专利名称：稳压器的制作方法
技术领域：
本发明涉及输出恒定电压的稳压器，涉及通过控制多个差动放大器的动作状态， 来控制适合低消耗电流和高速动作的动作状态的控制电路。
背景技术：
近年来，伴随便携设备的普及，电池的小型轻量化的市场需求变大。另一方面，便 携设备的动作时间对产品的差别化有很大的影响。因此，电子电路的低耗电化至关重要。
作为一个解决方案，根据设备的状态，对便携设备的功能电路精细地进行控制。例 如，在集成电路的水平上，在待机时仅使最低限度的功能电路动作，抑制耗电增加的尝试已 经实用化。
稳压器要求使如电池那样随时间变化的电源电压恒定，并供给到功能电路。一般 地，为了提高稳压器的电源电压抑制比和瞬态响应特性，需要增大稳压器的消耗电流。
以往的稳压器如图5所示。图5是专利文献1所示的电路，是以差动放大器的输 出直接驱动输出晶体管的两级结构。该结构的贯通路径少，且能够减小消耗电流，但另一方 面存在很难大幅提高电源电压抑制比和瞬态响应特性的缺点。
作为改善图5的结构的缺点的结构，如图6所示，还广泛应用在差动级与输出级之 间增加中间级的三级结构。在该结构中，虽然能够大幅提高电源电压抑制比和瞬态响应特 性，但由于增加了贯通路径，因此不适合低耗电化。
作为一个使这些相反的特性并存的方法，可考虑如下的方法，即在稳压器中设置 电源电压抑制比和瞬态响应特性良好、消耗电流多的动作状态以及电源电压抑制比和瞬态 响应特性恶劣、消耗电流少的动作状态，根据作为负载的功能电路的动作状态，手动或自动 地切换上述动作状态。
例如，在专利文献2中，将多个特性不同的稳压器并联连接，根据负载的状态，控 制多个稳压器的动作/停止，从而实现了根据负载来优化稳压器的消耗电流。
专利文献1 日本特开平3-158912号公报(图2)
专利文献2 日本特开2002-287833号公报(图1)
但是，在专利文献2的结构中，必须准备切换电路数量的输出晶体管，导致芯片面 积增大。并且，输出晶体管的栅极端子具有较大的寄生电容。因此，在切换多个输出晶体管 的情况下，在充放电时间上需要时间，因此存在切换时的输出电压的波动变大的缺点。
虽然还可考虑共用输出晶体管而准备多个图5和图6的放大部进行切换的方法， 但是在该情况下，由于需要准备多个差动放大电路，因此导致芯片面积增大。因此，存在很 难降低成本的问题。发明内容
本申请正是为了克服上述问题而提出的，提供一种稳压器，其特征在于，该稳压器 具有基准电压电路，其连接在电源输入端子与接地端子之间，与电源输入无关地输出恒定的基准电压；输出晶体管，其连接在电源输入端子与输出电压端子之间，与输出电流无关地 输出恒定的输出电压；分压电路，其连接在输出电压端子与接地端子之间，对输出电压进行 分压而输出参照电压；第1差动放大电路，其将基准电压作为非反转输入，将参照电压作为 反转输入，输出电压；第2差动放大电路，其将参照电压作为非反转输入，将基准电压作为 第1反转输入，将第1差动放大电路的输出作为第2反转输入，根据输出电压控制输出晶体 管的控制端子；一个以上的偏置电路，其向差动放大电路供给偏置电流；以及控制电路，其 根据至少2值的动作控制信号，控制差动放大电路，在动作控制信号为第1逻辑值时，第1 差动放大电路成为停止状态，在动作控制信号为第2逻辑值时，第1差动放大电路成为动作 状态。
对于动作控制信号，既可以根据负载电流在内部自动地切换，也可以从稳压器的 外部设定。
根据本申请的结构，能够自动地或从外部切换适合低消耗动作的两级结构稳压 器、以及适合高速响应的三级结构稳压器的结构，并且与分别准备两级结构稳压器和三级 结构稳压器的放大部的情况相比，具有安装面积小的特征。
图1是示出本实施方式的稳压器的图。
图2是示出本实施方式的控制电路的一例的图。
图3是示出第2实施方式的稳压器的图。
图4是示出第3实施方式的稳压器的图。
图5是示出以往的稳压器的电路图。
图6是示出以往的稳压器的电路图。
图7是示出第4实施方式的稳压器的图。
图8是示出第5实施方式的稳压器的图。
图9是示出第6实施方式的稳压器的图。
图10是示出第7实施方式的稳压器的图。
图11是示出第8实施方式的稳压器的图。
图12是示出第9实施方式的稳压器的图。
图13是示出第10实施方式的稳压器的图。
图14是示出第10实施方式的稳压器的控制电路的图。
图15是示出第11实施方式的稳压器的图。
图16是示出第11实施方式的稳压器的控制电路的图。
图17是示出第12实施方式的稳压器的图。
图18是示出第12实施方式的稳压器的控制电路的图。
符号说明
100 接地端子；101 电源端子；102 输出端子；103 差动放大电路125的非反转 输入端子；104 差动放大电路125的输入端子；105 差动放大电路125的反转输入端子； 106 差动放大电路125的输出端子；107 差动放大电路124的反转输入端子；108 差动放 大电路124的非反转输入端子；109 基准电压电路；121 控制电路122 偏置电路；123 偏置电路；1 差动放大电路；125 差动放大电路；127 分压电路；131 恒流电路；133 恒 流电路202 比较器；301 偏置电路；401 外部端子；701 切换电路；702 切换电路；801 基准电压电路；802 基准电压电路；803 切换电路；1403 偏置电路；1803 =OR电路。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明用于实施本发明的方式。
[实施例1]
图1是本实施方式的稳压器的电路图。
本实施方式的稳压器由基准电压电路109、输出晶体管147、分压电路127、差动放 大电路124、差动放大电路125、偏置电路122、偏置电路123、控制电路121构成。
接着，说明本实施方式的稳压器的要素电路的连接。
基准电压电路109的输出连接在差动放大电路124的非反转输入端子108以及差 动放大电路125的反转输入端子105。差动放大电路124的输出连接在差动放大电路125 的输入端子104，差动放大电路125的输出连接在输出晶体管147的栅极。输出晶体管147 的漏极连接在输出端子102，源极连接在电源端子101。输出端子102连接在分压电路127， 分压电路中的电阻148与电阻149的连接点连接在差动放大电路124的反转输入端子107 以及差动放大电路125的非反转输入端子103。电阻149的相反侧连接在接地端子100。偏 置电路122的输出连接在差动放大电路125，供给偏置电流。偏置电路123的输出连接在差 动放大电路1 和差动放大电路125，供给偏置电流。
对差动放大电路124的连接进行说明。
Nch晶体管136的栅极连接在非反转输入端子108，源极连接在Nch晶体管139的 漏极，漏极连接在Pch晶体管135的栅极和漏极。Pch晶体管135的源极连接在电源端子 101。Pch晶体管137的栅极连接在Pch晶体管135的栅极，漏极连接在Nch晶体管138的 漏极以及差动放大电路125的输入端子104，源极连接在电源端子101。并且，由Pch晶体管 135和Pch晶体管137构成电流镜电路。Nch晶体管138的栅极连接在反转输入端子107， 源极连接在Nch晶体管139的漏极。Nch晶体管139的栅极连接在偏置电路123的Nch晶 体管134的栅极，源极连接在接地端子100。对差动放大电路125的连接进行说明。Nch晶 体管143的栅极连接在反转输入端子105，源极连接在Nch晶体管145的漏极以及Nch晶 体管146的漏极，漏极连接在Pch晶体管140的漏极、Pch晶体管141的漏极以及输出端子 106。Pch晶体管140的栅极连接在输入端子104，源极连接在电源端子101。
Pch晶体管141的栅极连接在Pch晶体管142的栅极和漏极，源极连接在电源端 子101。Pch晶体管142的栅极和漏极连接在Nch晶体管144的漏极，源极连接在电源端子 101。并且，由Pch晶体管141和Pch晶体管142构成电流镜电路。Nch晶体管144的栅极 连接在非反转输入端子103，源极连接在Nch晶体管145的漏极以及Nch晶体管146的漏 极。Nch晶体管145的栅极连接在偏置电路123的Nch晶体管134的栅极，源极连接在接地 端子100。Nch晶体管146的栅极连接在偏置电路122的Nch晶体管132的栅极，源极连接 在接地端子100。
对偏置电路122的连接进行说明。
Nch晶体管132的栅极和漏极连接在恒流电路131以及差动放大电路125的Nch晶体管146的栅极，源极连接在接地端子100。对偏置电路123的连接进行说明。Nch晶体 管Π4的栅极和漏极连接在切换电路150、差动放大电路IM的Nch晶体管139的栅极以及 差动放大电路125的Nch晶体管145的栅极，源极连接在接地端子100。切换电路150在相 反侧连接有恒流电路133，作为切换信号连接有控制电路121的输出。
图2是控制电路121的电路图。对连接进行说明。
Pch晶体管201的栅极连接在差动放大电路125的输出端子106，漏极连接在电阻 203以及比较器202的非反转输入端子，源极连接在电源端子101。电阻203的相反侧连接 在接地端子100。比较器202在反转输入端子上连接有基准电压电路109，输出连接在切换 电路150以作为切换信号。
接着，对本实施方式的稳压器的动作进行说明。
偏置电路123向差动放大电路IM和差动放大电路125供给偏置电流，偏置电路 122向差动放大电路125供给偏置电流。在此，设定为偏置电路123向差动放大电路125供 给的电流比偏置电路122向差动放大电路125供给的电流大。
控制电路121具有根据控制信号停止偏置电路123的功能。如图2所示，将Pch 晶体管201与输出晶体管147并联连接，通过使流向输出晶体管147的电流Iout流向电阻 203，得到与输出电流成比例的电压Vdet。
在此，输出晶体管147和Pch晶体管201是相同种类的晶体管，如果设纵横比 (aspect ratio)为M 1，电阻203的电阻值为R，则Vdet成为式(1)。
Vdet = Iout · R/M(1)
基准电压电路109向比较器202的反转输入端子供给电压Vref。此时，比较器202 的输出为“H”的条件成为式O)。
Iout · R/M > Vref(2)
将比较器202的输出作为控制电路121的控制信号，“L”电平作为第1逻辑值，“H” 电平作为第2逻辑值。通过使用该信号，可以根据负载电流来切换切换电路150。
在控制电路121取第1逻辑值，并使切换电路150关闭时，偏置电路123和差动放 大电路IM停止动作。此时，稳压器成为由差动放大电路125和输出晶体管147构成的、适 合低消耗电流动作的两级结构。由于差动放大电路125仅根据偏置电路122的微小电流而 成为动作状态，因此能够将稳压器的消耗电流抑制得很低。
另一方面，在控制电路121取第2逻辑值，并使切换电路150打开时，偏置电路123 和差动放大电路1 成为动作状态。该状态可看作差动放大电路124、差动放大电路125以 及输出晶体管147的三级结构的调节器。并且，由于可以构成三级结构的调节器，因此改善 了电源电压抑制比和瞬态响应特性。并且，由于向差动放大电路1 和差动放大电路125 供给充分的电流，因此可大幅改善电源电压抑制比和瞬态响应特性。
如以上说明，根据本实施方式的稳压器，能够以较小的占用面积，自动地切换适合 低消耗电流的两级结构动作、以及能够以高电源电压抑制比得到良好的瞬态响应特性的三 级结构动作。
[实施例2]
图3是第2实施方式的稳压器的电路图。
第2实施方式的稳压器由基准电压电路109、输出晶体管147、分压电路127、差动放大电路124、差动放大电路125、偏置电路310、控制电路121构成。与图1的不同点是，相 当于偏置电路122、123的偏置电路成为偏置电路130。
接着，对第2实施方式的稳压器的要素电路的连接进行说明。
对偏置电路310的连接进行说明。
Pch晶体管301的栅极和漏极连接在恒流电路131以及Pch晶体管302的栅极，源 极连接在电源端子101。Pch晶体管302的漏极连接在切换电路150，源极连接在电源端子 101。Nch晶体管132的栅极和漏极连接在恒流电路131以及差动放大电路125的Nch晶 体管146的栅极，源极连接在接地端子100。Nch晶体管134的栅极和漏极连接在切换电路 105、差动放大电路124的Nch晶体管139的栅极以及差动放大电路125的Nch晶体管145 的栅极，源极连接在接地端子100。
控制电路121的输出作为切换信号连接在切换电路150。
接着，对第2实施方式的稳压器的动作进行说明。
如图3所示，在第2实施方式的稳压器中，将第1实施方式的稳压器的偏置电路 123构成为从一个偏置电路对电流进行反射而生成偏置电流。偏置电流与第1实施方式同 样，设定为Nch晶体管134向差动放大电路125供给的电流比Nch晶体管132向差动放大 电路125供给的电流大。
在控制电路121取第1逻辑值，并使切换电路150关闭时，Nch晶体管134截止，差 动放大电路1 停止动作。此时，稳压器成为由差动放大电路125和输出晶体管147构成 的、适合低消耗电流动作的两级结构。由于差动放大电路125根据来自Nch晶体管132的 微小电流而成为动作状态，因此能够将稳压器的消耗电流抑制得很低。
另一方面，在控制电路121取第2逻辑值，并使切换电路150打开时，Nch晶体管 134导通，差动放大带路IM成为动作状态。该状态可看作差动放大电路124、差动放大电 路125以及输出晶体管147的三级结构的调节器。并且，由于可以构成三级结构的调节器， 因此改善了电源电压抑制比和瞬态响应特性。并且，由于向差动放大电路1 和差动放大 电路125供给充分的电流，因此可大幅改善电源电压抑制比和瞬态响应特性。
如以上说明，根据第2实施方式的稳压器，能够以较小的占用面积，自动地切换适 合低消耗电流的两级结构动作、以及能够以高电源电压抑制比得到良好的瞬态响应特性的 三级结构动作。
[实施例3]
图4是第3实施方式的稳压器的电路图。
第3实施方式的稳压器由基准电压电路109、输出晶体管147、分压电路127、差动 放大电路124、差动放大电路125、偏置电路310、外部端子401构成。与图3的不同点是，删 除控制电路121，增加了外部端子401。作为连接，将外部端子401连接在切换电路150。
接着，对第3实施方式的稳压器的动作进行说明。
代替第2实施方式的稳压器中使用的控制电路121，成为从外部端子401输入信 号的结构。通过从外部端子401输入“H”或“L”信号，能够自行选择低消耗电流动作的两 级结构的稳压器，还是改善了电源电压抑制比和瞬态响应特性的三级结构的稳压器。通过 如此选择，能够自行选择在负载电流轻时，以适合低消耗电流的两级结构来动作，在负载重 时，以充分供给电流的三级结构来动作。并且，在图1所示的结构中也同样能够通过将控制电路121变更成外部端子401来自行选择动作状态。
如以上说明，根据第3实施方式的稳压器，能够以较小的占用面积，任意地切换适 合低消耗电流的两级结构动作、以及能够以高电源电压抑制比得到良好的瞬态响应特性的 三级结构动作。
[实施例4]
图7是第4实施方式的稳压器的电路图。
第4实施方式的稳压器由基准电压电路109、输出晶体管147、分压电路127、差动 放大电路124、差动放大电路125、偏置电路122、控制电路121构成。与图1的不同点是，删 除偏置电路123，差动放大电路IM和差动放大电路125的偏置电路仅为偏置电路122，并 增加了切换电路701和切换电路702。
作为连接，将Nch晶体管139的漏极连接在切换电路701，将切换电路701的相反 侧连接在Nch晶体管136的源极和Nch晶体管138的源极。将Nch晶体管145的漏极连接 在切换电路702，将切换电路702的相反侧连接在Nch晶体管143的源极和Nch晶体管144 的源极。控制电路121的输出作为切换信号连接在切换电路701和切换电路702。
接着，对第4实施方式的稳压器的动作进行说明。
控制电路121具有根据控制信号切断从偏置电路122供给的电流的功能。从偏置 电路122通过Nch晶体管146供给到差动放大电路125的电流，比从偏置电路122通过Nch 晶体管145供给到差动放大电路125的电流大。
在控制电路121取第1逻辑值，并使切换电路701和切换电路702关闭时，差动放 大电路IM停止动作。此时，稳压器成为由差动放大电路125和输出晶体管147构成的、适 合低消耗电流动作的两级结构。由于差动放大电路125仅根据Nch晶体管146的微小电流 而成为动作状态，因此能够将稳压器的消耗电流抑制得很低。并且，由于偏置电路只有偏置 电路122，因此能够进一步降低消耗电流。
另一方面，在控制电路121取第2逻辑值，并使切换电路701和切换电路702打开 时，差动放大带路1 成为动作状态。该状态可看作差动放大电路124、差动放大电路125 以及输出晶体管147的三级结构的调节器。并且，由于可以构成三级结构的调节器，因此改 善了电源电压抑制比和瞬态响应特性。并且，由于向差动放大电路1 和差动放大电路125 供给充分的电流，因此可大幅改善电源电压抑制比和瞬态响应特性。并且，由于偏置电路只 有偏置电路122，因此能够降低消耗电流。
如以上说明，根据第4实施方式的稳压器，能够通过将偏置电路设为一个而以更 小的消耗电流来实现如下电路，所述电路能够以较小的占用面积，自动地切换适合低消耗 电流的两级结构动作、以及能够以高电源电压抑制比得到良好的瞬态响应特性的三级结构动作。
[实施例5]
图8是第5实施方式的稳压器的电路图。
第5实施方式的稳压器由基准电压电路801、基准电压电路802、切换电路803、输 出晶体管147、分压电路127、差动放大电路124、差动放大电路125、偏置电路122、偏置电路 123、控制电路121构成。与图1的不同点是，具有两个基准电压电路，并通过控制电路的信 号来进行切换。
作为连接，通过切换信号进行切换，以使在切换电路803的一方连接Nch晶体管 136的栅极，在另一方连接基准电压电路801或基准电压电路802。
接着，对第5实施方式的稳压器的动作进行说明。
控制电路121具有根据控制信号切断从偏置电路123供给的电流的功能、以及切 换基准电压电路801和基准电压电路802的功能。将基准电压电路801的电压设定为适合 消除在两级结构的差动放大电路中产生的偏移的电压。基准电压电路802的电压设定为适 合消除在三级结构的差动放大电路中产生的偏移的电压。
在控制电路121取第1逻辑值，并使切换电路150关闭时，偏置电路123和差动放 大电路IM停止动作，基准电压电路801连接在Nch晶体管136的栅极。此时，稳压器成为 由差动放大电路125和输出晶体管147构成的、适合低消耗电流动作的两级结构。由于差 动放大电路125仅根据偏置电路122的微小电流而成为动作状态，因此能够将稳压器的消 耗电流抑制得很低。并且，通过连接基准电压电路801，能够选择适合消除在两级结构的差 动放大电路中产生的偏移的基准电压。由此，输出电压的精度变高。
另一方面，在控制电路121取第2逻辑值，并使切换电路150打开时，偏置电路123 和差动放大器电路1 成为动作状态，基准电压电路802连接在Nch晶体管136的栅极。该 状态可看作差动放大电路124、差动放大电路125以及输出晶体管147的三级结构的调节 器。并且，由于可以构成三级结构的调节器，因此可大幅改善电源电压抑制比和瞬态响应特 性。并且，通过连接基准电压电路802，能够选择适合消除在三级结构的差动放大电路中产 生的偏移的基准电压。由此，输出电压的精度变高。
如以上说明，根据第5实施方式的稳压器，在如下电路中，能够没有偏移引起的输 出电压偏差地、高精度地进行输出，所述电路能够以较小的占用面积，自动地切换适合低消 耗电流的两级结构动作、以及能够以高电源电压抑制比得到良好的瞬态响应特性的三级结 构动作。
[实施例6]
图9是第6实施方式的稳压器的电路图。
第6实施方式的稳压器由基准电压电路109、输出晶体管901、输出晶体管903、 Pch晶体管902、反相器904、分压电路127、差动放大电路124、差动放大电路125、偏置电路 122、偏置电路123、控制电路121构成。与图1的不同点是，具有两个输出晶体管，并根据控 制电路的信号切换输出晶体管的尺寸。
作为连接，输出晶体管901的栅极连接在差动放大电路125的输出端子106，漏极 连接在输出端子102，源极连接在电源端子101。输出晶体管903的栅极连接在Pch晶体管 902的源极，漏极连接在输出端子102，源极连接在电源端子101。Pch晶体管902的栅极连 接在反相器904，漏极连接在差动放大电路125的输出端子106。反相器904在输入端子上 连接有控制电路121的输出。
接着，对第6实施方式的稳压器的动作进行说明。
输出晶体管903供给的电流被设定为比输出晶体管901供给的电流大。
在控制电路121取第1逻辑值，并使切换电路150关闭时，偏置电路123和差动放 大电路IM停止动作，输出晶体管903截止。此时，稳压器成为由差动放大电路125和输出 晶体管901构成的、适合低消耗电流动作的两级结构。由于差动放大电路125仅根据偏置电路122的微小电流而成为动作状态，因此能够将稳压器的消耗电流抑制得很低。并且，通 过仅使输出晶体管901动作，能够选择适合以微小电流动作的两级结构的差动放大电路的 输出晶体管。
另一方面，在控制电路121取第2逻辑值，并使切换电路150打开时，偏置电路123 和差动放大电路1 成为动作状态，输出晶体管903导通。该状态可看作差动放大电路124、 差动放大电路125、输出晶体管901、输出晶体管903的三级结构的调节器。并且，由于可以 构成三级结构的调节器，因此可大幅改善电源电压抑制比和瞬态响应特性。并且，通过使输 出晶体管901和输出晶体管903动作，能够选择适合三级结构的稳压器的输出晶体管。
如以上说明，根据第6实施方式的稳压器，在如下电路中，能够选择适合两级结构 动作和三级结构动作的输出晶体管，所述电路能够以较小的占用面积，自动地切换适合低 消耗电流的两级结构动作、以及能够以高电源电压抑制比得到良好的瞬态响应特性的三级 结构动作。
[实施例7]
图10是第7实施方式的稳压器的电路图。
第7实施方式的稳压器由基准电压电路109、输出晶体管901、分压电路127、差动 放大电路124、差动放大电路125、偏置电路122、偏置电路123、控制电路121构成。与图1 的不同点是，在差动放大电路125中增加了 Pch晶体管1001、Pch晶体管1002以及反相器 1003。
作为连接，Pch晶体管1001的栅极连接在反相器1003的输出，漏极连接在Pch晶 体管1002的源极，源极连接在电源端子101。Pch晶体管1002的栅极和漏极连接在Pch晶 体管142的栅极。反相器1003的输入连接在控制电路121的输出，输出连接在Pch晶体管 1001的栅极。
接着，对第7实施方式的稳压器的动作进行说明。
Pch晶体管1002设定为与Pch晶体管140、141、142的尺寸相同。
在控制电路121取第2逻辑值，并使切换电路150打开、Pch晶体管1001导通时， 偏置电路123、差动放大带路124以及Pch晶体管1002成为动作状态。该状态可看作差动 放大电路124、差动放大电路125、输出晶体管147的三级结构的调节器。该状态中，由于 Pch晶体管140和Pch晶体管1002成为动作状态，因此能够减少在由Pch晶体管141、142 构成的电流镜中产生的偏移。因此，能够减少在差动放大电路125中产生的偏移。
如以上说明，根据第7实施方式的稳压器，在如下电路中，能够自动地切换Pch晶 体管1001而使Pch晶体管1002动作，减少在差动放大电路125中产生的偏移，所述电路能 够以较小的占用面积，自动地切换适合低消耗电流的两级结构动作、以及能够以高电源电 压抑制比得到良好的瞬态响应特性的三级结构动作。
[实施例8]
图11是第8实施方式的稳压器的电路图。
第8实施方式的稳压器由基准电压电路109、输出晶体管901、分压电路127、差动 放大电路124、差动放大电路125、偏置电路122、偏置电路123、控制电路121构成。与图1 的不同点是，在差动放大电路125中增加了 Nch晶体管1101。
作为连接，Nch晶体管1101的栅极连接在差动放大电路125的输入端子105，漏极连接在Nch晶体管143的漏极，源极连接在Nch晶体管143的源极。
接着，对第8实施方式的稳压器的动作进行说明。
在控制电路121取第2逻辑值，并使切换电路150打开时，偏置电路123和差动放 大带路IM成为动作状态。该状态可看作差动放大电路124、差动放大电路125、输出晶体 管147的三级结构的调节器。并且，通过使Nch晶体管1101与Nch晶体管143同时动作， 能够减少在差动放大电路125中产生的偏移。
如以上说明，根据第8实施方式的稳压器，在如下电路中，能够使Nch晶体管1101 与Nch晶体管143同时动作，减小在差动放大电路125中产生的偏移，所述电路能够以较小 的占用面积，自动地切换适合低消耗电流的两级结构动作、以及能够以高电源电压抑制比 得到良好的瞬态响应特性的三级结构动作。
[实施例9]
图12是第9实施方式的稳压器的电路图。
第9实施方式的稳压器由基准电压电路109、输出晶体管147、分压电路127、差动 放大电路124、差动放大电路125、偏置电路122、偏置电路123、控制电路121构成。与图1 的不同点是，在差动放大电路125中增加了切换电路1201。
作为连接，将切换电路1201的一方连接在Nch晶体管144的源极，另一方连接在 Nch晶体管146的漏极，作为切换信号连接有控制电路121的输出。
接着，对第9实施方式的稳压器的动作进行说明。
在控制电路121取第2逻辑值，并使切换电路150打开时，偏置电路123和差动放 大带路1 成为动作状态，切换电路1201成为关闭状态。该状态可看作差动放大电路124、 差动放大电路125、输出晶体管147的三级结构的调节器。并且，由于切换电路1201为关 闭状态，因此使Nch晶体管141、Nch晶体管142以及Nch晶体管144截止，能够减少消耗电流。
如以上说明，根据第9实施方式的稳压器，在如下电路中，能够在三级结构动作时 关闭切换电路1201，从而减小消耗电流，所述电路能够以较小的占用面积，自动地切换适合 低消耗电流的两级结构动作、以及能够以高电源电压抑制比得到良好的瞬态响应特性的三 级结构动作。
[实施例10]
图13是第10实施方式的稳压器的电路图。
第10实施方式的稳压器由基准电压电路109、输出晶体管147、分压电路127、差动 放大电路124、差动放大电路125、偏置电路122、偏置电路123、控制电路1301构成。与图 1的不同点是，变更了控制电路。
图14是控制电路1301的电路图。对连接进行说明。
Pch晶体管201的栅极连接在差动放大电路125的输出端子106，漏极连接在电阻 203，源极连接在电源端子101。电阻203的相反侧连接在接地端子100。Nch晶体管1401 的栅极连接在电阻203，漏极连接在反相器1402的输入和偏置电路1403，源极连接在接地 端子100。反相器1402的输入连接在偏置电路1403，输出作为切换信号连接在切换电路 150。
接着，对第10实施方式的稳压器的控制电路的动作进行说明。
控制电路1301具有根据控制信号使偏置电路123停止的功能。如图14所示，将 Pch晶体管201与输出晶体管147并联连接，通过使流向输出晶体管147的电流Iout流向 电阻203，从而得到与输出电流成比例的电压Vdet。
在此，输出晶体管147和Pch晶体管201是相同种类的晶体管，如果设纵横比为 M 1，电阻203的电阻值为R，则Vdet成为式(1)。
设Nch晶体管1401的阈值电压为Vth。此时，反相器1402的输出为“H”的条件成 为式⑶。
Iout ‘ R/M > Vth(3)
将反相器1402的输出作为控制电路1301的控制信号，“L”电平作为第1逻辑值， “H”电平作为第2逻辑值。通过使用该信号，能够根据负载电流来切换切换电路150。并且， 由于控制电路1301不使用比较器，因此占用面积小且能够以低消耗电流来进行动作。
如以上说明，根据第10实施方式的稳压器，在如下电路中，由于控制电路1301不 使用比较器，因此占用面积小且能够以低消耗电流来进行动作，所述电路能够以较小的占 用面积，自动地切换适合低消耗电流的两级结构动作、以及能够以高电源电压抑制比得到 良好的瞬态响应特性的三级结构动作。
[实施例11]
图15是第11实施方式的稳压器的电路图。
第11实施方式的稳压器由基准电压电路109、输出晶体管147、分压电路127、差动 放大电路124、差动放大电路125、偏置电路122、偏置电路123、控制电路1501构成。与图 1的不同点是，变更了控制电路。
图16是控制电路1501的电路图。对连接进行说明。
Pch晶体管201的栅极连接在差动放大电路125的输出端子106，漏极连接在电阻 1601和比较器202的非反转输入端子，源极连接在电源端子101。电阻1601的相反侧连接 在电阻1602，电阻1602的相反侧连接在接地端子100。比较器202在反转输入端子上连接 有基准电压电路109，输出作为切换信号连接在切换电路150。Nch晶体管1603的栅极连 接在比较器202的输出，漏极连接在电阻1601与电阻1602的连接点，源极连接在接地端子 100。
接着，对第11实施方式的稳压器的控制电路的动作进行说明。
控制电路1501具有根据控制信号使偏置电路123停止的功能。如图16所示，将 Pch晶体管201与输出晶体管147并联连接。并且，通过使与流向晶体管201的电流Iout 成比例的电流流向电阻1601和电阻1602，从而得到与电流Iout成比例的检测电压Vdet。
在此，输出晶体管147和Pch晶体管201是相同种类的晶体管，如果设纵横比为 M 1，电阻1601的电阻值为Rl，电阻1602的电阻值为R2，则Iout上升时的检测电压Vdetl 成为式。
Vdetl = Iout · (Rl+R2)/M(4)
并且，由于Nch晶体管1603导通，因此lout下降时的检测电压Vdet2成为式(5)。
Vdet2 = Iout · R1/M(5)
从式、式(5)可知，在Iout上升时和下降时产生滞后电压。
基准电压电路109向比较器202的反转输入端子供给电压Vref。此时，比较器202的输出为“H”的条件成为式(6)。
Iout ‘ (Rl+R2)/M > Vref(6)
并且，比较器202的输出为“L”的条件成为式(7)。
Iout · Rl/M < Vref(7)
将比较器202的输出作为控制电路1501的控制信号，“L”电平作为第1逻辑值， “H”电平作为第2逻辑值。通过使用该信号，能够根据负载电流来切换切换电路150。并 且，由于比较器202的输出反转的条件存在差异，因此在检测电压附近也能够稳定地进行 输出。
如以上说明，根据第11实施方式的稳压器，在如下电路中，由于控制电路1501的 检测电压具有滞后电压，因此在检测电压附近也能够稳定地进行输出，所述电路能够以较 小的占用面积，自动地切换适合低消耗电流的两级结构动作、以及能够以高电源电压抑制 比得到良好的瞬态响应特性的三级结构动作。
[实施例I2]
图17是第12实施方式的稳压器的电路图。
第12实施方式的稳压器由基准电压电路109、输出晶体管147、分压电路127、差动 放大电路124、差动放大电路125、偏置电路122、偏置电路123、控制电路1701构成。与图 1的不同点是，变更了控制电路。
图18是控制电路1701的电路图。对连接进行说明。
Pch晶体管201的栅极连接在差动放大电路125的输出端子106，漏极连接在电阻 203和比较器202的非反转输入端子，源极连接在电源端子101。电阻203的相反侧连接在 接地端子100。比较器202在反转输入端子上连接有基准电压电路109，输出连接在OR电 路1803的输入端子1和电阻1801。OR电路1803的输入端子2上连接有电阻1801和电容 器1802，输出作为切换信号连接在切换电路150。
接着，对第12实施方式的稳压器的控制电路的动作进行说明。
控制电路1701具有根据控制信号使偏置电路123停止的功能。如图18所示，将 Pch晶体管201与输出晶体管147并联连接，通过使与流向晶体管201的电流Iout成比例 的电流流向电阻203，从而得到与电流Iout成比例的电压Vdet。
在此，输出晶体管147和Pch晶体管201是相同种类的晶体管，如果设纵横比为 M 1，电阻203的电阻值为R，则Vdet成为式(1)。
基准电压电路109向比较器202的反转输入端子供给电压Vref。此时，比较器202 的输出为“H”的条件成为式O)。
在比较器从“H”电平反转到“L”电平时，根据电阻1801和电容器1802，OR电路 1803的输出产生延迟时间。由此，在Vdet附近也能够稳定地输出OR电路1803的输出电 压。将OR电路1803的输出作为控制电路1701的控制信号，将“L”电平作为第1逻辑值， 将“H”电平作为第2逻辑值。通过使用该信号，能够根据负载电流来切换切换电路150。
如以上说明，根据第12实施方式的稳压器，在如下电路中，由于控制电路1701具 有延迟时间，因此在电压Vdet附近也能够稳定地进行输出，所述电路能够以较小的占用面 积，自动地切换适合低消耗电流的两级结构动作、以及能够以高电源电压抑制比得到良好 的瞬态响应特性的三级结构动作。
权利要求
1.一种稳压器，其特征在于，该稳压器具有基准电压电路，其连接在电源输入端子与接地端子之间，与电源输入无关地输出恒定 的基准电压；输出晶体管，其连接在所述电源输入端子与所述输出电压端子之间，与输出电流无关 地输出恒定的输出电压；分压电路，其连接在所述输出电压端子与所述接地端子之间，对所述输出电压进行分 压而输出参照电压；第1差动放大电路，其将所述基准电压作为非反转输入，将所述参照电压作为反转输 入，输出电压；第2差动放大电路，其将所述参照电压作为非反转输入，将所述基准电压作为第1反转 输入，将所述第1差动放大电路的输出作为第2反转输入，根据所述输出电压控制所述输出 晶体管的控制端子；一个以上的偏置电路，其向所述差动放大电路供给偏置电流；以及 控制电路，其根据至少2值的动作控制信号，控制所述差动放大电路， 在所述动作控制信号为第1逻辑值时，所述第1差动放大电路成为停止状态，在所述动 作控制信号为第2逻辑值时，所述第1差动放大电路成为动作状态。
2.根据权利要求1所述的稳压器，其特征在于，所述稳压器还具有电流检测电路，所述电流检测电路检测所述输出电流达到恒定值以 上的情况，切换所述输出信号的逻辑值，所述动作控制信号使用所述电流检测电路的输出信号。
3.根据权利要求1所述的稳压器，其特征在于，从稳压器的外部设定所述动作控制信号。
4.根据权利要求1所述的稳压器，其特征在于， 所述偏置电路具有第1偏置电路，其向所述第1差动放大电路和所述第2差动放大电路供给电流；以及 第2偏置电路，其向所述第2差动放大电路供给电流，所述第1偏置电路向所述第2差动放大电路供给的电流比所述第2偏置电路向所述第 2差动放大电路供给的电流大。
5.根据权利要求4所述的稳压器，其特征在于，所述第1偏置电路在所述动作控制信号 为所述第1逻辑值时成为停止状态。
6.根据权利要求1所述的稳压器，其特征在于， 所述第2差动放大电路具有第IMOS晶体管，其栅极与第1反转输入端子连接；第2M0S晶体管，其栅极与非反转输入端子连接，源极与所述第IMOS晶体管的源极连 接，且具有与所述第IMOS晶体管相同的导电性；电流镜电路，其将流向所述第2M0S晶体管的电流作为输入，向所述第IMOS晶体管的漏 极输出电流；以及第3M0S晶体管，其栅极与所述第2反转输入端子连接，漏极与所述第IMOS晶体管的漏 极连接，且具有与所述第IMOS晶体管和第2M0S晶体管不同的导电性，将输出端子作为所述电流镜电路的输出端子。
7.根据权利要求1所述的稳压器，其特征在于，所述基准电压电路具有第1基准电压电路和第2基准电压电路， 在所述动作控制信号为第1逻辑值时，连接所述第1基准电压电路， 在所述动作控制信号为第2逻辑值时，连接所述第2基准电压电路。
8.根据权利要求1所述的稳压器，其特征在于，所述输出晶体管具有第1输出晶体管和第2输出晶体管，在所述动作控制信号为第1逻辑值时，所述第1输出晶体管动作，在所述动作控制信号为第2逻辑值时，所述第1输出晶体管和所述第2输出晶体管动作。
9.根据权利要求1所述的稳压器，其特征在于，所述第2差动放大电路具有偏移减少晶体管。
10.根据权利要求6所述的稳压器，其特征在于，所述第2差动放大电路具有切换电路， 所述切换电路根据所述动作控制信号切断流向所述第IMOS晶体管的电流。
11.根据权利要求1所述的稳压器，其特征在于，所述控制电路具有滞后电路。
12.根据权利要求1所述的稳压器，其特征在于，所述控制电路具有延迟电路。
全文摘要
本发明提供一种稳压器。以往的稳压器很难以较小的占用面积，切换低消耗电流动作和高速动作。在本结构中，将第1差动放大电路的输出连接到第2差动放大电路，第2差动放大电路控制输出晶体管，在要求低消耗时，使第1差动放大电路停止，在要求高速响应时，使第1差动放大电路动作，从而能够以最低限度的电路面积切换低消耗/高速动作。
文档编号G05F1/10GK102033554SQ201010502899
公开日2011年4月27日 申请日期2010年9月28日 优先权日2009年9月29日
发明者井村多加志 申请人:精工电子有限公司