(57)【要約】【課題】  大きな回路規模となる出力トランジスタ部や切り替え回路を必要とせず、比較的小さい回路規模でありながら、入力電圧が変動した場合であっても、出力電圧におけるオーバーシュートを防止することができるようにする。【解決手段】  差動増幅回路３１は、入力されたフィードバック電圧と基準電圧とを比較する。分圧されてフィードバックされた電圧と、基準電圧回路１１からの基準電圧とを比較した結果、フィードバック電圧が基準電圧よりも低い場合、差動増幅回路３１はＨＩＧＨでトランジスタＭ２０はオフである。出力電圧がオーバーシュートし、フィードバック電圧が基準電圧よりも高くなった場合、差動増幅回路３１出力はＬＯＷでトランジスタＭ２０はオンする。その結果、出力ドライバトランジスタＭ１０はオフし、これ以上オーバーシュートが大きくなることを防ぐことができる。【選択図】  図１
2005301439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準電圧供給部と、ボルテージレギュレータとしての出力電圧を分圧したフィードバックおよび前記基準電圧供給部の入力を受ける第１の差動増幅部と、該第１の差動増幅部からの出力がゲートに接続されたドライバトランジスタ部とを備えた回路からなるボルテージレギュレータであって、
前記第１の差動増幅部と同じフィードバックおよび前記基準電圧供給部の入力を受ける第２の差動増幅部と、
前記第２の差動増幅部からの出力がゲートに接続されると共に、ドレインが前記ドライバトランジスタ部のゲートに接続されたトランジスタ部とを備えたことを特徴とするボルテージレギュレータ。
【請求項２】
前記第２の差動増幅部がオフセットを持つことを特徴とする請求項１記載のボルテージレギュレータ。
【請求項３】
前記オフセットをレーザトリミングで調整可能に構成されたことを特徴とする請求項２記載のボルテージレギュレータ。
【請求項４】
前記ドライバトランジスタ部は、Ｐチャンネルトランジスタからなり、
前記第１の差動増幅部では、反転入力端子に前記基準電圧供給部が接続されると共に非反転入力端子に前記フィードバックが接続され、
前記第２の差動増幅部では、反転入力端子に前記フィードバックが接続されると共に非反転入力端子に前記基準電圧供給部が接続されたことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のボルテージレギュレータ。
【請求項５】
前記ドライバトランジスタ部は、Ｎチャンネルトランジスタからなり、
前記第１の差動増幅部では、反転入力端子に前記フィードバックが接続されると共に非反転入力端子に前記基準電圧供給部が接続され、
前記第２の差動増幅部では、反転入力端子に前記基準電圧供給部が接続されると共に非反転入力端子に前記フィードバックが接続されたことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のボルテージレギュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＩＣ（Integrated Circuit）などとして構成され、電圧を安定して供給するためのボルテージレギュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のボルテージレギュレータ回路を図１０に示す。
基準電圧が差動増幅回路２１の反転入力端子に入力され、差動増幅回路２１の出力は出力ドライバトランジスタＭ１０のゲートに入力され、出力ドライバトランジスタＭ１０のドレインがボルテージレギュレータの出力端子ＶＯＵＴで抵抗Ｒ１、Ｒ２からなる電圧分割回路で分割されたフィードバック電圧が差動増幅回路２１の非反転入力端子に入力されている。
【０００３】
また、特許文献１のボルテージレギュレータでは、誤差増幅回路の出力によって制御される出力トランジスタ部が、切り替え可能な駆動能力の異なるトランジスタを２つ以上備え、切り替え回路を用いることによりそれらのトランジスタを使い分けることで、出力端子電圧に発生するオーバーシュートを低減しようとしている。
【特許文献１】特開２００１−２８２３７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した図１０に示す構成による５Ｖ出力のボルテージレギュレータでは、入力電圧ＶＩＮが０Ｖから１６Ｖに図２で示すように急激に変化した場合、出力電圧ＶＯＵＴは図３に示すように、立ち上がり時に約５．７Ｖまでオーバーシュートしてしまっていた。
また、図５に示すように入力電圧が２Ｖから１２Ｖに変動した場合では、出力電圧は図６に示すように、立ち上がり時に約５．５Ｖまでのオーバーシュートが発生してしまっていた。
【０００５】
一般に、携帯機器、家電、車載機器などで用いられているマイコンは５Ｖ入力で動作し、その絶対最大定格値は５Ｖ±１０％となっている。このため、ボルテージレギュレータに図３に示すようなオーバーシュートがあると、ボルテージレギュレータの出力端子に接続されたマイコンが破壊されてしまう恐れがあった。
また携帯機器、家電、車載機器などが実際に使用されている状態では、入力電圧の変動は図２に示す０Ｖ→１６Ｖに限らずさまざまなものがあり、その場合にもオーバーシュートを防止できることが所望されていた。
【０００６】
また、上述した特許文献１のものは、上述した出力トランジスタ部として大きな回路を必要とすると共に、複数のトランジスタを切り替える切り替え回路としても大きな回路を必要としてしまっていた。
【０００７】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、大きな回路規模となる出力トランジスタ部や切り替え回路を必要とせず、比較的小さい回路規模でありながら、入力電圧が変動した場合であっても、出力電圧におけるオーバーシュートを防止することができるボルテージレギュレータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的を達成するために、本発明に係るボルテージレギュレータは、基準電圧供給部と、ボルテージレギュレータとしての出力電圧を分圧したフィードバックおよび基準電圧供給部の入力を受ける第１の差動増幅部と、該第１の差動増幅部からの出力がゲートに接続されたドライバトランジスタ部とを備えた回路からなるボルテージレギュレータであって、上記した第１の差動増幅部と同じフィードバックおよび基準電圧供給部の入力を受ける第２の差動増幅部と、第２の差動増幅部からの出力がゲートに接続されると共に、ドレインがドライバトランジスタ部のゲートに接続されたトランジスタ部とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
上記した第２の差動増幅部がオフセットを持つことが好ましい。
上記したオフセットをレーザトリミングで調整可能に構成されることが好ましい。
【００１０】
上記したドライバトランジスタ部は、Ｐチャンネルトランジスタからなり、上記した第１の差動増幅部では、反転入力端子に基準電圧供給部が接続されると共に非反転入力端子にフィードバックが接続され、上記した第２の差動増幅部では、反転入力端子にフィードバックが接続されると共に非反転入力端子に基準電圧供給部が接続されることが好ましい。
【００１１】
また、上記したドライバトランジスタ部は、Ｎチャンネルトランジスタからなり、上記した第１の差動増幅部では、反転入力端子にフィードバックが接続されると共に非反転入力端子に基準電圧供給部が接続され、上記した第２の差動増幅部では、反転入力端子に基準電圧供給部が接続されると共に非反転入力端子にフィードバックが接続されたものであってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明によれば、大きな回路規模となる出力トランジスタ部や切り替え回路を必要とせず、比較的小さい回路規模でありながら、入力電圧が変動した場合であっても、出力電圧におけるオーバーシュートを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明に係るボルテージレギュレータを、Ｐｃｈ（Ｐチャンネル）トランジスタを出力ドライバに用いたボルテージレギュレータに適用した一実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１４】
本実施形態としてのボルテージレギュレータは、図１に示すように、入力電圧ＶＩＮに接続された基準電圧回路（基準電圧供給部）１１と、その基準電圧回路１１が接続された差動増幅回路２１（第１の差動増幅部）と、差動増幅回路３１（第２の差動増幅部）と、差動増幅回路２１からの出力がゲートに接続されたドライバトランジスタＭ１０と、差動増幅回路３１からの出力がゲートに接続されたトランジスタＭ２０と、ドライバトランジスタＭ１０からの出力を分圧する抵抗Ｒ１、Ｒ２とを備えた回路として構成される。
【００１５】
すなわち、本実施形態としてのボルテージレギュレータは、図１０に示した従来のボルテージレギュレータに、差動増幅回路３１と出力ドライバトランジスタＭ１０のゲート電圧制御用トランジスタＭ２０とが付加されて構成されている。
【００１６】
差動増幅回路２１は、ボルテージレギュレータとしての出力電圧を抵抗Ｒ１およびＲ２により分圧したフィードバックが非反転入力端子に接続されると共に、基準電圧回路１１が反転入力端子に接続されている。出力はドライバトランジスタＭ１０のゲートに接続されている。
【００１７】
差動増幅回路３１は、差動増幅回路２１に入力されるのと同じフィードバックが反転入力端子に接続されると共に、基準電圧回路１１が非反転入力端子に接続されている。出力はトランジスタＭ２０のゲートに接続されている。
トランジスタＭ２０は、ドレインがドライバトランジスタＭ１０のゲートに接続されている。
【００１８】
差動増幅回路３１は、入力されたフィードバック電圧と基準電圧とを比較する。
分圧されてフィードバックされた電圧と、基準電圧回路１１からの基準電圧とを比較した結果、フィードバック電圧が基準電圧よりも低い場合、差動増幅回路３１はＨＩＧＨでトランジスタＭ２０はオフである。
出力電圧がオーバーシュートし、フィードバック電圧が基準電圧よりも高くなった場合、差動増幅回路３１出力はＬＯＷでトランジスタＭ２０はオンする。その結果、出力ドライバトランジスタＭ１０はオフし、これ以上オーバーシュートが大きくなることを防ぐことができる。
【００１９】
差動増幅回路３１にオフセットを持たせると、差動増幅回路３１出力がＬＯＷとなるときのフィードバック電圧と基準電圧とのバランスをコントロールすることができる。
なお、オフセットがなくても正常に動作し出力電圧を定電圧化することができる。
【００２０】
図４は、本実施形態のボルテージレギュレータに対して入力電圧が図２のように変化した時の出力電圧の変動を示している。上述した従来のボルテージレギュレータによる図３に示す出力電圧の変動より、明らかにオーバーシュートが小さくなっている。
【００２１】
図５は入力電圧を２Ｖから１２Ｖに変動させた場合の入力波形の一例であり、図７は、その入力がなされた場合の本実施形態のボルテージレギュレータによる出力電圧の立ち上がり波形を示している。
この場合についても、本実施形態としてのボルテージレギュレータでは、上述した従来のボルテージレギュレータによる図６に示す出力電圧の立ち上がり波形より、明らかにオーバーシュートが小さく改善されている。
【００２２】
次に、差動増幅回路３１にオフセットをもたせる手段について、図８に示す例を参照して説明する。図８は一般的な差動増幅回路である。トランジスタＭ４１，Ｍ４２のサイズ比を１：１ではないようにすることで差動増幅回路にオフセットを持たせることができる。またトランジスタＭ５１，Ｍ５２のサイズ比を１：１ではないようにすることでも差動増幅回路にオフセットを持たせることができる。
【００２３】
また、あらかじめトランジスタＭ５１，Ｍ５２として複数のトランジスタを入力トランジスタとして用意しておき、後工程においてレーザトリミングで選択することで最適なオフセットをＩＣ個別に設定することもできる。
このレーザトリミングによるオフセットの調整は、トランジスタＭ４１，Ｍ４２として複数のトランジスタを入力トランジスタとして用意しておき、後工程においてレーザトリミングで選択することによっても行うことができる。
【００２４】
以上のように、本実施形態としてのボルテージレギュレータによれば、出力電圧のオーバーシュートを監視するための差動増幅回路を設け、出力電圧のオーバーシュートを検知した瞬間にボルテージレギュレータの出力ドライバトランジスタをオフすることが可能となっているため、出力電圧におけるオーバーシュートを小さく抑えることができる。
【００２５】
また、出力電圧のオーバーシュートを監視するための差動増幅回路にオフセットを持たせているので、検出するオーバーシュート量をコントロールが可能であり、ボルテージレギュレータの仕様や特性にあわせて調整することができる。
さらに、後工程においてレーザトリミングすることで最適なオフセットをＩＣ個別に設定することもできる。
【００２６】
なお、以上に、本発明に係るボルテージレギュレータを、Ｐｃｈ（Ｐチャンネル）トランジスタを出力ドライバに用いたボルテージレギュレータに適用した一実施形態について説明したが、トランジスタの種類はこのものに限定されず、例えばＮｃｈ（Ｎチャンネル）トランジスタを出力ドライバに用いた場合であっても本発明は同様に適用可能である。
この場合、回路構成は図９に例示するようになるが、各部の機能や、本発明に係る効果を得るための動作は上述した実施形態と同様である。
【００２７】
また、上述した実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において、種々変形して実施することが可能である。
例えば、高耐圧ボルテージレギュレータの出力電圧制限回路や、大電流ボルテージレギュレータの出力電圧制限回路などにも本発明は同様に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態としてのボルテージレギュレータの一例を示す回路図である。
【図２】急激に変化する入力電圧例を示す波形図である。
【図３】図２に示す入力電圧に対する従来のボルテージレギュレータでの出力電圧例を示す波形図である。
【図４】図２に示す入力電圧に対する本実施形態のボルテージレギュレータでの出力電圧例を示す波形図である。
【図５】２Ｖから１２Ｖに変動させた場合の入力電圧例を示す波形図である。
【図６】図５に示す入力電圧に対する従来のボルテージレギュレータでの出力電圧例を示す波形図である。
【図７】図５に示す入力電圧に対する本実施形態のボルテージレギュレータでの出力電圧例を示す波形図である。
【図８】オフセットを持たせた差動増幅回路例を示す回路図である。
【図９】Ｎｃｈトランジスタを用いた場合の一実施例を示す回路図である。
【図１０】従来のボルテージレギュレータの一例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００２９】
１１、１２    基準電圧回路（基準電圧供給部）
２１、２２    差動増幅回路（第１の差動増幅部）
３１、３２    差動増幅回路（第２の差動増幅部）
Ｍ１０、Ｍ１２    ドライバトランジスタ
Ｍ２０、Ｍ２２    トランジスタ
【図１】
2005301439.tif 000003
【図２】
2005301439.tif 000004
【図３】
2005301439.tif 000005
【図４】
2005301439.tif 000006
【図５】
2005301439.tif 000007
【図６】
2005301439.tif 000008
【図７】
2005301439.tif 000009
【図８】
2005301439.tif 000010
【図９】
2005301439.tif 000011
【図１０】
2005301439.tif 000012