JP3687653B2 - Stabilized power circuit - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、安定化電源回路に関し、特に、位相補償を行う技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
位相補償を行う安定化電源回路には、例えば特許文献1、特許文献2に記載されたものがある。
【0003】
【特許文献1】
特開2000−47738号公報(図5及び段落0002)
【特許文献2】
特開2001−195138号公報(図5〜図8)
【0004】
従来の安定化電源回路(以下、シリーズレギュレータという)を図9に示す。
従来のシリーズレギュレータ50は、電圧出力部51と、出力電圧検出部52と、誤差増幅部53と、基準電圧部54とを備えている。
【0005】
基準電圧部54は、誤差増幅部53に基準電圧を供給するため、誤差増幅部53に接続されている。誤差増幅部53は、出力電圧検出部52によって検出された出力電圧Voutと基準電圧部54から供給された基準電圧との誤差電圧が0となるような制御信号を電圧出力部51に供給するものである。誤差増幅部53は、差動増幅器55と、増幅器56と、位相補償回路57とを備えている。
【0006】
位相補償回路57は、シリーズレギュレータ50の動作を安定化させるために位相補償を行う回路であり、抵抗R51とコンデンサC52とが直列に接続された回路によって構成されている。
【0007】
このような従来のシリーズレギュレータ50において、電圧出力部51は、誤差増幅部53から供給された制御信号に基づき、入力端子Pinから供給された供給電圧Vinから出力電圧Voutを生成し、出力端子Poutに出力する。
【0008】
出力電圧検出部52は、電圧出力部51から出力された出力電圧Voutを検出する。差動増幅器55は、検出された出力電圧Voutと基準電圧部54から供給された基準電圧との誤差電圧を増幅し、増幅器56は、この増幅した誤差電圧をさらに増幅して制御信号を生成し、電圧出力部51に供給する。
【0009】
このように、シリーズレギュレータ50では、誤差電圧に対応する制御信号を電圧出力部51に帰還することにより、出力電圧Voutが安定化する。
このシリーズレギュレータ50の出力端子Poutには、一般的に、出力用のコンデンサC51が接続される。このコンデンサC51は、負荷が急変した場合の過渡応答を良くするためのものである。
【0010】
また、シリーズレギュレータ50には、半導体集積回路(IC)で形成されたものもあり、この場合、コンデンサC51は、IC化されたシリーズレギュレータ50に、外付けされる。
【0011】
従来から、このコンデンサC51としては、アルミ電解コンデンサが使用されていた。ところが、リップル電圧低減、高周波特性、実装面積低減の要求に応じ、アルミ電解コンデンサと比較して等価直列抵抗(ESR)の小さい積層セラミックコンデンサ等が使用されつつある。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
コンデンサC51にアルミ電界コンデンサを使用した場合、ESRがある程度大きいので、ESRが帰還抵抗として作用し、位相余裕を確保することができる。これに対し、積層セラミックコンデンサではESRが小さく、位相の戻りが少ないため、位相余裕を確保することが難しくなる。尚、この位相余裕とは、図10(a),(b)に示す反転増幅器(負帰還)の電圧ゲインと位相の周波数特性において、電圧ゲインが1になる周波数における位相に、360°を加えた値(φ11)をいう。
【0013】
この動作を図10に示す。
図10(a)は、電圧ゲインGの周波数特性を示し、図10(b)は、位相角φの周波数特性を示す。
図10(a)に示すように、位相補償回路57のコンデンサC52及び増幅器56で構成されるミラー容量と電流I1とで、カットオフ周波数f1が決定される。周波数fがこのカットオフ周波数f1以下(f<f1)であれば、電圧ゲインGは1以上である。
【0014】
周波数fが増加して、f1<f<f11の周波数帯域になると、電圧ゲインGは減衰する。ここで、抵抗R51は、電圧ゲインGが1付近における位相遅れを無くすために挿入された帰還抵抗であり、図10(b)に示すA点付近で位相遅れが減少する。
【0015】
しかし、周波数fがさらに増加してf11<fになると、電圧ゲインGは、抵抗R51の影響により上昇する。電圧ゲインGが、電圧ゲイン1を越える。このとき、差動増幅器55等、内部素子の誤差電圧の位相遅れがあると、図10(b)に示すように、f=f12において位相余裕φ11が小さくなってしまう。
位相余裕が小さいとシリーズレギュレータ50の動作が不安定になり、発振等も起こりうる。
【0016】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、安定して動作することが可能な安定化電源回路を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の観点に係る安定化電源回路は、
直流電圧が供給され、制御信号に基づいて直流の出力電圧を出力する電圧出力部と、
前記電圧出力部が出力した出力電圧と基準電圧との誤差電圧を生成する差動増幅器と、
前記誤差電圧を増幅して前記制御信号として前記電圧出力部に出力する増幅器と、
前記増幅器の前記誤差電圧を入力する端子と前記制御信号を出力する端子との間に直列に接続された抵抗及び第1のコンデンサを有し、該制御信号を該誤差電圧に帰還させて位相補償を行い、該制御信号の周波数特性に、前記誤差電圧を増幅する際の利得が1を越える周波数帯域に第1のカットオフ周波数を設定し、該第1のカットオフ周波数よりも高い周波数における位相余裕を30°〜90°の範囲で保持させる第1の位相補償回路と、
前記第1の位相補償回路の抵抗に並列に接続された第2のコンデンサを有し、前記制御信号の周波数特性における前記第1のカットオフ周波数よりも高く且つ利得が1以下となる周波数帯域に第2のカットオフ周波数を設定し、該第2のカットオフ周波数よりも高い周波数における利得を1未満にする第2の位相補償回路とを備える、ことを特徴とする。
このような構成によれば、安定化電源回路は、安定して動作する。
【0020】
尚、前記電圧出力部は、第1の主電極と第2の主電極と該第1の主電極及び該第2の主電極間の導通状態を制御する第1の制御電極とを有し、前記増幅器の前記制御信号を出力する端子に該第1の制御電極が接続され、前記直流電圧が供給される端子に該第1の主電極が接続され、前記出力電圧が出力される端子に該第2の主電極が接続された第1のトランジスタによって構成され、
前記増幅器は、前記第1の主電極と前記第1の制御電極との間に接続された定電流回路と、第3の主電極と第4の主電極と該第3の主電極及び該第4の主電極間の導通状態を制御する第2の制御電極とを有し該第2の制御電極が前記誤差電圧を入力する端子を構成して前記差動増幅器の出力端子に接続され、該第3の主電極が前記制御信号を出力する端子を構成して前記第1の制御電極に接続され、該第4の主電極が接地された第2のトランジスタによって形成されてもよい。
この場合には、前記第1のトランジスタは、NPN形バイポーラトランジスタ、PNP形バイポーラトランジスタ、Nチャネル形電界効果トランジスタ又はPチャネル形電界効果トランジスタのうちのいずれかであってもよい。前記第2のトランジスタは、NPN形バイポーラトランジスタ、PNP形バイポーラトランジスタ、Nチャネル形電界効果トランジスタ又はPチャネル形電界効果トランジスタのうちのいずれかであってもよい。
【0021】
又、前記電圧出力部は、第1の主電極と第2の主電極と該第1の主電極及び該第2の主電極間の導通状態を制御する第1の制御電極とをそれぞれ有してダーリントン接続された複数段のトランジスタを備え、前記増幅器の前記制御信号を出力する端子に該複数段のトランジスタのうちの初段のトランジスタの該第1の制御電極が接続され、前記直流電圧が供給される端子に該複数のトランジスタのうちの最終段のトランジスタの第1の主電極が接続され、前記出力電圧が出力される端子に該最終段のトランジスタの第2の主電極が接続されていてもよい。
【0022】
又、前記電圧出力部は、前記直流電圧が供給される端子に接続された第1の主電極と前記出力電圧が出力される端子に接続された第2の主電極と該第1及び第2の主電極間の導通状態を制御する第1の制御電極とを有し、
前記増幅器は、
前記第1の主電極と前記第1の制御電極との間に接続された定電流回路と、
第3の主電極と第4の主電極と該第3の主電極及び該第4の主電極間の導通状態を制御する第2の制御電極とをそれぞれ有してダーリントン接続された複数段のトランジスタとによって形成され、
前記複数段のトランジスタのうちの初段のトランジスタの第2の制御電極が前記誤差電圧を入力する端子を構成して前記差動増幅器の出力端子に接続され、該複数段のトランジスタのうちの最終段のトランジスタの第3の主電極が前記制御信号を出力する端子を構成して前記第1の制御電極に接続され、最終段のトランジスタの第4の主電極が接地されていてもよい。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る安定化電源回路を図面を参照して説明する。
尚、本実施の形態では、安定化電源回路をシリーズレギュレータと記して説明する。
【0024】
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係るシリーズレギュレータを示す構成図である。
本実施の形態に係るシリーズレギュレータ1は、電圧出力部11と、出力電圧検出部12と、誤差増幅部13と、基準電圧部14と、を備えている。
電圧出力部11は、誤差増幅部13から供給された制御信号に基づき、入力端子Pinから供給された供給電圧Vinから出力電圧Voutを生成し、出力電圧Voutを出力端子Poutに出力するものである。電圧出力部11は、例えば、NPN形バイポーラトランジスタQ1からなる。
【0025】
出力端子Poutと接地との間には、負荷が急変した場合の過渡応答を良好にするためのコンデンサC1が接続されている。
出力電圧検出部12は、出力電圧を検出するものであり、抵抗R1,R2で構成されている。抵抗R1,R2は、出力端子Poutと接地との間に直列に接続され、分圧回路を形成している。
【0026】
基準電圧部14は、誤差増幅部13に接続され、誤差増幅部13に基準電圧Vrefを供給する。
誤差増幅部13は、出力電圧検出部12から供給された検出電圧と、基準電圧部14の基準電圧Vrefとの誤差電圧を増幅し、増幅した誤差電圧を制御信号にしてトランジスタQ1に出力するものである。誤差増幅部13は、差動増幅器21と、定電流回路22と、増幅器23と、位相補償回路24と、を備えている。差動増幅器21は、出力電圧検出部12から供給された検出電圧と基準電圧部14から供給された基準電圧Vrefとの誤差電圧を差動増幅するものであり、定電流回路25と、トランジスタQ3〜Q6とを備えている。
【0027】
定電流回路25は、トランジスタQ3〜Q6に定電流を供給する回路であり、入力端子Pinに接続されている。
トランジスタQ3,Q4は、PNP形バイポーラトランジスタであり、トランジスタQ5,Q6はNPN形バイポーラトランジスタである。トランジスタQ3〜Q6は、差動増幅するためのトランジスタであり、トランジスタQ5,Q6は、カレントミラー回路を構成する。
【0028】
トランジスタQ3のエミッタとトランジスタQ4のエミッタとは、定電流回路25に接続されている。トランジスタQ3のベースは、基準電圧部14に接続され、トランジスタQ4のベースは、抵抗R1と抵抗R2との接続点に接続されている。
【0029】
トランジスタQ5のコレクタは、トランジスタQ3のコレクタに接続され、エミッタは、接地されている。トランジスタQ6のコレクタは、トランジスタQ4のコレクタに接続され、エミッタは接地されている。
トランジスタQ5,Q6のベースは、ともにトランジスタQ6のコレクタに接続されている。尚、トランジスタQ5,Q6で構成されるカレントミラー回路は、誤差増幅部13内で、比較的大きなミラー容量を有している。
【0030】
一方、定電流回路22は、トランジスタQ1に定電流を出力するものであり、トランジスタQ1のコレクタとベースとの間に接続されている。
増幅器23は、差動増幅器21から出力された出力信号に基づいてトランジスタQ1のベースに供給される電流量を制御する回路である。増幅記23は、例えばNPN形バイポーラトランジスタQ2で構成されている。トランジスタQ2のベースは、トランジスタQ5のコレクタに接続されている。トランジスタQ2のコレクタが、トランジスタQ1のベースに接続され、トランジスタQ2のエミッタは、接地されている。
【0031】
位相補償回路24は、シリーズレギュレータ1の位相補償を行う回路である。位相補償回路24は、抵抗R3と、コンデンサC2,C3と、を備えている。コンデンサC2と抵抗R3とは直列に接続されている。この直列のコンデンサC2と抵抗R3が、トランジスタQ2のコレクタとベースとの間に接続されている。コンデンサC3は、抵抗R3の両端に並列に接続されている。
【0032】
直列に接続されたコンデンサC2と抵抗R3とは、ユニティゲイン(電圧ゲイン1)において位相余裕を確保するための回路である。コンデンサC3は、シリーズレギュレータ1の内部素子の動作遅れに対応する位相補償を、ユニティゲイン周波数以上の周波数帯域で行うためのコンデンサである。このコンデンサC3による位相補償がシリーズレギュレータ1の内部素子の動作遅れによる影響が出る帯域よりも低周波帯域から行われるように、コンデンサC3の容量値は、設定されている。
【0033】
次に、本実施形態に係るシリーズレギュレータ1の動作を説明する。
トランジスタQ1は、入力端子Pinから供給された供給電圧Vinから、ベースに供給されたベース電流に基づく出力電圧Voutを出力する。
出力電圧検出部12は、出力電圧Voutを分圧し、分圧した電圧を差動増幅器21に供給する。
【0034】
差動増幅器21は、出力電圧検出部12から供給された分圧電圧と基準電圧部14から供給された基準電圧Vrefとの誤差電圧を増幅し、増幅した誤差電圧をトランジスタQ2のベースに供給する。トランジスタQ2のベースには、増幅した誤差電圧に応じたベース電流が流れる。
【0035】
出力電圧Voutが低下して、出力電圧検出部12から供給された分圧電圧が基準電圧部14の基準電圧Vrefよりも低くなると、トランジスタQ2のベースに流れるベース電流は少なくなる。トランジスタQ2のベース電流が少なくなると、トランジスタQ2のコレクタ電流が少なくなり、トランジスタQ1のベース電流は増加する。このため、トランジスタQ1の等価抵抗は小さくなり、トランジスタQ1のコレクタ電流が増えるため、出力電圧Voutは上昇する。
【0036】
一方、出力電圧Voutが上昇して、出力電圧検出部12から供給された分圧電圧が基準電圧部14の基準電圧Vrefよりも高くなると、トランジスタQ2のベース電流は増え、コレクタ電流が増える。このため、トランジスタQ1の等価抵抗は大きくなり、トランジスタQ1のコレクタ電流が減るため、出力電圧Voutは低下する。
【0037】
このようにして、誤差電圧を反転増幅した制御信号をトランジスタQ1に与えるシリーズレギュレータ1は、出力電圧Voutを安定化させる。
次に、シリーズレギュレータ1の位相補償の動作を、図2に基づいて説明する。
尚、図2(a)は、電圧ゲインGの周波数特性を示し、図2(b)は、位相角φの周波数特性を示す。
【0038】
誤差増幅部13の周波数特性は、電圧ゲインが1を越えるような周波数帯域で、コンデンサC2と、トランジスタQ2により形成されるミラー容量と、定電流回路22の電流とによって決定される第1のカットオフ周波数f1を有し、ユニティゲイン付近の位相余裕が確保される。
【0039】
また、誤差増幅部13の周波数特性は、ユニティゲイン周波数よりも高い周波数帯域で、電圧ゲインが1を下回る周波数帯域に、抵抗R3、コンデンサC3、コンデンサC2、トランジスタQ2により形成されるミラー容量及び定電流回路22の電流によって決定される第2のカットオフ周波数を有する。
【0040】
図2(a)に示すように、電圧ゲインGは、周波数fがf<f0の場合、一定である。周波数fが増加してf0≦f<f1になると、電圧ゲインGは、図2(a)に示すように減少する。これは、トランジスタQ1とコンデンサC1とで決るカットオフ周波数f0の影響である。尚、図2(a),(b)に示す直線pは、コンデンサC1と接続される負荷のインピーダンスによって決まる周波数特性を示す。
【0041】
また、周波数fがf1≦f<f3のときには、コンデンサC2の容量と、定電流回路22に流れる電流とトランジスタQ2で構成されるミラー容量とによって決定されるカットオフ周波数f1によって、電圧ゲインGはさらに減少する。
ユニティゲイン周波数f2付近では、図2(b)に示すように、抵抗R3の効果により位相遅れが低減し、位相余裕は30°〜90°確保される。前述のように位相余裕とは、図2(b)に示す反転増幅器(負帰還)の電圧ゲインと位相の周波数特性において、電圧ゲインが1になる周波数における位相に、360°を加えた値をいう。
【0042】
周波数fがf3≦f<f4になると、電圧ゲインGは、図2(a)に示すように、再び、増える。これは、コンデンサC2と抵抗R3との作用による。
周波数fがf4≦fになると、電圧ゲインGは、図2(a)に示すように減少する。これは、コンデンサC3により抵抗R3の効果が抑制されたことによるものである。また、等価的に直列となったコンデンサC2,C3の容量と、トランジスタQ2によるミラー容量と、定電流回路22の電流で決定されるカットオフ周波数の影響で、電圧ゲインGは、f>f3においては、1未満になる。そのため、発振はせず、動作が安定する。
【0043】
以上説明したように、本実施形態によれば、誤差増幅部13の周波数特性が、コンデンサC2とトランジスタQ2とにより形成されるミラー容量及び定電流回路22の電流で決定されるカットオフ周波数f1と、抵抗R3とコンデンサC3とコンデンサC2とトランジスタQ2により形成されるミラー容量及び定電流回路22の電流で決定されるカットオフ周波数と、を有する。これにより、ユニティゲイン周波数f2においては、位相余裕が確保される。また、ユニティゲイン周波数f2よりも高周波帯域では、内部素子による動作遅れに対応する位相補償が行われるので、出力コンデンサC1のESRが低くて位相戻りが小さい場合でも、動作を安定させることができる。
【0044】
また、IC内部素子の位相遅れを対策できることから、プロセスのばらつきによるシリーズレギュレータ1の位相補償のばらつきを調整することができる。
また、位相余裕を、コンデンサと抵抗との線形素子だけで設定することができるため、容易に位相余裕の設定を行うことができる。
また、素子のトラジション周波数(Trasition Frequency:電流増幅度が1となる周波数)の影響も低減することができる。
【0045】
[第2の実施形態]
図3は、本発明の第2の実施形態に係るシリーズレギュレータの構成図であり、図1中の要素と共通する要素には、共通の符号を付している。
【0046】
前述の第1の実施形態のシリーズレギュレータ1では、電圧出力部11がNPN形バイポーラトランジスタQ1で構成され、増幅器23がNPN形バイポーラトランジスタQ2で構成されている。これらのトランジスタQ1又はQ2は、PNP形トランジスタに変更することが可能である。
【0047】
図3のシリーズレギュレータ2では、電圧出力部11が、PNP形バイポーラトランジスタであるトランジスタQ7で構成されている。図3のシリーズレギュレータ2の増幅器23は、PNP形バイポーラトランジスタであるトランジスタQ8で構成されている。シリーズレギュレータ2の他の構成は、図1と同様になっている。トランジスタQ7のコレクタは、出力端子Poutに接続され、トランジスタQ7のエミッタは、入力端子Pinに接続されている。トランジスタQ7のベースが、トランジスタQ8のエミッタに接続されている。トランジスタQ8のベースは、トランジスタQ5のコレクタに接続されている。トランジスタQ8のコレクタが接地されている。そして、トランジスタQ8のエミッタとベースとの間に、位相補償回路24が接続されている。
【0048】
次に、シリーズレギュレータ2の動作を説明する。
トランジスタQ7は、ベースに供給されたベース電流に基づく出力電圧Voutをコレクタから出力する。出力電圧検出部12は、出力電圧Voutを分圧し、分圧した電圧を差動増幅器21に供給する。差動増幅器21は、出力電圧検出部12から供給された分圧電圧と基準電圧部14から供給された基準電圧Vrefとの誤差電圧を増幅し、増幅した誤差電圧をトランジスタQ8のベースに供給する。トランジスタQ8のベースには、増幅した誤差電圧に応じたベース電流が流れる。
【0049】
出力電圧Voutが低下して、出力電圧検出部12から供給された分圧電圧が基準電圧部14の基準電圧Vrefよりも低くなると、トランジスタQ8のベースに流れるベース電流は増加する。トランジスタQ8のベース電流が増加すると、トランジスタQ8のエミッタ電流が増加し、トランジスタQ7のベース電流は増加する。このため、トランジスタQ7の等価抵抗は小さくなり、トランジスタQ7のコレクタ電流が増えるため、出力電圧Voutは上昇する。
【0050】
一方、出力電圧Voutが上昇して、出力電圧検出部12から供給された分圧電圧が基準電圧部14の基準電圧Vrefよりも高くなると、トランジスタQ8のベース電流は減少し、トランジスタQ8のエミッタ電流が低下する。このため、トランジスタQ7の等価抵抗は大きくなり、トランジスタQ7のコレクタ電流が減るため、出力電圧Voutは低下する。
【0051】
このようにトランジスタQ7,Q8を備えるシリーズレギュレータ2では、トランジスタQ7,Q8が、第1の実施形態のトランジスタQ1,トランジスタQ2と同様に作用する。位相補償回路24は、第1の実施形態と同様に、制御信号の位相補償を行う。したがって、シリーズレギュレータ2は、第1の実施形態のシリーズレギュレータ1と同様の作用効果を奏する。
【0052】
[第3の実施形態]
図4は、本発明の第3の実施形態に係るシリーズレギュレータの構成図であり、図1中の要素と共通する要素には、共通の符号を付している。
【0053】
前述の第1の実施形態のシリーズレギュレータ1では、電圧出力部11がNPN形バイポーラトランジスタQ1で構成され、増幅器23がNPN形バイポーラトランジスタQ2で構成されている。これらのトランジスタQ1,Q2と、差動増幅部21内のトランジスタQ3〜Q6とは、電界効果トランジスタに変更することが可能である。
【0054】
図4のシリーズレギュレータ3では、電圧出力部11が、Nチャネル形電界効果トランジスタであるトランジスタQ9で構成されている。シリーズレギュレータ3の増幅器23は、Nチャネル形電界効果トランジスタであるトランジスタQ10で構成されている。シリーズレギュレータ3の差動増幅器21は、Pチャネル形電界効果トランジスタであるトランジスタQ11,Q12と、Nチャネル形電界効果トランジスタであるトランジスタQ13,Q14とを備えている。シリーズレギュレータ3の他の構成は、図1と同様になっている。
【0055】
トランジスタQ9の第2の主電極であるソースは、出力端子Poutに接続され、トランジスタQ9の第1の主電極であるドレインは、入力端子Pinに接続されている。第1の制御電極であるトランジスタQ9のゲートが、トランジスタQ10の第3の主電極であるドレインに接続されている。第2の制御電極であるトランジスタQ10のゲートは、差動増幅器21内のトランジスタスQ13のドレインに接続されている。第4の主電極であるトランジスタQ10のソースは、接地されている。そして、トランジスタQ10のドレインとゲートとの間に、位相補償回路24が接続されている。
【0056】
差動増幅器21のトランジスタQ11のソースとトランジスタQ12のソースとが、定電流回路25に接続されている。トランジスタQ11のゲートは、基準電圧部14に接続され、トランジスタQ12のゲートは、抵抗R1と抵抗R2との接続点に接続されている。
【0057】
トランジスタQ13のドレインは、トランジスタQ11のドレインに接続され、トランジスタQ13のソースは、接地されている。トランジスタQ14のドレインは、トランジスタ12のドレインに接続され、トランジスタQ14のソースは、接地されている。
【0058】
トランジスタQ13,Q14のゲートは、ともにトランジスタQ12のドレインに接続されている。
次に、シリーズレギュレータ3の動作を説明する。
トランジスタQ9は、ゲートに供給された電圧に基づく出力電圧Voutをソースから出力する。出力電圧検出部12は、出力電圧Voutを分圧し、分圧した電圧を差動増幅器21に供給する。差動増幅器21は、出力電圧検出部12から供給された分圧電圧と基準電圧部14から供給された基準電圧Vrefとの誤差電圧を増幅し、増幅した誤差電圧をトランジスタQ10のゲートに与える。
【0059】
出力電圧Voutが低下して、出力電圧検出部12から供給された分圧電圧が基準電圧部14の基準電圧Vrefよりも低くなると、トランジスタQ10のゲート電圧が低下する。これにより、トランジスタQ10のゲート・ソース間電圧が低下し、トランジスタQ10のドレイン電流が少なくなる。よって、トランジスタQ9のゲート電圧は高くなる。このため、トランジスタQ9の等価抵抗は小さくなり、トランジスタQ9に流れる電流が増加し、出力電圧Voutは上昇する。
一方、出力電圧Voutが上昇して、出力電圧検出部12から供給された分圧電圧が基準電圧部14の基準電圧Vrefよりも高くなると、トランジスタQ10のゲート電圧は高くなり、トランジスタQ10のドレイン電流が増加する。よって、トランジスタQ9のゲート電圧は、低下する。このため、トランジスタQ9の等価抵抗は大きくなり、トランジスタQ9に流れる電流が減るため、出力電圧Voutは低下する。
【0060】
このように電界効果トランジスタのトランジスタQ9,Q10を備えるシリーズレギュレータ3では、トランジスタQ9,Q10が、第1の実施形態のトランジスタQ1,トランジスタQ2と同様に機能する。位相補償回路24は、第1の実施形態と同様に、制御信号の位相補償を行う。したがって、第1の実施形態のシリーズレギュレータ1と同様の効果を奏する。又、各トランジスタQ9〜Q14は、電圧制御形なので、バイポーラトランジスタにおけるベース電流を減ずることができ、低消費電力が可能になる。
【0061】
[第4の実施形態]
図5は、本発明の第4の実施形態に係るシリーズレギュレータの構成図であり、図4中の要素と共通する要素には、共通の符号を付している。
【0062】
前述の第3の実施形態のシリーズレギュレータ3では、電圧出力部11がNチャネル形電界効果トランジスタのトランジスタQ9で構成され、増幅器23がNチャネル形電界効果トランジスタのトランジスタQ10で構成されていた。これらのトランジスタQ9,Q10は、Pチャネル形電界効果トランジスタに変更することが可能である。
【0063】
図5のシリーズレギュレータ4では、電圧出力部11が、Pチャネル形電界効果トランジスタであるトランジスタQ15で構成されている。シリーズレギュレータ4の増幅器23は、Pチャネル形電界効果トランジスタであるトランジスタQ16で構成されている。シリーズレギュレータ4の他の構成は、シリーズレギュレータ3と同様になっている。
【0064】
トランジスタQ15の第1の主電極としてのソースは、入力端子Pinに接続され、トランジスタQ15の第2の主電極であるドレインは、出力端子Poutに接続されている。第1の制御電極であるトランジスタQ15のゲートが、トランジスタQ16の第3の主電極であるソースに接続されている。第2の制御電極であるトランジスタQ16のゲートは、差動増幅器21内のトランジスタQ13のドレインに接続されている。第4の主電極であるトランジスタQ16のドレインは、接地されている。そして、トランジスタQ16のソースとゲートとの間に、位相補償回路24が接続されている。
【0065】
次に、シリーズレギュレータ4の動作を説明する。
トランジスタQ15は、ゲートに与えられた電圧に基づく出力電圧Voutをドレインから出力する。出力電圧検出部12は、出力電圧Voutを分圧し、分圧した電圧を差動増幅器21に供給する。差動増幅器21は、出力電圧検出部12から供給された分圧電圧と基準電圧部14から供給された基準電圧Vrefとの誤差電圧を増幅し、増幅した誤差電圧をトランジスタQ16のゲートに与える。
【0066】
出力電圧Voutが低下して、出力電圧検出部12から供給された分圧電圧が基準電圧部14の基準電圧Vrefよりも低くなると、トランジスタQ16のゲート電圧は、低下する。トランジスタQ16のゲート電圧が低下すると、トランジスタQ16のゲート・ソース間電圧が上昇する。これにより、トランジスタQ16に流れる電流が増加し、トランジスタQ15のゲート電圧が低くなる。このため、トランジスタQ15の等価抵抗は小さくなり、トランジスタQ15に流れる電流が増えるため、出力電圧Voutは上昇する。
【0067】
一方、出力電圧Voutが上昇して、出力電圧検出部12から供給された分圧電圧が基準電圧部14の基準電圧Vrefよりも高くなると、トランジスタQ16のゲート電圧が高くなり、トランジスタ16のゲート・ソース間電圧が降下する。このため、トランジスタQ15の等価抵抗は大きくなり、トランジスタQ15に流れる電流が減るため、出力電圧Voutは低下する。
【0068】
このようにトランジスタQ15,Q16を備えるシリーズレギュレータ4では、トランジスタQ15,Q16が、第3の実施形態のトランジスタQ9,トランジスタQ10と同様に機能する。位相補償回路24は、第3の実施形態と同様に、制御信号の位相補償を行う。したがって、シリーズレギュレータ4は、第3の実施形態のシリーズレギュレータ3と同様の作用効果を奏する。
【0069】
[第5の実施形態]
図6は、本発明の第5の実施形態に係るシリーズレギュレータの構成図であり、図1中の要素と共通する要素には、共通の符号を付している。
【0070】
これまでの第1〜第4の実施形態のシリーズレギュレータ1〜4では、電圧出力部11及び増幅器23が、それぞれ1個のトランジスタで構成されていたが、これらの電圧出力部11又は増幅器23は、複数のトランジスタで構成してもよい。
【0071】
図6のシリーズレギュレータ5の電圧出力部11は、NPN形バイポーラトランジスタであるトランジスタQ17と、NPN形バイポーラトランジスタであるトランジスタQ18とで構成されている。シリーズレギュレータ5の増幅器23は、NPN形バイポーラトランジスタであるトランジスタQ19と、NPN形バイポーラトランジスタであるトランジスタQ20とで構成されている。シリーズレギュレータ5の他の構成は、例えばシリーズレギュレータ1と同様である。
【0072】
電圧出力部11のトランジスタQ17及びトランジスタQ18の第1の主電極であるコレクタは、入力端子Pinに接続されている。トランジスタQ17のエミッタは、トランジスタQ18のベースに接続されている。第2の主電極であるトランジスタQ18のエミッタが、出力端子Poutに接続されている。即ち、トランジスタQ17,Q18は、ダーリントン接続されている。初段のトランジスタQ17の第1の制御電極であるベースは、増幅器23中のトランジスタQ19及びトランジスタQ20の第3の主電極であるコレクタに接続されている。
【0073】
増幅器23中のトランジスタQ19のエミッタは、トランジスタQ20のベースに接続されている。即ち、トランジスタQ19とトランジスタQ20とは、ダーリントン接続されている。初段のトランジスタQ19の第2の制御電極であるベースは、差動増幅器21のトランジスタQ5のコレクタに接続されている。第4の主電極であるトランジスタQ20のエミッタは、接地されている。そして、トランジスタQ19,Q20のコレクタと、トランジスタQ19のベースとの間に、位相補償回路24が接続されている。
【0074】
このようなシリーズレギュレータ5では、トランジスタQ17,Q18で構成された電圧出力部11が、トランジスタQ1で構成されたシリーズレギュレータ1の電圧出力部11と同様に動作する。また、トランジスタQ19,Q20で構成された増幅器23が、トランジスタQ2で構成されたシリーズレギュレータ1の増幅器23と同様に動作する。
【0075】
従って、シリーズレギュレータ5は、第1の実施形態のシリーズレギュレータ1と同様の効果を奏する。さらに、シリーズレギュレータ5の電圧出力部11及び増幅器23が、ダーリントン接続されたトランジスタQ17,Q18及びトランジスタQ19,Q20でそれぞれ構成されているので、パワートランジスタの増幅率を増強することが、可能になっている。
【0076】
[第6の実施形態]
図7は、本発明の第6の実施形態に係るシリーズレギュレータの構成図であり、図6中の要素と共通する要素には、共通の符号を付している。
【0077】
前述の第5の実施形態のシリーズレギュレータ5では、電圧出力部11及び増幅器23が、それぞれ複数のNPN形バイポーラトランジスタで構成されているが、PNP形バイポーラトランジスタで構成することも可能である。
【0078】
図7のシリーズレギュレータ6の電圧出力部11は、PNP形バイポーラトランジスタであるトランジスタQ21と、PNP形バイポーラトランジスタであるトランジスタQ22とで構成されている。シリーズレギュレータ6の増幅器23は、PNP形バイポーラトランジスタであるトランジスタQ23と、PNP形バイポーラトランジスタであるトランジスタQ24とで構成されている。シリーズレギュレータ6の他の構成は、例えばシリーズレギュレータ5と同様である。
【0079】
電圧出力部11のトランジスタQ21及びトランジスタQ22の第2の主電極であるコレクタは、出力端子Poutに接続されている。トランジスタQ21のエミッタは、トランジスタQ22のベースに接続されている。第1の主電極であるトランジスタQ22のエミッタが、入力端子Pinに接続されている。即ち、トランジスタQ21,Q22は、ダーリントン接続されている。初段のトランジスタQ21の第1の制御電極であるベースは、増幅器23中のトランジスタQ24の第3の主電極であるエミッタに接続されている。
【0080】
増幅器23中のトランジスタQ23のエミッタは、トランジスタQ24のベースに接続されている。即ち、トランジスタQ23とトランジスタQ24とは、ダーリントン接続されている。初段のトランジスタQ23の第2の制御電極であるベースは、差動増幅器21のトランジスタQ5のコレクタに接続されている。トランジスタQ23,Q24の第4の主電極であるコレクタは、接地されている。そして、トランジスタQ24のエミッタと、トランジスタQ23のベースとの間に、位相補償回路24が接続されている。
【0081】
このようなシリーズレギュレータ6では、トランジスタQ21,Q22で構成された電圧出力部11が、トランジスタQ7で構成されたシリーズレギュレータ2の電圧出力部11と同様に動作する。また、トランジスタQ23,Q24で構成された増幅器23が、トランジスタQ8で構成されたシリーズレギュレータ2の増幅器23と同様に動作する。
【0082】
従って、シリーズレギュレータ6は、第2の実施形態のシリーズレギュレータ2と同様の効果を奏する。さらに、シリーズレギュレータ6の電圧出力部11及び増幅器23が、ダーリントン接続されたトランジスタQ21,Q22及びトランジスタQ23,Q24でそれぞれ構成されているので、パワートランジスタの増幅率を増強することが、可能になっている。
【0083】
[第7の実施形態]
図8は、本発明の第7の実施形態に係るシリーズレギュレータの構成図であり、図6中の要素と共通する要素には、共通の符号を付している。
【0084】
前述の第5及び第6の実施形態のシリーズレギュレータ5,6では、電圧出力部11が、複数のNPN形バイポーラトランジスタ又はPNP形バイポーラトランジスタで構成され、増幅器23が複数のNPN形バイポーラトランジスタ又はPNP形バイポーラトランジスタで構成されていた。電圧出力部11をNPN形バイポーラトランジスタとPNP形バイポーラトランジスタとで構成することも可能である。又、増幅器23をNPN形バイポーラトランジスタとPNP形バイポーラトランジスタとで構成することも可能である。
【0085】
図8のシリーズレギュレータ7の電圧出力部11は、PNP形バイポーラトランジスタであるトランジスタQ25と、NPN形バイポーラトランジスタであるトランジスタQ26とで構成されている。シリーズレギュレータ7の増幅器23は、PNP形バイポーラトランジスタであるトランジスタQ27と、NPN形バイポーラトランジスタであるトランジスタQ28とで構成されている。シリーズレギュレータ7の他の構成は、例えばシリーズレギュレータ6と同様である。
【0086】
電圧出力部11のトランジスタQ25のコレクタは、トランジスタQ26のベースに接続され、トランジスタQ25のエミッタは、トランジスタQ26のコレクタに接続され、トランジスタQ25とトランジスタQ26とは、ダーリントン接続されている。第1の主電極であるトランジスタQ26のコレクタは、入力端子Pinに接続されている。第2の主電極であるトランジスタQ26のエミッタが、出力端子Poutに接続されている。第1の主電極であるトランジスタQ25のベースは、増幅器23中のトランジスタQ27のエミッタとトランジスタQ28の第3の主電極であるコレクタとに接続されている。
【0087】
増幅器23中のトランジスタQ27のコレクタは、トランジスタQ28のベースに接続されている。即ち、トランジスタQ27とトランジスタQ28とは、ダーリントン接続されている。初段のトランジスタQ27の第2の制御電極であるベースは、差動増幅器21のトランジスタQ5のコレクタに接続されている。第4の主電極であるトランジスタQ28のエミッタは、接地されている。そして、トランジスタQ28のコレクタと、トランジスタQ27のベースとの間に、位相補償回路24が接続されている。
【0088】
このようなシリーズレギュレータ7では、トランジスタQ25,Q26で構成された電圧出力部11が、第6の実施形態のシリーズレギュレータ6の電圧出力部11と同様に動作する。また、トランジスタQ27,Q28で構成された増幅器23が、シリーズレギュレータ6の増幅器23と同様に動作する。
従って、シリーズレギュレータ7は、第6の実施形態のシリーズレギュレータ6と同様の効果を奏する。
尚、本発明を実施するにあたっては、種々の形態が考えられ、上記実施の形態に限られるものではない。例えば、電圧出力部11を構成するトランジスタQ1を3段以上にダーリントン接続されたトランジスタに変更することが可能である。又、増幅器23を構成するトランジスタQ2を3段以上にダーリントン接続されたトランジスタに変更することが可能である。
【0089】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、安定化電源回路が安定して動作する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る安定化電源回路の構成を示す回路図である。
【図2】図1の安定化電源回路の位相補償の動作を示す説明図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態に係る安定化電源回路の構成を示す回路図である。
【図4】本発明の第3の実施の形態に係る安定化電源回路の構成を示す回路図である。
【図5】本発明の第4の実施の形態に係る安定化電源回路の構成を示す回路図である。
【図6】本発明の第5の実施の形態に係る安定化電源回路の構成を示す回路図である。
【図7】本発明の第6の実施の形態に係る安定化電源回路の構成を示す回路図である。
【図8】本発明の第7の実施の形態に係る安定化電源回路の構成を示す回路図である。
【図9】従来の安定化電源回路の構成を示す回路図である。
【図10】従来の安定化電源回路の位相補償の動作を示す説明図である。
【符号の説明】
1〜7 シリーズレギュレータ
11 電圧出力部
12 出力電圧検出部
13 誤差増幅部
14 基準電圧部
22 定電流回路
21 差動増幅器
23 増幅器
24 位相補償回路
Q1,Q7,Q9,Q15,Q17,Q18,Q21,Q22,Q25,Q26 トランジスタ(出力電圧制御用)
Q2,Q8,Q10,Q16,Q19,Q20,Q23,Q24,Q27,Q28 トランジスタ(増幅用)
C1 コンデンサ(出力電圧安定化用)
C2,C3 コンデンサ(位相補償用)
R3 抵抗(位相補償用)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a stabilized power supply circuit, and more particularly to a technique for performing phase compensation.
[0002]
[Prior art]
Examples of the stabilized power supply circuit that performs phase compensation include those described in
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2000-47738 A (FIG. 5 and paragraph 0002)
[Patent Document 2]
JP 2001-195138 A (FIGS. 5 to 8)
[0004]
A conventional stabilized power supply circuit (hereinafter referred to as a series regulator) is shown in FIG.
The
[0005]
The reference voltage unit 54 is connected to the
[0006]
The
[0007]
In such a
[0008]
The output
[0009]
In this manner, in the
An output capacitor C51 is generally connected to the output terminal Pout of the
[0010]
Some
[0011]
Conventionally, an aluminum electrolytic capacitor has been used as the capacitor C51. However, multilayer ceramic capacitors having a smaller equivalent series resistance (ESR) than aluminum electrolytic capacitors are being used in response to demands for ripple voltage reduction, high frequency characteristics, and mounting area reduction.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
When an aluminum electric field capacitor is used as the capacitor C51, since the ESR is large to some extent, the ESR acts as a feedback resistor, and a phase margin can be secured. On the other hand, since the ESR is small and the phase return is small in the multilayer ceramic capacitor, it is difficult to ensure the phase margin. This phase margin is obtained by adding 360 ° to the phase at the frequency at which the voltage gain is 1 in the frequency characteristics of the voltage gain and phase of the inverting amplifier (negative feedback) shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b). Value (φ11).
[0013]
This operation is shown in FIG.
10A shows the frequency characteristic of the voltage gain G, and FIG. 10B shows the frequency characteristic of the phase angle φ.
As shown in FIG. 10A, the mirror capacitance and current I formed by the capacitor C52 and the
[0014]
When the frequency f increases and becomes a frequency band of f1 <f <f11, the voltage gain G attenuates. Here, the resistor R51 is a feedback resistor inserted in order to eliminate the phase lag when the voltage gain G is near 1, and the phase lag decreases near the point A shown in FIG.
[0015]
However, when the frequency f further increases and f11 <f, the voltage gain G increases due to the influence of the resistor R51. The voltage gain G exceeds the
If the phase margin is small, the operation of the
[0016]
The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a stabilized power supply circuit that can operate stably.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a stabilized power supply circuit according to an aspect of the present invention includes:
A voltage output unit that is supplied with a DC voltage and outputs a DC output voltage based on a control signal;
A differential amplifier that generates an error voltage between an output voltage output from the voltage output unit and a reference voltage;
An amplifier that amplifies the error voltage and outputs the amplified error voltage to the voltage output unit as the control signal;
A resistor and a first capacitor are connected in series between the error voltage input terminal and the control signal output terminal of the amplifier, and the control signal is fed back to the error voltage for phase compensation. To the frequency characteristics of the control signal,The first cut-off frequency is set in a frequency band in which the gain when amplifying the error voltage exceeds 1.A first phase compensation circuit that sets and holds a phase margin at a frequency higher than the first cutoff frequency in a range of 30 ° to 90 °;
A second capacitor connected in parallel to the resistor of the first phase compensation circuit; and the frequency characteristic of the control signal in the frequency characteristicThe second cutoff frequency is set to a frequency band higher than the first cutoff frequency and having a gain of 1 or less.Set,Higher than the second cutoff frequencyA second phase compensation circuit for reducing the gain at less than 1;It is characterized by comprising.
According to such a configuration, the stabilized power supply circuit operates stably.
[0020]
still,The voltage output unit includes a first main electrode, a second main electrode, a first control electrode for controlling a conduction state between the first main electrode and the second main electrode, and the amplification.VesselThe first control electrode is connected to a terminal that outputs the control signal, the first main electrode is connected to a terminal to which the DC voltage is supplied, and the second main electrode is connected to a terminal that outputs the output voltage. Constituted by a first transistor to which a main electrode is connected;
Said amplificationThe vessel is in frontA constant current circuit connected between the first main electrode and the first control electrode, a third main electrode, a fourth main electrode, the third main electrode, and the fourth main electrode A second control electrode for controlling a conduction state between the second control electrode and the second control electrodeConfigure a terminal to input the error voltageThe third main electrode is connected to the output terminal of the differential amplifier.Configure a terminal to output the control signalFormed by a second transistor connected to the first control electrode, the fourth main electrode being grounded.May be.
In this case, the first transistor may be any one of an NPN bipolar transistor, a PNP bipolar transistor, an N-channel field effect transistor, or a P-channel field effect transistor. The second transistor may be any one of an NPN bipolar transistor, a PNP bipolar transistor, an N-channel field effect transistor, or a P-channel field effect transistor.
[0021]
The voltage output unit includes a first main electrode, a second main electrode, and a first control electrode for controlling a conduction state between the first main electrode and the second main electrode. And a plurality of stages of transistors connected in a Darlington connection.VesselThe first control electrode of the first stage transistor of the plurality of stages of transistors is connected to the terminal that outputs the control signal, and the terminal of the last stage of the plurality of transistors is connected to the terminal to which the DC voltage is supplied. And the second main electrode of the final stage transistor may be connected to a terminal from which the output voltage is output.
[0022]
or,The voltage output unit includes a first main electrode connected to a terminal to which the DC voltage is supplied, a second main electrode connected to a terminal to which the output voltage is output, and the first and second main electrodes. A first control electrode for controlling a conduction state between the electrodes,
The amplifier is
A constant current circuit connected between the first main electrode and the first control electrode;
The third main electrode, the fourth main electrode, the third main electrode, and the second control electrode for controlling the conduction state between the fourth main electrode, and a plurality of stages connected in Darlington connection By transistor andFormed,
The second control electrode of the first stage transistor among the plurality of stages of transistors isConfigure a terminal to input the error voltageA third main electrode of the last stage transistor of the plurality of stages is connected to the output terminal of the differential amplifier.Configure a terminal to output the control signalThe fourth main electrode of the final stage transistor connected to the first control electrode may be grounded.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a stabilized power supply circuit according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
In this embodiment, the stabilized power supply circuit is described as a series regulator.
[0024]
[First Embodiment]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a series regulator according to the first embodiment of the present invention.
The
The
[0025]
A capacitor C1 is connected between the output terminal Pout and the ground to improve the transient response when the load suddenly changes.
The output
[0026]
The
The
[0027]
The constant
Transistors Q3 and Q4 are PNP bipolar transistors, and transistors Q5 and Q6 are NPN bipolar transistors. Transistors Q3 to Q6 are transistors for differential amplification, and transistors Q5 and Q6 constitute a current mirror circuit.
[0028]
The emitter of the transistor Q3 and the emitter of the transistor Q4 are connected to the constant
[0029]
The collector of the transistor Q5 is connected to the collector of the transistor Q3, and the emitter is grounded. The collector of the transistor Q6 is connected to the collector of the transistor Q4, and the emitter is grounded.
The bases of the transistors Q5 and Q6 are both connected to the collector of the transistor Q6. Note that the current mirror circuit including the transistors Q5 and Q6 has a relatively large mirror capacitance in the
[0030]
On the other hand, the constant
The
[0031]
The
[0032]
The capacitor C2 and the resistor R3 connected in series are circuits for ensuring a phase margin in the unity gain (voltage gain 1). The capacitor C3 is a capacitor for performing phase compensation corresponding to the operation delay of the internal elements of the
[0033]
Next, the operation of the
The transistor Q1 outputs an output voltage Vout based on the base current supplied to the base from the supply voltage Vin supplied from the input terminal Pin.
The
[0034]
The
[0035]
When the output voltage Vout decreases and the divided voltage supplied from the output
[0036]
On the other hand, when the output voltage Vout rises and the divided voltage supplied from the output
[0037]
In this way, the
Next, the phase compensation operation of the
2A shows the frequency characteristic of the voltage gain G, and FIG. 2B shows the frequency characteristic of the phase angle φ.
[0038]
The frequency characteristic of the
[0039]
Further, the frequency characteristics of the
[0040]
As shown in FIG. 2A, the voltage gain G is constant when the frequency f is f <f0. When the frequency f increases and f0 ≦ f <f1, the voltage gain G decreases as shown in FIG. This is an influence of the cut-off frequency f0 determined by the transistor Q1 and the capacitor C1. A straight line p shown in FIGS. 2A and 2B shows frequency characteristics determined by the impedance of the load connected to the capacitor C1.
[0041]
When the frequency f is f1 ≦ f <f3, the voltage gain G is determined by the cutoff frequency f1 determined by the capacitance of the capacitor C2, the current flowing through the constant
In the vicinity of the unity gain frequency f2, as shown in FIG. 2 (b), the phase delay is reduced by the effect of the resistor R3, and the phase margin is ensured from 30 ° to 90 °. As described above, the phase margin is a value obtained by adding 360 ° to the phase at the frequency at which the voltage gain becomes 1 in the frequency characteristics of the voltage gain and phase of the inverting amplifier (negative feedback) shown in FIG. Say.
[0042]
When the frequency f becomes f3 ≦ f <f4, the voltage gain G increases again as shown in FIG. This is due to the action of the capacitor C2 and the resistor R3.
When the frequency f becomes f4 ≦ f, the voltage gain G decreases as shown in FIG. This is because the effect of the resistor R3 is suppressed by the capacitor C3. In addition, the voltage gain G is given by f> f3 due to the influence of the cutoff frequency determined by the capacitance of the capacitors C2 and C3 that are equivalently connected in series, the mirror capacitance of the transistor Q2, and the current of the constant
[0043]
As described above, according to the present embodiment, the frequency characteristics of the
[0044]
Further, since it is possible to take measures against the phase delay of the IC internal elements, it is possible to adjust the phase compensation variation of the
Further, since the phase margin can be set only by a linear element of a capacitor and a resistor, the phase margin can be easily set.
In addition, the influence of the transition frequency (frequency at which the current amplification degree becomes 1) of the element can be reduced.
[0045]
[Second Embodiment]
FIG. 3 is a configuration diagram of a series regulator according to the second embodiment of the present invention. Elements common to those in FIG. 1 are denoted by common reference numerals.
[0046]
In the
[0047]
In the
[0048]
Next, the operation of the
The transistor Q7 outputs an output voltage Vout based on the base current supplied to the base from the collector. The
[0049]
When the output voltage Vout decreases and the divided voltage supplied from the output
[0050]
On the other hand, when the output voltage Vout increases and the divided voltage supplied from the output
[0051]
As described above, in the
[0052]
[Third Embodiment]
FIG. 4 is a configuration diagram of a series regulator according to the third embodiment of the present invention. Elements common to those in FIG. 1 are denoted by common reference numerals.
[0053]
In the
[0054]
In the
[0055]
The source that is the second main electrode of the transistor Q9 is connected to the output terminal Pout, and the drain that is the first main electrode of the transistor Q9 is connected to the input terminal Pin. The gate of the transistor Q9, which is the first control electrode, is connected to the drain, which is the third main electrode of the transistor Q10. The gate of the transistor Q10 as the second control electrode is connected to the drain of the transistor Q13 in the
[0056]
The source of the transistor Q11 and the source of the transistor Q12 of the
[0057]
The drain of the transistor Q13 is connected to the drain of the transistor Q11, and the source of the transistor Q13 is grounded. The drain of the transistor Q14 is connected to the drain of the
[0058]
The gates of the transistors Q13 and Q14 are both connected to the drain of the transistor Q12.
Next, the operation of the
The transistor Q9 outputs an output voltage Vout based on the voltage supplied to the gate from the source. The
[0059]
When the output voltage Vout decreases and the divided voltage supplied from the
On the other hand, when the output voltage Vout increases and the divided voltage supplied from the output
[0060]
Thus, in the
[0061]
[Fourth Embodiment]
FIG. 5 is a configuration diagram of a series regulator according to the fourth embodiment of the present invention. Elements common to those in FIG. 4 are denoted by common reference numerals.
[0062]
In the
[0063]
In the
[0064]
The source as the first main electrode of the transistor Q15 is connected to the input terminal Pin, and the drain as the second main electrode of the transistor Q15 is connected to the output terminal Pout. The gate of the transistor Q15 that is the first control electrode is connected to the source that is the third main electrode of the transistor Q16. The gate of the transistor Q16, which is the second control electrode, is connected to the drain of the transistor Q13 in the
[0065]
Next, the operation of the
The transistor Q15 outputs an output voltage Vout based on the voltage applied to the gate from the drain. The
[0066]
When the output voltage Vout decreases and the divided voltage supplied from the
[0067]
On the other hand, when the output voltage Vout rises and the divided voltage supplied from the output
[0068]
Thus, in the
[0069]
[Fifth Embodiment]
FIG. 6 is a configuration diagram of a series regulator according to the fifth embodiment of the present invention. Elements common to those in FIG. 1 are denoted by common reference numerals.
[0070]
In the
[0071]
The
[0072]
The collectors which are the first main electrodes of the transistor Q17 and the transistor Q18 of the
[0073]
The emitter of the transistor Q19 in the
[0074]
In such a series regulator 5, the
[0075]
Therefore, the series regulator 5 has the same effect as the
[0076]
[Sixth Embodiment]
FIG. 7 is a block diagram of a series regulator according to the sixth embodiment of the present invention. Elements common to those in FIG. 6 are denoted by common reference numerals.
[0077]
In the series regulator 5 of the fifth embodiment described above, the
[0078]
The
[0079]
The collectors which are the second main electrodes of the transistor Q21 and the transistor Q22 of the
[0080]
The emitter of the transistor Q23 in the
[0081]
In such a series regulator 6, the
[0082]
Therefore, the series regulator 6 has the same effect as the
[0083]
[Seventh Embodiment]
FIG. 8 is a block diagram of a series regulator according to the seventh embodiment of the present invention. Elements common to those in FIG. 6 are denoted by common reference numerals.
[0084]
In the series regulators 5 and 6 of the fifth and sixth embodiments described above, the
[0085]
The
[0086]
The collector of the transistor Q25 of the
[0087]
The collector of the transistor Q27 in the
[0088]
In such a series regulator 7, the
Therefore, the series regulator 7 has the same effect as the series regulator 6 of the sixth embodiment.
In carrying out the present invention, various forms are conceivable and the present invention is not limited to the above embodiment. For example, the transistor Q1 constituting the
[0089]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the stabilized power supply circuit operates stably.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a stabilized power supply circuit according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a phase compensation operation of the stabilized power supply circuit of FIG. 1;
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a stabilized power supply circuit according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of a stabilized power supply circuit according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of a stabilized power supply circuit according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a stabilized power supply circuit according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of a stabilized power supply circuit according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of a stabilized power supply circuit according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional stabilized power supply circuit.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a phase compensation operation of a conventional stabilized power supply circuit.
[Explanation of symbols]
1-7 series regulator
11 Voltage output section
12 Output voltage detector
13 Error amplifier
14 Reference voltage section
22 Constant current circuit
21 Differential amplifier
23 Amplifier
24 Phase compensation circuit
Q1, Q7, Q9, Q15, Q17, Q18, Q21, Q22, Q25, Q26 Transistors (for output voltage control)
Q2, Q8, Q10, Q16, Q19, Q20, Q23, Q24, Q27, Q28 Transistors (for amplification)
C1 capacitor (for stabilizing output voltage)
C2, C3 capacitors (for phase compensation)
R3 resistance (for phase compensation)
Claims (4)
前記電圧出力部が出力した出力電圧と基準電圧との誤差電圧を生成する差動増幅器と、
前記誤差電圧を増幅して前記制御信号として前記電圧出力部に出力する増幅器と、
前記増幅器の前記誤差電圧を入力する端子と前記制御信号を出力する端子との間に直列に接続された抵抗及び第1のコンデンサを有し、該制御信号を該誤差電圧に帰還させて位相補償を行い、該制御信号の周波数特性に、前記誤差電圧を増幅する際の利得が1を越える周波数帯域に第1のカットオフ周波数を設定し、該第1のカットオフ周波数よりも高い周波数における位相余裕を30°〜90°の範囲で保持させる第1の位相補償回路と、
前記第1の位相補償回路の抵抗に並列に接続された第2のコンデンサを有し、前記制御信号の周波数特性における前記第1のカットオフ周波数よりも高く且つ利得が1以下となる周波数帯域に第2のカットオフ周波数を設定し、該第2のカットオフ周波数よりも高い周波数における利得を1未満にする第2の位相補償回路と、
を備えることを特徴とする安定化電源回路。A voltage output unit that is supplied with a DC voltage and outputs a DC output voltage based on a control signal;
A differential amplifier that generates an error voltage between an output voltage output from the voltage output unit and a reference voltage;
An amplifier that amplifies the error voltage and outputs the amplified error voltage to the voltage output unit as the control signal;
A resistor and a first capacitor are connected in series between the error voltage input terminal and the control signal output terminal of the amplifier, and the control signal is fed back to the error voltage for phase compensation. And setting a first cutoff frequency in a frequency band in which the gain when the error voltage is amplified exceeds 1 in the frequency characteristics of the control signal, and a phase at a frequency higher than the first cutoff frequency. A first phase compensation circuit for maintaining a margin in a range of 30 ° to 90 °;
A second capacitor connected in parallel with the resistor of the first phase compensation circuit, in a frequency band higher than the first cutoff frequency and having a gain of 1 or less in the frequency characteristic of the control signal; set the second cutoff frequency, a second phase compensation circuit for the gain definitive frequency higher than the cut-off frequency of the second to less than 1,
A stabilized power supply circuit comprising:
前記増幅器は、前記第1の主電極と前記第1の制御電極との間に接続された定電流回路と、第3の主電極と第4の主電極と該第3の主電極及び該第4の主電極間の導通状態を制御する第2の制御電極とを有し該第2の制御電極が前記誤差電圧を入力する端子を構成して前記差動増幅器の出力端子に接続され、該第3の主電極が前記制御信号を出力する端子を構成して前記第1の制御電極に接続され、該第4の主電極が接地された第2のトランジスタによって形成されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の安定化電源回路。The voltage output unit includes a first main electrode, a second main electrode, a first control electrode for controlling a conduction state between the first main electrode and the second main electrode, and the amplification. The first control electrode is connected to a terminal for outputting the control signal of the storage device, the first main electrode is connected to a terminal to which the DC voltage is supplied, and the terminal to which the output voltage is output Constituted by a first transistor to which two main electrodes are connected,
The amplification unit, the main electrodes of a constant current circuit connected, the third main electrode and the fourth main electrode and the third and between the before and Symbol first main electrode and the first control electrode And a second control electrode for controlling a conduction state between the fourth main electrodes, and the second control electrode constitutes a terminal for inputting the error voltage and is connected to the output terminal of the differential amplifier. The third main electrode constitutes a terminal for outputting the control signal, is connected to the first control electrode, and the fourth main electrode is formed by a grounded second transistor .
The stabilized power circuit according to claim 1 .
前記増幅器は、
前記第1の主電極と前記第1の制御電極との間に接続された定電流回路と、
第3の主電極と第4の主電極と該第3の主電極及び該第4の主電極間の導通状態を制御する第2の制御電極とをそれぞれ有してダーリントン接続された複数段のトランジスタとによって形成され、
前記複数段のトランジスタのうちの初段のトランジスタの第2の制御電極が前記誤差電圧を入力する端子を構成して前記差動増幅器の出力端子に接続され、該複数段のトランジスタのうちの最終段のトランジスタの第3の主電極が前記制御信号を出力する端子を構成して前記第1の制御電極に接続され、最終段のトランジスタの第4の主電極が接地されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の安定化電源回路。 The voltage output unit includes a first main electrode connected to a terminal to which the DC voltage is supplied, a second main electrode connected to a terminal to which the output voltage is output, and the first and second main electrodes. A first control electrode for controlling a conduction state between the electrodes,
The amplifier is
A constant current circuit connected between the first main electrode and the first control electrode;
The third main electrode, the fourth main electrode, the third main electrode, and the second control electrode for controlling the conduction state between the fourth main electrode, and a plurality of stages connected in Darlington connection Formed by a transistor ,
The second control electrode of the first stage transistor of the plurality of stages of transistors constitutes a terminal for inputting the error voltage and is connected to the output terminal of the differential amplifier, and the last stage of the plurality of stages of transistors is connected. A third main electrode of the first transistor constitutes a terminal for outputting the control signal and is connected to the first control electrode, and a fourth main electrode of the final-stage transistor is grounded;
The stabilized power circuit according to claim 1 .
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