專利名稱：調壓器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種調壓器，其能夠抑制調壓器輸出短路電流中的泄漏。
背景技術：
圖3示出傳統調壓器的電路圖。傳統調壓器包括調壓器控制電路，具有參考電壓電路10，分割輸出端子6上的輸出電壓Vout的泄漏電阻11和12，誤差放大器13，其用于放大參考電壓Vref1和分割電壓之間的差值；以及輸出P溝道MOS晶體管14。傳統調壓器采用由電壓源15提供的電壓VDD1工作。
當來自誤差放大器13的輸出電壓被指定為Verr，泄漏電阻11和12之間的節點電壓被指定為Va時，如果Vref1＞Va，那么輸出電壓Verr降低，反之如果Vref1＜Va，那么輸出電壓Verr升高。也就是說，當輸出電壓變低時，調壓器控制電路用于降低輸出P溝道MOS晶體管14的導通阻抗，從而升高輸出電壓Vout。相反，當輸出電壓Verr變高時，調壓器控制電路用于增加輸出P溝道MOS晶體管的導通阻抗，從而降低輸出電壓Vout。這樣，調壓器控制電路用于保持輸出電壓Vout在恒定值。
通常，在調壓器中，由于輸出電流由輸出P溝道MOS晶體管14提供，因此當負載減輕時，輸出P溝道MOS晶體管14的損失會相當大。由此，設計了圖4所示的調壓器，其中考慮了負荷被短路的情況。
圖4所示的調壓器包括輸出端上的限流電路。為了監控輸出P溝道MOS晶體管14的漏電流，即輸出電流，設置了P溝道MOS晶體管21。P溝道MOS晶體管21的W/L值設定為大大小于(例如，1/100)輸出P溝道MOS晶體管14的W/L值。輸出P溝道MOS晶體管14和P溝道MOS晶體管21呈現電流鏡像關系。由此，當負荷阻抗降低并由此引起輸出電流增加時，P溝道MOS晶體管21的漏電流相應地增加。結果，在電阻22的兩個相對端上產生的電勢差也增加。當電阻22的兩個相對端上產生的電勢差到達N溝道MOS晶體管23的閥值電壓時，N溝道MOS晶體管23導通。這樣，包括N溝道MOS晶體管23和電阻24的反相電路使P溝道MOS晶體管25導通。結果，由于執行了控制使得輸出P溝道MOS晶體管14的柵源電壓降低，因此輸出電流取決于負反饋。
此外，在工作點上輸出電流受限，在該點處電阻22的兩個相對端上產生的電勢差等于N溝道MOS晶體管23的閥值電壓。此處，給N溝道MOS晶體管23輸入背柵極偏壓。這樣，由于N溝道MOS晶體管23的閥值電壓隨著輸出電壓的降低而降低，因此輸出電流為較低的值。已經知道輸出電流和輸出電壓之間的關系呈現限流過載保護特性，如圖5所示(見JP Hei4-195613(第三頁，圖1))。
然而，在圖4所示的傳統調壓器中，當負荷減輕時，在工作點處輸出電流被限制，在該工作點上電阻22的兩個相對端上產生的電勢差等于N溝道MOS晶體管23的閥值電壓。由此，產生的問題是由N溝道MOS晶體管23的閥值電壓和電阻22的阻抗值的制造偏差引起輸出短路電流中的泄漏，以及因而難于將輸出短路電流控制在設定值。由于輸出P溝道MOS晶體管14的損失導致生成熱，因而輸出P溝道MOS晶體管14的損失不超出允許值。因此，我們希望輸出短路電流的電流值較小，不會出現泄漏。
發明內容
考慮到以上內容，提出本發明用于解決現有技術中存在的問題，并且因此本發明的目的是控制調壓器的輸出短路電流，從而抑制輸出短路電流的泄漏。
為了實現上述目的，根據本發明，提供了一種包括限流電路的調壓器，其中采用電流源電路來代替限流電路中的輸出短路電流探測電阻。
更加具體地，本發明提供了一種調壓器，包括連接在電壓源和輸出端之間的輸出MOS晶體管；設置在輸出端和GND之間的分壓電路；接收來自參考電壓電路的參考電壓和來自分壓電路的分割電壓作為其輸入的誤差放大器；設置在電壓源和輸出端之間的限流電路，其中限流電路包括連接到電壓源上，并且根據來自誤差放大器的輸出信號而被控制的第一MOS晶體管，以及設置在第一MOS晶體管和輸出端之間的電流源電路，當檢測到流過第一MOS晶體管的電流達到預定電流時，限流電路控制MOS晶體管的輸出，從而限制通過輸出端輸出的電流。
在本發明的調壓器中，限流電路包括設置在第一MOS晶體管和輸出端之間的第一N溝道MOS晶體管；連接第一N溝道MOS晶體管和電流反射鏡的第二N溝道MOS晶體管；恒流電路，用于設定流過第二N溝道MOS晶體管的電流，并且給第二N溝道MOS晶體管施加背柵極偏壓。
根據本發明的調壓器，提供用于控制輸出短路電流成為設定值的限流電路，由此所提供的功效可以消除由制造偏差引起的輸出短路電流中的泄漏。此外，由限流電路控制的輸出短路電流可以設定成期望值。
在附圖中圖1是根據本發明實施例的調壓器的電路圖。
圖2是根據本發明實施例的調壓器的電流源電路的電路圖。
圖3是傳統調壓器的電路圖。
圖4是傳統調壓器另一實施例的電路圖。
圖5是示出傳統調壓器中的輸出電壓和輸出電流之間關系的圖表。
具體實施例方式
圖1是根據本發明實施例的調壓器的電路圖。根據本發明該實施例的調壓器設置有限流電路，該限流電路包括與輸出P溝道MOS晶體管14相連接構成電流反射鏡電路的P溝道MOS晶體管21，連接在P溝道MOS晶體管21和輸出端子6之間的電流源電路121，連接在用于提供電源電壓VDD1的電源15和誤差放大器13的輸出端之間的P溝道MOS晶體管25。
也就是說，根據本發明該實施例的調壓器的特點在于采用電流源電路121來代替傳統調壓器限流電路中的電阻22(參見圖4)。電流源電路121的電流值設置成隨著輸出電壓的降低而降低，并且當輸出電壓為0V時，電流源電路121的電流值可以為設定值。此外，電流源電路121需要正極電源和負極電源或GND，但圖1中省略了對其的闡述。
圖2是根據本發明該實施例的調壓器的電流源電路121的詳細電路圖。電流源電路121包括恒流電路129；W/L值相等并且呈現電流反射鏡關系的N溝道MOS晶體管122和N溝道MOS晶體管123；W/L值相等并且呈現電流反射鏡關系的N溝道MOS晶體管126，N溝道MOS晶體管127，和N溝道MOS晶體管128；W/L值相等并且呈現電流反射鏡關系的P溝道MOS晶體管124和P溝道MOS晶體管125。
現在，讓我們假設負載阻抗很大，由此P溝道MOS晶體管21趨于流過的漏電流小于N溝道MOS晶體管122趨于流過的漏電流。同時，由于N溝道MOS晶體管23沒有導通，因此限流電路不工作。也就是說，輸出電流不受限流電路的限制。當恒流電路129的電流值為I1時，由于N溝道MOS晶體管126，N溝道MOS晶體管127，和N溝道MOS晶體管128的W/L值相等并且呈現電流反射鏡關系，以及P溝道MOS晶體管124和P溝道MOS晶體管125的W/L值相等并且呈現電流反射鏡關系，因此N溝道MOS晶體管123的漏電流為I1。同時N溝道MOS晶體管122和N溝道MOS晶體管123的W/L值相等并且呈現電流反射鏡關系，由于給N溝道MOS晶體管123輸入背柵極偏壓，因此N溝道MOS晶體管123的閥值電壓大于N溝道MOS晶體管122的閥值電壓。因此，N溝道MOS晶體管122趨于流過的漏電流大于電流值I1。
接下來，讓我們假設負載阻抗很小，由此P溝道MOS晶體管21趨于流過的漏電流的值等于N溝道MOS晶體管122趨于流過的漏電流的值。這樣，由于N溝道MOS晶體管23導通，限流電路按照與現有技術相同的工作原理而工作。也就是說，輸出電流在工作點處受限，在該工作點處P溝道MOS晶體管21趨于流過的漏電流指定為等于N溝道MOS晶體管122趨于流過的漏電流。在這里，給N溝道MOS晶體管123輸入背柵極偏壓。這樣，由于N溝道MOS晶體管123的閥值電壓隨著輸出電壓的降低而降低，因此N溝道MOS晶體管122趨于流過的漏電流的減小。輸出電流值限制為較低值，由此輸出電流呈現類似限流過載保護特性(見圖5)。
此外，當輸出電壓為0V時，N溝道MOS晶體管122和N溝道MOS晶體管123具有相同的并且是和背柵極偏壓相關的情況。由此，N溝道MOS晶體管122趨于流過的漏電流等于I1，該值等于N溝道MOS晶體管123的漏電流。該漏電流只能是恒流電路129的電流值I1。
輸出電流在工作點處受限，在工作點處P溝道MOS晶體管21趨于流過的漏電流等于N溝道MOS晶體管122趨于流過的漏電流。這樣，當輸出電壓為0V時，N溝道MOS晶體管122趨于流過的漏電流由恒流電路129的電流值I1確定。由此，使用諸如微調電阻這樣的裝置，將由晶體管和電阻器構成的恒流電路129的電流值I1例如設置成適當的值，由此輸出短路電流可以控制成設定值。結果，因為由于N溝道MOS晶體管23的閥值和電阻22的阻抗值的制造偏差造成輸出短路電流的泄漏，因而難于將輸出短路電流控制成設定值的困難可以得以解決。
注意由于N溝道MOS晶體管126的柵源電壓在此時為0V，因此N溝道MOS晶體管126的漏電流為0。因此，N溝道MOS晶體管123的漏電流經由調壓器輸出端6成為流出到外部單元的輸出電流。
雖然所給出的描述是有關于恒流電路129的電流值I1設定為適當值的情形，但是顯然由限流電路控制的輸出短路電流的設定值也可以通過改變電流值I1而變化并且可以隨意設定。
此外，雖然電流源電路121的結構如圖2所述，但即使電流源電路121具有不同的構造方式，但只要具有這種構造的電流源電路121具有和上述構造的電流源電路121相同的功能，那么顯然也可以獲得和具有相同構造的電流源電路121的情形相同的效應。
權利要求
1.一種調壓器，至少包括分壓電阻，一個參考電壓電路，一個誤差放大器，一個輸出MOS晶體管，以及一個電流控制電路，其中采用一個電流源電路代替電流控制電路中的一個輸出短路電流檢測電阻。
2.根據權利要求1的調壓器，其中由電流源電路產生的電流值隨著輸出電壓的降低而降低。
3.根據權利要求1的調壓器，其中由電流源電路控制的輸出短路電流的設定值是可以變化的。
4.根據權利要求1的調壓器，其中給第二晶體管輸入背柵極偏壓，該第二晶體管與第一晶體管呈現電流反射鏡關系，該第一晶體管的電源連接在恒流源電路的輸出端上。
5.一種調壓器，包括連接在電壓源和輸出端之間的一個輸出MOS晶體管；設置在輸出端和GND之間的一個分壓電路；用于從參考電壓電路接收參考電壓和從分壓電路接收分割電壓以作為其輸入的一個誤差放大器；和設置在電壓源和輸出端之間的一個限流電路，其中限流電路具有連接在電壓源上并且根據誤差放大器的輸出信號而被控制的第一MOS晶體管；設置在第一MOS晶體管和輸出端之間的一個電流源電路，當檢測到流過第一MOS晶體管的電流達到預定電流時，限流電路控制輸出MOS晶體管，從而限制經由輸出端輸出的電流。
6.根據權利要求5的調壓器，其中限流電路具有連接到電壓源上的一個電阻；基于流過第一MOS晶體管的電流而被控制的第二MOS晶體管；連接在電壓源和誤差放大器的輸出端之間的第三MOS晶體管，該晶體管根據流過電阻中的電流而被控制。
7.根據權利要求5的調壓器，其中限流電路具有設置在第一MOS晶體管和輸出端之間的第一N溝道MOS晶體管；連接到第一N溝道MOS晶體管上從而與第一N溝道MOS晶體管呈現電流反射鏡關系的第二N溝道MOS晶體管；一個恒流電路，用于設定流過第二N溝道MOS晶體管的電流，并且給第二N溝道MOS晶體管輸入背柵極偏壓。
全文摘要
本發明涉及一種具有輸出短路電流限流功能的調壓器，其能夠控制輸出短路電流值成為設定值，從而抑制泄漏。采用恒流源代替輸出短路電流限流電路中的輸出短路電流探測電阻，由此輸出短路電流可以被控制成設定值，并且能夠抑制輸出短路電流的泄漏。
文檔編號G05F1/10GK1700129SQ200510078888
公開日2005年11月23日 申請日期2005年5月17日 優先權日2004年5月17日
發明者杉浦正一 申請人:精工電子有限公司