低通滤波电路和电源装置的制造方法
【专利摘要】低通滤波电路和电源装置，其噪声去除能力较高，稳定且高速地起动输出。低通滤波电路具有：与输出端子连接的电容元件；以及连接在输入端子与输出端子之间的电阻电路，电阻电路具有：连接在输入端子与输出端子之间的第一MOS晶体管；以及放大器，其控制低通滤波电路的时间常数，第一输入端子与输入端子连接，第二输入端子与输出端子连接，输出端子与第一MOS晶体管的栅极连接。
【专利说明】
低通滤波电路和电源装置
技术领域
[0001]本发明涉及低通滤波电路以及具有低通滤波电路的电源装置。
【背景技术】
[0002]首先说明现有的低通滤波电路。图9是具备现有的低通滤波电路的电源装置的电路图。
[0003]具备现有的低通滤波电路的电源装置通过反馈电路203、误差放大电路204、基准电压源205、输出晶体管206、电阻211、电容212和NMOS晶体管213构成。
[0004]基准电压源205输出的第一基准电压Vl被由电阻211、电容212和匪OS晶体管213形成的低通滤波电路变换为去除了高频噪声后的第二基准电压V2。反馈电路203将恒压输出端子的电压Vo分压并输出反馈电压Vfb。误差放大电路204的同相输入端子被输入第二基准电压V2，而反相输入端子被输入反馈电压Vfb，并且以使得第二基准电压V2与反馈电压Vfb一致的方式控制输出晶体管206。通过这种结构，向电源输出端子输出基于第二基准电压V2的低噪声的电压。
[0005]此外，控制电压Von被输入到NMOS晶体管213的控制端子，在控制电压Von较高而晶体管213处于导通状态时，低通滤波电路的时间常数会减小，因而作为低通滤波电路的输出电压的第二基准电压V2会高速起动。另一方面，在控制电压Von较低而晶体管213处于截止状态时，低通滤波电路的时间常数会变大，因而低通滤波电路的噪声去除能力提高。控制电压Von通过例如专利文献I的图2所述的控制电路而生成。
[0006]这样，通过使用控制电压Von来切换低通滤波电路的时间常数，能够实现起动速度快且输出电压为低噪声的电源装置。
[0007]专利文献I:日本特开平8-16259号公报
[0008]然而，在现有技术中，在存在构成控制电路的延迟电路的元件的特性偏差、以及电源噪声所造成的控制电路的误动作等的情况下，时间常数切换信号的逻辑在早于期望的定时的时刻发生切换，从而使得低通滤波电路的时间常数变大，存在输出电压的起动速度较低的课题。尤其在为了提高基准电压的噪声去除能力而将低通滤波电路的截止频率设定得较低的情况下，这种课题更为显著。此外，即使在起动后，在低通滤波电路的输出电压瞬时发生较大变动的情况下，由于时间常数较大，也存在使得输出电压的恢复速度变低的课题。
【发明内容】
[0009]本发明就是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种无关于控制电路的特性偏差和误动作，都能够稳定且高速地起动输出的低通滤波电路以及具有低通滤波电路的电源装置。
[0010]为了解决现有的课题，本发明的低通滤波电路采用如下结构。
[0011]低通滤波电路具有:与输出端子连接的电容元件；以及连接在输入端子与输出端子之间的电阻电路，电阻电路具有:第一MOS晶体管，其连接在输入端子与输出端子之间；以及放大器，其控制低通滤波电路的时间常数，第一输入端子与输入端子连接，第二输入端子与输出端子连接，输出端子与第一MOS晶体管的栅极连接。
[0012]在使用本发明的电路结构的情况下，低通滤波电路的输出电压的起动不会受到控制电路的特性偏差和误动作的影响，因而可获得一种即使在截止频率较低的情况下也能够稳定且高速地起动输出的低通滤波电路。此外，在使用本发明的电路结构的情况下，即使在起动后，低通滤波电路的输出电压产生了较大变动，也能够使输出稳定且高速地恢复。
【附图说明】
[0013]图1是表示第一实施方式的低通滤波电路的电路图。
[0014]图2是表示第二实施方式的低通滤波电路的电路图。
[0015]图3是表示第三实施方式的低通滤波电路的电路图。
[0016]图4是表示第四实施方式的低通滤波电路的电路图。
[0017]图5是表示第五实施方式的低通滤波电路的电路图。
[0018]图6是表示第六实施方式的低通滤波电路的电路图。
[0019]图7是表示第七实施方式的低通滤波电路的电路图。
[0020]图8是表示具备本发明的低通滤波电路的电源装置的电路图。
[0021]图9是表示具备现有的低通滤波电路的电源装置的电路图。
[0022]标号说明
[0023]11:电阻电路；16:延迟电路；17:电压产生电路；103:反馈电路；104:误差放大器；105:基准电压源;110:低通滤波电路。
【具体实施方式】
[0024]图1是表示第一实施方式的低通滤波电路的电路图。
[0025]本实施方式的低通滤波电路具有电阻电路11a、电容元件12、输入端子1、输出端子
2。电阻电路Ila具有MOS晶体管13、放大器14、端子3、端子4。
[0026]电阻电路Ila的端子3与输入端子I连接，端子4与输出端子2连接。电容12的一个端子与端子4连接，另一个端子与基准端子100连接。MOS晶体管13的源极与端子3连接，漏极与端子4连接，栅极与放大器14的输出连接。放大器14的反相输入端子与端子3连接，同相输入端子与端子4连接。
[0027]接着，说明本实施方式的低通滤波电路的动作。
[0028]在低通滤波电路的起动时、即对输入端子I输入了规定的电压信号时，输出端子2的电压V2低于输入端子I的电压VI，因此放大器14以使得MOS晶体管13的导通电阻减小的方式控制MOS晶体管13的栅极电压。其结果，在起动时，由MOS晶体管13和电容元件12形成的低通滤波电路的时间常数减小，因此输出端子电压V2高速起动。
[0029]在起动后、即输出端子电压V2上升至接近输入端子电压Vl时，放大器14以使得MOS晶体管13的导通电阻变大的方式控制MOS晶体管13的栅极电压。其结果，在起动后，由MOS晶体管13和电容元件12形成的低通滤波电路的时间常数变大，因此低通滤波电路的噪声去除能力变大。
[0030]在本实施方式的低通滤波电路中，根据输入端子与输出端子的电压差对低通滤波电路的时间常数进行控制，因此能够无关于其他电路的动作和偏差，而稳定且高速地起动输出。此外，即使在起动后输出端子的电压下降的情况下，也能够同样地使输出恢复。
[0031]此外，为了调整电阻电路Ila的电阻值，可以将MOS晶体管13置换为串联多个晶体管的结构或并联多个晶体管的结构。此外，为了防止由于在存在于MOS晶体管13的漏极与背栅之间的寄生二极管中流过正向电流而使得低通滤波电路的输出变得不稳定，也可以在源极与背栅之间设置电阻。
[0032]图2是表示第二实施方式的低通滤波电路的电路图。
[0033]第二实施方式的低通滤波电路具有由MOS晶体管13和放大器14b构成的电阻电路lib。放大器14b具有控制端子与放大器14b的输出端子连接的偏置电流源。
[0034]本实施方式的低通滤波电路与第一实施方式的低通滤波电路在基本动作方面相同。
[0035]本实施方式的低通滤波电路构成为，放大器14b根据放大器14b的输出电压对偏置电流进行可变控制。在以使得MOS晶体管13的导通电阻变大的方式进行控制时，放大器14b减小偏置电流，放大器14b的频带变窄。因此，在低通滤波电路中，时间常数较大时放大器14b的输出不会快速发生变动，因而易于维持低通滤波电路的时间常数较大的状态。
[0036]因此，本实施方式的低通滤波电路相比第一实施方式的低通滤波电路而言，可获得低通滤波电路的动作稳定的效果。
[0037]图3是表示第三实施方式的低通滤波电路的电路图。
[0038]第三实施方式的低通滤波电路具有由MOS晶体管13、M0S晶体管15和放大器14构成的电阻电路Ilct3MOS晶体管15的栅极与放大器的输出端子连接，源极与端子3连接，漏极和背栅与MOS晶体管13的背栅连接。
[0039]本实施方式的低通滤波电路与第一实施方式的低通滤波电路在基本动作方面相同。
[0040]在本实施方式的低通滤波电路中，在以使得低通滤波电路的时间常数变大的方式，由放大器14对MOS晶体管13的栅极进行了控制时，MOS晶体管15的导通电阻也同样会变大，从而在MOS晶体管13中，在存在于漏极与背栅之间的寄生二极管中难以流过正向电流。
[0041]因此，本实施方式的低通滤波电路与第二实施方式的低通滤波电路同样可获得动作稳定的效果。
[0042]此外，MOS晶体管13的背栅的阻抗变高，因此为了更稳定地进行动作，低通滤波电路也可以如下构成。例如，MOS晶体管13在背栅与端子3之间连接电阻。另外，例如，MOS晶体管13在背栅与基准端子100之间连接电容元件。
[0043]图4是表示第四实施方式的低通滤波电路的电路图。
[0044]第四实施方式的低通滤波电路的电阻电路Ild在放大器14的同相输入端子与端子4之间具有延迟电路16。
[0045]延迟电路16的输出端子do与放大器14的同相输入端子连接，输入端子di与端子4连接。
[0046]本实施方式的低通滤波电路与第一实施方式的低通滤波电路在基本动作方面相同。
[0047]本实施方式的低通滤波电路中，放大器14的同相输入端子电压相比输出端子2的电压V2的变化，延迟由延迟电路16确定的延迟时间地发生变动，从而控制MOS晶体管13的栅极的时间也产生延迟。
[0048]因此，能够通过调整延迟电路16的延迟时间，有意地调整切换低通滤波电路的时间常数的定时，设计的任意性得以提升。
[0049]此外，能够通过设置延迟电路16，防止低通滤波电路的时间常数相对于输出端子电压V2的变动频繁地发生切换，能够使得电路更稳定地进行动作。
[0050]此外，延迟电路16与放大器14的同相输入端子侧连接，但也可以根据设计意图而将其与反相输入端子侧或输出端子侧连接，或者使其与多个端子侧连接，以独立调整多个延迟电路的延迟时间。
[0051]图5是表示第五实施方式的低通滤波电路的电路图。
[0052]第五实施方式的低通滤波电路的电阻电路lie还具有电压产生电路17。电压产生电路17例如具有二极管18和电流源19。
[0053]二极管18和电流源19串联连接于端子3与基准端子100之间，它们的连接点与放大器14的反相输入端子连接。
[0054]本实施方式的低通滤波电路与第一实施方式的低通滤波电路在基本动作方面相同。
[0055]本实施方式的低通滤波电路中，放大器14的反相输入端子的电压成为相比输入端子I的电压Vl下降了在二极管18的两端产生的电压后的电压VI’，因此在低通滤波电路的输出端子2的电压V2达到电压VI’时，放大器14控制为使得低通滤波电路的时间常数变大。
[0056]因此，即使在低通滤波电路的输出端子4中，由于半导体装置中的漏电流而产生负载电流，使得输入端子电压Vl与输出端子电压V2不一致的情况等时，也能够发挥与第一实施方式的低通滤波电路同等的效果。
[0057]此外，电压产生电路17只要能够产生比电压Vl低的电压VI’即可，不限于上述电路。例如，可以取代二极管18而使用多晶硅电阻等的电阻性元件。
[0058]图6是表示第六实施方式的低通滤波电路的电路图。
[0059]第六实施方式的低通滤波电路的电阻电路Ilf在放大器14的正极电源端子上设置有二极管20。
[0060]本实施方式的低通滤波电路与第一实施方式的低通滤波电路在基本动作方面相同。
[0061]本实施方式的低通滤波电路中，放大器14的正极电源电压成为从电压Vl下降在二极管20的两端产生的规定的电压后的电压，因此放大器14的输出电压振幅的上限降低，所以存在以下效果:MOS晶体管13的导通电阻不会增大规定值以上，即低通滤波电路的时间常数不会极端变大。
[0062]因此，本实施方式的低通滤波电路通过减小低通滤波电路的时间常数的变化范围，使得低通滤波电路的动作控制变得容易。
[0063]此外，在放大器14的正极电源端子侧连接了二极管20，但也可以在负极电源端子侧连接二极管20，以构成为防止低通滤波电路的时间常数极端减小。此外，还可以使用产生电压的电阻性元件来取代二极管20。
[0064]图7是表示第七实施方式的低通滤波电路的电路图。
[0065]第七实施方式的低通滤波电路的电阻电路IIg在MOS晶体管13的栅极与放大器14的输出端子之间具有缓冲器22。缓冲器22在端子3与正极电源端子之间连接有二极管21。此夕卜，放大器14的正极电源端子与电源端子101连接。
[0066]本实施方式的低通滤波电路与第一实施方式的低通滤波电路在基本动作方面相同。
[0067]本实施方式的低通滤波电路中，放大器14的输出信号经由缓冲器而被输入到MOS晶体管13的栅极。因此，即使在使得放大器的输出处于不稳定状态的较低电压Vl的情况下，放大器14的输出电压也不会变得不稳定，能够使低通滤波电路稳定进行动作。
[0068]图8是表示具备本发明的低通滤波电路的电源装置的电路图。
[0069]图8的电源装置具有基准端子100、电源端子101、恒压输出端子102、反馈电路103、误差放大器104、基准电压源105、输出晶体管106、低通滤波电路110。低通滤波电路110连接在基准电压源105的输出端子与误差放大器104的反相输入端子之间。
[0070]低通滤波电路110将基准电压源105的电压Vl变换为稳定后的电压V2。放大器104根据电压V2控制恒压输出端子102的电压，因此能够输出低噪声的电压。
[0071]此外，电源装置通过使用本发明的低通滤波电路，能够在不受到构成控制电路的元件的特性偏差和误动作的影响的情况下，稳定且高速地起动输出。
[0072]此外，低通滤波电路110可以兼具第一至第七实施方式中的低通滤波电路的多个特征。此外，既可以串联连接多个滤波器，也可以并联连接多个滤波器。
[0073]如上所述，本发明的低通滤波电路以及具备该低通滤波电路的电源装置即使在低通滤波电路的时间常数较小的情况下，也能够迅速实现输出电压的起动和恢复。因此，能够提供一种噪声去除能力高、稳定且高速地起动输出的低通滤波电路以及电源装置。
【主权项】
1.一种低通滤波电路，其以规定的截止频率截止输入端子的电压并输出给输出端子，所述低通滤波电路的特征在于，具有: 与所述输出端子连接的电容元件；以及连接在所述输入端子与所述输出端子之间的电阻电路， 所述电阻电路具有: 第一MOS晶体管，其连接在所述输入端子与所述输出端子之间；以及放大器，其控制所述低通滤波电路的时间常数，第一输入端子与所述输入端子连接，第二输入端子与所述输出端子连接，输出端子与所述第一 MOS晶体管的栅极连接。2.根据权利要求1所述的低通滤波电路，其特征在于， 所述放大器具有控制端子与所述放大器的输出端子连接的偏置电流源， 所述偏置电流源在所述第一 MOS晶体管的导通电阻较大时，电流减小。3.根据权利要求1所述的低通滤波电路，其特征在于， 所述电阻电路具有第二 MOS晶体管，该第二 MOS晶体管的漏极和源极与所述输入端子和所述第一 MOS晶体管的背栅连接，栅极与所述放大器的输出端子连接。4.根据权利要求1所述的低通滤波电路，其特征在于， 所述电阻电路在所述输出端子与所述放大器的第二输入端子之间具有延迟电路。5.根据权利要求1所述的低通滤波电路，其特征在于， 所述电阻电路在所述放大器的第一输入端子上具有电压产生电路。6.根据权利要求1所述的低通滤波电路，其特征在于， 在所述放大器的正极电源端子上具有二极管。7.根据权利要求1所述的低通滤波电路，其特征在于， 所述电阻电路在所述放大器的输出端子与所述第一 MOS晶体管的栅极之间具有缓冲器， 在所述缓冲器的正极电源端子上具有二极管。8.—种电源装置，其特征在于， 所述电源装置具有误差放大器，所述误差放大器输入与输出端子连接的反馈电路的电压和基准电压源的基准电压，控制输出晶体管， 在所述基准电压源与所述误差放大器的输入端子之间设置有权利要求1?7中的任意一项所述的低通滤波电路。
【文档编号】H03H11/12GK105843317SQ201610069501
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年2月1日
【发明人】坂口薰
【申请人】精工半导体有限公司