專利名稱：穩(wěn)壓器用半導(dǎo)體集成電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及直流電源裝置，進(jìn)而涉及對直流電壓進(jìn)行變換的穩(wěn)壓器，例如涉及有效用于構(gòu)成具備軟啟動功能以及過電流保護(hù)功能的串聯(lián)穩(wěn)壓器的半導(dǎo)體集成電路(穩(wěn)壓器用IC)的技術(shù)。
背景技術(shù)：
在串聯(lián)穩(wěn)壓器中，例如當(dāng)由于負(fù)載短路等從輸出端子流出過電流時，電流控制用晶體管發(fā)熱，IC的芯片溫度上升，有可能發(fā)生內(nèi)部電路誤動作或者元件損壞等不良情況。以往，在串聯(lián)穩(wěn)壓器中，為了保護(hù)芯片免于受到上述那樣的過電流的影響，設(shè)置了具有過電流保護(hù)功能的電流限制電路，該過電流保護(hù)功能在輸出電流Iout超過預(yù)定值時， 例如如圖9(A)所示一邊使輸出電壓Vout降低一邊使輸出電流Iout減少，控制成所謂的 “ ^，，字型的輸出電壓-輸出電流特性(專利文獻(xiàn)1)。另外，還提出了有關(guān)在電流限制電路之外，為了限制在電源接通時輸出電流一下子流入電容器的所謂的沖擊電流，一并設(shè)置了軟啟動電路的穩(wěn)壓器的發(fā)明(專利文獻(xiàn)2、 3)。圖7中表示設(shè)置了軟啟動電路以及電流限制電路的現(xiàn)有的穩(wěn)壓器的概要結(jié)構(gòu)。在圖7中，21是軟啟動電路，22是電流限制電路，電流限制電路22具有與在專利文獻(xiàn)1中公開的過電流保護(hù)電路相同的電路結(jié)構(gòu)，通過調(diào)整構(gòu)成電路的晶體管的尺寸，可以具有遵從圖 8(A)所示那樣的下垂型或圖9(A)所示那樣的7字型的電壓-電流特性的電流限制功能。圖7中表示的軟啟動電路21設(shè)置了由恒流源CI和電容器CO構(gòu)成的時間常數(shù)電路；將該時間常數(shù)電路的電壓Vst與通過泄漏電阻R1、R2對輸出電壓Vout進(jìn)行分壓而得的電壓VFB進(jìn)行比較的比較器CMP ；可對時間常數(shù)電路的電壓和基準(zhǔn)電壓Vref進(jìn)行切換，提供給誤差放大器AMP的切換開關(guān)SW。并且，進(jìn)行以下控制在電源啟動時，將時間常數(shù)電路的電壓Vst提供給誤差放大器AMP，使輸出電壓Vout緩慢上升，當(dāng)Vout達(dá)到某電位時切換開關(guān)SW，將基準(zhǔn)電壓Vref提供給誤差放大器AMP，將輸出電壓Vout保持為恒定電壓。如圖7所示，在現(xiàn)有的穩(wěn)壓器中將軟啟動電路和電流限制電路構(gòu)成為獨(dú)立的電路，因此在電路規(guī)模較大地進(jìn)行了半導(dǎo)體集成電路化的情況下，存在導(dǎo)致芯片尺寸的增大以及成本升高的課題。另外，現(xiàn)有的電流限制電路一般為圖8(A)所示的下垂型或圖9(A) 所示的7字型的電壓-電流特性，消耗功率-輸出電流特性如圖8(B)或圖9(B)所示，在檢測出過電流后的過程中消耗功率成為比較高的值，因此存在損失功率大、芯片溫度有可能暫時上升到允許水平以上的課題。專利文獻(xiàn)1 日本特開2008-052516號公報專利文獻(xiàn)2 日本特開2002-049430號公報專利文獻(xiàn)3 日本特開2010-170363號公報

發(fā)明內(nèi)容
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本發(fā)明是在上述的背景下提出的，其目的在于提供通過一個電路實(shí)現(xiàn)軟啟動功能和過電流保護(hù)功能，可以減小電路規(guī)模以及芯片尺寸的穩(wěn)壓器用半導(dǎo)體集成電路。另外，本發(fā)明的另一目的在于，提供可以在通過過電流保護(hù)功能引起的電流減小的過程中使消耗功率幾乎不升高的穩(wěn)壓器用半導(dǎo)體集成電路。為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明具備控制用晶體管，其連接在輸入端子和輸出端子之間；電流檢測電路，其檢測通過所述控制用晶體管而流動的輸出電流，并且輸出與輸出電流成比例的檢測電壓；反饋電壓生成電路，其生成與輸出電壓成比例縮小的反饋電壓；以及控制電路，其根據(jù)所述反饋電壓控制所述控制用晶體管，以使輸出電壓固定，所述控制電路具備第一電路，其以所述檢測電壓和所述反饋電壓作為輸入，在所述輸出電流比預(yù)定值高的期間具有比較器的功能，在所述輸出電流比預(yù)定值低的期間具有輸出與所述反饋電壓成比例的電壓的緩沖器的功能；第二電路，其以成為基準(zhǔn)的電壓和所述反饋電壓以及從所述第一電路輸出的電壓作為輸入，在成為基準(zhǔn)的電壓比從所述第一電路輸出的電壓低的期間，生成與所述反饋電壓和所述第一電路的輸出電壓的電位差相對應(yīng)的電壓，當(dāng)成為基準(zhǔn)的電壓變得比從所述第一電路輸出的電壓高時，生成與所述反饋電壓和成為基準(zhǔn)的電壓的電位差相對應(yīng)的電壓，提供給所述控制用晶體管的控制端子；以及電流限制用的晶體管，其設(shè)置在所述輸入端子和所述控制用晶體管的控制端子之間，通過從所述第一電路輸出的電壓被控制。根據(jù)上述手段，當(dāng)輸入電壓升高時，第二電路生成與反饋電壓和第一電路的輸出電壓的電位差相對應(yīng)的電壓并提供給控制用晶體管的控制端子，因此，使輸出電壓慢慢升高那樣施加控制來抑制沖擊電流的軟啟動功能起作用。另外，當(dāng)輸入電壓升高并進(jìn)行恒壓控制時，當(dāng)輸出電流增加并超過預(yù)定值時，第一電路作為緩沖器來工作，通過從第一電路輸出的電壓使電流限制用的晶體管導(dǎo)通，減少流過控制用晶體管的電流那樣施加控制的過電流保護(hù)功能起作用。因此，可以通過一個電路實(shí)現(xiàn)軟啟動功能和過電流保護(hù)功能，在半導(dǎo)體集成電路化時可以減小芯片尺寸。另外，可以實(shí)現(xiàn)直線的7字型特性，減小過電流保護(hù)功能工作時的功率損失。另外，理想的是所述第一電路具備有兩個反相輸入端子和一個同相輸入端子的三輸入的差動放大電路，向所述同相輸入端子輸入所述反饋電壓，向所述兩個反相輸入端子之一輸入所述檢測電壓，向另一反相輸入端子反饋?zhàn)陨淼妮敵觥；蛘撸龅诙娐肪邆溆袃蓚€反相輸入端子和一個同相輸入端子的三輸入的差動放大電路，向所述同相輸入端子輸入所述反饋電壓，向所述兩個反相輸入端子輸入所述成為基準(zhǔn)的電壓和從所述第一電路輸出的電壓。通過在第一電路或第二電路中使用三輸入的差動放大電路，與使用多個放大器的情況相比，可以減少構(gòu)成電路的元件數(shù)，減小芯片尺寸。另外，理想的是所述第二電路的差動放大電路具備有串聯(lián)形態(tài)的第一晶體管和第二晶體管的輸出級，與所述第二晶體管串聯(lián)連接第三晶體管，在該第三晶體管的控制端子上施加了從所述第一電路輸出的電壓。由此，電流限制用的晶體管和第三晶體管一起通過從第一電路輸出的電壓被控制，由此容易調(diào)整電路內(nèi)部的電位的變化。而且，理想的是在所述輸入端子和所述控制用晶體管的控制端子之間，與所述電流限制用的晶體管串聯(lián)連接了具有二極管的功能的元件。由此，能夠減小過電流保護(hù)功能起作用時的第二電路的輸出對控制用晶體管的影響，通過電流限制用的晶體管進(jìn)行的控制用晶體管的控制電壓的調(diào)整變得容易，可以按照希望的7字型特性執(zhí)行電流限制動作。另外，理想的是在所述電流限制用的晶體管的控制端子和所述第一電路的輸出端子之間連接了具有二極管的功能的元件。由此，設(shè)計電路使其具有希望的7字型的特性變得容易，可以容易地減小過電流保護(hù)功能起作用時的功率損失。而且，理想的是所述電流檢測電路具備與所述控制用晶體管構(gòu)成電流鏡的電流檢測用晶體管、與該晶體管串聯(lián)連接的電流-電壓變換單元，在所述電流檢測用晶體管的控制端子上施加從所述第二電路輸出的電壓，在所述電流檢測用晶體管以及所述電流-電壓變換單元中流過與所述輸出電流成比例縮小的電流。通過與控制用晶體管構(gòu)成電流鏡的電流檢測用晶體管檢測輸出電流的大小，因此，在可以進(jìn)行準(zhǔn)確的電流檢測的同時，通過增大電流鏡比，可以減小與電流檢測相伴的功率損失。根據(jù)本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)能夠以一個電路實(shí)現(xiàn)軟啟動功能和過電力保護(hù)功能，能夠減小電路規(guī)模以及芯片尺寸的穩(wěn)壓器用的半導(dǎo)體集成電路。另外，具有以下效果，即可以實(shí)現(xiàn)在基于過電流保護(hù)功能的檢測到過電流后的過程中可以使消耗功率幾乎不升高的穩(wěn)壓器用的半導(dǎo)體集成電路。


圖1是表示應(yīng)用了本發(fā)明的串聯(lián)穩(wěn)壓器的控制用IC的一個實(shí)施方式的電路結(jié)構(gòu)圖。圖2是表示構(gòu)成圖1的串聯(lián)穩(wěn)壓器的控制用IC的3輸入誤差放大器以及3輸入差動放大器的具體電路例的電路圖。圖3是表示通過仿真來研究實(shí)施方式的串聯(lián)穩(wěn)壓器的控制用IC中的輸出電流與輸出電壓、反饋電壓以及電流限制器&軟啟動電路內(nèi)部的電位的關(guān)系所得到的結(jié)果的電壓-電流特性圖。圖4是表示通過仿真來研究實(shí)施方式的串聯(lián)穩(wěn)壓器的控制用IC中的檢測用電流與輸出電流以及電流限制器&軟啟動電路內(nèi)部的電流的關(guān)系所得到的結(jié)果的圖表。圖5是表示實(shí)施方式的串聯(lián)穩(wěn)壓器的控制用IC中的輸出電壓-輸出電流特性以及消耗功率_輸出電流特性的圖表。圖6是表示實(shí)施方式的串聯(lián)穩(wěn)壓器的控制用IC的變形例的電路結(jié)構(gòu)圖。圖7是表示具備電流限制器電路以及軟啟動電路的現(xiàn)有的串聯(lián)穩(wěn)壓器的一例的電路結(jié)構(gòu)圖。圖8 (A)是表示現(xiàn)有的串聯(lián)穩(wěn)壓器中的下垂型的輸出電壓-輸出電流特性的圖表， 圖8 (B)是表示其消耗功率-輸出電流特性的圖表。圖9 (A)是表示現(xiàn)有的串聯(lián)穩(wěn)壓器中的7字型的輸出電壓-輸出電流特性的圖表， 圖9 (B)是表示其消耗功率-輸出電流特性的圖表。
符號說明11誤差放大器(第二電路)12基準(zhǔn)電壓電路13偏置電路14電流限制器&軟啟動電路15差動放大器(第一電路)MO電壓控制用晶體管Ml電流檢測用晶體管
具體實(shí)施例方式以下，根據(jù)

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。圖1表示應(yīng)用了本發(fā)明的串聯(lián)穩(wěn)壓器的一個實(shí)施方式。此外，雖未特別限定，但在圖1中構(gòu)成用單點(diǎn)劃線包圍的電路的元件在一個半導(dǎo)體芯片上形成，構(gòu)成為半導(dǎo)體集成電路(串聯(lián)穩(wěn)壓器IC) 10。該實(shí)施方式的串聯(lián)穩(wěn)壓器IC10，在被施加來自未圖示的直流電壓源的直流電壓 VDD的電壓輸入端子IN和輸出端子OUT之間連接由P溝道MOSFET (場效應(yīng)晶體管)構(gòu)成的電壓控制用的晶體管M0，在輸出端子OUT和被施加接地電位的接地端子GND之間串聯(lián)連接了對輸出電壓Vout進(jìn)行分壓的泄漏電阻Rl、R2。把通過該泄漏電阻Rl、R2進(jìn)行分壓而得的電壓VFB反饋到控制上述電壓控制用的晶體管MO的柵極端子的誤差放大器11的同相輸入端子。并且，上述誤差放大器11根據(jù)反饋電壓VFB和參考電壓Vref的電位差，控制電壓控制用的晶體管M0，將輸出電壓Vout控制為希望的電位。該實(shí)施方式的串聯(lián)穩(wěn)壓器以如下進(jìn)行工作通過上述那樣的晶體管MO的反饋控制，使輸出電流Iout在某個值以下，將輸出電壓Vout保持恒定。在輸出端子OUT上連接使輸出電壓Vout穩(wěn)定的外接的電容器。在電壓輸入端子IN和輸出端子OUT之間串聯(lián)連接的P溝道MOS晶體管M5以及N溝道MOS晶體管M6是構(gòu)成誤差放大器11的輸出級的晶體管，在本實(shí)施方式中，與這些晶體管M5、M6進(jìn)一步串聯(lián)連接了 N溝道MOS晶體管M4。另外，在本實(shí)施方式的穩(wěn)壓器IClO中設(shè)置了 由齊納二極管等構(gòu)成，用于產(chǎn)生參考電壓Vref的基準(zhǔn)電壓電路12 ；使該基準(zhǔn)電壓電路以及上述誤差放大器11中流過偏置電流的偏置電路13 ；以及電流限制器&軟啟動電路14，其與上述電壓控制用晶體管MO的柵極端子連接，具備限制輸出電流的過電流保護(hù)功能、以及在電源啟動時使輸出電壓Vout慢慢上升不流過沖擊電流的軟啟動功能。該電流限制器&軟啟動電路14的過電流保護(hù)功能，在輸出電流Iout由于負(fù)載的短路等而增加，輸出電壓Vout降低，誤差放大器11為了通過晶體管MO流過更多電流而降低柵極電壓時，通過實(shí)施箝位以使柵極電壓不下降一定程度以上來限制輸出電流。與上述誤差放大器11的輸出級的晶體管M5、M6串聯(lián)連接的MOS晶體管M4也是構(gòu)成電流限制器& 軟啟動電路14的元件。電流限制器&軟啟動電路14具備源極端子與上述電壓控制用晶體管MO的源極端子連接，將與MO的柵極電壓相同的電壓施加在柵極端子上，由此與電壓控制用晶體管MO構(gòu)成電流鏡，流過與通過MO流動的輸出電流Iout成比例的電流IMONI的電流檢測用的MOS 晶體管Ml ；與該MOS晶體管Ml串聯(lián)連接，作為將Ml的漏極電流變換為電壓的電流-電壓變換單元的傳感電阻Rs。MOS晶體管Ml具有MO的1/N的大小(尺寸)，流過MO的漏極電流的1/N的大小的電流。尺寸比N，例如可以設(shè)為數(shù)百 數(shù)千程度的值，由此可以使流過電流檢測用MOS晶體管Ml的電流I MONI非常小，可以減小電流檢測用的電阻Rs中的損失。而且，該實(shí)施例的電流限制器&軟啟動電路14具備把通過電阻Rs變換后的電壓 V MONI以及通過所述泄漏電阻Rl、R2分壓而得的電壓VFB作為輸入的差動放大器15 ；在上述電壓控制用晶體管MO的源極端子和電流檢測用的MOS晶體管Ml的柵極端子之間串聯(lián)連接的兩個P溝道MOS晶體管M2、M3，上述差動放大器15的輸出電壓被施加在MOS晶體管 M2以及M4的柵極端子上。MOS晶體管M3將柵極端子和漏極端子連接，作為二極管來工作。 設(shè)定電阻Rs的電阻值以及電阻Rl、R2的電阻比，以便在電流檢測用MOS晶體管Ml中流過的電流I MONI在預(yù)定值以下時VMONI < VFB，當(dāng)電流IMONI超過預(yù)定值時VMONI > VFB。另外，在該實(shí)施方式中，誤差放大器11以及差動放大器15分別通過具有兩個反相輸入端子和一個同相輸入端子的圖2所示的3輸入的差動放大電路構(gòu)成。并且，在誤差放大器11的兩個反相輸入端子上輸入通過基準(zhǔn)電壓電路12生成的參考電壓Vref和所述差動放大器15的輸出電壓VFB_A，在差動放大器15的兩個反相輸入端子上輸入通過電阻Rs 變換后的檢測電壓V MCMI和自身的輸出電壓。這些3輸入差動放大電路使輸入到兩個反相輸入端子的電壓中的較低的電壓優(yōu)先。另外，在誤差放大器11和差動放大器15的同相輸入端子上輸入反饋電壓VFB，根據(jù)與反相輸入端子的輸入的電位差來動作。接著，說明上述電流限制器&軟啟動電路14的整體的動作。(當(dāng) V MONI < VFB 時)差動放大器15作為比較器來工作，其輸出電壓VFB_A變?yōu)楦唠娖?Vcc)，使MOS晶體管M2成為截止?fàn)顟B(tài)，使M4成為導(dǎo)通狀態(tài)。因此，電流限制器的功能不起作用，并且使M4 的導(dǎo)通電阻足夠小，對誤差放大器11的輸出幾乎不造成影響，因此，通過誤差放大器11的輸出來控制電壓控制用晶體管MO的柵極，進(jìn)行將輸出電壓Vout保持恒定的控制。(當(dāng) V MONI > VFB 時)差動放大器15作為緩沖器來工作，其輸出電壓VFB_A成為與向同相輸入端子的輸入電壓VFB成比例的電壓、即與輸出電壓Vout成比例的電壓。另外，使電壓VFB_A成為比作為MOS晶體管M2的源極電壓的輸入電壓VDD低M2的閾值電壓Vth的電壓(VDD-Vth)以下。此外，電壓VFB_A降低，但M4維持導(dǎo)通狀態(tài)。由此，使MOS晶體管M2成為導(dǎo)通狀態(tài)，在 M2、M3中開始流過電流I FB_A。于是，電流限制器的功能起作用，將電壓控制用晶體管MO 的柵極電壓升高，通過MO流動的輸出電流Iout減小，進(jìn)而流過Ml的電流I MONI也減小。此時，設(shè)定各晶體管的尺寸，以使流過M2、M3的電流I FB_A與流過Ml的電流I MONI成比例。因此，Iout-Vout特性幾乎為直線。僅通過MOS晶體管M2就可以限制輸出電流，但是在該實(shí)施方式中，通過與誤差放大器11的輸出級的MOS晶體管M6串聯(lián)地設(shè)置與M2 同樣地通過差動放大器15的輸出控制的MOS晶體管M4，可以減小電流限制器功能起作用時的誤差放大器11的輸出對電壓控制用晶體管MO的柵極控制電壓的影響，容易通過電流限制用的晶體管M2調(diào)整電壓控制用晶體管MO的控制電壓。(啟動時)
接著，說明軟啟動功能。在啟動時，當(dāng)輸入電壓VDD開始上升時，通過偏置電路13 向誤差放大器11提供工作電壓，放大器能夠工作，但是在輸入電壓VDD上升到某個電位之前，V MONI > VFB，與電流限制器起作用時相同，差動放大器15作為緩沖器工作，輸出與反饋電壓VFB成比例的電壓。另外，作為誤差放大器11的兩個反相輸入端子的輸入的參考電壓Vref和差動放大器15的輸出電壓VFB_A中VFB_A較低，因此，誤差放大器11輸出與 VFB_A和反饋電壓VFB的電位差相對應(yīng)的電壓，通過該電壓來控制電壓控制用晶體管MO以及電流檢測用晶體管Ml的柵極端子。即，一邊監(jiān)視輸出電壓Vout—邊控制電流，并使輸出電壓Vout慢慢上升。當(dāng)輸出電壓Vout達(dá)到預(yù)定電壓時，差動放大器15的輸出電壓VFB_A變得比參考電壓Vref高，誤差放大器11輸出與Vref和反饋電壓VFB的電位差相對應(yīng)的電壓，進(jìn)行恒壓控制使輸出電壓Vout恒定那。在本實(shí)施方式中，設(shè)定晶體管的尺寸、電阻的值、Vref的值、放大器的放大率等，以使差動放大器15從比較器的動作切換到緩沖器的動作的時刻、 與誤差放大器11的反相輸入端子的輸入從差動放大器15的輸出電壓VFB_A切換到參考電壓Vref的時刻幾乎一致。在圖3中表示對上述那樣構(gòu)成的串聯(lián)穩(wěn)壓器IC，對使輸出電流Iout變化時的輸出電壓Vout、差動放大器15的輸出電壓VFB_A、反饋電壓VFB的變化的情況進(jìn)行仿真研究后結(jié)果。另外，在圖4中將橫軸設(shè)為電流I MONI，來表示對M2的電流I FB_A相對于輸出電流Iout變化時流過Ml的電流I MONI的變化進(jìn)行仿真研究后的結(jié)果。此外，輸入電壓VDD 為5. 0V，差動放大器15的電源電流Vcc也為5.0V。在圖3中，當(dāng)差動放大器15的輸出電壓VFB_A降低時，在lout = IlOmA的附近，斜率發(fā)生了變化，這是因?yàn)樵诒绕涞偷碾娢?，晶體管M4截止。圖4的上部表示電流I MONI和輸出電流Iout的關(guān)系，由于成為直線，因此可知電流I MONI與輸出電流Iout成比例。在下部的I MONI-I性中，當(dāng)電流I MONI向箭頭的方向增加時，在42 μ A附近實(shí)施限制，直到I MONI為16 μ A附近，I MONI和I FB_A同時減少，當(dāng)I MONI減小到16 μ A以下時電流I FB_A增加。這是由于差動放大器15的輸出動態(tài)范圍不足。但是，由于輸出電流充分減少，因此不會對電流限制特性造成很大影響， 可以忽視。根據(jù)下部的I MONI-I FB_A特性可知，由單點(diǎn)劃線包圍的被賦予符號A的區(qū)域的直線朝著與上部的I MONI-Iout特性的直線相同的方向傾斜，因此在I MONI為16 μ A 42 μ A的期間，Μ2的電流I FB_A與電流I MONI、即輸出電流Iout成比例。根據(jù)上述仿真的結(jié)果，圖1的實(shí)施方式的串聯(lián)穩(wěn)壓器IC如圖5 (A)所示，在輸出電流Iout在預(yù)定值Ic以下的范圍中，與輸出電流Iout的大小無關(guān)地將輸出電壓Vout控制為大體恒定。但是，在被提供了輸出電流Iout的未圖示的負(fù)載中發(fā)生了短路等事故，輸出電流Iout增加超過了預(yù)定的電流值Ic時，VMONI > V FB,電流限制器的功能起作用，輸出電壓Vout與輸出電流Iout同時開始減少。并且，此時Vout和Iout在保持比例關(guān)系的狀態(tài)下減少，因此大體直線性地變化。即，在現(xiàn)有的電流限制器中，如圖9 (A)所示那樣成為7字型的傾斜方向的部分向外側(cè)膨脹的特性，由此，消耗功率如圖9(B)所示那樣增加，與此相對，在本實(shí)施方式中如圖 5(A)那樣，按照直線的7字型的特性變化。結(jié)果，消耗功率-輸出電流特性成為圖5(B)那樣，與現(xiàn)有的電流限制器相比，可以抑制實(shí)施電流限制時的消耗功率的增加。
此外，在圖5(B)中成為7字型的橫向的直線部分水平的特性，但是這部分的角度根據(jù)圖5(A)的電壓-電流特性的7字型的傾斜方向的直線部分的斜率進(jìn)行變化。因此， 優(yōu)選決定圖5(A)的電壓-電流特性的7字型的傾斜的直線部分的斜率，以使圖5(B)的功率_電流特性的7字型的上方的直線部分成為水平，并且為了成為這樣特性設(shè)定構(gòu)成電路的晶體管的尺寸等，通過如此設(shè)定，可以防止消耗功率增加。如上所述，圖1的串聯(lián)穩(wěn)壓器IC可以使一個電路具有電流限制器電路和軟啟動電路的功能，因此與圖7那樣分別設(shè)置兩個電路的情況相比，不需要軟啟動電路的恒流源CI 或電容器CO、電壓切換開關(guān)等。另外，在半導(dǎo)體集成電路化的情況下，一般將電容器CO作為外接元件，因此需要專用的電容器連接用端子，但是若應(yīng)用本發(fā)明的實(shí)施方式則不用這種外部端子。結(jié)果，在半導(dǎo)體集成電路化的情況下，具有可以將芯片面積減小約15%左右的優(yōu)點(diǎn)ο圖6表示上述實(shí)施方式的串聯(lián)穩(wěn)壓器IC的變形例。該變形例在差動放大器15的輸出端子和電流限制用的MOS晶體管M2的柵極端子之間連接了將柵極和漏極連接的所謂的二極管連接的N溝道MOS晶體管M7。其它結(jié)構(gòu)與圖 1的電路相同。晶體管M7具有電平移動功能，通過設(shè)置M7，電壓V FB_A、V FB_B的電位的設(shè)定的自由度升高，具有容易進(jìn)行晶體管M2、M4的元件尺寸的最佳化以及軟啟動功能的啟動時間的調(diào)整的優(yōu)點(diǎn)。即，當(dāng)不設(shè)置M7而僅通過M2、M4的元件尺寸比來進(jìn)行電壓V FB_A 以及V FB_B的電位的最佳化時，一方的晶體管的尺寸有時會極端增大，與此相對，通過設(shè)置 M7可以避免M2、M4的尺寸過大，并且能夠進(jìn)行電壓V FB_A、V FB_B的電位的最佳化以及啟動時間的調(diào)整。以上，基于實(shí)施方式具體說明了本發(fā)明人提出的發(fā)明，但本發(fā)明不限于所述實(shí)施方式。例如，在所述實(shí)施方式中表示了作為誤差放大器11以及差動放大器15分別使用3 輸入的差動放大電路的情況，但是也可以分別設(shè)置兩個以上的2輸入的差動放大器來構(gòu)成發(fā)揮同樣作用的電路。另外，在圖1或圖6的穩(wěn)壓器中表示了作為構(gòu)成電路的晶體管而使用了 MOS晶體管的情況，但是本發(fā)明也可以用于代替MOS晶體管而使用雙極性晶體管的電路。另外，在所述實(shí)施方式的穩(wěn)壓器IC中，在芯片內(nèi)部設(shè)置了生成成為誤差放大器11的基準(zhǔn)的參考電壓 Vref的基準(zhǔn)電壓電路，但是也可以設(shè)置外部端子來從芯片外部提供參考電壓Vref。而且，在以上的說明中說明了將本發(fā)明應(yīng)用于串聯(lián)穩(wěn)壓器IC的例子，但是本發(fā)明不限于此，也可用于構(gòu)成對二次電池進(jìn)行充電的充電裝置的充電控制用IC中。
權(quán)利要求
1.一種穩(wěn)壓器用半導(dǎo)體集成電路，其特征在于， 具備控制用晶體管，其連接在輸入端子和輸出端子之間；電流檢測電路，其檢測通過所述控制用晶體管而流動的輸出電流，并且輸出與輸出電流成比例的檢測電壓；反饋電壓生成電路，其生成與輸出電壓成比例縮小的反饋電壓；以及控制電路，其根據(jù)所述反饋電壓控制所述控制用晶體管，以使輸出電壓固定， 所述控制電路具備第一電路，其以所述檢測電壓和所述反饋電壓作為輸入，在所述輸出電流比預(yù)定值高的期間具有比較器的功能，在所述輸出電流比預(yù)定值低的期間具有輸出與所述反饋電壓成比例的電壓的緩沖器的功能；第二電路，其以成為基準(zhǔn)的電壓和所述反饋電壓以及從所述第一電路輸出的電壓作為輸入，在成為基準(zhǔn)的電壓比從所述第一電路輸出的電壓低的期間，生成與所述反饋電壓和所述第一電路的輸出電壓的電位差相對應(yīng)的電壓，當(dāng)成為基準(zhǔn)的電壓變得比從所述第一電路輸出的電壓高時，生成與所述反饋電壓和成為基準(zhǔn)的電壓的電位差相對應(yīng)的電壓，提供給所述控制用晶體管的控制端子；以及電流限制用的晶體管，其設(shè)置在所述輸入端子和所述控制用晶體管的控制端子之間， 通過從所述第一電路輸出的電壓被控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穩(wěn)壓器用半導(dǎo)體集成電路，其特征在于，所述第一電路具備有兩個反相輸入端子和一個同相輸入端子的三輸入的差動放大電路，向所述同相輸入端子輸入所述反饋電壓，向所述兩個反相輸入端子之一輸入所述檢測電壓，向另一反相輸入端子反饋?zhàn)陨淼妮敵觥?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的穩(wěn)壓器用半導(dǎo)體集成電路，其特征在于，所述第二電路具備有兩個反相輸入端子和一個同相輸入端子的三輸入的差動放大電路，向所述同相輸入端子輸入所述反饋電壓，向所述兩個反相輸入端子輸入所述成為基準(zhǔn)的電壓和從所述第一電路輸出的電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的穩(wěn)壓器用半導(dǎo)體集成電路，其特征在于，所述第二電路的差動放大電路具備有串聯(lián)形態(tài)的第一晶體管和第二晶體管的輸出級， 與所述第二晶體管串聯(lián)連接第三晶體管，在該第三晶體管的控制端子上施加了從所述第一電路輸出的電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4的任意一項(xiàng)所述的穩(wěn)壓器用半導(dǎo)體集成電路，其特征在于，在所述輸入端子和所述控制用晶體管的控制端子之間，與所述電流限制用的晶體管串聯(lián)連接了具有二極管的功能的元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的穩(wěn)壓器用半導(dǎo)體集成電路，其特征在于，在所述電流限制用的晶體管的控制端子和所述第一電路的輸出端子之間連接了具有二極管的功能的元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6的任意一項(xiàng)所述的穩(wěn)壓器用半導(dǎo)體集成電路，其特征在于， 所述電流檢測電路具備與所述控制用晶體管構(gòu)成電流鏡的電流檢測用晶體管、與該晶體管串聯(lián)連接的電流-電壓變換單元，在所述電流檢測用晶體管的控制端子上施加從所述第二電路輸出的電壓，在所述電流檢測用晶體管以及所述電流-電壓變換單元中流過與所述輸出電流成比例縮小的電流。
全文摘要
本發(fā)明提供一種穩(wěn)壓器用半導(dǎo)體集成電路，可以用一個電路實(shí)現(xiàn)軟啟動功能和電流限制功能，減小電路規(guī)模以及芯片尺寸。設(shè)置有在輸出電流比預(yù)定值高的期間作為比較器工作，在輸出電流比預(yù)定值低的期間作為輸出與反饋電壓成比例的電壓的緩沖器工作的差動放大器；在基準(zhǔn)電壓比從差動放大器輸出的電壓低的期間生成與反饋電壓和差動放大器的輸出電壓的電位差相對應(yīng)的電壓，當(dāng)基準(zhǔn)電壓變得比從差動放大器輸出的電壓高時生成與反饋電壓和基準(zhǔn)電壓的電位差相對應(yīng)的電壓，提供給在輸入端子和輸出端子間連接的控制用晶體管的控制端子的誤差放大器；以及設(shè)置在輸入端子和控制用晶體管的控制端子之間，通過從差動放大器輸出的電壓被控制的電流限制用的晶體管。
文檔編號G05F1/56GK102455730SQ20111033011
公開日2012年5月16日 申請日期2011年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月21日
發(fā)明者寺田明廣, 櫻井康平, 高野陽一 申請人:三美電機(jī)株式會社