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JP6807816B2 - Power circuit - Google Patents

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JP6807816B2 JP2017164403A JP2017164403A JP6807816B2 JP 6807816 B2 JP6807816 B2 JP 6807816B2 JP 2017164403 A JP2017164403 A JP 2017164403A JP 2017164403 A JP2017164403 A JP 2017164403A JP 6807816 B2 JP6807816 B2 JP 6807816B2
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Description

本発明は、電源回路に関し、特に、電圧レギュレータを備えた電源回路に関する。 The present invention relates to a power supply circuit, and more particularly to a power supply circuit including a voltage regulator.

LDO(Low Drop Out)レギュレータは、出力電圧の負帰還により出力電圧値を一定に保つ機能を有し、低い入出力間電位差(ドロップアウト電圧ともいう)であっても動作する基準電圧回路である。 An LDO (Low Drop Out) regulator is a reference voltage circuit that has a function to keep the output voltage value constant by negative feedback of the output voltage and operates even with a low potential difference between input and output (also called dropout voltage). ..

たとえば、特許文献1に記載の電源回路は、LDOレギュレータとブースタ回路とを備える。LDOレギュレータは、出力電圧の変動に応じた電圧を出力するアンプと、アンプから出力された電圧に応じた電圧レベルの出力電圧を出力する第1トランジスタとを備える。ブースタ回路は、第1トランジスタの出力電流に比例した出力電流を流す第2トランジスタと、第2トランジスタの出力電流に応じた電圧と第1基準電圧との電圧差に応じた電圧信号を出力する第1差動増幅器と、電圧差に応じた電圧信号に応じて、アンプの応答性を制御する制御回路とを備える。特許文献1に記載の電源回路は、出力電圧が瞬時変動した場合に瞬時変動を抑制することができる。 For example, the power supply circuit described in Patent Document 1 includes an LDO regulator and a booster circuit. The LDO regulator includes an amplifier that outputs a voltage corresponding to fluctuations in the output voltage, and a first transistor that outputs an output voltage having a voltage level corresponding to the voltage output from the amplifier. The booster circuit outputs a voltage signal corresponding to a voltage difference between a second transistor that flows an output current proportional to the output current of the first transistor and a voltage corresponding to the output current of the second transistor and a first reference voltage. It includes a 1-differential amplifier and a control circuit that controls the responsiveness of the amplifier according to a voltage signal according to a voltage difference. The power supply circuit described in Patent Document 1 can suppress the instantaneous fluctuation when the output voltage fluctuates instantaneously.

特開2016−162097号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-162097

特許文献1に記載された電源回路は、応答性向上のために、出力電圧が瞬時変動しないときでも、消費電流が大きいという問題がある。 The power supply circuit described in Patent Document 1 has a problem that the current consumption is large even when the output voltage does not fluctuate instantaneously in order to improve the responsiveness.

それゆえに、本発明の目的は、出力電圧の瞬間的な変動を安定化させることができ、かつ消費電流が少ない電源回路を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a power supply circuit capable of stabilizing instantaneous fluctuations in output voltage and consuming less current.

本発明の電源回路は、入力電圧に応じた出力電圧を出力する電圧レギュレータを備える。電圧レギュレータは、入力電圧が印加される第1の電源端子と、基準電圧が印加される第2の電源端子と、出力電圧を出力する出力端子と、出力端子が接続される第1のノードと、第1の電源端子との間に配置された出力トランジスタと、出力電圧を分圧した分圧電圧と基準電圧との差を増幅する差動増幅段と、差動増幅段の出力を増幅するソース接地増幅段とを含む。ソース接地増幅段は、バイアス電流を供給する定電流源と、定電流源に接続され、差動増幅段の出力を増幅して、出力トランジスタのゲートを制御する増幅用トランジスタとを含む。電源回路は、差動増幅段に含まれる能動負荷に流れる電流の大きさを検出して、検出した電流の大きさに比例した大きさの電流を増幅用トランジスタに供給する電流供給回路を備える。 The power supply circuit of the present invention includes a voltage regulator that outputs an output voltage corresponding to an input voltage. The voltage regulator includes a first power supply terminal to which an input voltage is applied, a second power supply terminal to which a reference voltage is applied, an output terminal for outputting an output voltage, and a first node to which the output terminal is connected. , The output transistor arranged between the first power supply terminal, the differential amplification stage that amplifies the difference between the divided voltage divided by the output voltage and the reference voltage, and the output of the differential amplification stage are amplified. Includes a source grounded amplification stage. The source ground amplification stage includes a constant current source that supplies a bias current, and an amplification transistor that is connected to the constant current source and amplifies the output of the differential amplification stage to control the gate of the output transistor. The power supply circuit includes a current supply circuit that detects the magnitude of the current flowing through the active load included in the differential amplification stage and supplies a current having a magnitude proportional to the magnitude of the detected current to the amplification transistor.

本発明によれば、電流供給回路が、差動増幅段に含まれる能動負荷に流れる電流の大きさを検出して、検出した電流の大きさに比例した大きさの電流を増幅用トランジスタに供給する。これによって、電源回路は、出力電圧が瞬時変動しないときには、消費電流を低減できる。 According to the present invention, the current supply circuit detects the magnitude of the current flowing through the active load included in the differential amplification stage, and supplies a current having a magnitude proportional to the magnitude of the detected current to the amplification transistor. To do. As a result, the power supply circuit can reduce the current consumption when the output voltage does not fluctuate instantaneously.

一般的なLDOレギュレータの構成を表わす図である。It is a figure which shows the structure of a general LDO regulator. 一般的なLDOレギュレータの別の構成を表わす図である。It is a figure which shows another structure of a general LDO regulator. 特許文献1に記載された電源回路の構成の概要を表わす図である。It is a figure which shows the outline of the structure of the power supply circuit described in Patent Document 1. 実施の形態1の電源回路1の構成を表わす図である。It is a figure which shows the structure of the power supply circuit 1 of Embodiment 1. FIG. 実施の形態2の電源回路2の構成を表わす図である。It is a figure which shows the structure of the power supply circuit 2 of Embodiment 2. 電流帰還ループを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the current feedback loop. 実施の形態3の電源回路3の構成を表わす図である。It is a figure which shows the structure of the power supply circuit 3 of Embodiment 3. 実施の形態4の電源回路4の構成を表わす図である。It is a figure which shows the structure of the power supply circuit 4 of Embodiment 4. 電源起動時のイネーブル信号、および電源回路4内の電圧の波形を示す図である。It is a figure which shows the enable signal at the time of power-start, and the waveform of the voltage in a power circuit 4.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
まず、本発明と関連する参考例について説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, a reference example related to the present invention will be described.

参考例.
図1は、一般的なLDOレギュレータの構成を表わす図である。
Reference example.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a general LDO regulator.

図1に示すように、LDOレギュレータは、エラーアンプ301と、分圧抵抗302,303と、出力トランジスタ304と、電源端子306と、グラウンド端子307と、基準電圧端子309と、安定化容量305とを備える。 As shown in FIG. 1, the LDO regulator includes an error amplifier 301, voltage dividing resistors 302 and 303, an output transistor 304, a power supply terminal 306, a ground terminal 307, a reference voltage terminal 309, and a stabilizing capacity 305. To be equipped.

エラーアンプ301と、分圧抵抗302,303と、出力トランジスタ304と、電源端子306と、グラウンド端子307と、基準電圧端子309とは、IC(Integrated Circuit)チップ350に搭載される。 The error amplifier 301, the voltage dividing resistors 302, 303, the output transistor 304, the power supply terminal 306, the ground terminal 307, and the reference voltage terminal 309 are mounted on the IC (Integrated Circuit) chip 350.

このLDOレギュレータは、出力電圧Voutを負帰還する方式である。つまり、このLDOは、出力端子99に流れる負荷電流308の増減に対して、負帰還によって出力電圧Voutを一定に保つように動作する。 This LDO regulator is a method of negatively feeding back the output voltage Vout. That is, this LDO operates so as to keep the output voltage Vout constant by negative feedback as the load current 308 flowing through the output terminal 99 increases or decreases.

しかしながら、LDOレギュレータが、高速動作し、かつ多量の電流が消費されるデジタル回路などの負荷を駆動する場合、負荷電流が急峻に変動し、負帰還の電圧追従性能を超えてしまう場合がある。この場合、出力電圧Voutに規定値を超えるオーバーシュートまたはアンダーシュートが瞬間的に発生し、故障または誤作動の原因となる。したがって、出力端子99に多量の安定化容量を接続し、瞬間的な出力電圧変動を抑制する必要がある。この外付けの安定化容量305の値は、一般的に数μ以上のオーダーになることが多いため、ICチップ350の外部に接続する必要がある。 However, when the LDO regulator drives a load such as a digital circuit that operates at high speed and consumes a large amount of current, the load current may fluctuate sharply and exceed the negative feedback voltage tracking performance. In this case, an overshoot or undershoot exceeding a specified value is instantaneously generated in the output voltage Vout, which causes a failure or malfunction. Therefore, it is necessary to connect a large amount of stabilizing capacitance to the output terminal 99 to suppress momentary output voltage fluctuations. Since the value of the external stabilizing capacity 305 is generally on the order of several μ or more, it is necessary to connect it to the outside of the IC chip 350.

図2は、一般的なLDOレギュレータの別の構成を表わす図である。
図2に示すように、このLDOレギュレータは、基板面積を削減するために、ICチップ450の内部に安定化容量405を備える。
FIG. 2 is a diagram showing another configuration of a general LDO regulator.
As shown in FIG. 2, this LDO regulator is provided with a stabilizing capacity 405 inside the IC chip 450 in order to reduce the substrate area.

しかしながら、安定化容量405をICチップ450に内蔵する場合、ICチップ450のサイズの増加を抑えるため、安定化容量405を可能な限り小さくする必要がある。すなわち、負荷変動時または電源起動時に発生する急峻な出力電圧の変動を、低い安定化容量によって抑えることが課題となる。この課題を解決するために、特許文献1では負帰還を多重化および高速化する技術が記載されている。 However, when the stabilizing capacity 405 is built in the IC chip 450, it is necessary to make the stabilizing capacity 405 as small as possible in order to suppress an increase in the size of the IC chip 450. That is, it is an issue to suppress abrupt output voltage fluctuations that occur when the load fluctuates or when the power supply is started by using a low stabilizing capacity. In order to solve this problem, Patent Document 1 describes a technique for multiplexing and speeding up negative feedback.

図3は、特許文献1に記載された電源回路の構成の概要を表わす図である。
この電源回路は、電圧帰還に加えて、電流加算回路508を用いた二重の負帰還を有することによって、応答性を向上することができる。二重の負帰還により応答性を向上する手法は、過去にも類似の提案がなされているが、それらは負荷変動が生じた瞬間に出力電圧を直接検出する手法であるので、遅延および制御の難しさが課題であった。それに対して、特許文献1の電源回路は、出力トランジスタ504のゲート電圧を介して間接的に出力電圧Voutを検出する。間接的に検出した出力電圧Voutによって、電流加算回路508が動作することによって、遅延の削減と制御の容易化を達成している。判定回路510は、基準電圧Vref2と検出電圧とを比較する。負荷電流が増加すると検出電圧も増加するため、判定回路510の出力がローレベルからハイレベルに反転する。この判定回路510の動作によってNMOSスイッチ511がオンとなり、ブースト用電流源512によってエラーアンプ501に電流が供給される。この電流帰還ループは電圧帰還に比べて高速に動作する。
FIG. 3 is a diagram showing an outline of the configuration of the power supply circuit described in Patent Document 1.
This power supply circuit can improve the responsiveness by having double negative feedback using the current addition circuit 508 in addition to the voltage feedback. Similar proposals have been made in the past to improve responsiveness by double negative feedback, but since they are methods that directly detect the output voltage at the moment when load fluctuation occurs, delay and control Difficulty was an issue. On the other hand, the power supply circuit of Patent Document 1 indirectly detects the output voltage Vout via the gate voltage of the output transistor 504. The indirectly detected output voltage Vout causes the current addition circuit 508 to operate, thereby reducing the delay and facilitating the control. The determination circuit 510 compares the reference voltage Vref2 with the detected voltage. Since the detection voltage also increases as the load current increases, the output of the determination circuit 510 is inverted from the low level to the high level. The operation of the determination circuit 510 turns on the NMOS switch 511, and the boost current source 512 supplies current to the error amplifier 501. This current feedback loop operates faster than voltage feedback.

しかしながら、判定回路510に含まれる差動増幅回路は、応答性向上のために、負荷変動時以外においても定常的に動作しているので、消費電流が大きいという問題がある。さらに、この差動増幅回路は、比較電圧付近のノイズおよび微小な負荷変動に弱いため、発振や誤動作を起こす可能性がある。 However, since the differential amplifier circuit included in the determination circuit 510 is constantly operating even when the load is not fluctuating in order to improve the responsiveness, there is a problem that the current consumption is large. Further, since this differential amplifier circuit is vulnerable to noise near the comparison voltage and minute load fluctuations, it may cause oscillation or malfunction.

実施の形態1.
(構成)
図4は、実施の形態1の電源回路1の構成を表わす図である。
Embodiment 1.
(Constitution)
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the power supply circuit 1 of the first embodiment.

電源回路1は、電圧レギュレータ100と、電流供給回路108とを備える。
電圧レギュレータ100は、常に一定の出力電圧Voutを出力する。
The power supply circuit 1 includes a voltage regulator 100 and a current supply circuit 108.
The voltage regulator 100 always outputs a constant output voltage Vout.

電圧レギュレータ100は、第1の電源端子111と、第2の電源端子102と、出力端子105と、出力トランジスタ104と、分圧抵抗103a,103bと、差動増幅段115と、ソース接地増幅段116とを備える。 The voltage regulator 100 includes a first power supply terminal 111, a second power supply terminal 102, an output terminal 105, an output transistor 104, voltage dividing resistors 103a and 103b, a differential amplification stage 115, and a source ground amplification stage. It is equipped with 116.

第1の電源端子111には、入力電圧VINが印加される。
第2の電源端子102には、基準電圧Vrefが印加される。
An input voltage VIN is applied to the first power supply terminal 111.
A reference voltage Vref is applied to the second power supply terminal 102.

出力端子105は、出力電圧Voutを出力する。
電圧レギュレータ100は、入力電圧VINと、出力電圧Voutの差であるドロップアウト電圧が低くても動作することを特徴とするLDOレギュレータである。
The output terminal 105 outputs the output voltage Vout.
The voltage regulator 100 is an LDO regulator characterized in that it operates even when the dropout voltage, which is the difference between the input voltage VIN and the output voltage Vout, is low.

出力トランジスタ104は、出力端子105が接続される第1のノードND3と、第1の電源端子111との間に配置される。 The output transistor 104 is arranged between the first node ND3 to which the output terminal 105 is connected and the first power supply terminal 111.

第1のノードND3とグランドGNDとの間に分圧抵抗103aと分圧抵抗103bが直列に接続される。分圧抵抗103aの抵抗値をRa、分圧抵抗103bの抵抗値をRbとしたときに、分圧抵抗103aと分圧抵抗103bとの間のノードND1から分圧電圧Vfo(=Vout×Rb/(Ra+Rb))が差動増幅段115へ送られる。 A voltage dividing resistor 103a and a voltage dividing resistor 103b are connected in series between the first node ND3 and the ground GND. When the resistance value of the voltage dividing resistor 103a is Ra and the resistance value of the voltage dividing resistor 103b is Rb, the voltage dividing voltage Vfo (= Vout × Rb /) is transmitted from the node ND1 between the voltage dividing resistor 103a and the voltage dividing resistor 103b. (Ra + Rb)) is sent to the differential amplification stage 115.

差動増幅段115は、分圧電圧Vfoと基準電圧Vrefとの差を増幅する。
ソース接地増幅段116は、差動増幅段115の出力を増幅する。
The differential amplification stage 115 amplifies the difference between the voltage dividing voltage Vfo and the reference voltage Vref.
The source ground amplification stage 116 amplifies the output of the differential amplification stage 115.

ソース接地増幅段116は、定電流源183と、増幅用トランジスタ182とを備える。 The source ground amplification stage 116 includes a constant current source 183 and an amplification transistor 182.

定電流源183と、増幅用トランジスタ182と、出力トランジスタ104のゲートとが、第2のノードND2に接続される。 The constant current source 183, the amplification transistor 182, and the gate of the output transistor 104 are connected to the second node ND2.

定電流源183は、バイアス電流を供給する。
増幅用トランジスタ182のゲートは、差動増幅段115の出力を受ける。増幅用トランジスタ182は、差動増幅段115の出力を増幅して、出力トランジスタ104のゲートを制御する。
The constant current source 183 supplies a bias current.
The gate of the amplification transistor 182 receives the output of the differential amplification stage 115. The amplification transistor 182 amplifies the output of the differential amplification stage 115 and controls the gate of the output transistor 104.

電流供給回路108は、差動増幅段115に含まれる能動負荷117に流れる電流の大きさを検出して、検出した電流の大きさに比例した大きさの電流を増幅用トランジスタ182に供給する。 The current supply circuit 108 detects the magnitude of the current flowing through the active load 117 included in the differential amplification stage 115, and supplies a current having a magnitude proportional to the magnitude of the detected current to the amplification transistor 182.

出力電圧Voutが瞬時変動したときに、第2のノードND2の電圧が瞬時変動して、定電流源183から増幅用トランジスタ182に流れるバイアス電流が瞬時変動するとともに、能動負荷117に流れる電流が瞬時変動する。電流供給回路108は、能動負荷117に流れる電流の瞬時変動を検出して、定電流源183から増幅用トランジスタ182に流れるバイアス電流の瞬時変動を補償する電流を第2のノードND2を通じて増幅用トランジスタ182に供給する。 When the output voltage Vout fluctuates momentarily, the voltage of the second node ND2 fluctuates momentarily, the bias current flowing from the constant current source 183 to the amplification transistor 182 fluctuates momentarily, and the current flowing through the active load 117 momentarily fluctuates. fluctuate. The current supply circuit 108 detects the instantaneous fluctuation of the current flowing through the active load 117, and a current that compensates for the instantaneous fluctuation of the bias current flowing from the constant current source 183 to the amplification transistor 182 is amplified through the second node ND2. Supply to 182.

より具体的には、出力電圧Voutがオーバーシュートしたときに、第2のノードND2の電圧がアンダーシュートして定電流源183から増幅用トランジスタ182に流れるバイアス電流がアンダーシュートするとともに、能動負荷117に流れる電流がオーバーシュートする。電流供給回路108は、能動負荷117を流れるオーバーシュートした電流に比例した大きさの電流を第2のノードND2を通じて増幅用トランジスタ182に供給する。これによって、増幅用トランジスタ182に流れる電流および第2のノードND2の電圧のアンダーシュートが補償されて、出力電圧Voutを高速に安定化することができる。 More specifically, when the output voltage Vout overshoots, the voltage of the second node ND2 undershoots, the bias current flowing from the constant current source 183 to the amplification transistor 182 undershoots, and the active load 117. The current flowing through it overshoots. The current supply circuit 108 supplies a current having a magnitude proportional to the overshooting current flowing through the active load 117 to the amplification transistor 182 through the second node ND2. As a result, the current flowing through the amplification transistor 182 and the undershoot of the voltage of the second node ND2 are compensated, and the output voltage Vout can be stabilized at high speed.

出力電圧Voutがアンダーシュートしたときに、定電流源183から増幅用トランジスタ182に流れる電流がオーバーシュートするとともに、能動負荷117に流れる電流がアンダーシュートする。電流供給回路108は、能動負荷117を流れるアンダーシュートした電流に比例した大きさの電流を第2のノードND2を通じて増幅用トランジスタ182に供給する。これによって、増幅用トランジスタ182に流れる電流および第2のノードND2の電圧のオーバーシュートが補償されて、出力電圧Voutを高速に安定化することができる。 When the output voltage Vout undershoots, the current flowing from the constant current source 183 to the amplification transistor 182 overshoots, and the current flowing through the active load 117 undershoots. The current supply circuit 108 supplies the amplification transistor 182 with a current having a magnitude proportional to the undershoot current flowing through the active load 117 through the second node ND2. As a result, the overshoot of the current flowing through the amplification transistor 182 and the voltage of the second node ND2 is compensated, and the output voltage Vout can be stabilized at high speed.

また、出力電圧Voutが瞬時変動しないときには、電流供給回路108に定常的に流れる電流は、電源回路1のソース接地増幅段116の定常的な動作電流として消費されるため、消費電流が大きくならない。 Further, when the output voltage Vout does not fluctuate instantaneously, the current constantly flowing through the current supply circuit 108 is consumed as the steady operating current of the source grounded amplification stage 116 of the power supply circuit 1, so that the current consumption does not increase.

実施の形態2.
図5は、実施の形態2の電源回路2の構成を表わす図である。
Embodiment 2.
FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the power supply circuit 2 of the second embodiment.

この電源回路2は、電圧レギュレータ200と、電流供給回路208とを備える。
電圧レギュレータ200は、第1の電源端子211と、第2の電源端子202と、バイアス電圧入力端子206と、エラーアンプ201と、電圧生成部250とを備える。
The power supply circuit 2 includes a voltage regulator 200 and a current supply circuit 208.
The voltage regulator 200 includes a first power supply terminal 211, a second power supply terminal 202, a bias voltage input terminal 206, an error amplifier 201, and a voltage generation unit 250.

第1の電源端子211には、入力電圧VINが印加される。実施の形態2では、VINは、VDDと同じ値とする。 An input voltage VIN is applied to the first power supply terminal 211. In the second embodiment, VIN has the same value as VDD.

第2の電源端子202には、基準電圧Vrefが印加される。
出力端子205は、出力電圧Voutを出力する。
A reference voltage Vref is applied to the second power supply terminal 202.
The output terminal 205 outputs the output voltage Vout.

電圧レギュレータ200は、LDOレギュレータである。したがって、電圧レギュレータ200は、入力電圧VINと、出力電圧Voutの差であるドロップアウト電圧が低くても動作する。 The voltage regulator 200 is an LDO regulator. Therefore, the voltage regulator 200 operates even if the dropout voltage, which is the difference between the input voltage VIN and the output voltage Vout, is low.

バイアス電圧入力端子206には、バイアス電圧Vbが印加される。
エラーアンプ201は、差動増幅段215と、ソース接地増幅段216とを備える。
A bias voltage Vb is applied to the bias voltage input terminal 206.
The error amplifier 201 includes a differential amplification stage 215 and a source ground amplification stage 216.

差動増幅段215は、PMOSトランジスタP1,P3,P4と、NMOSトランジスタN1,N2とを備える。ソース接地増幅段216は、定電流源を構成するPMOSトランジスタP2と、増幅用トランジスタであるNMOSトランジスタN3とを備える。 The differential amplification stage 215 includes MOSFET transistors P1, P3, P4 and NMOS transistors N1, N2. The source ground amplification stage 216 includes a MOSFET transistor P2 that constitutes a constant current source, and an NMOS transistor N3 that is an amplification transistor.

電流供給回路208は、カレントミラー回路210と、NMOSトランジスタ209とを備える。カレントミラー回路210は、PMOSトランジスタP5,P6を備える。 The current supply circuit 208 includes a current mirror circuit 210 and an NMOS transistor 209. The current mirror circuit 210 includes MOSFET transistors P5 and P6.

電圧生成部250は、PMOSトランジスタである出力トランジスタ204と、分圧抵抗203a,203bとを備える。 The voltage generation unit 250 includes an output transistor 204, which is a MOSFET transistor, and voltage dividing resistors 203a and 203b.

電源VDDと、グランドGNDとの間に、出力トランジスタ204と、分圧抵抗203aと、分圧抵抗203bとが直列に接続される。 The output transistor 204, the voltage dividing resistor 203a, and the voltage dividing resistor 203b are connected in series between the power supply VDD and the ground GND.

出力トランジスタ204と、分圧抵抗203aとの間の第1のノードND3は、出力端子205と接続される。 The first node ND3 between the output transistor 204 and the voltage dividing resistor 203a is connected to the output terminal 205.

出力トランジスタ204のゲートは、第2のノードND2に接続される。
分圧抵抗203aと分圧抵抗203bとの間のノードND1は、差動増幅段215内のPMOSトランジスタP4のゲートに接続される。分圧抵抗203aの抵抗値をRa、分圧抵抗203bの抵抗値をRbとしたときに、ノードND1から分圧電圧Vfo(=Vout×Rb/(Ra+Rb))がPMOSトランジスタP4のゲートに送られる。
The gate of the output transistor 204 is connected to the second node ND2.
The node ND1 between the voltage dividing resistor 203a and the voltage dividing resistor 203b is connected to the gate of the NMOS transistor P4 in the differential amplification stage 215. When the resistance value of the voltage dividing resistor 203a is Ra and the resistance value of the voltage dividing resistor 203b is Rb, the voltage dividing voltage Vfo (= Vout × Rb / (Ra + Rb)) is sent from the node ND1 to the gate of the epitaxial transistor P4. ..

PMOSトランジスタP1は、電源VDDと、ノードND4との間に接続される。ノードND4と、グランドGNDとの間に、PMOSトランジスタP3と、NMOSトランジスタN1とが直列に接続される。ノードND4と、グランドGNDとの間に、PMOSトランジスタP4と、NMOSトランジスタN2とが直列に接続される。NMOSトランジスタN1は、ダイオード接続される。PMOSトランジスタP4とNMOSトランジスタN2との間のノードND5は、ソース接地増幅段216内のNMOSトランジスタN3のゲートと接続される。NMOSトランジスタN1のゲートおよびNMOSトランジスタN2のゲートは、NMOSトランジスタ209のゲートと接続される。 The MOSFET transistor P1 is connected between the power supply VDD and the node ND4. A MOSFET transistor P3 and an NMOS transistor N1 are connected in series between the node ND4 and the ground GND. A MOSFET transistor P4 and an NMOS transistor N2 are connected in series between the node ND4 and the ground GND. The NMOS transistor N1 is diode-connected. The node ND5 between the PRIVATE transistor P4 and the NMOS transistor N2 is connected to the gate of the NMOS transistor N3 in the source ground amplification stage 216. The gate of the NMOS transistor N1 and the gate of the NMOS transistor N2 are connected to the gate of the NMOS transistor 209.

PMOSトランジスタP1のゲートは、バイアス電圧入力端子206に接続され、バイアス電圧Vbを受ける。PMOSトランジスタP3のゲートは、第2の電源端子202と接続され、基準電圧Vrefを受ける。PMOSトランジスタP4のゲートは、第1のノードND3と接続され、分圧電圧Vfoを受ける。NMOSトランジスタN1と、NMOSトランジスタN2とは、能動負荷217を構成する。 The gate of the MOSFET transistor P1 is connected to the bias voltage input terminal 206 and receives the bias voltage Vb. The gate of the MOSFET transistor P3 is connected to the second power supply terminal 202 and receives a reference voltage Vref. The gate of the MOSFET transistor P4 is connected to the first node ND3 and receives a voltage dividing voltage Vfo. The NMOS transistor N1 and the NMOS transistor N2 form an active load 217.

電源VDDと第2のノードND2の間に、PMOSトランジスタP2が設けられる。第2のノードND2とグランドGNDとの間に、NMOSトランジスタN3が設けられる。PMOSトランジスタP2のゲートは、バイアス電圧入力端子206に接続され、バイアス電圧Vbを受ける。電源VDDから第2のノードND2には、PMOSトランジスタP2を介してバイアス電流IBが流れる。バイアス電流IBの直流値は、出力電圧Voutの変動に係らず、一定値である。NMOSトランジスタN3のゲートは、PMOSトランジスタP4とNMOSトランジスタN2の間のノードND5に接続される。 A NMOS transistor P2 is provided between the power supply VDD and the second node ND2. An NMOS transistor N3 is provided between the second node ND2 and the ground GND. The gate of the MOSFET transistor P2 is connected to the bias voltage input terminal 206 and receives the bias voltage Vb. A bias current IB flows from the power supply VDD to the second node ND2 via the MOSFET transistor P2. The DC value of the bias current IB is a constant value regardless of the fluctuation of the output voltage Vout. The gate of the NMOS transistor N3 is connected to the node ND5 between the NMOS transistor P4 and the NMOS transistor N2.

PMOSトランジスタP5は、電源VDDと第2のノードND2との間に接続される。電源VDDとグランドGNDの間に、PMOSトランジスタP6とNMOSトランジスタ209とが直列に接続される。PMOSトランジスタP5のゲートと、PMOSトランジスタP6のゲートとが接続される。PMOSトランジスタP6は、ダイオード接続される。 The MOSFET transistor P5 is connected between the power supply VDD and the second node ND2. A MOSFET transistor P6 and an NMOS transistor 209 are connected in series between the power supply VDD and the ground GND. The gate of the MOSFET transistor P5 and the gate of the MOSFET transistor P6 are connected. The MOSFET transistor P6 is diode-connected.

PMOSトランジスタP5と、PMOSトランジスタP6とは、カレントミラー回路210を構成する。NMOSトランジスタN1と、NMOSトランジスタN2と、NMOSトランジスタ209とは、多出力型カレントミラー回路430を構成する。 The MOSFET transistor P5 and the MOSFET transistor P6 form a current mirror circuit 210. The NMOS transistor N1, the NMOS transistor N2, and the NMOS transistor 209 form a multi-output current mirror circuit 430.

NMOSトランジスタN1に流れる電流およびNMOSトランジスタN2に流れる電流をI1としたときに、NMOSトランジスタ209には、I2(=k1×I1)の電流が流れる。電流I2は、PMOSトランジスタP6に流れるので、PMOSトランジスタP5には、I3(=k2×I2=k2×k1×I1=K×I1)の電流が流れる。 When the current flowing through the NMOS transistor N1 and the current flowing through the NMOS transistor N2 are I1, the current of I2 (= k1 × I1) flows through the NMOS transistor 209. Since the current I2 flows through the MOSFET transistor P6, the current of I3 (= k2 × I2 = k2 × k1 × I1 = K × I1) flows through the MOSFET transistor P5.

次に、出力電圧Voutに瞬間的な変動がない定常時において、電流供給回路208が、第2のノードND2に加算電流IAcを供給するときの動作について説明する。 Next, the operation when the current supply circuit 208 supplies the additional current IAc to the second node ND2 in the steady state where the output voltage Vout does not fluctuate momentarily will be described.

定常時には、能動負荷217に流れる直流電流はバイアス電圧Vbによって決まり、NOSトランジスタN1およびN2に流れる電流をI1cとする。このときに、NMOSトランジスタ209およびPMOSトランジスタP6には、I2c(=k1×I1c)の電流が流れ、PMOSトランジスタP5には、I3c(=k2×I2c=k2×k1×I1c=K×I1c)の電流が流れる。電流I3cは、電流供給回路208が、定常時に第2のノードND2に供給する加算電流IAcに相当する。定常時において、電流供給回路208は、電流IAcを供給する定電流源とみなすことができる。 In the steady state, the direct current flowing through the active load 217 is determined by the bias voltage Vb, and the current flowing through the NOS transistors N1 and N2 is I1c. At this time, a current of I2c (= k1 × I1c) flows through the NMOS transistor 209 and the NMOS transistor P6, and I3c (= k2 × I2c = k2 × k1 × I1c = K × I1c) flows through the NMOS transistor P5. Current flows. The current I3c corresponds to the additional current IAc supplied by the current supply circuit 208 to the second node ND2 at steady state. At constant time, the current supply circuit 208 can be regarded as a constant current source that supplies the current IAc.

仮に、定常時に、電源回路2が電流供給回路208を備えない場合にPMOSトランジスタP2に流れるバイアス電流をIB0としたときに、本実施の形態のPMOSトランジスタP2を流れるバイアス電流IBと電流供給回路208が供給する加算電流IAcとの和がIB0と一致するように、PMOSトランジスタP2、および電流供給回路208内のトランジスタが設計されているものとする。定常時において、IB0=IB+IACなので、電流供給回路208を設けたことによって、定常時に増加する電流は、NMOSトランジスタ209およびPMOSトランジスタP6に流れる電流I2cのみである。したがって、本実施の形態では、特許文献1に記載された電源回路よりも、定常時における消費電流を低減することができる。 Assuming that the bias current flowing through the epitaxial transistor P2 is IB0 when the power supply circuit 2 does not include the current supply circuit 208 in the steady state, the bias current IB flowing through the epitaxial transistor P2 and the current supply circuit 208 of the present embodiment are assumed. It is assumed that the epitaxial transistor P2 and the transistor in the current supply circuit 208 are designed so that the sum with the additional current IAc supplied by the current IAc matches IB0. Since IB0 = IB + IAC in the constant state, the current that increases in the steady state by providing the current supply circuit 208 is only the current I2c flowing through the NMOS transistor 209 and the NMOS transistor P6. Therefore, in the present embodiment, the current consumption in the steady state can be reduced as compared with the power supply circuit described in Patent Document 1.

次に、電源回路2に含まれる電圧帰還ループについて説明する。
出力電圧Voutが変動したときに、ノードND1、エラーアンプ201、および出力トランジスタ204、ノードND1を循環するループによって、出力電圧Voutが一定値に収束する。
Next, the voltage feedback loop included in the power supply circuit 2 will be described.
When the output voltage Vout fluctuates, the output voltage Vout converges to a constant value by a loop circulating through the node ND1, the error amplifier 201, the output transistor 204, and the node ND1.

出力電圧Voutが変動すると、ノードND1上の分圧電圧Vfoが差動増幅段215の非反転入力端子であるPMOSトランジスタP4のゲートに入力される。差動増幅段215は、反転入力端子であるPMOSトランジスタP3のゲートに入力される基準電圧Vrefの大きさと、分圧電圧Vfoの大きさとが同一となる(仮想ショートという)ように動作することによって、出力トランジスタ204のゲート電圧である第2のノードND2の電圧が制御される。このような動作によって、出力電圧Voutは、基準電圧Vrefの大きさと、分圧抵抗203aと203bによる出力電圧Voutの分圧比とによって定まる一定値に収束する。 When the output voltage Vout fluctuates, the voltage dividing voltage Vfo on the node ND1 is input to the gate of the NMOS transistor P4 which is the non-inverting input terminal of the differential amplification stage 215. The differential amplification stage 215 operates so that the magnitude of the reference voltage Vref input to the gate of the epitaxial transistor P3, which is the inverting input terminal, and the magnitude of the voltage dividing voltage Vfo are the same (called a virtual short circuit). , The voltage of the second node ND2, which is the gate voltage of the output transistor 204, is controlled. By such an operation, the output voltage Vout converges to a constant value determined by the magnitude of the reference voltage Vref and the voltage dividing ratio of the output voltage Vout by the voltage dividing resistors 203a and 203b.

ただし、出力電圧Voutに瞬間的なオーバーシュートが生じた場合、電圧帰還が起こる前に、第2のノードND2にアンダーシュートが発生する。PMOSトランジスタP4からNMOSトランジスタN3までの経路を流れる電流値が比較的小さいため、寄生容量の影響によって伝送が遅く、出力トランジスタ204は大電流を流すことが可能となる。そのため、電圧帰還のためにノードND4の電圧が上昇する前に、第2のノードND2にアンダーシュートが発生する。このときには、PMOSトランジスタP2からNMOSトランジスタN3に流れるバイアス電流IBもアンダーシュートするため、ソース接地増幅段216の動作電流ICが減少する。 However, when a momentary overshoot occurs in the output voltage Vout, an undershoot occurs in the second node ND2 before the voltage feedback occurs. Since the current value flowing through the path from the MOSFET transistor P4 to the NMOS transistor N3 is relatively small, transmission is slow due to the influence of parasitic capacitance, and the output transistor 204 can flow a large current. Therefore, an undershoot occurs in the second node ND2 before the voltage of the node ND4 rises due to the voltage feedback. At this time, the bias current IB flowing from the MOSFET transistor P2 to the NMOS transistor N3 also undershoots, so that the operating current IC of the source ground amplification stage 216 is reduced.

また、出力電圧Voutに瞬間的なアンダーシュートが生じた場合、電圧帰還が起こる前に、第2のノードND2にオーバーシュートが発生する。このときには、PMOSトランジスタP2からNMOSトランジスタN3に流れるバイアス電流IBもオーバーシュートするため、ソース接地増幅段216の動作電流ICが増加する。 Further, when a momentary undershoot occurs in the output voltage Vout, an overshoot occurs in the second node ND2 before the voltage feedback occurs. At this time, since the bias current IB flowing from the MOSFET transistor P2 to the NMOS transistor N3 also overshoots, the operating current IC of the source grounded amplification stage 216 increases.

出力電圧Voutのアンダーシュートは、負荷変動時および電源起動時に発生する。出力電圧Voutのオーバーシュートは、電源起動時に発生する。電源起動時に、VDD,Vref,Vb,VINの供給が開始される。電源起動時には、出力コンデンサ(図示せず)を急速に充電しようとして定常値以上の電流であるラッシュ電流が出力トランジスタ204に流れるためである。 Undershoot of the output voltage Vout occurs when the load fluctuates and when the power supply is started. Overshoot of the output voltage Vout occurs when the power supply is started. When the power is turned on, the supply of VDD, Vref, Vb, and VIN is started. This is because when the power supply is started, a rush current, which is a current equal to or higher than a steady value, flows through the output transistor 204 in an attempt to rapidly charge the output capacitor (not shown).

本実施の形態では、電流供給回路208によって、電圧帰還ループでは追従できない程度に負荷変動が急峻な場合、電流供給回路208によって、出力トランジスタ204を駆動するソース接地増幅段216の動作電流を制御することによって瞬間的な出力変動を抑制する。 In the present embodiment, when the load fluctuation is so steep that the voltage feedback loop cannot follow the current supply circuit 208, the current supply circuit 208 controls the operating current of the source grounded amplification stage 216 that drives the output transistor 204. This suppresses momentary output fluctuations.

次に、電源回路2に含まれる電流帰還ループについて説明する。
図6は、電流帰還ループを説明するための図である。
Next, the current feedback loop included in the power supply circuit 2 will be described.
FIG. 6 is a diagram for explaining a current feedback loop.

図6の実線矢印が電流帰還ループを表わす。
出力電圧Voutにオーバーシュートが発生すると、これが、ノードND1を通じて、差動増幅段215に伝わる。NMOSトランジスタN1およびNMOSトランジスタN2に流れる電流が定常状態でのI1cからI1oに変化する。I1o>I1cである。I1oは、オーバーシュートした電流である。その結果、NMOSトランジスタ209およびPMOSトランジスタP6には、I2o=k1×I1oのオーバーシュートした電流が流れ、PMOSトランジスタP5には、I3o=k2×I2o=k2×k1×I1o=K×I1o)のオーバーシュートした電流が流れる。電流I3oは、出力電圧Voutのオーバーシュート時に、電流供給回路208が、第2のノードND2に供給するオーバーシュートした加算電流IAoに相当する。オーバーシュートした加算電流IAoが第2のノードND2を通じてNMOSトランジスタN3に供給される。これによって、前述のように、出力電圧Voutのオーバーシュートによって、PMOSトランジスタP2からNMOSトランジスタN3に流れるアンダーシュートしたバイアス電流IBを補償するためのオーバーシュートした加算電流IAoが第2のノードND2を通じて、NMOSトランジスタN3に供給される。その結果、ソース接地増幅段216の動作電流ICがアンダーシュートするのを補償できるので、出力電圧Voutを高速に安定化することができる。
The solid arrow in FIG. 6 represents the current feedback loop.
When an overshoot occurs in the output voltage Vout, this is transmitted to the differential amplification stage 215 through the node ND1. The current flowing through the NMOS transistor N1 and the NMOS transistor N2 changes from I1c to I1o in the steady state. I1o> I1c. I1o is the overshooting current. As a result, the overshooting current of I2o = k1 × I1o flows through the NMOS transistor 209 and the NMOS transistor P6, and the overshoot of I3o = k2 × I2o = k2 × k1 × I1o = K × I1o) flows through the NMOS transistor P5. The shot current flows. The current I3o corresponds to the overshooted additional current IAo supplied by the current supply circuit 208 to the second node ND2 when the output voltage Vout is overshooted. The overshooted additional current IAo is supplied to the NMOS transistor N3 through the second node ND2. As a result, as described above, the overshooted additional current IAo for compensating for the undershooted bias current IB flowing from the MOSFET transistor P2 to the NMOS transistor N3 due to the overshoot of the output voltage Vout passes through the second node ND2. It is supplied to the NMOS transistor N3. As a result, it is possible to compensate for the undershoot of the operating current IC of the source grounded amplification stage 216, so that the output voltage Vout can be stabilized at high speed.

出力電圧Voutにアンダーシュートが発生すると、これが、ノードND1を通じて、差動増幅段215に伝わる。NMOSトランジスタN1およびNMOSトランジスタN2に流れる電流が定常状態でのI1cからI1uに変化する。I1u<I1cである。I1uは、アンダーシュートした電流である。その結果、NMOSトランジスタ209およびPMOSトランジスタP6には、I2u=k1×I1uのアンダーシュートした電流が流れ、PMOSトランジスタP5には、I3u=k2×I2u=k2×k1×I1u=K×I1u)のアンダーシュートした電流が流れる。電流I3uは、出力電圧Voutのアンダーシュート時に、電流供給回路208が、第2のノードND2に供給するアンダーシュートした加算電流IAuに相当する。アンダーシュートした加算電流IAuが第2のノードND2を通じてNMOSトランジスタN3に供給される。これによって、前述のように、出力電圧Voutのアンダーシュートによって、PMOSトランジスタP2からNMOSトランジスタN3に流れるオーバーシュートしたバイアス電流IBを補償するためのアンダーシュートした加算電流IAuが第2のノードND2を通じて、NMMOSトランジスタN3に供給される。その結果、ソース接地増幅段216の動作電流ICがオーバーシュートするのを補償できるので、出力電圧Voutを高速に安定化することができる。 When an undershoot occurs in the output voltage Vout, this is transmitted to the differential amplification stage 215 through the node ND1. The current flowing through the NMOS transistors N1 and N2 changes from I1c to I1u in the steady state. I1u <I1c. I1u is the undershooted current. As a result, an undershoot current of I2u = k1 × I1u flows through the NMOS transistor 209 and the NMOS transistor P6, and an undershoot of I3u = k2 × I2u = k2 × k1 × I1u = K × I1u) flows through the NMOS transistor P5. The shot current flows. The current I3u corresponds to the undershooted additional current IAu supplied by the current supply circuit 208 to the second node ND2 when the output voltage Vout is undershoot. The undershooted additional current IAu is supplied to the NMOS transistor N3 through the second node ND2. As a result, as described above, the undershooted additional current IAu for compensating for the overshooted bias current IB flowing from the MOSFET transistor P2 to the NMOS transistor N3 due to the undershoot of the output voltage Vout passes through the second node ND2. It is supplied to the NMMOS transistor N3. As a result, it is possible to compensate for the overshoot of the operating current IC of the source grounded amplification stage 216, so that the output voltage Vout can be stabilized at high speed.

NMOSトランジスタN1,N2,N3と、PMOSトランジスタP5,P6のサイズを調整することによって、電流比K(=k1×k2)を任意に選定することができる。電流比Kを大きくすると、I3が大きくなるので、負荷変動に敏感に反応することができるが、特性のばらつきが大きくなる。一方、電流比Kを小さくすると、負荷変動に敏感に反応することができないが、特性のばらつきが小さくなる。所望の特性が得られるように、Kを設定すればよい。 The current ratio K (= k1 × k2) can be arbitrarily selected by adjusting the sizes of the NMOS transistors N1, N2, N3 and the MOSFET transistors P5 and P6. When the current ratio K is increased, I3 is increased, so that it can react sensitively to load fluctuations, but the variation in characteristics becomes large. On the other hand, if the current ratio K is made small, it cannot react sensitively to load fluctuations, but the variation in characteristics becomes small. K may be set so that the desired characteristics can be obtained.

また、出力電圧Voutが瞬時変動しないときには、電流供給回路208に定常的に流れる電流は、電源回路2のソース接地増幅段216の定常的な動作電流として消費されるため、消費電流が大きくならない。その理由をより詳細に説明する。エラーアンプ211の動作には電流が必要である。I1c,I3cはエラーアンプ211と共有可能な電流である。I2cはエラーアンプ211と共有しない電流である。定常時には電流供給回路208を付加することによってI2c分の消費電流が増加する。ただし、カレントミラーの比率k1、k2を調整(k1<<k2)することで、I2cの値は限りなく小さくできる。すなわちI2c<I3cとすることができる。元々エラーアンプ211の動作に必要なI1c,I3cに加え、微小なI2cを加えるだけで電流供給回路208を実現できる。このため、特許文献1ではエラーアンプ501とは別に、判定回路510内に差動増幅回路を設けていたため、定常的な電流が無駄になっていたが、本実施の形態では、この電流をエラーアンプ201に活用することができ、その結果、消費電流を低減できる。 Further, when the output voltage Vout does not fluctuate instantaneously, the current constantly flowing through the current supply circuit 208 is consumed as the steady operating current of the source grounded amplification stage 216 of the power supply circuit 2, so that the current consumption does not increase. The reason will be explained in more detail. A current is required for the operation of the error amplifier 211. I1c and I3c are currents that can be shared with the error amplifier 211. I2c is a current that is not shared with the error amplifier 211. By adding the current supply circuit 208 at steady state, the current consumption for I2c increases. However, the value of I2c can be made as small as possible by adjusting the ratios k1 and k2 of the current mirrors (k1 << k2). That is, I2c <I3c can be set. The current supply circuit 208 can be realized only by adding a minute I2c in addition to the I1c and I3c originally required for the operation of the error amplifier 211. Therefore, in Patent Document 1, a differential amplifier circuit is provided in the determination circuit 510 separately from the error amplifier 501, so that a steady current is wasted. However, in the present embodiment, this current is used as an error. It can be used for the amplifier 201, and as a result, the current consumption can be reduced.

実施の形態3.
実施の形態1では、待機時において、第2のノードND2はフローティング状態となり、電圧が固定されず、出力トランジスタ104を確実にオフにすることができない場合がある。これを回避するために、実施の形態3では、電圧固定用の素子を設ける。
Embodiment 3.
In the first embodiment, the second node ND2 may be in a floating state during standby, the voltage may not be fixed, and the output transistor 104 may not be reliably turned off. In order to avoid this, in the third embodiment, a voltage fixing element is provided.

図7は、実施の形態3の電源回路3の構成を表わす図である。
電源回路3は、実施の形態1の電源回路1と相違する点は、以下である。
FIG. 7 is a diagram showing the configuration of the power supply circuit 3 of the third embodiment.
The power supply circuit 3 is different from the power supply circuit 1 of the first embodiment as follows.

電源回路3は、制御回路141を備える。
制御回路141は、遅延回路(Delay)112を備える。
The power supply circuit 3 includes a control circuit 141.
The control circuit 141 includes a delay circuit (Delay) 112.

遅延回路112は、外部から入力される外部イネーブル信号ENを決められた時間だけ遅延させて、内部イネーブル信号ENAを出力する。 The delay circuit 112 delays the external enable signal EN input from the outside by a predetermined time, and outputs the internal enable signal ENA.

さらに、電源回路3に含まれる電圧レギュータ300は、PMOSトランジスタである電圧固定用トランジスタ114を備える。 Further, the voltage regulator 300 included in the power supply circuit 3 includes a voltage fixing transistor 114 which is a MOSFET transistor.

PMOSトランジスタ113は、電源VDDと第2のノードND2との間に配置される。PMOSトランジスタ113のゲートは、内部イネーブル信号ENAを受ける。 The MOSFET transistor 113 is arranged between the power supply VDD and the second node ND2. The gate of the MOSFET transistor 113 receives the internal enable signal ENA.

待機時には、外部イネーブル信号ENがローレベルのため、電圧固定用トランジスタ114がオン状態となり、第2のノードND2の電位がハイレベルに固定される。これによって、待機時に、出力トランジスタ104を確実にオフにすることができる。 Since the external enable signal EN is at a low level during standby, the voltage fixing transistor 114 is turned on, and the potential of the second node ND2 is fixed at a high level. As a result, the output transistor 104 can be reliably turned off during standby.

一方、電流供給回路108は、差動増幅段115の内部端子まで変動が伝送してから動作するため、応答が遅いという特徴がある。電源起動時において、電流供給回路108の動作が間に合わず、オーバーシュートが発生する可能性がある。それゆえ、制御回路141によって、電源起動時に出力トランジスタ104の立ち上りを遅延させる。制御回路141内の遅延回路112は、出力トランジスタ104のゲートに供給される内部イネーブル信号ENAの立上りを外部イネーブル信号ENの立上りよりも遅らせる。これによって、差動増幅段115およびソース接地増幅段116が完全に起動してから出力トランジスタ104がオンとなる。その結果、電源起動時に、出力トランジスタ204がオーバーシュートまたはアンダーシュートを発生させる前に、電流供給回路108を動作させることができるので、出力電圧Voutのオーバーシュートまたはアンダーシュートに対して高速に応答することができる。 On the other hand, the current supply circuit 108 is characterized in that the response is slow because it operates after the fluctuation is transmitted to the internal terminal of the differential amplification stage 115. When the power supply is started, the current supply circuit 108 may not operate in time and an overshoot may occur. Therefore, the control circuit 141 delays the rise of the output transistor 104 when the power supply is started. The delay circuit 112 in the control circuit 141 delays the rise of the internal enable signal ENA supplied to the gate of the output transistor 104 more than the rise of the external enable signal EN. As a result, the output transistor 104 is turned on after the differential amplification stage 115 and the source ground amplification stage 116 are completely activated. As a result, when the power supply is started, the current supply circuit 108 can be operated before the output transistor 204 overshoots or undershoots, so that the output voltage Vout responds to the overshoot or undershoot at high speed. be able to.

実施の形態4.
図8は、実施の形態4の電源回路4の構成を表わす図である。
Embodiment 4.
FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the power supply circuit 4 of the fourth embodiment.

この電源回路4が、実施の形態2の電源回路2と相違する点は、以下である。
電源回路4は、制御回路241を備える。
The difference between the power supply circuit 4 and the power supply circuit 2 of the second embodiment is as follows.
The power supply circuit 4 includes a control circuit 241.

電源回路4に含まれる電圧レギュータ400内の電圧生成部260は、PMOSトランジスタである電圧固定用トランジスタ214を備える。 The voltage generation unit 260 in the voltage regulator 400 included in the power supply circuit 4 includes a voltage fixing transistor 214 which is a MOSFET transistor.

電圧固定用トランジスタ214は、電源VDDと第2のノードND2との間に配置される。電圧固定用トランジスタ214のゲートは、内部イネーブル信号ENAを受ける。 The voltage fixing transistor 214 is arranged between the power supply VDD and the second node ND2. The gate of the voltage fixing transistor 214 receives the internal enable signal ENA.

待機時には、外部イネーブル信号ENがローレベルのため、内部イネーブル信号ENAがローレベルであり、電圧固定用トランジスタ214がオン状態となるので、第2のノードND2の電位がハイレベルに固定される。これによって、待機時に、出力トランジスタ204を確実にオフにすることができる。内部イネーブル信号ENAがハイレベルのときには、電圧固定用トランジスタ214がオフ状態となるので、出力トランジスタ204のゲートは、ソース接地増幅段216の出力によって制御される。 At the time of standby, since the external enable signal EN is at a low level, the internal enable signal ENA is at a low level and the voltage fixing transistor 214 is turned on, so that the potential of the second node ND2 is fixed at a high level. As a result, the output transistor 204 can be reliably turned off during standby. When the internal enable signal ENA is at a high level, the voltage fixing transistor 214 is turned off, so that the gate of the output transistor 204 is controlled by the output of the source ground amplification stage 216.

制御回路241は、直列に接続されたインバータIV1、IV2、IV3、バッファ212、およびインバータIV4を備える。 The control circuit 241 includes inverters IV1, IV2, IV3, buffer 212, and inverter IV4 connected in series.

インバータIV1は、外部イネーブル信号ENを受けて、インバータIV2へ内部イネーブル信号EN0を出力する。インバータIV2は、内部イネーブル信号EN0を受けて、内部イネーブル信号EN1を出力する。 Inverter IV1 receives the external enable signal EN and outputs the internal enable signal EN0 to the inverter IV2. The inverter IV2 receives the internal enable signal EN0 and outputs the internal enable signal EN1.

インバータIV3は、内部イネーブル信号EN1を受けて、内部イネーブル信号EN2を出力する。 The inverter IV3 receives the internal enable signal EN1 and outputs the internal enable signal EN2.

バッファ212は、内部イネーブル信号EN2を受けて、内部イネーブル信号EN3を出力する。バッファ212は、抵抗R1とコンデンサC1によって構成されるRC回路である。 The buffer 212 receives the internal enable signal EN2 and outputs the internal enable signal EN3. The buffer 212 is an RC circuit composed of a resistor R1 and a capacitor C1.

インバータIV4は、内部イネーブル信号EN3を受けて、内部イネーブル信号ENAを出力する。 The inverter IV4 receives the internal enable signal EN3 and outputs the internal enable signal ENA.

次に、制御回路241の動作について説明する。
図9は、電源起動時のイネーブル信号、および電源回路4内の電圧の波形を示す図である。
Next, the operation of the control circuit 241 will be described.
FIG. 9 is a diagram showing an enable signal when the power supply is started and a waveform of the voltage in the power supply circuit 4.

図9には、外部イネーブル信号EN、内部イネーブル信号EN1、内部イネーブル信号ENA、第2のノードND2の電圧、出力電圧Voutの時間変化が実線示されている。図9には、仮に制御回路241がバッファ212を含まないとした場合の内部イネーブル信号ENAと、そのような内部イネーブル信号ENAによる第2のノードND2の電圧、および出力電圧Voutの時間変化が破線で示されている。 In FIG. 9, the time change of the external enable signal EN, the internal enable signal EN1, the internal enable signal ENA, the voltage of the second node ND2, and the output voltage Vout is shown by a solid line. In FIG. 9, the internal enable signal ENA when the control circuit 241 does not include the buffer 212, the voltage of the second node ND2 due to such an internal enable signal ENA, and the time change of the output voltage Vout are broken lines. It is indicated by.

電源起動時には、外部イネーブル信号ENが緩やかに立ち上がる。外部イネーブル信号ENを遅延させる2段のインバータIV1、IV2から出力される内部イネーブル信号EN1の立上りが急峻となる。 When the power is turned on, the external enable signal EN gradually rises. The rise of the internal enable signal EN1 output from the two-stage inverters IV1 and IV2 that delay the external enable signal EN becomes steep.

電源フローティング時に電位が確定しないが、電源起動時に直ぐに電圧の固定を解除しても支障がない配線または端子がある場合に、そのような配線または端子と、電源またはグランドとの間に電圧固定用トランジスタを設け、電圧固定用トランジスタのゲートに、内部イネーブル信号EN1を供給することとしてもよい。 When the potential is not fixed when the power supply is floating, but there is a wiring or terminal that can be released from the voltage fixing immediately when the power supply is started, for fixing the voltage between such wiring or terminal and the power supply or ground. A transistor may be provided and the internal enable signal EN1 may be supplied to the gate of the voltage fixing transistor.

内部イネーブル信号EN1を遅延させる2段のインバータIV3、IV4から出力される破線で示される内部イネーブル信号ENAは、スルーレートが急峻のままである。この内部イネーブル信号ENAが、電圧固定用トランジスタ214のゲートに供給された場合には、電流供給回路208からソース接地増幅段216への加算電流の供給が間に合わず、出力電圧Voutがオーバーシュートまたはアンダーシュートを補償することができない。 The slew rate of the internal enable signal ENA indicated by the broken line output from the two-stage inverters IV3 and IV4 that delay the internal enable signal EN1 remains steep. When this internal enable signal ENA is supplied to the gate of the voltage fixing transistor 214, the additional current is not supplied from the current supply circuit 208 to the grounded source amplification stage 216 in time, and the output voltage Vout overshoots or undershoots. The shoot cannot be compensated.

内部イネーブル信号EN1を遅延させるインバータIV3、バッファ212、インバータIV4から出力される実線で示される内部イネーブル信号ENAは、スルーレートが緩和される。これにより、電流供給回路208からソース接地増幅段216への加算電流の供給が間にあうため、出力電圧Voutがオーバーシュートまたはアンダーシュートを補償することができる。 The slew rate of the internal enable signal ENA indicated by the solid line output from the inverter IV3, the buffer 212, and the inverter IV4 that delays the internal enable signal EN1 is relaxed. As a result, the additional current is supplied from the current supply circuit 208 to the grounded source amplification stage 216 in time, so that the output voltage Vout can compensate for the overshoot or undershoot.

変形例.
(1)実施の形態1〜4の電源回路に含まれるトランジスタの導電型をN型からP型、P型からN型に変更し、電源VDDとグランドGNDの位置を入れ替えてもよい。
(2)実施の形態4では、内部イネーブル信号ENAのスルーレートを緩やかにするためにRC回路からなるバッファを用いたが、これに限定するものではない。たとえば、PMOSトランジスタとNMOSトランジスタのサイズをアンバランスにしたインバータを用いてもよい。
Modification example.
(1) The conductive type of the transistor included in the power supply circuits of the first to fourth embodiments may be changed from N-type to P-type and P-type to N-type, and the positions of the power supply VDD and the ground GND may be exchanged.
(2) In the fourth embodiment, a buffer made of an RC circuit is used in order to slow down the slew rate of the internal enable signal ENA, but the present invention is not limited to this. For example, an inverter in which the sizes of the NMOS transistor and the NMOS transistor are unbalanced may be used.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be considered that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

1,2,3,4 電源回路、100,200,300,400 電圧レギュレータ、102,202 第2の電源端子、103a,103b,203a,203b,302,303,402,403,503a,503b 分圧抵抗、104,204,304,404,504 出力トランジスタ、105,205 出力端子、108,208 電流供給回路、111,211 第1の電源端子、112 遅延回路、114,214 電圧固定用トランジスタ、115,215 差動増幅段、116,216 ソース接地増幅段、117,217 能動負荷、141,241 制御回路、182 増幅用トランジスタ、183 定電流源、201,301,401,501 エラーアンプ、206 バイアス電圧入力端子、209,N1,N2,N3 NMOSトランジスタ、210,430 カレントミラー回路、212 バッファ、250,260 電圧生成部、350,450,550 ICチップ、305 外付け安定化容量、306,406,505 電源端子、307,407,506 GND端子、308,408,507 負荷電流、309,409 基準電圧端子、405 内蔵安定化容量、500 LDO回路、502a 第1基準電圧端子、502b 第2基準電圧端子、508 電流加算回路、509 検出端子、510 判定回路、511 検出トランジスタ、512 ブースト用電流源、P1,P2,P3,P4,P5,P6 PMOSトランジスタ、IV1,IV2,IV3,IV4 インバータ、C コンデンサ、R 抵抗。 1,2,3,4 power supply circuit, 100,200,300,400 voltage regulator, 102,202 second power supply terminal, 103a, 103b, 203a, 203b, 302, 303, 402, 403, 503a, 503b voltage division Resistance, 104,204,304,404,504 output transistor, 105,205 output terminal, 108,208 current supply circuit, 111,211 first power supply terminal, 112 delay circuit, 114,214 voltage fixing transistor, 115, 215 differential amplification stage, 116,216 source ground amplification stage, 117,217 active load, 141,241 control circuit, 182 amplification transistor, 183 constant current source, 201, 301, 401, 501 error amplifier, 206 bias voltage input Terminal, 209, N1, N2, N3 NMOS transistor, 210,430 current mirror circuit, 212 buffer, 250,260 voltage generator, 350,450,550 IC chip, 305 external stabilization capacitance, 306,406,505 power supply Terminal, 307, 407, 506 GND terminal, 308, 408, 507 Load current, 309, 409 Reference voltage terminal, 405 Built-in stabilization capacity, 500 LDO circuit, 502a 1st reference voltage terminal, 502b 2nd reference voltage terminal, 508 Current addition circuit, 509 detection terminal, 510 judgment circuit, 511 detection transistor, 512 boost current source, P1, P2, P3, P4, P5, P6 ProLiant transistor, IV1, IV2, IV3, IV4 inverter, C capacitor, R resistor ..

Claims (8)

入力電圧に応じた出力電圧を出力する電圧レギュレータを備え、
前記電圧レギュレータは、
前記入力電圧が印加される第1の電源端子と、
基準電圧が印加される第2の電源端子と、
前記出力電圧を出力する出力端子と、
前記出力端子が接続される第1のノードと、前記第1の電源端子との間に配置された出力トランジスタと、
前記出力電圧を分圧した分圧電圧と前記基準電圧との差を増幅する差動増幅段と、
前記差動増幅段の出力を増幅するソース接地増幅段とを含み、
前記ソース接地増幅段は、
バイアス電流を供給する定電流源と、
前記定電流源に接続され、前記差動増幅段の出力を増幅して、前記出力トランジスタのゲートを制御する増幅用トランジスタとを含み、
前記差動増幅段に含まれる能動負荷に流れる電流の大きさを検出して、前記検出した電流の大きさに比例した大きさの電流を前記増幅用トランジスタに供給する電流供給回路を備えた、電源回路。
Equipped with a voltage regulator that outputs an output voltage according to the input voltage
The voltage regulator is
The first power supply terminal to which the input voltage is applied and
The second power supply terminal to which the reference voltage is applied and
An output terminal that outputs the output voltage and
An output transistor arranged between the first node to which the output terminal is connected and the first power supply terminal, and
A differential amplification stage that amplifies the difference between the divided voltage obtained by dividing the output voltage and the reference voltage, and
It includes a source ground amplification stage that amplifies the output of the differential amplification stage.
The source ground amplification stage
A constant current source that supplies the bias current,
It includes an amplification transistor connected to the constant current source, amplifying the output of the differential amplification stage, and controlling the gate of the output transistor.
A current supply circuit for detecting the magnitude of the current flowing through the active load included in the differential amplification stage and supplying a current having a magnitude proportional to the magnitude of the detected current to the amplification transistor is provided. Power circuit.
前記定電流源と、前記増幅用トランジスタと、前記出力トランジスタのゲートが第2のノードに接続され、
前記電流供給回路は、前記出力電圧が瞬時変動したときに前記定電流源から前記増幅用トランジスタに流れる電流の瞬時変動を補償するために、前記出力電圧の瞬時変動したときに前記能動負荷に流れる電流の瞬時変動を検出して、前記検出した電流の大きさに比例した大きさの電流を前記第2のノードを通じて前記増幅用トランジスタに供給する、請求項1記載の電源回路。
The constant current source, the amplification transistor, and the gate of the output transistor are connected to the second node.
The current supply circuit flows to the active load when the output voltage fluctuates instantaneously in order to compensate for the instantaneous fluctuation of the current flowing from the constant current source to the amplification transistor when the output voltage fluctuates instantaneously. The power supply circuit according to claim 1, wherein an instantaneous fluctuation of a current is detected, and a current having a magnitude proportional to the magnitude of the detected current is supplied to the amplification transistor through the second node.
前記出力電圧がオーバーシュートしたときに、前記定電流源から前記増幅用トランジスタに流れる電流がアンダーシュートするとともに、前記能動負荷に流れる電流がオーバーシュートし、
前記電流供給回路は、前記能動負荷を流れるオーバーシュートした電流に比例した大きさの電流を前記第2のノードを通じて前記増幅用トランジスタに供給する、請求項2記載の電源回路。
When the output voltage overshoots, the current flowing from the constant current source to the amplification transistor undershoots, and the current flowing through the active load overshoots.
The power supply circuit according to claim 2, wherein the current supply circuit supplies a current having a magnitude proportional to the overshooting current flowing through the active load to the amplification transistor through the second node.
前記出力電圧がアンダーシュートしたときに、前記定電流源から前記増幅用トランジスタに流れる電流がオーバーシュートするとともに、前記能動負荷に流れる電流がアンダーシュートし、
前記電流供給回路は、前記能動負荷を流れるアンダーシュートした電流に比例した大きさの電流を前記第2のノードを通じて前記増幅用トランジスタに供給する、請求項2記載の電源回路。
When the output voltage undershoots, the current flowing from the constant current source to the amplification transistor overshoots, and the current flowing through the active load undershoots.
The power supply circuit according to claim 2, wherein the current supply circuit supplies a current having a magnitude proportional to the undershoot current flowing through the active load to the amplification transistor through the second node.
前記電流供給回路は、
前記差動増幅段の能動負荷を構成するトランジスタとともに第1のカレントミラー回路を構成し、前記トランジスタを流れる電流を複製した第1の複製電流を出力するミラートランジスタと、
前記第1の複製電流をさらに複製した第2の複製電流を前記増幅用トランジスタに供給する第2のカレントミラー回路とを含む、請求項1記載の電源回路。
The current supply circuit
A mirror transistor that constitutes a first current mirror circuit together with a transistor that constitutes an active load of the differential amplification stage and outputs a first replicated current that replicates the current flowing through the transistor.
The power supply circuit according to claim 1, further comprising a second current mirror circuit that supplies a second replication current that further replicates the first replication current to the amplification transistor.
電源と前記第2のノードとの間に接続された電圧固定用トランジスタと、
前記電圧固定用トランジスタをオフにするタイミングを制御する制御回路とをさらに備える、請求項2記載の電源回路。
A voltage fixing transistor connected between the power supply and the second node,
The power supply circuit according to claim 2, further comprising a control circuit for controlling the timing of turning off the voltage fixing transistor.
前記制御回路は、外部から入力されるイネーブル信号を遅延させることによって、内部イネーブル信号を生成して、前記電圧固定用トランジスタのゲートに供給し、
前記内部イネーブル信号が非活性化レベルのときに、前記第2のノードに前記電源の電位が印可される、請求項6記載の電源回路。
The control circuit generates an internal enable signal by delaying the enable signal input from the outside and supplies it to the gate of the voltage fixing transistor.
The power supply circuit according to claim 6, wherein the potential of the power supply is applied to the second node when the internal enable signal is at the deactivation level.
前記制御回路は、RC回路を含む、請求項7記載の電源回路。
The power supply circuit according to claim 7, wherein the control circuit includes an RC circuit.
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