(57)【要約】【課題】通常動作から過電流防止動作に切り替わるときの出力トランジスタに流れる電流の変動幅を小さくするレギュレータ。【解決手段】レギュレータであって、入力電圧を予め定められた出力電圧に変換する出力トランジスタと、出力トランジスタに流れる電流に応じた第１の電流を生成する第１の電流源と、第１の電流を第１の電圧に変換する第１の電流電圧変換部と、第１の電流電圧変換部の抵抗値に応じた第２の電圧を生成する電圧生成部と、第１の電圧と第２の電圧との差に応じて、出力トランジスタをオンオフする制御部と、を備えたことを特徴とするレギュレータを提供する。【選択図】図２
2014142698.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レギュレータであって、
入力電圧を出力電圧に変換する出力トランジスタと、
前記出力トランジスタに流れる電流に応じた第１の電流を生成する第１の電流源と、
前記第１の電流を第１の電圧に変換する第１の電流電圧変換部と、
前記第１の電流電圧変換部の抵抗値に応じた第２の電圧を生成する電圧生成部と、
前記第１の電圧と前記第２の電圧との差に応じて、前記出力トランジスタをオンオフする制御部と、
を備えたことを特徴とするレギュレータ。
【請求項２】
前記制御部は、
前記第１の電圧と前記第２の電圧との差が予め定められた基準値以下のときに、前記出力トランジスタをオンし、前記第１の電圧と前記第２の電圧との差が予め定められた基準値よりも大きいときに、前記出力トランジスタをオフすることを特徴とする請求項１に記載のレギュレータ。
【請求項３】
前記電圧生成部は、
第２の電流を生成する第２の電流源と、
前記第１の電流電圧変換部と同種の素子で構成され、前記第２の電流を前記第２の電圧に変換する第２の電流電圧変換部と、
で構成されることを特徴とする請求項１または２に記載のレギュレータ。
【請求項４】
前記制御部は、
前記第１の電圧と前記第２の電圧との差が予め定められた基準値以下であることを検出したときに、前記出力トランジスタをオンすることを示す制御信号を出力し、前記第１の電圧と前記第２の電圧との差が予め定められた基準値よりも大きいことを検出したときに、前記出力トランジスタをオフすることを示す制御信号を出力する検出部と、
前記制御信号に応じて、前記出力トランジスタのゲートと前記出力トランジスタがオフするような電圧を有する端子との間を導通または遮断するスイッチ部と、
で構成されることを特徴とする請求項３に記載のレギュレータ。
【請求項５】
前記検出部は、
前記第１の電圧がゲートに与えられ、前記第２の電圧がソースに与えられ、前記制御信号をドレインから出力するＭＯＳトランジスタと、
前記ＭＯＳトランジスタのドレインに第３の電流を流す第３の電流源と、
で構成されることを特徴とする請求項４に記載のレギュレータ。
【請求項６】
前記検出部は、
前記第１の電圧がゲートに与えられ、前記第２の電圧がバルクに与えられ、基準電圧がソースに与えられ、前記制御信号をドレインから出力するＭＯＳトランジスタと、
前記ＭＯＳトランジスタのドレインに第３の電流を流す第３の電流源と、
で構成されることを特徴とする請求項４に記載のレギュレータ。
【請求項７】
前記検出部は、
前記第１の電圧と前記第２の電圧とを比較して前記制御信号を出力するコンパレータで構成されることを特徴とする請求項４に記載のレギュレータ。
【請求項８】
前記第１および第２の電流電圧変換部は、
抵抗素子、ダイオード、ダイオード接続されたＭＯＳトランジスタ、およびダイオード接続されたバイポーラトランジスタのいずれかで構成されることを特徴とする請求項３〜７のいずれか１項に記載のレギュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レギュレータに関する。特に本発明は、出力トランジスタから出力端子に接続された負荷に流れる電流が過電流とならないように、出力トランジスタに流れる電流が予め定められた電流値になったときに、出力トランジスタをオフするレギュレータに関する。より詳細には、出力トランジスタをオフにするときの予め定められた電流値の変動幅が小さなレギュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、出力トランジスタに流れる電流が予め定められた電流値になったときに、出力トランジスタをオフするレギュレータが開示されている。図１を参照して、特許文献１に示された主要な部分を概略的に説明する。
【０００３】
図１は、従来のレギュレータ１００の一例を示す。図１のレギュレータ１００は、入力電圧Ｖｉｎを安定した出力電圧Ｖｏｕｔに変換して、負荷を駆動する。レギュレータ１００は、Ｖｏｕｔを分圧する抵抗Ｒ１、Ｒ２と、分圧電圧と基準電圧Ｖｒｅｆとの差を増幅する差動増幅器ＡＭＰと、ＡＭＰの出力に応じて抵抗値が変わる出力トランジスタＰ１で構成される。
【０００４】
Ｖｒｅｆは、所望の出力電圧に応じた基準電圧であり、Ｐ１は可変抵抗として働き、Ｖｏｕｔ＝Ｖｒｅｆ×（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２となるような抵抗値となる。
【０００５】
従来のレギュレータ１００は、負荷が重くなったとき（例えば負荷に含まれる抵抗成分が小さくなって負荷の電流消費が大きくなったとき）に、負荷に過電流が流れないようにＰ１をオフする過電流防止機能を持つ。過電流防止機能は、Ｐ１に流れる電流に応じた電流を生成する電流源Ｉ１と、抵抗素子で構成されＩ１に流れる電流を電圧Ｖｉｎ−ＶＡに変換する電流電圧変換部ＩＶ１と、ＩＶ１が変換した電圧Ｖｉｎ−ＶＡに応じてオンオフするスイッチ部Ｐ２で実現される。
【０００６】
負荷が重くない通常動作時は、Ｐ１に流れる電流は小さく、Ｉ１に流れる電流も小さい。そのため、ＩＶ１に流れる電流も小さく、Ｖｉｎ−ＶＡも小さな電圧となる。Ｖｉｎ−ＶＡは、Ｐ２の閾値電圧Ｖｔｈよりも小さいため、Ｐ２はオフする。
【０００７】
負荷が重たくなると、Ｐ１に流れる電流が大きくなり、Ｉ１に流れる電流も大きくなる。Ｉ１に流れる電流が大きくなると、ＩＶ１に流れる電流も大きくなり、Ｖｉｎ−ＶＡは大きな電圧となる。Ｖｉｎ−ＶＡがＶｔｈよりも大きくなると、Ｐ２がオンしてＰ１のゲートソース間電圧は０となる。そして、Ｐ１はオフする。このようにして、Ｐ１をオフすることで、負荷に過電流が流れることを防止できる。
［特許文献１］  特開２００３−６７０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来のレギュレータ１００は、通常動作から過電流防止動作に切り替わるときの出力トランジスタＰ１に流れる電流の変動幅が大きくなるという問題があった。すなわち、ＩＶ１は製造工程によるバラツキや温度変動によりその抵抗値が大きく変動する。ＩＶ１の抵抗値が大きく変動することでＶＡが大きく変動するため、通常動作から過電流防止動作に切り替わるときの出力トランジスタＰ１に流れる電流の変動幅が大きくなる。つまり、切り替わりの境目となる予め定められた電流値の変動幅が大きくなってしまう。
【０００９】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、通常動作から過電流防止動作に切り替わるときの出力トランジスタＰ１に流れる電流の変動幅が小さくなるレギュレータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様においては、レギュレータであって、入力電圧を予め定められた出力電圧に変換する出力トランジスタと、出力トランジスタに流れる電流に応じた第１の電流を生成する第１の電流源と、第１の電流を第１の電圧に変換する第１の電流電圧変換部と、第１の電流電圧変換部の抵抗値に応じた第２の電圧を生成する電圧生成部と、第１の電圧と第２の電圧との差に応じて、出力トランジスタをオンオフする制御部と、を備えたことを特徴とするレギュレータを提供する。
【００１１】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【発明の効果】
【００１２】
電流電圧変換部ＩＶ１が変換する電圧Ｖｉｎ−ＶＡと電流電圧変換部ＩＶ１の抵抗値に電圧値がトラッキングした電圧との差に応じて出力トランジスタＰ１をオンオフするようにしたため、通常動作から過電流防止動作に切り替わるときの出力トランジスタに流れる電流の変動幅が小さくなる。つまり、切り替わりの境目となる予め定められた電流値の変動幅を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来のレギュレータ１００の一例を示す。
【図２】本実施形態のレギュレータ２００の概念を示す図である。
【図３】本実施形態のレギュレータ２００の概念を具体化した図である。
【図４】本実施形態に係るレギュレータ２００の第１の変形例を示す。
【図５】本実施形態に係るレギュレータ２００の第２の変形例を示す。
【図６】本実施形態に係るレギュレータ２００の第３の変形例を示す。
【図７】本実施形態に係るレギュレータ２００の第４の変形例を示す。
【図８】本実施形態に係る第１の電流電圧変換部１３０および第２の電流電圧変換部３２０の構成例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１５】
図２は、本実施形態のレギュレータ２００の概念を示す図である。本実施形態のレギュレータ２００は、図１のレギュレータ１００において、第１の電流電圧変換部１３０の抵抗値に電圧値がトラッキングした電圧を生成する電圧生成部２１０と、Ｖｉｎ−ＶＡとこのトラッキングした電圧との差に応じて出力トランジスタ１１０をオンオフする制御部２２０とを備えるようにした。
【００１６】
レギュレータ２００は、入力電圧Ｖｉｎを安定した出力電圧Ｖｏｕｔに変換して、負荷を駆動する。レギュレータ２００は、抵抗Ｒ１、Ｒ２と、基準電圧Ｖｒｅｆと、差動増幅器ＡＭＰと、出力トランジスタ１１０と、第１の電流源１２０と、第１の電流電圧変換部１３０と、電圧生成部２１０と、制御部２２０とを備える。
【００１７】
抵抗Ｒ１およびＲ２は、直列に接続され、出力電圧Ｖｏｕｔを分圧する。Ｖｒｅｆは、予め定められた出力電圧に応じた基準電圧である。差動増幅器ＡＭＰは、抵抗Ｒ１およびＲ２によって分圧された分圧電圧と基準電圧Ｖｒｅｆとの差を増幅する。
【００１８】
出力トランジスタ１１０は、差動増幅器ＡＭＰの出力に接続され、当該差動増幅器ＡＭＰの出力に応じて抵抗値が変わる可変抵抗として働く。ここで、出力トランジスタ１１０の抵抗値は、Ｖｏｕｔ＝Ｖｒｅｆ×（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２となるように設計される。即ち、出力トランジスタ１１０は、入力電圧を予め定められた出力電圧に変換する。出力トランジスタ１１０は、一例として、ＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）トランジスタである。
【００１９】
本実施形態において、出力トランジスタ１１０は、ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタの例を示す。この場合、差動増幅器ＡＭＰは、出力トランジスタ１１０のゲートに、当該出力トランジスタ１１０の閾値電圧の絶対値よりも大きなゲート電圧を印加して当該出力トランジスタ１１０の抵抗値を下げる。即ち、差動増幅器ＡＭＰは、抵抗Ｒ１およびＲ２によって分圧された分圧電圧と基準電圧Ｖｒｅｆとの差が大きくなったことに応じて、出力トランジスタ１１０のソースよりも低い電圧をゲートに印加する。
【００２０】
また、出力トランジスタ１１０のソースは入力電圧Ｖｉｎに接続され、ドレインは抵抗Ｒ１およびＲ２を経て接地される。ここで、出力トランジスタ１１０のドレインが、レギュレータ２００の出力電圧Ｖｏｕｔを出力して負荷に接続される。
【００２１】
第１の電流源１２０は、出力トランジスタ１１０に流れる電流に応じた電流を生成する。第１の電流源１２０は、グランド（ＧＮＤ）方向に向けて生成した電流を流す。第１の電流源１２０は、一例として、差動増幅器ＡＭＰの出力に接続され、当該差動増幅器ＡＭＰの出力電圧の絶対値の増加に伴い、生成する電流値を増加させる。
【００２２】
第１の電流電圧変換部１３０は、第１の電流源１２０が生成する電流を電圧Ｖｉｎ−ＶＡに変換する。第１の電流電圧変換部１３０は、一例として、抵抗素子を有し、当該抵抗素子に電流を流して生じる電圧降下によって電圧に変換する。第１の電流電圧変換部１３０は、一端が入力電圧Ｖｉｎに、他端が第１の電流源１２０に接続され、当該第１の電流源１２０を経て接地される。また、第１の電流電圧変換部１３０は、当該他端より、電圧Ｖｉｎ−ＶＡを出力する。ここで、電圧Ｖｉｎ−ＶＡを第１の電圧とする。
【００２３】
電圧生成部２１０は、第１の電流電圧変換部の抵抗値に応じた第２の電圧を生成する。即ち、電圧生成部２１０は、第１の電流電圧変換部１３０が含む抵抗値で電圧降下される電圧値をトラッキングした電圧を生成する。即ち、電圧生成部２１０は、第１の電流電圧変換部１３０が変換する電圧の変動をトラッキングして、好ましくは当該変動と略同一に変動する電圧を出力する。ここで、電圧生成部２１０は、一例として、トラッキングした電圧としてＶｉｎ−ＶＢを出力する。ここで、電圧Ｖｉｎ−ＶＢを第２の電圧とする。
【００２４】
制御部２２０は、第１の電流電圧変換部１３０、電圧生成部２１０、および出力トランジスタ１１０のゲートに接続され、第１の電流電圧変換部１３０および電圧生成部２１０がそれぞれ出力する電圧に応じた電圧を出力トランジスタ１１０に供給する。制御部２２０は、Ｖｉｎ−ＶＡとトラッキングした電圧との差が通常動作と過電流防止動作の境目を示す予め定められた基準値以下のときに、出力トランジスタ１１０をオンし、Ｖｉｎ−ＶＡとＶｉｎ−ＶＢとの差が当該基準値より大きいときに、出力トランジスタ出力トランジスタ１１０をオフする。つまり、制御部２２０は、Ｖｉｎ−ＶＡとＶｉｎ−ＶＢとの差が予め定められた基準値より大きいときに、出力トランジスタ１１０のゲートに、出力トランジスタ１１０をオフにさせる電圧を与える。
【００２５】
このように、本実施形態のレギュレータ２００は、第１の電流電圧変換部１３０が変換する電圧Ｖｉｎ−ＶＡと第１の電流電圧変換部１３０の抵抗値に電圧値がトラッキングした電圧との差に応じて出力トランジスタ１１０をオンオフするようにしたため、通常動作から過電流防止動作に切り替わるときの出力トランジスタ１１０に流れる電流の変動幅が小さくなる。つまり、切り替わりの境目となる予め定められた電流値の変動幅を小さくすることができる。
【００２６】
図３は、本実施形態のレギュレータ２００の概念を具体化した図である。図３のレギュレータ２００において、図２に示された本実施形態のレギュレータ２００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。図３のレギュレータ２００は、電圧生成部２１０が、第２の電流源３１０と、第１の電流電圧変換部１３０と同種の素子を有し、第２の電流源３１０に流れる電流を電圧に変換する第２の電流電圧変換部３２０とで構成される。例えば、電流電圧変換素子は、抵抗素子、ダイオード、ダイオード接続されたＭＯＳトランジスタ、ダイオード接続されたバイポーラトランジスタ等で構成される。
【００２７】
制御部２２０は、Ｖｉｎ−ＶＡと第１の電流電圧変換部１３０の抵抗値に電圧値がトラッキングした電圧Ｖｉｎ−ＶＢとの差が通常動作と過電流防止動作の境目を示す予め定められた基準値以下のときに、出力トランジスタ１１０をオンにする。また、制御部２２０は、Ｖｉｎ−ＶＡとＶｉｎ−ＶＢとの差が当該基準値より大きいときに、出力トランジスタ１１０をオフする。
【００２８】
制御部２２０は、Ｖｉｎ−ＶＡとＶｉｎ−ＶＢとの差が予め定められた基準値以下であることを検出したときに、出力トランジスタ１１０をオンすることを示す信号を出力し、Ｖｉｎ−ＶＡとＶｉｎ−ＶＢとの差が当該基準値より大きいことを検出したときに、出力トランジスタ１１０をオフすることを示す信号を出力する検出部３３０と、検出部３３０が出力する信号に応じてオンオフするスイッチ部１４０とで構成される。
【００２９】
スイッチ部１４０は、出力トランジスタ１１０のゲートソース間を導通して出力トランジスタ１１０をオフし、出力トランジスタ１１０のゲートソース間を遮断して出力トランジスタ１１０がオンできるようにする。なお、スイッチ部１４０は、Ｖｉｎとは別の端子であり、出力トランジスタ１１０をオフできるような電圧を有する端子と出力トランジスタ１１０のゲートとを導通または遮断できるようにしてもよい。スイッチ部１４０は、一例として、出力トランジスタ１１０と同様に、ＭＯＳトランジスタである。
【００３０】
第２の電流電圧変換部３２０は、第１の電流電圧変換部１３０と同種の素子で構成されるため、製造バラツキや温度変動により第１の電流電圧変換部１３０の抵抗値が小さくなると、それにトラッキング（連動）して第２の電流電圧変換部３２０も小さくなる。逆に、第２の電流電圧変換部３２０は、第１の電流電圧変換部１３０の抵抗値が大きくなると、それにトラッキングして第２の電流電圧変換部３２０も大きくなる。
【００３１】
第２の電流電圧変換部３２０の抵抗値は、第１の電流電圧変換部１３０の抵抗値にトラッキングするため、ＶＢは、第１の電流電圧変換部１３０の抵抗値にトラッキングする。つまり、Ｖｉｎ−ＶＢは、第１の電流電圧変換部１３０の抵抗値が変動することによるＶｉｎ−ＶＡの変動にトラッキングする。このため、第１の電流電圧変換部１３０の抵抗値が変動することによるＶｉｎ−ＶＡとＶｉｎ−ＶＢとの差の変動は、小さくなる。
【００３２】
Ｖｉｎ−ＶＡとＶｉｎ−ＶＢとの差の変動が小さいため、Ｖｉｎ−ＶＡとＶｉｎ−ＶＢとの差が予め定められた基準値以下であることおよび当該基準値よりも大きいことを確実に検出することができる。
【００３３】
このように、本実施形態に係るレギュレータ２００は、第１の電流電圧変換部１３０が変換する電圧Ｖｉｎ−ＶＡと第１の電流電圧変換部１３０の抵抗値に電圧値がトラッキングした電圧との差に応じて出力トランジスタ１１０をオンオフするようにしたため、通常動作から過電流防止動作に切り替わるときの出力トランジスタに流れる電流の変動幅が小さくなる。つまり、切り替わりの境目となる予め定められた電流値の変動幅を小さくすることができる。
【００３４】
図４は、本実施形態に係るレギュレータ２００の第１の変形例を示す。本変形例のレギュレータ２００において、図２および図３に示された本実施形態のレギュレータ２００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。図４に示すように、本実施形態に係るレギュレータ２００は、第１の電流源１２０と第１の電流電圧変換部１３０の位置と、第２の電流源３１０と第２の電流電圧変換部３２０の位置とが逆であってもよい。
【００３５】
すなわち本実施形態に係るレギュレータ２００は、第１の電流電圧変換部１３０の抵抗値に電圧値がトラッキングした電圧を生成する電圧生成部２１０を設けることである。より具体的には、第２の電流電圧変換部３２０の両端電圧が第１の電流電圧変換部１３０の抵抗値が変動することによる第１の電流電圧変換部１３０の両端電圧の変動にトラッキングする電圧生成部２１０を設けることである。図４では、ＶＢが第１の電流電圧変換部１３０の抵抗値が変動することによるＶＡの変動にトラッキングする。
【００３６】
図５は、本実施形態に係るレギュレータ２００の第２の変形例を示す。本変形例のレギュレータ２００において、図２から図４に示された本実施形態のレギュレータ２００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。本変形例のレギュレータ２００は、図４のレギュレータ２００における第１の電流源１２０がＰチャネルＭＯＳトランジスタで構成され、第１の電流電圧変換部１３０、第２の電流電圧変換部３２０が抵抗素子で構成されている。
【００３７】
そして、検出部３３０は、電圧ＶＡをゲートに入力し、電圧ＶＢをソースに入力するＮチャネルＭＯＳトランジスタＮ１と、Ｎ１のドレインと入力端子Ｖｉｎとの間に接続され、Ｎ１のドレインをプルアップする第３の電流源５１０で構成される。第３の電流源５１０は、一例として、第２の電流源３１０が流す電流Ｉ２に比べて少ない電流Ｉ３を流す。
【００３８】
第２の変形例のレギュレータ２００における通常の動作を説明する。過電流が負荷に流れていない通常動作時には、出力トランジスタ１１０に流れる電流が小さく、第１の電流源１２０に流れる電流も小さくなる。第１の電流源１２０に流れる電流が小さいため、第１の電流電圧変換部１３０に発生する電圧ＶＡは、第２の電流源３１０と第２の電流電圧変換部３２０とで発生する電圧ＶＢ以下である。
【００３９】
このとき、ＭＯＳトランジスタＮ１は、閾値電圧より低いため、オフする。Ｎ１がオフすると、電流源Ｉ３は、Ｎ１のドレインをＶｉｎにプルアップする。これにより、スイッチ部１４０のゲートソース間電圧は、０になるため、スイッチ部１４０はオフする。このように、過電流が流れていない通常動作時には、出力トランジスタ１１０に流れる電流には制限がかからない。
【００４０】
次に、第２の変形例のレギュレータ２００における過電流防止の動作を説明する。出力トランジスタ１１０に流れる電流が、それ以上の電流値であると過電流となってしまう境目の電流に近づくと、電圧ＶＡは大きくなる。ここで、Ｎ１のゲートソース間電圧ＶＧＳは、ＶＧＳ＝ＶＡ−ＶＢとなる。また、ＶＡ＝Ｉ１×ＲＩＶ１、ＶＢ＝Ｉ２×ＲＩＶ２である。ただし、ＲＩＶ１、ＲＩＶ２は、それぞれ第１の電流電圧変換部１３０、第２の電流電圧変換部３２０の抵抗値である。また、Ｉ１、Ｉ２は、それぞれ第１の電流源１２０、第２の電流源３１０が流す電流値である。
【００４１】
これらの式より、
ＶＧＳ＝Ｉ１×ＲＩＶ１−Ｉ２×ＲＩＶ２  ・・・（１）
となる。
【００４２】
ＲＩＶ１とＲＩＶ２は、同種の抵抗で構成されることから抵抗値がトラッキングされるため、式（１）より、ＶＧＳにおける、第１の電流電圧変換部１３０、第２の電流電圧変換部３２０の製造バラツキや温度変動の影響を低減できることがわかる。つまり、レギュレータ２００は、ＶＧＳの変動を低減でき、正確にＮ１の閾値電圧Ｖｔｈを超えてＮ１をオンさせることができる。
【００４３】
そして、Ｎ１がオンすると、Ｎ１のドレインは、低い電圧ＶＢにクランプされ、スイッチ部１４０はオンする。スイッチ部１４０がオンすると、出力トランジスタ１１０のゲートソース間電圧は０になり、出力トランジスタ１１０はオフする。このようにして、過電流が負荷に流れることを防止できる。
【００４４】
本変形例の検出部３３０は、第３の電流源５１０とＮチャネルＭＯＳトランジスタＮ１で構成することができる。すなわち、少ない素子数で検出部３３０を構成しているため、実装面積が小さいという効果もある。
【００４５】
図６は、本実施形態に係るレギュレータ２００の第３の変形例を示す。本変形例のレギュレータ２００において、図２から図５に示された本実施形態のレギュレータ２００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。本変形例のレギュレータ２００の検出部３３０は、ＶＡがゲートに入力され、ソースが接地され、ＶＢがバルクに入力されるＮチャネルＭＯＳトランジスタＮ１と、Ｎ１とＶｉｎとの間に接続され、Ｎ１のドレインをプルアップする第３の電流源５１０で構成されている。
【００４６】
第３の変形例のレギュレータ２００における通常の動作を説明する。出力トランジスタ１１０に流れる電流が過電流でないとき、出力トランジスタ１１０の電流に比例した電流が第１の電流源１２０に流れ、第１の電流電圧変換部１３０により電流電圧変換されて電圧ＶＡが発生する。ＶＡは、ＶＢによって制御される閾値電圧よりも低いため、Ｎ１はオフする。Ｎ１がオフすると、第３の電流源５１０はＮ１のドレインをプルアップして、スイッチ部１４０のゲートソース間電圧は０となる。これにより、スイッチ部１４０はオフするため、出力トランジスタ１１０には電流制限がかからない。
【００４７】
次に、第３の変形例のレギュレータ２００における過電流防止の動作を説明する。Ｎ１の閾値電圧Ｖｔｈは、Ｖｔｈ＝Ｖｔｈ０＋ｆ（ＶＢ）となり、ＶＢの関数となる。ここで、ｆ（ＶＢ）は、ＶＢに関して単調増加する関数である。つまり、ＶＢが大きくなるとＶｔｈも大きくなり、ＶＢが小さくなるとＶｔｈも小さくなる。
【００４８】
図６の構成では、第２の電流電圧変換部３２０の抵抗値が大きくなると、第２の電流電圧変換部３２０の変換電圧は大きくなり、ＶＢは大きくなる。そして、Ｖｔｈも大きくなる。第２の電流電圧変換部３２０の抵抗値が小さくなると、第２の電流電圧変換部３２０の変換電圧は小さくなり、ＶＢは小さくなる。そして、Ｖｔｈも小さくなる。また、第２の電流電圧変換部３２０の抵抗値は、第１の電流電圧変換部１３０の抵抗値にトラッキングするため、第１の電流電圧変換部１３０の抵抗値が大きくなると、Ｖｔｈも大きくなる。第１の電流電圧変換部１３０の抵抗値が小さくなると、Ｖｔｈも小さくなる。
【００４９】
Ｎ１のゲートソース間電圧ＶＧＳは、ＶＧＳ＝ＶＡとなる。ＶＡがＶｔｈを超えるとＮ１はオンするが、上述のように、ＶＡは第１の電流電圧変換部１３０の抵抗値が大きいと大きくなり、小さいと小さくなる。また、Ｖｔｈは、第２の電流電圧変換部３２０が大きいと大きくなり、小さいと小さくなる。つまり、第１の電流電圧変換部１３０の変動によりＶＡはトラッキングし、第２の電流電圧変換部３２０の変動によりＶｔｈはトラッキングする。結果として、ＶＡとＶｔｈは同じ方向にトラッキングする。
【００５０】
この構成において、出力トランジスタ１１０に流れる電流が大きくなると、ＶＡも大きくなり、予め定められた電流値に達すると、第１の電流電圧変換部１３０にトラッキングしたＶＡは、第２の電流電圧変換部３２０にトラッキングしたＶｔｈを超えて、Ｎ１をオンする。Ｎ１がオンすると、Ｎ１のドレインは、ローとなり、スイッチ部１４０はオンする。そして、出力トランジスタ１１０のゲートソース間電圧は、０となって、出力トランジスタ１１０はオフする。このようにして、出力トランジスタ１１０に過電流が流れることを防止できる。
【００５１】
本変形例の検出部３３０は、第３の電流源５１０とＮチャネルＭＯＳトランジスタＮ１で構成することができる。すなわち、少ない素子数で検出部３３０を構成しているため、実装面積が小さいという効果もある。
【００５２】
図７は、本実施形態に係るレギュレータ２００の第４の変形例を示す。本変形例のレギュレータ２００において、図２から図６に示された本実施形態のレギュレータ２００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。本変形例のレギュレータ２００は、図４のレギュレータにおいて、検出部３３０がコンパレータＣＭＰで構成されている。
【００５３】
出力トランジスタ１１０に流れる電流に比例した電流が第１の電流源１２０に流れ、この電流を第１の電流電圧変換部１３０により電流電圧変換する。そして、通常動作時と過電流防止時との境目の電流値に対応した電圧ＶＢは、第１の電流電圧変換部１３０と同種の素子である抵抗素子と予め定められた電流Ｉ２を流す第２の電流源３１０とで生成される。
【００５４】
第４の変形例のレギュレータ２００における通常の動作を説明する。出力トランジスタ１１０に流れる電流が小さいとき、第１の電流源１２０に流れる電流も小さくなり、ＶＡは小さくなる。このとき、ＶＡは、ＶＢ以下であるため、コンパレータＣＭＰは、ハイをスイッチ部１４０のゲートに出力し、スイッチ部１４０はオフする。これにより、出力トランジスタ１１０に流れる電流には、制限がかからない。
【００５５】
次に、第４の変形例のレギュレータ２００における過電流防止の動作を説明する。出力トランジスタ１１０に流れる電流が過電流との境目の電流値に達すると、ＶＡはＶＢよりも大きくなる。すると、コンパレータＣＭＰは、ローをスイッチ部１４０のゲートに出力する。これにより、スイッチ部１４０はオンして、出力トランジスタ１１０のゲートソース間電圧は０となる。そして、出力トランジスタ１１０はオフして、過電流が流れることを防止する。
【００５６】
本実施形態は、第１の電流電圧変換部１３０にトラッキングしたＶＡと第２の電流電圧変換部３２０にトラッキングしたＶＢとをコンパレータＣＭＰで比較するようにしたため、より正確に通常動作から過電流防止動作に移ることができる。
【００５７】
図８は、本実施形態に係る第１の電流電圧変換部１３０および第２の電流電圧変換部３２０の構成例を示す。上述した変形例２〜４では、第１の電流電圧変換部１３０、第２の電流電圧変換部３２０を抵抗素子で構成した場合について説明したが、抵抗素子に限らず、図８に示すように、（ｂ）ダイオード、（ｃ）ダイオード接続されたＭＯＳトランジスタ、（ｄ）ダイオード接続されたバイポーラトランジスタで構成することもできる。なお、第１の電流電圧変換部１３０、第２の電流電圧変換部３２０は、それぞれ（ａ）から（ｄ）の任意の組み合わせで直列接続して構成してもよい。
【００５８】
以上の本実施形態に係るレギュレータ２００は、第１の電流電圧変換部１３０および第２の電流電圧変換部３２０が同種の素子を有することで、素子の抵抗値の変動をトラッキングできることを説明した。これに代えて、第１の電流電圧変換部１３０および第２の電流電圧変換部３２０は、同一の素子値を有するものであってもよい。第１の電流電圧変換部１３０および第２の電流電圧変換部３２０を同一の素子値にすることで、トラッキングの精度をより高めることができる。
【００５９】
ここで、第１の電流電圧変換部１３０および第２の電流電圧変換部３２０の素子値をそれぞれ同一にすると、第１の電流電圧変換部１３０の変動分と第２の電流電圧変換部３２０の変動分がほぼ一致するため、第１の電流電圧変換部１３０にトラッキングしたＶＡの変動分と第２の電流電圧変換部３２０にトラッキングしたＶＢの変動分とがほぼ一致する。これにより、第１の電流源１２０が流す電流値Ｉ１および／または第２の電流源３１０が流す電流値Ｉ２の情報同士のみの比較を行えるようになるため、ＶＡおよびＶＢの差分が予め定められた値以上であるかどうかをより精度よく検出することができる。ここで、ＶＡおよびＶＢの差分が予め定められた値以上であるかどうかを検出できるように、第１の電流源１２０が流す電流値Ｉ１および／または第２の電流源３１０が流す電流値Ｉ２を、予め定められた値に設定すればよい。これによって、レギュレータ２００は、精度良く通常動作から過電流防止動作に移行させることができる。
【００６０】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００６１】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００６２】
１００  レギュレータ、１１０  出力トランジスタ、１２０  第１の電流源、１３０  第１の電流電圧変換部、１４０  スイッチ部、２００  レギュレータ、２１０  電圧生成部、２２０  制御部、３１０  第２の電流源、３２０  第２の電流電圧変換部、３３０  検出部、５１０  第３の電流源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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