專利名稱：輸出裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對負載提供電流的輸出裝置。
背景技術(shù)：
在穩(wěn)壓器IC中，存在隨負載電流而變化的輸出的響應(yīng)性的問題。例如在低功耗類 型的IC時，因為放大器的增益低，所以響應(yīng)性容易變壞。當(dāng)響應(yīng)性變壞時，實際的輸出電壓 有可能低于規(guī)定的輸出電壓。例如，在圖1所示的穩(wěn)壓器IC時，通過增大電壓放大電路16的增益，或者恒定地 增大用于驅(qū)動輸出晶體管11的晶體管21的驅(qū)動電流，可以改善輸出的過渡響應(yīng)特性。此外，如圖2所示，對于圖1所示的IC，通過追加電壓放大電路22和晶體管20，可 以改善輸出的過渡響應(yīng)特性。即，通過電壓放大電路22監(jiān)視基準(zhǔn)電壓Vref與輸出電壓V。ut 的反饋電壓Vfb的差分，只在伴隨負荷電流的增大輸出電壓V。ut降低的過度期間，電壓放大 電路22使晶體管22導(dǎo)通，由此來改善輸出的過渡響應(yīng)特性。并且，除了圖1、2所示的電路以外，已知有一種謀求針對負載電流的急劇變化的 響應(yīng)速度高速化的恒壓電路(例如參照專利文獻1)。專利文獻1特開2005-353037號公報

發(fā)明內(nèi)容
但是，為了改善輸出的過渡響應(yīng)特性，僅通過簡單地增大放大器的增益或驅(qū)動電 流，會招致消耗電流增大。此外，在圖2所示的IC時，因為電壓放大電路16和電壓放大電路22都對直流電壓 進行比較，所以受到各放大器的輸入偏移的影響，消耗電流或過渡響應(yīng)特性容易產(chǎn)生偏差。 即，當(dāng)把電壓放大電路16的輸入偏移的偏差設(shè)為△ Vl，將電壓放大電路22的輸入偏移的偏 差設(shè)為Δ V2時，將電壓放大電路16和電壓放大電路22合起來的全部的輸入偏移AV則為
。因此，與圖ι的情況相比，輸入偏移的偏差成為
倍，晶體管20的柵極動作點容易產(chǎn)生偏差。此外，在上述的專利文獻1中公開的電路中，在輸出端子OUT和差動放大電路的輸 入端之間串聯(lián)地插入了電容器C3。因此，必須在該差動放大電路的另一端的輸入端設(shè)置用 于輸入偏置電壓Vbl的基準(zhǔn)電壓生成電路。因此，由于該基準(zhǔn)電壓生成電路的消耗電流，整 個電路的消耗電流會增大。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種改善輸出的過渡響應(yīng)特性，同時可降低消耗電 流的輸出裝置。為了達成上述目的，本發(fā)明的輸出裝置的特征為，具備輸出晶體管，其輸出輸出 電流；第一驅(qū)動部，其驅(qū)動所述輸出晶體管，以使所述輸出晶體管的輸出電壓的反饋電壓與 基準(zhǔn)電壓一致；RC電路，其在與大地連接的電容器上串聯(lián)連接了電阻；以及第二驅(qū)動部，其 驅(qū)動所述輸出晶體管，以使在通過對所述RC電路的兩端施加所述反饋電壓而在所述電阻的兩端產(chǎn)生的電位差隨著所述輸出電壓的降低而增大時，與所述電位差小時相比，所述輸 出電流增大。此外，恰當(dāng)?shù)氖?，所述第一?qū)動部包含施加所述基準(zhǔn)電壓的恒流源，所述恒流源使 用于驅(qū)動所述輸出晶體管的電流流動。此外，恰當(dāng)?shù)氖?，所述第二?qū)動部具備檢測所述電位差的檢測部；以及按照所述 檢測部的輸出信號驅(qū)動所述輸出晶體管，由此來調(diào)整所述輸出電流的調(diào)整部。此外，所述檢測部既可以是將產(chǎn)生了所述電位差的所述兩端中的一端部的電壓與 另一端部的電壓進行比較的比較器，也可以是放大所述電位差的放大器。根據(jù)本發(fā)明，可以改善輸出的過渡響應(yīng)特性，同時可降低消耗電流。


圖1是穩(wěn)壓器IC的結(jié)構(gòu)圖。圖2是穩(wěn)壓器IC的結(jié)構(gòu)圖。圖3是本發(fā)明實施方式的穩(wěn)壓器IC100的結(jié)構(gòu)圖。圖4是本發(fā)明實施方式的穩(wěn)壓器IC200的結(jié)構(gòu)圖。圖5是各波形的時序圖。符號說明1大地端子；2電源輸入端子；3輸出電壓端子；4控制端子；10穩(wěn)壓器IC ;11輸出 晶體管；12、13、17電阻；14恒流源；15恒壓源；16、22電壓放大電路(放大器)；18電容器； 20,21調(diào)整晶體管；19,23電壓放大電路(比較器)；100,200穩(wěn)壓器IC
具體實施例方式以下參照

用于實施本發(fā)明的方式。圖3是本發(fā)明第一實施方式的穩(wěn)壓器 IC100的結(jié)構(gòu)圖。穩(wěn)壓器IC100作為與外部連接的端子，具備接地端子1、電源輸入端子2、 輸出電壓端子3、控制端子4。接地端子1實際上與OV的大地(GND)連接。電源輸入端子 2與電源路徑連接，輸入輸入電壓Vdd(例如5V)。輸出電壓端子3與用于對負載供給輸出電 流I。ut的輸出路徑連接，輸出輸出電壓V。ut?？刂贫俗?輸入用于切換輸出電壓V。ut的輸出 的接通/關(guān)斷的控制信號。穩(wěn)壓器IC100是具備以下各部分的輸出裝置亦即，輸出輸出電流I。ut的輸出晶體 管11 ；第一驅(qū)動部，其驅(qū)動輸出晶體管11以使輸出晶體管11的輸出電壓v。ut的反饋電壓 Vfb與基準(zhǔn)電壓Vref —致；在與大地連接的電容器18上串聯(lián)連接了電阻17的RC電路；以及 包含根據(jù)電阻17的兩端電壓驅(qū)動輸出晶體管11，由此調(diào)整輸出電流I。ut的調(diào)整部的第二驅(qū) 動部。第一驅(qū)動部包含第一電壓放大電路16。第二驅(qū)動部包含第二電壓放大電路19和調(diào) 整晶體管20。輸出晶體管11是在輸出端子2和輸出端子3之間插入的PMOS晶體管。輸出晶體 管11的源極與輸入端子2連接，漏極與輸出端子3連接。輸出晶體管11的柵極與電壓放 大電路16的輸出端子和調(diào)整晶體管20的漏極連接。電壓放大電路16為了使通過輸出晶體管11的漏極側(cè)的輸出電壓V。ut的反饋得到 的反饋電壓Vfb與基準(zhǔn)電壓Vref —致，通過調(diào)整輸出晶體管11的柵極電壓ve來驅(qū)動輸出晶體管11。此時，為了補償電壓放大電路16的輸出部的電流吸入能力，也可以做成調(diào)整晶體 管20穩(wěn)定地吸入電流。通過使用電阻12、13對輸出電壓V-進行分壓的反饋電路。生成 反饋電壓Vft。該反饋電路是電阻12和電阻13的串聯(lián)電路，且插入在輸出晶體管11的漏 極和輸出端子3的中間點與大地之間。電阻12和電阻13的連接點P3與電壓放大電路16 的差動輸入部的一方的輸入端子連接，并且與電壓放大電路19的差動輸入部的一方的輸 入端連接。電壓放大電路16對應(yīng)反饋電壓Vfb和基準(zhǔn)電壓Vref的差分的大小，調(diào)整輸出晶體 管11的柵極電壓\的大小?；鶞?zhǔn)電壓Vref減去反饋電壓Vfb后的差分電壓Dl越大，電壓放 大電路16將輸出晶體管11的柵極電壓Ve調(diào)整得越小。當(dāng)與差分電壓Dl成反比地減小柵 極電壓\時，可以平滑地增大輸出電流I。ut。電壓放大電路16通過被提供由按照輸入電壓Vdd進行動作的恒流源14生成的恒 定電流來進行動作。恒流源14按照從控制端子4輸入的控制信號，接通/關(guān)斷恒定電流的 輸出。此外，把恒流源14生成的恒定電流提供給恒壓源15。恒壓源15被提供來自恒流源 14的恒定電流，由此生成恒定的基準(zhǔn)電壓V&。恒壓源15例如是帶隙電路。電壓放大電路19的差動輸入部與被施加大地基準(zhǔn)的反饋電壓Vfb的RC電路內(nèi)的 電阻R17連接。RC電路具備電阻17、與電阻17串聯(lián)連接的電容器18。電容器18的一端 部與大地連接，另一端部與電阻17連接。電壓放大電路19為了使輸出電流I。ut隨著電阻17的兩端之間的電位差D2增大而 增大，通過使調(diào)整晶體管20動作來驅(qū)動輸出晶體管11。通過對RC電路的兩端施加反饋電 壓V&，而產(chǎn)生電位差D2。電壓放大電路19為了使輸出晶體管11的柵極電壓Ve隨著電位 差D2增大而減小，使調(diào)整晶體管20進行動作，伴隨由于負荷電流的增大輸出電壓Vout降 低，所述電位差D2增大。當(dāng)與電位差D2反比例地減小柵極電壓Ve時，可以平滑地增大輸 出電流I。ut。調(diào)整晶體管20對應(yīng)電壓放大電路19的輸出電壓的大小，調(diào)整柵極電壓使其減小。 調(diào)整晶體管20的漏極與輸出晶體管11的柵極連接，源極與大地連接，柵極與電壓放大電路 19的輸出部連接。作為調(diào)整晶體管20的具體例子，可例舉出NMOS晶體管、npn雙極晶體管。 當(dāng)電容器18的充放電停止時，在電阻17的兩端產(chǎn)生電位差D2，所以基于電壓放大電路19 的調(diào)整晶體管20的動作停止。但是，在沒有產(chǎn)生電位差的狀態(tài)下，調(diào)整晶體管20不根據(jù)電 壓放大電路19的輸出信號進行動作，而可以始終流過漏極電流，以便補償電壓放大電路16 的輸出部的吸入能力，能夠確保希望的輸出電壓V。ut和輸出電流I。ut。電壓放大電路19可以具有把作為電阻17的兩端中的一端部的連接點Pl的電壓 與作為另一端部的連接點P2的電壓進行比較，根據(jù)該比較結(jié)果輸出高電平或低電平的輸 出信號的比較器的功能。例如，將電容器18的電壓設(shè)定為具有滯后的比較器19的閾值電 壓(連接點P2的電位)。此時，比較器19在對于該閾值電壓被輸入了規(guī)定值以下的反饋電 壓Vfb時，對調(diào)整晶體管20的柵極輸出高電平的輸出信號，在對于該閾值電壓被輸入了不滿 規(guī)定值的反饋電壓Vfb時，對調(diào)整晶體管20的柵極輸出低電平的輸出信號。即，當(dāng)伴隨輸出電壓V。ut由于負載電流的增加而降低，產(chǎn)生規(guī)定值以上的連接點 P2的電壓減去連接點Pl的電壓的電位差D2時，只在暫時產(chǎn)生該規(guī)定值以上的電位差D2的 期間，比較器19對調(diào)整晶體管20的柵極輸出高電平的輸出信號。因此，只在輸出電壓V。ut暫時降低后直到恢復(fù)為止的期間(即，產(chǎn)生規(guī)定值以上的電位差D2的期間)，可以使調(diào)整晶 體管20進行動作以使輸出晶體管20的柵極電壓Ve降低。圖4是本發(fā)明的第二實施方式的穩(wěn)壓器IC200的結(jié)構(gòu)圖。對于與圖3相同的部分 省略或簡化其說明。穩(wěn)壓器IC200是具備以下各部分的輸出裝置亦即，輸出輸出電流I。ut的輸出晶體 管11 ；驅(qū)動輸出晶體管11以使輸出晶體管11的輸出電壓v。ut的反饋電壓Vfb與基準(zhǔn)電壓 Vref—致的第一驅(qū)動部；在與大地連接的電容器18上串聯(lián)連接電阻17的RC電路；包含根 據(jù)電阻17的兩端電壓驅(qū)動輸出晶體管11，由此調(diào)整輸出電流I。ut的調(diào)整部的第二驅(qū)動部。 第一驅(qū)動部包含第一電壓放大電路16和第一調(diào)整晶體管21。第二驅(qū)動部包含第二電壓放 大電路23和第二調(diào)整晶體管20。輸出晶體管11是在輸入端子2和輸出端子3之間插入的PMOS晶體管。輸出晶體 管11的柵極與電壓放大電路16的輸出端子、調(diào)整晶體管20的漏極以及調(diào)整晶體管21的 漏極連接。電壓放大電路16為了使通過輸出晶體管11的漏極側(cè)的輸出電壓V。ut的反饋得到 的反饋電壓Vfb與基準(zhǔn)電壓VMf—致，通過調(diào)整輸出晶體管11的柵極電壓Ve來驅(qū)動輸出晶 體管11。此時，通過基準(zhǔn)電壓進行動作的調(diào)整晶體管21具有用于始終使恒定電流的漏 極電流流過的恒流源的功能。作為調(diào)整晶體管21的具體例子，可列舉出NMOS晶體管、npn 雙極晶體管。在調(diào)整晶體管21的柵極-源極之間始終施加基準(zhǔn)電壓Vref。調(diào)整晶體管21 是通過被供給與提供給電壓放大電路16的基準(zhǔn)電壓相同的基準(zhǔn)電壓V&，來驅(qū)動輸出晶體 管11的柵極的恒流源。電阻12與電阻13的連接點P3與電壓放大電路16的差點輸入部 的一方的輸入端連接，并且與電壓放大電路23的差動輸入部的一方的輸入端連接。電壓放大電路23為了隨著與該差動輸入部連接的電阻17的兩端間的電位差D2 變大，使輸出電流I。ut增大，通過使調(diào)整晶體管20進行動作來驅(qū)動輸出晶體管11。由于對 RC電路的兩端施加反饋電壓Vfb，而產(chǎn)生電位差D2。電壓放大電路23為了使輸出晶體管11 的柵極電壓\隨著電位差D2增大而減小，使調(diào)整晶體管20進行動作，伴隨由于負荷電流 的增大輸出電壓Vout降低，所述電位差D2增大。當(dāng)與電位差D2反比例地減小柵極電壓Ve 時，可以平滑地增大輸出電流I。ut。電壓放大電路23可以具備輸出用于選擇性地切換調(diào)整晶體管20的接通/關(guān)斷的 切換信號的比較器的功能。例如，將電容器18的電壓設(shè)定為具有滯后的比較器23的閾值 電壓(連接點P2的電位)。此時，比較器23具備在對于該閾值電壓被輸入了規(guī)定值以下的 反饋電壓Vfb時，輸出用于把調(diào)整晶體管20切換為接通的切換信號的結(jié)構(gòu)即可。此外，與上述圖3的電壓放大電路19相同，電壓放大電路23可以具備將作為電阻 17的兩端中的一端部的連接點Pl的電壓與作為另一端部的連接點P2的電壓進行比較，根 據(jù)該比較結(jié)果輸出高電平或低電平的輸出信號的比較器的功能。圖5是各波形的時序圖。當(dāng)伴隨負載電流的急劇增大，輸出電流I。ut急劇增大 時(參照圖5㈧)，輸出電壓V-暫時降低(參照圖5(B))。圖5(C)表示與電壓放大電路 19(23)的輸入端連接的連接點Pl和連接點P2的電壓變化。在由于基準(zhǔn)電壓Vref和反饋電 壓Vfb大體一致輸出電壓V。ut大體恒定的穩(wěn)定狀態(tài)下，因為不經(jīng)由連接點P3以及電阻17向 電容器18流過充電電流，所以不產(chǎn)生由于電阻17的電壓降低引起的電位差D2。并且，當(dāng)輸出電壓V。ut由于負載電流的增大而降低時，與輸出電壓V。ut的降低聯(lián)動反饋電壓Vfb也降 低。當(dāng)連接點Pl (P3)的反饋電壓Vfb降低時，因為與降低后的反饋電壓Vfb相比從電位高的 電容器18流過充電電流，所以連接點P2的電位也降低。由于來自電容器18的放電電流在 電阻17中產(chǎn)生電壓降(電位差)，所以在輸出電壓V。ut由于負載電流的增加而暫時降低的 過渡狀態(tài)下，連接點P2的電位高于連接點Pl的電位。因此，電壓放大電路19(23)為了隨著連接點P2減去Pl的電位差D2增大，使輸出 晶體管11的柵極電壓Ve減小，使調(diào)整晶體管20進行動作。相反，電壓放大電路19(23)為 了隨著連接點P2減去Pl的電位差D2減小，使輸出晶體管11的柵極電壓Ve增大，使調(diào)整 晶體管20進行動作。或者，只在產(chǎn)生了規(guī)定值以上的連接點P2減去Pl后的電位差D2的期間，比較器 19(23)為了使輸出晶體管11的柵極電壓Ve減小，使調(diào)整晶體管20進行動作。因此，根據(jù)IC100、IC200，可以改善輸出電壓V。ut暫時降低到規(guī)定電壓以下時的過 渡響應(yīng)特性。在為IC100、IC200時，電壓放大電路19(23)只在對電容器18進行充放電的 期間進行動作，在除此之外的期間停止，所以與需要始終比較基準(zhǔn)電壓Vref和反饋電壓Vfb 這兩個直流電壓的圖1、圖2的情況相比，可以在負載電流恒定或無負載的狀態(tài)下抑制消耗 電流。為了抑制穩(wěn)定狀態(tài)下的消耗電流，例如，為了在調(diào)整晶體管20為穩(wěn)定的狀態(tài)下維 持關(guān)斷狀態(tài)，可以通過尺寸調(diào)整等來設(shè)定用于電壓放大電路19(23)和調(diào)整晶體管20接通 的柵極閾值。此外，在為IC100、IC200時，如上述的引用文獻1記載的電路那樣，由于沒有基準(zhǔn) 電壓生成電路，所以可以抑制由于構(gòu)成基準(zhǔn)電壓生成電路而導(dǎo)致的消耗電流的增加。并且，根據(jù)IC100、IC200，可以抑制過渡響應(yīng)特性或消耗電流的偏差。在IC100、 IC200中，由于通過與包含電壓放大電路16的反饋環(huán)不同的系統(tǒng)改善過渡響應(yīng)特性，所以 相比通過與包含電壓放大電路16的反饋環(huán)相同的系統(tǒng)來改善過渡響應(yīng)特性的現(xiàn)有電路， 可以抑制消耗電流和過渡響應(yīng)特性的偏差。在圖2時，作為對電壓放大電路22差動輸入的輸入電壓，輸入基準(zhǔn)電壓VMf和反 饋電壓Vfb這兩個不同種類的電壓，與此相對，在IC100、IC200時，根據(jù)一個反饋電壓Vfb生 成差動輸入給電壓放大電路19(23)的兩個輸入電壓。因此，在IC100、IC200時，因為根據(jù) 一個電壓生成了兩個輸入電壓，所以可以抑制消耗電流和過渡響應(yīng)特性的偏差。此外，在圖2時，將電壓放大電路16與22的輸入偏移合起來的總輸入偏移
Δν成為
。與此相對，在圖3、4時，總輸入偏移Δν與電壓放大電 路19(23)的輸入偏移AV2相等。因此，與圖2時相比，可以將輸入偏移的偏差抑制為
分之-。在穩(wěn)定狀態(tài)下，由于反饋電壓Vfb穩(wěn)定，電壓放大電路19(23)的兩輸入端為大體相 同的電位。因此，在總輸入偏移Δν中，僅表現(xiàn)出電壓放大電路19(23)的輸入端的輸入偏 移AV2的偏差。以上，詳細說明了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本發(fā)明并不限于上述的實施例，在不超 出本發(fā)明的范圍的情況下可以對上述的實施例施加各種變形、改良以及置換。
例如，作為本發(fā)明的輸出裝置的實施方式，表示了穩(wěn)壓器，但還可以在DC-DC轉(zhuǎn)換 器、負載的驅(qū)動裝置中使用本發(fā)明。
權(quán)利要求
一種輸出裝置，其特征在于，具備輸出晶體管，其輸出輸出電流；第一驅(qū)動部，其驅(qū)動所述輸出晶體管，以使所述輸出晶體管的輸出電壓的反饋電壓與基準(zhǔn)電壓一致；RC電路，其在與大地連接的電容器上串聯(lián)連接有電阻；以及第二驅(qū)動部，其驅(qū)動所述輸出晶體管，以使在通過對所述RC電路的兩端施加所述反饋電壓而在所述電阻的兩端產(chǎn)生的電位差隨著所述輸出電壓的降低而增大時，與所述電位差小時相比，所述輸出電流增大。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸出裝置，其特征在于， 所述第一驅(qū)動部包含施加所述基準(zhǔn)電壓的恒流源， 所述恒流源使用于驅(qū)動所述輸出晶體管的電流流動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的輸出裝置，其特征在于， 所述第二驅(qū)動部具備檢測所述電位差的檢測部；以及通過按照所述檢測部的輸出信號驅(qū)動所述輸出晶體管來調(diào)整所述輸出電流的調(diào)整部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的輸出裝置，其特征在于，所述檢測部是將產(chǎn)生了所述電位差的所述兩端中的一端部的電壓與另一端部的電壓 進行比較的比較器。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的輸出裝置，其特征在于， 所述檢測部是放大所述電位差的放大器。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種可以改善輸出的過渡響應(yīng)特性，同時降低消耗電流的輸出裝置。該輸出裝置具備輸出晶體管(11)，其輸出輸出電流(Iout)；第一驅(qū)動部(16)，其驅(qū)動所述輸出晶體管(11)以使所述輸出晶體管(11)的輸出電壓(Vout)的反饋電壓(Vfb)與基準(zhǔn)電壓(Vref)一致；RC電路，其在與大地連接的電容器(18)上串聯(lián)連接了電阻(17)；以及第二驅(qū)動部(19、20)，其驅(qū)動所述輸出晶體管(11)以使在通過對所述RC電路的兩端施加所述反饋電壓而在所述電阻(17)的兩端產(chǎn)生的電位差隨著所述輸出電壓(Vout)的降低而增大時，與所述電位差小時相比，所述輸出電流(Iout)增大。
文檔編號G05F1/56GK101930246SQ201010206079
公開日2010年12月29日 申請日期2010年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月19日
發(fā)明者寺田明廣, 牧慎一朗, 高野陽一 申請人:三美電機株式會社