200832104 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於電壓控制電路，爲精心設計成即使發生 短路故障亦不會產生熱損傷的電壓控制電路。 【先前技術】 電壓控制電路（穩壓器），係連接於電源與受電電路 間之電路。該電壓控制電路，係以由電源輸入至電壓控制 電路之電壓値即使變動，自電壓控制電路輸出至受電電路 亦保持一定電壓値的方式，來進行控制。 若將此種電壓控制電路組裝於電源部，則電源（例如 電池）之輸出電壓即使變動，亦可將呈一定電壓値之電壓 供應於受電電路。是以，於行動電話、遊戲機、以及筆記 型電腦等可攜式機器之電源部，組裝有單晶積體電路化之 電壓控制電路。 此處，參照圖5以說明電壓控制電路之基本電路構成 及動作原理。如圖5所示，電壓控制電路1，係以電壓控 制用P通道MOS電晶體10、分壓電阻電路20、以及電晶 體控制電路3 0爲主要構件所構成。 電壓控制用P通道MOS電晶體10，其輸入端子（源 極）係連接於電壓控制電路1之電壓輸入端子11，其輸出 端子（汲極）係連接於電壓控制電路1之電壓輸出端子1 2 電壓控制用P通道MOS電晶體10，係具有若輸入至 200832104 控制端子（閘極）之控制電壓Vc的電壓値增加則導通電 阻增加，若輸入至控制端子（閘極）之控制電壓Vc的電 壓値減少則導通電阻減少的特性。此外，「導通電阻」係 指當電壓控制用P通道MOS電晶體10呈導通狀態時，輸 入端子（源極）與輸出端子（汲極）間之電阻。 於電壓控制電路1之電壓輸入端子11，係輸入來自（ 例如電池等）之電源電壓（輸入電壓）Vin。該輸入電壓 Vin，係藉由電壓控制用P通道MOS電晶體10以控制電 壓値，並由電壓控制電路1之電壓輸出端子12輸出呈預 設之設定電壓値的輸出電壓Vout。此外，以電壓控制用P 通道MOS電晶體1 0所進行之電壓控制方法將於後述。 又，於電壓輸出端子1 2連接有受電電路（圖示省略 )，並於該受電電路供應呈設定電壓値之電壓。 分壓電阻電路20，係串聯分壓電阻21與分壓電阻22 之電路。該分壓電阻電路20之一端（高電壓端）連接於 電壓輸出端子1 2，另一端（低電壓端）連接於接地電位。 該分壓電阻電路20，係輸出分壓電壓Vp，而該分壓 電壓Vp係由分壓電阻21，22將電壓輸出端子12輸出之 輸出電壓Vout分壓後所產生。分壓電壓Vp係施加於分壓 電阻22之電壓，若以分壓電阻21之電阻値爲R21，以分 壓電阻22之電阻値爲R22，則分壓電壓Vp係以次式表示 〇
Vp= Vout · [R22/ ( R2 1 + R22 )] 電晶體控制電路30具有微分放大器（運算放大器） -5- 200832104 31與基準電壓源32。於微分放大器31之非反相輸入端子 (+端子）係輸入分壓電壓Vp，於微分放大器31之反相 輸入端子（一端子）係輸入來自基準電壓源32所輸出之 基準電壓Vref。 微分放大器31，係輸出配合分壓電壓Vp與基準電壓 Vref之偏差的控制電壓Vc。該控制電壓Vc，係輸入至電 壓控制用P通道MOS電晶體10之閘極。 • 藉由上述構成之電壓控制電路（穩壓器）1，使電壓 輸出端子12所輸出之輸出電壓Vout之電壓値保持於設定 値（一定値）的動作原理，如以下之說明。 例如，當輸出電壓Vout之電壓値增加並超過設定値 (一定値）時，則分壓電壓Vp之電壓値亦增加，且控制 電壓Vc之電壓値隨之增加。若控制電壓Vc之電壓値增加 ，則電壓控制用P通道MOS電晶體1 0之導通電阻即增加 ，因該導通電阻之增加導致輸出電壓Vout減少，輸出電 ^ 壓Vout之電壓値便返回設定値（一定値）。 反之，例如若輸出電壓Vout之電壓値減少並低於設 定値（一定値），則分壓電壓Vp之電壓値亦減少，控制 電壓Vc之電壓値即隨之減少。若控制電壓Vc之電壓値減 少，則電壓控制用P通道MOS電晶體1 0之導通電阻即減 少，因該導通電阻之減少造成輸出電壓Vout增加，輸出 電壓Vout之電壓値便返回設定値（一定値）。 以此方式，輸出電壓Vout之電壓値便保持在設定値 (一定値）。此外，輸出電壓Vout之設定値（一定値） -6- 200832104 係以下式表示。
Vout- Vref · [ ( R2 1 + R22 ) /R22] 此外，若連接於電壓輸出端子12之受電電路等發生 短路故障時，則電壓輸出端子1 2之電壓的電壓値即急劇 減少至接地電位之電壓値或接近接地電位之電壓値。如此 ，若因短路故障造成電壓輸出端子1 2之電壓値大幅減少 ，則分壓電壓Vp之電壓値，進而控制電壓Vc之電壓値亦 大幅減少。若控制電壓Vc之電壓値大幅減少，則電壓控 制用P通道MOS電晶體1 0之導通電阻即大幅減少，而流 至電壓控制用P通道MOS電晶體1 0之電流的電流値便大 幅增加。 如此，以短路故障爲主因，若大電流流至電壓控制用 P通道MOS電晶體1 0，則因該大電流導致發熱增加，會 有造成組裝有該電壓控制電路1之IC封裝體遭受到熱損 傷的顧慮。亦即，因短路故障，會產生超過1C封裝體可 容許耐熱容量之大量的熱，而有對電壓控制電路1等1C 造成熱損傷的顧慮。 因此，已開發一種電壓控制電路（例如參照專利文獻 1 )，其係附加即使發生短路故障亦可限制流至控制用 MOS電晶體之電流的短路保護電路。 其次，參照圖6以說明附加有短路保護電路之電壓控 制電路（穩壓器）1A。此外，對與圖5相同部分賦予相同 符號並省略會重覆之說明。 如圖6所示，該電壓控制電路（穩壓器）ία，除電壓 200832104 控制用P通道MOS電晶體10、分壓電阻電路20、以及電 晶體控制電路30外，進一步具備監測電路40、反相電路 50、以及電晶體控制用M0S電晶體60。 此外，藉由監測電路4 0、反相電路5 0、以及電晶體 控制用M0S電晶體60，構成短路保護電路。 監測電路40，係串聯監測用MOS電晶體4 1與監測電 阻42所形成，並以監測用MOS電晶體41之汲極與監測 電阻42的連接點爲監測電壓輸出點43。 該監測電路40，係對電壓控制用P通道MOS電晶體 1 0並聯。亦即，監測電路40之一端（高電壓端）連接於 電壓控制用P通道MOS電晶體10之源極，監測電路40 之另一端（低電壓端）連接於電壓控制用P通道MOS電 晶體1 〇之汲極。 監測電路40之監測用MOS電晶體4 1，具有若輸入於 其控制端子（閘極）之電壓的電壓値增加，則導通電阻即 增加，若輸入於其控制端子（閘極）之電壓的電壓値減少 ，則導通電阻即減少的特性。 該監測用MOS電晶體41之閘極，係連接於電晶體控 制電路3 0之微分放大器3 1的輸出端子。 再者，若與電壓控制用P通道MOS電晶體10比較來 說明監測用MOS電晶體41，則兩MOS電晶體10，41之 通道長度係相等。又，監測用MOS電晶體41之通道寬度 係小於電壓控制用P通道MOS電晶體10之通道寬度。 此處，若將「電壓控制用P通道MOS電晶體10之通 -8- 200832104 道寬度」除以「監測用MOS電晶體41之通道寬度」後所 得之商設爲通道寬度比α，則通道寬度比α係例如爲1 00 〇 是以，當兩MOS電晶體10，41在呈導通狀態時，流 至監測用MOS電晶體41之電流的電流値，即爲將流至電 壓控制用Ρ通道MOS電晶體10之電流的電流値乗上ΐ/α (例如1 /1 00 )倍之較小電流値。 ® 因此，當流至電壓控制用Ρ通道MO S電晶體1 0之電 流增減時，流至監測用MOS電晶體4 1之電流的電流値亦 增減，且兩MOS電晶體10，41之電流値係保持比例關係 增減。換言之，係對流至電壓控制用P通道MOS電晶體 1 〇之電流，以1 / α (例如1 /1 00 )倍之尺度，藉由監測用 MOS電晶體41進行監測。 反相電路50，係串聯反相電阻51與反相用MOS電晶 體52所形成，並以反相電阻51與反相用MOS電晶體52 • β汲極的連接點作爲反相輸出點5 3。 該反相電路50，係對電壓控制用Ρ通道MOS電晶體 10並聯。亦即，反相電路50之一端（高電壓端）連接於 電壓控制用Ρ通道MOS電晶體10之源極，反相電路50 之另一端（低電壓端）連接於電壓控制用Ρ通道MOS電 晶體1 〇之汲極。 反相用MOS電晶體52之閘極係連接於監測電路40 之監測電壓輸出點4 3。 電晶體控制用MOS電晶體60，其源極係連接於電壓 -9- 200832104 輸入端子1 1，其汲極係連接於電壓控制用P通道MO S電 晶體10之閘極及監測用MOS電晶體41之閘極。此外， 電晶體控制用MOS電晶體60之閘極係連接於反相電路50 之反相輸出點53。 電晶體控制用MOS電晶體60，具有若輸入於其控制 端子（閘極）之電壓的電壓値增加，則導通電阻即增加， 若輸入於其控制端子（閘極）之電壓的電壓値減少，則導 通電阻即減少的特性。 上述構成之電壓控制電路1A中，若將控制電壓Vc從 電晶體控制電路3 0送至電壓控制用P通道MO S電晶體1 0 之閘極及監測用MOS電晶體41之閘極，則兩MOS電晶 體10, 41即呈導通狀態。 此外，在未發生短路故障之狀態下，反相用MOS電 晶體52及電晶體控制用MOS電晶體60係呈斷路狀態。 在輸入電壓Vin輸入至電壓輸入端子11，且受電電路 連接於電壓輸出端子12之狀態下，若兩MOS電晶體10, 41呈導通狀態，則電流即流至電壓控制用P通道MOS電 晶體1〇及監測用MOS電晶體41。 此時，若以流至電壓控制用P通道MOS電晶體1 0之 電流爲il〇，以流至監測用MOS電晶體41 (監測電路40 )之電流爲i40，則ilO/α = i40之關係會成立。 另一方面，若連接於電壓輸出端子12之受電電路等 發生短路故障，如前述般，則流至電壓控制用P通道MOS 電晶體10之電流ilO會劇增，且流至監測用MOS電晶體 -10- 200832104 41 (監測電路40)之電流i4 0亦會與其成比例劇增。 若流至監測電路40之電流劇增，則施加於監測電阻 42之監測電壓Vm (因電流i40流過監測電阻42所產生之 電壓）便劇增。該監測電壓Vm經過監測電壓輸出點43 施加於反相用MOS電晶體52。因此，若監測電壓Vm超 過反相用MOS電晶體52之閾値電壓Vt，則反相用MOS 電晶體52即導通。 • 以此方式，若反相用MOS電晶體52導通，則反相輸 出點53之電位便從高電位（與電壓輸入端子1 1之電位同 等電位）改變成低電位（與電壓輸出端子12之電位（接 地電位）同等電位）。 若反相輸出點53之電位從高電位改變成低電位（反 相），則輸入至電晶體控制用MOS電晶體60之閘極之電 位，亦從高電位改變成低電位，且電晶體控制用MOS電 晶體60之導通電阻即變低。 ^ 若電晶體控制用MOS電晶體60之導通電阻變低，則 該MOS電晶體60即將輸入至源極之輸入電壓Vin配合導 通電阻之値調整電壓値，並將經調整電壓値之附加控制電 壓Va自汲極輸出。該附加控制電壓Va係輸入至電壓控制 用P通道MOS電晶體10之閘極。 結果，當發生短路故障時，不僅施加自電晶體控制電 路30輸出之控制電壓Vc，從電晶體控制用MOS電晶體 60輸出之附加控制電壓Va亦施加於電壓控制用P通道 MOS電晶體10之鬧極。 -11 - 200832104 如此，由於不僅控制電壓Vc且附加控制電壓Va亦施 加於電壓控制用P通道MOS電晶體10’因此電壓控制用 P通道MOS電晶體10之導通電阻便急劇增加。由於電壓 控制用P通道MOS電晶體1 0之導通電阻急劇增加，因此 亦急劇抑制了流至電壓控制用P通道MOS電晶體1 0之電 流i 1 〇，電流Π 〇之電流値便降低。 其結果，即使發生短路故障，便可抑制流至電壓控制 用P通道MOS電晶體10之電流的電流値，以防止因短路 電流所產生之熱損傷。 圖7係表示附加有短路保護電路之電壓控制電路1A 中，流至電壓控制用P通道MOS電晶體10之電流（從電 壓輸出端子12輸出之輸出電流）與從電壓輸出端子12輸 出之輸出電壓Vout之關係的特性圖。 如圖7所示，在輸出電流呈最大電流Im之狀態下， 若輸出電壓Vout逐漸降低，則隨著電壓降低輸出電流亦 降低。此外，在輸出電壓Voiit爲零時，亦即當電壓輸出 端子1 2與接地電位短路時，輸出電流即呈保持電流Is。 圖7所示之電壓-電流特性稱爲「下垂反折特性」。 上述「下垂反折特性」，係由於反相用M0S電晶體 52之源極電位（電壓輸出端子12之電位）與接地電位不 同，因此因逆閘極效應導致反相用M0S電晶體52之閾値 電壓變動所產生。 此處，若以反相用M0S電晶體52之閾値電壓爲Vt， 以逆閘極效應產生之閾値電壓的變動量爲△ Vt，監測電阻 -12- 200832104 42之電阻42爲R42，則最大電流im及保持電流Is係分 別以下式表示。
Im= ( Vt + Δ Vt ) /R42
Is = Vt/R42 〔專利文獻1〕日本特公平7-74976號公報 【發明內容】 〔發明欲解決之課題〕 圖6所示之習知電壓控制電路1 a中，當發生短路故 障時，係以增大電壓控制用P通道MOS電晶體10之電阻 値的方式進行控制，以抑制流至電壓控制電路1 A之電流 (流至電壓控制用P通道MOS電晶體1 0之電流）的電流 値。具體而言’在發生短路故障時，使流至電壓控制電路 1A之電流（流至電壓控制用p通道μ Ο S電晶體1 0之電 流）的電流値，保持於電流Is所示之電流値。 因此，當短路故障持續時，在電壓控制電路1 A會持 續產生相當於下式（1)所示之電力的熱。 [輸入電壓Vin]x[保持電流Is]…（1) 而且，圖6所示之實施例中，保持電流Is之電流値 係固定於預設之電流値（參照圖7 )。 此外，電壓控制電路係使用在各種產業領域（例如車 用穩壓器或大電流穩壓器等領域），依所應用之領域，輸 入至電壓控制電路之電壓輸入端子之輸入電壓的電壓値逐 漸變大。 -13· 200832104 當輸入至電壓控制電路之輸入電壓的電壓値較大時， 即使將流至電壓控制電路之電流的電流値，抑制於以保持 電流Is所不之電流値，從式（1 )可知，所產生之電力（ Vinxls )會變大，組裝有電壓控制電路之ic封裝體的發 熱量即變大。 然而，1C封裝體之容許耐熱容量本身還是如舊。 其結果，當輸入電壓控制電路之輸入電壓的電壓値較 大時，會擔心產生超過1C封裝體之容許耐熱容量的熱而 造成電壓控制電路等1C之熱損傷。 本發明有鑒於上述習知技術，目的在於提供輸入至電 壓控制電路之輸入電壓的電壓値即使較大，亦可抑制短路 故障時之發熱以防止熱損傷且信賴性高的電壓控制電路。 〔用以解決課題之手段〕 爲解決上述課題，本發明之構成，係具備輸入端子連 接於電壓輸入端子，且輸出端子連接於電壓輸出端子的電 壓控制用MOS電晶體、以及檢測自前述電壓輸出端子所 輸出之輸出電壓之電壓値，並以使該電壓値維持於預先設 定之設定電壓値的方式，控制送至前述電壓控制用MOS 電晶體之控制端子之控制電壓之電壓値的電晶體控制手段 ，其特徵爲：具備： 電晶體控制用MOS電晶體，其係輸入端子連接於前 述電壓輸入端子，且輸出端子連接於前述電壓控制用MOS 電晶體之控制端子，若控制端子之電壓從高電位變成低電 -14- 200832104 位，則將使前述電壓控制用MOS電晶體之導通電 的附加控制電壓，送至前述電壓控制用MOS電晶 制端子； 監測電路，其係串聯監測用MOS電晶體與可 之監測電阻所形成，且對前述電壓控制用MOS電 聯； 反相電路，其係若施加於前述監測電阻之監測 入至輸入端子，且該監測電壓超過預先設定之閾値 輸出端子之電壓從高電位改變成低電位；以及 電壓檢測/電阻調整器，其係檢測輸入至前述 入端子之輸入電壓的電壓値，若前述輸入電壓之電 加則使前述監測電阻之電阻値增加，若前述輸入電 壓値減少則使前述監測電阻之電阻値減少。 又，本發明之構成，係具備輸入端子連接於電 端子，且輸出端子連接於電壓輸出端子的電壓控制 電晶體、以及檢測自前述電壓輸出端子所輸出之輸 之電壓値，並以使該電壓値維持於預先設定之設定 的方式，控制送至前述電壓控制用MOS電晶體之 子之控制電壓之電壓値的電晶體控制手段，其特徵 備： 電晶體控制用MOS電晶體，其係輸入端子連 述電壓輸入端子，且輸出端子連接於前述電壓控制 電晶體之控制端子，若控制端子之電壓從高電位變 位，則將使前述電壓控制用MO S電晶體之導通電 阻增加 體之控 變電阻 晶體並 電壓輸 ，則將 電壓輸 壓値增 壓之電 壓輸入 用MOS 出電壓 電壓値 控制端 爲：具 接於前 用MO S 成低電 阻增加 -15- 200832104 之附加控制電壓，送至前述電壓控制用MO S 制端子； 監測電路，其係串聯監測用MOS電晶體 固定之監測電阻所形成，且對前述電壓控制用 體並聯； 反相電路，其係若施加於前述監測電阻之 入至輸入端子，且該監測電壓超過預先設定之 輸出端子之電壓從高電位改變成低電位；以及 電流鏡電路，其具有電氣連接於前述電壓 接地電位間的輸入電壓轉換電阻、串聯於前述 換電阻，並使流至前述輸入電壓轉換電阻之電 2電流鏡電晶體、以及使流至前述第2電流鏡 流流至前述監測電阻的第1電流鏡電晶體。 〔發明效果〕 本發明中，係以即使輸入電壓之電壓値變 電壓之電壓値維持在設定電壓値的方式，來調 用MOS電晶體之導通電阻，再者，在短路故 使電壓控制用MOS電晶體之導通電阻比通常 路保護動作，藉此抑制短路時流動之短路電流 輸入電壓之電壓値愈大則短路電流之値愈小之 始短路保護動作。 其結果’在短路保護動作後流至電壓控制 (保持電流）的値，係輸入電壓之電壓値愈大 電晶體之控 與電阻値已 MOS電晶 監測電壓輸 閾値，則將 輸入端子與 輸入電壓轉 流流動的第 電晶體之電 動亦使輸出 整電壓控制 障時，進行 時增加的短 。而且，在 狀態下，開 電路之電流 則愈小。因 -16- 200832104 此，即使在輸入電壓較大時，亦可抑制短路時產生之發熱 量（==輸入電壓X保持電流），不會造成熱損傷以提升產 品信賴性。 【實施方式】 以下，根據實施例以詳細說明供實施本發明之最佳形 態。 (實施例1 ) <實施例1之電路構成> 參照圖1以說明本發明之實施例1之電壓控制電路（ 穩壓器）1 0 1。該電壓控制電路1 0 1，係單晶積體電路化之 電路，以電壓控制用P通道MOS電晶體110、分壓電阻電 路1 20、電晶體控制電路1 3 0、監測電路1 40、反相電路 150、電晶體控制用MOS電晶體160、以及電壓檢測/電阻 β 調整電路1 70爲主要構件所構成。 此外，藉由分壓電阻電路120與電晶體控制電路130 ，構成電晶體控制手段，以控制送至電壓控制用Ρ通道 MOS電晶體1 10之控制電壓Vc的電壓値。 電壓控制用P通道MOS電晶體1 10，其輸入端子（源 極）係連接於電壓控制電路101之電壓輸入端子111，其 輸出端子（汲極）係連接於電壓控制電路1 0 1之電壓輸出 端子1 1 2。 電壓控制用P通道MOS電晶體110，具有若輸入控制 -17- 200832104 端子（閘極）之控制電壓之電壓値增加則導通電 ，若輸入控制端子（閘極）之控制電壓之電壓値 通電阻即減少的特性。 於電壓控制電路101之電壓輸入端子111， 自電源（例如電池等）之電源電壓（輸入電壓： 輸入電壓Vin，係藉由電壓控制用P通道MOS 1 以控制電壓値，並從電壓控制電路1 0 1之電壓 112輸出呈預設之設定電壓値的輸出電壓Vout。 又，於電壓輸出端子112連接有受電電路（ )，並於該受電電路供應呈設定電壓値之電壓。 分壓電阻電路120，係串聯分壓電阻121與 122之電路。該分壓電阻電路120之一端（高電 接於電壓輸出端子1 1 2，另一端（低電壓端）連 電位。 該分壓電阻電路120，係輸出分壓電壓Vp， 電壓Vp係以分壓電阻121，122將電壓輸出端子 之輸出電壓Vout分壓後所產生。分壓電壓Vp係 壓電阻122之電壓。若以分壓電阻121之電阻ί ，以分壓電阻122之電阻値爲R1 22，則分壓電逼 次式表示。
Vp^Vout· [R122/ ( R121 + R122 )] 電晶體控制電路1 3 〇具有微分放大器（運算 131與基準電壓源132。於微分放大器131之非 端子（+端子）係輸入分壓電壓Vp，於微分放 阻即增加 減少則導 係輸入來 Vin。該 :晶體11 〇 輸出端子 圖示省略 分壓電阻 壓端）連 接於接地 而該分壓 112輸出 施加於分 I爲 R121 :Vp係以 放大器） 反相輸入 大器131 -18- 200832104 之反相輸入端子（-端子）係輸入來自基準電壓源1 3 2所 輸出之基準電壓Vref。 微分放大器131，係輸出配合分壓電壓Vp與基準電 壓Vref之偏差的控制電壓vc。該控制電壓Vc，係輸入電 壓控制用P通道MOS電晶體1 1〇之閘極。 監測電路1 4 0，係串聯監測用MO S電晶體1 4 1與可變 電阻之監測電阻142所形成，並以監測用MOS電晶體141 之汲極與監測電阻1 42的連接點作爲監測電壓輸出點i 43 〇 該監測電路140，係對電壓控制用P通道MOS電晶體 1 10並聯。亦即，監測電路14 0之一端（高電壓端）連接 於電壓控制用P通道MOS電晶體1 10之源極，監測電路 140之另一端（低電壓端）連接於電壓控制用p通道M0S 電晶體1 1 〇之汲極。 監測電路140之監測用MOS電晶體141，具有若輸入 於其控制端子（閘極）之電壓的電壓値增加，則導通電阻 即增加，若輸入於其控制端子（閘極）之電壓的電壓値減 少，則導通電阻即減少的特性。 該監測用MOS電晶體141之閘極，係連接於電晶體 控制電路130之微分放大器131的輸出端子。 再者，若與電壓控制用P通道MOS電晶體110比較 來說明監測用MOS電晶體141，則兩MOS電晶體1 1〇, 1 4 1之通道長度係相等。又，監測用MOS電晶體1 4 1之通 道寬度係小於電壓控制用P通道MOS電晶體1 1 0之通道 -19- 200832104 寬度。 此處，若將「電壓控制用P通道MOS電晶體1 10之 通道寬度」除以「監測用MOS電晶體141之通道寬度」 後所得之商設爲通道寬度比α，則通道寬度比α係例如爲 100 〇 是以，當兩MOS電晶體110，141呈導通狀態時，流 至監測用MOS電晶體141之電流的電流値，即爲將流至 電壓控制用Ρ通道MOS電晶體1 1 0之電流的電流値乗上 1/ α (例如1/100 )倍之較小電流値。 因此，當流至電壓控制用Ρ通道MOS電晶體1 10之 電流增減時，流至監測用MOS電晶體141之電流的電流 値亦增減，而且兩MOS電晶體110，141之電流値係保持 比例關係增減。換言之，係將流至電壓控制用Ρ通道MOS 電晶體110之電流，以l/α (例如1/100)倍之尺度，藉 由監測用MOS電晶體141來進行監測。 反相電路1 5 0，係由反相元件1 5 1所構成。 此外，亦可與圖6所示同樣地，串聯反相電阻與反相 用MOS電晶體以構成反相電路150。 該反相電路1 50 (反相元件1 5 1 )之輸入端子係連接 於監測電壓輸出點143，反相電路150 (反相元件151)之 輸出端子係連接於電晶體控制用MOS電晶體160之閘極 〇 於反相元件1 5 1係設定有閾値電壓Vt，若該反相元件 1 5 1之輸入端的電壓超過閾値電壓Vt，則反相元件1 5 1之 -20- 200832104 輸出端的電位即從高電位改變爲低電位。 電晶體控制用Μ Ο S電晶體1 6 0，其源極係連接於電壓 輸入端子1 1 1，其汲極係連接於電壓控制用Ρ通道Μ Ο S電 晶體1 1 〇之閘極及監測用Μ Ο S電晶體1 4 1之閘極。 電晶體控制用MOS電晶體160，係具有若輸入於其控 制端子（閘極）之電壓的電壓値增加，則導通電阻即增加 ，若輸入於其控制端子（閘極）之電壓的電壓値減少，則 ® 導通電阻即減少的特性。 電壓檢測/電阻調整電路1 70，係檢測出輸入至輸入端 子1 1 1之輸入電壓Vin的電壓値，以配合該輸入電壓Viη 之電壓値，來調整可變電阻器之監測電阻1 42的電阻値。 例如，如圖2所示，以若輸入電壓Vin之電壓値變大 則增大監測電阻1 4 2之電阻値，若輸入電壓V i η之電壓値 變小則降低監測電阻1 42之電阻値的方式，進行電阻値控 制。 <穩定時之動作> 其次，說明上述構成之電壓控制電路1 0 1之穩定時（ 未發生短路故障之狀態）的動作。 若自電晶體控制電路130將控制電壓Vc送至電壓控 制用P通道MOS電晶體1 1 0之閘極及監測用MOS電晶體 141之閘極，則兩MOS電晶體1 10，141即呈導通狀態。 此外，在未發生短路故障之通常狀態下，電晶體控制 用MOS電晶體160係成斷路狀態。 -21 - 200832104 在輸入電壓Vin輸入至電壓輸入端子111且受電電路 已連接於電壓輸出端子112之狀態下，若兩MOS電晶體 110，141呈導通狀態，則電流便流至電壓控制用P通道 MOS電晶體1 1〇及監測用MOS電晶體141。 此時，若以流至電壓控制用P通道MOS電晶體1 10 之電流爲illO，以流至監測用MOS電晶體141(監測電 路140)之電流爲il40，則illO/α二il40之關係會成立 〇 此處，說明將從電壓控制電路1 0 1之電壓輸出端子 112輸出之輸出電壓Vout的電壓値保持於設定値（一定値 )的動作。 例如，若輸出電壓Vout之電壓値增加並超過設定値 (一定値），則分壓電壓Vp之電壓値亦增加，控制電壓 Vc之電壓値即隨之增加。若控制電壓Vc之電壓値增加， 則電壓控制用P通道MOS電晶體110之導通電阻即增加 ，因該導通電阻之增加，造成輸出電壓Vout減少，輸出 電壓Vout之電壓値便返回設定値（一定値）。 反之，例如若輸出電壓Vout之電壓値減少並低於設 定値（一定値），則分壓電壓Vp之電壓値亦減少，控制 電壓Vc之電壓値即隨之減少。若控制電壓Vc之電壓値減 少，則電壓控制用P通道MOS電晶體110之導通電阻即 減少，該導通電阻之減少導致輸出電壓Vout增加，輸出 電壓Vout之電壓値便返回設定値（一定値）。 以此方式，輸出電壓Vout之電壓値便被保持在設定 -22- 200832104 値（一定値）。此外，輸出電壓Vout之設定値（一定値 )係以下式表示。此外，R1 21爲分壓電阻121之電阻値 ，R1 22爲分壓電阻122之電阻値。
Vout^Vref· [(R121+R122) /R122] <發生短路故障時之動作> 其次，說明電壓控制電路1 0 1發生短路故障時之動作 〇 若連接於電壓輸出端子112之受電電路等發生短路故 障，則與前述習知技術同樣地，流至電壓控制用P通道 MOS電晶體110之電流ill〇即劇增，且流至監測用MOS 電晶體1 4 1 (監測電路1 4 0 )之電流丨140亦會與其成比例 劇增。 若流至監測電路1 4 0之電流劇增，則施加於監測電阻 142之監測電壓Vm (因電流i 140流過監測電阻142所產 生之電壓）便劇增。 即使電流Π 40之電流値相同，該監測電壓Vm之電壓 値在可變電阻之監測電阻142之電阻値較大時變大，在監 測電阻1 42之電阻値較小時變小。 本實施例中，藉由電壓檢測/電阻調整電路170,以若 輸入電壓Vin之電壓値變大，則增大監測電阻142之電阻 値，若輸入電壓Vin之電壓値變小，則降低監測電阻1 42 之電阻値的方式，進行電阻値控制。 是以，由於當輸入電壓Vin之電壓値較小時，監測電 -23· 200832104 阻142之電阻値即變小，因此以illO電流進一步而言 i 140之電流値超過某値並增加爲條件，監測電壓Vm之電 壓値便大於反相元件1 5 1之閾値電壓Vt。 另一方面，由於當輸入電壓Vin之電壓値較大時，監 測電阻142之電阻値即變大，因此以il 10電流進一步而 言Π 40之電流値雖增加有限，但監測電壓Vm之電壓値亦 會大於反相元件1 5 1之閾値電壓Vt。 亦即，在輸入電壓Vin之電壓値愈大，電流il 10進 一步而言電流i 1 40之電流値會愈小之狀態下，監測電壓 Vm之電壓値即超過反相元件1 5 1之閾値電壓Vt。 若監測電壓Vm之電壓値大於反相元件1 5 1之閡値電 壓Vt，則反相元件1 5 1之輸出端子的電位便從高電位改變 成低電位。 以此方式，若反相元件1 5 1之輸出端子的電位從高電 位改變（反相）成低電位，則輸入於電晶體控制用MOS 電晶體1 60之閘極的電位，亦從高電位改變成低電位，電 晶體控制用MOS電晶體160之導通電阻便降低。 若電晶體控制用MOS電晶體160之導通電阻降低， 則該MOS電晶體160即將輸入於源極之輸入電壓Vin，配 合導通電阻之電阻値來調整電壓値，並將經調整電壓値後 之附加控制電壓Va由汲極輸出。該附加控制電壓Va係輸 入至電壓控制用P通道MOS電晶體110之閘極。 結果，當發生短路故障時，不僅自電晶體控制電路 130輸出之控制電壓Vc，從電晶體控制用MOS電晶體 -24-
200832104 1 6 0輸出之附加控制電壓V a亦施加於電壓控彳 Μ Ο S電晶體1 1 0之閘極。 如此，由於不僅控制電壓Vc附加控制電暹 於電壓控制用P通道MOS電晶體110，因此孀 通道MOS電晶體110之導通電阻便急劇增加 控制用P通道MOS電晶體110之導通電阻急 此亦急劇抑制流至電壓控制用P通道MOS電 電流illO，電流illO之電流値便降低。 其結果，即使發生短路故障，即可抑制流 用P通道MOS電晶體110之電流的電流値， 路電流所造成之熱損傷。 而且，輸入電壓Vin之電壓値愈大，在電 一步而言電流il 40之電流値會愈之狀態下，璧 之電壓値即超過反相元件151之閾値電壓Vt， 制流至電壓控制用P通道MOS電晶體1 1 〇之1 控制。 是以，輸入電壓Vin之電壓値愈大，保持 愈小。 圖3係表示電壓控制電路1 0 1中流至電壓 道MOS電晶體110之電流（由電壓輸出端子 之輸出電流）與由電壓輸出端子112所輸出 V out之關係的特性圖。 圖3中，特性曲線I表示輸入電壓Viri之 小」時之「下垂反折特性」、特性II表示輸入 制用P通道 g Va亦施加 (壓控制用P 。由於電壓 劇增加，因 晶體1 1 〇之 至電壓控制 以防止因短 【流i 1 1 0進 5測電壓Vm 開始進行抑 馨流i 1 1 0的 =電流I s則 控制用P通 112所輸出 之輸出電壓 電壓値爲「 電壓Vin之 -25- 200832104 電壓値爲「中」時之「下垂反折特性」、特性III表示輸 入電壓Vin之電壓値爲「大」時之「下垂反折特性」。 此外，圖3中雖僅表示3條「下垂反折特性」，但依 輸入電壓Vin之電壓値的增減，「下垂反折特性」亦會逐 漸移動。以圖3說明時，隨著輸入電壓Vin之電壓値的增 加，「下垂反折特性」逐漸往左側移動，而保持電流I s 逐漸變小。 從圖3亦可知，隨著輸入電壓Vin變大，保持電流is 則變小。 當短路故障持續時，於電壓控制電路101會產生相當 於次式（2 )所示電力的熱。 [輸入電壓Vin] X [保持電流Is]…（2) 本實施例中，由於輸入電壓Vin較大時，保持電流is 會變小，因此即使輸入電壓Vin較大，與輸入電壓Vin較 小相較，式（2 )所示之電力値並無大的變化。 是以，即使輸入於電壓輸入端子111之輸入電壓Vin 變大，短路故障時電壓控制電路101之發熱量，不會超過 組裝有該電壓控制電路101之1C封裝體的容許耐熱容量 〇 其結果，即使將實施例1之電壓控制電路101作爲高 電壓規格之穩壓器使用，亦不會在短路時造成熱損傷，以 提升產品信賴性。 (實施例2) -26- 200832104 <實施例2之電路構成> 參照圖4以說明本發明之實施例2之電壓控制電路 2 01。此外，對能發揮與圖丨所示之實施例1相同功能的 部分賦予同一符號並省略會重複之說明。 該電壓控制電路20 1，係單晶積體電路化之電路，以 電壓控制用P通道MOS電晶體1 10、分壓電阻電路120、 電晶體控制電路130、監測電路140A、反相電路150、以 及電流鏡電路2 1 0爲主要構件所構成。 監測電路140A，係串聯監測用MOS電晶體141與固 定電阻之監測電阻142A所形成，並以監測用MOS電晶體 141之汲極與監測電阻142A的連接點作爲監測電壓輸出 點 143。 電流鏡電路210，具有第1路線211與第2路線212 ，於第1路線21 1中設有電流鏡MOS電晶體21 3，於第2 路線212中設有串聯狀態之電流鏡MOS電晶體214與輸 入電壓轉換電阻2 1 5。 電流鏡MOS電晶體213之閘極與電流鏡MOS電晶體 214之閘極係互相連接。又，電流鏡MOS電晶體214其閘 極與汲極係連接在一起。 電流鏡電路2 1 〇之第1路線2 1 1 ’其一端（筒電位端 )連接於電壓輸入端子ill’其另一端（低電位端）連接 於監測電壓輸出端子143 ° 電流鏡電路210之第2路線212’其一端（尚電位端 )連接於電壓輸入端子1 1 1，其另一端（低電位端）連接 -27- 200832104 於接地電位。 該電流鏡電路2 1 0中，係增大輸入電壓轉換電阻2 1 5 之電阻値’以使流至第2路線212之電流i2 12之電流値 變小。又，流至第1路線21 1之電流i21 1之電流値，係 大於流至第2路線2 1 2之電流i2 1 2之電流値，且流至第1 路線21 1之電流i21 1之電流値係與流至第2路線212之 電流i2 1 2之電流値成比例。 此外，由第1路線21 1之另一端（低電位端）輸出之 電流i21 1係流過監測電阻142A。 其他部分之構成係與圖1所示之實施例1相同。 <發生短路故障時之動作> 其次，說明上述構成之電壓控制電路2 0 1發生短路故 障時之動作。 若連接於電壓輸出端子112之受電電路等發生短路故 障，則與前述習知技術同樣地，流至電壓控制用P通道 MOS電晶體1 1〇之電流Π 1〇會遽增，且流至監測用MOS 電晶體141 (監測電路140A)之電流Π 40亦會與其成比 例劇增。 又，若流至電流鏡電路210之第2路線212之電流 i212之電流値遽增，則流至第1路線211之電流i211之 電流値亦同時遽增。 而且，輸入電壓Vin之電壓値愈大，則電流i211與 電流i2 1 2之電流値亦愈大。 -28- 200832104 若流至監測電阻142A之電流i40及電流i211之 値遽增，則施加於監測電阻1 42A之監測電壓Vm (因 i40及電流i211流過監測電阻142A所產生之電壓） 增。 此時，由於輸入電壓Vin之電壓値愈大，則電流 之電流値亦愈大，因此輸入電壓Vin之電壓値愈大， 電壓Vm之增加比例亦愈大。 是以，由於在輸入電壓 Vin之電壓値較小時， i21 1會變小，因此以電流il 10進一步而言電流U40 流値增加並超過某値爲條件，監測電壓Vm之電壓値 於反相元件1 5 1之閾値電壓Vt。 另一方面，由於當輸入電壓Vin之電壓値較大時 流i211即變大，因此illO電流進一步而言U40之電 雖增加有限，但監測電壓Vm之電壓値便大於反相 151之閾値電壓Vt。 亦即，在輸入電壓Vin之電壓値愈大，illO電 一步而言i 1 40之電流値愈之狀態下，監測電壓Vm之 値即超過反相元件1 5 1之閬値電壓Vt。 若監測電壓Vm之電壓値大於反相元件151之閾 壓Vt，則反相元件1 5 1之輸出端子的電位便從高電位 成低電位。 如此，若反相元件1 5 1之輸出端子的電位從高電 變（反相）成低電位，則輸入於電晶體控制用MOS 體1 60之閘極的電位，亦從高電位改變成低電位，電 電流 電流 即遽 i21 1 監測 電流 之電 便大 ，電 流値 元件 流進 電壓 値電 改變 位改 電晶 晶體 -29- 200832104 控制用MOS電晶體160之導通電阻便降低。 若電晶體控制用MOS電晶體160之導通電阻降低， 則該MOS電晶體160即將輸入於源極之輸入電壓Vin，配 合導通電阻之電阻値來調整電壓値，並將經調整電壓値後 之附加控制電壓V a由汲極輸出。該附加控制電壓V a係輸 入至電壓控制用P通道MOS電晶體1 10之閘極。 結果，當發生短路故障時，不僅自電晶體控制電路 1 3 0輸出之控制電壓Ve，從電晶體控制用MO S電晶體 1 6 〇輸出之附加控制電壓V a亦施加於電壓控制用P通道 MOS電晶體1 10之閘極。 如此，由於不僅控制電壓Vc、附加控制電壓Va亦施 加於電壓控制用P通道MOS電晶體1 1 0，因此電壓控制用 P通道MOS電晶體1 10之導通電阻急劇增加。由於電壓控 制用P通道MOS電晶體1 10之導通電阻急劇增加，因此 亦急劇抑制流至電壓控制用P通道MOS電晶體Π 0之電 流i 1 1 0，電流i 1 1 0之電流値便降低。 其結果，即使發生短路故障，亦可抑制流至電壓控制 用P通道MO S電晶體1 1 0之電流的電流値，以防止因短 路電流所造成之熱損傷。 而且，在輸入電壓Vin之電壓値愈大，Π10電流進 一步而言Π 40之電流値更小之狀態下，監測電壓Vm之電 壓値即超過反相元件1 5 1之閾値電壓Vt，以開始進行抑制 流至電壓控制用P通道MOS電晶體110之電流U10的控 制0 -30- 200832104 是以，輸入電壓Vin之電壓値愈大，則保持電流Is 愈小。 本實施例中，由於當輸入電壓V in較大時，保持電流 Is即變小，因此即使輸入電壓Vin較大，與輸入電壓Vin 較小時相較，前述式（2 )所示之電力値不會大幅變化。 是以，即使輸入於電壓輸入端子111之輸入電壓Vin 變大，短路故障時電壓控制電路201之發熱量，亦不會超 • 過組裝有該電壓控制電路201之1C封裝體的容許耐熱容 量。 其結果，即使將實施例2之電壓控制電路20 1作爲高 電壓規格之穩壓器使用，亦不會在短路時造成熱損傷，以 提升產品信賴性。 本發明之電壓控制電路不僅可應用於行動電話等可攜 式機器之電源部，亦可應用於使用環境溫度較高之車用穩 壓器或使用大電流之大電流穩壓器等。 【圖式簡單說明】 〔圖1〕係表示本發明之實施例1之電壓控制電路的 電路圖。 〔圖2〕係表示電壓檢測/電阻調整器之電阻値控制特 性的特性圖。 〔圖3〕係表示實施例丨之輸出電流與輸出電壓之關 係的特性圖。 〔圖4〕係表示本發明之實施例2之電壓控制電路的 -31 - 200832104 電路圖。 〔圖5〕係表示電壓控制電路之基本構成的電路圖。 〔圖6〕係表示習知電壓控制電路的電路圖。 〔圖7〕係表示習知技術之輸出電流與輸出電壓之關 係的特性圖。 【主要元件符號說明】 1 0 1，2 0 1 :電壓控制電路 1 1 〇 :控制用P通道Μ Ο S電晶體 1 1 1 :電壓輸入端子 1 1 2 :電壓輸出端子 1 2 0 :分壓電阻電路 1 3 0 :電晶體控制電路 140，140Α :監測電路 1 5 0 :反相電路 160 :電晶體控制用MOS電晶體 1 7 0 :電壓檢測/電阻調整電路 210 :電流鏡電路 -32 -