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公開番号2024072500
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-28
出願番号2022183345
出願日2022-11-16
発明の名称基準電源回路
出願人株式会社デンソー,トヨタ自動車株式会社,株式会社ミライズテクノロジーズ
代理人弁理士法人サトー
主分類G05F 3/18 20060101AFI20240521BHJP(制御;調整)
要約【課題】回路規模の増大を招くことなく、温度特性および応力特性による出力変動を精度良く補正する。
【解決手段】基準電源回路1は、ツェナーダイオード2と、Iptat生成回路4と、バンドギャップ生成回路5と、演算回路6と、を備える。Iptat生成回路4は、絶対温度に比例した電流Iptatを生成する。バンドギャップ生成回路5は、応力に依存した電流IEgを生成する。演算回路6は、ツェナーダイオード2のツェナー電圧またはツェナー電圧に対応する電圧に対して電流Iptatおよび電流IEgを用いて温度特性および応力特性を補正するための演算を行い、その演算後の電圧を基準電圧Voutとして出力する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ツェナーダイオード（２）と、
絶対温度に比例した第１電流を生成する第１電流生成回路（４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ）と、
応力に依存した第２電流を生成する第２電流生成回路（５、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ）と、
前記ツェナーダイオードのツェナー電圧または前記ツェナー電圧に対応する電圧に対して前記第１電流および前記第２電流を用いて温度特性および応力特性を補正するための演算を行い、その演算後の電圧を基準電圧として出力する演算回路（６、４２、５２）と、
を備える基準電源回路。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記演算回路は、演算増幅器（２２）を備え、
前記演算増幅器の一方の入力端子には、前記ツェナーダイオードのカソードが直接的または間接的に接続され、
前記ツェナーダイオードのアノードは、回路の基準電位であるグランドに接続され、
前記演算増幅器の他方の入力端子には、前記第１電流生成回路の前記第１電流の出力ノードおよび前記第２電流生成回路の前記第２電流の出力ノードが接続されている請求項１に記載の基準電源回路。
【請求項３】
前記演算回路は、さらに、直列接続された複数の抵抗（Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ４１～Ｒ４４）を含む抵抗分圧回路（２１、４３）および前記演算増幅器の反転入力端子と出力端子との間に接続されたフィードバック抵抗（Ｒｆ）を備え、
前記抵抗分圧回路は、前記ツェナーダイオードのアノード・カソード間の電圧を分圧した分圧電圧を出力し、
前記演算増幅器の非反転入力端子には、前記抵抗分圧回路の前記分圧電圧の出力ノードが接続され、
前記演算増幅器の反転入力端子には、前記第１電流生成回路の前記第１電流の出力ノードおよび前記第２電流生成回路の前記第２電流の出力ノードが接続されている請求項２に記載の基準電源回路。
【請求項４】
前記抵抗分圧回路（４３）は、
前記複数の抵抗の各端子と前記演算増幅器の非反転入力端子との間に接続された複数のスイッチ（Ｓ４１～Ｓ４４）を備え、
前記複数のスイッチのオンオフを制御することにより分圧比を切り替えることが可能な構成となっている請求項３に記載の基準電源回路。
【請求項５】
前記第２電流生成回路は、２つ以上のバイポーラトランジスタ（Ｑ１６、Ｑ１７、Ｑ１９、Ｑ２３～Ｑ２９）を含む構成であり、シリコンバンドギャップに依存した電流を前記第２電流として生成する請求項１から４のいずれか一項に記載の基準電源回路。
【請求項６】
前記バイポーラトランジスタは、前記ツェナーダイオードに隣接して配置されている請求項５に記載の基準電源回路。
【請求項７】
前記バイポーラトランジスタは、前記ツェナーダイオードを中心としたコモンセントロイド配置となっている請求項６に記載の基準電源回路。
【請求項８】
前記第１電流生成回路は、互いに同等のコレクタ電流を流すものであり且つ互いに面積比が異なる２つのバイポーラトランジスタ（Ｑ２、Ｑ３、Ｑ６、Ｑ７、Ｑ１２、Ｑ１３）を含む構成、または、互いに異なるコレクタ電流を流すものであり且つ互いに面積比が同じ２つのバイポーラトランジスタ（Ｑ２、Ｑ３、Ｑ６、Ｑ７、Ｑ１２、Ｑ１３）を含む構成であり、前記２つのバイポーラトランジスタの各ベース・エミッタ間電圧の差に依存した電流を前記第１電流として生成する請求項１から４のいずれか一項に記載の基準電源回路。
【請求項９】
前記演算回路（５２）は、
さらに、前記第１電流生成回路の前記第１電流の出力ノードと前記演算増幅器の他方の入力端子との間に接続された第１スイッチ（Ｓ５１）と、前記第２電流生成回路の前記第２電流の出力ノードと前記演算増幅器の他方の入力端子との間に接続された第２スイッチ（Ｓ５２）と、を備え、
前記第１スイッチおよび前記第２スイッチのオンオフを制御することにより前記演算を行うか否かを切り替えることが可能な構成となっている請求項２から４のいずれか一項に記載の基準電源回路。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、基準電圧を生成する基準電源回路に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
基準電源回路としては、安定した基準電圧を出力することが求められることから、各種の要因による基準電圧の変動である出力変動を抑制する機能を備えた構成が考えられている。特許文献１および特許文献２には、温度特性による出力変動を補正可能な構成の基準電源回路が開示されている。また、特許文献３には、応力特性による出力変動を補正するためのセンサを備えた基準電源回路が開示されている。なお、以下の説明では、特許文献１、特許文献２および特許文献３に開示された各従来技術のことを、それぞれ第１従来技術、第２従来技術および第３従来技術と称することとする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
米国特許出願公開第２０２０／０２１８３０２号明細書
米国特許出願公開第２０２１／０１２４３８６号明細書
米国特許第１０４３８８３５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
第１従来技術および第２従来技術では、ツェナーダイオードの正の温度特性をバイポーラジャンクショントランジスタの差電圧による正の温度特性で相殺する、といった構成が用いられている。なお、本明細書では、バイポーラジャンクショントランジスタのことを、バイポーラトランジスタまたはＢＪＴと省略することがある。第１従来技術および第２従来技術では、温度特性による出力変動を補正することができるものの、応力特性による出力変動を補正することができないため、パッケージの歪みなどの応力変動により出力される基準電圧が変動するおそれある。
【０００５】
第３従来技術では、抵抗を用いた応力センサにより回路に加わる応力を測定し、その測定した応力に基づいて基準電圧の変動を間接的にデジタル補正する、といった構成が用いられている。第３従来技術では、応力センサを必要とするうえ、デジタル補正を行うためにＡ／Ｄ変換器などの比較的大型な回路が必要となるため、回路規模が増大するおそれがある。また、第３従来技術では、Ａ／Ｄ変換器において用いられる基準電圧自体も応力特性により変動するため、補正自体の正確さに問題がある。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、回路規模の増大を招くことなく、温度特性および応力特性による出力変動を精度良く補正することができる基準電源回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の基準電源回路は、ツェナーダイオード（２）と、絶対温度に比例した第１電流を生成する第１電流生成回路（４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ）と、応力に依存した第２電流を生成する第２電流生成回路（５、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ）と、演算回路（６、４２、５２）と、を備える。前記演算回路は、前記ツェナーダイオードのツェナー電圧または前記ツェナー電圧に対応する電圧に対して前記第１電流および前記第２電流を用いて温度特性および応力特性を補正するための演算を行い、その演算後の電圧を基準電圧として出力する。これにより、前記基準電源回路から出力される基準電圧は、温度特性および応力特性による出力変動が補正された電圧となる。
【０００８】
上記構成によれば、基準電圧の応力特性による変動をＡ／Ｄ変換することなくアナログ的に直接補正することになるため、Ａ／Ｄ変換器を必要とすることが無いうえ、応力特性による出力変動を精度良く補正することができる。また、上記構成によれば、応力の影響を強く受けるのはツェナーダイオードだけであるため、応力に対して本質的に強い。つまり、上記構成によれば、そもそも応力による基準電圧の変動が少なく抑えられる。このように、上記構成によれば、回路規模の増大を招くことなく、温度特性および応力特性による出力変動を精度良く補正することができるという優れた効果が得られる。
【０００９】
請求項２に記載されるように、前記演算回路は、演算増幅器（２２）を備え、前記演算増幅器の一方の入力端子には、前記ツェナーダイオードのカソードが直接的または間接的に接続される。前記ツェナーダイオードのアノードは、回路の基準電位であるグランドに接続される。前記演算増幅器の他方の入力端子には、前記第１電流生成回路の前記第１電流の出力ノードおよび前記第２電流生成回路の前記第２電流の出力ノードが接続されている。
【００１０】
より具体的には、請求項３に記載されるように、前記演算回路は、さらに、直列接続された複数の抵抗（Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ４１～Ｒ４４）を含む抵抗分圧回路（２１、４３）および前記演算増幅器の反転入力端子と出力端子との間に接続されたフィードバック抵抗（Ｒｆ）を備える。前記抵抗分圧回路は、前記ツェナーダイオードのアノード・カソード間の電圧を分圧した分圧電圧を出力する。前記演算増幅器の非反転入力端子には、前記抵抗分圧回路の前記分圧電圧の出力ノードが接続される。前記演算増幅器の反転入力端子には、前記第１電流生成回路の前記第１電流の出力ノードおよび前記第２電流生成回路の前記第２電流の出力ノードが接続されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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