TWI557530B - Voltage regulator - Google Patents

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TWI557530B TW102107489A TW102107489A TWI557530B TW I557530 B TWI557530 B TW I557530B TW 102107489 A TW102107489 A TW 102107489A TW 102107489 A TW102107489 A TW 102107489A TW I557530 B TWI557530 B TW I557530B
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Description

電壓調節器
本發明係關於電壓調節器，更詳細而言係關於改善輸出電流變動時之過渡響應特性。
第6圖為表示具備以往之輸出電流檢測電路的電壓調節器。差動放大電路104藉由比較基準電壓電路103之輸出電壓和分壓電路106之輸出電壓，並控制輸出電晶體105之閘極/源極間電壓，使輸出端子102之電壓成為期待之電壓。輸出電流檢測電路107具備檢測電晶體112和輸出電流監視電路113和控制電路114。
在此，當電壓調節器之輸出電壓102由於負載電流之增加而下降時，差動放大電路104動作成增大輸出電晶體105之閘極/源極間電壓。輸出電晶體105和檢測電晶體112使用相同特性K值不同的電晶體，被電流鏡連接。因此，檢測電晶體112流通因應輸出端子102之負載電流的電流Im。輸出電流監視電路113係將流通檢測電晶體112之電流Im變換成電壓而輸出。控制電路114係接受從輸出電流監視電路113被輸出之電壓，而生成並 輸出控制訊號。差動放大電路104係從控制電路114接受控制訊號，而增加偏壓電流。
如上述說明般，以往之電壓調節器由於因應負載電流，輸出電流檢測電路控制差動放大電路104之偏壓電流，故過渡響應特性變佳(例如，參照專利文獻1)。
[先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2011-96210號公報
但是，在具備以往之輸出電流檢電路的電壓調節器中，因藉由差動放大電路104之輸出訊號檢測出負載電流，而控制差動放大電路104之偏壓電流，故難以即時對應於輸出電壓之下降。即是，負載電流從輕負載切換至重負載之情況下，因差動放大電路104之偏壓電流被壓縮，故有檢測輸出電壓下降之時的差動放大電路104之過渡響應特性差之課題。
本發明係為了解決上述課題，提供一種電壓調節器，該電壓調節器具備輸出電晶體之閘極端子，和在 檢測電晶體之閘極端子之間連接電阻元件，在電壓調節器之輸出端子和檢測電晶體之閘極端子間具備電容元件。
若藉由本發明之電壓調節器時，相對於輸出電壓隨著負載電流增加而下降，檢測電晶體可以迅速地流通電流，故輸出電流檢測電路可以快速地使差動放大電路之偏壓電流增加。依此，因可以縮小由於負載增加而導致輸出電壓的下降，故可改善過渡響應特性。
102‧‧‧輸出端子
103‧‧‧基準電壓電路
104‧‧‧差動放大電路
106‧‧‧分壓電路
107‧‧‧電流檢測電路
108‧‧‧輸出負載
113‧‧‧輸出電流監視電路
201‧‧‧預驅動器
301‧‧‧電壓檢測電路
401‧‧‧邏輯電路
第1圖為表示具備第一實施型態之輸出電流檢測電路的電壓調節器之電路圖。
第2圖為表示具備第一實施型態之輸出電流檢測電路的電壓調節器之其他例的電路圖。
第3圖為表示具備第二實施型態之輸出電流檢測電路的電壓調節器之電路圖。
第4圖為表示具備第三實施型態之輸出電流檢測電路的電壓調節器之電路圖。
第5圖為表示第二及第三實施型態之電壓檢測電路之一例的電路圖。
第6圖為表示具備以往之輸出電流檢測電路的電壓調節器的電路圖。
[第一實施型態]
第1圖為表示具備第一實施型態之輸出電流檢測電路的電壓調節器之電路圖。本實施型態之電壓調節器係由基準電壓電路103、差動放大電路104、輸出電晶體105、分壓電路106、輸出電流檢測電路107、電阻151和電容152所構成。輸出電流檢測電路107係由檢測電晶體112和輸出電流監視電路113和控制電路114所構成。
接著，針對本實施型態之電壓調節器之要素電路之連接予以說明。
基準電壓電路103係將輸出端子連接於差動放大電路104之反轉輸入端子。分壓電路106係被設置在輸出端子102和Vss端子100之間，其輸出端子連接於差動放大電路104之非反轉輸入端子。差動放大電路104係將輸出端子連接於輸出電晶體105之閘極。電阻151被設置在差動大電路104之輸出端子和檢測電晶體112之閘極之間。電容152係被設置在檢測電晶體112之閘極和輸出端子102之間。輸出電晶體105係將源極連接於Vin端子，將汲極連接於輸出端子102。檢測電晶體112係將源極連接於Vin端子，將汲極連接於輸出電流監視電路113。輸出電流監視電路113係將輸出端子連接於控制電路114。控制電路114係將輸出端子連接於差動放大電路104之動作電 流控制端子。
接著，針對本實施型態之電壓調節器之動作予以說明。
輸出電晶體105係藉由電阻151閘極與差動放大電路104之輸出端子AC分離，藉由電容152之電容耦合而與輸出端子102 AC結合。
當負載108從輕負載變動成重負載之時，從輸出端子102流至負載108之電流增加，輸出端子102之電壓下降。在此，檢測電晶體112之閘極係藉由電阻151和電容152之作用，可以接受輸出端子102之輸出電壓的下降。因此，不會等待差動放大電路104之輸出電晶體105之閘極/源極間電壓之控制，可以藉由檢測電晶體112使電流流至輸出電流監視電路113。其結果，可以經控制電路114而使差動放大電路104之偏壓電流增加。之後，依據差動放大電路104藉由分壓電路106之輸出電壓而控制輸出電晶體105之電壓，檢測電晶體112對輸出電流監視電路113供給電流。其結果，可以流通因應負載108之差動放大電路104之偏壓電流。
如上述說明般，本實施型態之電壓調節器，因藉由以輸出端子102之輸出電壓之變動控制檢測電晶體112之閘極，可對輸出電流之變動，迅速地控制差動放大電路104之偏壓電流，故可以改善過渡響應性。
並且，如第2圖所示般，即使與輸出電晶體105並聯，追加檢測電晶體112和成為電流鏡連接之預驅動器 201亦可。
當構成如此之時，輸出電流從輕負載變動成重負載之情況下，於輸出下降時，藉由電容152之電容耦合，預驅動器201之閘極/源極間電壓變大，可以從預驅動器供給輸出電流。因此，因藉由從預驅動器201被供給至輸出之電流，動作成使輸出電壓102上升，故可以更改善過渡響應性。
[第二實施型態]
第3圖為表示具備第二實施型態之輸出電流檢測電路的電壓調節器之電路圖。本實施型態之電壓調節器係在第一實施型態之電路追加電壓檢測電路301。電壓檢測電路301係被設置在輸出端子102和Vss端子100之間，輸出端子連接於檢測電晶體112之閘極。
接著，針對第二實施型態之電壓調節器之動作予以說明。
負載108從輕負載變動成重負載之情況下，電壓檢測電路301接受輸出端子102之輸出電壓之變動，輸出用以直接拉下檢測電晶體112之閘極電壓的電壓及電流。因此，藉由檢測電晶體112可以使電流流通於輸出電流監視電路113。其結果，可以經控制電路114而使差動放大器電路104之偏壓電流增加。依此，因比起第一實施型態較可以更快增加差動放大電路104之偏壓電流，故可以更改善過渡響應性。
在此，電壓檢測電路301係於檢測出輸出端子102之電壓下降時，輸出端子若為成為Vss端子之電壓的電路即可，即使由例如第5圖所示之電路所構成亦可。
第5圖所示之電壓檢測電路301係由空乏型NMOS電晶體501、502、503、504、電容505和電阻506所構成。輸入端子510連接於電壓調節器之輸出端子102，輸出端子511連接於檢測電晶體112之閘極。
並且，在第3圖之電路中，即使無電容152，亦可以取得相同之效果。
再者，即使與輸出電晶體105並聯，追加檢測電晶體112和成為電流鏡連接之預驅動器201亦可。
[第三實施型態]
第4圖為表示具備第三實施型態之輸出電流檢測電路的電壓調節器之電路圖。本實施型態之電壓調節器係在第二實施型態之電路中，經邏輯電路401(例如OR電路)將電壓檢測電路301之輸出輸入至控制電路114。
接著，針對第三實施型態之電壓調節器之動作予以說明。
負載108從輕負載變動至重負載之情況下，電壓檢測電路301接受輸出端子102之輸出電壓之變動，經邏輯電路401而對控制電路114輸出使差動放大電路104之偏壓電流的訊號增加。邏輯電路401係取電壓檢測電路301之訊號和輸出電流監視電路113之輸出電壓邏輯和(OR電 路之情況)，對控制電路114輸出訊號。其結果，可以經控制電路114而使差動放大器電路104之偏壓電流增加。依此，因比起其他實施型態可以更快增加差動放大電路104之偏壓電流，故可以更改善過渡響應性。
並且，在第4圖之電路中，即使無電容152和電容152，亦可以取得相同之效果。
再者，即使與輸出電晶體105並聯，追加檢測電晶體112和成為電流鏡連接之預驅動器201亦可。
100‧‧‧Vss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‧‧‧電流檢測電路
108‧‧‧輸出負載
112‧‧‧檢測電晶體
113‧‧‧輸出電流監視電路
114‧‧‧控制電路
151‧‧‧電阻
152‧‧‧電容

Claims (5)

  1. 一種電壓調節器，具備放大根據輸出電壓的電壓和基準電壓之差的差動放大電路，和藉由上述差動放大電路而被控制之輸出電晶體，對輸出端子輸出期待之上述輸出電壓，該電壓調節器之特徵為：具備電流檢測電路，該電流檢測電路具備閘極被連接於上述差動放大電路之輸出端子的檢測電晶體，和被連接於上述檢測電晶體之汲極的輸出電流監視電路，和被連接於上述輸出電流監視電路之輸出端子的控制電路，用以檢測出上述電壓調節器之輸出端子的輸出電流而控制上述差動放大電路之偏壓電流；電阻元件，該電阻元件被連接於上述差動放大電路之輸出端子和上述檢測電晶體之閘極之間；及電容元件，該被連接於上述電壓調節器之輸出端子和上述檢測電晶體之閘極之間。
  2. 一種電壓調節器，具備放大根據輸出電壓的電壓和基準電壓之差的差動放大電路，和藉由上述差動放大電路而被控制之輸出電晶體，對輸出端子輸出期待之上述輸出電壓，該電壓調節器之特徵為：具備電流檢測電路，該電流檢測電路具備閘極被連接於上述差動放大電路之輸出端子的檢測電晶體，和被連接於上述檢測電晶體之汲極的輸出電流監視電路，和被連接於上述輸出電流監視電路之輸出端子的控制電路，用以檢測出上述電壓調節器之輸出端子的輸出電流而控制上述差動放 大電路之偏壓電流；電阻元件，該電阻元件被連接於上述差動放大電路之輸出端子和上述檢測電晶體之閘極之間；及電壓檢測電路，該被連接於上述電壓調節器之輸出端子和接地端子之間，用以檢測出上述電壓調節器之輸出端子之電壓的下降，而控制成上述檢測電晶體之閘極之電壓成為接地電壓。
  3. 如請專利範圍第1或2項所記載之電壓調節器，其中具備電晶體，該電晶體係閘極與上述檢測電晶體之閘極連接，源極與上述輸出電晶體之源極連接，汲極與上述輸出電晶體之汲極連接的預驅動器。
  4. 一種電壓調節器，具備放大根據輸出電壓的電壓和基準電壓之差的差動放大電路，和藉由上述差動放大電路而被控制之輸出電晶體，對輸出端子輸出期待之上述輸出電壓，該電壓調節器之特徵為：具備電流檢測電路，該電流檢測電路具備閘極被連接於上述差動放大電路之輸出端子的檢測電晶體，和被連接於上述檢測電晶體之汲極的輸出電流監視電路，和被連接於上述輸出電流監視電路之輸出端子的控制電路，用以檢測出上述電壓調節器之輸出端子的輸出電流而控制上述差動放大電路之偏壓電流；及電壓檢測電路，該電壓檢測電路被連接於上述電壓調節器之輸出端子和接地端子之間，用以檢測上述電壓調節 器之輸出端子之電壓的下降，而對上述控制電路輸出檢測訊號。
  5. 如申請專利範圍第4項所記載之電壓調節器，其中具備：電阻元件，該電阻元件被連接於上述差動放大電路之輸出端子和上述檢測電晶體之閘極之間；電容元件，該電容元件被連接於上述電壓調節器之輸出端子和上述檢測電晶體之閘極之間；及電晶體，該電晶體係閘極與上述檢測電晶體之閘極連接，源極與上述輸出電晶體之源極連接，汲極與上述輸出電晶體之汲極連接的預驅動器。
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