專利名稱：電源電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于向電子設(shè)備供給電力的電源電路,尤其涉及向以不
足1V的低電壓動(dòng)作的負(fù)載供給電力的電源電路。
背景技術(shù)：
近年，考慮環(huán)境對(duì)策,要求節(jié)能化。為此,伴隨電子電路省電力化，工作電 壓的低電壓化進(jìn)展，尤其,在使用電池的設(shè)備中很明顯。
圖3表示以往的電源電路的電路例(例如,參照專利文獻(xiàn)1)。 圖3的電源電路100由第一電源電路101及第二電源電路102構(gòu)成,所述第 一電源電路IOI由降壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器(switching regulator)構(gòu)成,所述第二電源 電路102由串聯(lián)調(diào)節(jié)器(series regulator)構(gòu)成。電池電壓Vbat輸入第一電源電路 101,由第一電源電路101降壓到所設(shè)定電壓,輸出到第二電源電路102。第二電 源電路102將輸入的電壓變換成所設(shè)定的定電壓，從輸出端OUT作為電源供給 負(fù)載電路(沒有圖示)。
第二電源電路102由作為輸出晶體管的PMOS晶體管M101,輸出電壓檢 測(cè)用電阻RIOI， R102,誤差放大電路lll,及基準(zhǔn)電壓發(fā)生電路112構(gòu)成。另外, 基準(zhǔn)電壓發(fā)生電路l 12的電源由電池Bat直接供給。
、 這樣,從電壓高的電池Bat直接供給需要高電壓的基準(zhǔn)電壓發(fā)生電路112 的電源,因此,能使得第一電源電路101的輸出電壓降低到接近第二電源電路 102的額定輸出電壓，能提高第二電源電路102的效率。
但是,最近,電子電路的低電壓化得到進(jìn)一步進(jìn)展,成為需要不足l V的電 源電壓。為了輸出這樣的低電壓，如圖3的電源電路那樣,若使用PM0S晶體管 M101作為輸出晶體管，則只能將柵極電壓降低到0V,因此,不能使得PMOS晶 體管M101充分導(dǎo)通。為了使得PMOS晶體管M101的導(dǎo)通阻抗低下,需要增大 PMOS晶體管M101的面積,或減小閾值電壓,但是,若增大PMOS晶體管M101的面積,則會(huì)增大芯片面積,提高成本,若減小閾值電壓,則截止時(shí)泄漏電流增 大,存在消耗電流增加問題。
于是,出現(xiàn)輸出晶體管使用NMOS晶體管的電源電路。圖4表示使用 NMOS晶體管作為輸出晶體管M101的電源電路的電路例。
圖4的電源電路與圖3不同點(diǎn)在于潛輸出晶體管設(shè)為NMOS晶體管，第 二電源電路102的誤差放大電路l 11的電源也由電池Bat供給。之所以這樣是 為了使得輸出晶體管M11 l充分導(dǎo)通,提高輸入柵極的電壓。
第一電源電路101的額定輸出電壓V101為了減少在輸出晶體管M111的 電力損失,設(shè)定為接近第二電源電路102的額定輸出電壓V102的電壓,因此,以 第一電源電路110的額定輸出電壓V101不能使得輸出晶體管M111充分導(dǎo)通。
另外,若追加起動(dòng)信號(hào)輸入端CE,向起動(dòng)信號(hào)輸入端CE輸入高電平信號(hào), 則第一電源電路110和誤差放大電路121開始動(dòng)作,輸出如圖中所示的輸出電 壓Vo。日本專利第3817569號(hào)公報(bào)
但是，在圖4所示的電源電路中,若向電源電路輸入起動(dòng)信號(hào),使得第一電 源電路110和第二電源電路120的誤差放大電路121同時(shí)動(dòng)作,則會(huì)發(fā)生以下說 明的問題。
圖5是表示圖4的電源電路起動(dòng)時(shí)各部分的電壓波形例的時(shí)間圖。 在此,在圖5中,將電池電壓Vbat設(shè)為3.2V,第一電源電路110的額定輸出 電壓設(shè)為1.6V,第一電源電路110的輸出電壓設(shè)為Vol,第二電源電路120的額 定輸出電壓V102設(shè)為0.8V,第二電源電路120的輸出電壓設(shè)為Vo，誤差放大電 路121的輸出電壓(也是輸出晶體管M111的柵極電壓)設(shè)為Vg。
若在時(shí)刻tO起動(dòng)信號(hào)輸入端CE變化為高電平,則第一電源電路110和第 二電源電路120的誤差放大電路121開始動(dòng)作。為了上升到第一電源電路IIO 的輸出電壓Vol,多少需要點(diǎn)時(shí)間,在此期間,誤差放大電路121實(shí)行動(dòng)作?；鶞?zhǔn) 電壓Vre輸入誤差放大電路121的非反轉(zhuǎn)輸入端,但非反轉(zhuǎn)輸入端的電壓Vfb 至少在第一電源電路l IO的輸出電壓Vol達(dá)到第二電源電路120的額定輸出電 壓V102前,為基準(zhǔn)電壓Vre似下。因此,誤差放大電路121的輸出電壓Vg上升到 接近電池電壓Vbat,結(jié)果，輸出晶體管M111成為完全導(dǎo)通狀態(tài)。在時(shí)亥ijtl,第一電源電路110的輸出電壓Vol開始上升,由于此時(shí)輸出晶體 管導(dǎo)通，因此,第二電源電路120的輸出電壓Vo上升到大致與第一電源電路110 的輸出電壓Vol相同電壓。
若成為時(shí)刻t2,第二電源電路120的輸出電壓Vo達(dá)到額定電壓V102,此時(shí) 誤差放大電路121的反轉(zhuǎn)輸入端的電壓Vfb與基準(zhǔn)電壓Vref—致。在該時(shí)刻, 輸出晶體管M111的柵極電壓Vg大致為電池電壓Vbat，輸出晶體管M11 l完全 導(dǎo)通,第二電源電路120的輸出電壓Vo繼續(xù)上升,以達(dá)到與第一電源電路110的 輸出電壓Vol相同電壓。
但是,若誤差放大電路121的反轉(zhuǎn)輸入端的電壓Vfb成為基準(zhǔn)電壓Vref以 上,則誤差放大電路121的輸出電壓Vg降低,若輸出晶體管Mlll的柵極—源極 間電壓達(dá)到所設(shè)定的電壓,則第二電源電路120的輸出電壓Vo從上升轉(zhuǎn)為下 降。接著,若第二電源電路120的輸出電壓Vo達(dá)到額定電壓V102,則第二電源 電路120成為穩(wěn)定動(dòng)作,輸出額定電壓V102。
這樣,第一電源電路110的輸出電壓Vol的上升比誤差放大電路121的輸 出電壓Vg遲,因此,輸出晶體管M111的柵極電壓Vg上升到電池電壓Vbat。結(jié)果, 第二電源電路120的動(dòng)作也遲,存在起動(dòng)時(shí)第二電源電路120的輸出電壓Vo上 升到接近第一電源電路110的額定電壓V101(二1.6V)的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決這種問題而提出來的,本發(fā)明的目的在于，提供能防 止起動(dòng)時(shí)輸出電壓過沖(overshoot)的電源電路。 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出技術(shù)手段如下 (1) 一種電源電路，其特征在于 該電源電路包括
第一電源電路,對(duì)來自直流電源的電源電壓進(jìn)行降壓,生成第一電壓輸
出；
第二電源電路,將所述第一 電源電路的輸出電壓作為輸入電壓,生成比所 述第一電壓小的定電壓、即第二電壓輸出;以及
電壓判定電路,進(jìn)行所述第一電源電路的輸出電壓是否為比所述第二電
5壓大的所設(shè)定電壓以上的判定；
所述電壓判定電路在所述第一電源電路的輸出電壓成為所述所設(shè)定電 壓以上之前,使得所述第二電源電路的動(dòng)作停止。
(2) 在上述(l)所述的電源電路中，其特征在于 所述第二電源電路包括
由NMOS晶體管構(gòu)成的輸出晶體管,連接在所述第一電源電路的輸出端 和所述第二電源電路的輸出端之間;以及
控制電路，實(shí)行所述輸出晶體管的動(dòng)作控制,使得所述第二電源電路的輸 出端的電壓成為所述第二電壓,供給比所述第一電壓大的電壓作為電源；
當(dāng)所述第一電源電路的輸出端的電壓不足所述所設(shè)定的電壓時(shí)，所述 電壓判定電路對(duì)所述控制電路,使得所述輸出晶體管截止,使其處于斷路狀 態(tài)。
(3) 在上述(1)或(2)所述的電源電路中，其特征在于 所述第一電源電路是開關(guān)調(diào)節(jié)器,所述第二電源電路是串聯(lián)調(diào)節(jié)器。
(4) 在上述(l)-(3)任一個(gè)所述的電源電路中，其特征在于 所述第二電壓不足l伏。 下面說明本發(fā)明的效果。
按照本發(fā)明的電源電路，所述第二電源電路的輸入電壓比所述第二電源 電路的額定輸出電壓稍大時(shí)，能使得所述第二電源電路開始動(dòng)作,能防止起動(dòng) 時(shí)輸出電壓發(fā)生過沖。
圖l表示本發(fā)明的第一實(shí)施形態(tài)的電源電路的電路例。 圖2表示圖1的電源電路1起動(dòng)時(shí)的各部分的波形例的時(shí)間圖。 圖3表示以往的電源電路的電路例。 圖4表示以往的電源電路的另一電路例。
圖5表示圖4的電源電路起動(dòng)時(shí)的各部分的電壓波形例的時(shí)間圖。
具體實(shí)施例方式
6本發(fā)明的其它的目的及特征，根據(jù)參照附圖的下文的實(shí)施形態(tài)的說明， 將變得明確。
第一實(shí)施形態(tài)
圖l表示本發(fā)明的第一實(shí)施形態(tài)的電源電路的電路例。
在圖1中,電源電路1將從電池Bat輸入的電池電壓Vbat降壓到所設(shè)定的電 壓V2,作為輸出電壓Vo從輸出端OUT輸出。
電源電路1由第一電源電路10,第二電源電路20及電壓判定電路30構(gòu)成, 集成在具有電池電壓輸入端子Vdd,接地端子Vss，輸出端子OUT,起動(dòng)信號(hào) 輸入端子CE的IC中。電池Bat連接在電池電壓輸入端子Vdd和接地端子Vss之 間，負(fù)載電路(沒有圖示)連接在輸出端子OUT和接地端子Vss之間。
第一電源電路10是降壓型調(diào)節(jié)器，從效率角度看,優(yōu)選開關(guān)調(diào)節(jié)器。第一 電源電路10由輸入的電池電壓Vbat生成作為第一所設(shè)定值Vl的輸出電壓 Vol輸出。另外，第一電源電路IO設(shè)有起動(dòng)信號(hào)輸入端CEI,起動(dòng)信號(hào)輸入端 CE1與電源電路1的起動(dòng)信號(hào)輸入端子CE連接。
若向起動(dòng)信號(hào)輸入端子CE輸入低電平信號(hào),第一電源電路10停止動(dòng)作, 停止輸出電壓Vol的輸出。輸入到起動(dòng)信號(hào)輸入端子CE的信號(hào)若成為高電平, 則第一電源電路10開始動(dòng)作,對(duì)所輸入的電池電壓Vbat進(jìn)行降壓,生成作為第 一所設(shè)定值V1的輸出電壓Vol輸出。
作為第一電源電路10的額定輸出電壓的第一所設(shè)定值V1比作為第二電 源電路20的額定輸出電壓的第二所設(shè)定值V2僅僅大對(duì)于輸出晶體管M1的動(dòng) 作必要的電壓。
第二電源電路20構(gòu)成降壓型的串聯(lián)調(diào)節(jié)器，將第一電源電路10的輸出電 壓Vol作為輸入電壓,由該輸入電壓生成作為第二所設(shè)定值V2的輸出電壓Vo， 從輸出端子OUT輸出。
第二電源電路20設(shè)有由NMOS晶體管構(gòu)成的輸出晶體管M1,實(shí)行輸出晶 體管Ml的動(dòng)作控制的誤差放大電路21,生成所設(shè)定的基準(zhǔn)電壓Vre輸出的基 準(zhǔn)電壓發(fā)生電路22，輸出電壓檢測(cè)用電阻R1， R2。誤差放大電路21,基準(zhǔn)電壓 發(fā)生電路22,及輸出電壓檢測(cè)用電阻R1， R2構(gòu)成控制電路,第一所設(shè)定值V1構(gòu) 成第一 電壓，第二所設(shè)定值V2構(gòu)成第二電壓。在輸出晶體管M1中,漏極與第一電源電路10的輸出端連接,源極與輸出
端子OUT連接,柵極與誤差放大電路21的輸出端連接。基準(zhǔn)電壓Vre輸入誤差 放大電路21的非反轉(zhuǎn)輸入端,在電阻R1， R2對(duì)輸出電壓Vo進(jìn)行分壓的分壓電 壓Vfb輸入誤差放大電路21的反轉(zhuǎn)輸入端。
另外，誤差放大電路21以電池電壓Vbat作為電源動(dòng)作,設(shè)有起動(dòng)信號(hào)輸入 端CE2。在低電平信號(hào)輸入起動(dòng)信號(hào)輸入端CE2期間,誤差放大電路21停止內(nèi) 部動(dòng)作,使得輸出端保持低電平,若高電平信號(hào)輸入起動(dòng)信號(hào)輸入端CE2，則誤 差放大電路21開始動(dòng)作,控制輸出晶體管Ml的柵極電壓Vg,使得從輸出端子 OUT輸出所述輸出電壓Vo。穩(wěn)定時(shí),第二電源電路20生成作為額定電壓、即 第二所設(shè)定值V2的輸出電壓Vo,從輸出端子OUT輸出。
另一方面，第一電源電路10的輸出電壓Vol及基準(zhǔn)電壓Vref分別輸入電 壓判定電路30,輸入端與誤差放大電路21的起動(dòng)信號(hào)輸入端CE2連接。
若第一電源電路10的輸出電壓Vol比第二電源電路20的作為額定輸出 電壓的第二所設(shè)定值V2稍大例如大50mV左右,則電壓判定電路30向誤差放 大電路21的起動(dòng)信號(hào)輸入端CE2輸出高電平信號(hào)。
下面,一邊參照?qǐng)D2—邊說明圖1的電源電路1的動(dòng)作，圖2表示圖1的電源 電路l起動(dòng)時(shí)的各部分的波形例的時(shí)間圖。在圖2中表示將電池電壓Vbat設(shè)為 3.2V,第一電源電路10的作為額定輸出電壓的第一所設(shè)定值V1設(shè)為1.6V,第 二電源電路20的作為額定輸出電壓的第二所設(shè)定值V2設(shè)為0.8V的場(chǎng)合的例 子。
在圖2中,若在時(shí)亥ljtO起動(dòng)信號(hào)輸入端子CE成為高電平,則第一電源電路 10開始動(dòng)作，從時(shí)亥ljtl,第一電源電路10的輸出電壓Vol開始上升。但是在該時(shí) 刻,輸出電壓Vol比第二所設(shè)定值V2小,電壓判定電路30的輸出信號(hào)為低電平, 誤差放大電路21尚處于動(dòng)作停止?fàn)顟B(tài)。因此,輸出晶體管M1的柵極保持低電 平狀態(tài),從輸出端子OUT不輸出電壓。
接著,在時(shí)刻t2,若第一電源電路10的輸出電壓Vol比第二所設(shè)定值V2高 約50mV,則電壓判定電路30的輸出信號(hào)成為高電平。因此,誤差放大電路21的 起動(dòng)信號(hào)輸入端CE2成為高電平，誤差放大電路21開始動(dòng)作。若誤差放大電路 21開始動(dòng)作,則作為誤差放大電路21的輸出電壓的輸出晶體管M1的柵極電壓
8Vg開始上升。
接著，在時(shí)刻t3,若柵極電壓Vg達(dá)到輸出晶體管Ml的閾值電壓,則輸出晶體管Ml開始導(dǎo)通，因此,第二電源電路20的輸出電壓Vo開始上升。若輸出電壓Vo成為作為額定輸出電壓的第二所設(shè)定值V2,則誤差放大電路21成為穩(wěn)定動(dòng)作，輸出電壓Vo以第二所設(shè)定值V2成為一定。
這樣,本第一實(shí)施形態(tài)的電源電路在第二電源電路20的輸入電壓Vol比第二電源電路20的額定輸出電壓值V2稍大(約50mV)時(shí)刻，使得誤差放大電路開始動(dòng)作，因此,能防止起動(dòng)時(shí)輸出電壓Vo的過沖。
在上述說明中,使用電池電壓Vbat作為誤差放大電路21的電源,但這不過是一例,本發(fā)明并不局限于此,也可以將以下電壓作為誤差放大電路21的電源:能得到比作為第一電源電路10的額定輸出電壓值的第一所設(shè)定值V1大、能使得輸出晶體管Ml充分導(dǎo)通的柵極電壓Vg。
上述各個(gè)實(shí)施形態(tài)僅僅是適合于實(shí)施本發(fā)明的具體化的示例，而非據(jù)此來對(duì)本發(fā)明的技術(shù)上的范圍進(jìn)行限定性的解釋。即，在不脫離本發(fā)明的精神或主旨的情況下，本發(fā)明能夠以各種各樣的其它形式來實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種電源電路，其特征在于該電源電路包括第一電源電路，對(duì)來自直流電源的電源電壓進(jìn)行降壓，生成第一電壓輸出；第二電源電路，將所述第一電源電路的輸出電壓作為輸入電壓，生成比所述第一電壓小的定電壓、即第二電壓輸出；以及電壓判定電路，進(jìn)行所述第一電源電路的輸出電壓是否為比所述第二電壓大的所設(shè)定電壓以上的判定；所述電壓判定電路在所述第一電源電路的輸出電壓成為所述所設(shè)定電壓以上之前，使得所述第二電源電路的動(dòng)作停止。
2. 按照權(quán)利要求l所述的電源電路，其特征在于 所述第二電源電路包括由NMOS晶體管構(gòu)成的輸出晶體管，連接在所述第一電源電路的輸出端 和所述第二電源電路的輸出端之間;以及控制電路,實(shí)行所述輸出晶體管的動(dòng)作控制,使得所述第二電源電路的輸 出端的電壓成為所述第二電壓,供給比所述第一 電壓大的電壓作為電源；當(dāng)所述第一電源電路的輸出端的電壓不足所述所設(shè)定的電壓時(shí)，所述 電壓判定電路對(duì)所述控制電路,使得所述輸出晶體管截止,使其處于斷路狀 態(tài)。
3. 按照權(quán)利要求1或2所述的電源電路，其特征在于 所述第一 電源電路是開關(guān)調(diào)節(jié)器,所述第二電源電路是串聯(lián)調(diào)節(jié)器。
4. 按照權(quán)利要求l-3中任一個(gè)所述的電源電路，其特征在于 所述第二電壓不足l伏。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于向電子設(shè)備供給電力的電源電路。所述電源電路包括第一電源電路(10)，對(duì)來自直流電源(Bat)的電源電壓進(jìn)行降壓，生成第一所設(shè)定值(V1)的輸出電壓(Vo1)輸出；第二電源電路(20)，將所述第一電源電路(10)的輸出電壓(Vo1)作為輸入電壓，生成比所述第一所設(shè)定值(V1)小的定電壓、即第二所設(shè)定值(V2)的輸出電壓(Vo)輸出；以及電壓判定電路(30)，進(jìn)行所述第一電源電路(10)的輸出電壓(Vo1)是否為比第二所設(shè)定值(V2)大的所設(shè)定電壓以上的判定。所述電壓判定電路(30)在所述第一電源電路(10)的輸出電壓(Vo1)成為所述所設(shè)定電壓以上之前，使得所述第二電源電路(20)的動(dòng)作停止。提供能防止起動(dòng)時(shí)輸出電壓過沖的電源電路。
文檔編號(hào)H02M3/00GK101515751SQ20091000637
公開日2009年8月26日 申請(qǐng)日期2009年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月19日
發(fā)明者上里英樹, 吉井宏治 申請(qǐng)人:株式會(huì)社理光