JP4848959B2 - Power circuit - Google Patents
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Description
本発明は、電源入力端子と電源出力端子との間の電源経路に介在する主トランジスタの駆動を制御することにより出力電圧を目標値に制御する電源回路に関する。 The present invention relates to a power supply circuit that controls an output voltage to a target value by controlling driving of a main transistor interposed in a power supply path between a power supply input terminal and a power supply output terminal.
近年のLSIの微細化により、その内部のデジタル回路の電源電圧は、例えば1.5Vといった低電圧化が進んでいる。一方、例えば自動車に使用されるLSIにおいては、インターフェース部分に5V系の信号が必要となる。このため、同一チップ内に1.5V系の素子と5V系の素子が混載される場合がある。そして、このようなLSIにおいて、デジタル回路に供給する電源電圧を生成する電源回路をLSIに内蔵する場合、その電源回路は上記5V系の素子を使用して構成される。この種の電源回路としては、例えば、特許文献1に開示されているシリーズレギュレータ形式のものが多く用いられている。
With the recent miniaturization of LSI, the power supply voltage of the internal digital circuit is being lowered to 1.5 V, for example. On the other hand, for example, in an LSI used in an automobile, a 5V signal is required for the interface portion. For this reason, a 1.5V system element and a 5V system element may be mixed in the same chip. In such an LSI, when a power supply circuit for generating a power supply voltage to be supplied to the digital circuit is built in the LSI, the power supply circuit is configured using the 5V system element. As this type of power supply circuit, for example, a series regulator type disclosed in
図11は、シリーズレギュレータ形式の電源回路を内蔵したLSIの構成の一例を示している。LSI1は、電源回路2とデジタル回路3とを有している。電源回路2は、電源入力端子4と電源出力端子5との間に接続されたPチャネル型のMOSFET(以下、トランジスタと称す)M1、抵抗R1とR2とからなる電圧検出回路6、基準電圧生成回路7およびトランジスタM1の駆動を制御する制御アンプ8から構成されている。
FIG. 11 shows an example of the structure of an LSI incorporating a series regulator type power supply circuit. The
また、図12に示すように、制御アンプ8は、電源線9および電源線10から電源の供給を受けて動作し、トランジスタM2〜M6からなる差動増幅回路11と、トランジスタM7と抵抗R3とからなる定電流回路12と、トランジスタM8〜M11からなる出力回路13とを有している。このような構成の電源回路2は、外部より電源入力端子4を介して供給される5V(VDD)の入力電圧を、目標値の1.5V(Vout)に降圧した出力電圧として電源出力端子5から出力するようになっている。一方、デジタル回路3は、電源回路2の電源出力端子5と接続された電源入力端子14から1.5V(Vout)の電源電圧の供給を受けて動作する1.5V系の素子により構成されている。
しかしながら、電源回路2を構成する5V系の素子は、1.5V系の素子のように微細化されていないため、トランジスタのしきい値電圧が高い。このため、制御アンプ8は、電源線9、10間の電圧(入力電圧VDD)がある程度の電圧、例えば2.0V(最低動作電圧:VDDmin)まで上昇しないと動作電流が流れず正常に動作しない。これは、基準電圧生成回路7も同様である。
However, since the 5V element constituting the
図13は、電源回路2の電源立ち上げ過程における入力電圧VDDおよび出力電圧Voutの波形を示している。この図11に示すように、電源投入から入力電圧VDDがVDDminに到達するまで(時刻t0〜時刻t2)の間は、上述したように制御アンプ8が正常に動作できず、電源回路2の出力電圧Voutは不定となってしまう。
FIG. 13 shows waveforms of the input voltage VDD and the output voltage Vout during the power-on process of the
さらに、入力電圧VDDがVDDmin未満の電源立ち上げ過程において、入力電圧VDDが出力電圧Voutの目標値である1.5Vを超えた状態のとき(時刻t1〜時刻t2の間)、出力電圧Voutがオーバーシュートする虞があり、出力電圧Voutが一時的に1.5Vを超えることがある。これにより、デジタル回路3の1.5V系の素子に過大な電圧が印加される可能性がある。
Further, when the input voltage VDD exceeds the target value of the output voltage Vout of 1.5 V (between time t1 and time t2) in the power-up process in which the input voltage VDD is less than VDDmin, the output voltage Vout is There is a risk of overshoot, and the output voltage Vout may temporarily exceed 1.5V. As a result, an excessive voltage may be applied to the 1.5 V system element of the
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電源立ち上げ過程において入力電源電圧が低電圧であるとき、出力電圧のオーバーシュートを防止できる電源回路を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a power supply circuit that can prevent an overshoot of an output voltage when an input power supply voltage is a low voltage during a power-on process.
請求項1記載の電源回路によれば、電圧制御回路および基準電圧生成回路は、それぞれ自身の回路内に流れる電流が所定値以上になると正常に動作し、これらの回路が正常に動作することにより主トランジスタの駆動が制御されて電源出力端子から目標値となる出力電圧が出力される。そして、電圧制御回路および基準電圧生成回路のうち少なくとも一方の回路内に流れる電流が所定値より小さい場合に、出力遮断回路が遮断信号を出力して主トランジスタを電流遮断状態に制御する。 According to the power supply circuit of the first aspect, the voltage control circuit and the reference voltage generation circuit operate normally when the current flowing in their circuits exceeds a predetermined value, and these circuits operate normally. The drive of the main transistor is controlled, and an output voltage that is a target value is output from the power supply output terminal. When the current flowing in at least one of the voltage control circuit and the reference voltage generation circuit is smaller than a predetermined value, the output cutoff circuit outputs a cutoff signal to control the main transistor to a current cutoff state.
このように構成すれば、電源立ち上げ過程などの入力電源電圧が低い状態において、電圧制御回路および基準電圧生成回路のうち少なくとも一方の回路が正常に動作していないときには電源出力端子からの出力が遮断されるため、出力電圧の不定状態を防止できる。また、出力電圧の不定状態を防止することにより、電源立ち上げ過程で入力電源電圧が出力電圧の目標値よりも高い状態にあるときに出力電圧がオーバーシュートして一時的に目標値よりも高くなって出力電圧供給先の回路に悪影響を与えることも無くなる。 According to this configuration, when at least one of the voltage control circuit and the reference voltage generation circuit is not operating normally in a state where the input power supply voltage is low, such as in the power-on process, the output from the power supply output terminal is Since it is cut off, an indefinite state of the output voltage can be prevented. In addition, by preventing an indefinite state of the output voltage, the output voltage overshoots and temporarily exceeds the target value when the input power supply voltage is higher than the target value of the output voltage during the power-on process. Thus, there is no adverse effect on the output voltage supply destination circuit.
請求項2記載の電源回路によれば、電圧制御回路は、正常に動作している状態では、電流源から一対の差動入力トランジスタに供給される所定電流と一対の差動入力トランジスタに実際に流れる各電流の和が一致する。そこで、一対の差動入力トランジスタに流れる各電流を一対の検出用トランジスタにより検出し、この検出された各電流の和が所定電流より小さい場合に出力遮断回路が遮断信号を出力する。このように構成すれば、電圧制御回路が正常に動作していないときに電源出力端子からの出力が遮断されるため、出力電圧の不定状態およびオーバーシュートを防止できる。 According to the power supply circuit of the second aspect, the voltage control circuit actually applies the predetermined current supplied from the current source to the pair of differential input transistors and the pair of differential input transistors when operating normally. The sum of the flowing currents matches. Therefore, each current flowing through the pair of differential input transistors is detected by the pair of detection transistors, and the output cutoff circuit outputs a cutoff signal when the sum of the detected currents is smaller than a predetermined current. According to this configuration, since the output from the power supply output terminal is shut off when the voltage control circuit is not operating normally, an indefinite state of the output voltage and overshoot can be prevented.
請求項3記載の電源回路によれば、差動入力トランジスタに流れる各電流は、各検出用トランジスタに流れる。そして、第1の電源線と遮断信号の出力ノードとの間に共通の抵抗を接続し、遮断信号の出力ノードと第2の電源線との間に一対の検出用トランジスタを並列に接続した。 According to the power supply circuit of the third aspect, each current flowing in the differential input transistor flows in each detection transistor. Then, a common resistor is connected between the first power supply line and the output node of the cutoff signal, and a pair of detection transistors are connected in parallel between the output node of the cutoff signal and the second power supply line.
このように構成すれば、遮断信号の出力ノードの電位は、一対の差動入力トランジスタに流れる各電流の和、つまり電圧制御回路の動作状態に応じて変化する。従って、出力遮断回路が、遮断信号の出力ノードの電位に基づいて主トランジスタを電流遮断状態に制御すれば、電圧制御回路の動作状態に基づいて電源出力端子からの出力を遮断できる。 With this configuration, the potential at the output node of the cutoff signal changes according to the sum of the currents flowing through the pair of differential input transistors, that is, the operating state of the voltage control circuit. Therefore, if the output cutoff circuit controls the main transistor to the current cutoff state based on the potential of the output node of the cutoff signal, the output from the power supply output terminal can be cut off based on the operating state of the voltage control circuit.
請求項4記載の電源回路によれば、一対の検出用トランジスタに流れる各電流の和が所定電流より小さい場合に遮断信号が出力され、一対の検出用トランジスタに流れる各電流の和が上記所定電流に等しい場合に遮断信号を無効化するように共通の抵抗の抵抗値を設定するようにした。従って、一対の検出用トランジスタに流れる各電流の和に応じて確実に遮断信号の出力または遮断信号の無効化を行うことができる。 According to a fourth aspect of the present invention, the cutoff signal is output when the sum of the currents flowing through the pair of detection transistors is smaller than the predetermined current, and the sum of the currents flowing through the pair of detection transistors is the predetermined current. The resistance value of the common resistor is set so as to invalidate the cut-off signal when it is equal to. Therefore, it is possible to reliably output the cutoff signal or invalidate the cutoff signal in accordance with the sum of the currents flowing through the pair of detection transistors.
請求項5記載の電源回路によれば、共通の抵抗に替えて、一対の差動入力トランジスタに供給される所定電流より小さい定電流を流すように設定された定電流回路を備えて構成した。これにより、抵抗値の公差設計などの高い精度が要求される設計を行うことなく、一対の検出用トランジスタに流れる各電流の和に応じて確実に遮断信号の出力または遮断信号の無効化を行うことができる。 According to the power supply circuit of the fifth aspect, instead of the common resistor, a constant current circuit set to flow a constant current smaller than a predetermined current supplied to the pair of differential input transistors is provided. Thus, without performing a design that requires high accuracy such as tolerance design of the resistance value, the output of the cutoff signal or the invalidation of the cutoff signal is surely performed according to the sum of the currents flowing through the pair of detection transistors. be able to.
請求項6記載の電源回路によれば、出力遮断回路は、基準電圧発生回路に流れる電流を検出し、その検出した電流が正常動作時(基準電圧発生時)の動作電流より小さい場合に遮断信号を出力するように構成した。このように構成すれば、基準電圧生成回路が正常に動作していないときには電源出力端子からの出力が遮断されるため、出力電圧の不定状態およびオーバーシュートを防止できる。
According to the power supply circuit of
請求項7記載の電源回路によれば、基準電圧生成回路が正常に動作している状態では、第4のトランジスタを介して第1の抵抗に所定の動作電流が流れる。そこで、第4のトランジスタに流れる電流がカレントミラー回路を介して出力検出用トランジスタに流れるように構成した。そして、第1の電源線と遮断信号の出力ノードとの間に出力検出用トランジスタを接続し、遮断信号の出力ノードと第2の電源線との間に出力検出用抵抗を接続した。 According to the power supply circuit of the seventh aspect, when the reference voltage generation circuit is operating normally, a predetermined operating current flows through the first resistor through the fourth transistor. Therefore, the current flowing through the fourth transistor is configured to flow to the output detection transistor via the current mirror circuit. Then, an output detection transistor is connected between the first power supply line and the output node of the cutoff signal, and an output detection resistor is connected between the output node of the cutoff signal and the second power supply line.
このように構成すれば、遮断信号の出力ノードの電位は、基準電圧生成回路の動作状態に応じて変化する。従って、出力遮断回路が、遮断信号の出力ノードの電位に基づいて主トランジスタを電流遮断状態に制御すれば、基準電圧生成回路の動作状態に基づいて電源出力端子からの出力を遮断できる。 With this configuration, the potential at the output node of the cutoff signal changes according to the operating state of the reference voltage generation circuit. Therefore, if the output cutoff circuit controls the main transistor to the current cutoff state based on the potential of the output node of the cutoff signal, the output from the power supply output terminal can be cut off based on the operating state of the reference voltage generation circuit.
請求項8記載の電源回路によれば、スタートアップ回路を備えた基準電圧生成回路は、電源立ち上げ過程において、起動用トランジスタに電流が流れ、基準電圧発生回路が基準電圧を発生して正常に動作を開始した後、起動用トランジスタがオフする。そこで、第1の電源線と遮断信号の出力ノードとの間に起動用トランジスタと制御端子同士が接続された起動検出用トランジスタを接続し、遮断信号の出力ノードと第2の電源線との間に起動検出用抵抗を接続した。
According to the power supply circuit of
このように構成すれば、遮断信号の出力ノードの電位は、起動用トランジスタに流れる電流、つまり基準電圧生成回路の動作状態に応じて変化する。従って、出力遮断回路が、遮断信号の出力ノードの電位に基づいて主トランジスタを電流遮断状態に制御すれば、基準電圧生成回路の動作状態に基づいて電源出力端子からの出力を遮断できる。 With this configuration, the potential at the output node of the cutoff signal changes according to the current flowing through the starting transistor, that is, the operating state of the reference voltage generation circuit. Therefore, if the output cutoff circuit controls the main transistor to the current cutoff state based on the potential of the output node of the cutoff signal, the output from the power supply output terminal can be cut off based on the operating state of the reference voltage generation circuit.
請求項9記載の電源回路によれば、主トランジスタを直接駆動できない場合であっても、遮断用トランジスタを介して駆動することにより、主トランジスタを遮断信号に基づいて確実にオフ駆動できる。 According to the power supply circuit of the ninth aspect, even when the main transistor cannot be directly driven, the main transistor can be reliably driven off based on the cutoff signal by driving through the cutoff transistor.
(第1の実施形態)
以下、本発明の第1の実施形態について図1〜図3を参照しながら説明する。
図1は、シリーズレギュレータ形式の電源回路を内蔵したLSIの概略構成を示しており、図11と同一の構成部分には同一符号を付している。図1において、LSI21は、電源回路22とデジタル回路3とを有している。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
Figure 1 shows a schematic configuration of an LSI having a built-in power supply circuit of the series regulator type, the same symbols are the same components as in FIG. 11. In FIG. 1, the LSI 21 has a
電源回路22は、電源入力端子4と電源出力端子5との間に接続されたトランジスタM1(主トランジスタに相当)、抵抗R1とR2とからなる電圧検出回路6、基準電圧生成回路7、トランジスタM1の駆動を制御する制御アンプ23(電圧制御回路に相当)およびトランジスタM21、M22(遮断用トランジスタに相当)と抵抗R21とからなる出力遮断部24を備えて構成されている。なお、トランジスタM1、M22はPチャネル型のMOSFETであり、トランジスタM21はNチャネル型のMOSFETである。
The
電源入力端子4と図示しないグランド端子との間には、外部から入力電圧VDD(本実施形態では5V)が印加されるようになっている。デジタル回路3は、1.5V系の素子により構成されており、外部の結線により電源出力端子5と接続された電源入力端子14から電源電圧が供給されるようになっている。
An input voltage VDD (5 V in this embodiment) is externally applied between the
電圧検出回路6の抵抗R1と抵抗R2は、電源出力端子5と電源線10との間に接続されている。抵抗R1と抵抗R2との共通接続点は、制御アンプ23の非反転入力端子に接続されており、電源出力端子5における出力電圧Voutを抵抗R1、R2により分圧した検出電圧Vdetが制御アンプ23に入力されている。基準電圧生成回路7は、例えばバンドギャップ基準電圧回路であり、出力電圧Voutの目標値を指令するための基準電圧Vref(本実施形態では1.0V)を生成している。基準電圧生成回路7の基準電圧Vrefの出力端子は、制御アンプ23の反転入力端子に接続されている。
The
制御アンプ23は2つの出力端子を有しており、誤差増幅信号Aoutの出力端子がトランジスタM1のゲートに接続され、電圧信号Vcut1の出力端子がトランジスタM21のゲートに接続されている。トランジスタM21のソースは電源線10に接続されており、ドレインは抵抗R21を介して電源線9に接続されている。また、トランジスタM21のドレインは、トランジスタM1のゲート−ソース間に接続されたトランジスタM22のゲートに接続されている。
The
図2は、制御アンプ23の電気的構成を示している。制御アンプ23は、電源線9、10(第1、第2の電源線に相当)から電源の供給を受けて動作するものであり、これら電源線9、10間には入力電圧VDDが印加される。制御アンプ23は、トランジスタM2〜M6からなる差動増幅回路11、トランジスタM7と抵抗R3とからなる定電流回路12、トランジスタM8〜M11からなる出力回路13、およびトランジスタM23、M24と抵抗R22とからなる遮断信号出力部25を有している。
FIG. 2 shows the electrical configuration of the
なお、本実施形態では、遮断信号出力部25と前述した出力遮断部24とにより出力遮断回路が構成されている。上記した各トランジスタのうち、トランジスタM2、M3、M6、M7、M10、M11は、Pチャネル型のMOSFETであり、このうち、トランジスタM2とM3、M10とM11については、W(ゲート幅)/L(ゲート長)がそれぞれ同じ値となるように形成されている。また、トランジスタM4、M5、M8、M9、M23、M24は、何れもW/Lが同じ値となるように形成されたNチャネル型のMOSFETである。
In the present embodiment, the cutoff
定電流回路12において、トランジスタM7のソースは電源線9に接続されており、ゲートおよびドレインは共通に接続されるとともに、抵抗R3を介して電源線10に接続されている。差動増幅回路11において、トランジスタM2およびM3(一対の差動入力トランジスタに相当)の各ゲートは、反転入力端子および非反転入力端子にそれぞれ接続されており、基準電圧Vrefおよび検出電圧Vdetが与えられるようになっている。トランジスタM2、M3のソースは共通に接続されるとともに、電流源として機能するトランジスタM6を介して電源線9に接続されている。このトランジスタM6と、定電流回路12のトランジスタM7とはカレントミラー回路を構成している。また、トランジスタM2、M3の各ドレインは、それぞれトランジスタM4、M5(一対の負荷用トランジスタに相当)を介して電源線10に接続されている。
In the constant
出力回路13において、トランジスタM8およびM9は、それぞれ差動増幅回路11のトランジスタM4およびM5とカレントミラー回路を構成している。トランジスタM8、M9と電源線9との間には、トランジスタM10、M11からなるカレントミラー回路が接続されている。トランジスタM9とM11との共通接続点N21は、誤差増幅信号Aoutの出力端子とされている。
In the
遮断信号出力部25において、トランジスタM23およびM24(一対の検出用トランジスタに相当)は、差動増幅回路11のトランジスタM4およびM5とソース同士およびゲート同士が接続されて、それぞれカレントミラー回路を構成している。トランジスタM23とM24のドレインは共通に接続されるとともに、抵抗R22(共通の抵抗に相当)を介して電源線9に接続されている。抵抗R22と、トランジスタM23およびM24との共通接続点N22(遮断信号の出力ノードに相当)は、電圧信号Vcut1の出力端子とされている。
In the cutoff
なお、抵抗R22の抵抗値は、そのばらつきも含めて、トランジスタM2、M3に供給される電流(トランジスタM7に流れる電流I(M7))と、実際にトランジスタM2、M3に流れる電流とが等しくなると共通接続点N22の電位がトランジスタM21を確実にオフ駆動できる電位(略0Vの電位)になるように設定されている。 Note that the resistance value of the resistor R22, including the variation thereof, is equal to the current supplied to the transistors M2 and M3 (current I (M7) flowing through the transistor M7) and the current actually flowing through the transistors M2 and M3. The potential at the common connection point N22 is set to be a potential (a potential of approximately 0V) that can reliably drive the transistor M21 off.
次に、上記構成の電源回路22の動作について説明する。
制御アンプ23には、前述したように電源線9、10から電源が供給されるが、これら電源線9、10間に印加される入力電圧VDDが下記(1)式に示す最低動作電圧VDDmin以上のとき、差動増幅回路11の各トランジスタM2〜M6のドレイン−ソース間電圧VDSおよびしきい値電圧VTが十分に確保される。これにより、トランジスタM2、M3に所定のドレイン電流が流れ、差動増幅回路11が正常に動作する。なお、下記(1)式におけるVDSおよびVTは、括弧内に記載した符号が付されたトランジスタのものであることを示している。
VDDmin =VDS(M6)+VDS(M2)+VT(M4)
=VDS(M6)+VDS(M3)+VT(M5) …(1)
Next, the operation of the
As described above, power is supplied to the
VDDmin = VDS (M6) + VDS (M2) + VT (M4)
= VDS (M6) + VDS (M3) + VT (M5) (1)
また、このときトランジスタM2、M3に実際に流れるドレイン電流I(M2)、I(M3)の加算値と、トランジスタM7のドレイン電流I(M7)とは下記(2)式に示すように等しくなる。
I(M7)=I(M2)+I(M3) …(2)
At this time, the sum of the drain currents I (M2) and I (M3) actually flowing through the transistors M2 and M3 and the drain current I (M7) of the transistor M7 are equal as shown in the following equation (2). .
I (M7) = I (M2) + I (M3) (2)
図3は、電源立ち上げ過程における入力電圧VDD、出力電圧Voutおよび電圧信号Vcut1の波形図である。なお、図3においては、入力電圧VDDおよび出力電圧Voutを実線で示し、電圧信号Vcut1を一点鎖線で示している。まず、入力電圧VDDが上記VDDminまで上昇し、出力電圧Voutが目標電圧(本実施形態では1.5V)に制御されている状態(図3における時刻t3以降の状態)の動作について説明する。 FIG. 3 is a waveform diagram of the input voltage VDD, the output voltage Vout, and the voltage signal Vcut1 during the power-on process. In FIG. 3, the input voltage VDD and the output voltage Vout are indicated by solid lines, and the voltage signal Vcut1 is indicated by a one-dot chain line. First, the operation in a state (state after time t3 in FIG. 3) in which the input voltage VDD rises to VDDmin and the output voltage Vout is controlled to the target voltage (1.5 V in this embodiment) will be described.
この状態では、電源線9、10間にトランジスタM2〜M6を十分に駆動できる入力電圧VDDが印加されているため、トランジスタM2、M3には、式(2)に示した所定のドレイン電流I(M2)、I(M3)が流れ、制御アンプ23は次のように正常に動作する。
In this state, since the input voltage VDD that can sufficiently drive the transistors M2 to M6 is applied between the
すなわち、制御アンプ23は、トランジスタM2のゲートに与えられた基準電圧Vrefと、トランジスタM3のゲートに与えられた検出電圧Vdetとの差に応じた誤差増幅信号Aoutを出力する。この誤差増幅信号AoutによりトランジスタM1が駆動され、出力電圧Voutは、下記(3)式に示す目標電圧に制御される。なお、下記(3)式においては、抵抗R1、R2の抵抗値をそれぞれR1、R2として示している。
目標電圧=Vref×(R1+R2)/R2 …(3)
That is, the
Target voltage = Vref × (R1 + R2) / R2 (3)
一方、遮断信号出力部25のトランジスタM23、M24には、トランジスタM2、M3のドレイン電流I(M2)、I(M3)が、トランジスタM4、M5を介して流れるため、共通接続点N22の電位は略0Vの電位まで低下し、Lレベルの電圧信号Vcut1が出力される。従って、出力遮断部24のトランジスタM21、M22がオフされ、トランジスタM1の駆動制御に影響を及ぼさないようになっている。
On the other hand, since the drain currents I (M2) and I (M3) of the transistors M2 and M3 flow through the transistors M4 and M5 in the transistors M23 and M24 of the cutoff
続いて、入力電圧VDDの立ち上げ過程における動作について説明する。入力電圧VDDが上記最低動作電圧VDDminに達するまでの間(図3における時刻t0〜時刻t2の間)においては、電源線9、10間にトランジスタM2〜M6を十分に駆動できる入力電圧VDDが印加されていない。このため、トランジスタM2、M3には、ドレイン電流がほとんど流れない。従って、制御アンプ23は正常に動作できず、その出力である誤差増幅信号Aoutは不定となる。
Next, the operation in the process of raising the input voltage VDD will be described. Until the input voltage VDD reaches the minimum operating voltage VDDmin (between time t0 and time t2 in FIG. 3), the input voltage VDD that can sufficiently drive the transistors M2 to M6 is applied between the
一方、遮断信号出力部25のトランジスタM23、M24もトランジスタM2、M3と同様に電流がほとんど流れないため、共通接続点N22の電位は略VDDの電位まで上昇し、Hレベルの電圧信号Vcut1が出力される。なお、本実施形態では、このHレベルの電圧信号Vcut1が遮断信号に相当する。このHレベルの電圧信号Vcut1により、トランジスタM21、M22がオンされ、トランジスタM1は電流遮断状態に制御される。このようにして、制御アンプ23から出力される誤差増幅信号Aoutが不定である間(時刻t0〜t2の間)、電源出力端子5における出力電圧Voutは0Vから上昇することなく、0V一定に保たれる。
On the other hand, the transistors M23 and M24 of the shut-off
入力電圧VDDがトランジスタM21のしきい値電圧VT(M21)未満の間(時刻t0〜t1の間)は、電圧信号Vcut1によりトランジスタM21、M22をオン駆動できない。しかし、このとき電源線9の電位も電圧信号Vcut1と略同電位であるため、たとえ誤差増幅信号Aoutが0Vの電位であっても、トランジスタM1のゲート−ソース間電圧はそのしきい値電圧未満となり、トランジスタM1がオンすることはない。従って、この間も出力電圧Voutは0V一定に保たれる。
While the input voltage VDD is less than the threshold voltage VT (M21) of the transistor M21 (between times t0 and t1), the transistors M21 and M22 cannot be turned on by the voltage signal Vcut1. However, at this time, since the potential of the
以上説明したように、本実施形態によれば次のような効果を奏する。
電源回路22は、制御アンプ23における差動増幅回路11のトランジスタM2、M3に実際に流れる電流I(M2)、I(M3)の和が、トランジスタM6からトランジスタM2、M3に供給される電流I(M7)未満のとき、つまり、差動増幅回路11の各トランジスタM2〜M6が十分に駆動されていないとき、遮断信号であるHレベルの電圧信号Vcut1を出力し、トランジスタM1を電流遮断状態に制御する。
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
In the
より具体的には、遮断信号出力部25のトランジスタM23、M24の各ドレインを共通に接続するとともに抵抗R22を介して電源線9に接続し、抵抗R22とトランジスタM23およびM24との共通接続点N22を電圧信号Vcut1の出力端子とする。そして、トランジスタM2、M3に流れる各電流が、カレントミラー回路を介してトランジスタM23、M24に流れるように構成している。従って、制御アンプ23の動作状態に応じて共通接続点N22の電位、つまり電圧信号Vcut1のレベルが変化する。
More specifically, the drains of the transistors M23 and M24 of the cutoff
これにより、電源立ち上げ時において入力電圧VDDが制御アンプ23の最低動作電圧VDDmin(2V)より低いとき、差動増幅回路11の各トランジスタM2〜M6を十分駆動できず制御アンプ23から出力される誤差増幅信号Aoutが不定になったとしても、トランジスタM1を電流遮断状態に制御するので、出力電圧Voutが不定となる状態を防止できる。
As a result, when the input voltage VDD is lower than the minimum operating voltage VDDmin (2 V) of the
そして、出力電圧Voutの不定状態を防止することにより、入力電圧VDDが最低動作電圧VDDminより低く且つ出力電圧Voutの目標電圧(1.5V)よりも高いときに、出力電圧Voutがオーバーシュートして一時的に1.5Vよりも高くなって出力電圧Voutの供給先であるデジタル回路3の1.5V系の素子に過大な電圧が印加されることを防止できる。
By preventing an indefinite state of the output voltage Vout, the output voltage Vout overshoots when the input voltage VDD is lower than the minimum operating voltage VDDmin and higher than the target voltage (1.5 V) of the output voltage Vout. It can be prevented that the voltage is temporarily higher than 1.5 V and an excessive voltage is applied to the 1.5 V system element of the
抵抗R22の抵抗値を、そのばらつきも含めて、トランジスタM2、M3に供給される電流と、実際にトランジスタM2、M3に流れる電流とが等しくなると共通接続点N22の電位が略0Vの電位になるように設定した。これにより、制御アンプ23が正常に動作しているときには確実にLレベルの電圧信号Vcut1を出力し、制御アンプ23から出力される誤差増幅信号AoutをトランジスタM1のゲートに与えることができるので、電源回路22の定常動作が妨げられることはない。
If the current supplied to the transistors M2 and M3 including the variation of the resistance value of the resistor R22 is equal to the current actually flowing through the transistors M2 and M3, the potential of the common connection point N22 becomes approximately 0V. Was set as follows. Thus, when the
Hレベルの電圧信号Vcut1によりオン可能なトランジスタM21およびM22を介して、トランジスタM1を電流遮断状態に制御するようにした。これにより、トランジスタM1を直接駆動できない場合でも、Hレベルの電圧信号Vcut1により確実にオフ駆動できる。 The transistor M1 is controlled to be in a current cutoff state via the transistors M21 and M22 which can be turned on by the H level voltage signal Vcut1. As a result, even when the transistor M1 cannot be directly driven, it can be reliably turned off by the H level voltage signal Vcut1.
(第2の実施形態)
図4は、本発明の第2の実施形態を示す制御アンプの電気的構成図である。この図4に示す制御アンプ31(電圧制御回路に相当)は、図2に示す制御アンプ23に対し、遮断信号出力部25に替えて遮断信号出力部32を備えている点が異なっているが、その他の構成部分については同一であり、図2と同一符号を付している。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is an electrical configuration diagram of the control amplifier showing the second embodiment of the present invention. The control amplifier 31 (corresponding to a voltage control circuit) shown in FIG. 4 is different from the
図4に示すように、遮断信号出力部32において、トランジスタM23とM24のドレインは、Pチャネル型のMOSトランジスタM31を介して電源線9に接続されている。トランジスタM31と、定電流回路12のトランジスタM7とは、ソース同士およびゲート同士が接続されてカレントミラー回路33(定電流回路に相当)を構成している。また、トランジスタM31のW/Lは、トランジスタM7のW/Lに比べて小さい値に設定されている。
As shown in FIG. 4, in the cutoff
トランジスタM31には、トランジスタM7に流れる電流I(M7)に応じた電流I(M31)が流れるが、この電流I(M31)は、同じゲート長の下でトランジスタM7とM31のゲート幅の比をW(M31)/W(M7)として示すと下記(4)式で表される。
I(M31)=I(M7)×W(M31)/W(M7) …(4)
A current I (M31) corresponding to the current I (M7) flowing through the transistor M7 flows through the transistor M31. This current I (M31) has a gate width ratio between the transistors M7 and M31 under the same gate length. When expressed as W (M31) / W (M7), it is expressed by the following equation (4).
I (M31) = I (M7) × W (M31) / W (M7) (4)
なお、トランジスタM7とM31のゲート幅は、トランジスタM23、M24に流れる電流の和がトランジスタM2、M3に供給される電流I(M7)未満になったとき、共通接続点N22の電位を、トランジスタM21を確実にオンできる電位(略VDDの電位)とするために必要な電流I(M31)をトランジスタM31に流すように設定されている。 Note that the gate widths of the transistors M7 and M31 are such that when the sum of the currents flowing through the transistors M23 and M24 is less than the current I (M7) supplied to the transistors M2 and M3, the potential at the common connection point N22 is set to the transistor M21. Is set to flow a current I (M31) required to make the transistor M31 into a potential that can be reliably turned on (approximately VDD).
上記構成によれば次のような作用および効果を奏する。
制御アンプ31は、差動増幅回路11の各トランジスタM2〜M6が十分に駆動されず誤差増幅信号Aoutが不定となるような場合において、トランジスタM23、M24にほとんど電流が流れない状況下でもトランジスタM31には電流I(M7)に応じた電流I(M31)が流れる。従って、共通接続点N22の電位は略VDDの電位まで上昇し、Hレベルの電圧信号Vcut1が出力される。これにより、トランジスタM1が電流遮断状態に制御されるため、誤差増幅信号Aoutが不定である間、出力電圧Voutを0Vで一定とすることができる。
According to the said structure, there exist the following effects and effects.
In the case where the transistors M2 to M6 of the
一方、制御アンプ31が正常に動作しているとき、つまり差動増幅回路11のトランジスタM2、M3に供給される電流I(M7)とトランジスタM2、M3に実際に流れる電流I(M2)、I(M3)とが等しいとき、トランジスタM23、M24に流れる電流の和はI(M7)と等しくなる。このトランジスタM23、M24に流れる電流の和は、トランジスタM31に流れる電流I(M31)に比べて大きいため、共通接続点N22の電位は略0Vの電位まで低下し、Lレベルの電圧信号Vcut1が出力される。これにより、トランジスタM21、M22がオフされ、トランジスタM1の駆動制御に影響を及ぼさないようになっている。
On the other hand, when the
本実施形態の制御アンプ31は、第1の実施形態におけるばらつきを含めた抵抗値の設計という高い精度が要求される設計に替えて、トランジスタM7とM31とのゲート幅の比の設定を行うことにより、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、LSI21のチップ上に、トランジスタM31を形成するために必要な面積は、第1の実施形態における抵抗R22を配置するために必要な面積と比べて小さいので、LSI21のチップにおいて電源回路22が占める面積を小さくできる。
The
(第3の実施形態)
図5および図6は、本発明の第3の実施形態を示すものであり、図5は、第1の実施形態における図1相当図である。この図5に示す電源回路41は、図1に示す電源回路22に対し、基準電圧生成回路7に替えて基準電圧生成回路42を備えている点と、出力遮断部24に替えて出力遮断部43を備えている点とが異なる。その他の構成部分については同一であり、図1と同一符号を付している。
(Third embodiment)
5 and 6 show a third embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a view corresponding to FIG. 1 in the first embodiment. The
基準電圧生成回路42は、基準電圧生成回路7と同様に基準電圧Vrefを生成するバンドギャップ基準電圧回路であり、さらに電圧信号Vcutb2の出力端子を備えている。出力遮断部43は、Pチャネル型のMOSトランジスタM41(遮断用トランジスタに相当)を備えている。このトランジスタM41は、トランジスタM1のゲート−ソース間に接続されており、そのゲートには基準電圧生成回路42から出力される電圧信号Vcutb2が与えられるようになっている。
The reference
図6は、基準電圧生成回路42の電気的構成を示している。この図6に示す基準電圧生成回路42は、電源線9、10から電源の供給を受けて動作するものであり、これら電源線9、10間には入力電圧VDDが印加される。基準電圧生成回路42は、トランジスタM42〜M48、抵抗R41、R42およびダイオードD41からなる基準電圧発生回路44と、トランジスタM49、M50、抵抗R43およびコンデンサC41からなるスタートアップ回路45と、トランジスタM51および抵抗R44からなる遮断信号出力部46とを備えている。
FIG. 6 shows the electrical configuration of the reference
なお、本実施形態では、遮断信号出力部46と前述した出力遮断部43とにより出力遮断回路が構成されている。また、上記した各トランジスタのうち、トランジスタM42〜M45はNチャネル型のMOSFETであり、トランジスタM46〜M51はPチャネル型のMOSFETである。このうち、トランジスタM44とM45、トランジスタM46〜M48とM51は、W/Lがそれぞれ同じ値となるように形成されている。トランジスタM42とM43とは、ゲート長Lは同じであるが、ゲート幅Wについては、トランジスタM43のWがトランジスタM42のWに対しα倍となるように設定されている。
In this embodiment, the cutoff
基準電圧発生回路44において、トランジスタM42(第1のトランジスタに相当)のソースは電源線10に接続されており、ゲートおよびドレインは共通に接続されている。トランジスタM43(第2のトランジスタに相当)のソースは、抵抗R41(第1の抵抗に相当)を介して電源線10に接続されている。トランジスタM42およびM43の各ドレインは、トランジスタM44およびM45と、トランジスタM46およびM47(第3および第4のトランジスタに相当)からなるカレントミラー回路とを介して電源線9に接続されている。トランジスタM42とM43、M44とM45とは、それぞれゲート同士が接続されている。
In the reference
トランジスタM48は、トランジスタM47とカレントミラー回路を構成しており、そのドレインは、抵抗R42(第2の抵抗に相当)および順方向に接続されたダイオードD41を介して電源線10に接続されている。トランジスタM48と抵抗R42との共通接続点N41(基準電圧の出力ノードに相当)は、基準電圧Vrefの出力端子とされている。
The transistor M48 forms a current mirror circuit with the transistor M47, and its drain is connected to the
スタートアップ回路45において、トランジスタM49(起動用トランジスタに相当)は、電源線9と基準電圧発生回路44のトランジスタM42のドレインとの間に接続されている。トランジスタM49のゲートと電源線10との間には抵抗R43(起動用抵抗に相当)とコンデンサC41が並列に接続されている。また、トランジスタM49のゲートと電源線9との間には、トランジスタM47とカレントミラー回路を構成するトランジスタM50(起動制御用トランジスタに相当)が接続されている。
In the start-up
遮断信号出力部46において、トランジスタM51(出力検出用トランジスタに相当)のソースは電源線9に接続され、ドレインは抵抗R44(出力検出用抵抗に相当)を介して電源線10に接続されている。トランジスタM51は、基準電圧発生回路44のトランジスタM47とカレントミラー回路を構成している。トランジスタM51と抵抗R44との共通接続点N42(遮断信号の出力ノードに相当)は、電圧信号Vcutb2の出力端子とされている。
In the cutoff
なお、抵抗R44の抵抗値は、そのばらつきも含めて、トランジスタM51に後述する所定の動作電流が流れているときに共通接続点N42の電位が出力遮断部43のトランジスタM41を確実にオフ駆動できるような電位(略VDDの電位)になるように設定されている。
It should be noted that the resistance value of the resistor R44, including the variation thereof, can reliably turn off the transistor M41 of the output cut-off
上記構成の基準電圧生成回路42から出力される基準電圧Vrefは、ダイオードD41の順方向電圧をVF(D41)で表し、(トランジスタM43のゲート幅)/(トランジスタM42のゲート幅)を係数αで表し、(抵抗R42の抵抗値)/(抵抗R41の抵抗値)を係数βで表せば、一般に下記(5)式により表される。なお、各係数α、βは、基準電圧Vrefの温度係数が0となるように設定されている。
Vref=VF(D41)+β・(k・T/q)・lnα …(5)
ただし、qは電子の電荷量、kはボルツマン定数、Tは絶対温度
The reference voltage Vref output from the reference
Vref = VF (D41) +. Beta .. (k.T / q) .ln.alpha. (5)
Where q is the electron charge, k is the Boltzmann constant, and T is the absolute temperature
次に、上記構成の電源回路41の動作について、基準電圧生成回路42の動作を中心に説明する。
基準電圧生成回路42への電源の供給が開始され、入力電圧VDDがスタートアップ回路45のトランジスタM49のしきい値電圧まで上昇すると、トランジスタM49がオンする。これにより、トランジスタM42のゲートが略VDDの電位まで上昇し、基準電圧発生回路44の動作が強制的に開始される。すると、スタートアップ回路45のトランジスタM50にトランジスタM47に流れる電流と同じ電流が流れ、コンデンサC41が充電されてトランジスタM49のゲート電位が上昇し、やがてトランジスタM49がオフする。このようなスタートアップ回路45の動作により、基準電圧発生回路44が後述する定常状態になるまでの時間が短縮される。
Next, the operation of the
When the supply of power to the reference
基準電圧発生回路44が定常状態に移行するまでの間は、トランジスタM47には、定常状態における所定の動作電流に比べ小さい電流しか流れず、共通接続点N41の電位は不定となる。このため、基準電圧生成回路42からの基準電圧Vrefに基づいて、トランジスタM1の駆動を制御する制御アンプ23が正常に動作できない。
Until the reference
このとき、遮断信号出力部46において、トランジスタM51には、基準電圧発生回路44のトランジスタM47と同様に定常状態よりも小さい電流しか流れないため、共通接続点N42の電位は略0Vの電位まで低下し、Lレベルの電圧信号Vcutb2が出力される。なお、本実施形態では、このLレベルの電圧信号Vcutb2が遮断信号に相当する。このLレベルの電圧信号Vcutb2により、出力遮断部43のトランジスタM41がオンされ、トランジスタM1は電流遮断状態に制御される。従って、この間、電源出力端子5における出力電圧Voutは0Vから上昇することなく、0V一定に保たれる。
At this time, in the cutoff
その後、入力電圧がさらに上昇して基準電圧発生回路44が定常状態に移行すると、基準電圧発生回路44は次のように動作する。すなわち、共通接続点N41における電圧を上記(5)式に示す基準電圧Vrefに制御するような所定の動作電流がトランジスタM47に流れる。これにより、基準電圧生成回路42から制御アンプ23に正常な電圧値(例えば1.0V)の基準電圧Vrefが与えられる。その結果、制御アンプ23が正常に動作し、出力電圧Voutが目標電圧(1.5V)に制御される。
Thereafter, when the input voltage further rises and the reference
このとき、遮断信号出力部46において、トランジスタM51には、基準電圧発生回路44のトランジスタM47に流れる所定の動作電流が流れるため、共通接続点N42の電位は略VDDの電位まで上昇し、Hレベルの電圧信号Vcutb2が出力される。従って、出力遮断部43のトランジスタM41がオフされ、制御アンプ23によるトランジスタM1の駆動制御に影響を及ぼさないようになっている。
At this time, in the cutoff
以上説明したように、本実施形態によれば次のような効果を奏する。
電源回路41は、基準電圧生成回路42における基準電圧発生回路44のトランジスタM47に流れる電流が、基準電圧発生回路44が定常状態のときに流れる所定の動作電流未満のとき、つまり、基準電圧発生回路44の各トランジスタM42〜M48が十分に駆動されていないとき、遮断信号であるLレベルの電圧信号Vcutb2を出力し、トランジスタM1を電流遮断状態に制御する。
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
When the current flowing through the transistor M47 of the reference
より具体的には、遮断信号出力部46のトランジスタM51と抵抗R44とを電源線9、10間に接続し、トランジスタM51と抵抗R44との共通接続点N42を電圧信号Vcutb2の出力端子とする。そして、トランジスタM47に流れる電流がカレントミラー回路を介してトランジスタM51に流れるように構成している。従って、基準電圧生成回路42の動作状態に応じて共通接続点N42の電位、つまり電圧信号Vcutb2のレベルが変化する。これにより、電源立ち上げ時において基準電圧発生回路44が定常状態に移行するまでの間、基準電圧生成回路42から出力される基準電圧Vrefが不定になったとしても、トランジスタM1を電流遮断状態に制御するので、出力電圧Voutが不定となる状態ひいてはデジタル回路3への過大電圧の印加を防止できる。
More specifically, the transistor M51 and the resistor R44 of the cutoff
(第4の実施形態)
図7および図8は、本発明の第4の実施形態を示すものであり、第3の実施形態における図5および図6相当図である。この図7に示す電源回路61は、図5に示す電源回路41に対し、基準電圧生成回路42に替えて基準電圧生成回路62を備えている点と、出力遮断部43に替えて出力遮断部63を備えている点とが異なる。その他の構成部分については同一であり、図5と同一符号を付している。
(Fourth embodiment)
FIGS. 7 and 8 show a fourth embodiment of the present invention and are equivalent to FIGS. 5 and 6 in the third embodiment. The
基準電圧生成回路62は、基準電圧生成回路42における電圧信号Vcutb2の出力端子に替えて、電圧信号Vcut2の出力端子を備えている。出力遮断部63は、出力遮断部43におけるPチャネル型のMOSトランジスタM41に替えて、Nチャネル型のMOSトランジスタM61(遮断用トランジスタに相当)を備えている。このトランジスタM61は、トランジスタM21と並列に接続されており、そのゲートには基準電圧生成回路62から出力される電圧信号Vcut2が与えられるようになっている。
The reference
図8は、基準電圧生成回路62の電気的構成を示している。基準電圧生成回路62は、図6に示す基準電圧生成回路42における遮断信号出力部46に替えて、Pチャネル型のMOSトランジスタM62および抵抗R61からなる遮断信号出力部64を備えている。なお、本実施形態では、遮断信号出力部64と前述した出力遮断部63とにより出力遮断回路が構成されている。
FIG. 8 shows an electrical configuration of the reference
遮断信号出力部64において、トランジスタM62(起動検出用トランジスタに相当)のソースは電源線9に接続され、ドレインは抵抗R61(起動検出用抵抗に相当)を介して電源線10に接続されている。また、トランジスタM62は、スタートアップ回路45のトランジスタM49とゲート同士が接続されている。トランジスタM62と抵抗R61との共通接続点N61(遮断信号の出力ノードに相当)は、電圧信号Vcut2の出力端子とされている。
In the cutoff
なお、抵抗R61の抵抗値は、そのばらつきも含めて、トランジスタM62がオン状態のときに共通接続点N61の電位が出力遮断部63のトランジスタM61を確実にオン駆動できる電位(略VDDの電位)になるように設定されている。
Note that the resistance value of the resistor R61 includes the variation, and the potential at the common connection point N61 when the transistor M62 is in the on state can reliably drive the transistor M61 of the
上記構成によれば次のような作用および効果を奏する。
基準電圧生成回路62から出力される基準電圧Vrefは、基準電圧発生回路44に電流が流れ始めても、スタートアップ回路45が動作している間は、正常な電圧値(例えば1.0V)になっていない可能性がある。
According to the said structure, there exist the following effects and effects.
The reference voltage Vref output from the reference
このとき、遮断信号出力部64において、トランジスタM62がオンしているため、共通接続点N61の電位は略VDDの電位まで上昇し、Hレベルの電圧信号Vcut2が出力される。なお、本実施形態では、このHレベルの電圧信号Vcut2が遮断信号に相当する。このHレベルの電圧信号Vcut2により、出力遮断部63のトランジスタM61がオンとなり、トランジスタM1は電流遮断状態に制御される。従って、この間、電源出力端子5における出力電圧Voutは0Vから上昇することなく、0V一定に保たれる。
At this time, since the transistor M62 is turned on in the cutoff
その後、トランジスタM49がオフし、スタートアップ動作が終了すると、基準電圧生成回路62は、正規の基準電圧Vrefを出力する。これにより、制御アンプ23が正常に動作し、出力電圧Voutが目標電圧(1.5V)に制御される。
このとき、遮断信号出力部64において、トランジスタM62もオフするため、共通接続点N61の電位は略0Vの電位まで低下し、Lレベルの電圧信号Vcut2が出力される。従って、出力遮断部63のトランジスタM61がオフとなり、制御アンプ23によるトランジスタM1の駆動制御に影響を及ぼさないようになっている。
Thereafter, when the transistor M49 is turned off and the start-up operation is completed, the reference
At this time, since the transistor M62 is also turned off in the cutoff
本実施形態の基準電圧生成回路62は、スタートアップ動作が完了するまでの間において、基準電圧生成回路62から出力される基準電圧Vrefが正常な電圧値でないときに、トランジスタM1を電流遮断状態に制御するので、出力電圧Voutが不定となる状態ひいてはデジタル回路3への過大な電圧の印加を防止できる。
The reference
(第5の実施形態)
図9および図10は、本発明の第5の実施形態を示すものであり、図9は、第1の実施形態における図1相当図である。この図9に示す電源回路71は、図1に示す電源回路22に対し、基準電圧生成回路7に替えて基準電圧生成回路72を備えている点と、出力遮断部24に替えて出力遮断部73を備えている点とが異なる。その他の構成部分については同一であり、図1と同一符号を付している。
(Fifth embodiment)
9 and 10 show a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a view corresponding to FIG. 1 in the first embodiment. The
基準電圧生成回路72は、第3の実施形態における基準電圧生成回路42の電圧信号Vcutb2の出力端子と、第4の実施形態における基準電圧生成回路62の電圧信号Vcut2の出力端子とを備えている。出力遮断部73は、第3の実施形態における出力遮断部43のトランジスタM41と、第4の実施形態における出力遮断部63のトランジスタM61とを備えている(図5および図7参照)。
The reference
図10は、基準電圧生成回路72の電気的構成を示している。この図10に示す基準電圧生成回路72は、第3の実施形態における基準電圧生成回路42の遮断信号出力部46と、第4の実施形態における基準電圧生成回路62の遮断信号出力部64とを備えている(図6および図8参照)。なお、本実施形態では、遮断信号出力部46および64と、前述した出力遮断部73とにより出力遮断回路が構成されている。つまり、本実施形態の電源回路71は、第3の実施形態の出力遮断回路を構成する要素と、第4の実施形態の出力遮断回路を構成する要素とを両方備えている。
FIG. 10 shows an electrical configuration of the reference
上記構成によれば次のような作用および効果を奏する。
基準電圧発生回路44が定常状態に移行していないとき、または定常状態であってもスタートアップ回路45が動作しているときには、基準電圧生成回路72から出力される基準電圧Vrefは、不定であったり、正常な電圧値(例えば1.0V)でない可能性がある。そこで、本実施形態では、上記いずれの場合でも、遮断信号出力部46から出力されるLレベルの電圧信号Vcutb2、または遮断信号出力部64から出力されるHレベルの電圧信号Vcut2によりトランジスタM1を電流遮断状態に制御する。これにより、電源出力端子5における出力電圧Voutは0Vから上昇することなく、0V一定に保たれる。
According to the said structure, there exist the following effects and effects.
When the reference
本実施形態の基準電圧生成回路72は、出力する基準電圧Vrefが不定の場合または正常な電圧値でない場合の何れの場合においても、トランジスタM1を電流遮断状態に制御するので、第3および第4の実施形態の構成に比べてより確実に出力電圧Voutが不定となる状態を防止できる。
Since the reference
(その他の実施形態)
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した各実施形態に限定されるものではなく、次のような変形又は拡張が可能である。
電源入力端子4と電源出力端子5との間にトランジスタM1と直列に遮断用トランジスタを接続し、遮断信号出力回路から遮断信号が出力されていないときには遮断用トランジスタをオン状態とし、遮断信号が出力されているときには遮断用トランジスタをオフ状態とするように構成してもよい。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the embodiments described above and illustrated in the drawings, and the following modifications or expansions are possible.
A cutoff transistor is connected in series with the transistor M1 between the
一対の差動入力トランジスタとしては、Pチャネル型のMOSトランジスタM2、M3を用いたが、これに替えてNチャネル型のMOSトランジスタを使用し、それに合わせて他のトランジスタの導電型を変更した回路としてもよい。
各トランジスタをMOSFETにより構成したが、バイポーラトランジスタにより構成してもよい。
基準電圧発生回路としては、バンドギャップ基準電圧回路に限られず、他の回路構成を持つ基準電圧回路であってもよい。
As the pair of differential input transistors, P-channel type MOS transistors M2 and M3 are used. Instead, N-channel type MOS transistors are used, and the conductivity type of other transistors is changed accordingly. It is good.
Although each transistor is constituted by a MOSFET, it may be constituted by a bipolar transistor.
The reference voltage generation circuit is not limited to the band gap reference voltage circuit, and may be a reference voltage circuit having another circuit configuration.
第3〜第5の実施形態の出力遮断回路においては、電圧信号Vcut1を出力するための構成および電圧信号Vcut1によりトランジスタM1を電流遮断状態に制御するための構成を省いてもよい。 In the output cutoff circuits of the third to fifth embodiments, the configuration for outputting the voltage signal Vcut1 and the configuration for controlling the transistor M1 to the current cutoff state by the voltage signal Vcut1 may be omitted.
遮断用トランジスタを介さず、遮断信号により直接トランジスタM1を遮断状態に制御するようにしてもよい。
カレントミラー回路とは異なる構成を用いて、電圧制御回路または基準電圧生成回路の内部に流れる電流を検出してもよい。
The transistor M1 may be directly controlled to be in a cutoff state by a cutoff signal without using a cutoff transistor.
The current flowing in the voltage control circuit or the reference voltage generation circuit may be detected using a configuration different from that of the current mirror circuit.
図面中、4は電源入力端子、5は電源出力端子、6は電圧検出回路、7は基準電圧生成回路、9は第1の電源線、10は第2の電源線、11は差動増幅回路、13は出力回路、22、41、61、71は電源回路、23、31は制御アンプ(電圧制御回路)、24、43、63、73は出力遮断部(出力遮断回路)、25、32、46、64は遮断信号出力部(出力遮断回路)、33はカレントミラー回路(定電流回路)、42、62、72は基準電圧生成回路、44は基準電圧発生回路、45はスタートアップ回路、C41はコンデンサ、D41はダイオード、M1は主トランジスタ、M2、M3は一対の差動入力トランジスタ、M4、M5は一対の負荷用トランジスタ、M6はPチャネル型MOSFET(電流源)、M21、M22、M41、M61は遮断用トランジスタ、M23、M24は一対の検出用トランジスタ、M42は第1のトランジスタ、M43は第2のトランジスタ、M46は第3のトランジスタ、M47は第4のトランジスタ、M48は第5のトランジスタ、M49は起動用トランジスタ、M50は起動制御用トランジスタ、M51は出力検出用トランジスタ、M62は起動検出用トランジスタ、N22、N42、N61は共通接続点(遮断信号の出力ノード)、N41は基準電圧の出力ノード、R22は共通の抵抗、R41は第1の抵抗、R42は第2の抵抗、R43は起動用抵抗、R44は出力検出用抵抗、R61は起動検出用抵抗を示す。
In the drawing, 4 is a power input terminal, 5 is a power output terminal, 6 is a voltage detection circuit, 7 is a reference voltage generation circuit, 9 is a first power supply line, 10 is a second power supply line, and 11 is a differential amplifier circuit. , 13 is an output circuit, 22, 41, 61, 71 are power supply circuits, 23, 31 are control amplifiers (voltage control circuits), 24, 43, 63, 73 are output cutoff units (output cutoff circuits), 25, 32, 46 and 64 are cutoff signal output units (output cutoff circuits), 33 is a current mirror circuit (constant current circuit), 42, 62 and 72 are reference voltage generation circuits, 44 is a reference voltage generation circuit, 45 is a startup circuit, and C41 is Capacitor, D41 is a diode, M1 is a main transistor, M2 and M3 are a pair of differential input transistors, M4 and M5 are a pair of load transistors, M6 is a P-channel MOSFET (current source), M21, M22,
Claims (9)
前記電圧制御回路および前記基準電圧生成回路は、それぞれ自身の回路内に流れる電流が所定値以上になると正常に動作するように構成されており、
前記電圧制御回路および前記基準電圧生成回路のうち少なくとも一方の回路内に流れる電流が前記所定値より小さい場合に遮断信号を出力して前記主トランジスタを電流遮断状態に制御する出力遮断回路を備えて構成されていることを特徴とする電源回路。 A main transistor interposed in a power supply path between a power supply input terminal and a power supply output terminal, a voltage detection circuit that outputs a detection voltage corresponding to an output voltage at the power supply output terminal, and a reference corresponding to a target value of the output voltage In a power supply circuit having a reference voltage generation circuit that generates a voltage, and a voltage control circuit that outputs a drive signal based on the detection voltage and the reference voltage to control driving of the main transistor,
The voltage control circuit and the reference voltage generation circuit are configured to normally operate when the current flowing in the circuit of the voltage becomes a predetermined value or more,
An output cutoff circuit for outputting a cutoff signal and controlling the main transistor in a current cutoff state when a current flowing in at least one of the voltage control circuit and the reference voltage generation circuit is smaller than the predetermined value; A power supply circuit characterized by being configured.
前記出力遮断回路は、前記一対の差動入力トランジスタに流れる各電流を検出する一対の検出用トランジスタを備え、前記各検出用トランジスタにより検出された各電流の和が前記所定電流より小さい場合に前記遮断信号を出力することを特徴とする請求項1記載の電源回路。 The voltage control circuit includes a differential amplifier circuit having a pair of differential input transistors and a current source for supplying a predetermined current to the pair of differential input transistors, and the driving based on a signal from the differential amplifier circuit And an output circuit that outputs a signal,
The output cutoff circuit includes a pair of detection transistors that detect currents flowing through the pair of differential input transistors, and the sum of the currents detected by the detection transistors is smaller than the predetermined current. The power supply circuit according to claim 1, wherein the power supply circuit outputs a cutoff signal.
前記各検出用トランジスタと前記各負荷用トランジスタとは、それぞれカレントミラー回路を構成しており、
前記出力遮断回路は、前記第1の電源線と前記遮断信号の出力ノードとの間に接続された共通の抵抗を備え、前記出力ノードと前記第2の電源線との間に前記各検出用トランジスタが並列に接続されていることを特徴とする請求項2記載の電源回路。 The voltage control circuit operates by receiving power from a first power supply line and a second power supply line, and the differential amplifier circuit is provided between each differential input transistor and the second power supply line. A pair of load transistors each in the form of a diode connection,
Each of the detection transistors and each of the load transistors constitutes a current mirror circuit,
The output cut-off circuit includes a common resistor connected between the first power supply line and the output node of the cut-off signal, and each of the detection cut-off circuits is provided between the output node and the second power supply line. 3. The power supply circuit according to claim 2, wherein the transistors are connected in parallel.
前記出力遮断回路は、前記基準電圧発生回路に流れる電流を検出し、その検出した電流が、前記基準電圧発生回路が前記基準電圧を発生している状態で当該基準電圧発生回路に流れる動作電流より小さい場合に前記遮断信号を出力することを特徴とする請求項1ないし5の何れかに記載の電源回路。 The reference voltage generation circuit includes a reference voltage generation circuit that generates the reference voltage,
The output cutoff circuit detects a current flowing through the reference voltage generation circuit, and the detected current is based on an operating current flowing through the reference voltage generation circuit in a state where the reference voltage generation circuit generates the reference voltage. 6. The power supply circuit according to claim 1, wherein the cutoff signal is output when the power is small.
前記基準電圧発生回路は、前記第2の電源線に接地された第1のトランジスタと、この第1のトランジスタと制御端子同士が接続された第2のトランジスタと、この第2のトランジスタと前記第2の電源線との間に接続された第1の抵抗と、前記第1の電源線と前記第1のトランジスタおよび第2のトランジスタとの間に接続されカレントミラー回路を構成する第3のトランジスタおよび第4のトランジスタと、前記第1の電源線と前記基準電圧の出力ノードとの間に接続され前記第4のトランジスタとカレントミラー回路を構成する第5のトランジスタと、前記基準電圧の出力ノードと前記第2の電源線との間に順方向に接続されたダイオードおよび第2の抵抗とを備えて構成され、
前記出力遮断回路は、前記第1の電源線と前記遮断信号の出力ノードとの間に接続され前記第4のトランジスタとカレントミラー回路を構成する出力検出用トランジスタと、前記遮断信号の出力ノードと前記第2の電源線との間に接続された出力検出用抵抗とを備えていることを特徴とする請求項6記載の電源回路。 The reference voltage generation circuit operates by receiving power supply from the first power supply line and the second power supply line,
The reference voltage generation circuit includes a first transistor grounded to the second power supply line, a second transistor having a control terminal connected to the first transistor, the second transistor, and the second transistor. A first resistor connected between two power lines, and a third transistor constituting a current mirror circuit connected between the first power line and the first and second transistors. And a fourth transistor, a fifth transistor connected between the first power supply line and the reference voltage output node and constituting a current mirror circuit with the fourth transistor, and an output node of the reference voltage And a diode and a second resistor connected in a forward direction between the first power supply line and the second power supply line,
The output cut-off circuit is connected between the first power supply line and the output node of the cut-off signal, and an output detection transistor that forms a current mirror circuit with the fourth transistor, and an output node of the cut-off signal The power supply circuit according to claim 6, further comprising an output detection resistor connected between the second power supply line.
前記基準電圧発生回路は、前記第2の電源線に接地された第1のトランジスタと、この第1のトランジスタと制御端子同士が接続された第2のトランジスタと、この第2のトランジスタと前記第2の電源線との間に接続された第1の抵抗と、前記第1の電源線と前記第1のトランジスタおよび第2のトランジスタとの間に接続されカレントミラー回路を構成する第3のトランジスタおよび第4のトランジスタと、前記第1の電源線と前記基準電圧の出力ノードとの間に接続され前記第4のトランジスタとカレントミラー回路を構成する第5のトランジスタと、前記基準電圧の出力ノードと前記第2の電源線との間に順方向に接続されたダイオードおよび第2の抵抗とを備えて構成され、
前記第1の電源線と前記第1のトランジスタとの間に接続された起動用トランジスタと、この起動用トランジスタの制御端子と前記第2の電源線との間に互いに並列に接続された起動用抵抗およびコンデンサと、前記第4のトランジスタとカレントミラー回路を構成し前記第1の電源線から前記起動用抵抗および前記コンデンサに電流を供給する起動制御用トランジスタとからなるスタートアップ回路を備え、
前記出力遮断回路は、前記第1の電源線と前記遮断信号の出力ノードとの間に接続され前記起動用トランジスタと制御端子同士が接続された起動検出用トランジスタと、前記遮断信号の出力ノードと前記第2の電源線との間に接続された起動検出用抵抗とを備えていることを特徴とする請求項6記載の電源回路。 The reference voltage generation circuit operates by receiving power supply from the first power supply line and the second power supply line,
The reference voltage generation circuit includes a first transistor grounded to the second power supply line, a second transistor having a control terminal connected to the first transistor, the second transistor, and the second transistor. A first resistor connected between two power lines, and a third transistor constituting a current mirror circuit connected between the first power line and the first and second transistors. And a fourth transistor, a fifth transistor connected between the first power supply line and the reference voltage output node and constituting a current mirror circuit with the fourth transistor, and an output node of the reference voltage And a diode and a second resistor connected in a forward direction between the first power supply line and the second power supply line,
A starting transistor connected between the first power line and the first transistor, and a starting transistor connected in parallel between the control terminal of the starting transistor and the second power line A start-up circuit comprising a resistor and a capacitor, and a fourth mirror and a start-up control transistor that forms a current mirror circuit and supplies a current to the start-up resistor and the capacitor from the first power line;
The output cut-off circuit is connected between the first power line and the output node of the cut-off signal, the start-up detection transistor connected between the start-up transistor and the control terminal, and the output node of the cut-off signal The power supply circuit according to claim 6, further comprising an activation detection resistor connected between the second power supply line.
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