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公開番号2025166426
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-06
出願番号2024070462
出願日2024-04-24
発明の名称定電圧回路
出願人日清紡マイクロデバイス株式会社
代理人個人,個人
主分類G05F 1/56 20060101AFI20251029BHJP(制御;調整)
要約【課題】定電圧回路の出力キャパシタが大きい場合でも、モード間の遷移を繰り返す発振を防止する回路を小規模な回路面積で実現できる。
【解決手段】定電圧回路は、基準電圧と出力電圧の分圧電圧との間の誤差電圧に基づいて出力電流を制御する。モード切替回路は、出力電流に比例する第1の電流が第1のしきい値以上であるときに、高速モードを示すモード切替信号を出力する。切替発振防止回路は、出力電流に比例する第2の電流を時間積分して時間積分値を発生し、時間積分値に基づいて出力電圧を出力しかつ、第2の電流が第2のしきい値以上のとき、時間積分値が大きくなるようにつれて出力電圧の増大割合が大きくなるように、増大割合を変化させる。制御回路は、モード切替回路の高速モードを示すモード切替信号に基づいて、切替発振防止回路の出力電圧が所定の第3のしきい値以上であるときに、電流源のバイアス電流を増大させるように制御する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
誤差電圧に基づいて出力電流を制御して出力電圧を出力する出力トランジスタと、
前記出力電圧の分圧電圧を所定の基準電圧と比較して、前記誤差電圧を前記出力トランジスタに出力する誤差増幅器と、
前記出力電流に比例する第１の電流を、所定の第１のしきい値と比較して、前記第１の電流が前記第１のしきい値以上であるときに、高速モードを示すモード切替信号を出力するモード切替回路と、
前記高速モードを示すモード切替信号に基づいて、前記誤差増幅器のバイアス電流を増大させる電流源とを備える定電圧回路であって、
前記定電圧回路は、
前記出力電流に比例する第２の電流を時間積分して時間積分値を発生し、前記時間積分値に基づいて出力電圧を出力する切替発振防止回路であって、前記第２の電流が所定の第２のしきい値以上のとき、前記時間積分値が大きくなるにつれて出力電圧の増大割合が大きくなるように、当該増大割合を変化させる切替発振防止回路と、
前記モード切替回路の高速モードを示すモード切替信号に基づいて、前記切替発振防止回路の出力電圧が所定の第３のしきい値以上であるときに、前記電流源のバイアス電流を増大させるように制御する制御回路と、
を備える定電圧回路。
続きを表示（約 920 文字）【請求項２】
前記モード切替回路は、前記第１の電流が前記第１のしきい値未満であるときに、低消費モードを示すモード切替信号を出力する、
請求項１に記載の定電圧回路。
【請求項３】
前記モード切替回路は、前記第１の電流が前記第１のしきい値よりも小さいしきい値未満であるときに、低消費モードを示すモード切替信号を出力する、
請求項１に記載の定電圧回路。
【請求項４】
前記制御回路は、前記モード切替回路の高速モードを示すモード切替信号と、前記切替発振防止回路の出力電圧との論理積を計算する論理積ゲートを含み、前記論理積の計算結果に基づいて、前記電流源のバイアス電流を増大させるように制御する、
請求項１に記載の定電圧回路。
【請求項５】
前記切替発振防止回路は、前記制御回路を含む、
請求項１に記載の定電圧回路。
【請求項６】
前記モード切替回路は、所定の第１の定電流を流す第１の定電流源を含み、前記第１の電流と、前記第１の定電流とに基づいて、高速モードを示すモード切替信号を発生する、
請求項１～４のうちのいずれか１つに記載の定電圧回路。
【請求項７】
前記切替発振防止回路は、
所定の第２の定電流を流す第２の定電流源と、
前記第２の電流と、前記第２の定電流との差分電流を時間積分して、前記時間積分値を発生する第１のキャパシタと含む、
請求項１～４のうちのいずれか１つに記載の定電圧回路。
【請求項８】
前記切替発振防止回路は、
前記モード切替回路の出力電圧を反転する第１のインバータと、
所定の第３の定電流を流す第３の定電流源と、
前記第２の電流及び第３の定電流に依存して変化するしきい値を有し、前記第１のインバータからの変転された出力電圧を反転する第２のインバータと、
前記第２のインバータを介して流れる第２の電流を時間積分して、前記時間積分値を発生する第２のキャパシタと含む、
請求項１～４のうちのいずれか１つに記載の定電圧回路。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、低消費電流で動作する低消費電流動作モードと、消費電流は大きいが高速応答動作が可能な高速動作モードとを備えた定電圧回路に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
年々、システムの低消費電力化が進み、定電圧回路も、消費電力を削減して、低消費電流と高速応答とを両立するため、モード切替回路を備えた定電圧回路があった（特許文献１～３参照）。この定電圧回路は、例えばＬＤＯ（ＬｏｗＤｒｏｐｏｕｔ）であって、比較的低い入出力間電位差でも動作するリニアレギュレータとして広く使用されている。なお、電界効果トランジスタを以下「トランジスタ」という。
【０００３】
例えば特許文献１に開示された定電圧電源は、負荷の状態に応じてＶＲ（ＶｏｌｔａｇｅＲｅｇｕｌａｔｏｒ）で消費する電流を制御するために以下の構成を有する。当該定電圧電源は、消費電流が大きい第１のオペアンプを備えた高速電圧安定部と、消費電流が小さい第２のオペアンプを備えた低速電圧安定部とを備える。第１のオペアンプの出力端子は第１の切替え手段を介して出力トランジスタのゲート電極に接続され、第２のオペアンプの出力端子は第２の切替え手段を介して、出力トランジスタのゲート電極に接続される。第１及び第２の切替え手段は、切替え論理回路により制御され、負荷がアクティブモードのときは高速電圧安定部がオンになり、負荷がスリープモードのときは低速電圧安定部がオンになる。切替え論理回路は、モード切替えの際、高速電圧安定部２９ａ及び低速電圧安定部が同時にオンする区間を生成する。
【０００４】
また、例えば特許文献２に開示された定電圧回路は、高速動作用の誤差増幅回路の動作を停止して低速動作用の誤差増幅回路だけの動作に切り換えたときに発生する出力電圧の変動を抑制するために以下の構成を有する。当該定電圧回路において、バイアス電流制御回路は、高速動作を行うことができる第１の誤差増幅回路が作動中には第２の誤差増幅回路のバイアス電流を大きくし、第１の誤差増幅回路が動作を停止した後、出力電圧の変動が見込まれる期間は第２の誤差増幅回路のバイアス電流を大きいままに保つようにすると共に、第２の誤差増幅回路のバイアス電流の切り替えを、時間をかけて徐々に行う。
【０００５】
さらに、例えば特許文献３に開示された電源装置は、低消費電流と高速応答を両立させるために、以下の構成を有する。当該電源装置は、入力電圧に応じた出力電圧を出力する、第１トランジスタと、前記出力電圧を帰還制御する第１増幅器と、前記第１トランジスタの出力電流に応じた電流を出力する、第２トランジスタと、前記第１増幅器に流れる電流を供給する、第１電流源と、前記第２トランジスタの出力電流が所定のしきい値を超えると、前記第１増幅器に流れる電流を増大させる、第２電流源と、を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特許第３３９４５０９号公報
特許第５０６８６３１号公報
特開２０１７－１２６２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献３に開示された電源装置の問題点を解決するために、例えば、高速モードから低消費モードへの移行時に遅延時間を設ける定電圧回路においては、出力電圧がオーバーシュートから設定値へ低下するまでの時間は出力キャパシタと負荷電流に依存して決まるため、出力キャパシタが大きい場合には長時間の遅延が必要になり、遅延生成部の回路面積の増大につながるという問題点があった。
【０００８】
本発明の目的は上記問題点を解消し、定電圧回路の出力キャパシタが大きい場合でも、モード間の遷移を繰り返す発振を防止する回路を小規模な回路面積で実現できる定電圧回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様に係る定電圧回路は、
誤差電圧に基づいて出力電流を制御して出力電圧を出力する出力トランジスタと、
前記出力電圧の分圧電圧を所定の基準電圧と比較して、前記誤差電圧を前記出力トランジスタに出力する誤差増幅器と、
前記出力電流に比例する第１の電流を、所定の第１のしきい値と比較して、前記第１の電流が前記第１のしきい値以上であるときに、高速モードを示すモード切替信号を出力するモード切替回路と、
前記高速モードを示すモード切替信号に基づいて、前記誤差増幅器のバイアス電流を増大させる電流源とを備える定電圧回路であって、
前記定電圧回路は、前記出力電流に比例する第２の電流を時間積分して時間積分値を発生し、前記時間積分値に基づいて出力電圧を出力する切替発振防止回路であって、前記第２の電流が所定の第２のしきい値以上のとき、前記時間積分値が大きくなるにつれて出力電圧の増大割合が大きくなるように、当該増大割合を変化させる切替発振防止回路と、
前記モード切替回路の高速モードを示すモード切替信号に基づいて、前記切替発振防止回路の出力電圧が所定の第３のしきい値以上であるときに、前記電流源のバイアス電流を増大させるように制御する制御回路と、
を備える。
【発明の効果】
【００１０】
従って、本発明の一態様に係る定電圧回路によれば、負荷電流が重負荷から軽負荷に変化し、ＬＤＯの低消費モードから高速モードへのモード切替時に、出力電流の増加が、負荷電流の変化か、それとも出力キャパシタへの充電電流による増加であるかを判定し、出力キャパシタへの充電電流である場合はモード切替を行わないようにマスクする切替発振防止回路を備える。これにより、負荷電流が小さい時に出力キャパシタへの充電電流で出力電流が瞬間的に高速モードしきい値を超えたとしても高速モードに遷移しなくなるため、長時間の遅延を生成する回路を用いずに小面積でモード間の遷移を繰り返す発振を防止する回路を実現できる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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