專利名稱：具有突入電流抑制手段的電源電路及具有該電源電路的集成電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種有關(guān)能轉(zhuǎn)換電源電壓而輸出的電源電路的技術(shù)，尤其屬于可抑制電源電路初始動作時，突入電流產(chǎn)生的技術(shù)。
在集成電路中，為了將電壓施加到在與所給出的電源電壓不同的電壓下工作的電路元件，而使用電源電路。電源電路是可將電源電壓轉(zhuǎn)換成任意的一個電壓而輸出的電路。


圖17示出現(xiàn)有的電源電路的結(jié)構(gòu)。圖17的電源電路包括可將電流供到與輸出端4連接的負(fù)載上的輸出晶體管1；可對輸出晶體管1的電流供給量進(jìn)行控制，以使設(shè)給基準(zhǔn)端5的基準(zhǔn)電壓REF和從輸出端4輸出的輸出電壓OUT相等的差動放大電路2；以及可減弱負(fù)載的急劇變化的平滑電容器3。
然而，在圖17所示的現(xiàn)有的電源電路中，由于在初始動作時，輸出晶體管1便處于使可供給的最大電流流過的狀態(tài)，因此有時候會發(fā)生過大的電流即所謂的突入電流從電源100通過輸出晶體管1而流到平滑電容器3中的情形。這樣的突入電流會對包括電源電路的LSI(大規(guī)模集成電路)器件和外部構(gòu)件造成損傷等不好影響。
在現(xiàn)有技術(shù)中有一種通過與輸出晶體管串聯(lián)設(shè)置用以抑制突入電流產(chǎn)生的雙極型晶體管，來抑制上述的突入電流產(chǎn)生的方法(參照日本國公開專利公報特開平8-154338號)。在該構(gòu)成中，利用雙極型晶體管的發(fā)射極-集電極間電流被限定在基極電流乘以電流放大率(雙極型晶體管的發(fā)射極-集電極間電流對基極電流之比小于或者等于基極電流的電流放大率)的特性，通過對突入電流抑制用的雙極型晶體管的基極電流進(jìn)行控制，來抑制突入電流產(chǎn)生。
然而，此時，另要一個可制造雙極型晶體管的工序，因此，例如在用MOS(金屬-氧化物-半導(dǎo)體)晶體管構(gòu)成輸出晶體管和差動放大電路的情況下，即發(fā)生了制造工序變得很復(fù)雜的問題。
再就是，由于與輸出晶體管1串聯(lián)設(shè)置了突入電流抑制用晶體管，因此要想給出大電流作為輸出電流時，就必須將該突入電流抑制用晶體管的溝道寬度設(shè)得極大。因此，又發(fā)生了電源電路的布置面積變大、成本也隨之增高的問題。加上，在給出大電流作為輸出電流時，由于突入電流抑制用晶體管的發(fā)射極-集電極間的壓降增大，所以產(chǎn)生了給不出近似于電源電壓的輸出電壓的問題。為了減小突入電流抑制用晶體管所引起的壓降，將其溝道寬度加大即可，但是，若這樣做，電源電路的布置面積會進(jìn)一步加大，不能令人滿意。
本發(fā)明是鑒于上述問題而想出來的。其目的是提供一種可借助于和現(xiàn)有技術(shù)不同的構(gòu)成而抑制初始動作時的突入電流產(chǎn)生的電源電路。尤其是，在不加大布置面積的情況下，制造一種可抑制突入電流產(chǎn)生的電源電路，并且使得只用CMOS(互補(bǔ)型金屬氧化半導(dǎo)體)制造工序而制成所述電源電路。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的第1個方案中所采用的電源電路是一種用于轉(zhuǎn)換電源電壓而輸出的電源電路，它包括將電流從電源供到輸出端的輸出晶體管；根據(jù)所設(shè)定的基準(zhǔn)電壓并按照所述輸出端的電壓，來控制所述輸出晶體管的電流供給的差動放大電路；以及在該電源電路的初始動作時，可將所述輸出晶體管的電流供給量逐漸增加的突入電流抑制手段。
按照上述第1個方案，由于突入電流抑制手段的作用，在該電源電路的初始動作時，輸出晶體管的電流供給量便可逐漸增加。這樣，可利用和現(xiàn)有技術(shù)不同的構(gòu)成，來抑制初始動作時的突入電流產(chǎn)生。
本發(fā)明的第2個方案是在上述第1個方案的電源電路中，上述突入電流抑制手段包括設(shè)置在上述差動放大電路的輸出級的電流通路上的、具有可對上述輸出晶體管的柵極電位進(jìn)行控制的源極電位的抑制用晶體管；和可對所述抑制用晶體管的柵極電位進(jìn)行控制的動作控制部。
按照上述第2個方案，輸出晶體管的柵極電位即受抑制用晶體管的源極電位的控制，抑制用晶體管的柵極電位則受動作控制部的控制。因而，在該電源電路的初始動作時，讓抑制用晶體管起到源隨器(source follower)的作用，從而靠著動作控制部對抑制用晶體管的柵極電位的控制，免得輸出晶體管的電流供給量過大。這樣一來，可抑制初始動作時的突入電流產(chǎn)生。
還有，例如，所述抑制用晶體管可由MOS晶體管構(gòu)成，因此不需要雙極型晶體管的制造工序，可僅用CMOS制造工序來制造可抑制突入電流的電源電路。
并且，由于所述抑制用晶體管不是與輸出晶體管串聯(lián)設(shè)置的，而是設(shè)在差動放大電路的輸出級的電流通路中的，所以輸出電流不流過抑制用晶體管。因此，不用將抑制用晶體管的溝道寬度加大，故可在不加大電源電路的布置面積的情況下抑制突入電流產(chǎn)生。此外，又不產(chǎn)生由于抑制用晶體管的壓降所引起的輸出電壓的下降，所以在要給出大電流作為輸出電流的情況下，也給得出近似于電源電壓的輸出電壓。
在本發(fā)明的第3個方案中，上述第2個方案的電源電路中的動作控制部，在該電源電路的初始動作時，可將上述抑制用晶體管的柵極電位控制在一個不讓上述輸出晶體管供給過大的電流的值；在正常動作時，則將所述抑制用晶體管的柵極電位設(shè)在一個可將上述抑制用晶體管接通的值。
本發(fā)明的第4個方案是在上述第2個方案的電源電路中，動作控制部包括一端的電位可對上述抑制用晶體管的柵極電位進(jìn)行控制的電容器；在該電源電路啟動之前，可將所述電容器的電壓設(shè)到所規(guī)定的電壓值的電容器預(yù)置手段；以及可自由接通或斷開，在接通時，可將所述電容器逐漸充、放電的電流源。
在本發(fā)明的第5個方案中，上述第4個方案的電源電路中的電容器預(yù)置手段由在所述電容器的一端和電源端或者接地端之間串聯(lián)設(shè)置的、可自由接通或者斷開的開關(guān)和進(jìn)行二極管連接的晶體管構(gòu)成。
在本發(fā)明的第6個方案中，上述第4個方案的電源電路中的動作控制部具備多個上述電流源，可選擇要接通的電流源。
在本發(fā)明的第7個方案中，上述第4個方案的電源電路中的動作控制部具有多個上述電容器，可選擇要進(jìn)行充、放電的電容器。
在本發(fā)明的第8個方案中，上述第2個方案的電源電路中的動作控制部被施加了第1及第2控制電位，在該電源電路的初始動作時，它便選擇所述第1控制電位；在正常動作時，則選擇所述第2控制電位，按照所選擇的控制電位而對上述抑制用晶體管的柵極電位進(jìn)行控制。
在本發(fā)明的第9個方案中，上述第2個方案的電源電路中的動作控制部包括由串聯(lián)的多個電阻構(gòu)成，可將其兩端的電位差分割為多個電位的電阻列；和可從由所述電阻列得到的多個電位中選擇一個電位的電位選擇手段，按照由所述電位選擇手段選出的電位而對上述抑制用晶體管的柵極電位進(jìn)行控制。
在本發(fā)明的第10個方案中，上述第1個方案的電源電路中的突入電流抑制手段包括在電源和輸出端之間，與上述輸出晶體管串聯(lián)設(shè)置的抑制用晶體管；和可控制所述抑制用晶體管的柵極電位的動作控制部。
在本發(fā)明的第11個方案中，上述第10個方案的電源電路中的動作控制部，在該電源電路的初始動作時，可將上述抑制用晶體管的柵極電位控制在一個不讓上述輸出晶體管供給過大的電流的值；在正常動作時，則將所述抑制用晶體管的柵極電位設(shè)在一個可將上述抑制用晶體管接通的值。
本發(fā)明的第12個方案是在上述第10個方案的電源電路中，動作控制部包括一端的電位可對上述抑制用晶體管的柵極電位進(jìn)行控制的電容器；在該電源電路啟動之前，可將所述電容器的電壓設(shè)到所規(guī)定的電壓值的電容器預(yù)置手段；以及可自由接通或斷開，在接通時，可將所述電容器逐漸充、放電的電流源。
在本發(fā)明的第13個方案中，上述第1個方案的電源電路中的突入電流抑制手段，在該電源電路的初始動作時，可將上述輸出晶體管的柵源極間電壓從微小值逐漸增加。
本發(fā)明的第14個方案是一種集成電路，包括上述第1個方案中所述的電源電路，它在由該電源電路轉(zhuǎn)換而輸出的電壓下進(jìn)行動作。
下面，對本發(fā)明中的附圖作簡要說明。
圖1是表示本發(fā)明的第1實施例所涉及的具有突入電流抑制手段的電源電路的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示圖1中所示的電源電路的動作特性的圖，(a)表示柵源極間電壓Vgs隨時間的變化圖，(b)表示輸出晶體管的供給電流Id隨時間的變化圖。
圖3是圖1中所示的電源電路的電路結(jié)構(gòu)圖。
圖4是圖1中所示的電源電路的其他電路結(jié)構(gòu)圖。
圖5表示突入電流抑制手段的第1個其他結(jié)構(gòu)例。
圖6表示突入電流抑制手段的第2個其他結(jié)構(gòu)例。
圖7表示突入電流抑制手段的第3個其他結(jié)構(gòu)例。
圖8表示突入電流抑制手段的第4個其他結(jié)構(gòu)例。
圖9表示突入電流抑制手段的第5個其他結(jié)構(gòu)例。
圖10表示突入電流抑制手段的第6個其他結(jié)構(gòu)例。
圖11表示圖3的電源電路的變形例，是表示由電阻將輸出電壓進(jìn)行分割而將該分壓反饋到差動放大電路中的電源電路的結(jié)構(gòu)圖。
圖12表示圖3的電源電路的變形例，是表示用雙極型晶體管構(gòu)成輸出晶體管和差動放大電路的電源電路的結(jié)構(gòu)圖。
圖13表示圖3的電源電路的變形例，是表示用n型晶體管構(gòu)成輸出晶體管的電源電路的結(jié)構(gòu)圖。
圖14是本發(fā)明的第2實施例所涉及的電源電路的電路結(jié)構(gòu)圖。
圖15是本發(fā)明的第2實施例所涉及的電源電路的其他電路結(jié)構(gòu)圖。
圖16是具有本發(fā)明所涉及的電源電路的集成電路的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖17是現(xiàn)有的不具有突入電流抑制手段的電源電路的電路結(jié)構(gòu)圖。
下面，參照附圖對本發(fā)明的實施例加以說明。
(第1實施例)圖1是表示本發(fā)明的第1實施例所涉及的具有突入電路抑制手段的電源電路的概略結(jié)構(gòu)圖。圖1中所示的電源電路包括可將電流從電源端100供到輸出端4的輸出晶體管1、控制輸出晶體管1所供給的電流值，以使輸出端4的輸出電壓OUT和設(shè)給基準(zhǔn)電壓端5的基準(zhǔn)電壓REF相等的差動放大電路2、以及平滑電容器3。差動放大電路2包括突入電流抑制手段10，它能在電源電路的初始動作時，將輸出晶體管1的電流供給量逐漸增加。
在電源電路的初始動作時，差動放大電路2靠著其中的突入電流抑制手段10對輸出晶體管1的柵源極間電壓Vgs進(jìn)行強(qiáng)制性的控制以使它從微小值逐漸增大。在進(jìn)入正常動作之后，差動放大電路2執(zhí)行原來的動作，即對輸出晶體管1進(jìn)行控制，以使輸出電壓OUT和基準(zhǔn)電壓REF相等。
圖2示出圖1的電源電路的動作特性。該圖中，(a)是表示輸出晶體管1的柵源極間電壓Vgs隨時間的變化而變化的圖。實線a1表示具有突入電流抑制手段10時的情況，點劃線a2表示沒有突入電流抑制手段10時的情況。圖2(b)是表示輸出晶體管1的供給電流Id隨時間的變化而變化的圖。實線b1表示具有突入電流抑制手段10時的情況，點劃線b2表示沒有突入電流抑制手段10時的情況。
如圖2所示，在沒有突入電流抑制手段10時，由于在初始動作時柵源極間電壓Vgs高，因此會流過大電流即所謂的突入電流(點劃線a2、b2)。與此相對，通過設(shè)置突入電流抑制手段10，在初始動作時，柵源極間電壓Vgs便能從微小值逐漸增大，而在進(jìn)入正常動作之后，便受與無突入電流抑制手段10時同樣的控制。借助于這樣的控制，初始動作時的突入電流產(chǎn)生可被抑制(實線a1、b1)。另外，在從動作開始時經(jīng)過了一段時間之后，或者被突入電流抑制手段10所控制的電壓Vgs超過正常動作時的電壓Vgs時，電源電路便從初始動作進(jìn)入正常動作。
圖3具體地表示圖1的電源電路的電路結(jié)構(gòu)。在圖3中，在構(gòu)成了差動放大電路2的輸出級的電流通路的晶體管31、32之間設(shè)置有抑制用晶體管11，還設(shè)置有可對該抑制用晶體管n的柵極電位進(jìn)行控制的動作控制部15。由抑制用晶體管11和動作控制部15構(gòu)成突入電流抑制手段10。
在沒有抑制用晶體管11的電路結(jié)構(gòu)中，由于在初始動作時，基準(zhǔn)電壓REF高于輸出電壓OUT所以晶體管31不將電荷供到輸出晶體管1的柵極，另一方面，晶體管32則從輸出晶體管1的柵極抽出電荷。因此，輸出晶體管1的柵極電位下降，從而產(chǎn)生突入電流。
于是，在本實施例中，設(shè)置了抑制用晶體管11來對晶體管32從輸出晶體管1的柵極抽出電荷的動作加以限制，這樣抑制突入電流產(chǎn)生。由于實際上抑制用晶體管11起到源隨電路的作用，因此輸出晶體管1的柵極電位則是抑制用晶體管11的柵極電位和晶體管閾值電壓的和。從而，通過將抑制用晶體管11的柵極電位進(jìn)行控制，就能夠?qū)敵鼍w管1的柵源極間電壓Vgs進(jìn)行控制。
于是，在電源電路的初始動作時，動作控制部15首先將抑制用晶體管11的柵極電位設(shè)得高，而隨著時間的經(jīng)過，將它逐漸降低。這樣以來，輸出晶體管1的柵源極間電壓Vgs便可從微小值逐漸增高，因此可抑制突入電流產(chǎn)生。在經(jīng)過了一段時間之后，抑制用晶體管11的柵極電位變成十分低，而且基準(zhǔn)電壓REF和輸出電壓OUT成為相等，從而晶體管31開始將電荷供到輸出晶體管1的柵極，因此抑制用晶體管11不再影響到差動放大電路2的動作，這樣，電源電路自動地進(jìn)入正常動作。
動作控制部15由電容器16、帶有開關(guān)的電流源17和充電用開關(guān)18構(gòu)成。電容器16的一端與抑制用晶體管11的柵極連接，另一端接地，該一端的電位能控制抑制用晶體管11的柵極電位。帶有開關(guān)的電流源17的正端與電容器16的上述一端連接，負(fù)端接地，它在開關(guān)接通時便啟動，而將電容器16中的電荷逐漸地抽出。作為電容器預(yù)置手段的充電用開關(guān)18被設(shè)在電容器16的上述一端和電源之間，在接通狀態(tài)下將電容器16充電到電源電壓。
在電源電路啟動之前，動作控制部15不令帶有開關(guān)的電流源17進(jìn)行動作而使充電用開關(guān)18接通，從而對電容器16進(jìn)行預(yù)充電。其結(jié)果，電容器16被充電到電源電壓，抑制用晶體管11的柵極電位被設(shè)為電源電壓。電源電路啟動時，動作控制部15將充電用開關(guān)18切換為斷開狀態(tài)，同時令帶有開關(guān)的電流源17進(jìn)行動作。這樣一來，在初始動作時電容器16徐徐地放電，其電壓也徐徐下降。結(jié)果，抑制用晶體管11的柵極電位也逐漸下降。
圖4表示用OTA(運(yùn)算互導(dǎo)放大器)型差動放大電路來構(gòu)成圖1的電源電路時的具體電路結(jié)構(gòu)圖。在圖4中，抑制用晶體管11被設(shè)在構(gòu)成OTA型差動放大電路2A的輸出級的電流通路的晶體管41、42之間。動作控制部15具有和圖3中的動作控制部15一樣的構(gòu)成。由于圖4中的突入電流抑制手段10的動作和圖3中的突入電流抑制手段10的一樣，所以不再進(jìn)行說明。
本實施例所涉及的電源電路和現(xiàn)有的電源電路構(gòu)成不同，不用在電源端100和輸出端4之間設(shè)置輸出晶體管1以外的晶體管。換句話說，不用設(shè)置與輸出晶體管1串聯(lián)的大型晶體管，因此在保持小布置面積的電源電路的情況下，能夠抑制突入電流產(chǎn)生。并且，在要給出大電流作為輸出電流的情況下，也可給出近似于電源電壓的輸出電壓。
另外，在本實施例中，示出了采用一級差動放大電路或者OTA型差動放大電路之類的差動放大電路的電源電路。但是，本發(fā)明并不局限于那些構(gòu)成，例如，用二級差動放大電路等其他構(gòu)成的差動放大電路，也是可以的。在此情況下，也和本實施例一樣，通過在差動放大電路的輸出級的電流通路中設(shè)置抑制用晶體管，便可容易構(gòu)成突入電流抑制手段。再就是，在本實施例中采用了n型差動放大電路，但毫無疑問，采用p型差動放大電路，也是完全可以的。
下面，對本實施例所涉及的突入電流抑制手段的其他構(gòu)成例加以說明。
(第1個其他例)圖5示出本實施例所涉及的突入電流抑制手段的第1個其他構(gòu)成例。在圖5所示的動作控制部15A中，在電容器16的一端和電源之間串聯(lián)地連接著充電用開關(guān)18和進(jìn)行二極管連接的晶體管21、22，由它們構(gòu)成電容器預(yù)置手段。由于加入了進(jìn)行二極管連接的晶體管21、22，使得電源電路啟動前的電容器16充電到由式(電源電壓—晶體管閾值電壓×2)所表示的那一電壓。
在輸出晶體管1的柵極電位成為(電源電位—晶體管閾值電壓)時，即抑制用晶體管11的柵極電位成為(電源電位—晶體管閾值電壓×2)時，輸出晶體管1便能開始供給電流。因此，通過采用具有圖5的構(gòu)成的突入電流抑制手段，與圖3或者圖4中所示的電源電路相比，能夠早點進(jìn)入正常動作，即以輸出晶體管1的柵極電位可達(dá)(電源電位—晶體管閾值電壓)所需的時間，早進(jìn)入正常動作狀態(tài)。
另外，僅用一個進(jìn)行二極管連接的晶體管，也可得到同樣的效果，就是說，能夠比圖3或者圖4的電源電路早點進(jìn)入正常動作狀態(tài)。
(第2個其他例)圖6示出本實施例所涉及的突入電流抑制手段的第2個其他構(gòu)成例。在圖6所示的動作控制部15B中，設(shè)置有多個帶有開關(guān)的電流源17，其中能夠選擇要接通的電流源17。如圖3和圖4所示，在只有一個帶有開關(guān)的電流源17時，由于電容器16的放電速度由該一個電流源17的能力來決定，因而，電源電路的啟動所需的時間被固定了。與此相對，如果采用圖6的構(gòu)成，通過選擇要接通的電流源17，使得電容器16的放電速度可變。因此，例如在沒有產(chǎn)生突入電流的擔(dān)心時，便可加快電容器16的放電速度，來縮短電源電路的啟動所需的時間。
譬如，能夠進(jìn)行下述的控制在平滑電容器3中沒存儲有電荷時，突入電流產(chǎn)生的可能性大，因此僅讓小電流源(或者一個電流源)接通來抑制突入電流產(chǎn)生，另一方面，在平滑電容器3中存儲有某一程度的電荷時，由于突入電流產(chǎn)生的可能性小，所以可通過接通大電流源(或者多個電流源)，來迅速地啟動電源電路。
此時，通過設(shè)各不相同的電流源17的能力，選擇接通合適的電流源17，來調(diào)節(jié)電容器16的放電速度，也是可以的?；蛘撸ㄟ^改變要接通的同一個能力的電流源17的數(shù)量，來調(diào)節(jié)電容器16的放電速度，也是可以的。
(第3個其他例)圖7示出本實施例所涉及的突入電流抑制手段的第3個其他構(gòu)成例。在圖7所示的動作控制部15C中，沒設(shè)多個帶有開關(guān)的電流源17(如圖6所示)，而設(shè)多個電容器16。并且，在抑制用晶體管11的柵極和各電容器16的一端之間分別設(shè)置開關(guān)23，以便可自由地選擇為充放電對象的電容器16。在圖7的構(gòu)成中，通過由開關(guān)23來選擇為充放電對象的電容器16，便可改變電容器16的總電容量。
在電容器16的總電容大的情況下，由于電流源17使電容器16放電所需的時間長，所以突入電流的產(chǎn)生可被抑制。與此相反，在電容器16的總電容小的情況下，電容器16很快地放完電，因此電源電路可在短的時間內(nèi)啟動。也就是說，按照所設(shè)定的電容器16的總電容，抑制用晶體管11的柵極電位下降的速度也發(fā)生變化。這樣，可達(dá)成和圖6的構(gòu)成一樣的作用。
此時，通過設(shè)互不相同的電容器16的電容量，從而選擇要進(jìn)行放電或者充電的電容器16，來調(diào)節(jié)電容器16的總電容，也是可以的。或者，通過改變要進(jìn)行放電或者充電的同一個電容的電容器16的數(shù)量，來調(diào)節(jié)電容器16的總電容，也是可以的。
(第4個其他例)圖8示出本實施例所涉及的突入電流抑制手段的第4個其他構(gòu)成例。圖8所示的動作控制部15D包括被設(shè)為第1控制電位CTL1的端子24a和被設(shè)為第2控制電位CTL2的端子24b。動作控制部15D還包括用于控制是否要將第1控制電位CTL1施加到抑制用晶體管11的柵極的開關(guān)25a和用于控制是否要將第2控制電位CTL2施加到抑制用晶體管11的柵極的開關(guān)25b。
第1控制電位CTL1被設(shè)為一個在抑制用晶體管11的柵極被施加了該電位CTL1時，可靠抑制用晶體管11的動作來抑制突入電流產(chǎn)生的那一電位。第2控制電位CTL2被設(shè)為一個在加到抑制用晶體管11的柵極時，抑制用晶體管11不會影響到差動放大電路的正常動作的那一電位。
在電源電路的初始動作時，開關(guān)25a接通，第1控制電位CTL1被加到抑制用晶體管11的柵極。在過了一段時間之后，電源電路進(jìn)入正常動作時，開關(guān)25b便接通，第2控制電位CTL2被加到抑制用晶體管11的柵極。通過這樣的動作，突入電流的產(chǎn)生可被抑制。
另外，也可將第1控制電位CTL1設(shè)為多個值，從而根據(jù)要做的動作選擇使用。
(第5個其他例)圖9示出本實施例所涉及的突入電流抑制手段的第5個其他構(gòu)成例。在圖9所示的動作控制部15E中，通過用電阻將電源電壓進(jìn)行分割而設(shè)定對應(yīng)于圖8中的第1及第2控制電位CTL1、CTL2的電位。就是說，在電源和接地之間設(shè)置由串聯(lián)的多個電阻構(gòu)成的電阻列26，來將電源和接地之間的電位差分割為多個電位。從而，利用由多個開關(guān)構(gòu)成的電位選擇手段27，從由電阻列26得到的多個電位中選擇一個電位。被選擇的電位便加到抑制用晶體管11的柵極。
在電源電路的初始動作時，電位選擇手段27可將多個電位按從高電位到低電位的順序加到抑制用晶體管11的柵極。這樣，可抑制突入電流產(chǎn)生。另一方面，在正常動作時，電位選擇手段27可將地電位加到抑制用晶體管11的柵極。這樣一來，抑制用晶體管11便接通，差動放大電路進(jìn)行正常動作。
(第6個其他例)圖10示出本實施例所涉及的突入電流抑制手段的第6個其他構(gòu)成例。圖10所示的動作控制部15F還包括設(shè)在圖9所示的動作控制部15E的電阻列26和電源之間的進(jìn)行二極管連接的晶體管28、29。
在第1個其他列中所說明過的那樣，在抑制用晶體管11的柵極電位成為(電源電位—晶體管閾值電壓×2)時，輸出晶體管1便開始給出電流。因此，在圖10的構(gòu)成中，通過設(shè)置進(jìn)行二極管連接的晶體管28、29，來將電阻列26的上端的電位設(shè)為(電源電壓—晶體管閾值電壓×2)。按照這樣的構(gòu)成，與圖9的情況相比，可進(jìn)一步減小電阻列26的電阻值。
另外，僅用一個進(jìn)行二極管連接的晶體管，也可得到一樣的效果。
(圖3的電源電路的變形例)圖11表示圖3的電源電路的變形例。在圖11中，將輸出電壓OUT由電阻51、52進(jìn)行分割而反饋到差動放大電路2中。這樣，可設(shè)輸出電壓OUT大于基準(zhǔn)電壓REF。
圖3的電源電路是由MOS晶體管構(gòu)成的，但本發(fā)明并不限于此。例如在圖12中所示，本發(fā)明也容易應(yīng)用到用雙極型晶體管構(gòu)成輸出晶體管1A和差動放大電路2B中的各晶體管的電源電路中。
還有，在圖3的電源電路中，用p型晶體管構(gòu)成輸出晶體管1，但如圖13所示，用n型晶體管構(gòu)成輸出晶體管1B，也是完全可以的。在此情況下，在電源電路的初始動作時，突入電流抑制手段10A可將輸出晶體管1B的柵極電位從地電位慢慢地上升。
與圖3的突入電流抑制手段10不一樣，圖13所示的突入電流抑制手段10A由設(shè)在構(gòu)成差動放大電路2C的輸出級的電流通路的晶體管31、32之間的n型抑制用晶體管51和可對該抑制用晶體管51的柵極電位進(jìn)行控制的動作控制部55構(gòu)成。
動作控制部55由電容器56、帶有開關(guān)的電流源57和放電用開關(guān)58構(gòu)成。電容器56的一端與抑制用晶體管51的柵極連接，另一端接地，該前一端的電位可對抑制用晶體管51的柵極電位進(jìn)行控制。帶有開關(guān)的電流源57的正端與電源端連接，負(fù)端與電容器56的上述不接地的一端連接，它在開關(guān)接通時便啟動，而將電荷慢慢地供到電容器56中。作為電容器預(yù)置手段的放電用開關(guān)58被設(shè)在電容器56的上述不接地的一端和接地之間，在接通狀態(tài)下，使電容器56放電。
在電源電路啟動之前，動作控制部55不將帶有開關(guān)的電流源57接通而將放電用開關(guān)58接通，從而使電容器56進(jìn)行預(yù)放電。其結(jié)果，電容器56的電壓成為0V，抑制用晶體管51的柵極電位被設(shè)到地電位。電源電路啟動時，動作控制部55將放電用開關(guān)58切換為斷開狀態(tài)，同時將帶有開關(guān)的電流源57接通。這樣一來，在初始動作時電容器56徐徐地被充電，其電壓徐徐上升。結(jié)果，抑制用晶體管51的柵極電位也徐徐上升。由于抑制用晶體管51起到源隨電路的作用，因此，輸出晶體管1B的柵極電位也徐徐上升，這樣，突入電流的產(chǎn)生可被抑制。
(第2實施例)圖14表示本發(fā)明的第2實施例所涉及的具有突入電流抑制手段的電源電路的結(jié)構(gòu)。圖14的電路結(jié)構(gòu)是與輸出晶體管1串聯(lián)設(shè)置抑制用晶體管61，而在該抑制用晶體管61的柵極上連接和第1實施例中所示的相同的、由電容器66、帶有開關(guān)的電流源67和充電用開關(guān)68構(gòu)成的動作控制部65的電路結(jié)構(gòu)。由抑制用晶體管61和動作控制部65構(gòu)成突入電流抑制手段60。
在電源電路的初始動作時，動作控制部65通過將從電源電位徐徐下降的電容器66的一端的電位施加到抑制用晶體管61的柵極，來抑制突入電流產(chǎn)生。另一方面，在電源電路的正常動作時，抑制用晶體管61的柵極電位成為地電位，所以抑制用晶體管61接通，幾乎不影響到電源電路的動作。但在本實施例中，由于在電源電路的正常動作時，與輸出電流相等的電流會流過抑制用晶體管61，因此就需要大型的抑制用晶體管61。為此，與第1實施例的電路結(jié)構(gòu)相比，布置面積相當(dāng)大。
圖15表示圖14的電源電路的變形例。動作控制部65A的結(jié)構(gòu)和第1實施例所涉及的圖5中的動作控制部15A的一樣，即在電源端和電容器66之間串聯(lián)設(shè)有充電用開關(guān)68和進(jìn)行二極管連接的晶體管69。在抑制用晶體管61的柵極電位成為(電源電位—晶體管閾值電壓)時，抑制用晶體管61便開始供給電流。因此，通過利用進(jìn)行二極管連接的晶體管69，將電容器66的充電電位設(shè)到(電源電位—晶體管閾值電壓)，便可更快地啟動電源電路。
再就是，在第1實施例中所述的突入電流抑制手段的其他結(jié)構(gòu)例，也可同樣地應(yīng)用到本實施例中。
另外，在第1及第2實施例中，另設(shè)可使突入電流抑制手段無效的控制手段，也是可以的。
在電源電路啟動之前，平滑電容器3中幾乎沒存儲有電荷，并與所設(shè)定的基準(zhǔn)電壓相比，啟動前的輸出電壓非常低時，會產(chǎn)生突入電流。另一方面，在電源電路啟動之前，平滑電容器3被充電到近似于基準(zhǔn)電壓的那一電壓時，就不產(chǎn)生突入電流。
因此，在電源電路啟動之前，平滑電容器3已處于充電狀態(tài)時，即不用啟動本發(fā)明所涉及的突入電流抑制手段。假如，在啟動它時，反而發(fā)生電源電路的啟動所需的時間變長的問題。于是，通過設(shè)置可使突入電流抑制手段無效的控制手段，能構(gòu)成一個可隨時抑制突入電流產(chǎn)生，并且，在不用抑制突入電流產(chǎn)生時，便可使突入電流抑制手段無效，從而快速地啟動電源電路的系統(tǒng)。
例如，在輸出電流小的情況下，為了節(jié)省功耗而要間斷地啟動電源電路的那一系統(tǒng)中，就要設(shè)置所述的可使突入電流抑制手段無效的控制手段。此時，由于電源電路則在平滑電容器充電的狀態(tài)下交替地反復(fù)地接通或者斷開，所以僅在第一次接通時，必須啟動突入電流抑制手段。在第一次接通之外的情況下，就必須在短時間內(nèi)啟動電源電路，所以最好使突入電流抑制手段無效。因而，在這樣的系統(tǒng)中，最好設(shè)置可使突入電流抑制手段無效的控制手段。
圖16表示用本發(fā)明所涉及的電源電路構(gòu)成的LSI系統(tǒng)的示例。在圖16中，集成電路70包括LSI核心部71和作為電源電路的直流/直流轉(zhuǎn)換器72，它還包括電容器76作為附設(shè)元件。73a～73e是集成電路70的接線區(qū)。例如，直流/直流轉(zhuǎn)換器72具備在上述實施例中所述的突入電流抑制手段，它可通過上述實施例所涉及的動作，將供到接線區(qū)73a、73b的電源電位Vdd、Vss轉(zhuǎn)換成電壓Vnd，從而輸出到接線區(qū)73c。直流/直流轉(zhuǎn)換器72的輸出電壓Vnd作為內(nèi)部電源電壓Vout而被供到LSI核心部71。
如上所述，按照本發(fā)明，由于利用了突入電流抑制手段，輸出晶體管的電流供給量能在該電源電路的初始動作時徐徐增大，所以通過和現(xiàn)有的技術(shù)不同的結(jié)構(gòu)來抑制在電源電路的初始動作時的突入電流產(chǎn)生。還有，由于可用MOS晶體管構(gòu)成突入電流抑制手段中的抑制用晶體管，因此不再需要雙極型晶體管的制造工序，僅用CMOS制造工序能夠制成可抑制突入電流產(chǎn)生的電源電路。并且，通過在差動放大電路的輸出級的電流通路中設(shè)置該抑制用晶體管，便可在保持小布置面積的情況下，抑制突入電流產(chǎn)生。再就是，即使在要供給大電流作為輸出電流時，也能夠給出近似于電源電壓的輸出電壓。
權(quán)利要求
1.一種電源電路，用于轉(zhuǎn)換電源電壓而輸出的電源電路，其特征在于包括將電流從電源供到輸出端的輸出晶體管；根據(jù)所設(shè)定的基準(zhǔn)電壓并按照所述輸出端的電壓，來控制所述輸出晶體管的電流供給的差動放大電路；以及在該電源電路的初始動作時，可將所述輸出晶體管的電流供給量逐漸增加的突入電流抑制手段。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電路，其特征在于上述突入電流抑制手段包括設(shè)置在上述差動放大電路的輸出級的電流通路上的、具有可對上述輸出晶體管的柵極電位進(jìn)行控制的源極電位的抑制用晶體管；和可對所述抑制用晶體管的柵極電位進(jìn)行控制的動作控制部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源電路，其特征在于上述動作控制部，在該電源電路的初始動作時，可將上述抑制用晶體管的柵極電位控制在一個不讓上述輸出晶體管供給過大的電流的值；在正常動作時，則將所述抑制用晶體管的柵極電位設(shè)在一個可將上述抑制用晶體管接通的值。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源電路，其特征在于上述動作控制部包括一端的電位可對上述抑制用晶體管的柵極電位進(jìn)行控制的電容器；在該電源電路啟動之前，可將所述電容器的電壓設(shè)到所規(guī)定的電壓值的電容器預(yù)置手段；以及可自由接通或斷開，在接通時，可將所述電容器逐漸充、放電的電流源。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電源電路，其特征在于上述電容器預(yù)置手段由在所述電容器的一端和電源端或者接地端之間串聯(lián)設(shè)置的、可自由接通或者斷開的開關(guān)和進(jìn)行二極管連接的晶體管構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電源電路，其特征在于上述動作控制部具備多個上述電流源，可選擇要接通的電流源。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電源電路，其特征在于上述動作控制部具有多個上述電容器，可選擇為充、放電對象的電容器。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源電路，其特征在于上述動作控制部被施加了第1及第2控制電位，在該電源電路的初始動作時，它便選擇所述第1控制電位；在正常動作時，則選擇所述第2控制電位，按照所選擇的控制電位而對上述抑制用晶體管的柵極電位進(jìn)行控制。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源電路，其特征在于上述動作控制部包括由串聯(lián)的多個電阻構(gòu)成，可將其兩端的電位差分割為多個電位的電阻列；和可從由所述電阻列得到的多個電位中選擇一個電位的電位選擇手段，按照由所述電位選擇手段選出的電位而對上述抑制用晶體管的柵極電位進(jìn)行控制。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電路，其特征在于上述突入電流抑制手段包括在電源和輸出端之間，與上述輸出晶體管串聯(lián)設(shè)置的抑制用晶體管；和可控制所述抑制用晶體管的柵極電位的動作控制部。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電源電路，其特征在于上述動作控制部，在該電源電路的初始動作時，可將上述抑制用晶體管的柵極電位控制在一個不讓上述輸出晶體管供給過大的電流的值；在正常動作時，則將所述抑制用晶體管的柵極電位設(shè)在一個可將上述抑制用晶體管接通的值。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電源電路，其特征在于上述動作控制部包括一端的電位可對上述抑制用晶體管的柵極電位進(jìn)行控制的電容器；在該電源電路啟動之前，可將所述電容器的電壓設(shè)到所規(guī)定的電壓值的電容器預(yù)置手段；以及可自由接通或斷開，在接通時，可將所述電容器逐漸充、放電的電流源。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電路，其特征在于在該電源電路的初始動作時，上述突入電流抑制手段可將上述輸出晶體管的柵源極間電壓從微小值逐漸增加。
14.一種集成電路，包括權(quán)利要求1所述的電源電路，它在由該電源電路轉(zhuǎn)換而輸出的電壓下進(jìn)行動作。
全文摘要
一種電源電路,包括:將電流供到輸出端4的輸出晶體管1;和控制輸出晶體管1的電流供給,使得基準(zhǔn)電壓REF和輸出電壓OUT相等的差動放大電路2。在差動放大電路2的輸出級的電流通路上設(shè)置作為源隨器的抑制用晶體管11,它的源電位控制輸出晶體管1的柵電位。在電源電路啟動之前,由動作控制部15給電容器16充電,而在初始動作時靠電流源17使電容器16逐漸放電。因此,輸出晶體管1的柵源極間電壓逐漸上升,突入電流的產(chǎn)生可被抑制。
文檔編號G05F1/573GK1248090SQ9911906
公開日2000年3月22日 申請日期1999年9月13日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月16日
發(fā)明者木下雅善, 崎山史朗, 梶原準(zhǔn), 里見勝治, 山本裕雄, 大谷一弘 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社