TW201303544A - 電壓調節器 - Google Patents

Abstract

[課題]提供具有不需要測試電路之過電流保護電路的電壓調節器。[解決手段]使成為使用在基準電壓電路中決定基準電壓之元件，和在過電流保護電路中決定最大輸出電流之元件具有相同特性之元件的構成。依此因修整前上述輸出電壓和過電流保護之最大輸出電流產生相關，故不用進行測試電路之評估可以推定修整前之最大輸出電流。

Description

電壓調節器

本發明係關於具備有過電流保護電路之電壓調整器。

針對以往之電壓調節器予以說明。第9圖為表示以往之電壓調整器的圖示。

以往之電壓調節器具備接地端子100、電源端子101、輸出端子102、基準電壓電路103、差動放大電路104、輸出電晶體105、分壓電路106和過電流保護電路107。

針對以往之電壓調節器之動作予以說明。

當輸出端子102之輸出電壓Vout高於規定電壓時，即是分壓電路106之分壓電壓Vfb高於基準電壓Vref時，差動放大電路104之輸出訊號變高。因輸出電晶體105之閘極電壓變高，故輸出電晶體105呈斷開(OFF)，輸出電壓Vout變低。再者，當輸出電壓Vout低於規定電壓時，如上述般，輸出電壓Vout變高。即是，電壓調節器之輸出電壓Vout以規定電壓被保持一定。

在此，當電壓調節器之輸出電壓Vout由於負載增大而下降時，輸出電流Iout變多，成為最大輸出電流Im。如此一來，因應該最大輸出電流Im，流至輸出電晶體105和電流鏡連接之感測電晶體121之電流變多。此時，在電阻154產生之電壓變高，NMOS電晶體123呈接通(ON )，在電阻153產生之電壓變高。然後，PMOS電晶體124呈接通，輸出電晶體105之閘極、源極間電壓變低，輸出電晶體105呈斷開。依此，輸出電流Iout不會較最大輸出電流Im多，被固定於最大輸出電流Im，輸出電壓Vout變低。在此，藉由在電阻154產生之電壓，輸出電晶體105之閘極、源極間電壓變低，因輸出電晶體105呈斷開，輸出電流Iout被固定於最大輸出電流Im，故最大輸出電流Im藉由電阻154之電阻值及電晶體123之臨界值而被決定(參照專利文獻1)。

為了使最大輸出電流Im精度佳，必須精度佳調整電阻154之電阻值及電晶體123之臨界值。為了調整，於評估電阻154或電晶體123之特性後，進行修整。評估係對具有與電阻154及電晶體123相同之特性的代替元件進行。

第10圖為表示具備以往之測試電路的電壓調整器之圖示。具備有以往之測試電路的電壓調節器又具備電壓檢測器111、第1開關191、第2開關192和評估對象之代替元件112。

當分壓電路106之輸出被輸入至電壓檢測器111時，藉由電壓檢測器111之輸出而第1開關191被控制，且成為短路狀態時，電流從輸出端子102流至評估對象之代替元件112。當藉由電壓檢測器111之輸出而被控制之第2開關192成為短路狀態時，PMOS電晶體129呈斷開，電流不從輸出端子102流至內部電路元件113。依此，當使 用第10圖之構成時，可以精度佳地對評估對象之代替元件112之電特性進行評估(參照專利文獻2)。

[先行技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2005-293067號公報

[專利文獻2]日本特開2008-140113號公報

但是，在以往之技術中，為了進行正確地設定電壓調節器之最大輸出電流Im之過電流保護修整，必須要有用以評估決定Im之元件的特有測試電路。測試電路於電壓調節器當作製品發揮功能時並不需要，由於具有測試電路使得電壓調節器IC之晶片面積變大，當晶片面積大時，每一片晶圓的晶片數則變少，故不利於成本面。再者，對評估對象之代替元件之電特性進行評估之測試工程之存在因提高IC之製造原價，故不利於成本面。

在本發明中，係鑒於上述課題，提供省下用以精度佳地決定最大輸出電流之測試電路及測試工程的電壓調節器。

為了解決以往之課題，本發明之電壓調節器為使用在 基準電壓電路中決定基準電壓Vref之元件和在過電流保護電路中決定最大輸出電流Im之元件具有相同特性之元件的構成。

在本發明之電壓調節器中，不用測試電路來評估過電流保護電路之評估對象之代替元件，可以推定最大輸出電流Im。修整前之輸出電壓Vout係藉由決定基準電壓電路中之基準電壓Vref的元件之特性值來決定。另外，由於決定最大輸出電流Im之過電流保護電路中之元件與決定基準電壓Vref之元件為相同特性，故輸出電壓Vout和最大輸出電流Im之製造上之偏差產生相關，可以由決定最大輸出電流Im之元件之測試電路及無測試工程來掌握Im。依此，本發明之電壓調節器因不使用測試電路，故可以縮小晶片面積，並可以省略測試工程，有降低製造成本之效果。

第1圖為表示本實施型態之電壓調整器的電路圖。

本實施型態之電壓調節器具備有基準電壓電路103、差動放大電路104、輸出電晶體105、具備有電阻151和電阻152之分壓電路106，和過電流保護電路107。

差動放大電路104，係於反轉輸入端子連接基準電壓電路103之輸出端子，在非反轉輸入端子連接分壓電路 106之輸出端子，輸出端子連接於過電流保護電路107及輸出電晶體105之閘極。輸出電晶體105係在源極連接電源端子101，在汲極連接輸出端子102。分壓電路106係被連接於輸出端子102和接地端子100之間，並將電阻151和電阻152之連接點連接於差動放大電路104之非反轉輸入端子。

在此，本實施型態之電壓調節器係以具有相同特性之元件構成決定基準電壓電路103之基準電壓Vref之元件，和決定過電流保護電路107之最大輸出電流Im之元件。如此一來，基準電壓Vref和最大輸出電流Im產生正的相關。或是，以具有相同特性之元件構成決定基準電壓電路103之基準電壓Vref的元件，和決定過電流保護電路107之輸出電壓Vout成為0V時之輸出電流，即是短路電流Is的元件。如此一來，基準電壓Vref和短路電流Is產生正的相關。尤其，在半導體積體電路具有相同特性之元件因相對精度高，故持有比較強的相關。

輸出電壓Vout係藉由基準電壓Vref和分壓電路106之電阻151和電阻152之分壓比來決定。即是，若電阻151和152之分壓比為已知，則可以從輸出電壓Vout推定基準電壓Vref。因在半導體積體電路中電阻率之精度高，可想實際之電阻之分壓比幾乎如同設計值。因此，能夠從輸出電壓Vout推定基準電壓Vref。即是，也能夠從輸出電壓Vout推定最大輸出電流Im。

在以往之構成中，為了正確決定最大輸出電流Im或 短路電流Is，必須要有評估最大輸出電流Im或短路電流Is之測試電路，但是藉由使用本實施型態之構成，不需要測試電路，可以縮小晶片面積。並且，當使用本實施型態之構成時，可以省略測試電路之測量的工程。

如上述記載般，本實施型態之電壓調節器因可以縮小晶片面積及縮短測試工程，故可以取得降低製造成本之效果。

第2圖為表示本實施型態之電壓調節器之一例的電路圖。表示過電流保護電路107和基準電壓電路103之一具體例。

第2圖之基準電壓電路103a具備NMOS空泛型電晶體132和NMOS電晶體133，構成ED型基準電壓電路。

再者，第2圖之過電流保護電路107a具備有輸出電晶體105和電流鏡連接之感測電晶體121、NMOS空泛型電晶體122、NMOS電晶體123、電阻153和PMOS電晶體124。與以往之電壓調節器不同之點係使用非飽和動作之NMOS空泛型電晶體122取代電阻154之點。

NMOS空泛型電晶體132係汲極與電源端子101連接，閘極及源極與差動放大電路104之反轉輸入端子連接。NMOS電晶體133係閘極及汲極與NMOS空泛型電晶體132之源極連接，源極連接於接地端子100。

感測電晶體121係閘極連接於輸出電晶體105之閘極，汲極連接於NMOS空泛型電晶體122之汲極，源極連接於電源端子101。NMOS電晶體122係閘極連接於汲極和 NMOS空泛型電晶體123之閘極，源極連接於接地端子100。NMOS電晶體123係源極連接於接地端子，汲極連接於電阻153之一方之端子。電阻153係另一方之端子連接於電源端子101。PMOS電晶體124係閘極連接於電阻153之一方之端子，源極連接於電源端子，汲極連接於輸出電晶體105之閘極。

在上述般之構成的電壓調節器中，過電流保護特性係藉由NMOS空泛型電晶體122和NMOS電晶體123之特性而決定，基準電壓Vref係藉由NMOS空泛型電晶體132和NMOS電晶體133之特性而決定。因此，由於藉由該些電晶體使用具有相同特性之元件，在基準電壓Vref和最大輸出電流Im之間產生強的相關，故能夠從輸出電壓Vout推定最大輸出電流Im。在此，NMOS空泛型電晶體122和NMOS空泛型電晶體132具有相同臨界值，NMOS電晶體123和NMOS電晶體133具有相同臨界值。

本實施型態之電壓調節器藉由使用上述般之構成，不需要測試電路可以縮小晶片面積，並且因可以省略測試電路之測定的工程，故可以取得降低製造成本之效果。

並且，即使如第3圖之過電流保護電路107b所示般，即使使用NMOS空泛型電晶體126、127、128串聯連接過電流保護電路107a之NMOS空泛型電晶體122，構成以熔絲186、187、188修整亦可。藉由將過電流保護電路107構成如此，修整NMOS空泛型電晶體，可以將過電流保護電路之特性修正成最佳。

在此，NMOS空泛型電晶體132、126、127、128具有全部相同之臨界值。

但是，NMOS空泛型電晶體和熔絲之構成並不限定於該電路或數量。

再者，第4圖為表示本實施型態之電壓調節器之其他例的電路圖。表示過電流保護電路107之其他的具體例。

第4圖之過電流保護電路107c和第2圖之過電流保護電路107a之不同在於使用僅有源極和輸出端子102連接之點不同的NMOS電晶體125來取代NMOS電晶體123。第2圖之過電流保護電路107a為垂下型，對此第4圖之過電流保護電路107c為字型。

即使在第4圖之過電流保護電路107c中，輸出電壓Vout成為0V時之輸出電流，即是短路電流Is係藉由NMOS電晶體125和NMOS空泛型電晶體122之特性而被決定。因此，短路電流Is因持有與基準電壓Vref相關，故可以取得相同之效果。

再者，從第5至8圖為表示本實施型態之電壓調節器之其他例的電路圖。表示基準電壓電路103之其他的具體例。

在第5圖之基準電壓電路103b中，NMOS空泛型電晶體122和NMOS空泛型電晶體132具有相同臨界值，NMOS電晶體123和NMOS電晶體133具有相同臨界值。

再者，在第6圖之基準電壓電路103c中，NMOS空泛型電晶體122和NMOS空泛型電晶體132具有相同臨界 值，NMOS電晶體123和NMOS電晶體133具有相同臨界值。

再者，在第7圖之基準電壓電路103d中，NMOS空泛型電晶體122和NMOS空泛型電晶體140具有相同臨界值，NMOS電晶體123和NMOS電晶體133具有相同臨界值。

再者，在第8圖之基準電壓電路103e中，NMOS空泛型電晶體122和NMOS空泛型電晶體142具有相同臨界值，NMOS電晶體123和NMOS電晶體143具有相同臨界值。

若為該些般之NMOS空泛型電晶體和NMOS電晶體之特性而決定之基準電壓Vref時，同樣可以取得本發明之效果。

103‧‧‧基準電壓電路

104‧‧‧差動放大電路

105‧‧‧輸出電晶體

106‧‧‧分壓電路

107‧‧‧過電流保護電路

110‧‧‧基準電壓源

111‧‧‧電壓檢測器

112‧‧‧評估對象之代替元件

113‧‧‧內部電路

第1圖為表示本實施型態之電壓調節器的電路圖。

第2圖為表示本實施型態之電壓調節器之一例的電路圖。

第3圖為表示本實施型態之電壓調節器之其他例的電路圖。

第4圖為表示本實施型態之電壓調節器之其他例的電路圖。

第5圖為表示本實施型態之電壓調節器之其他例的電路圖。

第6圖為表示本實施型態之電壓調節器之其他例的電路圖。

第7圖為表示本實施型態之電壓調節器之其他例的電路圖。

第8圖為表示本實施型態之電壓調節器之其他例的電路圖。

第9圖為表示以往之電壓調節器的電路圖。

第10圖為表示具備以往之測試電路的電壓調整器之電路圖。

100‧‧‧接地端子

101‧‧‧電源端子

102‧‧‧輸出端子

103‧‧‧基準電壓電路

104‧‧‧差動放大電路

105‧‧‧輸出電晶體

106‧‧‧分壓電路

107‧‧‧過電流保護電路

110‧‧‧基準電壓源

151‧‧‧電阻

152‧‧‧電阻

Claims (2)

1. 一種電壓調節器，具備：基準電壓電路，其係用以輸出基準電壓；差動放大電路，其係比較根據上述基準電壓和輸出電壓之電壓，控制輸出電晶體之閘極電壓使上述輸出電壓成為一定；及過電流保護電路，其係檢測出在上述輸出電晶體流通有過電流，並限制上述輸出電晶體之電流，該電壓調節器之特徵為具有：在上述基準電壓電路決定上述基準電壓之元件，和在上述過電流保護電路中決定上述輸出電晶體之最大輸出電流或短路電流之元件具有相同特性。
2. 如申請專利範圍第1項所記載之電壓調節器，其中上述基準電壓電路具備第1NMOS空泛型電晶體和第1NMOS電晶體，上述過電流保護電路具備感測上述輸出電晶體之輸出電流的感測電晶體，和使流通流至上述感測電晶體之電流的閘極和汲極短路之第2NMOS空泛型電晶體，和電流鏡連接之第2NMOS電晶體，決定上述基準電壓之元件為上述第1NMOS空泛型電晶體，和上述第1NMOS電晶體，決定上述過電流保護電路之最大輸出電流或短路電流之元件，為上述第2NMOS空泛型電晶體，和上述第2NMOS電晶體。