KR20160022829A - 볼티지 레귤레이터 - Google Patents

볼티지 레귤레이터 Download PDF

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KR20160022829A
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도시유키 츠자키
다다시 구로조
마나부 후지무라
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에스아이아이 세미컨덕터 가부시키가이샤
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Abstract

면적이 큰 소자의 위상 보상 회로를 필요로 하지 않고, 출력 전류를 과전류 보호 설정값으로 양호한 정밀도로 안정적으로 제어하는 것이 가능한 볼티지 레귤레이터를 제공한다. 제 1 기준 전압과 귀환 전압을 비교하는 제 1 차동 증폭 회로와, 제 1 차동 증폭 회로의 출력 전압에 의해 제어되는 출력 트랜지스터를 구비한 정전압 제어 회로와, 출력 전류를 측정하기 위한 저항과, 저항의 양단의 전압의 차를 측정하는 제 2 차동 증폭 회로와, 제 2 차동 증폭 회로의 출력 전압과 제 2 기준 전압을 비교하는 콤퍼레이터와, 콤퍼레이터의 검출 신호에 의해 제어되는 스위치를 구비한 과전류 보호 회로를 구비하고, 출력 전류가 과전류 보호 설정값 이상 흘렀을 때, 제 2 차동 증폭 회로의 출력 전압이 스위치를 개재하여 제 1 차동 증폭 회로에 입력되어, 출력 트랜지스터의 제어를 정전압 제어 회로에 의한 제어로부터 과전류 보호 회로에 의한 제어로 전환하는 구성으로 하였다.

Description

볼티지 레귤레이터{VOLTAGE REGULATOR}
본 발명은 정전압을 출력하는 볼티지 레귤레이터에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 출력 단자에 과전류가 흘렀을 때, 출력 전류를 작게 제한하여 회로를 보호하는 과전류 보호 회로에 관한 것이다.
볼티지 레귤레이터는, 리튬 이온 2 차 전지나 배터리 등의 높은 전원 전압을 입력하고, 마이크로 컴퓨터 등의 디바이스로 전원 전압보다 낮은 전압을 출력한다. 만일 어떠한 이유로 인해 볼티지 레귤레이터의 출력 단자가 GND 전압 (0 V) 으로 쇼트된 경우, 볼티지 레귤레이터는, 출력 트랜지스터의 저항값을 낮추도록 제어하기 때문에 출력 단자에 대전류가 흐른다. 볼티지 레귤레이터는, 출력 단자에 대전류가 흐르는 것으로부터 회로를 보호하기 위해 과전류 보호 회로가 필요해진다.
도 3 은, 종래의 볼티지 레귤레이터의 블록도이다. 종래의 볼티지 레귤레이터는, 정전압 제어 회로 (320) 와 과전류 보호 회로 (321) 를 구비하고 있다.
전원 단자 (10) 와 접지 단자 (11) 사이에 입력 전압원 (101) 이 접속된다. 출력 단자 (12) 와 접지 단자 (11) 사이에 부하 저항 (103) 이 접속된다. 전원 단자 (10) 와 출력 단자 (12) 사이에 저항 (111) 과 출력 트랜지스터 (102) 가 직렬로 접속된다.
정전압 제어 회로 (320) 에 대하여 설명한다. 차동 증폭 회로 (304) 는, 반전 입력 단자에 출력 전압 (Vout) 을 분압 저항 회로 (306) 에 의해 분압한 귀환 전압 (Vfb) 이 입력되고, 비반전 입력 단자에 기준 전압 회로 (305) 의 기준 전압 (Vref) 이 입력되어, 출력 단자로부터 전류 (I1) 를 출력한다. NPN 트랜지스터 (308) 와 저항 (307) 은, 소스 접지 증폭 회로를 구성한다. 출력 트랜지스터 (102) 는, 게이트에 소스 접지 증폭 회로의 출력 전압 (Vdrv) 이 입력됨으로써, 출력 전압 (Vout) 을 제어하는 부귀환이 구성되어, 출력 전압 (Vout) 을 설정 전압으로 제어한다.
과전류 보호 회로 (321) 에 대하여 설명한다. 차동 증폭 회로 (312) 는, 비반전 입력 단자에 입력 전압원 (101) 의 전압 (Vin) 이 입력되고, 반전 입력 단자에 저항 (111) 에 발생하는 전압 (VR) 이 입력된다. 차동 증폭 회로 (313) 는, 비반전 입력 단자에 차동 증폭 회로 (312) 의 출력 전압이 입력되고, 반전 입력 단자에 기준 전압 회로 (314) 의 기준 전압 (Vref2) 이 입력되어, 전류 (I2) 를 출력한다. 전류 (I2) 는, NPN 트랜지스터 (315) 와 NPN 트랜지스터 (316) 에 의해 미러되어 전류 (I3) 가 된다. NPN 트랜지스터 (316) 의 콜렉터는, 차동 증폭 회로 (304) 의 출력에 접속된다.
여기서, 출력 단자 (12) 가 접지 단자 (11) 에 쇼트된 경우, 귀환 전압 (Vfb) 은 접지 전압 (Vss) 이 되어 가기 때문에 소스 접지 증폭 회로의 출력 전압 (Vdrv) 이 저하되고, 출력 트랜지스터 (102) 가 온되어 가, 출력 전류 (Iout) 가 증가한다. 따라서, 저항 (111) 에 의한 전압 강하에 의해 전압 (VR) 은 낮아지기 때문에 차동 증폭 회로 (312) 의 출력 전압은 높아진다. 차동 증폭 회로 (312) 의 출력 전압이 기준 전압 (Vref2) 보다 전압이 높아지면, 차동 증폭 회로 (313) 는 NPN 트랜지스터 (315) 의 콜렉터에 흘리는 전류 (I2) 를 증가시킨다. 따라서, 미러 회로에 의해 미러된 전류 (I3) 가 증가하기 때문에 NPN 트랜지스터 (308) 의 베이스 전류 (I1-I3) 는 감소한다. NPN 트랜지스터 (308) 의 베이스 전류가 감소하기 때문에 소스 접지 증폭 회로의 출력 전압 (Vdrv) 이 상승하고, 출력 전류 (Iout) 는 감소한다. 이와 같이 출력 전류를 제어하는 부귀환이 구성되어, 출력 전류 (Iout) 는 과전류 보호 설정 전류로 제어된다.
일본 공개특허공보 2006-31672호
그러나, 상기 서술한 종래의 볼티지 레귤레이터는, 과전류 보호 회로의 동작시에, 출력 전압 제어의 부귀환과 출력 전류 제어의 부귀환이 동작하고 있다. 따라서, 출력 전류 제어의 부귀환의 게인이 출력 전압 제어의 부귀환의 게인보다 큰 경우에는, 출력 전압 (Vout) 이 발진하기 쉽기 때문에, 큰 용량의 위상 보상 회로를 필요로 하여 칩 면적이 증가한다. 또, 출력 전류 제어의 부귀환의 게인이 출력 전압 제어의 부귀환의 게인보다 작은 경우에는, 출력 전압 제어의 부귀환의 영향이 강하기 때문에, 출력 전류 (Iout) 의 과전류 보호가 효과가 있기 어렵다는 과제가 있었다.
종래의 과제를 해결하기 위해 본 발명의 과전류 보호 회로를 구비한 볼티지 레귤레이터는, 제 1 기준 전압과 귀환 전압을 비교하는 제 1 차동 증폭 회로와, 제 1 차동 증폭 회로의 출력 전압에 의해 제어되는 출력 트랜지스터를 구비한 정전압 제어 회로와, 출력 전류를 측정하기 위한 저항과, 저항의 양단의 전압의 차를 측정하는 제 2 차동 증폭 회로와, 제 2 차동 증폭 회로의 출력 전압과 제 2 기준 전압을 비교하는 콤퍼레이터와, 콤퍼레이터의 검출 신호에 의해 제어되는 스위치를 구비한 과전류 보호 회로를 구비하고, 출력 전류가 과전류 보호 설정값 이상 흘렀을 때, 제 2 차동 증폭 회로의 출력 전압이 스위치를 개재하여 제 1 차동 증폭 회로에 입력되어, 출력 트랜지스터의 제어를 정전압 제어 회로에 의한 제어로부터 과전류 보호 회로에 의한 제어로 전환하는 구성으로 하였다.
본 발명의 과전류 보호 회로를 구비한 볼티지 레귤레이터에 의하면, 면적이 큰 소자의 위상 보상 회로를 필요로 하지 않고, 출력 전류를 과전류 보호 설정값으로양호한 정밀도로 안정적으로 제어하는 것이 가능해진다.
도 1 은 본 실시형태의 볼티지 레귤레이터를 나타내는 블록도이다.
도 2 는 본 실시형태의 볼티지 레귤레이터의 차동 증폭 회로의 일례를 나타내는 회로도이다.
도 3 은 종래의 볼티지 레귤레이터의 블록도이다.
이하, 본 실시형태의 볼티지 레귤레이터에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 1 은, 본 실시형태의 볼티지 레귤레이터를 나타내는 블록도이다.
본 실시형태의 볼티지 레귤레이터는, 정전압 제어 회로 (120) 와 과전류 보호 회로 (121) 를 구비하고 있다. 전원 단자 (10) 와 접지 단자 (11) 사이에 입력 전압원 (101) 이 접속된다. 출력 단자 (12) 와 접지 단자 (11) 사이에 부하 저항 (103) 이 접속된다. 전원 단자 (10) 와 출력 단자 (12) 사이에 저항 (111) 과 출력 트랜지스터 (102) 가 직렬로 접속된다.
정전압 제어 회로 (120) 는, 차동 증폭 회로 (104) 와, 기준 전압 회로 (105) 와, 분압 저항 회로 (106) 를 구비하고 있다. 분압 저항 회로 (106) 는, 출력 단자 (12) 와 접지 단자 (11) 사이에 접속된다. 차동 증폭 회로 (104) 는, 제 1 비반전 입력 단자에 분압 저항 회로 (106) 의 출력 단자가 접속되고, 제 2 비반전 입력 단자에 과전류 보호 회로 (121) 의 출력 단자가 접속되고, 반전 입력 단자에 기준 전압 회로 (105) 가 접속되고, 출력 단자는 출력 트랜지스터 (102) 의 게이트에 접속된다.
과전류 보호 회로 (121) 는, 차동 증폭 회로 (112) 와, 콤퍼레이터 (113) 와, 기준 전압 회로 (114) 와, 스위치 (115 및 116) 와, 인버터 (117) 를 구비하고 있다. 차동 증폭 회로 (112) 는, 비반전 입력 단자에 전원 단자 (10) 와 저항 (111) 의 일방의 단자의 접속점이 접속되고, 반전 입력 단자에 저항 (111) 의 타방의 단자가 접속된다. 콤퍼레이터 (113) 는, 비반전 입력 단자에 차동 증폭 회로 (112) 의 출력 단자가 접속되고, 반전 입력 단자에 기준 전압 회로 (114) 가 접속된다. 스위치 (115) 는, 차동 증폭 회로 (112) 의 출력 단자와 과전류 보호 회로 (121) 의 출력 단자 사이에 접속되고, 제어 단자는 콤퍼레이터 (113) 의 출력 단자가 접속된다. 스위치 (116) 는, 차동 증폭 회로 (112) 의 출력 단자와 접지 단자 (11) 사이에 접속되고, 제어 단자는 콤퍼레이터 (113) 의 출력 단자가 인버터 (117) 를 개재하여 접속된다.
분압 저항 회로 (106) 는, 출력 전압 (Vout) 을 분압한 귀환 전압 (Vfb) 을 출력한다. 기준 전압 회로 (105) 는 기준 전압 (Vref) 을 출력한다. 차동 증폭 회로 (104) 는, 귀환 전압 (Vfb) 과 기준 전압 (Vref) 의 차를 증폭시켜, 출력 전압 (Vdrv) 을 출력 트랜지스터 (102) 의 게이트로 출력한다. 이로써, 출력 전압을 제어하는 부귀환이 구성되어, 출력 전압 (Vout) 은 설정 전압으로 제어된다.
차동 증폭 회로 (112) 는, 저항 (111) 의 양단의 전압의 차를 증폭시켜 출력한다. 콤퍼레이터 (113) 는, 차동 증폭 회로 (112) 의 출력 전압과 기준 전압 (Vref2) 을 비교하여, 그 신호 (Vd) 를 출력한다. 스위치 (115) 는, 차동 증폭 회로 (112) 의 출력 전압이 기준 전압 (Vref2) 보다 높은, 즉 신호 (Vd) 가 High 일 때 쇼트된다. 스위치 (116) 는, 차동 증폭 회로 (112) 의 출력 전압이 기준 전압 (Vref2) 보다 낮은, 즉 신호 (Vd) 가 Low 일 때 온된다. 차동 증폭 회로 (112) 의 출력 전압은, 스위치 (115) 를 개재하여, 과전류 보호 회로 (121) 의 출력 단자로부터 출력 전압 (V121) 으로서 차동 증폭 회로 (104) 의 제 2 비반전 입력 단자에 입력된다. 차동 증폭 회로 (104) 는, 귀환 전압 (Vfb) 과 출력 전압 (V121) 의 차를 증폭시켜, 출력 전압 (Vdrv) 을 출력 트랜지스터 (102) 의 게이트로 출력한다. 이로써, 출력 전류를 제어하는 부귀환이 구성되어, 출력 전류 (Iout) 는 과전류 보호 설정 전류로 제어된다.
도 2 는, 차동 증폭 회로 (104) 의 일례를 나타내는 회로도이다.
차동 증폭 회로 (104) 는, 제 1 비반전 입력 단자 (201) 와, 제 2 비반전 입력 단자 (202) 와, 반전 입력 단자 (203) 와, 출력 단자 (204) 와, NMOS 트랜지스터 (205, 206, 207) 와, PMOS 트랜지스터 (208, 209) 와, 전류원 (210) 과, 반전 증폭 회로 (211) 를 구비하고 있다.
NMOS 트랜지스터 (205) 는, 게이트가 제 1 비반전 입력 단자 (201) 에 접속된다. NMOS 트랜지스터 (206) 는, 게이트가 제 2 비반전 입력 단자 (202) 에 접속된다. NMOS 트랜지스터 (207) 는, 게이트가 반전 입력 단자 (203) 에 접속된다. 각각의 소스는 공통적으로 전류원 (210) 과 접속된다. PMOS 트랜지스터 (208) 는, 드레인이 NMOS 트랜지스터 (205) 및 NMOS 트랜지스터 (206) 의 드레인과 반전 증폭 회로 (211) 의 입력 단자에 접속된다. PMOS 트랜지스터 (209) 는, 드레인과 게이트가 공통적으로 NMOS 트랜지스터 (207) 의 드레인 및 PMOS 트랜지스터 (208) 의 게이트에 접속된다. 반전 증폭 회로 (211) 는, 출력 단자가 출력 단자 (204) 에 접속된다.
제 1 비반전 입력 단자 (201) 에 귀환 전압 (Vfb), 제 2 비반전 입력 단자 (202) 에 전압 (V121), 반전 입력 단자 (203) 에 기준 전압 (Vref) 이 입력되고, 출력 단자 (204) 는 출력 전압 (Vdrv) 을 출력한다.
상기 서술한 바와 같이 구성한 차동 증폭 회로 (104) 는, 입력되는 전압에 대해 이하와 같이 동작한다.
기준 전압 (Vref) 에 대해 귀환 전압 (Vfb) 과 전압 (V121) 의 양방이 낮은 경우, PMOS 트랜지스터 (208) 가 흘리는 전류가 NMOS 트랜지스터 (205) 와 NMOS 트랜지스터 (206) 가 흘리는 전류보다 크다. 따라서, PMOS 트랜지스터 (208) 의 드레인 전압은 상승되고, 출력 전압 (Vdrv) 은 저하된다.
기준 전압 (Vref) 에 대해 귀환 전압 (Vfb) 이 높은 경우, PMOS 트랜지스터 (208) 가 흘리는 전류가 NMOS 트랜지스터 (205) 가 흘리는 전류보다 작다. 따라서, PMOS 트랜지스터 (208) 의 드레인 전압은 저하되고, 출력 전압 (Vdrv) 은 상승한다. 이 때, NMOS 트랜지스터 (206) 보다 NMOS 트랜지스터 (205) 의 저항이 작아지기 때문에 NMOS 트랜지스터 (205) 가 지배적으로 전류를 흘린다.
기준 전압 (Vref) 에 대해 전압 (V121) 이 높은 경우, PMOS 트랜지스터 (208) 가 흘리는 전류가 NMOS 트랜지스터 (206) 가 흘리는 전류보다 작다. 따라서, PMOS 트랜지스터 (208) 의 드레인 전압은 저하되고, 출력 전압 (Vdrv) 은 상승한다. 이 때, NMOS 트랜지스터 (205) 보다 NMOS 트랜지스터 (206) 의 저항이 작아지기 때문에 NMOS 트랜지스터 (206) 가 지배적으로 전류를 흘린다.
다음으로, 본 실시형태의 볼티지 레귤레이터의 과전류 보호 동작에 대하여 설명한다.
통상적인 동작시에는, 차동 증폭 회로 (112) 의 출력 전압이 기준 전압 (Vref2) 보다 낮기 때문에 콤퍼레이터 (113) 의 출력 (Vd) 은 Low 출력이 되고, 스위치 (115) 는 오픈되고, 스위치 (116) 는 쇼트된다. 따라서, 차동 증폭 회로 (104) 는, 제 2 비반전 입력 단자에 접지 전압 (Vss) 이 입력되기 때문에 제 1 비반전 입력 단자와 반전 입력 단자의 전압, 즉 귀환 전압 (Vfb) 과 기준 전압 (Vref) 에 기초한 전압을 출력한다.
출력 단자 (12) 가 접지 단자 (11) 에 쇼트되는 경우, 귀환 전압 (Vfb) 은 접지 전압 (Vss) 이 되어 가기 때문에 차동 증폭 회로 (104) 의 출력 전압 (Vdrv) 이 저하된다. 출력 트랜지스터 (102) 는 온되어 가기 때문에 출력 전류 (Iout) 는 증가한다. 출력 전류 (Iout) 가 증가하면, 저항 (111) 의 전압 강하에 의해 전압 (VR) 은 낮아져 가고, 차동 증폭 회로 (112) 의 출력 전압은 높아져 간다. 차동 증폭 회로 (112) 의 출력 전압이 기준 전압 (Vref2) 보다 높아지면, 콤퍼레이터 (113) 의 출력 (Vd) 은 High 출력이 되고, 스위치 (115) 는 쇼트되고, 스위치 (116) 는 오픈된다. 따라서, 차동 증폭 회로 (104) 의 제 2 비반전 입력 단자에는, 차동 증폭 회로 (112) 의 출력 전압과 동일한 전압이 입력된다. 이 때의 차동 증폭 회로 (112) 의 출력 전압은, 기준 전압 (Vref2) 과 동일한 값이다. 출력 전류 (Iout) 가 더욱 증가하면, 차동 증폭 회로 (112) 의 출력 전압은 귀환 전압 (Vfb) 보다 높아지기 때문에 차동 증폭 회로 (104) 는 제 2 비반전 입력 단자와 반전 입력 단자의 전압, 즉 차동 증폭 회로 (112) 의 출력 전압과 기준 전압 (Vref) 에 기초한 전압을 출력한다. 따라서, 차동 증폭 회로 (104) 는, 과전류 보호 회로 (121) 의 출력 전압에 기초하여 출력 트랜지스터 (102) 의 게이트를 제어하여, 과전류를 방지한다.
여기서, 콤퍼레이터 (113) 는, 체터링 방지를 위해 히스테리시스가 부가되어 있는 것이 바람직하다. 또, 기준 전압 (Vref) 과 기준 전압 (Vref2) 은, 차동 증폭 회로 (104) 가 제 1 비반전 입력 단자의 제어로부터 제 2 비반전 입력 단자의 제어로 순조롭게 전환되기 위해 동일한 전압인 것이 바람직하다.
먼저, 출력 전류 (Iout) 가 과전류 보호 설정값보다 작은 경우를 설명한다.
차동 증폭 회로 (112) 의 출력 전압은, 출력 전류 (Iout) 에 비례하여 상승하지만, 기준 전압 (Vref2) 보다 낮기 때문에 콤퍼레이터 (113) 의 출력 (Vd) 은 Low 출력이 된다. 따라서, 스위치 (115) 는 오픈, 스위치 (116) 는 쇼트가 되기 때문에 과전류 보호 회로 (121) 의 출력 단자는 접지 단자 (11) 에 접속되고, 출력 전압 (V121) 은 0 V 가 된다. 따라서, 차동 증폭 회로 (104) 는 귀환 전압 (Vfb) 이 비반전 입력 신호로서 작용하고, 정전압 제어 회로 (120) 의 부귀환에 의해 출력 전압 (Vout) 은 설정 전압으로 제어된다. 이 때, 차동 증폭 회로 (104) 의 작용에 의해, 제 1 비반전 입력 단자의 전압은 반전 입력 단자의 전압과 동일해지기 때문에 귀환 전압 (Vfb) 은 기준 전압 (Vref) 과 동일해진다.
다음으로, 출력 전류 (Iout) 에 과전류 보호 설정값 이상의 출력 전류가 흐른 경우를 설명한다.
차동 증폭 회로 (112) 의 출력 전압이 상승하여 기준 전압 (Vref2) 보다 높아지면, 콤퍼레이터 (113) 의 출력 (Vd) 은 High 출력이 된다. 따라서, 스위치 (115) 는 쇼트, 스위치 (116) 는 오픈이 되기 때문에 과전류 보호 회로 (121) 의 출력 전압 (V121) 은 차동 증폭 회로 (112) 의 출력 전압과 동일한 전압이 된다. 여기서, 기준 전압 (Vref 과 Vref2) 을 동일한 전압으로 설정해 두면, 출력 전압 (V121) 은 귀환 전압 (Vfb) 보다 높기 때문에 출력 전압 (V121) 이 차동 증폭 회로 (104) 의 비반전 입력 신호로서 작용하고, 과전류 보호 회로 (121) 의 부귀환에 의해 출력 전류 (Iout) 는 과전류 보호 설정 전류로 제어된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 과전류 보호 회로를 구비한 볼티지 레귤레이터에 의하면, 과전류 보호 설정값 이상의 출력 전류가 흘렀을 때, 출력 전압 제어의 부귀환을 절단하고, 출력 전류 제어의 부귀환만으로 동작하도록 구성하였기 때문에 출력 전류를 과전류 보호 설정값으로 양호한 정밀도로 안정적으로 제어하는 것이 가능해진다.
104, 112 : 차동 증폭 회로
113 : 콤퍼레이터
106 : 분압 저항 회로
120 : 정전압 제어 회로
121 : 과전류 보호 회로
210 : 전류원
211 : 반전 증폭 회로

Claims (3)

  1. 출력 전압을 제어하는 부귀환 회로를 구성하는 정전압 제어 회로와, 출력 전류를 제어하는 부귀환 회로를 구성하는 과전류 보호 회로를 구비한 볼티지 레귤레이터로서,
    상기 정전압 제어 회로는,
    제 1 기준 전압과 귀환 전압을 비교하는 제 1 차동 증폭 회로와, 상기 제 1 차동 증폭 회로의 출력 전압에 의해 제어되는 출력 트랜지스터를 구비하고,
    상기 과전류 보호 회로는,
    출력 전류를 측정하기 위한 저항과, 상기 저항의 양단의 전압의 차를 측정하는 제 2 차동 증폭 회로와, 상기 제 2 차동 증폭 회로의 출력 전압과 제 2 기준 전압을 비교하는 콤퍼레이터와, 상기 콤퍼레이터의 검출 신호에 의해 제어되는 스위치를 구비하고,
    상기 출력 전류가 과전류 보호 설정값 이상 흘렀을 때, 상기 제 2 차동 증폭 회로의 출력 전압이 상기 스위치를 개재하여 상기 제 1 차동 증폭 회로에 입력되어, 상기 출력 트랜지스터의 제어를, 상기 정전압 제어 회로에 의한 제어로부터, 상기 과전류 보호 회로에 의한 제어로 전환하는 것을 특징으로 하는 볼티지 레귤레이터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기준 전압과 상기 제 2 기준 전압은 동등한 전압인 것을 특징으로 하는 볼티지 레귤레이터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 차동 증폭 회로는, 제 1 비반전 입력 단자와 제 2 비반전 입력 단자와 반전 입력 단자를 갖고,
    상기 제 1 비반전 입력 단자에 상기 귀환 전압이 입력되고, 상기 제 2 비반전 입력 단자에 상기 제 2 차동 증폭 회로의 출력 전압이 입력되고, 상기 반전 입력 단자에 상기 제 1 기준 전압이 입력되는 것을 특징으로 하는 볼티지 레귤레이터.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015225804A1 (de) * 2015-12-17 2017-06-22 Dialog Semiconductor (Uk) Limited Spannungsregler mit Impedanzkompensation
US11342852B2 (en) * 2017-06-23 2022-05-24 Intel Corporation Apparatus, system, and method for reducing voltage overshoot in voltage regulators
JP6986999B2 (ja) * 2018-03-15 2021-12-22 エイブリック株式会社 ボルテージレギュレータ
JP7065660B2 (ja) 2018-03-22 2022-05-12 エイブリック株式会社 ボルテージレギュレータ
CN109947163B (zh) 2018-09-04 2020-08-07 合肥鑫晟光电科技有限公司 数字稳压器及其稳压方法
IT201900003331A1 (it) * 2019-03-07 2020-09-07 St Microelectronics Srl Circuito regolatore di tensione e corrispondente procedimento
JP2021039596A (ja) 2019-09-04 2021-03-11 株式会社東芝 電源回路
CN112732000A (zh) * 2021-01-26 2021-04-30 灿芯半导体(上海)有限公司 一种新型瞬态响应增强ldo
KR20220131063A (ko) * 2021-03-19 2022-09-27 에스케이하이닉스 주식회사 저전압 강하 레귤레이터

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006031672A (ja) 2004-06-14 2006-02-02 Rohm Co Ltd 電源装置および電子機器

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4742454B2 (ja) * 2001-06-25 2011-08-10 日本テキサス・インスツルメンツ株式会社 レギュレータ回路
US7173405B2 (en) * 2003-07-10 2007-02-06 Atmel Corporation Method and apparatus for current limitation in voltage regulators with improved circuitry for providing a control voltage
JP2005051854A (ja) * 2003-07-30 2005-02-24 Mitsumi Electric Co Ltd 起動処理回路
JP2005301439A (ja) * 2004-04-07 2005-10-27 Ricoh Co Ltd ボルテージレギュレータ
JP4827565B2 (ja) * 2006-03-15 2011-11-30 株式会社リコー 半導体装置および該半導体装置を組み込んだ電子機器
JP5099505B2 (ja) * 2008-02-15 2012-12-19 セイコーインスツル株式会社 ボルテージレギュレータ
TWI427455B (zh) * 2011-01-04 2014-02-21 Faraday Tech Corp 電壓調整器
JP2012159870A (ja) * 2011-01-28 2012-08-23 Seiko Instruments Inc ボルテージレギュレータ
US9041369B2 (en) * 2012-08-24 2015-05-26 Sandisk Technologies Inc. Method and apparatus for optimizing linear regulator transient performance
JP6130112B2 (ja) * 2012-09-07 2017-05-17 エスアイアイ・セミコンダクタ株式会社 ボルテージレギュレータ
JP6168864B2 (ja) * 2012-09-07 2017-07-26 エスアイアイ・セミコンダクタ株式会社 ボルテージレギュレータ
JP6257323B2 (ja) * 2013-12-27 2018-01-10 エスアイアイ・セミコンダクタ株式会社 ボルテージレギュレータ

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006031672A (ja) 2004-06-14 2006-02-02 Rohm Co Ltd 電源装置および電子機器

Also Published As

Publication number Publication date
TWI626520B (zh) 2018-06-11
US20160105113A1 (en) 2016-04-14
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