稳压电路、半导体装置以及电源装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供稳压电路、半导体装置以及电源装置。即使环境温度变化也不易使电路振荡或使输出电压产生振铃。该稳压电路具备：连接在被输入直流电压的电压输入端子与输出端子间的输出控制用晶体管；及包括根据输出的反馈电压控制输出控制用晶体管的误差放大电路的控制电路，误差放大电路具备：差动输入级，其具有一对输入MOS晶体管及使电流流过这些MOS晶体管的电流源；输出级，其具有电流源及与其串联的MOS晶体管，且能放大差动输入级的一方的输出节点的电位；及电流增减电路，其能增减差动输入级的电流或者输出级的电流，电流增减电路具备具有温度特性的元件，且构成为能根据该元件的温度特性对差动输入级的电流或者输出级的电流进行增减。

【技术实现步骤摘要】
稳压电路、半导体装置以及电源装置
本专利技术涉及根据电源电压输出预定的恒定电压的稳压电路，例如涉及有效用于构成如串联稳压器那样的电压稳压器的半导体集成电路(稳压器IC)的技术。
技术介绍
作为对设置在直流电压输入端子与输出端子之间的晶体管进行控制以输出希望电位的直流电压的电压装置，存在串联稳压器。在这样的稳压器中，例如存在作为稳压电路而构成的串联稳压器，该稳压电路具有：由MOS晶体管构成的输出控制用晶体管；根据输出电压的反馈电压对输出控制用晶体管进行控制的误差放大器；以及用于确保相位余量的相位补偿电路(例如专利文献1)。此外，这样的稳压电路一般是作为内置输出控制用晶体管以及对该晶体管进行控制的误差放大器从而被半导体集成电路化的稳压器IC构成的。近年，IoT技术急速普及，提供了各种IoT用传感器。而且，在这些IoT用传感器、由IoT用传感器构建的网络设备中，频繁使用内置稳压电路而成的电池驱动产品。从电池寿命的观点出发，对设备内的稳压电路有超低功耗的要求，为了实现超低功耗，CMOS电路是有效的，而且电路中的晶体管优选在微小电流区域中使用。此外，虽然通过间歇工作也能实现稳压电路的低功耗，但由于间歇工作是产生噪音的原因，因此在上述用途的稳压电路中，作为噪音对策，要求不进行间歇工作。另一方面，已知在高温时MOS晶体管的截止电流呈指数函数增大，环境温度对构成因微小电流而工作的误差放大器等电路的晶体管产生影响，可能会使控制回路的相位余量降低，稳压电路振荡，输出电压产生振铃(ringing)。具体而言，在没有采取任何温度对策的以往的稳压电路中，如图3的(A)中虚线A所示，伴随着环境温度(芯片温度)的上升，误差放大器的偏置电流(放大器电流)减少，由此，如图3的(B)中虚线A所示，相位余量减少。此外，以往，提出了一种关于电压稳压器的专利技术，其中，为了避免因温度的变化而容易产生振荡或者输出电压上升时的过冲和下降时的下冲变大，而在相位补偿电路中设置多个电容元件和切换开关，根据检测出的温度来切换电容元件，由此使相位余量变化以不易产生振荡(例如专利文献2)。但是，在专利文献2中记载的电压稳压器IC中，存在如下课题：由于通过切换电容元件而使相位余量变化，因此虽然能够根据温度使相位余量阶梯式变化，但不能使其连续地变化，而且在切换电容元件时，电路的工作会不稳定或者会产生噪音。此外，在专利文献1中，关于相位余量根据环境温度的变化而降低的课题以及用于解决该课题的方案，完全没有记载。专利文献1：日本特开2003-177829号公报专利文献2：日本特开2014-59628号公报
技术实现思路
本专利技术是着眼于上述课题而完成的专利技术，其目的在于提供一种即使环境温度变化也不易使电路振荡或者使输出电压产生振铃的稳压电路。为了达到上述目的，本专利技术为一种稳压电路，其具备：连接在被输入直流电压的电压输入端子与输出端子之间的输出控制用晶体管；以及包括误差放大电路的控制电路，该误差放大电路根据输出的反馈电压对上述输出控制用晶体管进行控制，其中，上述误差放大电路具备：差动输入级，其具有一对输入晶体管以及使电流流过这些输入晶体管的电流源；输出级，其具有电流源以及与该电流源为串联形式的晶体管，且能对上述差动输入级的一方的输出节点的电位进行放大；以及电流增减电路，其能对上述差动输入级的电流或者上述输出级的电流进行增减，上述电流增减电路具备具有温度特性的元件，且构成为能根据该元件的温度特性对上述差动输入级的电流或者上述输出级的电流进行增减。根据具有上述结构的稳压电路，当环境温度(芯片温度)变化时，能够与其相应地对差动输入级的电流或者输出级的电流进行增减以使差动输入级的增益或者输出级的增益的极点偏移至频率较高侧或较低侧，由此，能够不易使电路振荡或者使输出电压产生振铃。这里，优选地，上述具有温度特性的元件由MOS晶体管构成，该MOS晶体管的栅极宽度与栅极长度之比相比于构成上述误差放大电路的MOS晶体管的栅极宽度与栅极长度之比大1位数以上。根据上述结构，由于栅极长度短且栅极宽度大的MOS晶体管的高温区域中的截止电流比构成通常电路的MOS晶体管的截止电流大，因此能够使差动输入级的偏置电流或输出级的工作电流增加，由此能够不使构成相位补偿电路的元件的常数变化而改善误差放大器在高温区域中的相位余量，从而不易使电路振荡。另外，优选地，上述具有温度特性的元件由栅极端子和源极端子耦合的第1传导型MOS晶体管构成，上述电流增减电路具备：与上述第1传导型MOS晶体管串联连接的第2传导型MOS晶体管；以及与该第2传导型MOS晶体管进行电流镜连接且流过与元件的尺寸成比例的转移电流的MOS晶体管，上述流过转移电流的MOS晶体管与上述差动输入级的电流源并列连接，使上述差动输入级的电流增减。根据这样的结构，由于具备根据作为温度检测元件的MOS晶体管的截止电流使差动输入级的偏置电流增减的电流镜电路，能够使差动输入级的偏置电流以与镜比相应的电流增减，因此能够根据电路更好地改善误差放大器的相位余量，从而不易使电路振荡。进而，优选地，上述误差放大电路具备：电压放大级，其对上述差动输入级的差动输出进行放大，上述输出级构成为：以对上述电压放大级的一方的输出节点的电位进行放大的方式被连接。根据这样的结构，由于误差放大器(误差放大电路)在差动输入级与输出级之间具备电压放大级，因此能够提高作为放大器整体的增益，并且通过使偏置电流根据高的增益增减，能够改善误差放大器的相位余量，从而不易使电路振荡。另外，优选地，构成为上述具有温度特性的元件的上述MOS晶体管与上述差动输入级的电流源或者上述输出级的电流源并列连接，使上述差动输入级的电流或者上述输出级的电流增减。根据这样的结构，由于能够仅由作为温度检测元件的MOS晶体管构成使差动输入级或者输出级的增益的极点频率变化的电流增减电路，因此能够通过简单的电路追加来改善误差放大器的相位余量，从而不易使电路振荡。根据本专利技术，具有如下效果：能够提供一种即使环境温度变化也不易使电路振荡或者使输出电压产生振铃的稳压电路。附图说明图1是表示应用了本专利技术的串联稳压器IC的一个实施方式的电路结构图。图2是表示图1的实施方式的稳压器IC的具体电路示例的电路图。图3的(A)是表示误差放大器的设置有电流增减电路的情况下及未设置电流增减电路的情况下的温度与误差放大器的偏置电流(放大器电流)的关系的特性图，图3的(B)是表示设置有电流增减电路的情况下及未设置电流增减电路的情况下的温度与相位余量的关系的特性图。图4的(A)是表示误差放大器的设置有电流增减电路的情况下的误差放大器的增益的频率特性的伯德图，图4的(B)是表示未设置电流增减电路的情况下的误差放大器的增益的频率特性的伯德图。图5的(A)是表示误差放大器的设置有电流增减电路的情况下的相位的频率特性的伯德图，图5的(B)是表示未设置电流增减电路的情况下的相位的频率特性的伯德图。图6是表示第1变形例所涉及的稳压电路的结构例的电路结构图。图7是表示第2变形例所涉及的稳压电路的结构例的电路结构图。图8是表示第3变形例所涉及的稳压电路的结构例的电路结构图。图9是表示在第3变形例所涉及的稳压电路中设置有电流增减电路的情况下及未设置电流增减电路的情况下的温度与误差放本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种稳压电路，其具备：连接在被输入直流电压的电压输入端子与输出端子之间的输出控制用晶体管；以及包括误差放大电路的控制电路，该误差放大电路根据输出的反馈电压对上述输出控制用晶体管进行控制，上述稳压电路的特征在于，上述误差放大电路具备：差动输入级，其具有一对输入晶体管以及使电流流过这些输入晶体管的电流源；输出级，其具有电流源以及与该电流源为串联形式的晶体管，且能对上述差动输入级的一方的输出节点的电位进行放大；以及电流增减电路，其能对上述差动输入级的电流或者上述输出级的电流进行增减，上述电流增减电路具备具有温度特性的元件，且构成为能根据该元件的温度特性对上述差动输入级的电流或者上述输出级的电流进行增减。

【技术特征摘要】
2017.12.12 JP 2017-2373411.一种稳压电路，其具备：连接在被输入直流电压的电压输入端子与输出端子之间的输出控制用晶体管；以及包括误差放大电路的控制电路，该误差放大电路根据输出的反馈电压对上述输出控制用晶体管进行控制，上述稳压电路的特征在于，上述误差放大电路具备：差动输入级，其具有一对输入晶体管以及使电流流过这些输入晶体管的电流源；输出级，其具有电流源以及与该电流源为串联形式的晶体管，且能对上述差动输入级的一方的输出节点的电位进行放大；以及电流增减电路，其能对上述差动输入级的电流或者上述输出级的电流进行增减，上述电流增减电路具备具有温度特性的元件，且构成为能根据该元件的温度特性对上述差动输入级的电流或者上述输出级的电流进行增减。2.根据权利要求1所述的稳压电路，其特征在于，上述具有温度特性的元件由MOS晶体管构成，该MOS晶体管的栅极宽度与栅极长度之比相比于构成上述误差放大电路的MOS晶体管的栅极宽度与栅极长度之比大1位数以上。3.根据权利要求2所述的稳压电路，其特征在于，上述具有温度特性的元件由栅极端子和...

【专利技术属性】
技术研发人员：樱井康平，
申请(专利权)人：三美电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP