本發(fā)明關(guān)于穩(wěn)壓器，特別是關(guān)于具備過電流保護功能的穩(wěn)壓器。

背景技術(shù)：

圖4中示出現(xiàn)有的穩(wěn)壓器300的電路圖。

現(xiàn)有的穩(wěn)壓器300具備：電源端子301、接地端子302、基準電壓源310、誤差放大電路311、電阻312、317、318、319、nmos晶體管316、pmos晶體管313、314、315、以及輸出端子320。

pmos晶體管315的源極與電源端子301連接，漏極與輸出端子320和電阻318的一端連接。電阻318的另一端與電阻319的一端和誤差放大電路311的同相輸入端子連接。電阻319的另一端與接地端子302連接。pmos晶體管314的源極與電源端子301連接，漏極與電阻317的一端和nmos晶體管316的柵極連接。pmos晶體管313的源極與電源端子301連接，漏極與pmos晶體管315的柵極和pmos晶體管314的柵極和誤差放大電路311的輸出連接。電阻312的一端與電源端子301連接，另一端與pmos晶體管313的柵極和nmos晶體管316的漏極連接。誤差放大電路311的反相輸入端子與基準電壓源310的一端連接?；鶞孰妷涸?10的另一端與接地端子302連接。nmos晶體管316的源極與接地端子302連接。

在這樣的現(xiàn)有的穩(wěn)壓器300中，通過由誤差放大電路311和pmos晶體管315和電阻318、319構(gòu)成的負反饋電路，以電阻319的一端的電壓成為與基準電壓源310的電壓vref相等的方式進行動作。

若從該狀態(tài)增加向與輸出端子320連接的負載（未圖示）的電流，則pmos晶體管315的漏極電流i1增加，對于pmos晶體管315以既定尺寸比構(gòu)成的pmos晶體管314的漏極電流i2也增加。電流i2向電阻317供給而在電阻317的一端生成電壓vx。即使電壓vx增加而超過nmos晶體管316的閾值，nmos晶體管316也導通而產(chǎn)生漏極電流。被供給nmos晶體管316的漏極電流的電阻312，另一端的電壓下降而使pmos晶體管313導通。隨著pmos晶體管313的導通pmos晶體管315的柵極電壓上升，其漏極電流i1被限制。

在此，若設(shè)電阻317的電阻值為r1、pmos晶體管315、314的尺寸比為k、nmos晶體管316的閾值電壓為｜vthn｜，則電流i1的極限電流（limitingcurrent）i1m由式（1）表示。

[數(shù)1]

。

這樣，在現(xiàn)有的穩(wěn)壓器300中，設(shè)有過電流保護功能，在負載短路的情況下等，能夠限制輸出電流（例如，參照專利文獻1）。

【現(xiàn)有技術(shù)文獻】

【專利文獻】

【專利文獻1】日本特開2003－29856號公報。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

【發(fā)明要解決的課題】

然而，在如上述的現(xiàn)有的穩(wěn)壓器300中，存在極限電流i1m的偏差較大這一課題。該原因是因為如式（1）所示那樣vthn的偏差會影響極限電流i1m。

圖5示出現(xiàn)有的穩(wěn)壓器300的輸出電壓vout對于輸出電流iout的波形。虛線示出極限電流的偏差范圍。vthn一般對于中心值0.6v具有±0.1左右偏差，因此vthn給予極限電流i1m的偏差成為±16.7％，成為非常大的偏差。

本發(fā)明為了解決以上那樣的課題而成，提供能夠抑制極限電流的偏差的穩(wěn)壓器。

【用于解決課題的方案】

本發(fā)明的穩(wěn)壓器，其特征在于具備：第1差動放大電路，比較基于輸出電壓的電壓和基準電壓而輸出第1電壓；第2差動放大電路，比較所述第1電壓和第2電壓而輸出第3電壓；第1晶體管，柵極接受所述第3電壓，漏極生成所述輸出電壓；第2晶體管，柵極與所述第1晶體管共同連接，對于所述第1晶體管具有既定尺寸比；以及電壓生成部，一端與所述第2晶體管的漏極連接，在所述一端生成所述第2電壓。

【發(fā)明效果】

依據(jù)本發(fā)明的穩(wěn)壓器，第1差動放大電路的輸出電壓即第1電壓成為第1晶體管的漏極電流的極限電流的基準值，由第2晶體管和電壓生成部生成的第2電壓成為與第1晶體管的漏極電流成比例的值。通過第2晶體管及電壓生成部和構(gòu)成負反饋電路的第2差動放大電路比較這些第1及第2電壓，實現(xiàn)過電流保護。此時，成為判斷為過電流的基準的極限電流的偏差，幾乎只由基準電壓的偏差決定，因此，例如通過采用帶隙電壓源等的偏差非常小的電壓源生成基準電壓，能夠抑制極限電流的偏差。

附圖說明

【圖1】是示出本發(fā)明的第1實施方式的穩(wěn)壓器的電路圖。

【圖2】是示出圖1的穩(wěn)壓器的輸出電壓vout對于輸出電流的波形的圖。

【圖3】是示出本發(fā)明的第2實施方式的穩(wěn)壓器的電路圖。

【圖4】是現(xiàn)有的穩(wěn)壓器的電路圖。

【圖5】是示出圖4的穩(wěn)壓器的輸出電壓vout對于輸出電流的波形的圖。

具體實施方式

以下，參照附圖，對本發(fā)明的實施方式進行說明。

圖1是本發(fā)明的第1實施方式的穩(wěn)壓器100的電路圖。

本實施方式的穩(wěn)壓器100具備：電源端子101、接地端子102、第1差動放大電路127、第2差動放大電路128、電壓生成部129、pmos晶體管112、113、基準電壓源114、電阻124、125、以及輸出端子126。

第1差動放大電路127具備：pmos晶體管115、116、nmos晶體管117、118、以及電流源110。

第2差動放大電路128具備：nmos晶體管119、120、電流源111、以及電阻121。

電壓生成部129具備pmos晶體管123和電阻122。

pmos晶體管113的源極與電源端子101連接，漏極與輸出端子126和電阻125的一端連接。pmos晶體管112的源極與電源端子101連接，漏極與電壓生成部129的一端（pmos晶體管123的源極）和nmos晶體管120的柵極連接。電流源111的一端與電源端子101連接，另一端與nmos晶體管119的漏極和pmos晶體管112的柵極和pmos晶體管113的柵極連接。電阻125的另一端與電阻124的一端和pmos晶體管116的柵極連接。電阻124的另一端與接地端子102連接。pmos晶體管123的柵極與漏極和電阻122的一端連接。電阻122的另一端（電壓生成部129的另一端）與接地端子102連接。nmos晶體管120的漏極與電源端子101連接，源極與nmos晶體管119的源極和電阻121的一端連接。電阻121的另一端與接地端子102連接。電流源110的一端與電源端子101連接，另一端與pmos晶體管115的源極和pmos晶體管116的源極連接。pmos晶體管115的柵極與基準電壓源114的一端連接，漏極與nmos晶體管117的柵極和漏極連接?；鶞孰妷涸?14的另一端與接地端子102連接。pmos晶體管116的漏極與nmos晶體管119的柵極和nmos晶體管118的漏極連接。nmos晶體管118的柵極與nmos晶體管117的柵極連接，源極與接地端子102連接。nmos晶體管117的源極與接地端子102連接。

關(guān)于第1差動放大電路127，pmos晶體管115的柵極和pmos晶體管116的柵極為輸入，pmos晶體管116的漏極為輸出。關(guān)于第2差動放大電路128，nmos晶體管119的柵極和nmos晶體管120的柵極為輸入，nmos晶體管119的漏極為輸出。

在此為了說明，設(shè)pmos晶體管113的漏極電流為i1、pmos晶體管112的漏極電流為i2。pmos晶體管112對于pmos晶體管113具有既定尺寸比，作為仿形（replica）元件進行動作。另外，設(shè)輸出端子126的電壓為vout、nmos晶體管120的柵極電壓為vg2、nmos晶體管119的柵極電壓為vg1、電流源110的另一端的電壓為vs1、電阻121的一端的電壓為vs2、基準電壓源114的一端的電壓為vref。進而，設(shè)電阻122的電阻值為r、電阻124的一端的電壓為vfb、電流源111的另一端的電壓為vgate。

接著，對如上述構(gòu)成的穩(wěn)壓器100的動作進行說明。

作為第1狀態(tài)，對于向輸出端子126供給的負載電流遠比極限電流更小的情況進行說明。

在該情況下，電流i1以及由pmos晶體管113和pmos晶體管112的尺寸比決定的電流i2，電流值都較小。另外，由于電流i2供給電壓生成部129，所以在電壓生成部129的一端生成的電壓vg2也成為較小的值。若使電壓vg2低于nmos晶體管120的閾值，則nmos晶體管120截止。

在這樣的狀況下，第1差動放大電路127比較電壓vref和電壓vfb，放大其差分而輸出電壓vg1。第2差動放大電路128由于nmos晶體管120截止，所以通過nmos晶體管119和電阻121、電流源111來放大電壓vg1，輸出電壓vgate。pmos晶體管113的柵極接受電壓vgate，生成漏極電流i1而向與輸出端子126連接的負載（未圖示）供給。

電阻125和電阻124對電壓vout進行分壓并向第1差動放大電路127輸入。通過這樣的環(huán)路負反饋起作用，第1差動放大電路127以電壓vref與電壓vfb相等的方式進行動作。

作為第2狀態(tài)，對負載電流從第1狀態(tài)上升的情況進行說明。

若與輸出端子126連接的負載（未圖示）的電流增加，則pmos晶體管113的電流i1和pmos晶體管112的電流i2增加。由此，電壓vg2也增加，因此nmos晶體管120導通。因而，nmos晶體管120的漏極電流向電阻121供給，電壓vs2上升。

此時，nmos晶體管119看來是柵極－源極間電壓變小而截止，但是因為負反饋的作用而不會處于截止。具體而言，因為負反饋的作用而以電壓vref和電壓vfb相等的方式進行動作，因此電壓vs2上升的部分使電壓vg1上升，結(jié)果在nmos晶體管119的柵極－源極間能確保既定電位差。即，即便負載電流增加而電壓vg2增加也能得到期望的電壓vout。

作為第3狀態(tài)，對于負載電流進一步從第2狀態(tài)上升而過電流保護功能進行動作的情況進行說明。

若與輸出端子126連接的負載（未圖示）的電流進一步增加，則電壓vg1以與第2狀態(tài)同樣的機理上升，但是電壓vg1的電壓值的上限被電壓vs1限制。電壓vs1由電壓vref和pmos晶體管115的柵極－源極間電壓的絕對值｜vgsp1｜的和決定，由下式（2）表示。

[數(shù)2]

。

而且，若電壓vg2與電壓vs1相等，則nmos晶體管119的柵極－源極間電壓減少。由此，若nmos晶體管119的漏極電流減少，則電壓vgate上升而pmos晶體管113的漏極電流i1被限制。在此，若設(shè)pmos晶體管123的柵極－源極間電壓的絕對值為｜vgsp2｜、pmos晶體管113、112的尺寸比為k，則此時的電壓vg2由下式（3）表示。

[數(shù)3]

。

如上述那樣，在pmos晶體管113的漏極電流i1被限制的狀態(tài)下，電壓vs1和電壓vg2變?yōu)橄嗟?，進而，｜vgsp1｜和｜vgsp2｜實質(zhì)上相等，因此根據(jù)式（2）及（3），電流i1的極限電流i1m成為下式（4）。

[數(shù)4]

。

這樣處理而決定電流i1的極限電流i1m，過電流保護功能進行動作。在此，由式（4）可知，極限電流i1m與電壓vref成比例。

圖2示出本實施方式的穩(wěn)壓器100的輸出電壓vout對于輸出電流iout的波形。虛線示出極限電流i1m的偏差范圍。若假設(shè)基準電壓源114由帶隙電壓源構(gòu)成，則電壓vref的偏差成為±3％左右。因而，能夠?qū)㈦妷簐ref給予極限電流i1m的偏差抑制在±3％。

這樣，本實施方式的穩(wěn)壓器100能夠比現(xiàn)有的穩(wěn)壓器300更大幅地減少極限電流i1m的偏差。

接著，參照圖3，對本發(fā)明的第2實施方式的穩(wěn)壓器200進行說明。

本實施方式的穩(wěn)壓器200對于第1實施方式的穩(wěn)壓器100，電壓生成部129的結(jié)構(gòu)不同。即，如圖3所示，電壓生成部129由一端與pmos晶體管112的漏極連接、另一端與接地端子102連接的電阻122構(gòu)成。

關(guān)于其他的結(jié)構(gòu)，由于與圖1的穩(wěn)壓器100相同，所以對相同結(jié)構(gòu)要素標注相同標號，適當省略重復的說明。

對本實施方式的穩(wěn)壓器200的動作進行說明。與結(jié)構(gòu)的不同點同樣，對于與第1實施方式的穩(wěn)壓器100的動作的不同點進行描述。

動作的不同點在于第3狀態(tài)下的電壓vg2，與式（3）不同，成為下式（5）。

[數(shù)5]

。

電壓vs1與式（2）相同，在第3狀態(tài)下電壓vs1和電壓vg2相等，因此根據(jù)式（2）及（5），電流i1的極限電流i1m成為下式（6）。

[數(shù)6]

。

這樣處理而決定電流i1的極限電流i1m，過電流保護功能進行動作。在此，由式（6）可知，本實施方式中的極限電流i1m與電壓vref和pmos晶體管115的柵極－源極間電壓的絕對值｜vgsp1｜的和成比例。

若假設(shè)由帶隙電壓源構(gòu)成基準電壓源114，則與電壓vref的電壓的偏差為1.2v±0.036v，另外，若設(shè)｜vgsp1｜為0.6v±0.1v，則它們的和的電壓成為1.8v±0.136v。因此，能夠?qū)⒃撾妷簐ref和｜vgsp1｜的和的偏差給予極限電流i1m的偏差抑制到±7.6％。

這樣，即便在僅由電阻122構(gòu)成電壓生成部129的情況下，相對于現(xiàn)有的穩(wěn)壓器300，也能大幅地抑制極限電流i1m的偏差。進而，一般電阻r具有負的溫度系數(shù)的情況較多，另外，｜vgsp1｜也具有負的溫度系數(shù)，因此也可以使這些抵消而提高溫度特性。

這樣，本實施方式的穩(wěn)壓器200能夠比現(xiàn)有的穩(wěn)壓器300更減少極限電流i1m的偏差，并且提高溫度特性。

以上，對本發(fā)明的實施方式進行了說明，但本發(fā)明不限于上述實施方式，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)能夠進行各種各樣的變更這一點無需贅述。

例如，上述第1實施方式中，說明了由pmos晶體管123和電阻122的串聯(lián)電路構(gòu)成電壓生成部129，并將pmos晶體管123配置在pmos晶體管112側(cè)，將電阻122配置在接地端子102側(cè)的例子，但是即便將電阻122配置在pmos晶體管112側(cè)，將pmos晶體管123配置在接地端子102側(cè)也無妨。

另外，在上述實施方式中，說明了穩(wěn)壓器為采用mos晶體管的結(jié)構(gòu)的例子，但也可以采用雙極晶體管等。

另外，在上述實施方式中，也可以采用使pmos晶體管和nmos晶體管的極性反轉(zhuǎn)的電路結(jié)構(gòu)。

標號說明

100、200、300穩(wěn)壓器；101電源端子；102接地端子；110、111電流源；114基準電壓源；126輸出端子；127第1差動放大電路；128第2差動放大電路；129電壓生成部。