TWI476558B - 電壓調節器 - Google Patents
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Description
本發明係關於以使輸出電壓成為一定的方式動作之電壓調節器。
首先針對從前的電壓調節器進行說明。圖4係顯示從前的電壓調節器。
輸出電壓VOUT變高時，分壓電路92的分壓電壓VFB也變高。此時，放大器94比較分壓電壓VFB與基準電壓VREF，當分壓電壓VFB比基準電壓VREF更高時，控制訊號VC也變高。如此一來，輸出電晶體91的導通電阻變大，輸出電壓VOUT變低。因此，輸出電壓VOUT成為一定。
此外，輸出電壓VOUT變低時，分壓電路92的分壓電壓VFB也變低。此時，放大器94比較分壓電壓VFB與基準電壓VREF，當分壓電壓VFB比基準電壓VREF更低時，控制訊號VC也變低。如此一來，輸出電晶體91的導通電阻變小，輸出電壓VOUT變高。因此，輸出電壓VOUT成為一定。
此處，設輸出電壓VOUT進而更低比特定電壓還要低。總之，設為輸出電壓VOUT未達目標(undershoot)。如此一來，電流加算電路95，以放大器94的動作電流變多的方式控制放大器94。因而，放大器94的回應特性變
好，未達目標很快就被改善，使電壓調節器之未達目標特性變佳(例如參照專利文獻1)。
〔專利文獻1〕日本專利特開2005-115659號公報
此處，設置作為當輸出電流成為過電流時限制輸出電流而使輸出電壓VOUT降低的保護功能之輸出電流限制電路。
此時，在從前的技術，即使藉由作為保護功能之輸出電流限制電路使輸出電壓VOUT變低，輸出電壓VOUT還是會未達目標(undershoot)，而電流加算電路95會提高輸出電壓VOUT。總之，保護功能變成不發揮作用。因而，電壓調節器的電路動作變得不安定。
本發明，係有鑑於前述課題而為之發明，提供可使電路安定地動作同時可使未達目標(undershoot)特性變佳之電壓調節器。
本發明，為了解決前述課題，提供一種電壓調節器，係以輸出電壓成為一定的方式動作之電壓調節器，具備：輸出前述輸出電壓之輸出電晶體，以前述輸出電壓未達目標時前述輸出電壓變高的方式動作之未達目標改善電路，及輸出電流成為過電流時，以使前述輸出電流不比前述過
電流還多的方式控制前述輸出電晶體之控制端子電壓，且使前述未達目標改善電路停止發揮功能之輸出電流限制電路。
在本發明，輸出電流成為過電流時，輸出電流限制電路使未達目標改善電路停止發揮作用，所以未達目標改善電路不使輸出電壓提高，藉由作為保護功能之輸出電流限制電路使輸出電壓變低。因而，過電流時，供電壓調節器之用的保護功能發揮作用，使電壓調節器之電路動作安定。
以下，參照圖面說明本發明之實施型態。
首先，說明電壓調節器之構成。圖1係顯示本發明之電壓調節器之方塊圖。圖2係顯示本發明之電壓調節器之電路圖。
電壓調節器，具備輸出電晶體10、分壓電路20、放大器30、未達目標改善電路40及輸出電流限制電路50。
未達目標改善電路40，具有偏置(offset)電壓產生電路41、比較器42、NMOS電晶體43~44以及反相器45。
輸出電流限制電路50，具有PMOS電晶體51~52、
電阻53~54以及NMOS電晶體55。
輸出電晶體10，將閘極連接於放大器30的輸出端子，將源極連接於電源端子，將汲極連接於電壓調節器之輸出端子。分壓電路20，被設於電壓調節器之輸出端子與接地端子之間。放大器30，將非反轉輸入端子連接於分壓電路20之輸出端子，將反轉輸入端子連接於基準電壓端子。未達目標改善電路40，根據分壓電壓VFB與基準電壓VREF與控制訊號Φ B，控制控制訊號VC。輸出電流限制電路50，根據控制訊號VC，控制控制訊號VC及控制訊號Φ B。
比較器42，將非反轉輸入端子連接於基準電壓端子，將反轉輸入端子中介著偏置電壓產生電路41連接於分壓電路20之輸出端子。NMOS電晶體43，將閘極連接於比較器42的輸出端子，將源極連接於接地端子，將汲極連接於NMOS電晶體44之源極。NMOS電晶體44，將閘極連接於反相器45的輸出端子，將汲極連接於輸出電晶體10之閘極。反相器45，將輸入端子連接於PMOS電晶體51與電阻53之連接點。
PMOS電晶體51，將閘極連接於輸出電晶體10之閘極，將源極連接於電源端子。電阻53，被設於PMOS電晶體51之汲極與接地端子之間。NMOS電晶體55，將閘極連接於PMOS電晶體51與電阻53之連接點，將源極連接於接地端子。電阻54，被設於電源端子與NMOS電晶體55之汲極之間。PMOS電晶體52，將閘極連接於電阻54
與NMOS電晶體55之汲極之連接點，將源極連接於電源端子，將汲極連接於輸出電晶體10之閘極。
輸出電晶體10，輸出輸出電壓VOUT。分壓電路20，分壓輸出電壓VOUT，輸出分壓電壓VFB。放大器30比較分壓電壓VFB與基準電壓VREF。其後，分壓電壓VFB比基準電壓VREF更高時，放大器30以輸出電晶體10之導通電阻變大而輸出電壓VOUT變低的方式控制控制訊號VC。此外，分壓電壓VFB比基準電壓VREF更低時，放大器30以輸出電晶體10之導通電阻變小而輸出電壓VOUT變高的方式控制控制訊號VC。輸出電壓VOUT未達目標(undershoot)時，未達目標改善電路40以輸出電壓VOUT變高的方式控制控制訊號VC。輸出電流IOUT變成過電流IL時，輸出電流限制電路50以輸出電流IOUT不比過電流IL多的方式控制控制訊號VC，且輸出電流限制電路50使未達目標改善電路40停止功能。
在未達目標改善電路40，偏置電壓產生電路41產生偏置電壓VO。比較器42，比較對分壓電壓VFB加算偏置電壓VO之電壓與基準電壓VREF，判定輸出電壓VOUT為未達目標(undershoot)時，以控制電晶體43導通的方式控制控制訊號Φ A。控制電晶體43，藉由控制訊號Φ A控制控制訊號VC。輸出電流IOUT變成過電流IL時，NMOS電晶體44及反相器45使未達目標改善電路40停止發揮功能。
在輸出電流限制電路50，PMOS電晶體51，根據輸出
電流IOUT使感測電流流動。感測電流變多時，產生於電阻53的電壓變高，產生於電阻54的電壓變高。產生於電阻53的電壓成為特定電壓時(控制訊號Φ B成為高位準時)，輸出電流限制電路50使未達目標改善電路40停止發揮功能。此外，產生於電阻54的電壓成為特定電壓時，輸出電流限制電路50以使輸出電流IOUT不變成比過電流IL還要多的方式控制控制訊號VC。
接著，說明電壓調節器之動作。圖3係顯示輸出電壓及輸出電流之時間圖。
通常之動作時(t0≦t<t1)，輸出電壓VOUT變高時，分壓電壓VFB也變高。放大器30比較分壓電壓VFB與基準電壓VREF，當分壓電壓VFB比基準電壓VREF更高時，控制訊號VC也變高。如此一來，輸出電晶體10的導通電阻變大，輸出電壓VOUT變低。因此，輸出電壓VOUT成為一定。
此外，輸出電壓VOUT變低時，分壓電壓VFB也變低。此時，放大器30比較分壓電壓VFB與基準電壓VREF，當分壓電壓VFB比基準電壓VREF更低時，控制訊號VC也變低。如此一來，輸出電晶體10的導通電阻變小，輸出電壓VOUT變高。因此，輸出電壓VOUT成為一定。
輸出電壓VOUT為未達目標時(t1≦t≦t2)，輸出電壓VOUT變低時，分壓電壓VFB也變低。比較器42，比較對分壓電壓VFB加算偏置電壓VO之電壓與基準電壓
VREF，對分壓電壓VFB加算偏置電壓VO之電壓比基準電壓VREF更低時，控制訊號Φ A成為高位準(high)。如此一來，NMOS電晶體43導通。此外，將於稍後敘述，但因輸出電流IOUT比過電流IL還要少，所以NMOS電晶體44也導通。因而，控制訊號VC變低，輸出電晶體10的導通電阻變小，輸出電壓VOUT變高。因而，未達目標(undershoot)很快被改善，電壓調節器之未達目標特性變好。此時，於顯示圖3之輸出電壓VOUT的時間圖，藉由未達目標改善電路40，輸出電壓VOUT成為以實線顯示之波形，但未達目標改善電路40不存在的場合，輸出電壓VOUT成為以虛線顯示之波形，輸出電壓VOUT未達目標之後升高到特定電壓為止的時間會變長。
輸出電流IOUT成為過電流IL時(t≧t3)，迅速變成重負荷，輸出電流IOUT成為過電流IL。根據輸出電晶體10之輸出電流IOUT，PMOS電晶體51使感測電流流動，感測電流變多，產生於電阻53的電壓變高。此電壓變成比NMOS電晶體55的閾值電壓更高時，NMOS電晶體55導通，NMOS電晶體55使電流流通，產生於電阻54的電壓變高。此電壓變成比PMOS電晶體52的閾值電壓的絕對值更高時，PMOS電晶體52導通，控制電壓VC變高，輸出電晶體10之導通電阻變高，輸出電壓VOUT變低。此時，例如輸出電壓VOUT成為0V。因而，過電流時，電壓調節器被保護。
此處，產生於電阻53的電壓(控制訊號Φ B)變成比
反相器45的反轉閾值電壓更高時，控制訊號Φ B對反相器45成為高位準，反相器45的輸出電壓成為低位準(LOW)。如此一來，NMOS電晶體44關閉，未達目標改善電路40變成不能控制控制訊號VC。因而，過電流時，未達目標改善電路40停止發揮功能。
如此進行的話，輸出電流IOUT成為過電流IL時，輸出電流限制電路50使未達目標改善電路40停止發揮作用，所以未達目標改善電路40不使輸出電壓VOUT提高，藉由作為保護功能之輸出電流限制電路50使輸出電壓VOUT變低。因而，過電流時，供電壓調節器之用的保護功能發揮作用，使電壓調節器之電路動作安定。
又，輸出電壓VOUT未達目標(undershoot)時，以輸出電壓VOUT很快變高的方式，未達目標改善電路40係使控制訊號VC降低，但是雖未圖示，未達目標改善電路40使放大器30的電流源之驅動電流變多亦可。
此外，未達目標改善電路40，係監視著分壓電壓VFB，但雖未圖示，改為監視輸出電壓VOUT亦可。此時，對應於分壓電壓VFB變更為輸出電壓VOUT，基準電壓被適當地設定。
此外，未達目標改善電路40，監視這具有一分壓比之分壓電路20的輸出電壓(分壓電壓VFB)，但雖未圖示，改為監視具有被新設的具其他分壓比之分壓電路的輸出電壓亦可。此時，對應於分壓電路20的輸出電壓變更為新設的分壓電路的輸出電壓，而基準電壓被適當地設
定。
此外，放大器30及未達目標改善電路40係被連接於同一基準電壓端子，但雖未圖示，被連接於不同的基準電壓端子亦可。
10‧‧‧輸出電晶體
20‧‧‧分壓電路
30‧‧‧放大器
40‧‧‧未達目標(undershoot)改善電路
42‧‧‧比較器
45‧‧‧反相器
50‧‧‧輸出電流限制電路
圖1係顯示本發明之電壓調節器之方塊圖。
圖2係顯示本發明之電壓調節器之電路圖。
圖3係顯示本發明之電壓調節器之輸出電壓及輸出電流之時間圖。
圖4係顯示從前之電壓調節器之方塊圖。
10‧‧‧輸出電晶體
20‧‧‧分壓電路
30‧‧‧放大器
40‧‧‧未達目標(undershoot)改善電路
50‧‧‧輸出電流限制電路
Claims (7)
- 一種電壓調節器，係以輸出電壓成為一定的方式動作之電壓調節器，其特徵為具備：輸出前述輸出電壓之輸出電晶體，以前述輸出電壓未達目標(undershoot)時前述輸出電壓變高的方式動作之未達目標改善電路，及輸出電流成為過電流時，以使前述輸出電流不比前述過電流還多的方式控制前述輸出電晶體之控制端子電壓，且使前述未達目標改善電路停止發揮功能之輸出電流限制電路。
- 如申請專利範圍第1項之電壓調節器，其中前述未達目標改善電路，在前述輸出電壓未達目標時以使前述輸出電壓變高的方式控制前述控制端子電壓。
- 如申請專利範圍第1項之電壓調節器，其中進而具備：分壓前述輸出電壓，輸出分壓電壓之分壓電路，及比較前述分壓電壓與基準電壓，當前述分壓電壓比前述基準電壓更高時以前述輸出電晶體之導通電阻變大而前述輸出電壓變低的方式控制前述控制端子電壓，當前述分壓電壓比前述基準電壓更低時以前述導通電阻變小而前述輸出電壓變高的方式控制前述控制端子電壓之放大器。
- 如申請專利範圍第3項之電壓調節器，其中前述未達目標改善電路，在前述輸出電壓未達目標時以使前述輸出電壓變高的方式控制前述放大器的電流源之 驅動電流。
- 如申請專利範圍第3項之電壓調節器，其中前述未達目標改善電路，具有：控制前述控制端子電壓之控制電晶體、比較根據前述分壓電壓之電壓與前述基準電壓，當前述輸出電壓判定為未達目標時以前述控制電晶體導通而前述導通電阻變小前述輸出電壓變高的方式控制前述控制端子電壓之比較器，以及當前述輸出電流成為前述過電流時，使前述未達目標改善電路停止功能之開關。
- 如申請專利範圍第5項之電壓調節器，其中前述未達目標改善電路，進而具有被設於前述比較器之輸入端子，產生偏置(offset)電壓之偏置電壓產生電路。
- 如申請專利範圍第1項之電壓調節器，其中前述輸出電流限制電路，具有：根據前述輸出電流使感測電流流動之感測電晶體，前述感測電流變多時產生變高的第一電壓之第一電阻，及前述第一電壓變高時產生變高的第二電壓之第二電阻；根據前述第一電壓使前述未達目標改善電路停止功能，根據前述第二電壓以前述輸出電流不會比前述過電流更多的方式控制前述控制端子電壓。
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