專利名稱：電壓調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以使輸出電壓恒定的方式工作的電壓調(diào)節(jié)器。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的電壓調(diào)節(jié)器的技術(shù)中，如圖9所示，利用電壓放大電路31將基準(zhǔn)電壓電路21的輸出電壓與分壓電阻51對(duì)輸出端子的電壓進(jìn)行分壓得到的電壓進(jìn)行比較，由此來(lái) 控制PMOS晶體管41。為了得到相對(duì)于電源變動(dòng)穩(wěn)定的輸出電壓，需要與電源變動(dòng)水平無(wú)關(guān) 地始終流有電流(例如參照專利文獻(xiàn)1)。此外，通過(guò)相位補(bǔ)償電路61來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)整體的相 位補(bǔ)償。相位補(bǔ)償電路61具有相位補(bǔ)償電容61a和相位補(bǔ)償電阻61b (例如參照專利文獻(xiàn) 2)。通過(guò)相位補(bǔ)償電路61，雖然能夠容易地進(jìn)行整體的相位補(bǔ)償，但瞬態(tài)特性劣化。專利文獻(xiàn)1日本特開(kāi)2001-282371號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2日本特開(kāi)2005-215897號(hào)公報(bào)通常，為了改善電壓調(diào)節(jié)器的響應(yīng)性能，需要增加電壓放大電路31的消耗電流， 因此，現(xiàn)有的電壓調(diào)節(jié)器不能減小消耗電流。此外，在電壓調(diào)節(jié)器的相位補(bǔ)償電路61中，為了使電壓調(diào)節(jié)器穩(wěn)定工作，有時(shí)將 相位補(bǔ)償電阻61b的電阻值設(shè)定得比較大。當(dāng)電壓調(diào)節(jié)器的輸出電壓發(fā)生變化時(shí)，電壓放 大電路31的輸出電壓也發(fā)生變化。在電壓放大電路31的輸出電壓發(fā)生變化的瞬態(tài)下，如 果相位補(bǔ)償電阻61b的電阻值大，則PMOS晶體管41的柵極的充放電花費(fèi)時(shí)間。圖10是示出現(xiàn)有電壓調(diào)節(jié)器的相位補(bǔ)償電路的輸入電壓和輸出電壓的圖。當(dāng)相 位補(bǔ)償電路61的輸入電壓Vl如圖I(KA)所示地變化時(shí)，相位補(bǔ)償電路61的輸出電壓V2 如圖10(B)所示地變化。相位補(bǔ)償電阻61b的電阻值較小時(shí)的輸出電壓V2如圖10(B)中 虛線所示地變化，在相位補(bǔ)償電阻61b的電阻值較大時(shí)則如實(shí)線所示地變化。即，存在這樣 的問(wèn)題相位補(bǔ)償電路61導(dǎo)致瞬態(tài)響應(yīng)特性變差，電壓調(diào)節(jié)器的瞬態(tài)響應(yīng)特性變差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種即使相位補(bǔ)償電阻的電阻值大，瞬態(tài)響應(yīng)特性仍然良好且通常動(dòng) 作時(shí)的消耗電流較少的電壓調(diào)節(jié)器。本發(fā)明提供一種電壓調(diào)節(jié)器，其以使輸出電壓恒定的方式工作，其特征在于，該電 壓調(diào)節(jié)器具有輸出晶體管，其輸出所述輸出電壓；分壓電路，其對(duì)提供給外部負(fù)載的所述 輸出電壓進(jìn)行分壓，輸出分壓電壓；第一差動(dòng)放大器，其對(duì)基準(zhǔn)電壓與所述分壓電壓進(jìn)行比 較而輸出信號(hào)；第二差動(dòng)放大器，其僅對(duì)所述分壓電壓中的交流分量進(jìn)行放大；相位補(bǔ)償 電阻，其對(duì)所述輸出晶體管的控制端子的相位進(jìn)行補(bǔ)償；以及開(kāi)關(guān)，其在所述輸出電壓變動(dòng) 了一定電壓以上時(shí)，接受所述第二差動(dòng)放大器的輸出，將所述相位補(bǔ)償電阻和/或所述分 壓電路短接。在本發(fā)明中，在不增加差動(dòng)放大器的消耗電流的情況下，檢測(cè)變動(dòng)的輸出電壓而 暫時(shí)將相位補(bǔ)償電阻短接，由此來(lái)減小由輸出晶體管的寄生電容和相位補(bǔ)償電阻決定的時(shí)間常數(shù)，改善了瞬態(tài)響應(yīng)特性?；蛘?，通過(guò)將分壓電路短接來(lái)暫時(shí)增加消耗電流，對(duì)輸出電 壓進(jìn)行校正，由此，通常動(dòng)作時(shí)的消耗電流比較小，僅在瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)電流增加，改善了瞬態(tài)響應(yīng)。
由此，能夠得到一種抑制耗費(fèi)電流得到抑制且瞬態(tài)響應(yīng)特性良好的電壓調(diào)節(jié)器。


圖1是示出第一實(shí)施方式的電壓調(diào)節(jié)器的電路例的圖。圖2是示出下沖(undershot) /過(guò)沖(overshot)改善電路的圖。圖3是示出第二實(shí)施方式的電壓調(diào)節(jié)器的電路例的圖。圖4是示出過(guò)沖改善電路的圖。圖5是示出第三實(shí)施方式的電壓調(diào)節(jié)器的電路例的圖。圖6是示出瞬態(tài)特性改善電路的圖。圖7是示出開(kāi)關(guān)電路的圖。圖8是示出開(kāi)關(guān)電路的圖。圖9是示出現(xiàn)有的電壓調(diào)節(jié)器的圖。圖10是示出現(xiàn)有的電壓調(diào)節(jié)器的相位補(bǔ)償電路的輸入電壓和輸出電壓的圖。標(biāo)號(hào)說(shuō)明8 10 恒流電路；11 低通濾波器；20、21 基準(zhǔn)電壓電路；30、31 差動(dòng)放大電路； 40,41 輸出晶體管；50,51 分壓電路；60,61a 相位補(bǔ)償電阻；61 相位補(bǔ)償電路；61b 相 位補(bǔ)償電容；70,80 開(kāi)關(guān)；90 過(guò)沖改善電路；100 下沖/過(guò)沖改善電路；110 瞬態(tài)特性改
善電路。
具體實(shí)施例方式下面參照附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。[實(shí)施方式1]圖1是示出第一實(shí)施方式的電壓調(diào)節(jié)器的圖。圖2示出下沖/過(guò)沖改善電路的圖。 下沖/過(guò)沖改善電路100是以通過(guò)檢測(cè)輸出電壓的變動(dòng)來(lái)減小變動(dòng)的方式工作的電路。以 下說(shuō)明其結(jié)構(gòu)和動(dòng)作。電壓調(diào)節(jié)器具有基準(zhǔn)電壓電路20、差動(dòng)放大器30、輸出晶體管40、分壓電路50、相 位補(bǔ)償電阻60、將相位補(bǔ)償電阻60短接的開(kāi)關(guān)70以及下沖/過(guò)沖改善電路100。下沖/ 過(guò)沖改善電路100具有PMOS晶體管(PMOS) 1 4、NMOS晶體管(NMOS) 5 6、恒流電路8 10以及低通濾波器(LPF) 11。(SEC0NDY)是放大器30的輸出端子、相位補(bǔ)償電阻60的一端 以及開(kāi)關(guān)70的一端之間的節(jié)點(diǎn)，(SECOND)是輸出晶體管40的柵極、相位補(bǔ)償電阻60的另 一端以及開(kāi)關(guān)70的另一端之間的節(jié)點(diǎn)。輸出晶體管40的柵極經(jīng)由相位補(bǔ)償電阻60與差動(dòng)放大器30的輸出端子連接，源 極與電源端子連接，漏極與輸出端子和分壓電路50連接。開(kāi)關(guān)70與相位補(bǔ)償電阻60并聯(lián) 連接。分壓電路50被設(shè)置在輸出端子與接地端子之間。差動(dòng)放大器30的反相輸入端子與 分壓電路50的分壓端子連接，非反相輸入端子與基準(zhǔn)電壓端子連接。下沖/過(guò)沖改善電路 100與輸出端子連接，當(dāng)輸出電壓發(fā)生變動(dòng)時(shí)，通過(guò)對(duì)其交流分量進(jìn)行檢測(cè)來(lái)控制開(kāi)關(guān)70而使相位補(bǔ)償電阻60短接。在下沖/過(guò)沖改善電路100中，NMOS 5 6的柵極分別與輸出電壓和經(jīng)過(guò)LPF 11的輸出電壓連接，檢測(cè)輸出電壓的變動(dòng)。NMOS 5 6的源極相連，且與恒流電路8連接。 NMOS 5 6的漏極分別與構(gòu)成為電流鏡電路的PMOS 1 2的漏極和PMOS 3 4的柵極連 接。PMOS 3 4的漏極分別與恒流電路9 10以及開(kāi)關(guān)70連接。以下說(shuō)明輸出電壓變動(dòng)時(shí)的動(dòng)作。在發(fā)生了下沖時(shí)，向作為差動(dòng)對(duì)的匪OS 6的柵極和NMOS 5的柵極輸入輸出電壓 和經(jīng)由LPF 11去除了高頻分量后的輸出電壓。這里為“NM0S 5的柵極電壓> NMOS 6的柵 極電壓”，NMOS 5的漏極電壓被下拉。因此，PMOS 4的柵極電壓被下拉，開(kāi)關(guān)70開(kāi)始工作， 因此相位補(bǔ)償電阻60被短接。由此，由輸出晶體管40的寄生電容和相位補(bǔ)償電阻60決定 的時(shí)間常數(shù)減小，瞬態(tài)特性得到改善。在發(fā)生了過(guò)沖時(shí)，與上述情況同樣，向差動(dòng)對(duì)輸入信號(hào)。成為“NM0S5的柵極電壓 <NM0S 6的柵極電壓”，NMOS 6的漏極電壓被下拉。因此，PMOS 3的柵極電壓被下拉，開(kāi)關(guān) 70開(kāi)始工作，因此相位補(bǔ)償電阻60被短接。由此，由輸出晶體管40的寄生電容和相位補(bǔ)償 電阻60決定的時(shí)間常數(shù)減小，瞬態(tài)特性得到改善。在輸出電壓恒定的情況下，與上述情況同樣，向差動(dòng)對(duì)輸入信號(hào)。由于不存在高頻 分量，因此成為“NMOS 5的柵極電壓=NMOS 6的柵極電壓”，PMOS 3 4的柵極電壓不發(fā) 生變化，開(kāi)關(guān)70不工作。此外，在下沖/過(guò)沖改善電路中，如果去除了 PMOS 3和恒流電路9，則能夠僅在發(fā) 生下沖時(shí)改善瞬態(tài)特性。此外，在下沖/過(guò)沖改善電路中，如果去除了 PMOS 4和恒流電路10，則能夠僅在發(fā) 生過(guò)沖時(shí)改善瞬態(tài)特性。圖7示出了開(kāi)關(guān)70的一例。開(kāi)關(guān)70具有NMOS 7UPMOS 72、NOT (邏輯“非”)電 路73以及OR (邏輯“或”)電路74。OR電路74的輸入與下沖/過(guò)沖改善電路100的輸出連接，輸出與NMOS 71的柵極 和NOT電路的輸入連接。NOT電路的輸出與PMOS 72的柵極連接，NMOS 71和PMOS 72的源 極和漏極分別與SEC0NDY和SECOND連接。在從下沖/過(guò)沖改善電路100輸入了信號(hào)時(shí)，OR電路74工作，輸出電源電壓。因 此，NMOS 71導(dǎo)通。此外，NOT電路73的輸出輸出接地電壓，PMOS 72導(dǎo)通。由此，SEC0NDY 和SECOND被短接。[實(shí)施方式2]圖3示出了第二實(shí)施方式的電壓調(diào)節(jié)器。圖4示出了過(guò)沖改善電路。圖8示出了 開(kāi)關(guān)?；鶞?zhǔn)電壓電路20、差動(dòng)放大器30、輸出晶體管40、分壓電路50和相位補(bǔ)償電阻60與 第一實(shí)施方式相同。與第一實(shí)施方式的區(qū)別在于，沒(méi)有設(shè)置開(kāi)關(guān)70和下沖/過(guò)沖改善電路 100，而是插入了開(kāi)關(guān)80和過(guò)沖改善電路90。過(guò)沖改善電路90具有PMOS 1 3、NM0S 5 6、恒流電路8 9以及LPF 11。開(kāi) 關(guān)80具有NMOS 70。過(guò)沖改善電路90與輸出端子連接，當(dāng)輸出電壓發(fā)生變動(dòng)時(shí)，通過(guò)檢測(cè)其交流分量 來(lái)對(duì)開(kāi)關(guān)80進(jìn)行控制，將分壓電路50短接。
過(guò)沖改善電路90的PMOS 1 2、NMOS 5 6、恒流電路8以及LPFll與下沖/過(guò)沖改善電路100相同。與第一實(shí)施方式的區(qū)別在于，沒(méi)有設(shè)置PMOS 4和恒流電路10。此 夕卜，PMOS 3的漏極與開(kāi)關(guān)80連接。NMOS 7的柵極與過(guò)沖改善電路90的輸出連接，源極與接地端子連接，漏極與輸出 端子連接。以下說(shuō)明負(fù)載變動(dòng)時(shí)的動(dòng)作。在發(fā)生了下沖時(shí)，與第一實(shí)施方式同樣地向差動(dòng)對(duì)輸入信號(hào)。成為“NMOS 5的柵 極電壓> NMOS 6的柵極電壓”，NMOS 6的漏極電壓被上拉。NMOS 7不工作，在發(fā)生下沖時(shí)， 未觀察到瞬態(tài)特性得到改善。在發(fā)生了過(guò)沖時(shí)，與第一實(shí)施方式同樣，向差動(dòng)對(duì)輸入信號(hào)。成為“NMOS 5的柵極 電壓< NMOS 6的柵極電壓”，NMOS 6的漏極電壓被下拉。由此，PMOS 3的柵極電壓被下拉， NMOS 7導(dǎo)通，輸出電壓被下拉，調(diào)節(jié)了輸出電壓。此時(shí)，雖然由于開(kāi)關(guān)80即NMOS 70的動(dòng)作 而使消耗電流增加，但這只是瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)進(jìn)行的動(dòng)作，因此，能夠抑制通常動(dòng)作時(shí)的消耗電流。在輸出電壓恒定時(shí)，與第一實(shí)施方式同樣地向差動(dòng)對(duì)輸入信號(hào)。由于不存在高頻 分量，因此成為“NMOS 5的柵極電壓=NMOS 6的柵極電壓”，PMOS 3的柵極電壓不發(fā)生變 化，開(kāi)關(guān)80不工作。即使在未設(shè)置相位補(bǔ)償電阻60的情況下，也能夠利用與上述同樣的動(dòng)作來(lái)改善 瞬態(tài)特性。[實(shí)施方式3]圖5示出了第三實(shí)施方式的電壓調(diào)節(jié)器，其是將第一實(shí)施方式與第二實(shí)施方式合 成后得到的結(jié)構(gòu)。圖6示出了瞬態(tài)特性改善電路。基準(zhǔn)電壓電路20、差動(dòng)放大器30、輸出 晶體管40、分壓電路50、相位補(bǔ)償電阻60和開(kāi)關(guān)70與第一實(shí)施方式相同。與第一實(shí)施方 式的區(qū)別在于，插入了瞬態(tài)特性改善電路110和開(kāi)關(guān)80來(lái)代替下沖/過(guò)沖改善電路100。瞬態(tài)特性改善電路110與輸出端子連接，當(dāng)輸出電壓發(fā)生變動(dòng)時(shí)，通過(guò)檢測(cè)其交 流分量來(lái)對(duì)開(kāi)關(guān)80進(jìn)行控制而將分壓電路50短接，或者對(duì)開(kāi)關(guān)70進(jìn)行控制而將相位補(bǔ)償 電阻60短接。瞬態(tài)特性改善電路110是將下沖/過(guò)沖改善電路100與過(guò)沖改善電路90合成后 得到的結(jié)構(gòu)。以下說(shuō)明輸出電壓變動(dòng)時(shí)的動(dòng)作。在發(fā)生了下沖時(shí)，與第一實(shí)施方式同樣，通過(guò)將相位補(bǔ)償電阻60短接來(lái)改善瞬態(tài) 特性。在發(fā)生了過(guò)沖時(shí)，與第一實(shí)施方式同樣，通過(guò)將相位補(bǔ)償電阻60短接來(lái)改善瞬態(tài) 特性。同時(shí)，通過(guò)與第二實(shí)施方式同樣地將分壓電路50短接來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓。此時(shí)，雖然 由于開(kāi)關(guān)80接通而導(dǎo)致消耗電流增加，但這只是瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)進(jìn)行的動(dòng)作，因此，能夠相對(duì) 地抑制通常動(dòng)作時(shí)的消耗電流。在輸出電壓恒定時(shí)，與第一實(shí)施方式和第二實(shí)施方式同樣，開(kāi)關(guān)70不工作，開(kāi)關(guān) 80也不工作。
權(quán)利要求
一種電壓調(diào)節(jié)器，其以使輸出電壓恒定的方式工作，其特征在于，該電壓調(diào)節(jié)器具有輸出晶體管，其輸出所述輸出電壓；分壓電路，其對(duì)提供給外部負(fù)載的所述輸出電壓進(jìn)行分壓，輸出分壓電壓；第一差動(dòng)放大器，其對(duì)基準(zhǔn)電壓與所述分壓電壓進(jìn)行比較而輸出信號(hào)；第二差動(dòng)放大器，其僅對(duì)所述分壓電壓中的交流分量進(jìn)行放大；以及開(kāi)關(guān)，其僅在所述輸出電壓變動(dòng)了一定電壓以上時(shí)，接受所述第二差動(dòng)放大器的輸出，將對(duì)所述輸出晶體管的控制端子的相位進(jìn)行補(bǔ)償?shù)南辔谎a(bǔ)償電阻和/或所述分壓電路短接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述相位補(bǔ)償電阻被連接在所述第一差動(dòng)放大器的輸出與所述輸出晶體管的控制端 子之間，所述開(kāi)關(guān)是與所述相位補(bǔ)償電阻并聯(lián)連接的第一開(kāi)關(guān)和與所述分壓電路并聯(lián)連接的第二開(kāi)關(guān)，當(dāng)所述輸出電壓發(fā)生過(guò)沖時(shí)，所述第二差動(dòng)放大器對(duì)所述第一開(kāi)關(guān)和所述第二開(kāi)關(guān)進(jìn) 行控制，將所述相位補(bǔ)償電阻和所述分壓電路短接，當(dāng)所述輸出電壓發(fā)生下沖時(shí)，所述第二 差動(dòng)放大器對(duì)所述第一開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制，將所述相位補(bǔ)償電阻短接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述相位補(bǔ)償電阻被連接在所述第一差動(dòng)放大器的輸出與所述輸出晶體管的控制端 子之間，所述開(kāi)關(guān)是與所述相位補(bǔ)償電阻并聯(lián)連接的第一開(kāi)關(guān)，當(dāng)所述輸出電壓發(fā)生過(guò)沖或下沖時(shí)，所述第二差動(dòng)放大器對(duì)所述第一開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制， 將所述相位補(bǔ)償電阻短接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于， 所述開(kāi)關(guān)是與所述分壓電路并聯(lián)連接的第二開(kāi)關(guān)，當(dāng)所述輸出電壓發(fā)生過(guò)沖時(shí)，所述第二差動(dòng)放大器對(duì)所述第二開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制，將所述 分壓電路短接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述第二差動(dòng)放大器的一個(gè)輸入端子被輸入所述輸出電壓，另一個(gè)輸入端子被輸入通 過(guò)低通濾波器去除了高頻分量后的所述輸出電壓，該第二差動(dòng)放大器僅對(duì)所述輸出電壓中 的交流分量進(jìn)行放大。
全文摘要
本發(fā)明提供電壓調(diào)節(jié)器。其能抑制消耗電流且瞬態(tài)特性良好。在不增加差動(dòng)放大器的消耗電流的情況下，檢測(cè)變動(dòng)的輸出電壓而暫時(shí)將相位補(bǔ)償電阻(60)短接，由此來(lái)減小由輸出晶體管(40)的寄生電容和相位補(bǔ)償電阻(60)決定的時(shí)間常數(shù)，改善了瞬態(tài)響應(yīng)特性?；蛘?，通過(guò)將分壓電路(50)短接來(lái)暫時(shí)增加消耗電流，對(duì)輸出電壓進(jìn)行校正，由此，通常動(dòng)作時(shí)的消耗電流比較小，僅在瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)電流增加，改善了瞬態(tài)響應(yīng)。
文檔編號(hào)H02M3/137GK101814833SQ20101011951
公開(kāi)日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2010年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月20日
發(fā)明者紫藤理枝 申請(qǐng)人:精工電子有限公司