JP2013003700A - レギュレータ用半導体集積回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 入力端子と出力端子との間に接続された電圧制御用トランジスタ(M1)と、出力電圧に比例したフィードバック電圧と所定の基準電圧との電位差に応じて出力電圧が一定になるように制御用トランジスタを制御する制御回路(11)と、基準電圧を生成する基準電圧回路(12)と、前記電圧制御用トランジスタにより流される出力電流に縮小比例した電流を流すカレントミラー回路(M1,M2)とを備えたレギュレータICにおいて、前記基準電圧回路の動作電流出力点と回路の基準電位点(GND)との間に接続された抵抗素子(M0)を設け、カレントミラー回路により生成された電流が、前記基準電圧回路の動作電流出力点と前記抵抗素子との接続ノードに流されるように構成した。
【選択図】 図1
Description
また、本発明の他の目的は、無駄な電流を流すことなく出力電圧補正機能を実現できるレギュレータ用の半導体集積回路を提供することにある。
入力端子と出力端子との間に接続された電圧制御用トランジスタと、
出力電圧に比例したフィードバック電圧と所定の基準電圧との電位差に応じて出力電圧が一定になるように前記制御用トランジスタを制御する制御回路と、
前記基準電圧を生成する基準電圧回路と、
前記電圧制御用トランジスタにより流される出力電流に縮小比例した電流を流すカレントミラー回路と、
前記基準電圧回路の動作電流出力点と回路の基準電位端子との間に接続された抵抗素子と、
を備え、
前記カレントミラー回路により生成された電流が、前記基準電圧回路の動作電流出力点と前記抵抗素子との接続ノードに流されるように構成した。
出力電圧に比例したフィードバック電圧と所定の基準電圧との電位差に応じて出力電圧が一定になるように前記制御用トランジスタを制御する制御回路と、
前記基準電圧を生成する基準電圧回路と、
前記基準電圧回路の動作電流出力点と回路の基準電位端子との間に接続された抵抗素子と、
前記電圧制御用トランジスタと共にカレントミラー回路を構成する電流検出用トランジスタを備え、該電流検出用トランジスタに流される電流を検出して、出力電流が所定の電流値以上になった場合に前記電圧制御用トランジスタの制御電圧を規制して出力電流を制限する電流制限回路と、
を備え、
前記電流制限回路から流れ出す電流が、前記基準電圧回路の動作電流出力点と前記抵抗素子との接続ノードに流されるように構成する。
前記電流検出用トランジスタと直列に接続された電流−電圧変換手段と、
前記入力端子と前記電圧制御用トランジスタの制御端子との間に接続された電流制限用のトランジスタと、を備え、
前記電流−電圧変換手段により変換された電圧に応じて前記電流制限用のトランジスタが制御され、前記電流−電圧変換手段を流れた電流が前記基準電圧回路の動作電流出力点と前記抵抗素子との接続ノードに流されるように構成する。
これにより、電流−電圧変換手段と電流制限用のトランジスタとを設けるだけで、電流制限回路を構成できる上、無駄な電流を流すことなく出力電圧補正機能を実現できるようになる。
前記抵抗素子はトランジスタにより構成され、該トランジスタの制御端子には、前記起動制御回路からの信号が印加されるように構成する。
これにより、回路の起動時に速やかに出力電圧補正機能を発動させることができるようになる。
これにより、出力電圧補正機能の入力電圧依存性をなくし、入力電圧の電位に応じて出力電圧の補正量が異なってしまうのを回避することができる。
図1は、本発明を適用したシリーズレギュレータ(LDOを含む)の一実施形態を示す。なお、特に限定されるわけではないが、図1において一点鎖線で囲まれている部分の回路を構成する素子は、1個の半導体チップ上に形成され、半導体集積回路(シリーズレギュレータIC)10として構成される。
そのため、本実施形態のレギュレータは、図8に一点鎖線で示すように、出力電流Ioutが増加しても出力電圧Voutはほぼ一定になる。なお、出力電流Ioutが増加したときに出力電圧Voutは数mVの補正が行えればよいので、カレントミラーを構成するMOSトランジスタM2に流す電流は、比較的小さな電流でよい。
この実施例のカレントリミット回路14は、負荷の短絡などで出力電流Ioutが増加して所定の電流値に達したときに、出力電圧Voutを低下させながら出力電流Ioutを減少させて、いわゆる「フ」の字の出力電圧−出力電流特性になるように制御することで過電流から素子を保護する機能を有する。
図2の実施例のレギュレータICは、図1の実施例と同様に、出力電流Ioutが増加したときに出力電圧Voutで低下しないように補正できる上、カレントリミット回路14の動作電流をMOSトランジスタM0に流すようにしているため、出力電圧の補正のために余分な電流を流す必要がないという利点がある。
図3のカレントリミット回路14は、電圧制御用トランジスタM1とカレントミラー接続され、M1によって流される出力電流Ioutに比例した電流Isを流す電流検出用のPチャネルMOSトランジスタM2と直列に、M2のドレイン電流を電圧に変換する電流−電圧変換手段としての抵抗R3と、NチャネルMOSトランジスタM3とが接続されている。MOSトランジスタM3は、ゲートとドレインが結合され、ダイオードとして作用し抵抗R3の端子電圧を持ち上げる働きをする。
なお、図3において、符号M1,M2,M6が付されているトランジスタはPチャネルMOSトランジスタであり、それ以外はNチャネルMOSトランジスタである。
規定値以下の出力電流Ioutが電圧制御用トランジスタM1によって流されている通常の動作状態においては、M1とカレントミラー接続されたMOSトランジスタM2に、出力電流Ioutに比例した電流Is(例えばIoutの1/1000)が流れる。これとともに、誤差アンプ11によって出力電圧Voutが設定電圧(例えば5V)になるようにM1のゲート端子に対してフィードバック制御が行われる。その結果、ゲート端子が出力端子OUTに接続されている短絡検出用のMOSトランジスタM7のゲート電圧は充分に高く、MOSトランジスタM7はオン状態にされる。
なお、図6のシリーズレギュレータICにおけるカレントリミット回路14には、図3に示されているカレントリミット回路14と同様な構成の回路を使用することができる。ただし、カレントリミット回路14は図3のような構成のものに限定されず、出力電流が所定の電流値以上にならないように制限するものであれば、どのような構成の回路であってもよい。
ただし、図5や図6の変形例の場合には、起動制御回路15からの起動信号によって基準電圧回路12が立ち上がってから出力電圧補正機能が開始することになるため、出力電圧補正機能が若干遅れて発動するが、図1や図2の実施例のように、MOSトランジスタM0のゲート端子に起動制御回路15からの信号を印加するものにおいては、回路の起動後に速やかに出力電圧補正機能を発動させることができるという利点がある。
また、基準電圧回路12が複数のMOSトランジスタにより構成されている場合には、上記MOSトランジスタM0は、基準電圧回路12を構成するMOSトランジスタを兼用させることができる。
さらに、以上の説明では、本発明をシリーズレギュレータICに適用した例を説明したが、本発明にそれに限定されるものではなく、二次電池を充電する充電装置を構成する充電制御用ICにも利用することができる。
11 誤差アンプ(制御回路)
12 基準電圧回路
13 バイアス回路
14 カレントリミット回路(電流制限回路)
M1 電圧制御用トランジスタ
M2 電流検出用トランジスタ
M6 電流制限用トランジスタ
M7 短絡検出用トランジスタ
Claims (5)
- 入力端子と出力端子との間に接続された電圧制御用トランジスタと、
出力電圧に比例したフィードバック電圧と所定の基準電圧との電位差に応じて出力電圧が一定になるように前記制御用トランジスタを制御する制御回路と、
前記基準電圧を生成する基準電圧回路と、
前記電圧制御用トランジスタにより流される出力電流に縮小比例した電流を流すカレントミラー回路と、
前記基準電圧回路の動作電流出力点と回路の基準電位端子との間に接続された抵抗素子と、
を備え、
前記カレントミラー回路により生成された電流が、前記基準電圧回路の動作電流出力点と前記抵抗素子との接続ノードに流されるように構成されていることを特徴とするレギュレータ用半導体集積回路。 - 入力端子と出力端子との間に接続された電圧制御用トランジスタと、
出力電圧に比例したフィードバック電圧と所定の基準電圧との電位差に応じて出力電圧が一定になるように前記制御用トランジスタを制御する制御回路と、
前記基準電圧を生成する基準電圧回路と、
前記基準電圧回路の動作電流出力点と回路の基準電位端子との間に接続された抵抗素子と、
前記電圧制御用トランジスタと共にカレントミラー回路を構成する電流検出用トランジスタを備え、該電流検出用トランジスタに流される電流を検出して、出力電流が所定の電流値以上になった場合に前記電圧制御用トランジスタの制御電圧を規制して出力電流を制限する電流制限回路と、
を備え、
前記電流制限回路から流れ出す電流が、前記基準電圧回路の動作電流出力点と前記抵抗素子との接続ノードに流されるように構成されていることを特徴とするレギュレータ用半導体集積回路。 - 前記電流制限回路は、
前記電流検出用トランジスタと直列に接続された電流−電圧変換手段と、
前記入力端子と前記電圧制御用トランジスタの制御端子との間に接続された電流制限用のトランジスタと、
を備え、前記電流−電圧変換手段により変換された電圧に応じて前記電流制限用のトランジスタが制御され、前記電流−電圧変換手段を流れた電流が前記基準電圧回路の動作電流出力点と前記抵抗素子との接続ノードに流されるように構成されていることを特徴とする請求項2に記載のレギュレータ用半導体集積回路。 - 外部からの制御信号に応じて内部回路を活性化させる信号を生成する起動制御回路を備えるとともに、
前記抵抗素子はトランジスタにより構成され、該トランジスタの制御端子には、前記起動制御回路からの信号が印加されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のレギュレータ用半導体集積回路。 - 前記抵抗素子はトランジスタにより構成され、該トランジスタの制御端子には、前記基準電圧回路からの信号が印加されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のレギュレータ用半導体集積回路。
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