TWI448869B - Voltage regulator - Google Patents

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Description

電壓調整器
本發明，係關於由輸入電壓而將定電壓加以產生之電壓調整器。
一般而言，在電壓調整器，係將外部電容附加在輸出端子，其目的是使輸出電壓的安定化。在此電壓調整器的起動之前，係電荷完全不積蓄在外部電容，接著，在從起動之後開始，直到輸出電壓係產生定電壓之瞬間，充電電流流至外部電容。在此時所產生的充電電流，係因為外部電容的等價阻抗是低的狀態，所以過大的突入電流(rush current)會流入，在最壞的情況下亦會成為破壞的原因，該破壞例如：因為突入電流而造成打線接合(wire bonding)熔斷等等。因而，在電壓調整器，係對於突入電流(rush current)的產生而設置有將輸出段的電晶體加以限制之電路。
在此，說明關於先前的電壓調整器。第3圖，係表示先前的電壓調整器之電路圖。
電壓調整器係具備有：將藉由阻抗R31以及阻抗R32而從電壓調整器的輸出電壓被分壓而反饋之分壓電壓、與藉由基準電壓電路而產生的基準電壓，加以比較而將電壓調整器的輸出電壓予以控制之增幅電路25、將按照藉由此增幅電路25而輸出的電壓(閘極電壓)之汲極電流，加以輸出之輸出段的電晶體T23以及檢查用的電晶體T24、將電晶體T24的汲極電流的輸出目標處加以選擇之開關電路30、在電晶體T24的汲極電流係已成為事先已設定的檢測電流值以上之情況下，以汲極電流係變成未滿檢測電流值之方式，來將電晶體T23以及電晶體T24的閘極電壓加以控制之電流控制電路20、將電壓調整器的開關控制加以進行之開關電路26、以及，將藉由此開關電路26而電壓調整器已成為ON之時起算的時間，加以計數之計數電路27。
電流限制電路20係具有：實際上將過大的汲極電流進行限制之輸出電流限制電路21、以及，使用低於此輸出電流限制電路21的檢測電路值之檢測電流值，將過大的汲極電流加以限制之輸出電流限制電路22。在輸出電流限制電路21以及輸出電流限制電路22，計數電路27係按照已取得之經過時間來將開關電路30進行控制，此開關電路30係直到特定的經過時間，才將輸出電流限制電路22連接到電晶體T24，在超過特定的經過時間之後，將輸出電流限制電路21加以連接。
若藉由如此般的電壓調整器，則開關電路26係將電壓調整器控制到ON，增幅電路25係開始動作，另外，計數電路27係開始將經過時間加以計數。接著，因為已連接在輸出電壓端子的外部電容，係被急速地開始充電，所以電晶體T23係流過過大的汲極電流(突入電流)。根據此突入電流(rush current)，電晶體T24係將特定量的汲極電流，流到電流限制電路20。此時，開關電路30是將容易限制汲極電流之輸出電流限制電路22加以選擇的狀態，輸出電流限制電路22，係在汲極電流係已成為事先已設定的檢測電流值以上的情況下，以汲極電流是成為未滿檢測電流值的方式，來將電晶體T23以及電晶體T24的閘極電壓加以控制，將過大的汲極電流控制為變小。在電壓調整器成為ON之後，經過了特定的經過時間的情況下，開關電路30係會選擇：難以限制汲極電流之輸出電流限制電路21(例如：參照專利文獻1)。
[專利文獻1]日本特開2003-271251號公報。
但是，在具備有過熱保護電路的電壓調整器，係除了在電壓調整器成為ON而產生過大的突入電流(rush current)以外，還有在以檢出了過熱狀態的情事而將輸出電晶體加以控制而輸出電流已停止之後，溫度下降而輸出電流係再次開始流動的情況下，亦會產生有：將已連接在電壓調整器的輸出端子之外部電容，加以充電之過大的突入電流。
本發明係鑑於如此之重點，而提供一種電壓調整器，其是在過熱保護電路係檢測到過熱狀態而使輸出電晶體動作停止之後，溫度下降而輸出電晶體已動作時，將來自輸出電晶體之突入電流加以限制。
本發明係提供一種電壓調整器，其以具備：第一輸出電流限制電路，其具有第一檢測電流值、與第二輸出電流限制電路，其具有大於前述第一檢測電流值的第二檢測電流值、與過熱保護電路，其將溫度加以檢測，將表示過熱狀態或通常狀態的檢測訊號予以輸出、與檢測電路，其被輸入有前述過熱保護電路的檢測訊號、和輸入電壓的上昇訊號；前述檢測電路，係在被輸入有表示過熱狀態的檢測訊號時、與被輸入有表示通常狀態的檢測訊號之後，直到特定的時間經過之間，將前述第一輸出電流限制電路，設定在可動作，作為其特徵。
在本發明，係因為以具備有：檢測電流值低的輸出電流限制電路和檢測電流值高的輸出電流限制電路，從過熱保護電路檢測出過熱而輸出電流被停止的狀態開始，直到過熱保護被解除之後而在特定的時間之間，將檢測電流值低的輸出電流控制電路設為可動作的方式來構成，所以成為可將過熱保護解除後之過大的突入電流(rush current)加以限制。
以下，將本發明的實施形態，參照圖面來進行說明。
首先，說明關於電壓調整器。第1圖，係表示本發明的電壓調整器之電路圖。
第1圖的電壓調整器，係具備：分壓電阻R11以及R12、誤差增幅電路6、輸出電晶體T3、檢查用電晶體T4以及T5、輸出電流限制電路1、輸出電流限制電路2、過熱保護電路13、和檢測電路7。
分壓電阻R11以及R12，係將電壓調整器的輸出電壓進行分壓而將分壓電壓加以輸出。誤差增幅電路6，係將分壓電壓與基準電壓電路所輸出之基準電壓加以比較，將按照比較結果而生的電壓，輸出至輸出電晶體T3。檢查用電晶體T4以及T5，係共通地連接著輸出電晶體T3與閘極。因而，檢查用電晶體T4以及T5，係可將流過輸出電晶體T3的電流加以檢測。輸出電流限制電路1，係藉由檢查用電晶體T5的電流而將輸出電晶體T3的閘極電壓加以控制。輸出電流限制電路2，係藉由檢查用電晶體T4的電流而將輸出電晶體T3的閘極電壓加以控制。輸出電流限制電路2的檢測電流值，係高於輸出電流限制電路1的檢測電流值。過熱保護電路13，係將電壓調整器的過熱狀態予以檢測，將流到輸出電晶體T3的電流加以控制。檢測電路7，係藉由輸入電壓的開關訊號而將電壓調整器的脈衝上昇予以檢測，藉由過熱保護電路13的訊號而將電壓調整器之過熱加以檢測，將訊號輸出至輸出電流限制電路1。
在如此般的構成之電壓調整器，係如以下般地進行動作而將突入電流予以防止。
在電壓調整器的起動時之輸入電壓為已上昇的情況下，基準電壓係被輸入至誤差增幅電路6，但因為電壓調整器的輸出電壓係未被輸出，所以輸入到誤差增幅電路6的分壓電壓係變為低於基準電壓。因而，因為從誤差增幅電路6被輸出而輸入到輸出電晶體T3的閘極電壓亦變低，所以輸出電晶體T3的汲極電流係變得過大。藉由此過大的汲極電流(突入電流)而已連接在輸出電壓端子的外部電容係開始被急速地充電。根據此突入電流(rush current)，檢查用電晶體T4以及T5係將特定量的汲極電流，各別流到輸出電流限制電路2以及輸出電流限制電路1。
輸出電流限制電路1，係在檢查用電晶體T5的汲極電流係已成為事先已設定的檢測電流值以上的情況下，以汲極電流是成為未滿檢測電流值的方式，來將輸出電晶體T3以及檢查用電晶體T4以及T5的閘極電壓加以控制，將各別之汲極電流予以控制為變小。另外，在此時，輸出電流限制電路1以及輸出電流限制電路2雙方為進行動作，但因為輸出電流限制電路1係使用著低於輸出電流限制電路2的檢測電流值之檢測電流值，所以輸出電流限制電路1係以將輸出電晶體T3的突入電流予以變小之方式來進行控制。另外，檢測電路7係將內部的開關訊號、與基準電壓、與電壓調整器的過熱狀態，加以檢測，在電壓調整器係不是過熱狀態而開關訊號為ON狀態下，而且從基準電壓係達到了特定的電壓時開始，到渡過了特定的經過時間之後，檢測電路7是控制為：將輸出電流限制電路1的動作加以停止，只有輸出電流限制電路2進行動作。
另外，在電壓調整器的輸入電壓是已經上昇的情況，過熱保護電路13，係因除了周圍溫度以外，再加上由內部發熱所造成之溫度上昇，一檢測出特定的溫度，就使輸出電晶體T3的閘極電壓上昇至源極電壓而使輸出電流停止。此時，過熱保護電路13以及檢測電路7係將電壓調整器的過熱狀態加以檢測，而以輸出電流限制電路1為進行動作之方式來進行控制。之後，在因輸出電流已停止而變為沒有內部發熱，而且周圍溫度亦已下降低解除溫度以下之情況下，由過熱保護電路13而控制之輸出電晶體T3的閘極電壓為變低，所以已連接在輸出電壓端子之外部電容係開始被急速地充電。根據此突入電流，輸出電流限制電路1，係在檢查用電晶體T5的汲極電流係已成為事先已設定的檢測電流值以上的情況下，以汲極電流是成為未滿檢測電流值的方式，來將輸出電晶體T3以及檢查用電晶體T4以及T5的閘極電壓加以控制，將各別之汲極電流予以控制為變小。另外，在此時，輸出電流限制電路1以及輸出電流限制電路2雙方為進行動作，但因為輸出電流限制電路1係使用著低於輸出電流限制電路2的檢測電流值之檢測電流值，所以輸出電流限制電路1係以將輸出電晶體T3的突入電流予以變小之方式來進行控制。藉由進行下降，直到解除溫度以下之情事而輸出電流開始流動之後而特定的經過時間為已經過之後，檢測電路7係將輸出電流限制電路1的動作加以停止，僅讓輸出電流限制電路2進行動作。
接著，說明關於檢測電路7。第2圖，係表示本發明的電壓調整器的檢測電路之一例的電路圖。
檢測電路7，係一端為被接地之電容C17、電容C17的另一端係連接於基準電流源14，另外加強型(enhancement)NMOS電晶體15的汲極、以及，加強型NMOS電晶體16的汲極、個別被連接在比較器(comparator)18的輸入，比較器18係將輸出電流限制電路1的動作開始以及停止加以控制。
於NMOS電晶體15的閘極係連接有控制電路19，在不是過熱狀態而內部訊號的開關訊號為ON狀態，而且將內部的基準電壓加以檢測而達到了所希望的電壓之情況下，以成為ON狀態而控制單元19係將low訊號加以輸出。另外，在NMOS電晶體16的閘極，係被連接過熱保護電路的輸出訊號，過熱檢測狀態係輸出high訊號、其以外的狀態係輸出low訊號。在NMOS電晶體15、NMOS電晶體16的閘極其中任一者為high的情況，將電容C17的電荷放電加以控制而使比較器18的輸入訊號下降。比較器18，係將已積蓄在電容C17的電位與內部的基準電壓進行比較，在基準電壓係其電位高於已積蓄在電容C17的電位的情況，輸出電流限制電路1係處於動作狀態。
相反地，在NMOS電晶體15、NMOS電晶體16的閘極之任一方都為low的情況，藉由基準電流源14而定電流開始充電到電容C17，在已經過特定的時間之後，已積蓄在電容C17的電位係成為高於基準電壓之電位而輸出電流限制電路1係設為停止狀態。
1．．．輸出電流限制電路
2．．．輸出電流限制電路
6．．．增幅電路
7．．．檢測電路
13．．．過熱保護電路
R11~R12．．．電阻
T3~T5．．．PMOS電晶體
[第1圖]係表示本發明的電壓調整器之電路圖。
[第2圖]係表示本發明的電壓調整器的檢測電路之一例的電路圖。
[第3圖]係表示先前的電壓調整器之電路圖。
1．．．輸出電流限制電路
2．．．輸出電流限制電路
6．．．增幅電路
7．．．檢測電路
13．．．過熱保護電路
R11、R12．．．電阻
T3、T4、T5．．．PMOS電晶體

Claims (2)

  1. 一種電壓調整器，其特徵為：具備：第一輸出電流限制電路，其具有第一檢測電流值、與第二輸出電流限制電路，其具有大於前述第一檢測電流值的第二檢測電流值、與過熱保護電路，其進行檢測溫度，輸出表示過熱狀態或通常狀態的檢測訊號、與檢測電路，其被輸入有前述過熱保護電路的檢測訊號、和輸入電壓的上昇訊號；前述檢測電路，係在被輸入有表示過熱狀態的檢測訊號時、與被輸入有表示通常狀態的檢測訊號之後，直到經過特定的時間之間，將前述第一輸出電流限制電路，設定在可動作。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之電壓調整器，其中，前述檢測電路，係在被輸入前述輸入電壓的上昇訊號之後，直到經過特定的時間之間，將前述第一輸出電流限制電路，設定在可動作。
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