TW201939193A - 電壓調整器 - Google Patents

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Abstract

一種電壓調整器，其包括：誤差放大器，被輸入反饋電壓與基準電壓，並控制輸出電晶體的閘極電壓；非調整檢測電路，包含以與輸出電晶體的輸出電流對應的電流進行動作的差動放大電路；以及過衝抑制電路，具有藉由來自非調整檢測電路的表示已檢測到非調整的訊號，而使過衝檢測動作變成有效的過衝檢測電路。

Description

電壓調整器
本發明是有關於一種電壓調整器。
電壓調整器包括抑制輸出電壓的過衝（overshoot）的過衝抑制電路。輸出電壓的過衝容易於電壓調整器的輸出電壓比事先設定的輸出電壓低的狀態，即非調整狀態時產生。
因此，過衝抑制電路包括包含比較器的非調整檢測電路，當正在檢測非調整狀態時抑制過衝（例如，參照專利文獻1日本專利特開2015-7903號）。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2015-7903號公報
[發明所欲解決之課題]
但是，專利文獻1的電壓調整器由於電流時常流入非調整檢測電路的比較器中，因此存在難以穩定地使消耗電流下降這一課題。
本發明鑒於所述課題而形成，其目的在於提供一種包括消耗電流小的過衝抑制電路的電壓調整器。
[解決課題之手段]
本發明的一形態的電壓調整器的特徵在於包括：誤差放大器，被輸入反饋電壓與基準電壓，並控制輸出電晶體的閘極電壓；非調整檢測電路，包含以與輸出電晶體的輸出電流對應的電流進行動作的差動放大電路；以及過衝抑制電路，具有藉由來自非調整檢測電路的表示已檢測到非調整的訊號，而使過衝檢測動作變成有效的過衝檢測電路。
[發明的效果]
根據本發明的電壓調整器，將非調整檢測電路的差動放大電路設為於調整狀態下尾電流（tail current）幾乎不流動的構成，因此可減小調整狀態下的消耗電流。
以下，參照圖式對本發明的實施方式進行說明。
圖1是表示本發明的實施方式的電壓調整器的電路圖。
本實施方式的電壓調整器100包括：電壓輸入端子1，電壓輸出端子2，接地端子3，輸出電晶體10，形成反饋電路的電阻11、電阻12，基準電壓電路13、基準電壓電路14，誤差放大器15，非調整檢測電路16，過衝檢測電路17，P型金屬氧化物半導體（P-type Metal Oxide Semiconductor，PMOS）電晶體18。
非調整檢測電路16包括差動放大電路與輸出反相器。差動放大電路包括：形成感測電晶體的PMOS電晶體20，形成差動對的PMOS電晶體21、PMOS電晶體22，以及形成主動負載電路並構成電流鏡電路的N型金屬氧化物半導體（N-type Metal Oxide Semiconductor，NMOS）電晶體23、NMOS電晶體24。輸出反相器包括NMOS電晶體25與定電流源26。
過衝檢測電路17與PMOS電晶體18構成過衝抑制電路。
對電壓調整器100的構成元件的連接進行說明。
輸出電晶體10的源極與電壓輸入端子1連接，汲極與電壓輸出端子2連接，閘極與誤差放大器15的輸出端子連接。電阻11與電阻12在電壓輸出端子2與接地端子3之間串聯連接。將電阻11與電阻12的連接點設為輸出反饋電壓Vfb的節點N1。誤差放大器15的非反相輸入端子與節點N1連接，反相輸入端子與基準電壓電路13的輸出端子連接。非調整檢測電路16的第一輸入端子與基準電壓電路14的輸出端子連接，第二輸入端子與誤差放大器15的輸出端子連接。過衝檢測電路17的第一輸入端子與非調整檢測電路16的輸出端子連接，第二輸入端子與節點N1連接，輸出端子與PMOS電晶體18的閘極連接。PMOS電晶體18的源極與電壓輸入端子1連接，汲極與輸出電晶體10的閘極連接。
PMOS電晶體20的源極與電壓輸入端子1連接，閘極與誤差放大器15的輸出端子連接，汲極與PMOS電晶體21、PMOS電晶體22的源極連接。PMOS電晶體21的閘極與基準電壓電路14的輸出端子連接，汲極與NMOS電晶體23的閘極及汲極連接。PMOS電晶體22的閘極與誤差放大器15的輸出端子連接，汲極與NMOS電晶體24的汲極連接。NMOS電晶體23的源極與接地端子3連接。NMOS電晶體24的閘極與NMOS電晶體23的閘極連接，源極與接地端子3連接。NMOS電晶體25的汲極經由定電流源26而與電壓輸入端子1連接，閘極與PMOS電晶體22的汲極連接，源極與接地端子3連接。
非調整檢測電路16中，NMOS電晶體25的汲極為輸出端子，PMOS電晶體21的閘極為第一輸入端子，PMOS電晶體22的閘極為第二輸入端子。
以下對所述構成的電壓調整器100的動作進行說明。
基準電壓電路13輸出將接地端子3的電壓Vss作為基準的基準電壓Vref1。基準電壓電路14輸出將接地端子3的電壓Vss作為基準的基準電壓Vref2。
電壓調整器100的電壓輸入端子1的輸入電壓Vin十分高，當處於調整狀態時，根據基準電壓Vref1，將電壓輸出端子2的輸出電壓Vout控制成由反饋電路的電阻11、電阻12的電阻比決定的所期望的事先設定的輸出電壓。此時，誤差放大器15將輸出電晶體10的閘極電壓控制成電壓V1，以使反饋電壓Vfb與基準電壓Vref1一致。於調整狀態下，電壓V1自輸入電壓Vin變成僅低輸出電晶體10的閘極・源極間電壓的電壓。基準電壓Vref2被設定成比電壓V1低的電壓。因此，於調整狀態下，非調整檢測電路16輸出表示調整狀態的H位準的訊號。當非調整檢測電路16的訊號為H位準時，不論反饋電壓Vfb，過衝檢測電路17均以PMOS電晶體18關閉的方式控制PMOS電晶體18的閘極電壓。
PMOS電晶體20將與輸出電晶體10的輸出電流成比例的電流作為尾電流而輸出至差動放大電路的差動對中。將PMOS電晶體20設計成遠小於輸出電晶體10的尺寸。
當於調整狀態下輸出電流小時，如上所述的PMOS電晶體20的電流值大致變成零，因此幾乎不流出尾電流。當尾電流未流動時，PMOS電晶體21、PMOS電晶體22與NMOS電晶體23、NMOS電晶體24、NMOS電晶體25關閉。若NMOS電晶體25關閉，則藉由定電流源26來將非調整檢測電路16的訊號固定成H位準。因此，當輸出電流小時，PMOS電晶體20與NMOS電晶體25的電流值大致變成零，因此非調整檢測電路16幾乎不流出迴路電流。
另一方面，若輸入電壓Vin低於事先針對輸出電壓Vout所設定的輸出電壓，則電壓調整器100變成非調整狀態。此時，反饋電壓Vfb比基準電壓Vref1低，因此誤差放大器15使輸出電晶體10的閘極電壓V1降低至0 V左右。若電壓V1變成0 V左右，則PMOS電晶體20開啟，因此尾電流流動，非調整檢測電路16內的各電晶體被偏置。
另外，由於電壓V1比基準電壓Vref2低，因此尾電流朝差動對的PMOS電晶體22側流動，NMOS電晶體25的閘極電壓變高，NMOS電晶體25開啟。因此，非調整檢測電路16輸出表示非調整狀態的L位準的訊號。
過衝檢測電路17若自非調整檢測電路16接收L位準的訊號，則使輸出電壓Vout的過衝檢測變成有效。過衝檢測電路17藉由反饋電壓Vfb上升來檢測輸出電壓Vout因輸入電壓Vin的變動而已過衝。過衝檢測電路17若檢測到過衝，則輸出PMOS電晶體18開啟的訊號，提高輸出電晶體10的導通電阻，藉此抑制輸出電壓Vout的過衝。
如以上所說明般，電壓調整器100將非調整檢測電路16的差動放大電路的動作電流設為與輸出電流對應的電流，因此於調整狀態下消耗電流變小。而且，於非調整狀態下足以檢測非調整的動作電流流動，因此可抑制輸出電壓的過衝。
另外，非調整檢測電路16利用NMOS電晶體25與定電流源26來構成輸出電路，於調整狀態下電流不流入輸出電路中，因此可減小消耗電流。
繼而，對實施方式的電壓調整器的變形例進行說明。
圖2是表示本實施方式的電壓調整器的另一例的電路圖。
圖2的電壓調整器100中，非調整檢測電路16包括定電流源27～定電流源29。再者，對與圖1中所示的電壓調整器100相同的構成元件賦予相同的符號，並適宜省略重覆的說明。
定電流源27連接在NMOS電晶體25的閘極與接地端子3之間。
圖2的電壓調整器100利用定電流源27將NMOS電晶體25的閘極下拉，因此於調整狀態下輸出電流非常小，即便於如差動放大電路的輸出變得不固定時，亦可使非調整檢測電路16的輸出確實地變成H位準。
因此，圖2的電壓調整器100因包括定電流源27，故可使調整狀態下的非調整檢測電路16的輸出進一步穩定化。
定電流源28與NMOS電晶體23在NMOS電晶體23的汲極與接地端子3之間並聯連接。
與NMOS電晶體23並聯連接的定電流源28對於抑制藉由將定電流源27與NMOS電晶體24並聯連接所產生的差動放大電路的輸入補償電壓（input offset voltage）有效。
定電流源29與PMOS電晶體20串聯連接。
於非調整狀態下輸出電晶體的閘極電壓V1被降低至0 V左右，因此PMOS電晶體20的閘極・源極間電壓變大，導通電阻變小。因此，非調整檢測電路16的差動放大電路的尾電流變大，因此電壓調整器100的非調整狀態下的消耗電流變大。與PMOS電晶體20串聯連接的定電流源29可將流向差動放大電路的尾電流限制成為了檢測非調整狀態所需要的電流值，因此可抑制消耗電流的增加。
以上，對本發明的實施方式進行了說明，但本發明並不限定於所述實施方式，當然可於不脫離本發明的主旨的範圍內進行各種變更。
例如，亦可將朝非調整檢測電路16的差動對中的輸入電壓設為對電壓V1進行位準轉換所得的另一電壓，而非輸出電晶體的閘極的電壓V1。另外，例如將非調整檢測電路16的輸出反相器設為包括NMOS電晶體25與定電流源26，但只要誤差放大電路的輸出邏輯相反，則亦可藉由PMOS電晶體與定電流源來構成。於此情況下，用於將非調整檢測電路的輸出邏輯固定的定電流源只要以將PMOS電晶體的閘極上拉的方式連接即可。
另外，基準電壓電路14亦可由與PMOS電晶體20相同的構成的電晶體來供給動作電流。若如此設計，則電壓調整器100可進一步削減調整狀態下的消耗電流。
1‧‧‧電壓輸入端子
2‧‧‧電壓輸出端子
3‧‧‧接地端子
10‧‧‧輸出電晶體
11、12‧‧‧電阻
13、14‧‧‧基準電壓電路
15‧‧‧誤差放大器
16‧‧‧非調整檢測電路
17‧‧‧過衝檢測電路
18、20、21、22‧‧‧PMOS電晶體
23、24、25‧‧‧NMOS電晶體
26、27、28、29‧‧‧定電流源
100‧‧‧電壓調整器
N1‧‧‧節點
V1‧‧‧電壓/閘極電壓
Vfb‧‧‧反饋電壓
Vss‧‧‧接地端子3的電壓
Vref1、Vref2‧‧‧基準電壓
Vin‧‧‧輸入電壓
Vout‧‧‧輸出電壓
I1~I4‧‧‧電流
圖1是表示本發明的實施方式的電壓調整器的電路圖。
圖2是表示本發明的實施方式的電壓調整器的另一例的電路圖。

Claims (7)

  1. 一種電壓調整器，其是包括過衝抑制功能的電壓調整器，其特徵在於包括： 反饋電路，輸出基於輸出電晶體所輸出的輸出電壓的反饋電壓； 誤差放大器，被輸入所述反饋電壓與基準電壓，並控制所述輸出電晶體的閘極電壓； 非調整檢測電路，具有以與所述輸出電晶體的輸出電流對應的電流進行動作的差動放大電路，及與所述差動放大電路的輸出端子連接的輸出反相器，根據所述輸出電晶體的閘極電壓來檢測所述電壓調整器的非調整狀態；以及 過衝抑制電路，具有若自所述非調整檢測電路接收表示已檢測到非調整狀態的訊號，則使過衝檢測動作變成有效的過衝檢測電路。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的電壓調整器，其中所述非調整檢測電路包括閘極與所述輸出電晶體的閘極連接的感測電晶體，且 所述感測電晶體流出所述差動放大電路的動作電流。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的電壓調整器，其中所述非調整檢測電路包括與所述感測電晶體串聯的第一定電流源。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的電壓調整器，其中所述非調整檢測電路包括與所述差動放大電路的輸出端子連接的第二定電流源。
  5. 如申請專利範圍第2項所述的電壓調整器，其中所述非調整檢測電路包括與所述差動放大電路的輸出端子連接的第二定電流源。
  6. 如申請專利範圍第3項所述的電壓調整器，其中所述非調整檢測電路包括與所述差動放大電路的輸出端子連接的第二定電流源。
  7. 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的電壓調整器，其中所述非調整檢測電路包括以與所述輸出電晶體的輸出電流對應的電流進行動作的基準電壓電路。
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