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TW201805758A - 電壓調節器 - Google Patents

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TW201805758A
TW201805758A TW106123990A TW106123990A TW201805758A TW 201805758 A TW201805758 A TW 201805758A TW 106123990 A TW106123990 A TW 106123990A TW 106123990 A TW106123990 A TW 106123990A TW 201805758 A TW201805758 A TW 201805758A
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Taiwan
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voltage
output
transistor
circuit
leakage current
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TW106123990A
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出口充康
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精工半導體有限公司
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current 
    • G05F1/46—Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is DC
    • G05F1/56—Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is DC using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • G05F1/565—Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is DC using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor
    • G05F1/567—Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is DC using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor for temperature compensation
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Abstract

本發明提供一種即使在高溫環境下亦可穩定地生成固定的輸出電壓的電壓調節器。本發明的電壓調節器具備：輸出電晶體；輸出端子，連接於輸出電晶體的汲極，輸出一輸出電壓；誤差放大電路，將對輸出電壓的分壓電壓與基準電壓之差進行放大所得的信號，供給至輸出電晶體的閘極；以及NMOS電晶體，連接於輸出端子與基準電位之間，當溫度達到應吸收流至輸出電晶體的漏電流的規定溫度時導通，以使漏電流流向基準電位。

Description

電壓調節器
本發明是有關於一種電壓調節器（voltage regulator）。
以往一般的電壓調節器是具備基準電壓電路、誤差放大電路、輸出電晶體（transistor）及分壓電阻而構成，在輸出端子生成固定的輸出電壓（例如參照專利文獻1）。
此種電壓調節器被用於各種電子機器，亦被用於汽車。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2005-327027號公報
[發明所欲解決之課題] 對於用於汽車的各種半導體元件（semiconductor device），要求高溫環境下的動作，因此在電壓調節器中，輸出電晶體的漏（leak）電流容易增加。由此產生如下所述的問題。
即，電壓調節器一旦達到高溫，流向輸出電晶體的漏電流將增加，尤其在流向連接於輸出端子的負載的電流非常小的情況（或無負載的情況）下，因該漏電流，輸出電壓將上升而超過規定的調節（regulation）範圍的上限。
本發明是有鑒於所述問題而完成，其目的在於提供一種電壓調節器，即使在高溫環境下亦可穩定地生成固定的輸出電壓。 [解決課題之手段]
為了解決所述問題，本發明的電壓調節器的特徵在於包括：輸出電晶體；輸出端子，連接於所述輸出電晶體的汲極（drain），輸出一輸出電壓；誤差放大電路，將對所述輸出電壓的分壓電壓與基準電壓之差進行放大所得的信號，供給至所述輸出電晶體的閘極（gate）；以及N型金屬氧化物半導體電晶體（N-type Metal Oxide Semiconductor，NMOS），連接於所述輸出端子與基準電位之間，當溫度達到應吸收流至所述輸出電晶體的漏電流的規定溫度時導通（ON），以使所述漏電流流向所述基準電位。 [發明的效果]
根據本發明的電壓調節器，在亦需要高溫環境下的動作的情況下，只要將應吸收所述漏電流的規定溫度，設為例如比流至輸出電晶體的漏電流開始急劇增加的溫度低的溫度，便可在因溫度上升而漏電流開始增加之前藉由NMOS電晶體來使漏電流流向基準電位，即，可吸收漏電流。
因此，即使達到輸出電晶體的漏電流增大的高溫，亦可防止輸出端子的電壓上升。
以下，參照圖式來說明本發明的實施形態。
圖1是表示本實施形態的電壓調節器100的電路圖。
電壓調節器100具備基準電壓源1、誤差放大電路2、輸出電晶體3、輸出端子4、漏電流吸收電路10及電阻電路20。
電阻電路20具有串聯連接於輸出端子4與基準電位Vss之間的多個電阻R1～R5。
誤差放大電路2將對基準電壓源1的基準電壓Vref與反饋電壓Vfb之差進行放大所得的信號，供給至輸出電晶體3的閘極，所述反饋電壓Vfb是將輸出端子4的電壓以電阻電路20內的電阻R1～R3與電阻R4～R5進行分壓所得的電壓。
藉由該結構，在與輸出電晶體3的汲極連接的輸出端子4生成的輸出電壓Vout穩定為基準電壓Vref與反饋電壓Vfb均衡的電壓。
漏電流吸收電路10包含多個電路單元U1～U3。電路單元U1具有：熔絲（fuse）14，一端連接於輸出端子4；以及NMOS電晶體11，連接於熔絲14的另一端與基準電位Vss之間，電路單元U2具有：熔絲15，一端連接於輸出端子4；以及NMOS電晶體12，連接於熔絲15的另一端與基準電位Vss之間，電路單元U3具有：熔絲16，一端連接於輸出端子4；以及NMOS電晶體13，連接於熔絲16的另一端與基準電位Vss之間。
電路單元U1～U3中的各NMOS電晶體11～13的閘極分別連接於電阻電路20的分壓點DP45、DP34及DP23，接收在各分壓點處生成的分壓電壓。
高溫時，輸出電晶體3的漏電流會增大，而超過在通常的溫度環境下流至電阻電路20的電流。此時，根據本實施形態，漏電流吸收電路10吸收與流至輸出電晶體3的漏電流同程度或更高的電流，藉此，可使從輸出電晶體3流向電阻電路20的輸出電晶體3的漏電流減少，抑制輸出電壓Vout的上升。
接下來，詳細說明本實施形態的特徵結構即漏電流吸收電路10與電阻電路20。
圖2表示輸出電晶體3的漏電流的溫度依存性（temperature dependence）。
根據圖2可知，輸出電晶體3的漏電流IL具有下述傾向：在溫度TINC 之前幾乎不會流動，但當超過TINC 時開始增加，隨後急劇增加。
因此，較佳為：將應吸收漏電流的溫度，即，將使漏電流吸收電路10進行動作的溫度TLEAK ，設定為比如圖2所示般漏電流IL開始增加的溫度TINC 低的溫度。根據此種設定，即使在達到高溫的情況下，亦可防止輸出電壓Vout上升而超過規定的調節範圍的上限。
即，將圖1的漏電流吸收電路10內的電路單元U1～U3中的、在溫度TLEAK 時進行動作的任一個電路單元設為可動作的狀態，除此以外的二個電路單元切斷熔絲而不可動作，藉此，可抑制高溫時的輸出電壓Vout的上升。
具體而言，當將溫度TLEAK 如上所述般設定為比漏電流IL開始增加的溫度TINC 低的溫度，且將在溫度T0（例如常溫）測定時的NMOS電晶體11～13各自的臨限電壓設為Vth0、NMOS電晶體11～13各自的臨限電壓的溫度係數設為Tc時，選擇多個分壓點DP23、DP34、DP45中的、生成最接近以下式（1）求出的電壓Vg的電壓的、任一個分壓點。
Vg=Vth0-（TLEAK -T0）*|Tc|…（1）
並且，若該任一個分壓點例如為DP45，則與閘極連接於分壓點DP45的NMOS電晶體11連接的熔絲14不切斷，而切斷除此以外的熔絲15及熔絲16。
藉此，當溫度達到TLEAK 時，閘極連接於電壓為（大致）Vg的分壓點DP45的NMOS電晶體11導通，因此輸出電晶體3的漏電流經由NMOS電晶體11而流向基準電位Vss。
因此，即使溫度上升而輸出電晶體3的漏電流增加，漏電流吸收電路10從開始增加之前便開始動作以吸收漏電流，藉此，輸出電壓Vout的上升得以抑制。
此處，對於如何設定所述式（1）中的溫度T0、NMOS電晶體11～13各自的臨限電壓Vth0、NMOS電晶體11～13各自的臨限電壓的溫度係數Tc，以下將進行說明。
對於溫度係數Tc，由於MOS電晶體的臨限電壓一般為大致-2mV/℃左右，因此設定為該值。
臨限電壓Vth0及溫度T0則如下般設定。
首先，在與NMOS電晶體11～13相同的晶片上，形成圖3所示的、具有與NMOS電晶體11～13相同的結構的測試用NMOS電晶體30。測試用NMOS電晶體30的閘極與汲極連接於測試焊墊TP，源極連接於基準電位Vss。
針對此種測試用NMOS電晶體30，在溫度T0從外部對測試焊墊TP施加電壓，測量電流開始流動的電壓，藉此可測定測試用NMOS電晶體30的臨限電壓Vtht0。
如上所述，測試用NMOS電晶體30是在與NMOS電晶體11～13相同的晶片上，以與它們相同的結構而形成，因此可認為測試用NMOS電晶體30的臨限電壓Vtht0、與NMOS電晶體11～13在溫度T0時的臨限電壓Vth0大致相同。因此，NMOS電晶體11～13在溫度T0時的臨限電壓Vth0設定為如上所述般測定出的測試用NMOS電晶體30的臨限電壓Vtht0。
對於溫度T0，由於如上所述般設定臨限電壓Vth0，因此設定為與測定臨限電壓Vtht0時的溫度相同的溫度T0。
將如上所述般設定的溫度T0、臨限電壓Vth0、臨限電壓的溫度係數Tc及溫度TLEAK 代入所述式（1），藉此可確定Vg的電壓值。
另外，對於應吸收漏電流的溫度TLEAK ，只要如上所述般設定為比漏電流IL開始增加的溫度TINC 低的溫度，便可獲得所期望的效果，但較佳為：不設定為太低的溫度，而是剛好在漏電流IL開始增加的溫度TINC 之前的溫度。藉此，可避免漏電流吸收電路10在超過所需的低溫度下進行動作，因此可防止因漏電流吸收電路10在並非高溫時進行動作而造成的消耗電流的不必要增加。
以上，對本發明的實施形態進行了說明，但本發明當然不限定於所述實施形態，可在不脫離本發明主旨的範圍內進行各種變更。
例如，所述實施形態中，表示了以下述方式構成的示例，即，設置三個包含熔絲和NMOS電晶體的電路單元，將各電路單元的NMOS電晶體的閘極分別連接於電阻電路20的多個分壓點中的三個，但並不限於此。即，亦可構成為，使電路單元的數量更多，例如設為六個，增加電阻電路20內的串聯電阻的數量而形成六個以上的分壓點，將各電路單元的NMOS電晶體的閘極分別連接於所述六個以上的分壓點中的六個分壓點。此時，因增加電路單元數量及分壓點的數量，電阻、NMOS電晶體及熔絲的數量將增加，因此電路規模變大，但可獲得與所算出的電壓值Vg更為接近或者相等的電壓值的分壓點，從而可切實地在所需的溫度TLEAK 使漏電流吸收電路10進行動作。
1‧‧‧基準電壓源
2‧‧‧誤差放大電路
3‧‧‧輸出電晶體
4‧‧‧輸出端子
10‧‧‧漏電流吸收電路
11、12、13‧‧‧NMOS電晶體
14、15、16‧‧‧熔絲
20‧‧‧電阻電路
30‧‧‧測試用NMOS電晶體
100‧‧‧電壓調節器
DP23、DP34、DP45‧‧‧分壓點
IL‧‧‧漏電流
R1～R5‧‧‧電阻
TINC、TLEAK‧‧‧溫度
TP‧‧‧測試焊墊
U1～U3‧‧‧電路單元
Vfb‧‧‧反饋電壓
Vout‧‧‧輸出電壓
Vref‧‧‧基準電壓
Vss‧‧‧基準電位
圖1是表示本發明的實施形態的電壓調節器的電路圖。 圖2是表示輸出電晶體的漏電流的溫度依存性的圖。 圖3是表示NMOS電晶體的臨限電壓測定用測試電路的圖。
1‧‧‧基準電壓源
2‧‧‧誤差放大電路
3‧‧‧輸出電晶體
4‧‧‧輸出端子
10‧‧‧漏電流吸收電路
11、12、13‧‧‧NMOS電晶體
14、15、16‧‧‧熔絲
20‧‧‧電阻電路
100‧‧‧電壓調節器
DP23、DP34、DP45‧‧‧分壓點
R1~R5‧‧‧電阻
U1~U3‧‧‧電路單元
Vfb‧‧‧反饋電壓
Vout‧‧‧輸出電壓
Vref‧‧‧基準電壓
Vss‧‧‧基準電位

Claims (6)

  1. 一種電壓調節器，其特徵在於包括： 輸出電晶體； 輸出端子，連接於所述輸出電晶體的汲極，輸出一輸出電壓； 誤差放大電路，將對所述輸出電壓的分壓電壓與基準電壓之差進行放大所得的信號，供給至所述輸出電晶體的閘極；以及 N型金屬氧化物半導體電晶體，連接於所述輸出端子與基準電位之間，當溫度達到應吸收流至所述輸出電晶體的漏電流的規定溫度時導通，以使所述漏電流流向所述基準電位。
  2. 一種電壓調節器，其特徵在於包括： 輸出電晶體； 輸出端子，連接於所述輸出電晶體的汲極，輸出一輸出電壓； 誤差放大電路，將對所述輸出電壓的分壓電壓與基準電壓之差進行放大所得的信號，供給至所述輸出電晶體的閘極；以及 漏電流吸收電路，連接於所述輸出端子，包含在各不相同的溫度下動作的多個電路單元，藉由多個所述電路單元中的任一個來吸收流至所述輸出電晶體的漏電流， 多個所述電路單元中，僅動作溫度最接近應吸收所述漏電流的規定溫度的電路單元可進行動作，而所述電路單元以外的電路單元不可進行動作。
  3. 一種電壓調節器，其特徵在於包括： 輸出電晶體； 輸出端子，連接於所述輸出電晶體的汲極，輸出一輸出電壓； 漏電流吸收電路，具有多個熔絲與多個N型金屬氧化物半導體電晶體，多個所述熔絲的一端連接於所述輸出端子，多個所述N型金屬氧化物半導體電晶體分別連接於多個所述熔絲各自的另一端與基準電位之間； 電阻電路，包含串聯連接於所述輸出端子與所述基準電位之間的多個電阻；以及 誤差放大電路，將對所述電阻電路中的多個分壓點中的任一個中生成的所述輸出電壓的分壓電壓與基準電壓之差進行放大所得的信號，供給至所述輸出電晶體的閘極， 多個所述N型金屬氧化物半導體電晶體的各閘極分別連接於多個所述分壓點中的不同的分壓點，藉此來接收不同的電壓。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的電壓調節器，其中 多個所述熔絲除了任一個以外被切斷。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的電壓調節器，其中 當設在溫度T0測定時的多個所述N型金屬氧化物半導體電晶體各自的臨限電壓為Vth0、多個所述N型金屬氧化物半導體電晶體各自的臨限電壓的溫度係數為Tc、使所述漏電流吸收電路進行動作的溫度為TLEAK 時，連接於任一個所述熔絲的N型金屬氧化物半導體電晶體的閘極，是連接於生成最接近以 Vg=Vth0-（TLEAK -T0）*|Tc| 求出的電壓Vg的電壓的、多個所述分壓點中的任一個。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的電壓調節器，其中 所述臨限電壓Vth0是藉由下述方式而測定出的測試用N型金屬氧化物半導體電晶體的臨限電壓，即，在與多個所述N型金屬氧化物半導體電晶體相同的晶片上形成所述測試用N型金屬氧化物半導體電晶體，並在所述溫度T0對測試焊墊施加電壓，所述測試用N型金屬氧化物半導體電晶體具有與多個所述N型金屬氧化物半導體電晶體相同的結構，且閘極與汲極連接於所述測試焊墊，源極連接於所述基準電位。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106455234B (zh) * 2016-11-22 2023-09-12 赛尔富电子有限公司 一种插拨式多功能led电源系统
CN110262614B (zh) * 2019-07-15 2020-06-23 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种基准电压温度系数修调方法、装置及终端

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6661279B2 (en) * 2001-04-11 2003-12-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor integrated circuit which outputs first internal power supply voltage and second internal power supply voltage lower than first internal supply power voltage
JP2005327027A (ja) 2004-05-13 2005-11-24 Seiko Instruments Inc ボルテージレギュレータ用オーバーシュート制御回路
JP2008276566A (ja) * 2007-04-27 2008-11-13 Toshiba Corp 定電圧電源回路
JP5952035B2 (ja) * 2012-03-12 2016-07-13 エスアイアイ・セミコンダクタ株式会社 ローパスフィルタ回路及びボルテージレギュレータ
US9529374B2 (en) * 2013-04-30 2016-12-27 Nxp Usa, Inc. Low drop-out voltage regulator and a method of providing a regulated voltage
JP6266333B2 (ja) * 2013-12-18 2018-01-24 エスアイアイ・セミコンダクタ株式会社 ボルテージレギュレータ

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