專利名稱：穩(wěn)壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及輸出恒定電壓的穩(wěn)壓器，更具體地涉及在輸出端子上 流過(guò)過(guò)電流時(shí)減小輸出電流來(lái)保護(hù)電路的過(guò)電流保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
穩(wěn)壓器作為各種各樣電子設(shè)備電路的電壓供給源而被使用。穩(wěn)壓定電壓，但同樣重要的是，在從輸出端子向負(fù)載供給的電流增大并超 過(guò)最大電流時(shí)，強(qiáng)制減小輸出電流來(lái)保護(hù)電路的過(guò)電流保護(hù)(例如，參 照專利文獻(xiàn)1)。
圖5表示設(shè)有過(guò)電流保護(hù)電路的穩(wěn)壓器的電路圖。設(shè)有傳統(tǒng)的過(guò) 電流保護(hù)電路的穩(wěn)壓器由下列部分構(gòu)成，即分壓輸出端子VOUT的 電壓的輸出電壓分壓電路2;輸出基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)電壓電路3;比較 分壓電壓與基準(zhǔn)電壓的誤差放大器4;由誤差放大器4的輸出電壓控 制的輸出晶體管1;以及過(guò)電流保護(hù)電路100。過(guò)電流保護(hù)電路100 由下列部分構(gòu)成，即作為與輸出晶體管1并聯(lián)連接的輸出電流檢測(cè) 電路的輸出電流檢測(cè)晶體管5和檢測(cè)電阻6;以及構(gòu)成由檢測(cè)電阻6 的電壓控制的輸出電流限制電路的晶體管7、電阻8和輸出電流控制 晶體管9。
如上所述的過(guò)電流保護(hù)電路100具有通過(guò)以下所述的動(dòng)作來(lái)保護(hù)電路不受過(guò)電流影響的功能。若輸出端子VOUT的輸出電流增加，則與輸出電流成比例的檢測(cè)電流流入輸出電流檢測(cè)晶體管5。由于該檢測(cè)電流流過(guò)電阻6,晶體 管7的柵極-源極間電壓上升。這里，在輸出端子VOUT上流入過(guò)電 流，如果正比于它的檢測(cè)電流使晶體管7的柵極-源極間電壓超過(guò)閾值 電壓，則晶體管7上流過(guò)漏極電流。因而，輸出電流控制晶體管9的 柵極-源極間電壓下降，輸出電流控制晶體管9上流過(guò)漏極電流，因此 使輸出晶體管1的柵極-源間電壓上升。通過(guò)這樣的反^f作用，控制輸 出晶體管1的柵極，從而使輸出電流檢測(cè)晶體管5的漏極電流恒定， 可以抑制輸出電流的增加。
但是，由于漏極電壓隨輸入電壓而變化，溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)使得 其與輸出晶體管1之間的電流關(guān)系崩潰，因此，過(guò)電流保護(hù)電路IOO 的輸出電流檢測(cè)晶體管5存在使過(guò)電流的檢測(cè)精度變差的問(wèn)題。因而，過(guò)電流保護(hù)電路100需要使輸出電流檢測(cè)晶體管5的漏極(點(diǎn) A)的電壓VA與輸出晶體管1的漏極(點(diǎn)B)的電壓VB成為相同，作為 以此為目的之電路采用了電流4竟電路。
下面，說(shuō)明其動(dòng)作。采用與輸出電流纟企測(cè)晶體管5相同大小的晶 體管11,流過(guò)與檢測(cè)電流等量的電流。第一電流鏡電路將該電流折返， 在構(gòu)成第二電流鏡電路的晶體管14、 15及16上流動(dòng)，從而將點(diǎn)A的電壓VA變成與點(diǎn)B的電壓VB相同的電壓。專利文獻(xiàn)1:特開(kāi)2003-29856號(hào)/>凈艮
但是，由于與檢測(cè)電流相同的電流在晶體管11、 15、 12和晶體管 14、 13的2條通路中流動(dòng)，采用上述電流鏡電路的電路存在消耗電流 增大的缺點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為解決如上所述的課題而設(shè)計(jì)的方案，可不使消耗電流 增加地實(shí)現(xiàn)檢測(cè)精度高的過(guò)電流保護(hù)電路。
為解決傳統(tǒng)技術(shù)中的課題，本發(fā)明的設(shè)有過(guò)電流保護(hù)電路的穩(wěn)壓 器具有如下的結(jié)構(gòu)。(1) 該穩(wěn)壓器的特征在于，過(guò)電流保護(hù)電路設(shè)有受誤差放大電路 的輸出電壓控制并流過(guò)檢測(cè)電流的輸出電流檢測(cè)晶體管；因檢測(cè)電流 而產(chǎn)生檢測(cè)電壓的檢測(cè)電阻；受檢測(cè)電阻的電壓控制并控制輸出晶體 管的柵極電壓的輸出電流限制電路；以及連"t妄在輸出晶體管的漏極與 輸出電流檢測(cè)晶體管的漏極之間，使輸出晶體管的漏極與輸出電流檢 測(cè)晶體管的漏極的電壓成為相等的穩(wěn)壓共源共柵電路；穩(wěn)壓共源共柵 電路的工作電流，由受誤差放大電路的輸出電壓控制的工作電流供給晶體管提供。
(2) 該穩(wěn)壓器的特征在于，穩(wěn)壓共柵-共源電路還設(shè)有與工作電流供 給晶體管串聯(lián)連接的電流限制電路，用電流限制電路限制工作電流的上限。
(3) 該穩(wěn)壓器的特征在于，穩(wěn)壓共源共柵電路還設(shè)有與工作電流供 給晶體管并聯(lián)連接的最低工作電流供給電路，用最低工作電流供給電路補(bǔ)償最低工作電流。
依據(jù)本發(fā)明的設(shè)有過(guò)電流保護(hù)電路的穩(wěn)壓器，使用了穩(wěn)壓共源共 柵電路來(lái)使輸出電流^r測(cè)晶體管5的漏極(點(diǎn)A)的電壓Va與愉出晶體 管1的漏極(點(diǎn)B)的電壓VB成為相同，由于電流在一條通路中流動(dòng)， 與電流鏡電路相比能夠降低消耗電流。
而且，即使成為了超過(guò)穩(wěn)壓共源共柵電路所需工作電流的過(guò)電流狀態(tài)，由于對(duì)工作電流加以限制，也不會(huì)有不需要電流的流動(dòng)，具有 更加減小消耗電流的效果。
還有，即使成為了低于穩(wěn)壓共源共柵電路所需工作電流的狀態(tài)， 由于可供給最低工作電流，也可消除穩(wěn)壓共源共柵電路的工作成為不 穩(wěn)定的情況，具有可維持檢測(cè)精度的效果。


圖1是本實(shí)施例的設(shè)有過(guò)電流保護(hù)電路的穩(wěn)壓器的電路圖。圖2是本實(shí)施例的設(shè)有過(guò)電流保護(hù)電路的另 一穩(wěn)壓器的電路圖。圖3是本實(shí)施例的設(shè)有過(guò)電流保護(hù)電路的另一穩(wěn)壓器的電路圖。圖4是本實(shí)施例的設(shè)有過(guò)電流保護(hù)電路的另 一穩(wěn)壓器的電路圖。圖5是設(shè)有傳統(tǒng)過(guò)電流保護(hù)電路的穩(wěn)壓器的電路圖。[標(biāo)記說(shuō)明]
2電壓分壓電3各 3基準(zhǔn)電壓電路 4誤差放大器 20誤差放大電路 23、 25偏置電壓源100、 110、 120、 130、 140過(guò)電流保護(hù)電路 111輸出電流限制電路 112穩(wěn)壓共源共柵電路 121工作電流上限電路 131工作電流下限電路具體實(shí)施方式

圖1是本實(shí)施例的穩(wěn)壓器的電路圖。本實(shí)施例的穩(wěn)壓器設(shè)有輸出電壓分壓電路2;基準(zhǔn)電壓電路3; 誤差放大器4; P型MOS晶體管的輸出晶體管1;以及過(guò)電流保護(hù)電 路110。輸出電壓分壓電路2將輸出端子VOUT的電壓分壓，并輸出分壓 電壓。誤差放大器4將基準(zhǔn)電壓電路3的輸出的基準(zhǔn)電壓與分壓電壓 比較。輸出晶體管1由誤差放大器4的輸出電壓控制，具有將輸出端 子VOUT的電壓保持恒定的功能。過(guò)電流保護(hù)電路110監(jiān)測(cè)流向輸出 端子VOUT的電流，具有一旦檢測(cè)到過(guò)電流，就使輸出晶體管1的電 流減小的功能。輸出電壓分壓電路2的輸入端子與輸出端子VOUT連接，其輸出 端子連接到誤差》文大器4的非反相輸入端子上?；鶞?zhǔn)電壓電路3將輸 出端子連接到誤差放大器4的反相輸入端子上。誤差放大器4的輸出 端子連接到輸出晶體管1的柵極上。輸出晶體管1的源極連接到輸入 電源上，其漏極連接到輸出端子VOUT上。過(guò)電流保護(hù)電路110的2 個(gè)輸入端子中的一個(gè)輸入端子連接在誤差放大器4的輸出端子上，另 一個(gè)輸入端子連接在輸出端子VOUT上，其輸出端子連接在輸出晶體 管1的柵極上。
過(guò)電流保護(hù)電路110設(shè)有P型MOS晶體管的輸出電流檢測(cè)晶體 管5;檢測(cè)電阻6;輸出電流限制電路lll;穩(wěn)壓共源共柵電路112。 輸出電流限制電路111設(shè)有N型MOS晶體管的晶體管7;電阻8 及P型MOS晶體管的輸出電流控制晶體管9。穩(wěn)壓共源共柵電路112 設(shè)有誤差放大電路20和P型MOS晶體管的晶體管16。誤差》文大電 路20的電源端子上連接有P型MOS晶體管的工作電流供給晶體管 21。另外，由輸出電流檢測(cè)晶體管5和檢測(cè)電阻6構(gòu)成輸出電流檢測(cè) 電路。
由于輸出電流檢測(cè)晶體管5的柵極與輸出晶體管1的柵極相連接，它們各自的漏極電流成比例。檢測(cè)電阻6因輸出電流檢測(cè)晶體管5的 漏極電流而產(chǎn)生電壓。輸出電流限制電路lll中，檢測(cè)電阻6上產(chǎn)生的電壓控制輸出晶體管1的柵極電壓。穩(wěn)壓共源共柵電路112具有使 輸出電流檢測(cè)晶體管5的漏極(點(diǎn)A)的電壓Va與愉出晶體管1的漏極 (點(diǎn)B)的電壓Vb保持相等的功能。工作電流供給晶體管21向穩(wěn)壓共 源共柵電路112的誤差放大電路20提供工作電流。
輸出電流檢測(cè)晶體管5與輸出晶體管1的柵極和源極共同連接， 其漏極連接到晶體管16的源極上。晶體管16的漏極通過(guò)^r測(cè)電阻6 連接在GND(地)上。晶體管16的漏極與檢測(cè)電阻6的連接點(diǎn)連接到 晶體管7的柵極上。晶體管7的漏極通過(guò)電阻8連接到輸入電源。輸 出電流控制晶體管9的柵極連接到晶體管7的漏極與電阻8的連接點(diǎn) 上，其源極連接到輸入電源上，其漏極連接到誤差放大器4的輸出端 子上。誤差放大電路20的非反相輸入端子連接到輸出端子VOUT上， 其反相輸入端子連接到輸出電流檢測(cè)晶體管5的漏極上，其輸出端子 連接到晶體管16的柵極上。工作電流供給晶體管21的源極連接到輸 入電源，其漏極連接到誤差放大電路20的電源端子上，其柵極連接 到誤差放大電路20的輸出端子上。
上述的過(guò)電流保護(hù)電路110進(jìn)行如下動(dòng)作，具有保護(hù)電路不受過(guò) 電流影響的功能。當(dāng)輸出端子VOUT的輸出電流增加時(shí)，與輸出電流成比例的檢測(cè) 電流流過(guò)輸出電流檢測(cè)晶體管5。由于該檢測(cè)電流流過(guò)電阻6，晶體 管7的柵極-源間電壓上升。這里，在輸出端子VOUT上有過(guò)電流流 過(guò)，由于檢測(cè)電流與它成比例，晶體管7的柵極-源極間電壓再度上升， 一旦超過(guò)N型MOS晶體管的晶體管7的閾值電壓，則晶體管7的漏 極電流通過(guò)電阻8流動(dòng)。由于晶體管7的漏才及電流流過(guò)電阻8，輸出 電流控制晶體管9的柵極-源極間電壓下降，在P型MOS晶體管的輸出電流控制晶體管9上會(huì)有漏極電流流過(guò)。因而，輸出電流控制晶體 管9的漏極電壓上升，使輸出晶體管1的柵極-源極間電壓上升。這樣， 由于反饋起作用并控制輸出晶體管1的柵極電壓，可以抑制輸出電流 的增力口。
這里，穩(wěn)壓共源共柵電路112進(jìn)行下述的動(dòng)作。如果輸入到非反 向輸入端子上的輸出晶體管1的漏極電壓vb比輸入到反相輸入端子 上的輸出電流檢測(cè)晶體管5的漏極電壓Va高，則誤差放大電路20的 輸出電壓變高。P型MOS晶體管的晶體管16的柵極電壓變高，由于 導(dǎo)通電阻增高，輸出電流檢測(cè)晶體管5的漏極電壓VA變高。相反， 如果輸入到非反相輸入端子上的電壓VB比輸入到反相輸入端子上的 電壓Va低，則誤差放大電路20的輸出電壓變低。P型MOS晶體管 的晶體管16的柵極電壓變低，導(dǎo)通電阻變小，因此，輸出電流檢測(cè) 晶體管5的漏極電壓va變低。如以上所述，誤差放大電路20控制晶 體管16的柵極，使VA=VB，即輸出晶體管與輸出電流檢測(cè)晶體管5 的漏極電壓變?yōu)橄嗟取Ｒ蚨?，由于輸出電流檢測(cè)晶體管5與輸出晶體 管1經(jīng)常在相同狀態(tài)下工作，可以改善過(guò)電流的檢測(cè)精度。
由于工作電流供給晶體管21的柵極與輸出晶體管1的柵極連接， 誤差放大電路20的工作電流與輸出晶體管1流過(guò)負(fù)載的電流成比例。過(guò)電流保護(hù)電路110不需要起作用時(shí)即輸出晶體管1的流過(guò)的電 流小時(shí)，過(guò)電流保護(hù)電路110的工作電流也??；過(guò)電流保護(hù)電路110 需起作用時(shí)即輸出晶體管1流過(guò)的電流大時(shí)，過(guò)電流保護(hù)電路110的 工作電流也變大。
如上所述，本實(shí)施例的穩(wěn)壓器的過(guò)電流保護(hù)電路作為用以使電壓va與電壓vb相同的電路釆用了穩(wěn)壓共源共柵電路112，因此，流過(guò)該電路的電流僅是一條流過(guò)穩(wěn)壓共源共柵電路112的工作電流的通 路，與采用電流鏡電路的傳統(tǒng)技術(shù)相比，可以減少消耗電流。
圖2表示另一實(shí)施例的穩(wěn)壓器的電路圖。圖2的穩(wěn)壓器的結(jié)構(gòu)中 設(shè)有對(duì)穩(wěn)壓共源共柵電路112的誤差》文大電路20的工作電流設(shè)置上 限的工作電流上限電路121。工作電流上限電路121與向誤差放大電 路20提供工作電流的工作電流供給晶體管21串聯(lián)連接。工作電流上限電路121可以用例如其柵極上接有偏置電壓源23的 P型MOS晶體管的晶體管22構(gòu)成。設(shè)定偏置電壓源23的電壓，使 晶體管22的漏極電流成為誤差放大電路20的工作電流的上限。
使過(guò)電流保護(hù)電路具有這樣的結(jié)構(gòu)，從而即使形成了工作電流供 給晶體管21上流過(guò)的電流超過(guò)穩(wěn)壓共源共柵電路112所需工作電流 的過(guò)電流狀態(tài)，工作電流上限電路121也會(huì)對(duì)電流加以限制，不會(huì)有 不必要的電流流過(guò)，可以實(shí)現(xiàn)消耗電流更小的過(guò)電流保護(hù)電路。
圖3是表示另一實(shí)施例的穩(wěn)壓器的電路圖。圖3的穩(wěn)壓器的結(jié)構(gòu) 中設(shè)有對(duì)穩(wěn)壓共源共柵電路112的誤差放大電路20的工作電流設(shè) 置下限的工作電流下限電路131。工作電流下限電路131與向誤差》文 大電路20提供工作電流的工作電流供給晶體管21并聯(lián)連接。工作電流下限電路131可以用例如在柵極上接有偏置電壓源25的 P型MOS晶體管24構(gòu)成。設(shè)定偏置電壓源25的電壓，使晶體管24 的漏極電流成為誤差》文大電路20的工作電流的下限。
由于過(guò)電流保護(hù)電路具有這樣的結(jié)構(gòu)，即使形成了工作電流供給 晶體管21流過(guò)的電流低于穩(wěn)壓共源共柵電路112所需工作電流的狀 態(tài)，也可用工作電流下限電路131供給最低工作電流，穩(wěn)壓共源共柵 電路112的工作不會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定，由于輸出電流檢測(cè)晶體管5與輸出 晶體管1經(jīng)常在相同狀態(tài)下工作，檢測(cè)精度得以維持。
還有，如圖4的另一實(shí)施例的穩(wěn)壓器那樣，可設(shè)計(jì)成具有工作電流上限電路121和工作電流下限電路131這兩個(gè)電路的結(jié)構(gòu)。由于這樣的過(guò)電流保護(hù)電路結(jié)構(gòu)具備兩個(gè)電路的優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn) 檢測(cè)精度高且消耗電流更小的過(guò)電流保護(hù)電路。
如上說(shuō)明，依據(jù)本實(shí)施例的穩(wěn)壓器的過(guò)電流保護(hù)電路，由于輸出 電流檢測(cè)晶體管5和輸出晶體管1經(jīng)常在相同狀態(tài)下工作，因此檢測(cè) 精度高，且流向穩(wěn)壓共源共柵電路112的電流僅流經(jīng)供給晶體管21 這一條通路，因此，盡管具有傳統(tǒng)技術(shù)中的功能，但與傳統(tǒng)技術(shù)相比 可減小消耗電流。
而且，即使成為過(guò)電流狀態(tài)，即輸出晶體管1流過(guò)的電流增加， 與之成比例，工作電流供給晶體管21的流過(guò)的電流超過(guò)穩(wěn)壓共源共 柵電路112所需的工作電流，由于晶體管22對(duì)電流加以限制，可消 除不必要的電流流動(dòng)，具有可更加減'J 、消耗電流的效果。
還有，即使形成這樣的狀態(tài)，即輸出晶體管1流過(guò)的電流減小， 與之成比例，工作電流供給晶體管21流過(guò)的電流低于穩(wěn)壓共源共柵 電路112所需的工作電流，由于可用晶體管24供給最低工作電流， 并不會(huì)導(dǎo)致穩(wěn)壓共源共柵電路112的工作不穩(wěn)定，由于輸出電流檢測(cè) 晶體管5與輸出晶體管1經(jīng)常以相同狀態(tài)工作，具有可維持檢測(cè)精度 的效果。
權(quán)利要求
1. 一種穩(wěn)壓器，其特征在于，其中設(shè)有將輸出晶體管的輸出電壓經(jīng)分壓后的分壓電壓與基準(zhǔn)電壓之差放大并輸出，并控制所述輸出晶體管的柵極的誤差放大電路；以及檢測(cè)所述輸出晶體管中過(guò)電流之流過(guò)，并限制所述輸出晶體管的電流的過(guò)電流保護(hù)電路，所述過(guò)電流保護(hù)電路設(shè)有受所述誤差放大電路的輸出電壓控制，并流過(guò)檢測(cè)電流的輸出電流檢測(cè)晶體管；因所述檢測(cè)電流而產(chǎn)生檢測(cè)電壓的檢測(cè)電阻；受所述檢測(cè)電阻的電壓控制，并控制所述輸出晶體管的柵極電壓的輸出電流限制電路；連接在所述輸出晶體管的漏極與所述輸出電流檢測(cè)晶體管的漏極之間，使所述輸出晶體管的漏極電壓與所述輸出電流檢測(cè)晶體管的漏極電壓相等的穩(wěn)壓共源共柵電路。
2. 如權(quán)利要求1所述的穩(wěn)壓器，其特征在于所述穩(wěn)壓共源共柵 電路的工作電流，由受所述誤差放大電路的輸出電壓控制的工作電流 供給晶體管提供。
3. 如權(quán)利要求2所述的穩(wěn)壓器，其特征在于所述穩(wěn)壓共源共柵 電路還設(shè)有與所述工作電流供給晶體管串聯(lián)連接的電流限制電路，所 述電流限制電路限制工作電流的上限。
4. 如權(quán)利要求2所述的穩(wěn)壓器，其特征在于所述穩(wěn)壓共源共柵 電路還設(shè)有與所述工作電流供給晶體管并聯(lián)連接的最低工作電流供給電路，所述最低工作電流供給電路補(bǔ)償最低工作電流。
5. 如權(quán)利要求2所述的穩(wěn)壓器，其特征在于，所述穩(wěn)壓共源共柵電路還設(shè)有與所述工作電流供給晶體管串聯(lián)連 接的電流限制電路；以及與所述工作電流供給晶體管并聯(lián)連接的最低 工作電流供給電路，所述電流限制電路限制工作電流的上限，而所述最低工作電流供給 電路補(bǔ)償最低工作電流。
6. 如權(quán)利要求3或5所述的穩(wěn)壓器，其特征在于，所述電流限制 電路由其柵極上連接有第一偏置電壓源的第一晶體管構(gòu)成。
7. 如權(quán)利要求4或5所述的穩(wěn)壓器，其特征在于所述最低工作 電流供給電路由其柵極上連接有第二偏置電壓源的第二晶體管構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提供檢測(cè)精度高，且設(shè)有消耗電流小的過(guò)電流保護(hù)電路的穩(wěn)壓器。所述穩(wěn)壓器設(shè)有可檢測(cè)輸出晶體管中有過(guò)電流流過(guò)并限制輸出晶體管的電流的過(guò)電流保護(hù)電路，設(shè)置使輸出晶體管的源極和輸出電流檢測(cè)晶體管的源極電壓相等的穩(wěn)壓共源共柵電路，穩(wěn)壓共源共柵電路的工作電流由受誤差放大電路的輸出電壓控制的晶體管提供。
文檔編號(hào)H02M3/156GK101295928SQ20081009564
公開(kāi)日2008年10月29日 申請(qǐng)日期2008年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月27日
發(fā)明者井村多加志 申請(qǐng)人:精工電子有限公司