TWI314255B - Constant-voltage power supply circuit and method for controlling the same - Google Patents

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1314255 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係致關於設置有具有折回電流限制特性之過電 流保護電路的定電壓電源供應電路，以及控制此定電壓電 源供應電路之方法，且特別係關於一種定電壓電源供應電 路，其中提供建構該定電壓電源供應電路之各種電路之偏 動電流的增加，以回應於輸出電流的增加，藉以使過電流 Φ 保護電路能可靠地操作。 【先前技術】 爲了改善定電壓電源供應電路之反應速度以回應於其 輸出電壓之變動，已知有增加偏動電流之方法，該偏動電 流係施加於構成定電壓電源供應電之諸如誤差放大電路的 電路。另一已知方法提供一除了主回授迴路外之能高速反 應之第二回授迴路，以及利用該兩回授迴路來控制輸出電 Φ 壓。 在增加偏動電流至誤差放大電路的方法中，僅能實施 偏動電流中之限制性的增加，因爲此一電流將造成定電壓 電源供應電路之電流消耗增加。有鑑於此，某一電路（參 閱日本專利申請案第3 - 1 5 8 9 1 2號）以與定電壓電源供應 電路之輸出電流成比例的偏動電流來供應誤差放大電路， 藉以達成高速度反應以及低電流消耗兩者皆有。 第7圖爲顯示定電壓電源供應電路實例之圖式，該電 路可達成該高速反應及低功率消耗且設置具有折回特性之 -4 - .(2) 1314255 過電流保護電路。 第7圖之定電壓電源供應電路100包含參考電壓產生 電路102，用以產生及輸出預定參考電壓Vref ;輸出電壓 偵測目的電阻器R101及輸出電壓偵測目的電阻器R1 02， 用以藉由分壓呈現在輸出端子OUT之電壓的輸出電壓來 產生分壓VFB ;輸出電晶體M101，由PMOS電晶體所組 成，用以控制產生於輸出端子OUT之電流io，以回應於 φ 施加至其閘極之信號；誤差放大電路1 03，用以控制輸出 電晶體Ml 01之操作，以便使分壓 VFB相等於參考電壓 Vref ;偏動電流調整電路104，用以調整該誤差放大電路 1 03之偏動電流，以回應於該輸出電流i〇 ;以及過電流保 護電路105，具有折回之輸出電壓對輸出電流特性，而當 一旦輸出電流超過預定値而減低輸出電壓Vout時，可 降低輸出電流。 該誤差放大電路1〇3放大參考電壓Vref與分壓VFB φ 間之差異，用以提供至輸出電晶體Μ 1 0 1之閘極，藉以控 制輸出電晶體Μ101之操作而設定輸出電壓Vout相等於 定電壓。 在該偏動電流調整電路1 04中，當輸出電流i〇增加 時，用作偵測輸出電流i〇及輸出成比例於輸出電晶體 Ml 01之輸出電流io之電流的PMOS電晶體Ml 05之汲極 電流增加。該PMOS電晶體M105之汲極電流爲NMOS電 晶體Ml 06之汲極電流，使得與NMOS電晶體Ml 06形成 電流鏡電路之NMOS電晶體M107及M108的汲極電流亦 (4) 1314255 路1 Ο 5中所使用之ρ Μ 0 S電晶體Μ 1 Ο 4的驅動功率不足以 將對應於輸出電壓Vo ut之短路的短路電流帶在第8圖中 所示之點A ’而產生僅可將短路電流帶到點b之如實線所 示的該等實際特性。結果，輸出電晶體Ml 01之功率損失 將呈現主要於產生過度熱量，當實施定電壓電源供應電路 做爲1C晶片時，該過度熱量會導致故障於1C。 爲了使過電流保護電路105完全地操作而使短路電流 • 落在第8圖中所示之點A，該PMOS電晶體M104之驅動 功率需予以設定爲遠大於誤差放大電路103之驅動功率。 在PMOS電晶體M104之驅動功率中的增加將需要 PMOS電晶體Ml 04之裝置大小的增加，當實施定電壓電 源供應電路1 0 0爲IC晶片時，由於該裝置大小中的增加 將導致成本增加。此外，存在有增加過電流保護電路105 之操作電流之需要’結果在功率消耗上將增加。 因此’需要有一種具有折回特性之過電流保護電路的 # 定電壓電源供應電路，以及一種控制此一定電壓電源供應 電路之方法，其中短路電流可予以降低至預定的電流量而 無需增加PMOS電晶體M104之裝置大小，且無需增加過 電流保護電路1〇5之操作電流。 【發明內容】 本發明之一般目的在於提供一種定電壓電源供應電路 以及一種控制該電路之方法，以實質地排除由先前技術之 限制及缺點所造成之一或更多的問題。 -7- (5) 1314255 本發明之另一及更特定的目的在於提供一種具有過電 流保護電路之定電壓電源供應電路，以及一種控制此一定 電壓電源供應電路之方法，其中短路電流可予以降低至預 定的電流量而無需增加過電流保護電路的電路大小，且無 需增加過電流保護電路之操作電流。 爲了要達成根據本發明之上述目的，提供一種定電壓 電源供應電路，用以將施加於輸入端子之輸入電壓轉換成 φ 用於自輸出端子輸出之預定的定電壓，包含：一輸出電晶 體，用以自該輸入端子供應輸出電流至該輸出端子，以回 應於所施加之控制信號；一參考電壓產生電路單元，用以 產生預定之參考電壓；一輸出電壓偵測電路單元，用以偵 測於該輸出端子處之輸出電壓，以產生一與所偵測到之輸 出電壓成比例的比例電壓；一誤差放大電路單元，用以接 收預定之偏動電流來控制該輸出電晶體之操作，使得該比 例電壓變成等於該參考電壓；一偏動電流調整電路單元， φ 用來以該偏動電流來供應該誤差放大電路單元，以回應於 輸出自該輸出電晶體之該輸出電流；以及一過電流保護電 路單元，用以控制該輸出電晶體而降低輸入電壓及輸出電 流，使得當輸出電壓係在額定電壓時，於降低該輸出電壓 至一接地電位時，該輸出電流變成預定之短路電流量，以 回應於該輸出電流超過一預定的過電流保護電流量，其中 ，該誤差放大電路單元被組構而使得其回應於該輸出電壓 之電壓變動的反應速度反應於所接收到之偏動電流而改變 ，以及該偏動電流調整電路單元被組構來暫緩將該偏動電 -8- (6) 1314255 流供應至該誤差放大電路單元，以回應於該輸出電壓之降 低至預定電壓。 一種定電壓電源供應電路之控制方法，用以將施加於 輸入端子之輸入電壓轉換成用於輸出自輸出端子之預定的 定電壓，其中，該定電壓電源供應電路包含一輸出電晶體 ，用以自該輸入端子供應輸出電流至該輸出端子以回應於 所施加之控制信號，以及一輸出電壓控制單元，用以產生 預定的參考電壓及一與一出現在該輸出端子之輸出電壓成 比例的比例電壓，以使用至少一誤差放大電路來放大該參 考電壓與該比例電壓間之差値，並施加該所放大之差値於 該輸出電晶體之控制節點，該方法包含以一偏動電流來供 應該誤差放大電路，以回應於輸出自該輸出電晶體之輸出 電流，以及暫緩該偏動電流之供應至該誤差放大電路，以 回應於該輸出電壓之降低至該預定電壓。 根據本發明之至少一實施例，當具有折回特性之過電 流保護電路單元開始操作時，偏動電流調整電路單元暫緩 供應偏動電流至用以驅動輸出電晶體之電路，例如配置於 定電壓電源供應電路中之誤差放大電路單元。此將用以僅 留下固定式偏動電流。因此，即使當使用具有相容於或小 於習知過電流保護電路之驅動功率的電晶體時，以及輸出 電晶體之操作係控制於過電流保護電路之操作時，則藉由 該過電流保護電路所設定之短路電流可全部地降低至所想 要之電流量。 (7) 1314255 【實施方式】 在下文中，將參照附圖來說明本發明之實施例。 [第一實施例] 第1圖爲依據本發明第一實施例之定電壓電源供應電 路實例的圖式。 在第1圖中，定電壓電源供應電路1從輸入至輸入端 子IN內之輸入電壓Vin產生預定的定電壓，而自輸出端 子OUT輸出一輸出電壓Vout，從輸出端子OUT所輸出之 輸出電壓 Vout施加至一耦接於該輸出端子OUT的負載 10。該定電壓電源供應電路1可被實施爲單一 1C晶片。 第1圖之定電壓電源供應電路1包含參考電壓產生電 路2，用以產生及輸出預定參考電壓Vref ;輸出電壓偵測 目的電阻器R1及R2，用以藉由分壓輸出電壓Vout來產 生及輸出分壓VFB ;輸出電晶體Ml，由PMOS電晶體所 組成，用以控制產生於輸出端子OUT之電流io，以回應 於施加至其閘極之信號；第一誤差放大電路3，用以控制 輸出電晶體Ml之操作，以便使該分壓VFB等於參考電壓 Vref ;偏動電流調整電路4，用以調整第一誤差放大電路 3之偏動電流以回應於輸出電流io ;以及過電流保護電路 5，具有折回之輸出電壓對輸出電流特性，而當一旦輸出 電流i〇變成比預定之過電流保護電流量更大而減少輸出 電壓Vout時，可降低輸出電流i〇。該參考電壓產生電路 2對應於參考電壓產生電路單元，電阻器R1及R2對應於 -10- (8) 1314255 輸出電壓偵測電路單元，第一誤差放大電路3對應於第一 誤差放大電路單元，偏動電流調整電路4對應於偏動電流 調整電路單兀’以及過電流保護電路5對應於過電流保護 電路單元。參考電壓產生電路2，電阻器R1及R2，以及 第一誤差放大電路3構成輸出電壓控制單元。 第一誤差放大電路3包含運算放大器A1、PM0S電 晶體M2、以及定電流源1 1及1 2。偏動電流調整電路4 • 包含PMOS電晶體M5及NMOS電晶體M6至M9。過電 流保護電路5包含運算放大器A2、PMOS電晶體M3及 M4、以及電阻器R3及R4。該PMOS電晶體M2對應於第 一電晶體’ NMOS電晶體M9對應於控制電路，以及定電 流源1 1及1 2對應於定電流電路。 輸出電晶體Ml係連接於輸入端子IN與輸出端子 OUT之間’以及電阻器Ri及R2係串聯連接於輸出端子 OUT與接地端子之間。 Φ 在第一誤差放大電路3中，PMOS電晶體M2及定.電 流源1 2係串聯連接於輸入端子IN與接地電位之間，以及 PMOS電晶體M2自定電流源12接收預定的偏動電流。 在PMOS電晶體M2與定電流源12間之接合點係耦 接至輸出電晶體Μ1之閘極，運算放大器A1具有其連接 至PMOS電晶體M2閘極之輸出端子，其接收分壓VFB之 反相輸入節點，及其接收參考電壓Vref之非反相輸入節 點。該運算放大器A1自該定電流源11接收預定之偏動 電流。 -11 - (9) 1314255 在偏動電流調整電路4中，PMOS電晶體M5具有其 源極節點耦接至輸入端子IN，以及其閘極節點耦接於輸 出電晶體Ml之閘極節點。NMOS電晶體M6至M8以 NMOS電晶體M6連接於PMOS電晶體M5之汲極與接地 電位之間而構成電流鏡電路。NM 0 S電晶體Μ 6至Μ 8之 閘極連接在一起，且接合點係耦接至NMOS電晶體Μ6之 汲極。NMOS電晶體Μ7係並聯連接至定電流源11。 φ NMOS電晶體Μ8及Μ9之串聯連接則與定電流源12並聯 連接，NMOS電晶體M9之閘極接收該分壓VFB。 在過電流保護電路5之中，PMOS電晶體M3具有其 源極節點耦接於輸入端子IN，以及其閘極節點耦接於輸 出電晶體Ml之閘極節點。電阻器R4係連接於PMOS電 晶體Μ 3之汲極與接地電位之間，P Μ 0 S電晶體Μ 3與電 阻器R4間之接合點係耦接至運算放大器Α2之非反相輸 入節點。運算放大器Α1具有其非反相輸入節點接收分壓 • VFB以及輸出節點耦接至PMOS電晶體Μ4之閘極。 PMOS電晶體M4係連接於輸入端子IN與輸出電晶體Ml 的閘極之間，電阻器R3係連接於輸入端子IN與PMOS 電晶體M4的閘極之間。 有了此組態，第一誤差放大電路3控制輸出電晶體 Ml之操作，使得輸入至運算放大器A1內之分壓變成等 於參考電壓Vref。當輸出電流i〇增加時，輸出與輸出電 晶體Ml之輸出電流成比例的電流之PMOS電晶體M5的 汲極電流會增加。汲極電流id5爲NMOS電晶體M6之汲 -12- (11) 1314255 電壓時，NMOS電晶體M9會關閉，藉以截 io成比例之PMOS電晶體M2的一部分偏動 下來自定電流源1 2之偏動電流。這將相對 Ml而減少第一誤差放大電路3的驅動功率 流i 〇可完全地減小至如第2圖中之點A所 電流量，即使P Μ 0 S電晶體Μ4之驅動功率年 替換地，可在第1圖中做成設置’而使 φ 大電路的PMOS電晶體M2被去除。在此情 電源供應電路1具有如第3圖中所示之組構 ，相同於第1圖之元件將藉由相同的符號來 其說明將予以省略，而僅描述不同於第1圖 第3圖不同於第1圖的是，其中去除 M2、定電流源12、及NMOS電晶體Μ8，I 晶體Μ9係與NMOS電晶體Μ7串聯連接。 在第3圖中，第一誤差放大電路3包 φ Α1及定電流源11，而具有運算放大器Α1 耦接至輸出電晶體Ml之閘極電極。運算放 其反相輸入節點接收參考電壓Vref以及其 點接收分壓VFB。 偏動電流調整電路4包含PMOS電晶體 電晶體M6，M7，及M9。NMOS電晶體M6 成電流鏡電路。NMOS電晶體M9及M7之 定電流源1 1並聯連接。 有了此組構，若輸出電流io比預定的 斷與輸出電流 電流，而僅留 於輸出電晶體 ，使得輸出電 示的預定短路 目當小。 得第一誤差放 況下，定電壓 。在第3圖中 加以指示，且 之組構。 PMOS電晶體 认及NMOS電 含運算放大器 之輸出節點係 大器 A1具有 非反相輸入節 :M5 及 NMOS 及M7 —起構 串聯連接係與 過電流保護電 -14- (12) 1314255 流量更小，則NMOS電晶體M9之源極電壓爲NMOS電晶 體M7之汲極電壓，其實質上等於NMOS電晶體M7之閘 極電壓，且該NMOS電晶體M9係在打開狀態中。NMOS 電晶體M7之汲極電流爲施加於運算放大器A 1之偏動電 流，使得施加於運算放大器A 1之偏動電流將與輸出電流 i〇之增加而成比例地增加。結果，當輸出電流i〇增加時 ，回應於輸出電壓V〇ut之變動的第一誤差放大電路3的 φ 反應速度會增加。 當輸出電流i〇超過預定的過電流保護電流量，以便 觸發過電流保護電路5之操作而使輸出電壓Vout的掉落 時，NMOS電晶體M9之閘極電壓亦掉落。當輸出電壓 Vout係降低至預定電壓時，NMOS電晶體M9會關閉，藉 以截斷運算放大器A 1之與輸出電流io成比例的一部分偏 動電流，而僅留下來自定電流源1 1之偏動電流。這將相 對於輸出電晶體Μ 1而減小第一誤差放大電路3的驅動功 φ 率，使得輸出電流i〇可完全降低至如第2圖中之點Α所 示的預定短路電流量，即使PMO S電晶體M4之驅動功率 相當小。 如上所述地，若輸出電流i〇超過預定之過電流保護 電流量而觸發過電流保護電路5之操作以使輸出電壓 Vout下降時，依據第一實施例之定電壓電源供應電路將 暫緩從偏動電流調整電路4供應偏動電流至第一誤差放大 電路3，藉以相對於輸出電晶體Μ 1而滅小第一誤差放大 電路3之驅動功率。照這樣，當具有折回特性之過電流保 -15- (13) 1314255 護電路操作時，短路電流可降低至預定的電流量而無需相 對於輸出電晶體Μ1來增加過電流保護電路之驅動功率。 此外，在過電流保護電路中被使用來控制輸出電晶體操作 之電晶體可爲具有小電流驅動功率之電晶體，其對抑制由 於晶片大小之增加所造成之成本及電流消耗上的增加將有 所助益。 • [第二實施例] 在上述第一實施例中，單一誤差放大電路係設置來控 制輸出電晶體之操作。替換地，本發明可應用於具有此組 構之定電壓電源供應電路，亦即，輸出電晶體之操作係同 時藉由第一誤差放大電路及第二誤差放大電路來予以控制 的組態，該第一誤差放大電路具有具備盡可能大之直流增 益的優異直流特性，該第二誤差放大電路高速地回應於輸 出電壓Vout之變動。本發明之第二實施例將針對此一組 • 態。 第4圖爲顯示依據本發明第二實施例之定電壓電源供 應電路實例的圖式。在第4圖中，相同於第1圖之元件將 藉由相同的符號來加以指示，且其說明將予以省略，而僅 描述不同於第1圖之組構。 第4圖不同於第1圖的是，其中額外地設置一高速反 應於輸出電壓Vout之第二誤差放大電路6。有了此改變 ，現將指定第1圖之定電壓電源供應電路1爲定電壓電源 供應電路la，該定電壓電源供應電路la可被實施爲單一 -16- (14) 1314255 1C晶片。 第4圖之定電壓電源供應電路la包含：參考電壓產 生電路2 ;輸出電壓偵測目的電阻器ri及R2 ;輸出電晶 體Ml;第一誤差放大電路3’用以控制輸出電晶體Ml之 操作’以便使分壓VFB等於參考電壓Vref;第二誤差放 大電路6，筒速地回應於輸出電壓vout之變動，用以控 制輸出電晶體Ml之操作，以便使分壓VFB等於參考電壓 φ Vref ;偏動電流調整電路4，用以調整第一誤差放大電路 3及第二誤差放大電路6之偏動電流，以回應於輸出電流 i〇;以及過電流保護電路5。該第一誤差放大電路3及第 二誤差放大電路6 —起構成一誤差放大電路單元。 第二誤差放大電路6包含運算放大器A3及定電流源 1 3，具備有運算放大器A3之輸出節點耦接於輸出電晶體 Μ1的閘極節點。該運算放大器A3具有其反相輸入節點 接收參考電壓Vref以及其非反相輸入節點接收分壓VFB # 。該運算放大器A3從定電流源13接收預定之偏動電流 。在偏動電流調整電路4中，NMOS電晶體M9及M8之 串聯連接係與定電流源1 3並聯連接。 在此組態中，第一誤差放大電路3被設計而使得供應 自定電流源Π及1 2之偏動電流係盡可能小地予以設定， 以便盡可能大地設定直流增益，藉以提供優異的直流特性 ;第二誤差放大電路6被設計而使得供應自電流源1 3之 偏動電流係盡可能大地予以設定，以便達成高速操作。 若輸出電流i〇小於預定的過電流保護電流® ’則 -17 - (15) 1314255 NMOS電晶體M9之源極電壓爲NMOS電晶體M8之汲極 電壓，其實質上等於NMOS電晶體M8之閘極電壓，且該 NMOS電晶體M8係在打開狀態中。NMOS電晶體M8之 汲極電流i d 8爲施加於運算放大器A3之偏動電流，使得 施加於運算放大器A3之偏動電流類似於運算放大器A 1 之偏動電流，將與輸出電流i〇之增加而成比例地增加。 結果，當輸出電流i〇增加時，回應於輸出電壓Vout之變 φ 動的第一誤差放大電路3及第二誤差放大電路6兩者的反 應速度均會增加。 當輸出電流i〇超過預定的過電流保護電流量而觸發 過電流保護電路5之操作，以致使輸出電壓Vout掉落時 ，NMOS電晶體M9的閘極電壓亦會掉落。當輸出電壓 Vout降低至預定電壓時，NMOS電晶體M9會關閉，藉以 截斷運算放大器A3之與輸出電流io成比例的一部分偏動 電流，而僅留下來自定電流源13之偏動電流。這將相對 • 於輸出電晶體Μ 1而減小第二誤差放大電路6的驅動功率 ，使得輸出電流io可完全地降低至如第2圖中之點Α所 示之預定短路電流量，即使PMOS電晶體M4之驅動功率 相當小。 在第4圖中，可去除第一誤差放大電路3之PMOS電 晶體M2，亦即，去除PMOS電晶體M2及定電流源12， 而運算放大器A1之輸出節點係連接至輸出電晶體Ml之 閘極’具備有分別輸入至運算放大器A 1之反相輸入節點 及非反相輸入節點的參考電壓Vref及分壓VFB。 -18- (16) 1314255 如上所述地，若輸出電流i〇超過預定之過電流保護 電流量而觸發過電流保護電路5之操作以使輸出電壓 Vout下降時，依據第二實施例之定電壓電源供應電路將 暫緩從偏動電流調整電路4供應偏動電流至第二誤差放大 電路6，藉以相對於輸出電晶體Μ 1而減小第二誤差放大 電路6之驅動功率。照這樣，當具有折回特性之過電流保 護電路操作時，短路電流可降低至預定的電流量而無需相 對於輸出電晶體來增加過電流保護電路之驅動器功率。 [第三實施例] 在上述第一及第二實施例中，可設置相位補償電路以 實施相位補償，而相對於負回授迴路上所產生之信號的頻 帶來減低偏動電流調整電路之增益。本發明之第三實施例 將針對此一組態。 第5圖爲顯示依據本發明第三實施例之定電壓電源供 應電路實例的圖式。第5圖顯示具有相同於第4圖中所示 組態之定電壓電源供應電路的實例，相同於第4圖之該等 元件將藉由相同的符號來加以指示，且其說明將予以省略 ，而僅描述不同於第1圖之組構。 第5圖不同於第1圖的是，其中額外地配置相位補償 電路於第4圖之偏動電流調整電路4之中，以實施相位補 償，而相對於形成供運算放大器A 1及A3用之負回授迴 路上所產生之信號的頻帶來降低偏動電流調整電路之增益 。有了此改變，現將指定第4圖之偏動電流調整電路4爲 -19- (18) 1314255 容器C2及電阻器R6之組合各自構成一低通濾波器’藉 以用作相位補償電路。藉由電阻器R5之阻抗及電容器C 1 之容抗所決定之頻帶’以及藉由電阻器R6之阻抗及電容 器C2之容抗所決定之頻帶各自設定於其中偏動電流調整 電路4b之增益具有其峰値的頻率，這將相對於負回授迴 路上所產生之信號的頻帶而降低增益，藉以降低該偏動電 流調整電路4b之峰値增益。因此，可防止偏動電流調整 電路4b之操作變得不穩定。 在第5圖中，其中偏動電流調整電路4b之增益具有 其峰値的頻帶係藉由電阻器之阻抗及電容器之容抗來予以 設定。替換地，可提供使得其中偏動電流調整電路4b之 增益具有其峰値的頻帶變化以回應於輸出電流i〇。在如此 之情況中，可使用第6圖之電路來取代第5圖之電路。在 第6圖中，相同於第5圖之該等元件將藉由相同的符號來 加以指示，且其說明將予以省略，而僅描述不同於第5圖 之組構。 第6圖不同於第5圖的是，其中設置NMOS電晶體 M10至M12以取代電阻器R5及R6。 在第6圖中，該偏動電流調整電路4b用作調整第一 誤差放大電路3及第二誤差放大電路6之偏動電流，以回 應於輸出電流io;且包含PMOS電晶體M5、NM0S電晶 體M6至M12、以及電容器C1及C2«NMOS電晶體M6 至M12以及電容器C1及C2構成電流鏡電路，NMOS電 晶體M10至M12進一步構成電流鏡電路。 -21 - (19) 1314255 在此組態中，NMOS電晶體Μ 1 1及Μ 1 2之汲極電流 與NMOS電晶體Ml 0之汲極電流成比例。NMOS電晶體 Μ 1 0之汲極電流與PMOS電晶體M5之汲極電流相同，使 得NMOS電晶體Ml 1及Ml2之汲極電流與輸出電流i〇成 比例。換言之，NMO S電晶體Μ 1 1及Μ 1 2的阻抗反比於 輸出電流i〇，當NMOS電晶體Ml 1及Ml 2之阻抗變小時 ，實施相位補償之頻帶會上升，藉以達成比第5圖之情況 φ 更寬廣範圍的有效相位補償，而獲得相同於第5圖之情況 中的優點。因此，可使偏動電流調整電路4b之操作變得 更穩定。 照這樣，依據本發明第三實施例之定電壓電源供應電 路產生相同於第二實施例之優點，且進一步地使偏動電流 調整電路4b之操作穩定。伴隨著該穩定化，第一誤差放 大電路3及第二誤差放大電路6之操作亦將穩定，藉以提 供穩定於所有的頻率條件的輸出電壓。 • 在第一至第三實施例中，分壓係施加於NMOS電晶體 M9之閘極。替換地，用以分壓輸出電壓Vout之電位分壓 器電路可分開地設置以產生分壓而施加於NMOS電晶體 M9之閘極。在第一至第三實施例中，若提供NMOS電晶 體M7及M8時’則NMOS電晶體M9係連接至NMOS電 晶體Μ 8，這僅爲非限制性之實例。n Μ 0 S電晶體Μ 9可 替換地連接至NMOS電晶體Μ7。替換地，各自對應於 NMOS電晶體M9之NMOS電晶體可分別地連接至NMOS 電晶體M7及M8。 -22- (20) 1314255 雖然已參照實施例來描述本發明，但本發明並未受限 於該等實施例’而是各種變化及修正可予以完成而不會背 離如附錄申請專利範圍中所陳明之本發明的範疇。 本發明係依據2005年4月19日藉由日本專利局所申 請之日本優先權專利申請案第2005-121295號爲主，其整 個內容係結合於本文供參考。 # 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示依據本發明第一實施例之定電壓電源供 應電路實例的圖式； 第2圖係顯示第1圖中所示之定電壓電源供應電路之 輸出電壓及輸出電流之特性的實例圖式； . 第3圖係顯示依據本發明第一實施例之定電壓電源供 應電路另一實例的圖式； 第4圖係顯示依據本發明第二實施例之定電壓電源供 Φ 應電路實例的圖式； 第5圖係顯示依據本發明第三實施例之定電壓電源供 應電路實例的圖式； 第6圖係顯示依據本發明第三實施例之定電壓電源供 應電路另~實例的圖式； 第7圖係顯示習知技藝定電壓電源供應電路之實例的 圖式；以及 第8圖係顯示第7圖中所示之定電壓電源供應電路之 輸出電壓及輸出電流之特性的實例圖式。 -23-

Claims (1)

1. (1) 1314255 十、申請專利範圍 1. 一種定電壓電源供應電路，用以將施加於輸入端 子之輸入電壓轉換成用於自輸出端子輸出之預定的定電壓 ，包含： 一輸出電晶體，用以自該輸入端子供應一輸出電流至 該輸出端子，以回應於所施加之控制信號； 一參考電壓產生電路單元，用以產生預定之參考電壓 > 一輸出電壓偵測電路單元，用以偵測於該輸出端子處 之輸出電壓，以產生一與該所偵測到之輸出電壓成比例的 比例電壓； 一誤差放大電路單元，用以接收預定之偏動電流來控 制該輸出電晶體之操作，使得該成比例電壓變成等於該參 考電壓； 一偏動電流調整電路單元，用來以該偏動電流來供應 應該誤差放大電路單元，以回應於輸出自該輸出電晶體之 該輸出電流；以及 一過電流保護電路單元，用以控制該輸出電晶體而降 低該輸出電壓及該輸出電流，使得當該輸出電壓係在額定 電壓時，於降低該輸出電壓至一接地電位時，該輸出電流 變成一預定之短路電流量，以回應於該輸出電流超過一預 定的過電流保護電流量， 其中，該誤差放大電路單元被組構，而使得其回應於 該輸出電壓之電壓變動的反應速度反應於該所接收到之偏 -25- (2) 1314255 動電流而改變，以及該偏動電流調整電路單元被組構來暫 緩將該偏動電流供應至該誤差放大電路單元，以回應於該 輸出電壓降低至預定電壓。 2.如申請專利範圍第1項之定電壓電源供應電路， 其中，該偏動電流調整電路單元被組構來以與輸出自該輸 出電晶體之該輸出電流成比例的該偏動電流供應該誤差放 大電路單元。 φ 3 .如申請專利範圍第1項之定電壓電源供應電路， 其中，該誤差放大電路單元包含： 一運算放大器，用以放大該比例電壓與該參考電壓間 之差値； 一第一電晶體，用以放大該運算放大器之輸出信號， 以施加該控制信號於該輸出電晶體之控制節點；以及 定電流源電路，用以分別供應偏動電流至該運算放大 器及該第一電晶體； • 其中，該偏動電流調整電路單元被組構來供應偏動電 流至該運算放大器及該第一電晶體的至少其中之一，以及 暫緩將該偏動電流供應至該運算放大器及該第一電晶體的 該至少其中之一，以回應於該輸出電壓降低至該預定電壓 〇 4.如申請專利範圍第1項之定電壓電源供應電路， 其中，該誤差放大電路單元包含： 一運算放大器，用以放大該比例電壓與該參考電壓間 之差値，以施加該控制信號至該輸出電晶體之控制節點； -26- 1314255 ⑶ 以及 一定電流源電路，用以供應預定之偏動電流至該運算 放大器， 其中，該偏動電流調整電路單元被組構來供應偏動電 流至該運算放大器，及暫緩將該偏動電流供應至該運算放 大器，以回應於該輸出電壓降低至該預定電壓。 5. 如申請專利範圍第1項之定電壓電源供應電路， 其中，該誤差放大電路單元包含第一及第二誤差放大電路 ，該第一及第二誤差放大電路具有不同的特性來控制該輸 出電晶體，以便使該比例電壓等於該參考電壓，以及該偏 動電流調整電路單元被組構來暫緩將該偏動電流供應至該 第一及第二誤差放大電路的至少其中之一，以回應於該輸 出電壓降低至該預定電壓。 6. 如申請專利範圍第5項之定電壓電源供應電路， 其中，該第一誤差放大電路具有一比該第二誤差放大電路 之直流增益更大的直流增益。 7. 如申請專利範圍第5項之定電壓電源供應電路， 其中，該第二誤差放大電路具有比該第一誤差放大電路更 大之回應於該輸出電壓之電壓變動的反應速度。 8. 如申請專利範圍第1項之定電壓電源供應電路， 其中，該偏動電流調整電路單元包含一相位補償電路，用 以藉由降低該偏動電流調整電路單元相對於由該輸出電晶 體、該輸出電壓偵測電路單元、及該誤差放大電路單元所 形成之負回授迴路上所產生之信號頻帶的增益來實施相位 -27- (4) 1314255 補償。 9 .如申請專利範圍第8項之定電壓電源供應電路， 其中，該相位補償電路被組構來改變其頻率特性以回應於 輸出自該輸出電晶體之該輸出電流。 1 0 .如申請專利範圍第3項之定電壓電源供應電路， 其中，該偏動電流調整電路單元包含： 一電流偵測電晶體，具有其控制節點耦合至該輸出電 φ 晶體之該控制節點，及其電流輸入節點與該輸出電晶體一 起耦合至該輸入節點，以輸出一與輸出自該輸出電晶體之 該輸出電流成比例的電流； 一電流鏡電路，用來以一與輸出自該電流偵測電晶體 之該電流成比例的偏動電流來供應該運算放大器及該第一 電晶體的該至少其中之一；以及 一控制電路，用以使該電流鏡電路來暫緩將該偏動電 流供應至該運算放大器及該第一電晶體的該至少其中之一 # ，以回應於該輸出端子處之該輸出電壓降低至該預定電壓 〇 11.如申請專利範圍第1 〇項之定電壓電源供應電路 ，其中，該電流鏡電路包含： 一輸入側電晶體，用以接收輸出自該電流偵測電晶體 之該電流； 至少一輸出側電晶體，用來以一與輸入至該輸入側電 晶體中之該電流成比例的電流來供應該運算放大器及該第 一電晶體的該至少其中之一；以及 -28- (5) 1314255 一相位補償電路，包含至少一低通濾波器，該至少一 低通瀘波器係連接在該輸入側電晶體的控制節點與該至少 一輸出側電晶體的控制節點之間。 1 2 .如申請專利範圍第4項之定電壓電源供應電路， 其中，該偏動電流調整電路單元包含： 一電流偵測電晶體，具有其控制節點耦合至該輸出電 晶體之該控制節點，及其電流輸入節點與該輸出電晶體一 φ 起耦合至該輸入節點，以輸出一與輸出自該輸出電晶體之 該輸出電流成比例的電流； 一電流鏡電路，用來以一與輸出自該電流偵測電晶體 之該電流成比例的偏動電流來供應該運算放大器；以及 一控制電路，用以使該電流鏡電路暫緩將該偏動電流 供應至該運算放大器，以回應於該輸出端子之該輸出電壓 降低至該預定電壓。 1 3 .如申請專利範圍第1 2項之定電壓電源供應電路 # ，其中，該電流鏡電路包含： 一輸入側電晶體，用以接收輸出自該電流偵測電晶體 之該電流 ： 一輸出側電晶體，用來以一與輸入至該輸入側電晶體 之該電流成比例的電流來供應該運算放大器；以及 一相位補償電路，包含一低通濾波器，該低通濾波器 係連接在該輸入側電晶體的控制節點與該輸出側電晶體的 控制節點之間。 1 4 .如申請專利範圍第5項之定電壓電源供應電路， -29- (6) 1314255 其中，該偏動電流調整電路單元包含： 一電流偵測電晶體，具有其控制節點耦合至該輸出電 晶體之該控制節點，及其電流輸入節點與該輸出電晶體一 起耦合至該輸入節點，以輸出一與輸出自該輸出電晶體之 該輸出電流成比例的電流； 一電流鏡電路，用來以一與輸出自該電流偵測電晶體 之該電流成比例的偏動電流來供應該第一誤差放大電路及 φ 該第二誤差放大電路；以及 一控制電路，用以使該電流鏡電路暫緩將該偏動電流 供應至該第二誤差放大電路，以回應於該輸出端子之該輸 出電壓降低至該預定電壓。 1 5 .如申請專利範圍第1 4項之定電壓電源供應電路 _ ，其中，該電流鏡電路包含： 一輸入側電晶體，用以接收輸出自該電流偵測電晶體 之該電流 ： • 輸出側電晶體，用來以與輸入至該輸入側電晶體之該 電流成比例的個別電流來供應該第一誤差放大電路及該第 二誤差放大電路；以及 一相位補償電路，包含低通濾波器，該等低通濾波器 係連接在該輸入側電晶體的控制節點與該個別輸入側電晶 體的控制節點之間。 1 6.如申請專利範圍第1 1項之定電壓電源供應電路 ，其中，該相位補償電路之低通濾波器具有一電阻器，用 以改變該低通濾波器之阻抗以回應於輸出自該電流偵測電 -30- (7) 1314255 晶體之該電流。 1 7.如申請專利範圍第丨6項之定電壓電源供應電路 ’其中，該電阻器爲一 MOS電晶體，且該相位補償電路 被組構來改變該MOS電晶體之閘極-源極電壓，以回應 於輸出自該電流偵測電晶體之該電流。 1 8 .如申請專利範圍第1項之定電壓電源供應電路， 其中’該輸出電晶體、該參考電壓產生電路單元、該輸出 • 電壓偵測電路單元、該誤差放大電路單元、該偏動電流調 整電路單元、及該過電流保護電路單元被實施於單一積體 電路（1C)上。 19. 一種定電壓電源供應電路之控制方法，用以將施 加於輸入端子之輸入電壓轉換成用於輸出自輸出端子之預 定的定電壓，其中，該定電壓電源供應電路包含一輸出電 晶體，用以自該輸入端子供應輸出電流至該輸出端子以回 應於所施加之控制信號，以及一輸出電壓控制單元，用以 # 產生預定的參考電壓及一與一出現在該輸出端子之輸出電 壓成比例的比例電壓，以使用至少一誤差放大電路來放大 該參考電壓與該比例電壓間之差値，並施加該所放大之差 値於該輸出電晶體之控制節點，該方法包含·· 以一偏動電流來供應該誤差放大電路，以回應於輸出 自該輸出電晶體之該輸出電流；以及 暫緩該偏動電流之供應至該誤差放大電路，以回應於 該輸出電壓降低至該預定電壓。 20. 如申請專利範圍第1 9項之方法，其中，與輸出 -31 - (8) 1314255 自該輸出電晶體之該輸出電流成比例的偏動電流被供應至 該誤差放大電路。

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