方、
出力電圧を一定に保ちながら負荷電流を減少させること
もできる。しかし、このループが動作するためにはある
時間がかかるために、その間、出力電圧を一定に保ため
に、出力安定化コンデンサC1を出力とGND間に接続
する必要がある。
【0007】図5は定電圧回路の原理を示す回路図であ
る。この回路の誤差増幅器71は図4の差動増幅器61
とレベルシフト回路62とで構成される。動作は前記と
同様であり、定常状態ではVFB=VREF であり、負荷電
流I3が増大すると、C点の電位VFBが低下が低下し、
VFBが低下するとpチャネルMOSFET72のゲート
電位が低下して、深くゲートバイアスし、I1が増大す
る。I1が増大するとI2、I3も増大し、I2が増大
するとVFBが上昇して、VREF まで戻り、出力電圧も戻
る。つまり、この定電圧回路は出力電圧が低下すると、
元の電圧に戻そうとする、所謂、負帰還ループで構成さ
れ、その位相遅れが180°である負帰還回路である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図5のpチャ
ネルMOSFET72のゲートを駆動するときの遅れ、
pチャネルMOSFET72が負荷を駆動するときの遅
れ(ターンオン時間など)、検出抵抗R71、R72の
接続点であるC点(フィードバック点)の電位VFBの立
上がりの遅れや立下がりの遅れ、誤差増幅器71自体の
動作遅れなどが存在し、負帰還ループの動作が大幅に遅
れて、場合によっては正帰還動作になるなど、定電圧回
路の動作が不安定になることがある。
【0009】従来回路では、図4に示すように、誤差増
幅器71は差動増幅回路61とレベルシフト回路62の
2段で構成され、それに出力回路63と出力安定化コン
デンサC1が接続された構成となっている。この2段増
幅回路では、ある程度の電流を流す必要があり、また全
体としては、出力回路63まで含めると3段構成とな
り、1段について位相が90°遅れることが予想される
ので、動作周波数帯域を制限するために、この出力安定
化コンデンサC1を接続することが不可欠であった。
【0010】この発明の目的は、前記の課題を解決し
て、出力安定化コンデンサを不要とする、小型、軽量で
低消費電力の定電圧回路を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、スイッチング素子と検出抵抗を有する出力回路
と、誤差増幅器とで構成され、2個の検出抵抗の接続点
であるフィードバック点の電圧を誤差増幅器に入力して
負帰還ループを構成する定電圧回路において、誤差増幅
器がフォールデッドカスコード型の演算増幅器(オペア
ンプ)と、該演算増幅器の後段に低インピーダンス変換
のためのバッファ回路を接続して構成され、該バッファ
回路を介して前記スイッチング素子を駆動する構成とす
る。
【0012】前記演算増幅器がpチャネルMOSFE
T、ゲート付nチャネルMOSFETおよびnチャネル
MOSFETで構成されるとよい。前記演算増幅器がp
npトランジスタおよびnpnトランジスタで構成され
るとよい。該フォールデッドカスコード型の演算増幅器
には位相調整用コンデンサは接続されておらず、またM
OSFETをソースフォロワで使用するために負帰還ル
ープの遅れは殆どない。またフォールデッドカスコード
型の演算増幅器はMOSFETのみで構成されるために
高インピーダンスとなるので、後段のバッファ回路で低
インピーダンスに変換して、出力回路のpチャネルMO
SFETなどのスイイチング素子を駆動することで、遅
れ時間の短縮を図っている。その結果、従来回路の出力
安定化コンデンサを削除しても、負帰還ループは安定化
して、定電圧回路は安定に動作する。
【0013】
【発明の実施の形態】図1はこの発明の第1実施例の定
電圧回路の要部回路図である。この回路は誤差増幅器8
1と出力回路16で構成され、誤差増幅器81はフォー
ルデッドカスコードアンプ15(FOLDED CAS
CODE AMP.:フォールデッドカスコード型の演
算増幅器のこと)とバッファ回路7で構成される。この
フォールデッドカスコードアンプ15はpチャネルMO
SFET1〜6とゲート付MOSFET9、10、とn
チャネルMOSFET11、12で構成され、バッファ
回路7は高インピーダンスを低インピーダンスに変換す
る回路で構成され、出力回路16はpチャネルMOSF
ET8と検出抵抗R1、R2で構成される。フォールデ
ッドカスコードアンプ15を構成するゲート付MOSF
ET9、10はソース駆動型となっており、スイッチン
グ時間を極端に短縮できる。また、図4の位相補償コン
デンサC2が無いため、このゲート付nチャネルMOS
FET9、10による遅れ時間は極めて小さく、フォー
ルデッドカスコードアンプ15のMOSFET回路部自
体の動作遅れは殆どない。しかし、このフォールデッド
カスコードアンプ15には殆ど抵抗がなく、MOSFE
Tのみでの構成となるので回路のインピーダンスが高く
なる。そのため、この回路で出力回路16のpチャネル
MOSFET8を動作させると、ゲート容量と高インピ
ーダンスによって、ゲート電圧の立上がりが極めて遅く
なり、出力回路16の動作遅れが大きくなる。それを防
止するために、バッファ回路7で低インピーダンス変換
して、出力回路16のpチャネルMOSFET8のゲー
トに信号を導入している。このフォールデッドカスコー
ドアンプ15の応答速度を高め、また出力回路16のゲ
ートとバッファ回路7を接続することで、低インピーダ
ンス接続にして、C点の電位VFBの変動を瞬時にpチャ
ネルMOSFET4のゲートに伝達できるようにする。
そうすることで、出力電圧の変動を抑制でき、出力電圧
の安定化を図ることができるので、図4の出力安定化コ
ンデンサC1を削除することができる。尚、Bias1
〜4は外部から与えられる所定のバイアス信号(または
バイアス信号端子)のことである。
【0014】図2はこの発明の第2実施例の定電圧回路
の要部回路図である。図1のpチャネルMOSFET6
のゲートを新たに設置したpチャネルMOSFET13
そのゲートと接続することで、図1のBias1を減じ
た点を除くと図1と同じである。この回路の場合も図1
と同様の動作をして、同様の効果がある。つまり、図4
の出力安定化コンデンサC1を削除しても、出力電圧の
安定化を図ることができる。
【0015】図3はこの発明の第3実施例の定電圧回路
の要部回路図である。図1のMOSFETをバイポーラ
トランジスタ(pnpトランジスタ21〜26、npn
トランジスタ29〜32)に代えた点以外は図1と同様
で、効果も図1と同じに期待できる。27はバッファ回
路、28はpチャネルMOSFET、R21、R22は
検出抵抗である。
【0016】
【発明の効果】この発明によれば、フォールデッドカス
コードアンプと、低インピーダンスに変換するバッファ
回路とで誤差増幅器を構成し、この誤差増幅器と出力回
路とで定電圧回路を構成することで、従来、定電圧回路
で不可欠とされた出力安定化コンデンサを削除できる。
このフォールデッドカスコードアンプにより、低消費電
力化を達成し、また負帰還回路の遅れ時間を極めて小さ
くすることで、出力安定化コンデンサを削除することが
できる。この出力安定化コンデンサを削除することで、
部品点数を削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1実施例の定電圧回路の要部回路
【図2】この発明の第2実施例の定電圧回路の要部回路
【図3】この発明の第3実施例の定電圧回路の要部回路
【図4】従来の定電圧回路の要部回路図
【図5】定電圧回路の原理を示す回路図
【符号の説明】
1 pチャネルMOSFET 2 pチャネルMOSFET 3 pチャネルMOSFET 4 pチャネルMOSFET 5 pチャネルMOSFET 6 pチャネルMOSFET 7 バッファ回路 8 pチャネルMOSFET 9 ゲート付nチャネルMOSFET 10 ゲート付nチャネルMOSFET 11 nチャネルMOSFET 12 nチャネルMOSFET 13 pチャネルMOSFET 15 フォールデッドカスコードアンプ 16 出力回路 18 フォールデッドカスコードアンプ 19 出力回路 21 pnpトランジスタ 22 pnpトランジスタ 23 pnpトランジスタ 24 pnpトランジスタ 25 pnpトランジスタ 26 pnpトランジスタ 27 バッファ回路 28 pチャネルMOSFET 29 npnトランジスタ 30 npnトランジスタ 31 npnトランジスタ 32 npnトランジスタ 51 pチャネルMOSFET 52 pチャネルMOSFET 53 pチャネルMOSFET 54 nチャネルMOSFET 55 nチャネルMOSFET 56 nチャネルMOSFET 59 pチャネルMOSFET 61 差動増幅回路 62 レベルシフト回路 63 出力回路 71 誤差増幅器 72 pチャネルMOSFET 81 誤差増幅器 82 誤差増幅器 R1 検出抵抗 R2 検出抵抗 R21 検出抵抗 R22 検出抵抗 R51 検出抵抗 R52 検出抵抗 R53 抵抗 R71 検出抵抗 R72 検出抵抗 C1 出力安定化コンデンサ C2 位相補償コンデンサ VREF 基準電位 VFB C点の電位 A点 MOSFET53と55の接続点 B点 R53とMOSFET56の接続点 C点 R1(51)とR2(52)の接続点 D点 MOSFET59とR51の接続点 I1 MOSFET59または72に流れる電流 I2 検出抵抗に流れる電流 I3 負荷電流

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】スイッチング素子と検出抵抗を有する出力
    回路と、誤差増幅器とで構成され、2個の検出抵抗の接
    続点であるフィードバック点の電圧を誤差増幅器に入力
    して負帰還ループを構成する定電圧回路において、 誤差増幅器がフォールデッドカスコード型の演算増幅器
    (オペアンプ)と、該演算増幅器の後段に低インピーダ
    ンス変換のためのバッファ回路を接続し構成され、該バ
    ッファ回路を介して前記スイッチング素子を駆動するこ
    とを特徴とする定電圧回路。
  2. 【請求項2】前記演算増幅器がpチャネルMOSFE
    T、ゲート付nチャネルMOSFETおよびnチャネル
    MOSFETで構成されることを特徴とする請求項1記
    載の定電圧回路。
  3. 【請求項3】前記演算増幅器がpnpトランジスタおよ
    びnpnトランジスタで構成されることを特徴とする請
    求項1記載の定電圧回路。
JP6675998A 1998-03-17 1998-03-17 定電圧回路 Withdrawn JPH11265222A (ja)

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JP6675998A JPH11265222A (ja) 1998-03-17 1998-03-17 定電圧回路

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006330869A (ja) * 2005-05-24 2006-12-07 Sanyo Electric Co Ltd レギュレータ回路
KR100969964B1 (ko) * 2007-11-23 2010-07-15 한국전자통신연구원 저전력 특성을 갖는 저손실 전압 레귤레이터

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