JP2015230585A - Series regulator circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シリーズレギュレータ回路に関し、例えば、入出力間の電位差が小さい低飽和型のシリーズレギュレータ回路に関する。 The present invention relates to a series regulator circuit, for example, a low-saturation series regulator circuit with a small potential difference between input and output.
従来から、負荷に安定した電源供給を行うための回路として、シリーズレギュレータ回路が知られている。特に近年は、入出力間の電位差が小さい低損失・低飽和型のシリーズレギュレータ回路(以下、「LDO:Low drop out」とも称する。)が注目されており、例えば非特許文献1にはLDOの従来技術が開示されている。 Conventionally, a series regulator circuit is known as a circuit for stably supplying power to a load. In recent years, a low-loss / low-saturation series regulator circuit (hereinafter also referred to as “LDO: Low drop out”) in which the potential difference between the input and output is small has attracted attention. The prior art is disclosed.
しかしながら、従来のLDOに代表されるシリーズレギュレータ回路では、負荷の動作状態によってシリーズレギュレータ回路が不安定になるという問題があった。以下、この問題について、図を用いて詳細に説明する。 However, the series regulator circuit represented by the conventional LDO has a problem that the series regulator circuit becomes unstable depending on the operating state of the load. Hereinafter, this problem will be described in detail with reference to the drawings.
図26は、従来のシリーズレギュレータ回路の構成を示す図である。
シリーズレギュレータ回路90は、出力端子OUTから一定の出力電圧VOUTを出力するとともに、負荷LDに負荷電流ILOADを供給するものである。同図に示されるように、シリーズレギュレータ回路90は、Pチャネル型の出力トランジスタMP9、電圧モニタ用の抵抗R1、R2、OPアンプ91、および出力容量COUTから構成される。
FIG. 26 is a diagram showing a configuration of a conventional series regulator circuit.
The
図27に、シリーズレギュレータ回路90の等価回路を示す。同図に示されるように、OPアンプ91は、Gmアンプ92、抵抗R9、および容量C9によって表すことができる。また、出力トランジスタMP9は、寄生容量CGS、CGD、ドレイン・ソース間抵抗RDS、およびPチャネル型のトランジスタMPXによって表すことができる。また、負荷LDは定電流源93によって表すことができる。
FIG. 27 shows an equivalent circuit of the
図27に示されるように、シリーズレギュレータ回路90は、OPアンプ91から成る増幅段と出力トランジスタMP9から成る増幅段とを備えた2段増幅回路であり、2つの極(ポール)を有する。第1の極P1は、OPアンプ91の出力ノードOPで発生し、第2の極P2は、出力端子OUT(出力トランジスタMP800のドレイン電極)で発生する。
As shown in FIG. 27, the
図28に、シリーズレギュレータ回路90のオープンループゲイン特性と位相特性のシミュレーション結果を示す。
同図において、横軸は周波数〔Hz〕を表し、縦軸はゲイン〔dB〕および位相〔deg.〕を表す。また、同図には、負荷電流ILOADが1μAであるときのオープンループゲイン特性900および位相特性901と、負荷電流ILOADが40mAであるときのオープンループゲイン特性910および位相特性911とが示されている。更に、図28において、参照符号902は、負荷電流ILOADが1μAであるときの第1の極P1を表し、参照符号903は、負荷電流ILOADが1μAであるときの第2の極P2を表し、参照符号912は、負荷電流ILOADが40mAであるときの第1の極P1を表し、参照符号913は、負荷電流ILOADが40mAであるときの第2の極P2を表す。
FIG. 28 shows the simulation results of the open loop gain characteristics and phase characteristics of the
In the figure, the horizontal axis represents frequency [Hz], and the vertical axis represents gain [dB] and phase [deg. ] Is represented. Also, the figure shows an open
参照符号902、912に示されるように、第1の極P1は、負荷電流ILOADに依らず、数kHz付近に発生する。しかしながら、第2の極P2は、参照符号903に示されるように負荷電流ILOAD=1uAでは1MHz付近に発生し、参照符号913に示されるように負荷電流ILOAD=40mAでは、200MHz付近に発生する。すなわち、第2の極P2は、負荷電流ILOADに依存し、負荷電流ILOADが大きくなるほど周波数が高くなる。
As indicated by
上記シリーズレギュレータ回路90のように、第1の極P1および第2の極P2が存在する場合、第1の極P1において信号の位相が90度変位し、第2の極P2において更に信号の位相が90度変位するため、シリーズレギュレータ回路90の負帰還経路を伝搬する信号の位相は、必ず180度変位することになる。信号の位相が180度変位するときに、シリーズレギュレータ回路90のゲイン(増幅率)が0dB以上であると、シリーズレギュレータ回路90は不安定となり、回路が発振する虞がある。
When the first pole P1 and the second pole P2 are present as in the
一般に、負帰還回路(シリーズレギュレータ回路)の安定性を判断するための指標として、“位相余裕”が知られている。ここで、位相余裕とは、ゲインが0dBとなる周波数での位相をθとしたとき、“180+θ”として定義される指標である。位相余裕が大きいほど負帰還回路の安定性が保証され、位相余裕がゼロに近づくほど回路が不安定になり、回路が発振する可能性が高くなる。一般に、負帰還回路の安定な動作を保証するためには、45度以上の位相余裕が必要とされている。 In general, “phase margin” is known as an index for determining the stability of a negative feedback circuit (series regulator circuit). Here, the phase margin is an index defined as “180 + θ”, where θ is the phase at a frequency where the gain is 0 dB. The stability of the negative feedback circuit is ensured as the phase margin increases, and the circuit becomes unstable and the possibility that the circuit oscillates increases as the phase margin approaches zero. In general, a phase margin of 45 degrees or more is required to ensure stable operation of the negative feedback circuit.
図29に、シリーズレギュレータ回路90の負荷電流に対する位相余裕の特性を示す。同図において、縦軸は位相余裕〔deg.〕を表し、横軸は負荷電流〔A〕を表している。
例えば、上記シリーズレギュレータ回路800の場合、負荷電流ILOADが40mAであるときには、図28に示すように第1の極P1(数kHz付近)と第2の極P2(200MHz付近)とが離れた位置に発生するため、図29に示すように位相余裕は約92度となる。これに対し、負荷電流ILOADが1μAであるときには、図28に示すように第1の極P1(数kHz付近)と第2の極P2(1MHz付近)とが近い位置に発生するため、図29に示すように位相余裕は約8度となり、45度よりも小さくなる。
FIG. 29 shows the characteristics of the phase margin with respect to the load current of the
For example, in the case of the
図28および29から理解されるように、シリーズレギュレータ回路90の位相余裕を大きくするためには、周波数軸上において第2の極P2が第1の極P1から離れるように、負荷電流ILOAD、すなわち出力トランジスタMP9に流れる電流を大きくする必要がある。例えば、シリーズレギュレータ回路90の位相余裕を45度以上確保するためには、約2.3mA以上の負荷電流ILOADを流す必要がある。
As can be understood from FIGS. 28 and 29, in order to increase the phase margin of the
しかしながら、シリーズレギュレータ回路90の負荷LDがCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)回路である場合、CMOS回路の動作状態によっては負荷電流ILOADが3桁以上変化するため、負荷電流ILOADが2.3mAよりも小さくなる場合がある。そのため、従来のシリーズレギュレータ回路90では、負荷LDの動作状態によって位相余裕が45度よりも小さくなる場合があり、シリーズレギュレータ回路90の動作が不安定になる虞がある。
However, when the load LD of the
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、負荷電流に依らず、安定動作が可能なシリーズレギュレータ回路を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a series regulator circuit capable of stable operation irrespective of load current.
本発明に係るシリーズレギュレータ回路(100〜800)は、第1直流電圧が供給される第1電源端子(VCC)と、前記第1直流電圧よりも低い第2直流電圧が供給される第2電源端子(VSS)と、出力端子(OUT)と、前記出力端子と前記第2電源端子との間に接続された抵抗分圧回路(13)と、正相入力端子および逆相入力端子を含む差動入力端子対を有し、差動入力端子の一方に第1基準電圧(VREF1)が供給され、他方の差動入力端子に前記抵抗分圧回路によって分圧された電圧(VM)が供給される第1差動増幅回路(11)と、第1主電極が前記第1電源端子に接続され、第2主電極が前記出力端子に接続され、制御電極が前記第1差動増幅回路の出力端子に接続された出力トランジスタ(MPD、MND)と、正相入力端子および逆相入力端子を含む差動入力端子対を有し、一方の差動入力端子が前記第1差動増幅回路の出力端子に接続され、他方の差動入力端子に前記第1基準電圧とは異なる第2基準電圧(VREF2)が供給される第2差動増幅回路(12、22、42、62、82)と、前記出力端子と前記第2電源端子との間に接続され、前記第2差動増幅回路の出力信号に応じて前記出力端子から前記第2電源端子に流れる電流(IBIAS)を生成する電流生成回路(14)とを有し、前記電流生成回路は、制御電極が前記第2差動増幅回路の出力端子に接続される制御トランジスタ(MNB、MPB)と、前記制御トランジスタと直列に接続される電流生成素子(RB、15)とを含むことを特徴とする。 The series regulator circuit (100 to 800) according to the present invention includes a first power supply terminal (VCC) to which a first DC voltage is supplied and a second power supply to which a second DC voltage lower than the first DC voltage is supplied. A difference including a terminal (VSS), an output terminal (OUT), a resistance voltage dividing circuit (13) connected between the output terminal and the second power supply terminal, and a positive phase input terminal and a negative phase input terminal; The first reference voltage (VREF1) is supplied to one of the differential input terminals, and the voltage (VM) divided by the resistance voltage dividing circuit is supplied to the other differential input terminal. A first differential amplifier circuit (11), a first main electrode is connected to the first power supply terminal, a second main electrode is connected to the output terminal, and a control electrode is an output of the first differential amplifier circuit Output transistors (MPD, MND) connected to the terminals; A differential input terminal pair including a phase input terminal and a reverse phase input terminal, one differential input terminal connected to the output terminal of the first differential amplifier circuit, and the other differential input terminal connected to the first differential input terminal; The second differential amplifier circuit (12, 22, 42, 62, 82) to which a second reference voltage (VREF2) different from the reference voltage is supplied is connected between the output terminal and the second power supply terminal. A current generation circuit (14) for generating a current (IBIAS) flowing from the output terminal to the second power supply terminal in accordance with an output signal of the second differential amplifier circuit, and the current generation circuit is controlled The electrode includes a control transistor (MNB, MPB) connected to an output terminal of the second differential amplifier circuit, and a current generating element (RB, 15) connected in series with the control transistor. .
上記シリーズレギュレータ回路(200、400、600、800)において、前記第2差動増幅回路(22、42、62、82)は、ヒステリシス特性を有してもよい。
上記シリーズレギュレータ回路(100、200)において、前記出力トランジスタは、Pチャネル型の電界効果トランジスタ(MPD)であり、前記制御トランジスタは、Nチャネル型の電界効果トランジスタ(MNB)であり、前記第1差動増幅回路の正相入力端子に前記抵抗分圧回路によって分圧された電圧が供給され、前記第1差動増幅回路の逆相入力端子に前記第1基準電圧が供給され、前記第2差動増幅回路の正相入力端子は前記第1差動増幅回路の出力端子に接続され、前記第2差動増幅回路の逆相入力端子に前記第2基準電圧が供給されてもよい。
In the series regulator circuit (200, 400, 600, 800), the second differential amplifier circuit (22, 42, 62, 82) may have a hysteresis characteristic.
In the series regulator circuit (100, 200), the output transistor is a P-channel field effect transistor (MPD), the control transistor is an N-channel field effect transistor (MNB), and the first transistor The voltage divided by the resistor voltage divider circuit is supplied to the positive phase input terminal of the differential amplifier circuit, the first reference voltage is supplied to the negative phase input terminal of the first differential amplifier circuit, and the second The positive phase input terminal of the differential amplifier circuit may be connected to the output terminal of the first differential amplifier circuit, and the second reference voltage may be supplied to the negative phase input terminal of the second differential amplifier circuit.
上記シリーズレギュレータ回路(300、400)において、前記出力トランジスタは、Nチャネル型の電界効果トランジスタ(MND)であり、前記制御トランジスタは、Nチャネル型の電界効果トランジスタ(MNB)であり、前記第1差動増幅回路の逆相入力端子に前記抵抗分圧回路によって分圧された電圧が供給され、前記第1差動増幅回路の正相入力端子に前記第1基準電圧が供給され、前記第2差動増幅回路の逆相入力端子は前記第1差動増幅回路の出力端子に接続され、前記第2差動増幅回路の正相入力端子に前記第2基準電圧が供給されてもよい。 In the series regulator circuit (300, 400), the output transistor is an N-channel field effect transistor (MND), the control transistor is an N-channel field effect transistor (MNB), and the first transistor A voltage divided by the resistance voltage dividing circuit is supplied to the negative phase input terminal of the differential amplifier circuit, the first reference voltage is supplied to the positive phase input terminal of the first differential amplifier circuit, and the second The negative phase input terminal of the differential amplifier circuit may be connected to the output terminal of the first differential amplifier circuit, and the second reference voltage may be supplied to the positive phase input terminal of the second differential amplifier circuit.
上記シリーズレギュレータ回路(500、600)において、前記出力トランジスタは、Nチャネル型の電界効果トランジスタ(MND)であり、前記制御トランジスタは、Pチャネル型の電界効果トランジスタ(MPB)であり、前記第1差動増幅回路の逆相入力端子に前記抵抗分圧回路によって分圧された電圧が供給され、前記第1差動増幅回路の正相入力端子に前記第1基準電圧が供給され、前記第2差動増幅回路の正相入力端子は前記第1差動増幅回路の出力端子に接続され、前記第2差動増幅回路の逆相入力端子に前記第2基準電圧が供給されてもよい。 In the series regulator circuit (500, 600), the output transistor is an N-channel field effect transistor (MND), the control transistor is a P-channel field effect transistor (MPB), and the first transistor A voltage divided by the resistance voltage dividing circuit is supplied to the negative phase input terminal of the differential amplifier circuit, the first reference voltage is supplied to the positive phase input terminal of the first differential amplifier circuit, and the second The positive phase input terminal of the differential amplifier circuit may be connected to the output terminal of the first differential amplifier circuit, and the second reference voltage may be supplied to the negative phase input terminal of the second differential amplifier circuit.
上記シリーズレギュレータ回路(700、800)において、前記出力トランジスタは、Pチャネル型の電界効果トランジスタ(MPD)であり、前記制御トランジスタは、Pチャネル型の電界効果トランジスタ(MPB)であり、前記第1差動増幅回路の正相入力端子に前記抵抗分圧回路によって分圧された電圧が供給され、前記第1差動増幅回路の逆相入力端子に前記第1基準電圧が供給され、前記第2差動増幅回路の逆相入力端子は前記第1差動増幅回路の出力端子に接続され、前記第2差動増幅回路の正相入力端子に前記第2基準電圧が供給されてもよい。 In the series regulator circuit (700, 800), the output transistor is a P-channel field effect transistor (MPD), the control transistor is a P-channel field effect transistor (MPB), and the first transistor The voltage divided by the resistor voltage divider circuit is supplied to the positive phase input terminal of the differential amplifier circuit, the first reference voltage is supplied to the negative phase input terminal of the first differential amplifier circuit, and the second The negative phase input terminal of the differential amplifier circuit may be connected to the output terminal of the first differential amplifier circuit, and the second reference voltage may be supplied to the positive phase input terminal of the second differential amplifier circuit.
上記シリーズレギュレータ回路において、前記電流生成素子は、抵抗素子(RB)であってもよい。 In the series regulator circuit, the current generation element may be a resistance element (RB).
上記シリーズレギュレータ回路において、前記電流生成素子は、定電流源(15)であってもよい。 In the series regulator circuit, the current generating element may be a constant current source (15).
なお、上記説明において括弧を付した参照符号は、図面において当該参照符号が付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。 In the above description, the reference numerals with parentheses merely exemplify what are included in the concept of the constituent elements with the reference numerals in the drawings.
本発明によれば、負荷電流に依らず、安定動作が可能なシリーズレギュレータ回路を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a series regulator circuit capable of stable operation regardless of load current.
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
≪実施の形態1≫
図1に、本発明の実施の形態1に係るシリーズレギュレータ回路の構成を示す。
同図に示されるシリーズレギュレータ回路100は、出力端子OUTから一定の出力電圧VOUTを出力するとともに、出力端子OUTとグラウンドノードとの間に接続された負荷LDに負荷電流ILOADを供給するものである。負荷LDとしては、例えば、マイクロコントローラ等のディジタル回路(CMOS回路)やアナログ回路等の各種の回路を例示することができる。
<< Embodiment 1 >>
FIG. 1 shows the configuration of a series regulator circuit according to Embodiment 1 of the present invention.
The
シリーズレギュレータ回路100は、例えば公知のCMOS製造プロセスによって半導体基板に形成された半導体集積回路として実現することができる。なお、シリーズレギュレータ回路100は、全ての回路要素が1チップに形成された半導体装置として実現されても良いし、一部の回路要素が別のチップに形成されたマルチチップ構成の半導体装置として実現されても良く、半導体装置の構成は特に制限されない。
The
具体的に、シリーズレギュレータ回路100は、差動増幅回路11、12、出力トランジスタMPD、抵抗分圧回路13、電流生成回路14、制御トランジスタMNB、および複数の外部端子から構成されている。同図には、上記外部端子として、電源電圧VCCが供給される第1電源端子と、電源電圧よりも低い電源電圧VSSが供給される第2電源端子と、出力端子OUTとが一例として示されている。なお、電源電圧を表す参照符号“VCC”および“VSS”は、それらの電源電圧が供給される第1電源端子および第2電源端子をも表すものとする。以下の説明では、電源電圧VSSが、グラウンド電圧(0V)である場合を一例として説明するが、特に限定されるものではない。
Specifically, the
出力端子OUTには、負荷LDと並列に、出力容量COUTが接続される。出力容量COUTは、例えば負荷LDの容量成分(例えばCMOS回路の入力容量)であり、図1では、説明の便宜上、負荷LDの外部に図示している。なお、出力容量COUTとしては、上記負荷LDの容量成分の他に、出力トランジスタMPDの寄生容量や出力端子OUTの寄生容量も含んでもよいし、負荷LDとは別に安定化容量として外付けした容量も含んでもよい。 An output capacitor COUT is connected to the output terminal OUT in parallel with the load LD. The output capacitance COUT is, for example, a capacitance component of the load LD (for example, an input capacitance of a CMOS circuit), and is illustrated outside the load LD in FIG. 1 for convenience of explanation. In addition to the capacitance component of the load LD, the output capacitance COUT may include a parasitic capacitance of the output transistor MPD and a parasitic capacitance of the output terminal OUT, or a capacitance externally provided as a stabilization capacitor separately from the load LD. May also be included.
抵抗分圧回路13は、出力端子OUTと第2電源端子VSSとの間に接続され、出力電圧VOUTをモニタする。抵抗分圧回路13は、例えば、出力端子OUTと第2電源端子VSSとの間に直列に接続された抵抗R1および抵抗R2とから構成され、抵抗R1、R2の抵抗比に応じて出力電圧VOUTを分圧する。以下、抵抗分圧回路13によって出力電圧VOUTを分圧した電圧をモニタ電圧VMと表記する。
The resistance
差動増幅回路11は、正相入力端子(+端子)および逆相入力端子(−端子)を含む差動入力端子対を有し、逆相入力端子に基準電圧VREF1が供給され、正相入力端子に抵抗分圧回路13によるモニタ電圧VMが供給される。差動増幅回路11の内部構成は特に限定されない。例えば、差動増幅回路11は、正相入力端子と逆相入力端子とに入力された信号の差分を増幅する基本差動対から構成された1段増幅回路であっても良いし、上記基本差動対によって増幅された信号を更に別の増幅回路によって増幅して出力する多段増幅回路(例えば2段増幅回路)であっても良い。
The
基準電圧VREF1は、直流電圧である。基準電圧VREF1の大きさは、抵抗R1、R2の抵抗比とともに、シリーズレギュレータ回路100の出力電圧VOUTの目標値や差動増幅回路11の入力可能な電圧範囲等によって決定される。
The reference voltage VREF1 is a DC voltage. The magnitude of the reference voltage VREF1 is determined by the resistance value of the resistors R1 and R2, the target value of the output voltage VOUT of the
出力トランジスタMPDは、例えばPチャネル型の電界効果トランジスタ(例えばMOSトランジスタ)であり、第1主電極としてのソース電極が第1電源端子VCCに接続され、第2主電極としてのドレイン電極が出力端子OUTに接続され、制御電極としてのゲート電極が差動増幅回路11の出力端子に接続される。出力トランジスタMPDのゲート電圧VOP1は、差動増幅回路11によって、モニタ電圧VMが基準電圧VREF1と等しくなるように制御される。これにより、出力電圧VOUTは、負荷電流ILOADに依らず一定となるように制御される。
The output transistor MPD is, for example, a P-channel field effect transistor (for example, a MOS transistor), the source electrode as the first main electrode is connected to the first power supply terminal VCC, and the drain electrode as the second main electrode is the output terminal. Connected to OUT, a gate electrode as a control electrode is connected to an output terminal of the
差動増幅回路12は、正相入力端子(+端子)および逆相入力端子(−端子)を含む差動入力端子対を有し、逆相入力端子に基準電圧VREF2が供給され、正相入力端子が差動増幅回路11の出力端子(出力トランジスタMPDのゲート電極)に接続される。差動増幅回路12は、例えば差動増幅回路11と同様に、基本差動対から構成された1段増幅回路であっても良いし、多段増幅回路であっても良く、差動増幅回路12の内部構成は特に限定されない。なお、基準電圧VREF2については、後で詳述する。
The
電流生成回路14は、出力端子OUTと第2電源端子VSSとの間に接続され、第2差動増幅回路の出力信号に応じて出力端子OUTから第2電源端子VSSに向かって流れる電流を生成する。以下、電流生成回路14によって生成される電流をバイアス電流IBIASと表記する。
The
電流生成回路14は、電流生成素子としての抵抗RBと、制御トランジスタMNBとを含む。制御トランジスタMNBは、例えばNチャネル型の電界効果トランジスタ(例えばMOSトランジスタ)である。制御トランジスタMNBは、ドレイン電極が出力端子OUTに接続され、ソース電極が抵抗RBの一端に接続され、ゲート電極が差動増幅回路12の出力端子に接続される。抵抗RBの他端は、第2電源端子VSSに接続される。
The
制御トランジスタMNBと抵抗RBとは、出力端子OUTと第2電源端子VSSとの間に直列に接続されていれば良く、制御トランジスタMNBと抵抗RBとの位置関係は、特に制限されない。例えば、図2に示すように、抵抗RBが出力端子OUT側に接続され、制御トランジスタMNBが第2電源電圧VSS側に接続されていてもよい。 The control transistor MNB and the resistor RB need only be connected in series between the output terminal OUT and the second power supply terminal VSS, and the positional relationship between the control transistor MNB and the resistor RB is not particularly limited. For example, as shown in FIG. 2, the resistor RB may be connected to the output terminal OUT side, and the control transistor MNB may be connected to the second power supply voltage VSS side.
制御トランジスタMNBがオン/オフすることにより、出力トランジスタMPDに対するバイアス電流IBIASの供給と停止が制御される。以下、出力トランジスタMPDに対するバイアス電流IBIASの供給制御について詳細に説明する。 By turning on / off the control transistor MNB, supply and stop of the bias current IBIAS to the output transistor MPD are controlled. Hereinafter, supply control of the bias current IBIAS to the output transistor MPD will be described in detail.
例えば、負荷電流ILOADが小さい状況を考える。この状況では、出力トランジスタMPDのゲート・ソース間電圧が比較的小さくなるため、出力トランジスタMPDのゲート電圧VOP1は高くなる。このとき、ゲート電圧VOP1が基準電圧VREF2よりも高ければ、差動増幅回路12は制御トランジスタMNBのゲート電圧VOP2を上昇させて、制御トランジスタMNBをオンさせる。これにより、出力トランジスタMPDには、負荷電流ILOADに加えて、バイアス電流IBIASが流れる。
For example, consider a situation where the load current ILOAD is small. In this situation, since the gate-source voltage of the output transistor MPD is relatively small, the gate voltage VOP1 of the output transistor MPD is high. At this time, if the gate voltage VOP1 is higher than the reference voltage VREF2, the
その後、負荷電流ILOADが増加すると、出力トランジスタMPDのゲート・ソース間電圧を大きくするために、出力トランジスタMPDのゲート電圧VOP1が低下する。そして、出力トランジスタMPDのゲート電圧VOP1が基準電圧VREF2よりも低くなると、差動増幅回路12は制御トランジスタMNBのゲート電圧VOP2を低下させて、制御トランジスタMNBをオフさせる。これにより、出力トランジスタMPDに対するバイアス電流IBIASの供給が停止し、出力トランジスタMPDには負荷電流ILOAD(抵抗R1、R2に流れる電流も含む)のみが流れる。
Thereafter, when the load current ILOAD increases, the gate voltage VOP1 of the output transistor MPD decreases in order to increase the gate-source voltage of the output transistor MPD. When the gate voltage VOP1 of the output transistor MPD becomes lower than the reference voltage VREF2, the
すなわち、上述のように、出力トランジスタMPDのゲート電圧VOP1の大きさに応じて制御トランジスタMNBのオン・オフを制御することにより、負荷電流ILOADが小さい場合でも、出力トランジスタMPDに所望の電流を流すことが可能となる。 That is, as described above, by controlling on / off of the control transistor MNB in accordance with the magnitude of the gate voltage VOP1 of the output transistor MPD, a desired current flows through the output transistor MPD even when the load current ILOAD is small. It becomes possible.
基準電圧VREF2の大きさは、出力トランジスタMPDにバイアス電流IBIASの供給を開始するときの負荷電流ILOADの値に基づいて決定すればよい。例えば、前述の例のように、シリーズレギュレータ回路100の安定性を確保するために、シリーズレギュレータ回路100の動作時に2.3mA以上の電流を出力トランジスタMPDに流したい場合には、例えば負荷電流ILOADが2.3mA以下となったときに制御トランジスタMNBがオンするように、基準電圧VREF2の値を決定する。より具体的には、シミュレーション等により、負荷電流ILOADが2.3mAとなるときの出力トランジスタMPDのゲート電圧VOP1を算出しておき、算出したゲート電圧VOP1に基づいて基準電圧VREF2を決定する。これによれば、負荷電流ILOADが2.3mA以下となった場合に、出力トランジスタMPDにバイアス電流IBIASを流すことができる。なお、バイアス電流IBIASの大きさは、主に抵抗RBと出力電圧VOUTによって決定される(IBIAS≒VOUT/RB)。
The magnitude of the reference voltage VREF2 may be determined based on the value of the load current ILOAD when starting to supply the bias current IBIAS to the output transistor MPD. For example, as in the above-described example, in order to ensure the stability of the
シリーズレギュレータ回路100は、前述した従来のシリーズレギュレータ回路800と同様に、差動増幅回路11の出力端子で発生する第1の極P1と、出力端子OUTで発生する第2の極P2とを有し、第2の極P2は出力トランジスタMPDに流れる電流に依存する。上述したように、シリーズレギュレータ回路100では、負荷電流ILOADが減少しても出力トランジスタMPDに電流が流れるので、第2の極P2は、シリーズレギュレータ回路90に比べて、周波数軸上の高域側に配置される。これにより、シリーズレギュレータ回路100の第1の極P1と第2の極P2とが、周波数軸上で離れた場所に配置されるため、従来のシリーズレギュレータ回路90に比べて、位相余裕が確保し易くなる。
The
図3および図4に、シリーズレギュレータ回路100のシミュレーション結果を示す。
図3には、図1のシリーズレギュレータ回路100の負荷電流ILOADに対するバイアス電流IBIASおよび主要ノードの電圧の特性のシミュレーション結果が示され、図4には、図1のシリーズレギュレータ回路100の負荷電流ILOADに対する位相余裕の特性のシミュレーション結果が示されている。
3 and 4 show simulation results of the
FIG. 3 shows a simulation result of the characteristics of the bias current IBIAS and the voltage of the main node with respect to the load current ILOAD of the
図3に示されるように、負荷電流ILOADが4mA以下の区間では、出力トランジスタMPDのゲート電圧VOP1が基準電圧VREF2よりも大きくなり、約3.3mAのバイアス電流IBIASが流れる。これにより、前述の出力端子OUTで発生する第2の極P2が高域側に移動するので、図4に示されるように、負荷電流ILOADが4mA以下の区間であっても45度以上の位相余裕を確保することができる。 As shown in FIG. 3, when the load current ILOAD is 4 mA or less, the gate voltage VOP1 of the output transistor MPD becomes larger than the reference voltage VREF2, and a bias current IBIAS of about 3.3 mA flows. As a result, the second pole P2 generated at the output terminal OUT moves to the high frequency side. Therefore, as shown in FIG. 4, even when the load current ILOAD is 4 mA or less, the phase is 45 degrees or more. A margin can be secured.
一方、負荷電流ILOADが4mAよりも大きい区間では、図3に示すように、出力トランジスタMPDのゲート電圧VOP1が基準電圧VREF2よりも小さくなり、バイアス電流IBIASは流れないが、負荷電流ILOADが4mA以上流れる。その結果、図4に示されるように、負荷電流ILOADが4mA以上の区間においても45度以上の位相余裕を確保することができる。 On the other hand, in a section where the load current ILOAD is larger than 4 mA, as shown in FIG. 3, the gate voltage VOP1 of the output transistor MPD becomes smaller than the reference voltage VREF2, and the bias current IBIAS does not flow, but the load current ILOAD is 4 mA or more. Flowing. As a result, as shown in FIG. 4, a phase margin of 45 degrees or more can be secured even in a section where the load current ILOAD is 4 mA or more.
以上、本発明に係るシリーズレギュレータ回路によれば、負荷LDに供給する負荷電流ILOADが所定値よりも小さい場合に、出力トランジスタMPDにバイアス電流IBIASを供給するので、シリーズレギュレータ回路の動作時に、負荷電流に依らず、出力トランジスタMPDに所望の電流を流すことができる。これにより、負荷電流ILOADが小さい場合であっても、シリーズレギュレータ回路の2つの極を周波数軸上の離れた場所に配置することができるので、45度以上の位相余裕を確保することが可能となる。したがって、本発明に係るシリーズレギュレータ回路によれば、負荷電流に依らず、安定動作が可能となる。 As described above, according to the series regulator circuit of the present invention, when the load current ILOAD supplied to the load LD is smaller than the predetermined value, the bias current IBIAS is supplied to the output transistor MPD. Regardless of the current, a desired current can be passed through the output transistor MPD. As a result, even when the load current ILOAD is small, the two poles of the series regulator circuit can be arranged at a distance on the frequency axis, so that a phase margin of 45 degrees or more can be secured. Become. Therefore, according to the series regulator circuit of the present invention, stable operation is possible regardless of the load current.
また、本発明に係るシリーズレギュレータ回路によれば、負荷電流ILOADが所定値より大きい場合には、出力トランジスタMPDに対するバイアス電流IBIASの供給を停止するので、負荷電流ILOADが大きい状況での消費電力の増加を抑制することができる。 Further, according to the series regulator circuit of the present invention, when the load current ILOAD is larger than a predetermined value, the supply of the bias current IBIAS to the output transistor MPD is stopped, so that the power consumption in the situation where the load current ILOAD is large. Increase can be suppressed.
≪実施の形態2≫
図5に、実施の形態2に係るシリーズレギュレータ回路200の構成を示す。
同図に示されるシリーズレギュレータ回路200は、制御トランジスタMNBのオン・オフを制御する差動増幅回路がヒステリシス特性を有する点において、実施に形態1に係るシリーズレギュレータ回路100と相違し、その他の点においてシリーズレギュレータ回路100と同様である。なお、シリーズレギュレータ回路200において、シリーズレギュレータ回路100と同様の構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
<< Embodiment 2 >>
FIG. 5 shows a configuration of a
The
シリーズレギュレータ回路200は、差動増幅回路12の代わりに差動増幅回路22を有する。差動増幅回路22は、ヒステリシス特性を有する。例えば、差動増幅回路22は、大きな負荷電流ILOADが流れ、出力トランジスタMPDのゲート電圧VOP1が電圧VAよりも低いとき、制御トランジスタMNBのゲート電圧VOP2を低下させて制御トランジスタMNBをオフさせる。その後、負荷電流ILOADが減少し、ゲート電圧VOP1が上昇して電圧VAよりも大きくなったら、差動増幅回路22は、制御トランジスタMNBのゲート電圧VOP2を上昇させて制御トランジスタMNBをオンさせる。その後、再び負荷電流ILOADが増加し、ゲート電圧VOP1が低下して電圧VB(<VA)よりも小さくなったら、差動増幅回路22は、制御トランジスタMNBのゲート電圧VOP2を上昇させて制御トランジスタMNBをオフさせる。
The
差動増幅回路22にヒステリシス特性を持たせるための手法としては、例えば、差動増幅回路22の外部においてVREF2として上記2つの電圧VA、VBを生成しておき、制御トランジスタMNBのゲート電圧VOP2の極性の切り替わりに応じて、二つの電圧VA、VBを切り替えて差動増幅回路22に入力する手法が考えられる。また、別の手法としては、差動増幅回路22に一つの基準電圧VREF2を入力し、差動増幅回路22の内部において基準電圧VREF2を抵抗分圧等することによって上記2つの電圧VA、VBを生成し、制御トランジスタMNBのゲート電圧VOP2の極性の切り替わりに応じて、二つの電圧VA、VBを切り替えて差動対に入力するようにしても良い。
As a technique for providing the
これによれば、負荷電流ILOADの変動によって、出力トランジスタMPDのゲート電圧VOP1が基準電圧VREF2の付近で揺らいだとしても、制御トランジスタMNBのオン・オフが不必要に切り替わることを防止することができ、出力トランジスタMPDに対するバイアス電流IBIASの供給制御の安定性を高めることができる。 According to this, even if the gate voltage VOP1 of the output transistor MPD fluctuates in the vicinity of the reference voltage VREF2 due to the fluctuation of the load current ILOAD, it is possible to prevent the control transistor MNB from being turned on / off unnecessarily. The stability of the supply control of the bias current IBIAS for the output transistor MPD can be improved.
以上、シリーズレギュレータ回路200によれば、実施の形態1に係るシリーズレギュレータ回路100と同様に、負荷電流に依らず、安定動作が可能となる。また、制御トランジスタMNBのオン・オフを制御する差動増幅回路22にヒステリシス特性を持たせているので、出力トランジスタMPDに対するバイアス電流IBIASの供給制御の安定性を高めることができる。
As described above, according to the
なお、シリーズレギュレータ回路200において、制御トランジスタMNBと抵抗RBとは、実施の形態1に係るシリーズレギュレータ回路100と同様に、互いに直列に接続されていれば、それらの位置関係に特に制限はない。例えば、図6に示すように、抵抗RBが出力端子OUT側に接続され、制御トランジスタMNBが第2電源電圧VSS側に接続されていてもよい。
In the
≪実施の形態3≫
図7に、実施の形態3に係るシリーズレギュレータ回路300の構成を示す。
同図に示されるシリーズレギュレータ回路300は、Pチャネル型の電界効果トランジスタの代わりNチャネル型の電界効果トランジスタからなる出力トランジスタを制御する点において、実施に形態1に係るシリーズレギュレータ回路100と相違し、その他の点ではシリーズレギュレータ回路100と同様である。なお、シリーズレギュレータ回路300において、シリーズレギュレータ回路100と同様の構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
<<
FIG. 7 shows a configuration of
The
シリーズレギュレータ回路300は、出力トランジスタMNDを有する。出力トランジスタMNDは、Nチャネル型の電界効果トランジスタである。差動増幅回路11は、正相入力端子に基準電圧VREF1が供給され、逆相入力端子に抵抗分圧回路13によるモニタ電圧VMが供給される。差動増幅回路12は、正相入力端子に基準電圧VREF2が供給され、逆相入力端子が差動増幅回路11の出力端子(出力トランジスタMNDのゲート電極)に接続される。
The
出力トランジスタMNDがNチャネル型の電界効果トランジスタであることから、負荷電流ILOADが増加すると、出力トランジスタMNDのゲート電圧VOP1は上昇する。出力トランジスタMNDのゲート電圧VOP1が基準電圧VREF2よりも小さい場合、差動増幅回路12は、制御トランジスタMNBをオンさせて、出力トランジスタMPDにバイアス電流IBIASを供給する。一方、出力トランジスタMNDのゲート電圧VOP1が基準電圧VREF2よりも大きい場合、差動増幅回路12は、制御トランジスタMNBをオフさせて、出力トランジスタMPDに対するバイアス電流IBIASの供給を停止する。
Since the output transistor MND is an N-channel field effect transistor, when the load current ILOAD increases, the gate voltage VOP1 of the output transistor MND increases. When the gate voltage VOP1 of the output transistor MND is smaller than the reference voltage VREF2, the
なお、シリーズレギュレータ回路300において、制御トランジスタMNBと抵抗RBとは、実施の形態1に係るシリーズレギュレータ回路100と同様に、互いに直列に接続されていれば、それらの位置関係に特に制限はない。例えば、図8に示すように、抵抗RBが出力端子OUT側に接続され、制御トランジスタMNBが第2電源電圧VSS側に接続されていてもよい。
In the
図9および図10に、シリーズレギュレータ回路300のシミュレーション結果を示す。
図9には、図7のシリーズレギュレータ回路300の負荷電流ILOADに対するバイアス電流IBIASおよび主要ノードの電圧の特性のシミュレーション結果が示され、図10には、図7のシリーズレギュレータ回路300の負荷電流ILOADに対する位相余裕の特性のシミュレーション結果が示されている。
9 and 10 show simulation results of the
9 shows a simulation result of the characteristics of the bias current IBIAS and the voltage of the main node with respect to the load current ILOAD of the
図9に示されるように、負荷電流ILOADが1mA以下の区間では、出力トランジスタMPDのゲート電圧VOP1が基準電圧VREF2よりも小さくなり、約230μAのバイアス電流IBIASが流れる。これにより、前述の出力端子OUTで発生する第2の極P2が高域側に移動するので、図10に示されるように、負荷電流ILOADが1mA以下の区間であっても45度以上の位相余裕を確保することができる。 As shown in FIG. 9, when the load current ILOAD is 1 mA or less, the gate voltage VOP1 of the output transistor MPD becomes smaller than the reference voltage VREF2, and the bias current IBIAS of about 230 μA flows. As a result, the second pole P2 generated at the output terminal OUT moves to the high frequency side, and as shown in FIG. 10, even when the load current ILOAD is 1 mA or less, the phase is 45 degrees or more. A margin can be secured.
一方、負荷電流ILOADが1mAよりも大きい区間では、図9に示すように、出力トランジスタMNDのゲート電圧VOP1が基準電圧VREF2よりも大きくなり、バイアス電流IBIASは流れないが、負荷電流ILOADが1mA以上流れる。その結果、図10に示されるように、負荷電流ILOADが1mA以上の区間においても45度以上の位相余裕を確保することができる。 On the other hand, in a section where the load current ILOAD is larger than 1 mA, as shown in FIG. 9, the gate voltage VOP1 of the output transistor MND becomes larger than the reference voltage VREF2, and the bias current IBIAS does not flow, but the load current ILOAD is 1 mA or more. Flowing. As a result, as shown in FIG. 10, a phase margin of 45 degrees or more can be secured even in a section where the load current ILOAD is 1 mA or more.
以上、シリーズレギュレータ回路300によれば、実施の形態1に係るシリーズレギュレータ回路100と同様に、負荷電流に依らず、安定動作が可能となる。
As described above, according to the
≪実施の形態4≫
図11に、実施の形態4に係るシリーズレギュレータ回路400の構成を示す。
同図に示されるシリーズレギュレータ回路400は、制御トランジスタMNBのオン・オフを制御する差動増幅回路がヒステリシス特性を有する点において、実施に形態3に係るシリーズレギュレータ回路300と相違し、その他の点ではシリーズレギュレータ回路300と同様である。なお、シリーズレギュレータ回路400において、シリーズレギュレータ回路300と同様の構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
<< Embodiment 4 >>
FIG. 11 shows a configuration of a
The
シリーズレギュレータ回路400は、差動増幅回路12の代わりに、ヒステリシス特性を有する差動増幅回路42を備える。差動増幅回路42は、正相入力端子に基準電圧VREF2が供給され、逆相入力端子が差動増幅回路11の出力端子(出力トランジスタMNDのゲート電極)に接続される。差動増幅回路42の具体的な構成は、実施の形態2の差動増幅回路22と同様である。
The
以上、シリーズレギュレータ回路400によれば、実施の形態3に係るシリーズレギュレータ回路300と同様に、負荷電流に依らず、安定動作が可能となる。また、シリーズレギュレータ回路300によれば、制御トランジスタMNBのオン・オフを制御する差動増幅回路42にヒステリシス特性を持たせているので、出力トランジスタMNDに対するバイアス電流IBIASの供給制御の安定性を高めることができる。
As described above, according to the
なお、シリーズレギュレータ回路400において、制御トランジスタMNBと抵抗RBとは、実施の形態1に係るシリーズレギュレータ回路100と同様に、互いに直列に接続されていれば、それらの位置関係に特に制限はない。例えば、図12に示すように、抵抗RBが出力端子OUT側に接続され、制御トランジスタMNBが第2電源電圧VSS側に接続されていてもよい。
In the
≪実施の形態5≫
図13に、実施の形態5に係るシリーズレギュレータ回路500の構成を示す。
同図に示されるシリーズレギュレータ回路500は、Nチャネル型の電界効果トランジスタの代わりPチャネル型の電界効果トランジスタからなる制御トランジスタを制御する点において、実施に形態3に係るシリーズレギュレータ回路300と相違し、その他の点ではシリーズレギュレータ回路300と同様である。なお、シリーズレギュレータ回路500において、シリーズレギュレータ回路300と同様の構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
<< Embodiment 5 >>
FIG. 13 shows a configuration of a
The
シリーズレギュレータ回路500は、制御トランジスタMPBを有する。制御トランジスタMPBは、Pチャネル型の電界効果トランジスタである。差動増幅回路12は、逆相入力端子に基準電圧VREF2が供給され、正相入力端子は差動増幅回路11の出力端子(出力トランジスタMNDのゲート電極)に接続される。
The
出力トランジスタMNDのゲート電圧VOP1が基準電圧VREF2よりも小さい場合、差動増幅回路12は、制御トランジスタMPBのゲート電圧VOP2を低下させることにより制御トランジスタMPBをオンさせて、出力トランジスタMNDにバイアス電流IBIASを供給する。一方、出力トランジスタMNDのゲート電圧VOP1が基準電圧VREF2よりも大きい場合、差動増幅回路12は、制御トランジスタMPBのゲート電圧VOP2を上昇させることにより制御トランジスタMPBをオフさせて、出力トランジスタMNDに対するバイアス電流IBIASの供給を停止する。
When the gate voltage VOP1 of the output transistor MND is smaller than the reference voltage VREF2, the
なお、シリーズレギュレータ回路500において、制御トランジスタMPBと抵抗RBとは、実施の形態3に係るシリーズレギュレータ回路300と同様に、互いに直列に接続されていれば、それらの位置関係に特に制限はない。例えば、図14に示すように、抵抗RBが出力端子OUT側に接続され、制御トランジスタMPBが第2電源電圧VSS側に接続されていてもよい。
In
図15および図16に、シリーズレギュレータ回路500のシミュレーション結果を示す。図15には、図13のシリーズレギュレータ回路500の負荷電流ILOADに対するバイアス電流IBIASおよび主要ノードの電圧の特性のシミュレーション結果が示され、図16には、図13のシリーズレギュレータ回路500の負荷電流ILOADに対する位相余裕の特性のシミュレーション結果が示されている。
15 and 16 show simulation results of the
図15および図16に示されるように、前述の実施の形態3に係るシリーズレギュレータ回路300と同様に、負荷電流ILOADが小さい区間でも、バイアス電流IBIASが流れることにより、45度以上の位相余裕を確保することができる。
As shown in FIGS. 15 and 16, like the
以上、シリーズレギュレータ回路500によれば、実施の形態3に係るシリーズレギュレータ回路300と同様に、負荷電流に依らず、安定動作が可能となる。
As described above, according to the
≪実施の形態6≫
図17に、実施の形態6に係るシリーズレギュレータ回路600の構成を示す。
同図に示されるシリーズレギュレータ回路600は、制御トランジスタMPBのオン・オフを制御する差動増幅回路がヒステリシス特性を有する点において、実施に形態5に係るシリーズレギュレータ回路500と相違し、その他の点ではシリーズレギュレータ回路500と同様である。なお、シリーズレギュレータ回路600において、シリーズレギュレータ回路500と同様の構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
<< Embodiment 6 >>
FIG. 17 shows a configuration of
The
シリーズレギュレータ回路600は、差動増幅回路12の代わりに、ヒステリシス特性を有する差動増幅回路62を備える。差動増幅回路62は、逆相入力端子に基準電圧VREF2が供給され、正相入力端子が差動増幅回路11の出力端子(出力トランジスタMNDのゲート電極)に接続される。差動増幅回路62の具体的な構成は、実施の形態2の差動増幅回路22と同様である。
The
以上、シリーズレギュレータ回路600によれば、実施の形態5に係るシリーズレギュレータ回路500と同様に、負荷電流に依らず、安定動作が可能となる。また、制御トランジスタMPBのオン・オフを制御する差動増幅回路62にヒステリシス特性を持たせているので、出力トランジスタMNDに対するバイアス電流IBIASの供給制御の安定性を高めることができる。
As described above, according to the
なお、シリーズレギュレータ回路600において、制御トランジスタMPBと抵抗RBとは、実施の形態1に係るシリーズレギュレータ回路100と同様に、互いに直列に接続されていれば、それらの位置関係に特に制限はない。例えば、図18に示すように、抵抗RBが出力端子OUT側に接続され、制御トランジスタMPBが第2電源電圧VSS側に接続されていてもよい。
In
≪実施の形態7≫
図19に、実施の形態7に係るシリーズレギュレータ回路700の構成を示す。
同図に示されるシリーズレギュレータ回路700は、Nチャネル型の電界効果トランジスタの代わりPチャネル型の電界効果トランジスタからなる制御トランジスタを制御する点において、実施に形態1に係るシリーズレギュレータ回路100と相違し、その他の点ではシリーズレギュレータ回路100と同様である。なお、シリーズレギュレータ回路700において、シリーズレギュレータ回路100と同様の構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
<< Embodiment 7 >>
FIG. 19 shows a configuration of a
The
シリーズレギュレータ回路700は、制御トランジスタMPBを有する。制御トランジスタMPBは、Pチャネル型の電界効果トランジスタである。差動増幅回路12は、正相入力端子に基準電圧VREF2が供給され、逆相入力端子が差動増幅回路11の出力端子(出力トランジスタMPDのゲート電極)に接続される。
The
出力トランジスタMPDのゲート電圧VOP1が基準電圧VREF2よりも大きい場合、差動増幅回路12は、制御トランジスタMPBのゲート電圧VOP2を低下させることにより制御トランジスタMPBをオンさせて、出力トランジスタMPDにバイアス電流IBIASを供給する。一方、出力トランジスタMPDのゲート電圧VOP1が基準電圧VREF2よりも小さい場合、差動増幅回路12は、制御トランジスタMPBのゲート電圧VOP2を上昇させることにより制御トランジスタMPBをオフさせて、出力トランジスタMPDに対するバイアス電流IBIASの供給を停止する。
When the gate voltage VOP1 of the output transistor MPD is larger than the reference voltage VREF2, the
なお、シリーズレギュレータ回路700において、制御トランジスタMPBと抵抗RBとは、実施の形態1に係るシリーズレギュレータ回路100と同様に、互いに直列に接続されていれば、それらの位置関係に特に制限はない。例えば、図20に示すように、抵抗RBが出力端子OUT側に接続され、制御トランジスタMPBが第2電源電圧VSS側に接続されていてもよい。
In
図21および図22に、シリーズレギュレータ回路700のシミュレーション結果を示す。図21には、図19のシリーズレギュレータ回路700の負荷電流ILOADに対するバイアス電流IBIASおよび主要ノードの電圧の特性のシミュレーション結果が示され、図22には、図19のシリーズレギュレータ回路700の負荷電流ILOADに対する位相余裕の特性のシミュレーション結果が示されている。
21 and 22 show simulation results of the
図21および図22に示されるように、前述の実施の形態1に係るシリーズレギュレータ回路100と同様に、負荷電流ILOADが小さい区間でも、バイアス電流IBIASが流れることにより、45度以上の位相余裕を確保することができる。
As shown in FIG. 21 and FIG. 22, like the
以上、シリーズレギュレータ回路700によれば、実施の形態1に係るシリーズレギュレータ回路100と同様に、負荷電流に依らず、安定動作が可能となる。
As described above, according to the
≪実施の形態8≫
図23に、実施の形態8に係るシリーズレギュレータ回路800の構成を示す。
同図に示されるシリーズレギュレータ回路800は、制御トランジスタMPBのオン・オフを制御する差動増幅回路がヒステリシス特性を有する点において、実施に形態7に係るシリーズレギュレータ回路700と相違し、その他の点ではシリーズレギュレータ回路700と同様である。なお、シリーズレギュレータ回路800において、シリーズレギュレータ回路700と同様の構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
<<
FIG. 23 shows a configuration of a
The
シリーズレギュレータ回路800は、差動増幅回路12の代わりに、ヒステリシス特性を有する差動増幅回路82を備える。差動増幅回路82は、正相入力端子に基準電圧VREF2が供給され、逆相入力端子が差動増幅回路11の出力端子(出力トランジスタMPDのゲート電極)に接続される。差動増幅回路82の具体的な構成は、実施の形態2の差動増幅回路22と同様である。
The
以上、シリーズレギュレータ回路800によれば、実施の形態7に係るシリーズレギュレータ回路700と同様に、負荷電流に依らず、安定動作が可能となる。また、制御トランジスタMPBのオン・オフを制御する差動増幅回路82にヒステリシス特性を持たせているので、出力トランジスタMPDに対するバイアス電流IBIASの供給制御の安定性を高めることができる。
As described above, according to the
なお、シリーズレギュレータ回路800において、制御トランジスタMPBと抵抗RBとは、実施の形態1に係るシリーズレギュレータ回路100と同様に、互いに直列に接続されていれば、それらの位置関係に特に制限はない。例えば、図24に示すように、抵抗RBが出力端子OUT側に接続され、制御トランジスタMPBが第2電源電圧VSS側に接続されていてもよい。
In the
以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。 Although the invention made by the present inventors has been specifically described based on the embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited thereto and can be variously modified without departing from the gist thereof. Yes.
例えば、実施の形態1乃至8に係るシリーズレギュレータ回路100〜800において、出力トランジスタMPD、MNDと制御トランジスタMPB、MNBとが、Pチャネル型またはNチャネル型の電界効果トランジスタ(MOSトランジスタ)である場合を例示したが、これに限られない。例えば、出力トランジスタMPD、MNDおよび制御トランジスタMPB、MNBが、HBT(Heterojunction Bipolar Transistor)を含むNPNトランジスタ、PNPトランジスタであっても良いし、Nチャネル型またはPチャネル型のジャンクションFETや、化合物半導体から成るHEMT(High Electron Mobility Transistor)を含むNチャネル型またはPチャネル型のFETであっても良い。
For example, in the
また、実施の形態1乃至8に係るシリーズレギュレータ回路100〜800において、電流生成素子として抵抗RBを用いる構成を例示したが、これに限られず、図25に示すように、電流生成素子として定電流源15を用いることも可能である。
In the
100〜800…シリーズレギュレータ回路、11、12…差動増幅回路、22、42、62、82…ヒステリシス特性を有する差動増幅回路、13…抵抗分圧回路、14…電流生成回路、15…定電流源、MPD、MND…出力トランジスタ、MNB、MPB…制御トランジスタ、R1、R2、RB…抵抗、VREF1、VREF2…基準電圧、COUT…出力容量、LD…負荷、VOUT…出力電圧、ILOAD…負荷電流、IBIAS…バイアス電流、OUT…出力端子、VCC…第1電源端子、VSS…第2電源端子。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100-800 ... Series regulator circuit, 11, 12 ... Differential amplifier circuit, 22, 42, 62, 82 ... Differential amplifier circuit which has a hysteresis characteristic, 13 ... Resistance voltage dividing circuit, 14 ... Current generation circuit, 15 ... Constant Current source, MPD, MND ... output transistor, MNB, MPB ... control transistor, R1, R2, RB ... resistor, VREF1, VREF2 ... reference voltage, COUT ... output capacitance, LD ... load, VOUT ... output voltage, ILOAD ... load current , IBIAS: bias current, OUT: output terminal, VCC: first power supply terminal, VSS: second power supply terminal.
Claims (8)
前記第1直流電圧よりも低い第2直流電圧が供給される第2電源端子と、
出力端子と、
前記出力端子と前記第2電源端子との間に接続された抵抗分圧回路と、
正相入力端子および逆相入力端子を含む差動入力端子対を有し、差動入力端子の一方に第1基準電圧が供給され、他方の差動入力端子に前記抵抗分圧回路によって分圧された電圧が供給される第1差動増幅回路と、
第1主電極が前記第1電源端子に接続され、第2主電極が前記出力端子に接続され、制御電極が前記第1差動増幅回路の出力端子に接続された出力トランジスタと、
正相入力端子および逆相入力端子を含む差動入力端子対を有し、一方の差動入力端子が前記第1差動増幅回路の出力端子に接続され、他方の差動入力端子に前記第1基準電圧とは異なる第2基準電圧が供給される第2差動増幅回路と、
前記出力端子と前記第2電源端子との間に接続され、前記第2差動増幅回路の出力信号に応じて前記出力端子から前記第2電源端子に流れる電流を生成する電流生成回路とを有し、
前記電流生成回路は、
制御電極が前記第2差動増幅回路の出力端子に接続される制御トランジスタと、
前記制御トランジスタと直列に接続される電流生成素子とを含む
ことを特徴とするシリーズレギュレータ回路。 A first power supply terminal to which a first DC voltage is supplied;
A second power supply terminal to which a second DC voltage lower than the first DC voltage is supplied;
An output terminal;
A resistive voltage divider connected between the output terminal and the second power supply terminal;
A differential input terminal pair including a positive phase input terminal and a negative phase input terminal is provided, a first reference voltage is supplied to one of the differential input terminals, and the other differential input terminal is divided by the resistor voltage dividing circuit. A first differential amplifier circuit to which the adjusted voltage is supplied;
An output transistor having a first main electrode connected to the first power supply terminal, a second main electrode connected to the output terminal, and a control electrode connected to an output terminal of the first differential amplifier circuit;
A differential input terminal pair including a positive phase input terminal and a negative phase input terminal, wherein one differential input terminal is connected to an output terminal of the first differential amplifier circuit, and the other differential input terminal is A second differential amplifier circuit to which a second reference voltage different from the one reference voltage is supplied;
A current generation circuit which is connected between the output terminal and the second power supply terminal and generates a current flowing from the output terminal to the second power supply terminal in accordance with an output signal of the second differential amplifier circuit; And
The current generation circuit includes:
A control transistor having a control electrode connected to an output terminal of the second differential amplifier circuit;
A series regulator circuit comprising: a current generation element connected in series with the control transistor.
前記第2差動増幅回路は、ヒステリシス特性を有する
ことを特徴とするシリーズレギュレータ回路。 The series regulator circuit according to claim 1,
The series regulator circuit, wherein the second differential amplifier circuit has a hysteresis characteristic.
前記出力トランジスタは、Pチャネル型の電界効果トランジスタであり、
前記制御トランジスタは、Nチャネル型の電界効果トランジスタであり、
前記第1差動増幅回路の正相入力端子に前記抵抗分圧回路によって分圧された電圧が供給され、前記第1差動増幅回路の逆相入力端子に前記第1基準電圧が供給され、
前記第2差動増幅回路の正相入力端子は前記第1差動増幅回路の出力端子に接続され、前記第2差動増幅回路の逆相入力端子に前記第2基準電圧が供給される
ことを特徴とするシリーズレギュレータ回路。 The series regulator circuit according to claim 1 or 2,
The output transistor is a P-channel field effect transistor,
The control transistor is an N-channel field effect transistor,
The voltage divided by the resistor voltage divider circuit is supplied to the positive phase input terminal of the first differential amplifier circuit, and the first reference voltage is supplied to the negative phase input terminal of the first differential amplifier circuit,
The positive phase input terminal of the second differential amplifier circuit is connected to the output terminal of the first differential amplifier circuit, and the second reference voltage is supplied to the negative phase input terminal of the second differential amplifier circuit. Series regulator circuit characterized by
前記出力トランジスタは、Nチャネル型の電界効果トランジスタであり、
前記制御トランジスタは、Nチャネル型の電界効果トランジスタであり、
前記第1差動増幅回路の逆相入力端子に前記抵抗分圧回路によって分圧された電圧が供給され、前記第1差動増幅回路の正相入力端子に前記第1基準電圧が供給され、
前記第2差動増幅回路の逆相入力端子は前記第1差動増幅回路の出力端子に接続され、前記第2差動増幅回路の正相入力端子に前記第2基準電圧が供給される
ことを特徴とするシリーズレギュレータ回路。 The series regulator circuit according to claim 1 or 2,
The output transistor is an N-channel field effect transistor,
The control transistor is an N-channel field effect transistor,
A voltage divided by the resistance voltage divider circuit is supplied to a negative phase input terminal of the first differential amplifier circuit, and a first reference voltage is supplied to a positive phase input terminal of the first differential amplifier circuit;
The negative phase input terminal of the second differential amplifier circuit is connected to the output terminal of the first differential amplifier circuit, and the second reference voltage is supplied to the positive phase input terminal of the second differential amplifier circuit. Series regulator circuit characterized by
前記出力トランジスタは、Nチャネル型の電界効果トランジスタであり、
前記制御トランジスタは、Pチャネル型の電界効果トランジスタであり、
前記第1差動増幅回路の逆相入力端子に前記抵抗分圧回路によって分圧された電圧が供給され、前記第1差動増幅回路の正相入力端子に前記第1基準電圧が供給され、
前記第2差動増幅回路の正相入力端子は前記第1差動増幅回路の出力端子に接続され、前記第2差動増幅回路の逆相入力端子に前記第2基準電圧が供給される
ことを特徴とするシリーズレギュレータ回路。 The series regulator circuit according to claim 1 or 2,
The output transistor is an N-channel field effect transistor,
The control transistor is a P-channel field effect transistor,
A voltage divided by the resistance voltage divider circuit is supplied to a negative phase input terminal of the first differential amplifier circuit, and a first reference voltage is supplied to a positive phase input terminal of the first differential amplifier circuit;
The positive phase input terminal of the second differential amplifier circuit is connected to the output terminal of the first differential amplifier circuit, and the second reference voltage is supplied to the negative phase input terminal of the second differential amplifier circuit. Series regulator circuit characterized by
前記出力トランジスタは、Pチャネル型の電界効果トランジスタであり、
前記制御トランジスタは、Pチャネル型の電界効果トランジスタであり、
前記第1差動増幅回路の正相入力端子に前記抵抗分圧回路によって分圧された電圧が供給され、前記第1差動増幅回路の逆相入力端子に前記第1基準電圧が供給され、
前記第2差動増幅回路の逆相入力端子は前記第1差動増幅回路の出力端子に接続され、前記第2差動増幅回路の正相入力端子に前記第2基準電圧が供給される
ことを特徴とするシリーズレギュレータ回路。 The series regulator circuit according to claim 1 or 2,
The output transistor is a P-channel field effect transistor,
The control transistor is a P-channel field effect transistor,
The voltage divided by the resistor voltage divider circuit is supplied to the positive phase input terminal of the first differential amplifier circuit, and the first reference voltage is supplied to the negative phase input terminal of the first differential amplifier circuit,
The negative phase input terminal of the second differential amplifier circuit is connected to the output terminal of the first differential amplifier circuit, and the second reference voltage is supplied to the positive phase input terminal of the second differential amplifier circuit. Series regulator circuit characterized by
前記電流生成素子は、抵抗素子である
ことを特徴とするシリーズレギュレータ回路。 The series regulator circuit according to any one of claims 1 to 6,
The series regulator circuit, wherein the current generation element is a resistance element.
前記電流生成素子は、定電流源である
ことを特徴とするシリーズレギュレータ回路。 The series regulator circuit according to any one of claims 1 to 6,
The series regulator circuit, wherein the current generating element is a constant current source.
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019507427A (en) * | 2016-01-28 | 2019-03-14 | クゥアルコム・インコーポレイテッドQualcomm Incorporated | Low dropout voltage regulator with improved power supply rejection |
CN109742946A (en) * | 2019-01-22 | 2019-05-10 | 电子科技大学 | A kind of DCR sample circuit applied to wide output voltage range Buck converter |
CN110377102A (en) * | 2019-07-10 | 2019-10-25 | 深圳市锐能微科技有限公司 | A kind of low-dropout linear voltage-regulating circuit and integrated circuit |
CN114200994A (en) * | 2021-12-07 | 2022-03-18 | 深圳市灵明光子科技有限公司 | Low dropout linear regulator and laser ranging circuit |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10254560A (en) * | 1997-03-12 | 1998-09-25 | Texas Instr Inc <Ti> | Voltage regulator circuit and voltage regulating method |
WO2006059438A1 (en) * | 2004-11-30 | 2006-06-08 | Rohm Co., Ltd | Voltage generating circuit, constant current circuit and light emitting diode driving circuit |
JP2007034405A (en) * | 2005-07-22 | 2007-02-08 | Fujifilm Corp | Regulator circuit |
JP2007334573A (en) * | 2006-06-14 | 2007-12-27 | Ricoh Co Ltd | Constant voltage circuit and its voltage output control method |
JP2009284615A (en) * | 2008-05-21 | 2009-12-03 | Panasonic Corp | Charging circuit |
JP2010217965A (en) * | 2009-03-13 | 2010-09-30 | Asahi Kasei Toko Power Device Corp | Constant voltage circuit |
JP2010244255A (en) * | 2009-04-03 | 2010-10-28 | Elpida Memory Inc | Non-inverting amplifier circuit, semiconductor integrated circuit, and phase compensation method for non-inverting amplifier circuit |
-
2014
- 2014-06-05 JP JP2014116447A patent/JP6306439B2/en active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10254560A (en) * | 1997-03-12 | 1998-09-25 | Texas Instr Inc <Ti> | Voltage regulator circuit and voltage regulating method |
WO2006059438A1 (en) * | 2004-11-30 | 2006-06-08 | Rohm Co., Ltd | Voltage generating circuit, constant current circuit and light emitting diode driving circuit |
JP2007034405A (en) * | 2005-07-22 | 2007-02-08 | Fujifilm Corp | Regulator circuit |
JP2007334573A (en) * | 2006-06-14 | 2007-12-27 | Ricoh Co Ltd | Constant voltage circuit and its voltage output control method |
JP2009284615A (en) * | 2008-05-21 | 2009-12-03 | Panasonic Corp | Charging circuit |
JP2010217965A (en) * | 2009-03-13 | 2010-09-30 | Asahi Kasei Toko Power Device Corp | Constant voltage circuit |
JP2010244255A (en) * | 2009-04-03 | 2010-10-28 | Elpida Memory Inc | Non-inverting amplifier circuit, semiconductor integrated circuit, and phase compensation method for non-inverting amplifier circuit |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019507427A (en) * | 2016-01-28 | 2019-03-14 | クゥアルコム・インコーポレイテッドQualcomm Incorporated | Low dropout voltage regulator with improved power supply rejection |
CN109742946A (en) * | 2019-01-22 | 2019-05-10 | 电子科技大学 | A kind of DCR sample circuit applied to wide output voltage range Buck converter |
CN110377102A (en) * | 2019-07-10 | 2019-10-25 | 深圳市锐能微科技有限公司 | A kind of low-dropout linear voltage-regulating circuit and integrated circuit |
CN110377102B (en) * | 2019-07-10 | 2024-06-07 | 深圳市锐能微科技有限公司 | Low-dropout linear voltage stabilizing circuit and integrated circuit |
CN114200994A (en) * | 2021-12-07 | 2022-03-18 | 深圳市灵明光子科技有限公司 | Low dropout linear regulator and laser ranging circuit |
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