JPS6059413A - 電圧安定化集積回路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、電圧安定化回路が半導体集積化によって構成
された電圧安定化集積回路装置に関する。

従来例の構成とその問題点 電圧安定化回路は、基準電圧発生部、誤差電圧増幅部、
制御素子、誤差電圧検出部などから構成されていて、基
準電圧と、出力電圧をモニタする誤差電圧検出部の電圧
とを比較して、誤差電圧増幅部により制−素子の出力を
一定に保つ方法を用いて、安定な電圧を供給するもので
ある。

第１図に直列制叫型の電圧安定化回路を示す。

図中、１は誤差電圧増幅部、２は開側１素子、３姓１、
誤差電圧検出部、４は基準電圧発生部、５は定電流源、
６は入力電圧端子、７は出力電圧端子、そして８〜１０
は導線である。図において、誤差電圧増幅部１．制（財
）素子２および誤差電圧検出部３によって、負帰還路が
形成されている。この負帰還路の基準電圧を■ｓ、誤差
電圧検出部の検出部１ノ’＋、をＲＡ＋　ＲＢとし、負
帰還路のループ利得が充分Ｖこ太きいものとすると、出
力電圧端子７に取り出される出力電圧ｖｏ　は、次式で
表わせられる。

ＲＢ ｙｏ＝Ｖｓ（１＋−）　・・・・（１）Ｒ人 （１）式より明らかなように、出力電圧Ｔｏ　１ｌＳｌ
’、、検出抵抗迅＋　ＲＢの比を変えろことにより、基
Ｎ・電圧ｖｓ　以上の任意の値に設定できる。

現在、商品化されている電圧安定化回路し１１、この回
路形式を用いゾζものが多く、この中で、いわゆる三端
子レギュレータと呼称されるものは、検出抵抗ＲＡ＋”
Ｈの値を固定した、出力電圧固定型の電圧安定化回路装
置である。

ところで、電圧安定化回路の出力電圧を設定するに際し
ては、これが用いられる電子機器の多くが使用している
電源電圧に基づいてなされることが多い。したがって、
電子機器等の多くは、既存の電圧安定化回路装置で実使
用上は支障ないものと考えられる。しかし、電子機器等
の中には、所望の電源電圧が得られないために、回路動
作に支障ない程度の電圧安定化回路装置を、やむなく使
用している場合も少くない。たとえば、市場に供給され
た三端子レギュレータの出力電圧が、５（Ｖ）。

５（Ｖ）、１２（ｔＱ＋　１　ｆ５ｃＶ）、２４（Ｖ）
ノモノカ用意すｈている中で、電源電圧がたとえば９（
ｖ）使用の電子機器の場合には、やむをえず１２（Ｖ）
の電源電圧を使用しなければならず、このことは、不所
望な電力を消費することになり好しいことではなかった
。

近年、電圧安定イヒ回路も、半導体集積回路装置で構成
することが多くなっている。特に半導体集積化した場合
には、半導体チップ上に、所望する複数個の抵抗体にあ
らかじめ所定の抵抗比を−りえることは比較的容易とさ
れるので、本回路装置のように、抵抗比によって所望の
出力電圧を設定するなどには好適である。

第２図は、複数の出力電圧を取り出すために、出力電圧
を定める検出抵抗を、とりわけ検出抵抗ＲＢ　に相当す
るものをあらかじめ複数個配置した回路図を示す。たと
えば、検出抵抗ＲＢ　として抵抗値が、ｏ（ＫΩ）＋３
（ＫΩ）＋７（ＫΩ）。

１ｏ（ＫΩ）、１９（ＫΩ）の５種類を用意するならば
、これらの抵抗の１つ若しくは複数個を選択して、所望
の出力電圧を得ることができる。

ここで、基準電圧ｖｓゴロＮ）、検出抵抗ＲＡニ５（Ｋ
Ω）に設定した栄件下においては、検出抵抗ＲＢ　を（
ロ）側に、即ぢＲＢニア（ＫΩ）に設定するならば、こ
の時の出力電圧ｖｏ　は（１）式より、ＶＯ＝１２（Ｖ
）が得られる。同じようにして、検出抵抗ＲＢが、Ｏ（
ＫΩ）、３（ＫΩ）＋　７（ＫΩ）＋　１０（ＫΩ）、
１９（ＫΩ）　−に選択された時の出力電圧ｖｏ　は各
々、５（Ｖ）、ｓ（”Ｉ’）＋　１５（Ｖ）、２４（２
）になることが容易に理解できよう。

第３図は、第２図の検出抵抗ＲＡおよびＲＢに相当する
個所を半導体チップ上に配置したものである。図中、抵
抗体Ｒ１は第２図の抵抗Ｒムに対応し、抵抗体Ｒ２＋　
Ｒ５＋　Ｒ４＋　Ｒ５Ｌ　＋　Ｒ５ｂは第２図の抵抗Ｒ
Ｂに対応する。そして、第２図の検出抵抗ＲＢの抵抗値
を充足するように各々、Ｒ２＝ａ（ＫΩ）、Ｒ６−７（
ＫΩ）、Ｒ４＝１０（ＫΩ）に設定され、　Ｒ５ａとＲ
５ｂとは直列に接続してｓ　Ｒｓａ４−Ｒｓｂ＝１９（
ＫΩ）に選ばれている。１だ１図中８Ｑ、９Ｑ、１００
は、各々第２図の導線８．　９．　１０に対応する配線
部である。

第３図において、検出抵抗ＲＢ　＝７（ＫΩ）に設定し
たい場合には、配線部Ａ点とＡ′点を接続すればよい。

同じように、検出抵抗ＲＢ−３（ＫΩ）、１０（ＫΩ）
、１９（ＫΩ）に設定したい場合には、各々、Ｂ点とＢ
′点、０点とＣ′点、Ｄ点とＤ′点を接続すればよい。

なお、検出抵抗ＲＢとして、抵抗体Ｒ２゜Ｒ３＋　Ｒａ
　＋　Ｒｓａ＋Ｒｓｂを各々個々に用いる必要性はなく
、これらの抵抗体を組合せて用いろことも当然可能であ
る。たとえば、抵抗体Ｒ２（３にΩ）とＲ３（７にΩ）
の並列体でもよい。この場合の検出抵抗ＲＢ　Ｏ値は、
２．１（ＫΩ）となって、出力電圧ｖＯは（１）式より
、Ｖｏ＝７．１ＣＩｌ＋’）となる。

ところで、半導体集積化によって電気的素子を作り込む
場合に、各素子の電極部と配線部との間には、接触抵抗
なるものが存在し、この接触抵抗は電極部の大きさに依
存することが知られている。

したがって、比較的精度が要求される回路装置を半導体
集積化する場合には、この接触抵抗を無視することがで
きないものとなる。特に、出力電圧が抵抗比で定められ
る本回路装置においては、接触抵抗を無視することはで
きなく、シたがって出力電圧を設定する際には、（１）
式を用いることは好しくない。即ち、出力電圧■ｏ　を
足める場合Ｖ′ｒＣは、接触抵抗Ｒｃを考慮した次式を
用いなければならない。

ｎＡ十ｒｔｃ つぎに、接触抵抗ＲＧが出力電圧ｖｏにどの程度寄カす
るかを明らかにするために、（１）式および（２）式で
めた出力電圧ｖｏ　を下表に示す。

なお、３゛１算するに際しては、たとえば接触抵抗Ｒｃ
＝１５００とし、ＲＢ＝　１９　（ＫΩ）の時には、抵
抗体Ｒ５１ＬとＲ５ｂとを直列に接続したので、接触抵
抗は３００（Ω）とした。

上記の表より明らかなように、接触抵抗Ｒｃ　を考慮し
た場合の出力電圧ｖｏ　は、検出抵抗ＲＢ　がＲ人と等
しい値を境にして、即ち本実施例においては、ＲＢ＝　
６（ＫΩ）を境にして、ＲＢが６（ＫΩ）よりも小さく
なると、出力電圧ｖｏ　は設定値（Ｒｅ”０の時の値）
より大きくなり、逆にＲＢが５（ＫΩ）より大きくなる
にしたがって、設定値との比率（Ｙ／Ｘ　）は小さくな
っていくことが理解できよう。

このことはとりもなおさず　＋’ｒ’力電圧ｖｏ　の設
定が精度よくなされないということになって、きわめて
不都合である。

発明の目的 本発明は上記の不都合を克服した、即ち、出力電圧が精
度よく設定される安定化電圧集積回路装置を提供するも
のである。さらに本発明のもう　一つの目的は、広範囲
の出力電圧を所定のステップで出力することが可能な回
路装置を提供せしめるところにある。

発明の構成 本発明は、要約するに、電圧安定化回路が半導体基板上
に作り込まれた電圧安定化集積回路装置において、前記
回路装置の出力電圧を設定ずろ１、呉差電圧検出部の抵
抗をほぼ同一形状で、がっ、抵１’ｌ’Ｌ’値がほぼ等
しい抵抗素子を複数個集積した構成とし、上記抵抗素子
を組合せることによって、所望の出力電圧が得られる電
圧安定化集積回路装置であり、これによれば、広範囲の
出力電圧がきわめて不Ｒ囲よ〈耳父り１召されるものと
なる。

実施例の説明 第４図は本発明にかかる一実施例を示し、とりわけ、誤
差電圧検出部の抵抗群を半導体チップ上に配置したもの
である。なお、第３図と同一機能を有するものは同一番
号をイ」シた。図中、抵抗体ＲＥ〜Ｒ３４はほぼ同一形
状で、かつ、抵抗値がたとえばほぼ１（ＫΩ）に選ばれ
、同一チノブ内にたとえば、２４個が近接して配置され
る。このとどけ、集積回路化に際して、整合を必要とす
る集積素子は、形状および寸法を同じにして、かつ近接
コろことか好しいということに基づく。

つぎに、本発明の一実施例においての接触抵抗の影響に
ついて述べる。

い１、抵抗体Ｒ１１からＲ３４寸での抵抗値はすべて等
しくＲｏ　とし、検出抵抗ＲＡ　を形成するために用い
た抵抗数をｎ、検出抵抗ＲＢ　を形成するために用いた
抵抗数をｍとすると、出力電圧は次式１式％ （３） （３）式より明らかなように、接触抵１プｊＲｃが出力
電圧ｖｏ　に寄与することはなくなり、抵抗の数の比に
よって定められることが理解できろ。

つぎに、広範囲の出力電圧を作り出すだめの手順を説明
する。

寸ず、検出抵抗Ｒ人−５（ＫΩ）に設定する場合に甑た
とえば抵抗体ＲＮ〜Ｒ１５の５本を直列（で４’１続す
る。そして、抵抗体Ｒ１６がＬ゛〕Ｒ５４丑での１９本
を所望する接続によって、検出Ｉ（抗ＲＢとじＣ用いろ
。たとえば、抵抗体Ｒ１〜Ｒ１’！でを１ｌｌｌ′Ｉ（
り（直列接続（７て用いるならば、検出抵抗ＲＢ　＆−
１、１（ＫΩ）から１９（ＫΩ）−１′で５１（ＫΩ）
ステップて設定されつる。このどきには、検出抵抗ＲＢ
−０の場合を含めると、出力電圧Ｖｏ　Ｉｒ：Ｊ、（１
）人、１、すｂ　ｖＯ”６ｃＶ′）カらｖｏ＝２４（Ｖ
）２　でに、１（ｖ）ス戸ノゾで、右せて２０種類の出
力電圧が得られる。

壕だ、抵抗体Ｒ１６〜Ｒ３４までの２本を並列接続し、
これｉ／Ｃ順次に直列接続体を加えていくと、この時の
検１］」抵抗ＲＢの抵抗値は、１．５（ＫＱ）。

２．５（ＫＱ）、３．５（ＫＱ）・・・・１７．５　（
ＫＱ）となり、出力電圧ｖｏ　は、１（ｖ）ステップで
、５・５（Ｖ）、６・６（ｙ）、　Ｊ、５　（ｖ）・・
・・２２．５Ｎ）の合せて１８種類が得られる。

さらに、抵抗体Ｒ＋６〜Ｒ３４までの４本を並列接続に
し、これに１（ＫＱ）ずつ直列に接続していくと、検出
部ｊｊｃ　ＲＢに相当する抵抗値は、１．２５（ＫＱ）
。

２．２６（ＫＱ）、３．２５（ＫＱ）・・・・・・１５
．２５（ＫＱ）となり、この時の出力電圧は各々、５・
２　ｓ（１／）、６−２５（Ｖ）、７．２６（Ｖ）、−
−−−２０，２５（Ｖ）（７）　１　ｅ種類が得られる
。加えて、４本部列と２本部列及び直列の組合せで、検
出抵抗ＲＢの抵抗値を、Ｑ、７５（ＫＱ）。

１．７５（ＫＱ）、２．７５（ＫＱ）・・・・・・１３
．７５（ＫＱ）に設定していくならば、この時の出方電
圧ｖｏ　は。

５．７６（Ｖ）、　６．７５（Ｖ）、　−・＝　１８．
７５（Ｖ）（７）　１４種類となる。

以上に述べた組合せだけでも合計６８種類の出力電圧が
得られ、これにより、１９ｖ以下の電圧は、許容範囲を
考えると、はぼカバーできることになる。しかし、上述
の組合せ以外にも多くの組合せが考えられることは当業
渚゛には自明である。

しかも１本発明の集積回路装置は非常に広範囲の出力電
圧が取り出せうるにもかかわらず、検出抵抗素子が半導
体チップに占める面積は、従来例を示した第３図のもの
と同程度で構成できるということである。このことは、
第３図および第４図に同じ面積を表わすＸなる点線での
囲い枠の領域内に存在する集積素子を比較すれば明ら力
―である。

なお、第４図に示した本発明の一実倫例で←１１、使用
しない抵抗体の窓開３１（は、たとえば配線７Ｘｌ≦１
１０によって被着しておけばよい。

以−Ｌ本発明の一実施例は、電圧安定化回路を１９１１
示したが、これに限定されろものではなく、抵抗比で電
気特性が定められる集積回路装置の全般Ｖζ応用が可能
である。

また、広範囲の出力電圧を設定するのに、ｆＩＹＥ米同
様、内部配線工程によって対応するため、所定以外の電
圧レンジを新たに設定する場合、不純物拡散工程より始
める必要がなく、非常に短かいスルーブツト時間で対応
がつくと同時に、その場合のフォトマスク管理、拡散仕
掛スライス管理等の点で、製造」二有利であるという利
点がある。

無論、コンタクト抵抗による抵抗比誤差を抑えることが
できるだけでなく、形状９寸法を同じにして、近接して
配置することによる抵抗比精度の向上も当然期待できる
。

発明の効果 以」二に述べたように本発明の安定化電圧集積回路装置
は、その誤差電圧検出部を、はぼ同一形状で、かつ、抵
抗値がほぼ等しい抵抗を複数個集積した構成としたので
、本来半導体集積回路化に際しては是認しなければなら
なかった接触抵抗の影響が排除され、出力電圧の設定が
高精度になされる。さらには、抵抗素子を組合せ接続す
ることによって、きわめて広範囲の出力電圧が得られる
ものとなり、実用的効果は太きいと言える。

【図面の簡単な説明】

第１図は、直列側斜型の電圧安定化回路の原理ブロック
構成図、第２図は、電圧安定化回路の出力電圧を複数個
取り出せるように示した標準的ブ０７り構成図、第３図
は、第２図の誤差電圧検出部を半導体集積化した抵抗体
の従来例配置図、第４図は、本発明の一実施例にかかる
誤差電圧検出部の抵抗体の配置図を示す。 １・・・・・・誤差電圧増幅部、２・・・・・・制（財
）素子、３・・・・誤差電圧検出部、４・・・・・・基
準電圧発生部、６・・・・・定電流源、６・・・・・・
入力電圧端子％７・・・・・・出力電圧端子、８〜１０
・・・・・・導線、８０，９０，１００＋１１ｏ１１６
９１．配線部、ＲＡ　＋　ＲＢ　”’　”’検、１１」
抵抗、Ｒ，〜Ｒ４・・・・・・抵抗体、　１５２Ｌ＋　
”５ｂ・・・・・・抵抗体、Ｒ１１〜Ｒ，’＋４・・・
・・抵抗体。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電圧安定化回路が半導体基板上に作り連呼れた電圧安定
   化集積回路装置において、前記回路装置の出力電圧を設
   定する誤差電圧検出部をほぼ同一形状で、かつ、抵抗値
   がほぼ等しい抵抗素子を複数個集積した構成とし、上記
   抵抗素子を組合せることによって、前記回路装置の出力
   電圧を定めることを特徴とする電圧安定化集積回路装置
   。