低通濾波電路和電源裝置的制造方法
【專利摘要】低通濾波電路和電源裝置，其噪聲去除能力較高，穩定且高速地起動輸出。低通濾波電路具有：與輸出端子連接的電容元件；以及連接在輸入端子與輸出端子之間的電阻電路，電阻電路具有：連接在輸入端子與輸出端子之間的第一MOS晶體管；以及放大器，其控制低通濾波電路的時間常數，第一輸入端子與輸入端子連接，第二輸入端子與輸出端子連接，輸出端子與第一MOS晶體管的柵極連接。
【專利說明】
低通濾波電路和電源裝置
技術領域
[0001]本發明涉及低通濾波電路以及具有低通濾波電路的電源裝置。
【背景技術】
[0002]首先說明現有的低通濾波電路。圖9是具備現有的低通濾波電路的電源裝置的電路圖。
[0003]具備現有的低通濾波電路的電源裝置通過反饋電路203、誤差放大電路204、基準電壓源205、輸出晶體管206、電阻211、電容212和NMOS晶體管213構成。
[0004]基準電壓源205輸出的第一基準電壓Vl被由電阻211、電容212和匪OS晶體管213形成的低通濾波電路變換為去除了高頻噪聲后的第二基準電壓V2。反饋電路203將恒壓輸出端子的電壓Vo分壓并輸出反饋電壓Vfb。誤差放大電路204的同相輸入端子被輸入第二基準電壓V2，而反相輸入端子被輸入反饋電壓Vfb，并且以使得第二基準電壓V2與反饋電壓Vfb一致的方式控制輸出晶體管206。通過這種結構，向電源輸出端子輸出基于第二基準電壓V2的低噪聲的電壓。
[0005]此外，控制電壓Von被輸入到NMOS晶體管213的控制端子，在控制電壓Von較高而晶體管213處于導通狀態時，低通濾波電路的時間常數會減小，因而作為低通濾波電路的輸出電壓的第二基準電壓V2會高速起動。另一方面，在控制電壓Von較低而晶體管213處于截止狀態時，低通濾波電路的時間常數會變大，因而低通濾波電路的噪聲去除能力提高。控制電壓Von通過例如專利文獻I的圖2所述的控制電路而生成。
[0006]這樣，通過使用控制電壓Von來切換低通濾波電路的時間常數，能夠實現起動速度快且輸出電壓為低噪聲的電源裝置。
[0007]專利文獻I:日本特開平8-16259號公報
[0008]然而，在現有技術中，在存在構成控制電路的延遲電路的元件的特性偏差、以及電源噪聲所造成的控制電路的誤動作等的情況下，時間常數切換信號的邏輯在早于期望的定時的時刻發生切換，從而使得低通濾波電路的時間常數變大，存在輸出電壓的起動速度較低的課題。尤其在為了提高基準電壓的噪聲去除能力而將低通濾波電路的截止頻率設定得較低的情況下，這種課題更為顯著。此外，即使在起動后，在低通濾波電路的輸出電壓瞬時發生較大變動的情況下，由于時間常數較大，也存在使得輸出電壓的恢復速度變低的課題。
【發明內容】
[0009]本發明就是鑒于上述課題而完成的，其目的在于提供一種無關于控制電路的特性偏差和誤動作，都能夠穩定且高速地起動輸出的低通濾波電路以及具有低通濾波電路的電源裝置。
[0010]為了解決現有的課題，本發明的低通濾波電路采用如下結構。
[0011]低通濾波電路具有:與輸出端子連接的電容元件；以及連接在輸入端子與輸出端子之間的電阻電路，電阻電路具有:第一MOS晶體管，其連接在輸入端子與輸出端子之間；以及放大器，其控制低通濾波電路的時間常數，第一輸入端子與輸入端子連接，第二輸入端子與輸出端子連接，輸出端子與第一MOS晶體管的柵極連接。
[0012]在使用本發明的電路結構的情況下，低通濾波電路的輸出電壓的起動不會受到控制電路的特性偏差和誤動作的影響，因而可獲得一種即使在截止頻率較低的情況下也能夠穩定且高速地起動輸出的低通濾波電路。此外，在使用本發明的電路結構的情況下，即使在起動后，低通濾波電路的輸出電壓產生了較大變動，也能夠使輸出穩定且高速地恢復。
【附圖說明】
[0013]圖1是表示第一實施方式的低通濾波電路的電路圖。
[0014]圖2是表示第二實施方式的低通濾波電路的電路圖。
[0015]圖3是表示第三實施方式的低通濾波電路的電路圖。
[0016]圖4是表示第四實施方式的低通濾波電路的電路圖。
[0017]圖5是表示第五實施方式的低通濾波電路的電路圖。
[0018]圖6是表示第六實施方式的低通濾波電路的電路圖。
[0019]圖7是表示第七實施方式的低通濾波電路的電路圖。
[0020]圖8是表示具備本發明的低通濾波電路的電源裝置的電路圖。
[0021]圖9是表示具備現有的低通濾波電路的電源裝置的電路圖。
[0022]標號說明
[0023]11:電阻電路；16:延遲電路；17:電壓產生電路；103:反饋電路；104:誤差放大器；105:基準電壓源;110:低通濾波電路。
【具體實施方式】
[0024]圖1是表示第一實施方式的低通濾波電路的電路圖。
[0025]本實施方式的低通濾波電路具有電阻電路11a、電容元件12、輸入端子1、輸出端子
2。電阻電路Ila具有MOS晶體管13、放大器14、端子3、端子4。
[0026]電阻電路Ila的端子3與輸入端子I連接，端子4與輸出端子2連接。電容12的一個端子與端子4連接，另一個端子與基準端子100連接。MOS晶體管13的源極與端子3連接，漏極與端子4連接，柵極與放大器14的輸出連接。放大器14的反相輸入端子與端子3連接，同相輸入端子與端子4連接。
[0027]接著，說明本實施方式的低通濾波電路的動作。
[0028]在低通濾波電路的起動時、即對輸入端子I輸入了規定的電壓信號時，輸出端子2的電壓V2低于輸入端子I的電壓VI，因此放大器14以使得MOS晶體管13的導通電阻減小的方式控制MOS晶體管13的柵極電壓。其結果，在起動時，由MOS晶體管13和電容元件12形成的低通濾波電路的時間常數減小，因此輸出端子電壓V2高速起動。
[0029]在起動后、即輸出端子電壓V2上升至接近輸入端子電壓Vl時，放大器14以使得MOS晶體管13的導通電阻變大的方式控制MOS晶體管13的柵極電壓。其結果，在起動后，由MOS晶體管13和電容元件12形成的低通濾波電路的時間常數變大，因此低通濾波電路的噪聲去除能力變大。
[0030]在本實施方式的低通濾波電路中，根據輸入端子與輸出端子的電壓差對低通濾波電路的時間常數進行控制，因此能夠無關于其他電路的動作和偏差，而穩定且高速地起動輸出。此外，即使在起動后輸出端子的電壓下降的情況下，也能夠同樣地使輸出恢復。
[0031]此外，為了調整電阻電路Ila的電阻值，可以將MOS晶體管13置換為串聯多個晶體管的結構或并聯多個晶體管的結構。此外，為了防止由于在存在于MOS晶體管13的漏極與背柵之間的寄生二極管中流過正向電流而使得低通濾波電路的輸出變得不穩定，也可以在源極與背柵之間設置電阻。
[0032]圖2是表示第二實施方式的低通濾波電路的電路圖。
[0033]第二實施方式的低通濾波電路具有由MOS晶體管13和放大器14b構成的電阻電路lib。放大器14b具有控制端子與放大器14b的輸出端子連接的偏置電流源。
[0034]本實施方式的低通濾波電路與第一實施方式的低通濾波電路在基本動作方面相同。
[0035]本實施方式的低通濾波電路構成為，放大器14b根據放大器14b的輸出電壓對偏置電流進行可變控制。在以使得MOS晶體管13的導通電阻變大的方式進行控制時，放大器14b減小偏置電流，放大器14b的頻帶變窄。因此，在低通濾波電路中，時間常數較大時放大器14b的輸出不會快速發生變動，因而易于維持低通濾波電路的時間常數較大的狀態。
[0036]因此，本實施方式的低通濾波電路相比第一實施方式的低通濾波電路而言，可獲得低通濾波電路的動作穩定的效果。
[0037]圖3是表示第三實施方式的低通濾波電路的電路圖。
[0038]第三實施方式的低通濾波電路具有由MOS晶體管13、M0S晶體管15和放大器14構成的電阻電路Ilct3MOS晶體管15的柵極與放大器的輸出端子連接，源極與端子3連接，漏極和背柵與MOS晶體管13的背柵連接。
[0039]本實施方式的低通濾波電路與第一實施方式的低通濾波電路在基本動作方面相同。
[0040]在本實施方式的低通濾波電路中，在以使得低通濾波電路的時間常數變大的方式，由放大器14對MOS晶體管13的柵極進行了控制時，MOS晶體管15的導通電阻也同樣會變大，從而在MOS晶體管13中，在存在于漏極與背柵之間的寄生二極管中難以流過正向電流。
[0041]因此，本實施方式的低通濾波電路與第二實施方式的低通濾波電路同樣可獲得動作穩定的效果。
[0042]此外，MOS晶體管13的背柵的阻抗變高，因此為了更穩定地進行動作，低通濾波電路也可以如下構成。例如，MOS晶體管13在背柵與端子3之間連接電阻。另外，例如，MOS晶體管13在背柵與基準端子100之間連接電容元件。
[0043]圖4是表示第四實施方式的低通濾波電路的電路圖。
[0044]第四實施方式的低通濾波電路的電阻電路Ild在放大器14的同相輸入端子與端子4之間具有延遲電路16。
[0045]延遲電路16的輸出端子do與放大器14的同相輸入端子連接，輸入端子di與端子4連接。
[0046]本實施方式的低通濾波電路與第一實施方式的低通濾波電路在基本動作方面相同。
[0047]本實施方式的低通濾波電路中，放大器14的同相輸入端子電壓相比輸出端子2的電壓V2的變化，延遲由延遲電路16確定的延遲時間地發生變動，從而控制MOS晶體管13的柵極的時間也產生延遲。
[0048]因此，能夠通過調整延遲電路16的延遲時間，有意地調整切換低通濾波電路的時間常數的定時，設計的任意性得以提升。
[0049]此外，能夠通過設置延遲電路16，防止低通濾波電路的時間常數相對于輸出端子電壓V2的變動頻繁地發生切換，能夠使得電路更穩定地進行動作。
[0050]此外，延遲電路16與放大器14的同相輸入端子側連接，但也可以根據設計意圖而將其與反相輸入端子側或輸出端子側連接，或者使其與多個端子側連接，以獨立調整多個延遲電路的延遲時間。
[0051]圖5是表示第五實施方式的低通濾波電路的電路圖。
[0052]第五實施方式的低通濾波電路的電阻電路lie還具有電壓產生電路17。電壓產生電路17例如具有二極管18和電流源19。
[0053]二極管18和電流源19串聯連接于端子3與基準端子100之間，它們的連接點與放大器14的反相輸入端子連接。
[0054]本實施方式的低通濾波電路與第一實施方式的低通濾波電路在基本動作方面相同。
[0055]本實施方式的低通濾波電路中，放大器14的反相輸入端子的電壓成為相比輸入端子I的電壓Vl下降了在二極管18的兩端產生的電壓后的電壓VI’，因此在低通濾波電路的輸出端子2的電壓V2達到電壓VI’時，放大器14控制為使得低通濾波電路的時間常數變大。
[0056]因此，即使在低通濾波電路的輸出端子4中，由于半導體裝置中的漏電流而產生負載電流，使得輸入端子電壓Vl與輸出端子電壓V2不一致的情況等時，也能夠發揮與第一實施方式的低通濾波電路同等的效果。
[0057]此外，電壓產生電路17只要能夠產生比電壓Vl低的電壓VI’即可，不限于上述電路。例如，可以取代二極管18而使用多晶硅電阻等的電阻性元件。
[0058]圖6是表示第六實施方式的低通濾波電路的電路圖。
[0059]第六實施方式的低通濾波電路的電阻電路Ilf在放大器14的正極電源端子上設置有二極管20。
[0060]本實施方式的低通濾波電路與第一實施方式的低通濾波電路在基本動作方面相同。
[0061]本實施方式的低通濾波電路中，放大器14的正極電源電壓成為從電壓Vl下降在二極管20的兩端產生的規定的電壓后的電壓，因此放大器14的輸出電壓振幅的上限降低，所以存在以下效果:MOS晶體管13的導通電阻不會增大規定值以上，即低通濾波電路的時間常數不會極端變大。
[0062]因此，本實施方式的低通濾波電路通過減小低通濾波電路的時間常數的變化范圍，使得低通濾波電路的動作控制變得容易。
[0063]此外，在放大器14的正極電源端子側連接了二極管20，但也可以在負極電源端子側連接二極管20，以構成為防止低通濾波電路的時間常數極端減小。此外，還可以使用產生電壓的電阻性元件來取代二極管20。
[0064]圖7是表示第七實施方式的低通濾波電路的電路圖。
[0065]第七實施方式的低通濾波電路的電阻電路IIg在MOS晶體管13的柵極與放大器14的輸出端子之間具有緩沖器22。緩沖器22在端子3與正極電源端子之間連接有二極管21。此夕卜，放大器14的正極電源端子與電源端子101連接。
[0066]本實施方式的低通濾波電路與第一實施方式的低通濾波電路在基本動作方面相同。
[0067]本實施方式的低通濾波電路中，放大器14的輸出信號經由緩沖器而被輸入到MOS晶體管13的柵極。因此，即使在使得放大器的輸出處于不穩定狀態的較低電壓Vl的情況下，放大器14的輸出電壓也不會變得不穩定，能夠使低通濾波電路穩定進行動作。
[0068]圖8是表示具備本發明的低通濾波電路的電源裝置的電路圖。
[0069]圖8的電源裝置具有基準端子100、電源端子101、恒壓輸出端子102、反饋電路103、誤差放大器104、基準電壓源105、輸出晶體管106、低通濾波電路110。低通濾波電路110連接在基準電壓源105的輸出端子與誤差放大器104的反相輸入端子之間。
[0070]低通濾波電路110將基準電壓源105的電壓Vl變換為穩定后的電壓V2。放大器104根據電壓V2控制恒壓輸出端子102的電壓，因此能夠輸出低噪聲的電壓。
[0071]此外，電源裝置通過使用本發明的低通濾波電路，能夠在不受到構成控制電路的元件的特性偏差和誤動作的影響的情況下，穩定且高速地起動輸出。
[0072]此外，低通濾波電路110可以兼具第一至第七實施方式中的低通濾波電路的多個特征。此外，既可以串聯連接多個濾波器，也可以并聯連接多個濾波器。
[0073]如上所述，本發明的低通濾波電路以及具備該低通濾波電路的電源裝置即使在低通濾波電路的時間常數較小的情況下，也能夠迅速實現輸出電壓的起動和恢復。因此，能夠提供一種噪聲去除能力高、穩定且高速地起動輸出的低通濾波電路以及電源裝置。
【主權項】
1.一種低通濾波電路，其以規定的截止頻率截止輸入端子的電壓并輸出給輸出端子，所述低通濾波電路的特征在于，具有: 與所述輸出端子連接的電容元件；以及連接在所述輸入端子與所述輸出端子之間的電阻電路， 所述電阻電路具有: 第一MOS晶體管，其連接在所述輸入端子與所述輸出端子之間；以及放大器，其控制所述低通濾波電路的時間常數，第一輸入端子與所述輸入端子連接，第二輸入端子與所述輸出端子連接，輸出端子與所述第一 MOS晶體管的柵極連接。2.根據權利要求1所述的低通濾波電路，其特征在于， 所述放大器具有控制端子與所述放大器的輸出端子連接的偏置電流源， 所述偏置電流源在所述第一 MOS晶體管的導通電阻較大時，電流減小。3.根據權利要求1所述的低通濾波電路，其特征在于， 所述電阻電路具有第二 MOS晶體管，該第二 MOS晶體管的漏極和源極與所述輸入端子和所述第一 MOS晶體管的背柵連接，柵極與所述放大器的輸出端子連接。4.根據權利要求1所述的低通濾波電路，其特征在于， 所述電阻電路在所述輸出端子與所述放大器的第二輸入端子之間具有延遲電路。5.根據權利要求1所述的低通濾波電路，其特征在于， 所述電阻電路在所述放大器的第一輸入端子上具有電壓產生電路。6.根據權利要求1所述的低通濾波電路，其特征在于， 在所述放大器的正極電源端子上具有二極管。7.根據權利要求1所述的低通濾波電路，其特征在于， 所述電阻電路在所述放大器的輸出端子與所述第一 MOS晶體管的柵極之間具有緩沖器， 在所述緩沖器的正極電源端子上具有二極管。8.—種電源裝置，其特征在于， 所述電源裝置具有誤差放大器，所述誤差放大器輸入與輸出端子連接的反饋電路的電壓和基準電壓源的基準電壓，控制輸出晶體管， 在所述基準電壓源與所述誤差放大器的輸入端子之間設置有權利要求1?7中的任意一項所述的低通濾波電路。
【文檔編號】H03H11/12GK105843317SQ201610069501
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年2月1日
【發明人】坂口薰
【申請人】精工半導體有限公司