(57)【要約】【課題】レギュレータ回路の出力電圧の温度特性による電圧ドロップは、レギュレータ出力電圧の許容ばらつき幅が小さくなっている昨今では無視できない。サーミスタを用いた温度補償回路は、半導体集積回路でレギュレータ回路を構成する場合には適用できない。【解決手段】演算増幅器４の出力電圧は抵抗Ｒ１１、Ｒ１２及びＲ１３の直列回路で、それらの抵抗値ｒ１１，ｒ１２，ｒ１３の抵抗比（ｒ１３／（ｒ１１＋ｒ１２＋ｒ１３））で抵抗分圧される。基準電圧源３は基準電圧が温度に対して、傾きが一方向となるような温度対基準電圧特性を示すように設計されている。また、抵抗Ｒ１１は抵抗Ｒ１２及びＲ１３と温度特性が異なる材質を使用する。抵抗Ｒ１１、Ｒ１２及びＲ１３は、抵抗比（ｒ１１＋ｒ１２＋ｒ１３）／ｒ１３が温度に対して、基準電圧の温度対基準電圧特性とほぼ打ち消し合うような温度対抵抗比特性に設定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力電圧を抵抗分圧した電圧と、基準電圧源からの基準電圧とを誤差増幅器に入力し、誤差増幅した電圧を前記出力電圧として出力するレギュレータ回路において、
前記抵抗分圧を行う抵抗による抵抗比の温度特性と、前記基準電圧の温度特性とを互いに相殺する特性に設定したことを特徴とする温度補償レギュレータ回路。
【請求項２】
基準電圧を発生する、所定の温度対基準電圧特性に設定された基準電圧源と、
出力電圧を出力するトランジスタと、
前記トランジスタからの出力電圧を抵抗分圧する複数の抵抗からなり、温度対抵抗比特性が、前記温度対基準電圧特性と相補的な特性に設定された抵抗分圧回路と、
前記抵抗分圧回路で抵抗分圧された出力電圧と、前記基準電圧源からの前記基準電圧とを入力として受け、誤差増幅して前記トランジスタに供給する誤差増幅器と
を有することを特徴とする温度補償レギュレータ回路。
【請求項３】
前記抵抗分圧回路は、前記出力電圧を抵抗比Ｒａ／Ｒｂで抵抗分圧するとき、抵抗値Ｒａの抵抗と抵抗値Ｒｂの抵抗とは、温度特性が異なる材質で構成されていることを特徴とする請求項２記載の温度補償レギュレータ回路。
【請求項４】
入力駆動信号により交互にオン／オフを繰り返して共通接続点に矩形波を出力する第１及び第２のトランジスタと、前記第１及び第２のトランジスタの共通接続点から取り出された前記矩形波を平滑化して前記抵抗分圧回路へ出力する平滑化回路と、前記誤差増幅器からの信号レベルに応じてパルス幅がフィードバック制御されるＰＷＭ信号を発生するＰＷＭ信号発生回路と、前記ＰＷＭ信号発生回路からの前記ＰＷＭ信号に応じたパルス幅の駆動信号を生成して、前記第１及び第２のトランジスタに前記入力駆動信号として供給するドライバ回路とを更に有することを特徴とする請求項２又は３記載の温度補償レギュレータ回路。
【請求項５】
前記温度対基準電圧特性は、前記基準電圧が温度に対して傾きが一方向となる特性に設定されており、前記温度対抵抗比特性は、前記温度対基準電圧特性と傾きが逆の一方向となる特性に設定されており、温度対出力電圧特性を温度に関係なく出力電圧がほぼ一定である特性とすることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の温度補償レギュレータ回路。
【請求項６】
前記基準電圧源、前記トランジスタ、前記抵抗分圧回路及び前記誤差増幅器は半導体集積回路で構成されていることを特徴とする請求項２記載の温度補償レギュレータ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は温度補償レギュレータ回路に係り、特に温度補償機能を備えた定電圧を発生する温度補償レギュレータ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６は従来のレギュレータ回路の一例の回路図を示す。同図において、基準電圧源１は演算増幅器２の反転入力端子に接続されており、また、演算増幅器２の出力端子はＰチャネルＭＯＳ型電界効果トランジスタ（以下、単にトランジスタと略す）Ｍ１のゲートに接続されている。トランジスタＭ１は、そのソースに電源電圧Ｖｄｄが供給されると共に、そのドレインが抵抗Ｒ１及びＲ２を直列に介して接地されると共に、コンデンサＣ１を介して接地される一方、抵抗Ｒ１とＲ２との接続点が演算増幅器２の非反転入力端子に接続されている。演算増幅器２は誤差増幅器（ＡＭＰ）を構成しており、この誤差ＡＭＰから出力されるレギュレータ回路の出力電圧は、帰還抵抗であるＲ１及びＲ２の抵抗値と基準電圧源１の基準電圧とで決定される。
【０００３】
通常、基準電圧源１はバンドギャップリファレンス回路を使用温度範囲の中点に出力電圧のピークをもっていく構成であり、図７に示すような温度対基準電圧特性を示す。また、レギュレータ回路の帰還抵抗Ｒ１，Ｒ２は同一の材質で構成され、図８に示すように温度に対して抵抗比Ｒ１／Ｒ２の値は一定である。
【０００４】
従って、図６のレギュレータ回路の出力の温度特性は基準電圧源１で決定され、図９に示すように使用温度範囲の中点から低温になるほど、又は高温になるほど出力電圧が低下していく特性となる。このようなレギュレータ回路の出力電圧の温度特性による電圧ドロップは、近年のレギュレータ回路の負荷となるデジタル回路の電源電圧の低電圧化が進み、レギュレータ出力電圧の許容ばらつき幅は小さくなってきているため無視できない。
【０００５】
一方、温度補償を行う回路が従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。この従来の温度補償回路は、温度特性の異なるサーミスタのような複数の感温素子を直列接続した感温部と、その感温部に直列接続された抵抗器と、異なる電位の２点間に接続された上記の感温部と抵抗器の接続中点の電圧レベルを被補償回路に最適なレベルに変換する電圧変換回路とを備えた構成であり、広い温度範囲において概ね一定の変化率を持った電圧を出力するものである。従って、この温度補償回路を上記のレギュレータ回路に適用することが考えられる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１４４５４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかるに、上記の温度補償回路は感温素子としてサーミスタを用いるため、半導体集積回路でレギュレータ回路を構成する場合には適用できない。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、半導体集積回路で構成された温度補償特性を有するレギュレータ回路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】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明は、出力電圧を抵抗分圧した電圧と、基準電圧源からの基準電圧とを誤差増幅器に入力し、誤差増幅した電圧を出力電圧として出力するレギュレータ回路において、抵抗分圧を行う抵抗による抵抗比の温度特性と、基準電圧の温度特性とを互いに相殺する特性に設定したことを特徴とする。この発明では、サーミスタなどの感温素子を用いなくても温度補償ができる。
【００１０】
また、上記の目的を達成するため、本発明は、基準電圧を発生する、所定の温度対基準電圧特性に設定された基準電圧源と、出力電圧を出力するトランジスタと、トランジスタからの出力電圧を抵抗分圧する複数の抵抗からなり、温度対抵抗比特性が、温度対基準電圧特性と相補的な特性に設定された抵抗分圧回路と、抵抗分圧回路で抵抗分圧された出力電圧と、基準電圧源からの基準電圧とを入力として受け、誤差増幅してトランジスタに供給する誤差増幅器とを有することを特徴とする。この発明では、サーミスタなどの感温素子を用いなくても温度補償ができる。
【００１１】
また、上記の目的を達成するため、本発明は、抵抗分圧回路は、出力電圧を抵抗比Ｒａ／Ｒｂで抵抗分圧するとき、抵抗値Ｒａの抵抗と抵抗値Ｒｂの抵抗とは、温度特性が異なる材質で構成されていることを特徴とする。この発明では、温度対抵抗比特性が一定の傾きを持つ特性に設定することができる。
【００１２】
また、上記の目的を達成するため、本発明は、入力駆動信号により交互にオン／オフを繰り返して共通接続点に矩形波を出力する第１及び第２のトランジスタと、第１及び第２のトランジスタの共通接続点から取り出された矩形波を平滑化して抵抗分圧回路へ出力する平滑化回路と、誤差増幅器からの信号レベルに応じてパルス幅がフィードバック制御されるＰＷＭ信号を発生するＰＷＭ信号発生回路と、ＰＷＭ信号発生回路からのＰＷＭ信号に応じたパルス幅の駆動信号を生成して、第１及び第２のトランジスタに入力駆動信号として供給するドライバ回路とを更に有することを特徴とする。この発明では、温度補償特性を持つスイッチングレギュレータを実現できる。
【００１３】
上記の目的を達成するため、本発明は、温度対基準電圧特性は、基準電圧が温度に対して傾きが一方向となる特性に設定されており、温度対抵抗比特性は、温度対基準電圧特性と傾きが逆の一方向となる特性に設定されており、温度対出力電圧特性を温度に関係なく出力電圧がほぼ一定である特性とすることを特徴とする。
【００１４】
ここで、上記の基準電圧源、トランジスタ、抵抗分圧回路及び誤差増幅器は半導体集積回路で構成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、サーミスタなどの感温素子を用いなくても、回路全体で出力電圧の温度による変化をキャンセルさせ、全温度範囲でフラットな特性を得ることができ、また、半導体集積回路化ができ、その場合は回路全体を小型化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。図１は本発明になる温度補償レギュレータ回路の一実施の形態の回路図を示す。同図に示すように、本実施の形態は、基準電圧源３と、その反転入力端子が基準電圧源３に接続された誤差増幅器（ＡＭＰ）を構成する演算増幅器４と、ゲートが演算増幅器４の出力端子に接続され、ソースが電源電圧Ｖｄｄに接続され、ソースが出力端子に接続されたＰチャネルＭＯＳ型電界効果トランジスタ（以下、単にトランジスタと略す）Ｍ１１と、トランジスタＭ１１のドレインと接地間に直列に接続された抵抗Ｒ１１、Ｒ１２及びＲ１３と、トランジスタＭ１１のドレインと接地間に接続された出力安定化容量としてのコンデンサＣ１１とからなる。上記の抵抗Ｒ１２とＲ１３との接続点は演算増幅器４の非反転入力端子に接続されており、抵抗Ｒ１１、Ｒ１２及びＲ１３は、演算増幅器４の帰還抵抗を構成している。
【００１７】
この温度補償レギュレータ回路では、基準電圧源３からの基準電圧と、演算増幅器４の出力電圧を抵抗Ｒ１１、Ｒ１２及びＲ１３の直列回路で抵抗比（ｒ１３／（ｒ１１＋ｒ１２＋ｒ１３））で抵抗分圧した電圧とが等しくなるように、演算増幅器４がトランジスタＭ１１のゲート電位を調整して、レギュレータ出力端子に、ある任意の固定値を出力させるように動作する。ここで、ｒ１１、ｒ１２、ｒ１３は、抵抗Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３の抵抗値を示す。従って、基準電圧と抵抗Ｒ１１、Ｒ１２及びＲ１３の抵抗比（（ｒ１１＋ｒ１２＋ｒ１３）／ｒ１３）でレギュレータの出力電圧が決まる。
【００１８】
ここで、基準電圧源３は基準電圧が温度に対して、傾きが一方向となるような、例えば温度が上昇するにつれて基準電圧が低下するような図２に示す温度対基準電圧特性を示すように設計されている。また、抵抗Ｒ１１は抵抗Ｒ１２及びＲ１３と温度特性が異なる材質を使用する。更に、抵抗Ｒ１１、Ｒ１２及びＲ１３は、抵抗比（ｒ１１＋ｒ１２＋ｒ１３）／ｒ１３が温度に対して図３に示す特性を示すような抵抗値に決定される。すなわち、図２と図３から分かるように、基準電圧の温度対基準電圧特性と、抵抗比（ｒ１１＋ｒ１２＋ｒ１３）／ｒ１３の温度対抵抗比特性とは互いに、ほぼ打ち消し合うように設定されている。
【００１９】
これにより、本実施の形態では、誤差ＡＭＰである演算増幅器４から出力された電圧が、トランジスタＭ１１を介して出力されると共に、抵抗Ｒ１１、Ｒ１２及びＲ１３により抵抗分圧されて演算増幅器４に帰還入力されるが、図２に示す温度対基準電圧特性と図３に示す温度対抵抗比特性との関係から、回路全体で出力電圧の温度による変化をキャンセルさせることができるため、図４に示すように、全温度範囲で温度補償が行われた、ほぼフラットな温度対出力電圧特性を得ることができる。
【００２０】
また、本実施の形態では、図１に示す回路は容量値が比較的大きなコンデンサＣ１１を除き、半導体集積回路で構成することができ、これによりサーミスタを使用した場合に比べて回路を小型化できる。
【００２１】
図５は本発明の温度補償レギュレータ回路を用いたスイッチングレギュレータの一例の回路図を示す。同図中、図１と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。図５において、誤差ＡＭＰを構成する演算増幅器４の出力端子はＰＷＭコンパレータを構成する演算増幅器１３の反転入力端子に接続されており、また、演算増幅器１３の非反転入力端子には発振回路１４が接続されている。また、演算増幅器１３の出力端子はドライバ回路１５を介して、互いにドレインが接続されているＰチャネルＭＯＳ型電界効果トランジスタＭ１２及びＮチャネルＭＯＳ型電界効果トランジスタＭ１３の各ゲートに接続されている。
【００２２】
トランジスタＭ１２のソースは電源電圧Ｖｄｄに接続され、トラジスタＭ１３のソースは接地されている。トランジスタＭ１２及びＭ１３の両ドレインは、コイルＬ１の一端に接続されている。コイルＬ１の他端はコンデンサＣ１１を介して接地されると共に、抵抗Ｒ１１、Ｒ１２及びＲ１３を直列に介して接地されている。
【００２３】
この実施の形態では、発振回路１４で発振されてＰＷＭコンパレータの演算増幅器１３で比較されて得られたパルス幅変調（ＰＷＭ）信号が、ドライバ回路１５を通してトランジスタＭ１２及びＭ１３のゲートにそれぞれ印加され、そのゲート入力信号がＬレベルの時にはトランジスタＭ１２がオン、トランジスタＭ１３がオフとされ、ゲート入力信号がＨレベルの時にはトランジスタＭ１２がオフ、トランジスタＭ１３がオンとされることにより、トランジスタＭ１２及びＭ１３の各ドレインの共通接続点には矩形波が出力される。
【００２４】
この矩形波は、コイルＬ１及びコンデンサＣ１１により平滑化されて図示しない負荷へ出力される一方、抵抗Ｒ１１、Ｒ１２及びＲ１３の直列回路により抵抗分圧された後、誤差ＡＭＰを構成する演算増幅器４に帰還入力される。ここで、ドライバ回路１５から出力されるＰＷＭ信号は、負荷への出力電位が目標電位よりも低いときにはトランジスタＭ１２をオンとし、高いときにはトランジスタＭ１３をオンとするようにフィードバック制御される。これにより、演算増幅器１３から出力されるＰＷＭ信号のパルス幅は出力電圧に応じて可変制御される。
【００２５】
このスイッチングレギュレータも、図１の実施の形態と同様の温度補償方法により、基準電圧源３からの基準電圧の温度特性を抵抗Ｒ１１、Ｒ１２及びＲ１３による抵抗比の温度特性によってキャンセルさせ、全温度範囲でフラットな特性を得ることができる。
【００２６】
なお、本発明は以上の実施の形態に限定されるものではなく、例えば図５以外の構成の公知のスイッチングレギュレータやチャージポンプ回路などの安定化出力回路にも本発明を適用することができることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の温度補償レギュレータ回路の一実施の形態の回路図である。
【図２】図１の温度対基準電圧特性の一例を示す図である。
【図３】図１の温度対抵抗比特性の一例を示す図である。
【図４】図１の温度対出力特性を示す図である。
【図５】本発明の温度補償レギュレータ回路を用いたスイッチングレギュレータの一例の回路図である。
【図６】従来のレギュレータ回路の一例の回路図である。
【図７】図６の温度対基準電圧特性の一例を示す図である。
【図８】図６の温度対抵抗比特性の一例を示す図である。
【図９】図６の温度対出力特性を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
３  基準電圧源
４  演算増幅器（誤差ＡＭＰ）
１３  演算増幅器（ＰＷＭコンパレータ）
１４  発振回路
１５  ドライバ回路
Ｍ１１、Ｍ１２  Ｐチャネル電界効果トランジスタ
Ｍ１３  Ｎチャネル電界効果トランジスタ
Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３  抵抗
Ｃ１１  コンデンサ
Ｌ１  コイル
【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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【図９】
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