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TWI629581B - 電壓調節器 - Google Patents

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TWI629581B
TWI629581B TW103131913A TW103131913A TWI629581B TW I629581 B TWI629581 B TW I629581B TW 103131913 A TW103131913 A TW 103131913A TW 103131913 A TW103131913 A TW 103131913A TW I629581 B TWI629581 B TW I629581B
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鈴木照夫
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Abstract

提供具備即使因漏電流的影響而基準電壓電路的輸出電壓減少，也可保持輸出電壓的精度之漏電流修正電路的電壓調節器。
一種電壓調節器，具備：將基準電壓電路所輸出的基準電壓，與對輸出電晶體輸出之輸出電壓進行分壓的分壓電路所輸出的回授電壓此兩者的差，予以放大並輸出，控制前述輸出電晶體的閘極的誤差放大電路、及設置於前述分壓電路的輸出端子的漏電流修正電路；前述漏電流修正電路，係在高溫時，減少前述回授電壓，防止前述輸出電壓的降低。

Description

電壓調節器
本發明係關於即使在高溫時基準電壓電路受到漏電流的影響，也有輸出電壓的高精度的電壓調節器。
針對先前的電壓調節器進行說明。圖7係揭示先前的電壓調節器的電路圖。
差動放大電路104係比較基準電壓電路103的基準電壓(VREF)與分壓電路106的回授電壓(VFB)，以VREF與VFB成為相同電壓之方式控制輸出電晶體105的閘極電壓。將輸出端子102的輸出電壓設為VOUT的話，輸出電壓VOUT可利用後述的計算式求出。
VOUT=(RS+RF)/RS×VREF．．．(1)
在此，RF表示電阻121的電阻值，RS表示電阻122的電阻值。
基準電壓電路103係以空乏型NMOS電晶體131與NMOS電晶體132構成，以改善基準電壓電路103的溫度特性，保持對於溫度之輸出電壓VOUT的精度之方式進行 控制(例如，參照專利文獻1)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開平9-326469號公報
然而，在先前的技術中，構成基準電壓電路103的NMOS電晶體132及空乏型NMOS電晶體131變成流通接面漏電流及通道漏電流的高溫狀態時，有因為漏電流的影響，VREF減少，輸出電壓VOUT也減少的課題(參照圖6(A))。然後，有高溫時因為漏電流的影響，無法將輸出電壓VOUT的精度保持在一定範圍內的課題。
本發明係有鑑於前述課題所發明者，提供具備即使因漏電流的影響而基準電壓電路的輸出電壓減少，也可保持輸出電壓的精度之漏電流修正電路的電壓調節器。
為了解決先前的課題，本發明的電壓調節器如以下的構造。
一種電壓調節器，具備：將基準電壓電路所輸出的基準電壓，與對輸出電晶體輸出之輸出電壓進行分壓的分壓電路所輸出的回授電壓此兩者的差，予以放大並輸出，控制前述輸出電晶體的閘極的誤差放大電路、及設置於前述 分壓電路的輸出端子的漏電流修正電路；前述漏電流修正電路，係在高溫時，減少前述回授電壓，防止前述輸出電壓的降低。
本發明之具備漏電流修正電路的電壓調節器，係利用在高溫時以漏電流修正電路的截止漏電流使回授電壓減少，可抑制輸出電壓VOUT的減少。又，可不使用複雜的構造而減少截止漏電流的影響。
100‧‧‧接地端子
101‧‧‧電源端子
102‧‧‧輸出端子
103‧‧‧基準電壓電路
104‧‧‧差動放大電路
105‧‧‧輸出電晶體
106‧‧‧分壓電路
107‧‧‧漏電流修正電路
121‧‧‧電阻
122‧‧‧電阻
131‧‧‧空乏型NMOS電晶體
132‧‧‧NMOS電晶體
141‧‧‧電阻
142‧‧‧NMOS電晶體
201‧‧‧電阻
202‧‧‧NMOS電晶體
208‧‧‧容量修正電路
301‧‧‧空乏型NMOS電晶體
302‧‧‧NMOS電晶體
501‧‧‧NMOS電晶體
502‧‧‧NMOS電晶體
503‧‧‧保險絲
504‧‧‧保險絲
505‧‧‧保險絲
[圖1]揭示第一實施形態的電壓調節器的電路圖。
[圖2]揭示第二實施形態的電壓調節器的電路圖。
[圖3]揭示第三實施形態的電壓調節器的電路圖。
[圖4]揭示於本發明的電壓調節器追加容量修正電路的電路圖。
[圖5]揭示用以提升本發明的電壓調節器之漏電流修正電路的精度之一例的電路圖。
[圖6]揭示電壓調節器的輸出電壓與漏電流的溫度特性的圖。
[圖7]揭示先前的電壓調節器的電路圖。
以下，針對本實施形態，參照圖面來進行說明。
[第一實施形態]
圖1係第一實施形態的電壓調節器的電路圖。第一實施形態的電壓調節器，係以基準電壓電路103、差動放大電路104、輸出電晶體105、分壓電路106、漏電流修正電路107、接地端子100、電源端子101、輸出端子102構成。分壓電路106係以電阻121、122構成。漏電流修正電路107係以電阻141與NMOS電晶體142構成。基準電壓電路103係以空乏型NMOS電晶體131與NMOS電晶體132構成。
針對連接進行說明。空乏型NMOS電晶體131係閘極與源極連接於NMOS電晶體132的閘極及汲極與差動放大電路104的反轉輸入端子，汲極連接於電源端子101。NMOS電晶體132係源極連接於接地端子100。差動放大電路104係輸出連接於輸出電晶體105的閘極，非反轉輸入端子連接於電阻121之一方的端子與電阻122之一方的端子的連接點。輸出電晶體105係源極連接於電源端子101，汲極連接於輸出端子102及電阻121之另一方的端子。電阻122之另一方的端子連接於接地端子100。NMOS電晶體142係汲極經由電阻141而連接於差動放大電路104的非反轉輸入端子，閘極及源極連接於接地端子100。
接著，針對第一實施形態的電壓調節器的動作進行說明。常溫時藉由NMOS電晶體142而漏電流修正電路107 不會流通電流，對電壓調節器的動作不會有影響。利用使用電阻141，輸出端子102的輸出電壓VOUT會變動，進行差動放大電路104的回歸動作時，可讓NMOS電晶體142的汲極-閘極間及汲極-基極(bulk)間的寄生電容不會影響電壓調節器的動作。
高溫時，構成基準電壓電路103的NMOS電晶體132及空乏型NMOS電晶體131因流通接面漏電流，故使基準電壓電路103的輸出電壓之基準電壓VREF減少。同樣地，NMOS電晶體142也流通截止漏電流，故使分壓電路106的回授電壓VFB減少。利用將與基準電壓VREF的減少相同電壓，藉由NMOS電晶體142降低回授，可將回授電壓VFB與基準電壓VREF保持為相同電壓。如此，差動放大電路104的輸出不會變化，輸出電晶體105的閘極-源極間電壓也不會變化，故可抑制輸出電壓VOUT的減少。
於圖6(B)揭示第一實施形態的電壓調節器之輸出電壓VOUT與溫度Ta的關係。藉由以與高溫時基準電壓VREF的減少相同的電壓，降低回授電壓VFB，可抑制輸出電壓VOUT的減少。進而溫度增加時，如圖6(C)所示，漏電流Ikeak係指數函數性增加，以NMOS電晶體142的截止漏電流降低回授電壓VFB的比例，比以基準電壓電路103的漏電流降低基準電壓VREF的比例還大，故輸出電壓VOUT與溫度上升一起順利上升。如此，可抑制高溫時的輸出電壓VOUT的減少。使用於抑制輸出電壓VOUT的 減少的元件，係不會僅因電阻及截止電晶體而增加IC的面積，可不使用複雜的構造而減少截止漏電流的影響。
再者，基準電壓電路係只要是滿足本發明的動作者，不限定構造而作為任何構造亦可。
根據以上內容，第一實施形態的電壓調節器，係利用在高溫時以漏電流修正電路107的截止漏電流使分壓電路106的回授電壓VFB減少，可抑制輸出電壓VOUT的減少。又，可不使用複雜的構造而減少截止漏電流的影響。
[第二實施形態]
圖2係揭示第二實施形態的電壓調節器的電路圖。與圖1的不同，是漏電流修正電路107使用空乏型NMOS電晶體301，空乏型NMOS電晶體301的汲極及閘極，連接於NMOS電晶體142的閘極及源極，並將源極連接於接地端子100之處。
接著，針對第二實施形態的電壓調節器的動作進行說明。因連接NMOS電晶體142的閘極及源極，故漏電流修正電路107係在高溫時流通截止漏電流，可降低回授電壓VFB。空乏型NMOS電晶體301並未藉由NMOS電晶體142在常溫時流通電流，僅在高溫時流通接面漏電流。利用將構成基準電壓電路103的NMOS電晶體132與空乏型NMOS電晶體131相同構造的元件，使用來作為漏電流修正電路107的元件，不會被製程的不均及溫度變化影響，可流通與構成基準電壓電路103之元件的接面漏電流同特 性的接面漏電流。藉此，製程依存所致之特性不均也可獲得穩定的特性，在高溫時可更高精度以漏電流修正電路107的漏電流來降低回授電壓VFB，可保持為與基準電壓VREF相同電壓。如此，可抑制輸出電壓VOUT的減少，可將輸出電壓VOUT的精度保持在一定範圍內。
再者，構成基準電壓電路103之空乏型NMOS電晶體131與空乏型NMOS電晶體301，係置於相同的Well上為佳。又，基準電壓電路係只要是滿足本發明的動作者，不限定構造而作為任何構造亦可。
根據以上內容，於漏電流修正電路107使用空乏型NMOS電晶體，以與基準電壓電路103相同構造的元件來構成，藉此，可利用抑制了漏電流修正電路107與基準電壓電路103的製程不均的漏電流來降低回授電壓VFB。然後，可高精度抑制輸出電壓VOUT的減少，可將輸出電壓VOUT的精度保持在一定範圍內。
[第三實施形態]
圖3係揭示第三實施形態的電壓調節器的電路圖。與圖2的不同，是將空乏型NMOS電晶體301的閘極連接於接地端子100之處。
針對動作進行說明。因連接於NMOS電晶體142的閘極及源極，故漏電流修正電路107係在高溫時流通截止漏電流，可降低回授電壓VFB。並未藉由NMOS電晶體142在常溫時流通電流，僅在高溫時流通接面漏電流。所以， 空乏型NMOS電晶體301的閘極的連接即使連接於接地端子，也不會在常溫時流通電流，在高溫時流通的接面漏電流相同，故可流通與基準電壓電路103的漏電流同特性的接面漏電流，可抑制製程的不均。其他動作係與圖2相同。
根據以上內容，於漏電流修正電路107使用空乏型NMOS電晶體，以與基準電壓電路103相同構造的元件來構成，藉此，可利用抑制了漏電流修正電路107與基準電壓電路103的製程不均的漏電流來降低回授電壓VFB。然後，可高精度抑制輸出電壓VOUT的減少，可將輸出電壓VOUT的精度保持在一定範圍內。
如以上所說明般，依據本發明之具備漏電流修正電路的電壓調節器，即使以高溫所致之漏電流來讓基準電壓電路103的基準電壓降低，漏電流修正電路也可同樣降低回授電壓VFB，所以，可抑制輸出電壓VOUT的減少。
再者，本發明之具備漏電流修正電路的電壓調節器，係利用設為以下所示構造，可更提升功能及精度。
圖4係揭示於本發明的電壓調節器追加容量修正電路208的電路圖。與圖1的不同，是容量修正電路208連接於差動放大電路104的反轉輸入端子之處。容量修正電路208係具備NMOS電晶體202與電阻201。NMOS電晶體202係將汲極與源極與基板連接於接地端子100，閘極經由電阻201而連接於差動放大電路104的反轉輸入端子。在此，容量修正電路208係設定為與漏電流修正電路107 的寄生電容同等的容量值。
本發明的電壓調節器係利用設置容量修正電路208，抵銷漏電流修正電路107所致之寄生電容的影響，可提升電路動作的穩定性。
圖5係揭示用以提升本發明的電壓調節器之漏電流修正電路107的精度之一例的電路圖。漏電流修正電路107係例如以使用空乏型NMOS電晶體301、501、502，分別並聯連接，且可利用保險絲503、504、505調整之方式構成。所以，利用調整空乏型NMOS電晶體301、501、502，可將漏電流修正電路107的洩漏電流特性設為最佳值。
再者，該等構造可適用於所有實施形態的電路。

Claims (4)

  1. 一種電壓調節器，其特徵為：具備：誤差放大電路，係將基準電壓電路所輸出的基準電壓，與對輸出電晶體輸出之輸出電壓進行分壓的分壓電路所輸出的回授電壓此兩者的差，予以放大並輸出，控制前述輸出電晶體的閘極；及漏電流修正電路，係設置於前述分壓電路的輸出端子，流通與前述基準電壓電路的漏電流相同特性的漏電流；前述漏電流修正電路，係在高溫時，減少前述回授電壓，防止前述輸出電壓的降低。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之電壓調節器，其中，前述漏電流修正電路係具備：電阻；及電晶體，係閘極與源極連接於接地端子，汲極經由前述電阻，連接於前述分壓電路的輸出端子，且與構成前述基準電壓電路的電晶體相同的構造。
  3. 如申請專利範圍第1項所記載之電壓調節器，其中，前述漏電流修正電路係具備：電阻；第一電晶體，係連接閘極與源極，汲極經由前述電 阻，連接於前述分壓電路的輸出端子；及第二電晶體，係汲極連接於前述第一電晶體的閘極與源極，且源極連接於接地端子；前述第一電晶體及第二電晶體，係與構成前述基準電壓電路的電晶體相同的構造。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所記載之電壓調節器，其中，具備：電容修正電路，係於前述誤差放大電路的連接前述基準電壓電路的輸入端子，具備與前述漏電流修正電路的寄生電容同等的電容值。
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