專利名稱：帶有電壓變動檢測功能的調(diào)節(jié)器電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將輸入的電壓穩(wěn)定并輸出的調(diào)節(jié)器電路。
背景技術(shù)：
為了使電子電路穩(wěn)定地動作，有時要將其電源電壓穩(wěn)定為一定的值。另外，各電子電路所需要的電源電壓并不一定被配置在裝載電子電路的設(shè)備中。例如，車載設(shè)備的5V微計算機等，作為電源電壓需要5V，而汽車的電池供給的電壓為12V，并且不穩(wěn)定。在這種情況下，為了簡單并穩(wěn)定地生成電子電路所需要的電源電壓，廣泛采用調(diào)節(jié)器電路。
一般地，這種調(diào)節(jié)器電路包括誤差放大器與輸出晶體管與反饋電阻。誤差放大器比較由反饋電阻反饋的輸出電壓和所要求的基準(zhǔn)電壓值，控制輸出晶體管的控制端子的電壓以使兩個電壓接近。由此，在輸入電壓或負(fù)載變動的情況下，必須根據(jù)該變動使輸出晶體管的控制端子的電壓變化。
在此，作為輸出晶體管，為了消耗電流低，有時使用MOSFET(Metal OxideSemiconductor Field Effect Transistor)。在使用MOSFET的情況下，如果為了取得大的電流容許量而將晶體管尺寸增大，則伴隨于此而柵極電容量變大，由誤差放大器控制的柵極電壓的響應(yīng)對于輸入電壓或負(fù)載的變動遲緩。這種遲緩引起輸出電壓的過沖(overshoot)或下沖(undershoot)。另外，在負(fù)載變動即輸出電流變動時，也發(fā)生過沖或下沖。
為了解決這樣的問題，提出以下方法監(jiān)視從輸出晶體管流向負(fù)載的電流，根據(jù)該電流增加誤差放大器的偏置電流，由此加快調(diào)節(jié)器的響應(yīng)速度。
特開2001-34351號公報(日本)在采用上述文獻中記載的技術(shù)時，在負(fù)載中流過很多電流的情況下，誤差放大器中也流過大的偏置電流，響應(yīng)速度高速化。但是，在負(fù)載中流過的電流急劇減少時，與此相伴而響應(yīng)速度變慢，因此，恐怕輸出電流變動。另外，難以抑制起因于輸入電壓的變動的輸出電壓的變動。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于以上狀況的發(fā)明，其目的在于提供一種調(diào)節(jié)器電路，不使穩(wěn)定狀態(tài)中的消耗電力增加，可抑制輸入電壓或輸出電流變動時的輸出電壓的變動。
為了解決上述課題，本發(fā)明的一種方式的調(diào)節(jié)器電路包括輸出晶體管，設(shè)置在輸入端子和輸出端子間；誤差放大器，調(diào)節(jié)輸出晶體管的控制端子的電壓，以便輸出端子上呈現(xiàn)的輸出電壓接近所要求的電壓值；檢測電路，檢測為了使輸出電壓穩(wěn)定而電位應(yīng)穩(wěn)定的端子的電壓變動；以及輔助電路，在由檢測電路檢測出電壓變動時，強制性地使輸出晶體管的控制端子的電壓變化。
‘輸出晶體管的控制端子’，在MOSFET中指柵極端子，在雙極晶體管中指基極端子。另外，‘為了使輸出電壓穩(wěn)定而電壓應(yīng)穩(wěn)定的端子’指在電路處于穩(wěn)定狀態(tài)時、其電壓值穩(wěn)定在一定值的端子，除了輸入電壓等以外，也包括輸出電壓。
根據(jù)該方式，由于檢測電路以及輔助電路僅在過渡性地電壓變動的期間動作，所以，不增加電路在穩(wěn)定狀態(tài)時的消耗電流，可抑制過沖或下沖，可穩(wěn)定輸出電壓。
檢測電路包括設(shè)置在電位應(yīng)穩(wěn)定的端子和電位固定的端子間的檢測用電容器，在電位應(yīng)穩(wěn)定的端子的電壓變動時監(jiān)視檢測用電容器中過渡性地流過的電流從而檢測電壓變動也可以?！O(shè)置在端子間’除了直接連接到兩個端子的情況以外，也包括經(jīng)由電阻或晶體管而連接的情況。
在電路處于穩(wěn)定狀態(tài)時，由于檢測用電容器的兩端的電壓為一定，所以電流不流過，但如果輸入電壓或輸出電壓變動，則由于其一端的電位變化，所以用于充放電的過渡電流流過。檢測電路通過監(jiān)視該過渡電流可檢測電壓變動。
輔助電路將檢測用電容器中過渡性地流過的電流放大，通過將該放大后的電流供給輸出晶體管的控制端子強制性地使該控制端子的電壓上升也可以。
輸出晶體管為MOSFET的情況下柵極電容被充電，而在雙極晶體管的情況下，用于使晶體管導(dǎo)通的基極電流變化。其結(jié)果，強制性地使柵極電壓或基極電壓上升，可很好地抑制輸出電壓變動，特別是抑制過沖?！畬㈦娏鞣糯蟆耸闺娏髦翟黾拥那闆r以外，也包括使其減少的情況。
另外，輔助電路將檢測用電容器中過渡性地流過的電流放大，通過將該放大后的電流從輸出晶體管的控制端子引出而強制性地使該控制端子的電壓下降也可以。該情況下，可很好地抑制輸出電壓變動，特別是下沖。
本發(fā)明的其他方式也是調(diào)節(jié)器電路。該調(diào)節(jié)器電路包括輸出晶體管，設(shè)置在輸入端子和輸出端子間；誤差放大器，調(diào)節(jié)輸出晶體管的控制端子的電壓，以便輸出端子上呈現(xiàn)的輸出電壓接近所要求的電壓值；檢測電路，檢測為了使輸出電壓穩(wěn)定而電位應(yīng)穩(wěn)定的端子的電壓變動；以及輔助電路，在由檢測電路檢測出電壓變動時，加快誤差放大器的響應(yīng)速度。
根據(jù)該方式，檢測電路以及輔助電路僅在電位應(yīng)穩(wěn)定的端子即輸入端子或輸出端子等的電壓變動的期間加快誤差放大器的響應(yīng)速度，可抑制輸出電壓的過沖或下沖。
檢測電路包括設(shè)置在電位應(yīng)穩(wěn)定的端子和電位固定的端子間的檢測用電容器，在電位應(yīng)穩(wěn)定的端子的電壓變動時監(jiān)視檢測用電容器中過渡性地流過的電流從而檢測電壓變動也可以。
在電路處于穩(wěn)定狀態(tài)時，由于檢測用電容器的兩端的電壓為一定，所以電流不流過，但如果輸入電壓或輸出電壓變動，則由于其一端的電位變化，所以用于充放電的過渡電流流過。檢測電路通過監(jiān)視該過渡電流可檢測電壓變動。
輔助電路將檢測用電容器中過渡性地流過的電流放大，也可以進行反饋以增加誤差放大器的輸入級中設(shè)置的差動放大電路的偏置電流。通過增加偏置電流，誤差放大器的響應(yīng)速度加快。
這里，輔助電路的電流的放大率不必一定大于等于1，根據(jù)檢測用電容器中流過的電流、或所需電路的響應(yīng)速度、反饋去往的電路形式來決定即可，有時也希望在1以下。
輔助電路將檢測用電容器中過渡性地流過的電流放大，反饋到誤差放大器的輸入級中設(shè)置的差動放大電路的輸出端子也可以。
‘差動放大電路的輸出端子’指構(gòu)成差動對的晶體管與該晶體管的負(fù)載連接的位置。通過將放大的電流連接到差動放大電路的輸出端子而強制性地使差動對晶體管之一中流過的電流變化，可使差動電壓對輸出電壓特性的斜率、即差動增益變大從而加快誤差放大器的響應(yīng)速度。
本發(fā)明的又一方式也是調(diào)節(jié)器電路。該調(diào)節(jié)器電路包括輸出晶體管，設(shè)置在輸入端子和輸出端子間；誤差放大器，調(diào)節(jié)輸出晶體管的控制端子的電壓，以便輸出端子上呈現(xiàn)的輸出電壓接近所要求的電壓值；以及檢測反饋電容器，連接在為了使輸出電壓穩(wěn)定而電位應(yīng)穩(wěn)定的端子和誤差放大器的輸入級中設(shè)置的差動放大電路的偏置電流源之間。
在該方式中，檢測反饋電容器起上述的檢測電路和輔助電路的作用。即，如果電位應(yīng)穩(wěn)定的端子即輸入端子或輸出端子的電壓變動，則在檢測反饋電容器中流過電流，該電流以一倍放大率原樣反饋到差動放大電路的輸出。其結(jié)果，差動放大電路的偏值電流增加，可加快誤差放大器的響應(yīng)速度，可很好地抑制輸出電壓變動、特別是過沖。
本發(fā)明的再一方式也是調(diào)節(jié)器電路。該調(diào)節(jié)器電路包括輸出晶體管，設(shè)置在輸入端子和輸出端子間；誤差放大器，調(diào)節(jié)輸出晶體管的控制端子的電壓，以便輸出端子上呈現(xiàn)的輸出電壓接近所要求的電壓值；以及檢測反饋電容器，連接在為了使輸出電壓穩(wěn)定而電位應(yīng)穩(wěn)定的端子和誤差放大器的輸入級中設(shè)置的差動放大電路的輸出端子之間。
根據(jù)該方式，通過將檢測反饋電容器中流過的過渡電流連接到差動放大電路的輸出端子從而強制性地使差動對晶體管之一中流過的電流變化，可加快誤差放大器的響應(yīng)速度。
以上的結(jié)構(gòu)元素的任意組合，或在方法、裝置、系統(tǒng)等之間相互置換本發(fā)明的結(jié)構(gòu)元素，作為本發(fā)明的方式是有效的。
應(yīng)指出，上述結(jié)構(gòu)元素的任意組合或重排等是有效的并包含于本實施方式。
另外，發(fā)明內(nèi)容不必描述所有必要特征，本發(fā)明也可以是所述特征的自組合。


下面參照附圖敘述實施例，實施例是例示，而非限定，其中，若干附圖中相同的部件賦予相同的標(biāo)號。其中圖1是表示第一實施方式的調(diào)節(jié)器電路的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖2是表示輸入電壓急劇上升時的調(diào)節(jié)器電路的電壓、電流的時間波形的圖。
圖3是表示第一實施方式的調(diào)節(jié)器電路的變形例的圖。
圖4是表示第二實施方式的調(diào)節(jié)器電路的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖5是詳細(xì)表示誤差放大器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、特別是輸入級中設(shè)置的差動放大電路的電路圖。
圖6是表示第二實施方式的調(diào)節(jié)器電路的變形例的圖。
圖7是表示檢測電路以及輔助電路的組合的變形例的圖。
圖8是表示圖5的差動放大電路的變形例的電路圖。
圖9是裝載了第一或第二實施方式的調(diào)節(jié)器電路的汽車的一部分的方框圖。
具體實施例方式
下面，基于優(yōu)選實施方式來敘述本發(fā)明。優(yōu)選實施方式只是例示本發(fā)明而非要限定本發(fā)明的范圍。在實施例中描述的所有特征和組合對于本發(fā)明不是必需的。
(第一實施方式)圖1表示第一實施方式的調(diào)節(jié)器電路100的結(jié)構(gòu)。在以下的圖中，相同的結(jié)構(gòu)要素賦予相同的標(biāo)號，并適當(dāng)省略說明。
本實施方式的調(diào)節(jié)器電路100除了誤差放大器10、輸出晶體管12、第一電阻R1、第二電阻R2、基準(zhǔn)電壓源14之外，包括檢測電路20、輔助電路30。另外，調(diào)節(jié)器電路100包括輸入端子102、輸出端子104，將各個端子上施加的、或呈現(xiàn)的電壓分別稱為輸入電壓Vin、輸出電壓Vout。
誤差放大器10、輸出晶體管12、第一電阻R1、第二電阻R2構(gòu)成一般的線性調(diào)節(jié)器。
輸出晶體管12設(shè)置在輸入端子102和輸出端子104間，使輸入電壓Vin降壓以便輸出電壓Vout成為所要求的電壓。本實施方式中輸出晶體管12為P型MOSFET，其源極端子成為調(diào)節(jié)器電路100的輸入端子102，漏極端子為調(diào)節(jié)器電路100的輸出端子104。另外，誤差放大器10的輸出連接到柵極端子，由該誤差放大器10控制柵極電壓Vg。
從基準(zhǔn)電壓源14輸出的基準(zhǔn)電壓Vref輸入到誤差放大器10的反轉(zhuǎn)輸入端子-。輸出電壓Vout由第一電阻R1、第二電阻R2電阻分割、成為R2/(R1+R2)倍后被反饋輸入到誤差放大器10的非反轉(zhuǎn)輸入端子+。誤差放大器10調(diào)節(jié)輸出晶體管12的柵極電壓Vg以便反轉(zhuǎn)、非反轉(zhuǎn)輸入端子的電壓相等。其結(jié)果，輸出電壓Vout與輸入電壓Vin的值無關(guān)，滿足Vout＝(R1+R2)/R2×Vref而穩(wěn)定。
檢測電路20是檢測為了使輸出電壓Vout穩(wěn)定而其電位應(yīng)穩(wěn)定的端子即輸入端子102的電壓變動的電路。該檢測電路20包括串聯(lián)連接在輸入端子102和接地端子之間的檢測用電容器C1、第一晶體管M1、增益調(diào)整電阻R3。
在電路處于穩(wěn)定狀態(tài)的情況下，第一晶體管M1中不流過電流，其漏極源極間的電位差為0V，增益調(diào)整電阻R3上的壓降也為0V，所以輸入電壓Vin原樣輸入到檢測用電容器C1的一端。
如果輸入端子102上施加的輸入電壓Vin上升，則檢測用電容器C1的高電位側(cè)的電壓隨著輸入電壓Vin而上升。其結(jié)果，由于對檢測用電容器C1充電，所以過渡性地流過檢測電流Idet，檢測電路20可檢測輸入電壓Vin的變動。
輔助電路30將檢測電流Idet放大并作為反饋電流Ifb反饋到輸出晶體管12的控制端子即柵極端子。輔助電路30包括第一晶體管M1、第二晶體管M2以及增益調(diào)整電阻R3。第一晶體管M1和第二晶體管M2構(gòu)成電流鏡電路，第二晶體管的漏極端子與輸出晶體管12的控制端子即柵極端子連接。
在檢測出輸入電壓Vin的變動時，檢測用電容器C1中流過的檢測電流Idet從第一晶體管M1供給。該電流由第二晶體管M2放大并作為反饋電流Ifb供給輸出晶體管12的柵極端子?？赏ㄟ^第一、第二晶體管M1、M2的尺寸比以及增益調(diào)整電阻R3來調(diào)節(jié)反饋電流Ifb和檢測電流Idet之比。即，為了增大電流增益，設(shè)定增大尺寸比或增大增益調(diào)整電阻R3即可。
以下，基于圖2說明這樣構(gòu)成的調(diào)節(jié)器電路100的動作。圖2是表示輸入電壓Vin急劇上升時的調(diào)節(jié)器電路100的電壓、電流的時間波形的圖。
為了更好地理解本發(fā)明的調(diào)節(jié)器電路100的輸出變動的抑制功能，首先對不使用檢測電路20、輔助電路30的情況下的動作進行說明。圖2中虛線示出的柵極電壓Vg’以及輸出電壓Vout’表示此時的電壓波形。
在時刻T0～T1中，輸入電壓Vin取一定的值，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)，輸出電壓被調(diào)節(jié)成Vout＝(R1+R2)/R2×Vref。在時刻T1，可認(rèn)為輸入電壓Vin急劇地上升的情況。
由于在調(diào)節(jié)器電路100的輸出晶體管12的柵極源極端子間存在柵極電容Cg，所以為使柵極電壓Vg’變化，需要對該柵極電容Cg進行充放電。這里，柵極電壓Vg’的時間變化率可用柵極電容Cg和充放電電流I表示為dVg’/dt＝I/Cg，其與柵極電容量成反比。因此，在輸出晶體管12的柵極電容大時，柵極電壓Vg’的變化相對于輸入電壓Vin或輸出電壓Vout的變動大幅度地遲緩。
相對于源極電壓即輸入電壓Vin急劇地上升，柵極電壓Vg’不能對其進行跟隨，所以輸出晶體管12的柵極源極間電壓暫時變大。其結(jié)果，漏極電壓即輸出電壓Vout’暫時上升，發(fā)生過沖。
下面，基于圖2中用實線示出的電壓波形Vg、Vout說明關(guān)于本發(fā)明的實施方式的調(diào)節(jié)器電路100為了防止過沖而使檢測電路20、輔助電路30動作的情況下的動作。
在時刻T0～T1中電路處于穩(wěn)定狀態(tài)，在時刻T1輸入電壓Vin上升。輸入電壓Vin上升時，檢測電路20的檢測用電容器C1中流過檢測電流Idet。利用檢測用電容器的電容量值C1，檢測電流Idet以IdetC1×dVin/dt被提供。因此，在圖2中，檢測電流Idet與將輸入電壓Vin時間微分了的波形大致成正比，僅在輸入電壓Vin變化時流過。
在輔助電路30中，檢測電流Idet被放大從而成為反饋電流Ifb。如上所述該放大率由第一、第二晶體管M1、M2以及增益調(diào)整電阻R3決定。由輔助電路30放大后的反饋電流Ifb流入輸出晶體管12的柵極端子，通過該反饋電流Ifb，輸出晶體管12的柵極電容Cg被強制性地充電。這意味著在dVg/dt＝I/Cg的關(guān)系中，通過充電電流I僅增加反饋電流Ifb而柵極電壓Vg的時間變化率變大，圖2中用實線示出的柵極電壓Vg比用虛線示出的Vg’更快地上升。
其結(jié)果，輸出晶體管12的柵極源極間電壓即使在源極電壓即輸入電壓Vin變動的情況下也被調(diào)節(jié)為適當(dāng)?shù)闹担鐚嵕€所示的過沖被抑制，輸出電壓Vout可穩(wěn)定。
這樣，在本實施方式的調(diào)節(jié)器電路100中，由檢測電路20檢測僅在輸入電壓Vin變動期間過渡性流過的檢測電流Idet，將該電流放大并輸出晶體管12的柵極端子，由此可強制性地使柵極電壓Vg上升從而可防止過沖。
另外，如上所述，由于檢測電流Idet以及反饋電流Ifb與輸入電壓Vin的時間微分成正比，所以僅在時間性變動的期間流過。因此，本實施方式的調(diào)節(jié)器電路100，可不增加處于穩(wěn)定狀態(tài)時的消耗電流，抑制輸出電壓Vout的電壓變動。
圖3表示本實施方式的調(diào)節(jié)器電路100的變形例。在該變形例中，檢測電路20作為為了使輸出電壓Vout穩(wěn)定而其電位應(yīng)穩(wěn)定的端子直接檢測輸出電壓Vout的電壓變動。
在本變形例中，檢測用電容器C2連接到輸出端子104，由于輸出電壓Vout變動，檢測電流Idet流過。
如果輸出電流由于連接在輸出端子104上的負(fù)載電路的變動而急劇地減少，則輸出電壓Vout伴隨于此而開始上升。其結(jié)果，在檢測用電容器C2中流過檢測電流Idet。檢測電流Idet基于第三晶體管M3、第四晶體管M4的尺寸比而被放大，放大的電流11進一步由第一晶體管M1以及第二晶體管M2放大，作為反饋電流Ifb反饋到輸出晶體管12的柵極端子，強制性地使柵極電壓Vg上升。其結(jié)果，輸出晶體管12的柵極源極間電壓變小，輸出晶體管12的輸出電流減少，所以可很好地抑制輸出電壓Vout的過沖。
同樣，本變形例中在輸入電壓Vin急劇上升的情況下，由于伴隨于此輸出電壓Vout也上升，所以通過監(jiān)視輸出電壓Vout的變動也可抑制伴隨輸入電壓Vin的變動的過沖。
(第二實施方式)在第一實施方式中，通過將由檢測電路20檢測的電路的變動反饋到輸出晶體管12的柵極端子來抑制過沖。下面將要說明的第二實施方式，通過將由檢測電路20檢測的電壓變動反饋到構(gòu)成調(diào)節(jié)器電路100的誤差放大器10，提高誤差放大器10的增益而加快響應(yīng)速度，從而僅在電路處于過渡狀態(tài)的期間提高調(diào)節(jié)器電路的響應(yīng)性。
圖4表示第二實施方式的調(diào)節(jié)器電路100的結(jié)構(gòu)。調(diào)節(jié)器電路100包括誤差放大器10、輸出晶體管12、基準(zhǔn)電壓源14、第一電阻R1、第二電阻R2、檢測電路20、輔助電路40。
檢測電路20連接到輸入端子102，檢測輸入電壓Vin的變動。其結(jié)構(gòu)可以與第一實施方式同樣。輔助電路40將由檢測電路20檢測的變動作為反饋電流Ifb反饋輸入到誤差放大器10的反饋端子150。
圖5表示誤差放大器10的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，特別詳細(xì)地表示輸入級中設(shè)置的差動放大電路50。差動放大電路50包括由晶體管M10、M11構(gòu)成的差動對、供給差動放大電路50的偏置電流的恒流源52、作為恒流負(fù)載的晶體管M13、M14。
晶體管M10、M11的柵極端子分別與誤差放大器10的反轉(zhuǎn)、非反轉(zhuǎn)輸入端子對應(yīng)，基準(zhǔn)電壓Vref輸入到晶體管M10的柵極端子，輸出電壓通過電阻分割為R2/(R1+R2)倍而反饋輸入到晶體管M11的柵極端子。
由于晶體管M10～M16對稱連接，所以在此用晶體管M10、M13、M15說明其結(jié)構(gòu)。
晶體管M13由恒流源54以及晶體管M12控制流過恒流Ic，成為恒流負(fù)載。由于該晶體管M13中流過的恒流Ic為晶體管M10流過的電流Ix與晶體管M15中流過的電流Io之和，所以Io＝Ic-Ix成立。晶體管M12、M14、M16具有同樣的關(guān)系，晶體管M16中流過電流Io’。晶體管M15、M16的柵極端子與晶體管M17的柵極端子共同連接，晶體管M17由恒流源58供給規(guī)定的恒流。晶體管M15、M16作為將差動放大電路50的輸出信號放大的放大晶體管起作用，其各自流過的電流Io、Io’經(jīng)由誤差放大器10的輸出級56而輸出。輸出級56的輸出端子連接到輸出晶體管12的柵極端子。
圖5所示的端子150a、150b與圖4所示的輔助電路40連接的反饋端子150對應(yīng)。即，圖4中從輔助電路40輸出的反饋電流Ifb，在圖5的電路圖中反饋到反饋端子150a、150b的其中一個端子。以下，說明分別反饋到反饋端子150a、150b的情況下的動作。
在反饋到反饋端子150a的情況下，如果輸入電壓Vin上升，伴隨于此，過渡性地流過反饋電流Ifba。該反饋電流Ifba在圖5所示的差動放大電路50中可認(rèn)為是與恒流源52并列設(shè)置的電流源，所以供給差動放大電路50的差動對M10、M11的偏置電流(尾電流)過渡性地變大。
誤差放大器10的響應(yīng)速度依賴于供給該差動對M10、M11的偏置電流，該電流值越大則越快，所以，誤差放大器10的響應(yīng)速度因反饋電流Ifba而加快，如圖2中用實線示出的那樣，輸出晶體管12的柵極電壓Vg可追隨輸入電壓的變動而急速上升，可很好地抑制輸出電壓Vout的過沖。
下面說明反饋到反饋端子150b的情況。如果輸入電壓上升，則反饋電流Ifbb以流入誤差放大器10的反饋端子150b的方向流動。
此時，晶體管M15中流過的電流Io、晶體管M10中流過的電流Ix、反饋電流Ifbb、晶體管M13中流過的恒流Ic滿足Ic＝Ix+Io+Ifbb的關(guān)系，電流Io表示為Io＝Ic-Ix-Ifbb。因此，如果反饋電流以流入誤差放大器10的方向增大則電流Io減少。電流Io減少與反轉(zhuǎn)輸入端子-的電壓變高而電流Ix增加，或非反轉(zhuǎn)輸入端子+的電壓變低而電流Ix增加是等價的。
因此，如果輸入電壓Vin上升，反饋電流Ifbb變大，則誤差放大器10的輸出、即輸出晶體管12的柵極電壓Vg上升。其結(jié)果，輸出晶體管12的漏極電壓即調(diào)節(jié)器電路100的輸出電壓Vout以下降的方向反饋，抑制過沖。
向反饋端子150b的反饋電流Ifbb的反饋，從其他方面看，通過提高構(gòu)成差動對的晶體管M10、M11的差動增益，也可加快誤差放大器10的響應(yīng)速度。
相反地，如果輸入電壓Vin下降，則反饋電流Ifbb以從誤差放大器10流出的方向流動。其結(jié)果，電流Io增加，誤差放大器10的輸出、即輸出晶體管12的柵極電壓Vg下降，輸出晶體管12的漏極電壓即調(diào)節(jié)器電路100的輸出電壓Vout以上升的方向反饋，抑制下沖。
如上所述，根據(jù)本實施方式，通過由檢測電路20檢測輸入電壓Vin的變動，由輔助電路40對誤差放大器10直接反饋，可加速誤差放大器10的響應(yīng)速度。因此，通過適當(dāng)?shù)剡x擇反饋端子，可分別很好地抑制相對于輸入電壓Vin的變動的下沖、過沖。
另外，由于反饋電流Ifb在輸入電壓Vin變動時過渡性地流動，所以在調(diào)節(jié)器電路100處于穩(wěn)定狀態(tài)期間，不增加電路的消耗電流。
另外，在本實施方式中，在圖4中，將檢測電路20連接到輸入端子102，檢測輸入電壓Vin的變動，但將檢測電路20連接到輸出端子104從而檢測輸出電壓Vout的變動也可獲得同樣的效果。
圖6是表示本實施方式的變形例。在該變形例中，取代圖4的檢測電路20以及輔助電路40而設(shè)置檢測反饋電容器Cfb1～Cfb4，是簡便地抑制過沖以及下沖的一例電路。這些檢測反饋電容器Cfb1～Cfb4反饋的反饋端子150a、150b分別對應(yīng)于圖5中的反饋端子150a、150b。
檢測反饋電容器Cfb1設(shè)置在輸入端子102和反饋端子150a之間。如果輸入電壓Vin上升，則流過用于將檢測反饋電容器Cfb1充電的過渡電流，反饋電流Ifb1從反饋端子150a流入誤差放大器10。其結(jié)果，構(gòu)成圖5所示的差動放大電路50的差動對的晶體管M10、M11中流過的電流變大，所以可提高誤差放大器10的響應(yīng)速度，可很好地抑制過沖。
檢測反饋電容器Cfb2設(shè)置在輸出端子104和反饋端子150a之間。如果輸出電壓Vout上升，則用于將檢測反饋電容器Cfb2充電的反饋電流Ifb2流入誤差放大器10，通過提高誤差放大器10的響應(yīng)速度，可很好地抑制過沖。
檢測反饋電容器Cfb3設(shè)置在輸入端子102和反饋端子150b之間。如果輸入電壓Vin上升，則檢測反饋電容器Cfb1中過渡電流流過，反饋電流Ifb3從反饋端子150b流入誤差放大器10。由于根據(jù)該電流而誤差放大器的差動增益提高，所以誤差放大器10的響應(yīng)速度加快，可抑制過沖。
相反地，在輸入電壓Vin下降的情況下，由于反饋電流Ifb3反向流過，所以向抑制下沖的方向反饋。
同樣，檢測反饋電容器Cfb4通過監(jiān)視輸出電壓Vout的變動而與檢測反饋電容器Cfb3同樣的作用，可抑制過沖、下沖。
如上所述，檢測反饋電容器Cfb1～Cfb4同時具有以下功能檢測為了使輸出電壓Vout穩(wěn)定而電位應(yīng)穩(wěn)定的端子的電壓變動的檢測電路的功能；以及，在由檢測電路檢測出電壓變動時，加快誤差放大器的響應(yīng)速度的輔助電路的功能。由于用電壓的時間微分dV/dt和電容值以Ifb＝Cfb×dV/dt提供反饋的電流值，所以通過適當(dāng)?shù)剡x擇檢測反饋電容器Cfb1～Cfb4的電容值，可調(diào)節(jié)反饋量，可很好地抑制輸出電壓變動。
再有，檢測反饋電容器Cfb1～Cfb4表示在同一電路圖中，但這不是限定為同時使用，由于各檢測反饋電容器獨立起作用，所以可根據(jù)需要設(shè)置在需要的位置就可以。
這些實施方式是例示，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，這些各結(jié)構(gòu)要素和各處理過程的組合可有各種各樣的變形例，而這樣的變形例也屬于本發(fā)明的范圍。
在第一實施方式中，圖1的調(diào)節(jié)器電路100的檢測電路20在輸入電壓Vin變動時，檢測電流Idet流向接地方向，由于反饋電流Ifb僅向著流入輸出晶體管12的柵極端子的方向流動，所以對柵極電壓Vg上升的方向，即對過沖對策是有效的。相反地，在輸入電壓Vin或輸出電壓Vout下降時，反饋電流為從輸出晶體管12的柵極端子流出的電路結(jié)構(gòu)也可以。在為這樣的電路結(jié)構(gòu)的情況下，圖1的調(diào)節(jié)器電路100反過來可抑制輸出電壓Vout的下沖。
在第一實施方式中，作為輸出晶體管12采用了MOSFET，但為雙極晶體管的情況下也可獲得防止過沖的效果。即，在MOSFET的情況下，為了對其柵極電容充電而利用反饋電流Ifb，但在雙極晶體管的情況下，通過變化基極電流可強制性地使集電極電流變化，可抑制過沖。
在第二實施方式中，在檢測出電位應(yīng)穩(wěn)定的端子的電壓變動時，加快誤差放大器10的響應(yīng)速度，或抵消輸入電壓Vin、輸出電壓Vout的變動的反饋，也可通過圖5所示的反饋端子150a、150b之外來進行，根據(jù)誤差放大器10的結(jié)構(gòu)、反饋電流Ifb的流向、大小來適當(dāng)選擇反饋的方式即可。
在第一或第二實施方式中，檢測電路20以及輔助電路30、或檢測電路20以及輔助電路40也可為圖7所示的結(jié)構(gòu)。圖7是表示檢測電路20以及輔助電路30的組合的變形例的圖。端子106連接到調(diào)節(jié)器電路100的輸入電壓Vin或輸出電壓Vout。電阻R4以及電容器C3串聯(lián)設(shè)置在端子106和接地間。即使端子106的電壓上升，但由于電阻R4以及電容器C3的連接點的電壓Vx按照CR的時間常數(shù)而上升，所以相對端子106的變動而時間延遲。由于該電壓Vx施加于晶體管M20的柵極端子，所以晶體管M20的柵極源極間電壓過渡性地變大，通過晶體管M20導(dǎo)通而電流Ifb流過。晶體管M20的漏極端子108也可以與輸出晶體管12的柵極端子、或誤差放大器10的反饋端子150a、150b連接，可得到上述的實施方式中說明的各自的效果。
在晶體管M20導(dǎo)通期間，可根據(jù)由電阻值R4以及電容值C3決定的時間常數(shù)來進行調(diào)節(jié)，根據(jù)連接端子108的反饋目的地或電壓變動的程度來選擇即可。通過該電路，由于不增加電路處于穩(wěn)定狀態(tài)時的電流，所以也可抑制消耗電流。
圖8是表示圖5的誤差放大器10的變形例的電路圖。以下，以與圖5的不同點為中心說明圖8的誤差放大器10a。在圖8的誤差放大器10a中，恒流源52、54、58分別采用柵極端子共同連接的P型MOSFET來構(gòu)成。構(gòu)成恒流源52～58的P型MOSFET與同為P型MOSFET的晶體管M22構(gòu)成電流鏡電路。生成恒流的恒流源60連接到晶體管M22的漏極端子。在圖8的誤差放大器10a中，晶體管M22和恒流源60的連接點作為反饋端子150a。晶體管M22中流過的電流以恒流Ix與反饋電流Ifba之和(Ix+Ifba)來提供。即，根據(jù)反饋電流Ifba的變化而變化由恒流源52、54、58生成的電流。
在圖5的誤差放大器10中，只有由恒流源52生成的包括晶體管M10、M11的差動對的尾電流根據(jù)反饋電流Ifba而變化。另一方面，在圖8的誤差放大器10a中，除了恒流源52之外，由恒流源54以及恒流源58生成的恒流也根據(jù)反饋Ifba來增減。這里，由恒流源54生成的恒流調(diào)節(jié)恒流負(fù)載即晶體管M13、M14的偏置，而由恒流源58生成的恒流調(diào)節(jié)將差動放大電路50的輸出信號放大的放大晶體管M15、M16的偏置。因此，根據(jù)圖8的誤差放大器10a，通過根據(jù)反饋電流Ifba的增減來變化晶體管M13、M14以及晶體管M15、M16的偏置電流，可加快誤差放大器10的響應(yīng)速度，可更好地抑制輸出電壓Vout的變動。
用實施方式以及其變形例說明的結(jié)構(gòu)元素，不僅在單獨適應(yīng)的情況下，也可通過任意的組合，很好地抑制過沖、下沖。
在實施方式中，使用的晶體管為FET，但即使使用雙極晶體管等其他類型的晶體管也可以，它們的選擇根據(jù)調(diào)節(jié)器電路所要求的設(shè)計規(guī)格、使用的半導(dǎo)體制造工藝等來決定即可。
在實施方式中，可將構(gòu)成調(diào)節(jié)器電路100的元件全部一體集成，也可以將其一部分以分立部件構(gòu)成。集成哪個部分，根據(jù)成本和占有面積等來決定即可。
第一、第二實施方式的調(diào)節(jié)器電路100例如裝載在汽車上。圖9是裝載了第一或第二實施方式的調(diào)節(jié)器電路100的汽車300的電器系統(tǒng)的方框圖。汽車300包括電池310、調(diào)節(jié)器電路100、電裝設(shè)備320。電池310輸出12V左右的電池電壓Vbat。由于經(jīng)由繼電器輸出，所以該電池電壓Vbat時間性變動大。另一方面，電裝設(shè)備320例如為汽車音響和汽車導(dǎo)航系統(tǒng)、內(nèi)部面板的照明用LED等，是需要無時間性變動的穩(wěn)定電源電壓的負(fù)載。調(diào)節(jié)器電路100將電池電壓Vbat降壓至規(guī)定的電壓從而輸出到電裝設(shè)備320。
如上所述，用實施方式說明的調(diào)節(jié)器電路100相對于輸入電壓Vin或輸出電壓Vout的急劇的變動而高速地跟隨，可將輸出電壓Vout的變動抑制得小。因此，可適用于將象裝載在汽車上的電池等那樣的電壓大幅變動的電源穩(wěn)定的用途。
另外，用實施方式說明的調(diào)節(jié)器電路100不限于車載用途，可用于將輸入電壓穩(wěn)定從而供給負(fù)載的各種各樣的用途。
用特定方式說明了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但這樣的描述只是為例示的目的，應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離所附權(quán)利要求的精神和范圍的情況下可進行各種變化和變更。
權(quán)利要求
1.一種調(diào)節(jié)器電路，其特征在于，包括輸出晶體管，設(shè)置在輸入端子和輸出端子間；誤差放大器，調(diào)節(jié)所述輸出晶體管的控制端子的電壓，以使所述輸出端子上呈現(xiàn)的輸出電壓接近所要求的電壓值；檢測電路，檢測為了使所述輸出電壓穩(wěn)定而電位應(yīng)穩(wěn)定的端子的電壓變動；以及輔助電路，在由所述檢測電路檢測出電壓變動時，強制性地使所述輸出晶體管的控制端子的電壓變化。
2.如權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)器電路，其特征在于，所述檢測電路包括被設(shè)置在所述電位應(yīng)穩(wěn)定的端子和電位固定的端子間的檢測用電容器，在所述電位應(yīng)穩(wěn)定的端子的電壓變動時監(jiān)視所述檢測用電容器中過渡性地流過的電流，從而檢測電壓變動。
3.如權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)器電路，其特征在于，所述檢測電路包括被串聯(lián)設(shè)置在所述電位應(yīng)穩(wěn)定的端子和電位固定的端子間的檢測用電容器以及第一晶體管，所述輔助電路包括所述第一晶體管和構(gòu)成電流鏡電路的第二晶體管，根據(jù)所述第二晶體管中流過的電流，強制性地使所述輸出晶體管的控制端子的電壓改變。
4.如權(quán)利要求2所述的調(diào)節(jié)器電路，其特征在于，所述輔助電路將所述檢測用電容器中過渡性地流過的電流放大，通過將該放大后的電流供給所述輸出晶體管的控制端子強制性地使該控制端子的電壓上升。
5.如權(quán)利要求2所述的調(diào)節(jié)器電路，其特征在于，所述輔助電路將所述檢測用電容器中過渡性地流過的電流放大，通過將該放大后的電流從所述輸出晶體管的控制端子引出而強制性地使該控制端子的電壓下降。
6.一種調(diào)節(jié)器電路，其特征在于，包括輸出晶體管，設(shè)置在輸入端子和輸出端子間；誤差放大器，調(diào)節(jié)所述輸出晶體管的控制端子的電壓，以使所述輸出端子上呈現(xiàn)的輸出電壓接近所要求的電壓值；檢測電路，檢測為了使所述輸出電壓穩(wěn)定而電位應(yīng)穩(wěn)定的端子的電壓變動；以及輔助電路，在由所述檢測電路檢測出電壓變動時，加快所述誤差放大器的響應(yīng)速度。
7.如權(quán)利要求6所述的調(diào)節(jié)器電路，其特征在于，所述檢測電路包括被設(shè)置在所述電位應(yīng)穩(wěn)定的端子和電位固定的端子間的檢測用電容器，在所述電位應(yīng)穩(wěn)定的端子的電壓變動時監(jiān)視所述檢測用電容器中過渡性地流過的電流從而檢測電壓變動。
8.如權(quán)利要求6所述的調(diào)節(jié)器電路，其特征在于，所述檢測電路包括被串聯(lián)設(shè)置在所述電位應(yīng)穩(wěn)定的端子和電位固定的端子間的檢測用電容器以及第一晶體管，所述輔助電路包括所述第一晶體管和構(gòu)成電流鏡電路的第二晶體管，根據(jù)所述第二晶體管中流過的電流，加快所述誤差放大器的響應(yīng)速度。
9.如權(quán)利要求7所述的調(diào)節(jié)器電路，其特征在于，所述輔助電路將所述檢測用電容器中過渡性地流過的電流放大，進行反饋以增加所述誤差放大器的輸入級中設(shè)置的差動放大電路的偏置電流。
10.如權(quán)利要求9所述的調(diào)節(jié)器電路，其特征在于，所述輔助電路還將所述檢測用電容器中過渡性地流過的電流放大，進行反饋以增加放大所述差動放大電路的輸出信號的放大晶體管的偏置電流。
11.如權(quán)利要求7所述的調(diào)節(jié)器電路，其特征在于，所述輔助電路將所述檢測用電容器中過渡性地流過的電流放大，反饋到所述誤差放大器的輸入級中設(shè)置的差動放大電路的輸出端子。
12.一種調(diào)節(jié)器電路，其特征在于，包括輸出晶體管，設(shè)置在輸入端子和輸出端子間；誤差放大器，調(diào)節(jié)所述輸出晶體管的控制端子的電壓，以使所述輸出端子上呈現(xiàn)的輸出電壓接近所要求的電壓值；以及檢測反饋電容器，連接在為了使所述輸出電壓穩(wěn)定而電位應(yīng)穩(wěn)定的端子和所述誤差放大器的輸入級中設(shè)置的差動放大電路的偏置電流源之間。
13.一種調(diào)節(jié)器電路，其特征在于，包括輸出晶體管，設(shè)置在輸入端子和輸出端子間；誤差放大器，調(diào)節(jié)所述輸出晶體管的控制端子的電壓，以使所述輸出端子上呈現(xiàn)的輸出電壓接近所要求的電壓值；以及檢測反饋電容器，連接在為了使所述輸出電壓穩(wěn)定而電位應(yīng)穩(wěn)定的端子和所述誤差放大器的輸入級中設(shè)置的差動放大電路的輸出端子之間。
14.一種汽車，其特征在于，包括電池；以及權(quán)利要求1至13的任一項所述的調(diào)節(jié)器電路，將所述電池的電壓穩(wěn)定并供給負(fù)載。
全文摘要
提供一種調(diào)節(jié)器電路，不增加穩(wěn)定狀態(tài)的消耗電力，抑制輸入電壓或輸出電流變動時的輸出電壓的變動。調(diào)節(jié)器電路(100)除了誤差放大器(10)、輸出晶體管(12)、第一電阻(R1)、第二電阻(R2)、基準(zhǔn)電壓源(14)以外，還包括檢測電路(20)、輔助電路(30)。誤差放大器、輸出晶體管、第一電阻、第二電阻構(gòu)成一般的線性調(diào)節(jié)器。檢測電路包括在輸入端子(102)和接地端子間串聯(lián)連接的檢測用電容器(C1)、第一晶體管(M1)、增益調(diào)整電阻(R3)。輸入電壓Vin變動時，檢測用電容器(C1)的一端的電位隨著輸入電壓Vin而變動，過渡性地流過檢測電流Idet，可檢測電壓變動。檢測電流Idet由輔助電路放大，反饋電流Ifb反饋到輸出晶體管的柵極端子。
文檔編號H03G3/12GK1740937SQ20051008756
公開日2006年3月1日 申請日期2005年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月27日
發(fā)明者西村一彥, 豬上浩樹, 西川信廣 申請人:羅姆股份有限公司