TW201303541A - 穩壓器 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題為提供一改善過衝特性之穩壓器。解決手段為，串聯於輸出電晶體，設置一例如由定電流源等所構成之電流限制電路，以限制過電流輸出。又，於輸出端子設置一例如由二極體等所構成之電壓限制電路，以限制輸出電壓。

Description

穩壓器
本發明係關於改善穩壓器之過衝(overshoot)特性。
習知之穩壓器如圖11之電路圖所示，係由基準電壓電路1101、分壓電阻1103及1104、誤差放大器1105、以及輸出電晶體1106，所構成。
基準電壓電路1101係輸出基準電壓VREF。分壓電阻1103及1104會對穩壓器輸出端子1102的輸出電壓VOUT進行分壓，並輸出分壓電壓VA。誤差放大器1105會將基準電壓VREF與分壓電壓VA的電壓差加以放大，並依據輸出電壓VERR來控制輸出電晶體1106之閘極。輸出電晶體1106會依據電壓源1107之電源電壓VDD與輸出電壓VERR，將輸出端子1102之輸出電壓VOUT維持一定。穩壓器藉由電源電壓VDD而動作。
穩壓器進行以下動作，以將輸出電壓VOUT維持為一定(參照專利文獻1)。
當輸出電壓VOUT變低，誤差放大器1105之輸出電壓VERR變低，輸出電晶體1106的閘極、源極之間電壓會變大。因此，輸出電晶體1106之ON電阻會變小，而輸出電壓VOUT會升高。當輸出電壓VOUT升高，誤差放大器1105之輸出電壓VERR升高，輸出電晶體1106的閘極、源極之間電壓會變小。因此，輸出電晶體1106之ON 電阻變大，輸出電壓VOUT變低。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
〔專利文獻1〕日本特開平4-195613號公報(第1-3頁、第2圖)
然而習知之穩壓器，當電源電壓VDD發生脈衝變化時(如電源啟動時或電源變動時)，或與穩壓器輸出端子1102連接之負載有急遽變化時，輸出電壓VOUT可能會發生過衝(overshoot)的問題。
本發明即為解決上述問題而研發，可得到改善過衝特性之穩壓器。
本發明之穩壓器，其特徵為：具有基準電壓電路；及輸出端子，輸出基於前述基準電壓電路基準電壓之輸出電壓；及分壓電路，將前述輸出電壓予以分壓；及輸出電晶體；及誤差放大器，依據前述分壓電路之輸出與前述基準電壓，輸出前述輸出電晶體之控制訊號；前述穩壓器更具有：電壓限制電路、電流限制電路。
利用本發明之穩壓器，可令其動作時，輸出電壓不致產生太大之過衝，且可提供一改善過衝特性之穩壓器。
圖1為本實施形態穩壓器之電路圖。
本實施形態之穩壓器，具備基準電壓電路1101、分壓電阻1103及1104、誤差放大器1105、輸出電晶體1106、電流限制電路101、以及電壓限制電路102。
電流限制電路101，設於電壓源1107與輸出電晶體1106之間。電壓限制電路102，設於輸出端子1102與接地端子之間。
電流限制電路101，可限制流過輸出電晶體1106的電流之最大值。電流限制電路101，例如由圖2所示之定電流源201、電晶體202及203所成之電流鏡電路(current mirror)所構成，或由圖3所示之空乏型電晶體301所構成、或由圖4所示之電阻401所構成。
電壓限制電路102，當輸出電壓VOUT高過所需電壓時，其阻抗會變小。電壓限制電路102，例如由圖5所示之二極體501、基準電壓電路502(基準電壓電路502亦可為二極體)所構成，或由圖6所示之飽和連接之電晶體601所構成。
以下說明本實施形態穩壓器之動作。
當電源電壓VDD發生脈衝變化時(如電源啟動時或電源變動時)，或與穩壓器輸出端子1102連接之負載有 急遽變化時，會因電壓耦合之影響、或因已超出對輸出電晶體1106的負載之電流供給能力等因素，致使輸出電壓VOUT降低。輸出電壓VOUT所分壓之分壓電壓VA亦會降低，故誤差放大器1105之輸出電壓VERR會下降。因此，輸出電晶體1106因ON電阻變小，瞬間會有大電流欲流過。
此時，利用設於輸出電晶體1106與電壓源1107之間的電流限制電路101，來限制輸出電晶體1106之驅動電流。例如在圖2電流限制電路101之情形下，限制流過電流源201之電流。
此外，當輸出電晶體1106的驅動電流增加，輸出電壓VOUT亦會上昇。此時，藉由設於輸出端子1102之電壓限制電路102，來限制輸出電壓VOUT。例如在圖5電壓限制電路102之情形下，利用在輸出端子1102與接地端子之間以順向偏壓連接之二極體501，使得輸出端子1102之電壓變大時，阻抗會變小。又，輸出電晶體1106之驅動電流亦會受二極體501所限制，可令輸出電壓VOUT在作動時不會引起過大的過衝。
因此，本實施形態之穩壓器，在輸出電壓作動時不會引起過大的過衝，可提供一種改善過衝特性之穩壓器。
在本實施形態所說明之穩壓器當中，是利用分壓電阻1103、分壓電阻1104來將輸出電壓VOUT予以分壓，但即使該些電阻值為零或過大之值，只要能獲得所需之分壓比，便可得到同樣之效果。
在本實施形態所說明之穩壓器當中，電流限制電路101相對於輸出電晶體1106是設在高壓側(high-side)，但如圖7及圖8所示設於低壓側(low-side)亦可得相同效果。圖8所示者，為電流限制電路101是以空乏型電晶體801構成之一例。圖8中，輸出電壓VOUT愈高，則空乏型電晶體801會因背閘極電壓下降而使閾值電壓變高，進一步限制電流。如此可獲得更大的好處，亦即在穩壓器穩定動作中時會增大輸出電晶體1106之驅動電流，而僅在輸出電壓VOUT升高時進一步限制電流。
在本實施形態所說明之穩壓器當中，電流限制電路101係如圖2、圖3、圖4、圖8所示，但採用可具備相同功能之其他結構，亦可得到相同效果。
在本實施形態所說明之穩壓器當中，電壓限制電路102係如圖5、圖6所示，但構成該些電路之二極體或電晶體，亦可視輸出電壓VOUT適當地予以串聯。此外，採用可具備相同功能之其他結構，亦可得到相同效果。例如不使用二極體，而設置與二極體連接之電晶體亦可。
在本實施形態所說明之穩壓器當中，輸出電晶體係為P型，但採用N型亦可得到相同效果。該情形下之電路圖例如圖9及圖10所示。輸出電晶體可為增強型或空乏型，其形態並不受限。
101‧‧‧電流限制電路
102‧‧‧電壓限制電路
201‧‧‧電流源
202、203‧‧‧電流鏡電路之電晶體
301、801‧‧‧空乏型電晶體
401‧‧‧電阻
501‧‧‧二極體
601‧‧‧飽和連接之電晶體
502、1101‧‧‧基準電壓電路
1102‧‧‧輸出端子
1103、1104‧‧‧分壓電阻
1105‧‧‧誤差放大器
1106‧‧‧輸出電晶體
1107‧‧‧電壓源
VREF‧‧‧基準電壓
VOUT‧‧‧輸出電壓
VA‧‧‧分壓電壓
〔圖1〕本實施形態穩壓器之電路圖。
〔圖2〕本實施形態穩壓器電流限制電路一例之電路圖。
〔圖3〕本實施形態穩壓器電流限制電路另一例之電路圖。
〔圖4〕本實施形態穩壓器電流限制電路另一例之電路圖。
〔圖5〕本實施形態穩壓器電壓限制電路一例之電路圖。
〔圖6〕本實施形態穩壓器電壓限制電路另一例之電路圖。
〔圖7〕另一實施形態穩壓器之電路圖。
〔圖8〕另一本實施形態穩壓器之電路圖。
〔圖9〕另一本實施形態穩壓器之電路圖。
〔圖10〕另一實施形態穩壓器之電路圖。
〔圖11〕習知穩壓器之電路圖。
101‧‧‧電流限制電路
102‧‧‧電壓限制電路
1101‧‧‧基準電壓電路
1102‧‧‧輸出端子
1103、1104‧‧‧分壓電阻
1105‧‧‧誤差放大器
1106‧‧‧輸出電晶體
1107‧‧‧電壓源
VREF‧‧‧基準電壓
VOUT‧‧‧輸出電壓
VA‧‧‧分壓電壓

Claims (5)

  1. 一種穩壓器，具有誤差放大電路，該誤差放大電路係將輸出電晶體的輸出電壓所分壓之分壓電壓與基準電壓之間的差予以放大並輸出，以控制前述輸出電晶體之閘極；該穩壓器，其特徵為：具備電流限制電路，其係與前述輸出電晶體串聯連接，以限制前述輸出電晶體之輸出電流。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的穩壓器，其中，更具備電壓限制電路，其係與輸出端子連接，以限制前述輸出電晶體之輸出電壓。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的穩壓器，其中，前述電流限制電路具備定電流源。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的穩壓器，其中，前述電流限制電路具備定電流源。
  5. 如申請專利範圍第2至4項任一項所述的穩壓器，其中，前述電壓限制電路由1個以上的二極體元件所構成。
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