JP2015050648A - Backflow prevention switch and power supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、逆流防止スイッチ及び逆流防止スイッチを備える電源装置に関する。 The present invention relates to a backflow prevention switch and a power supply device including the backflow prevention switch.
バッテリー等を電源とし、電子機器に定電圧を低ノイズで供給する電源装置としてシリーズレギュレータが知られている。特に、電流パスとなるトランジスタの入出力間電圧が低い場合でも動作可能な低飽和レギュレータ(Low Dropout Regulator:LDO)が広い範囲で用いられている。 A series regulator is known as a power supply device that uses a battery or the like as a power source and supplies a constant voltage to electronic equipment with low noise. In particular, a low dropout regulator (LDO) that can operate even when the voltage between the input and output of a transistor serving as a current path is low is used in a wide range.
LDOは、入力端子が電源端子に接続されて電源電圧Vddを入力し、出力端子から一定の出力電圧を出力する。また、LDOは、PMOSトランジスタを有し、入力端子がPMOSトランジスタのソース端子に接続され、出力端子がドレイン端子に接続され、ソース端子及びバックゲート端子が共通接続された構成をとる。また、PMOSトランジスタは、ドレイン端子をアノードとし、バックゲート端子をカソードとする寄生ダイオードを有する。 The LDO has an input terminal connected to the power supply terminal, inputs the power supply voltage Vdd, and outputs a constant output voltage from the output terminal. The LDO has a PMOS transistor, and has an input terminal connected to the source terminal of the PMOS transistor, an output terminal connected to the drain terminal, and a source terminal and a back gate terminal connected in common. Further, the PMOS transistor has a parasitic diode having a drain terminal as an anode and a back gate terminal as a cathode.
ここで、LDOに入力される電源電圧Vddが急峻に低下し、LDOの出力端子の電位が入力端子の電位よりも高くなると、PMOSトランジスタの寄生ダイオードを介して、LDOの出力端子から入力端子に逆流電流が流れる。 Here, when the power supply voltage Vdd input to the LDO sharply decreases and the potential of the output terminal of the LDO becomes higher than the potential of the input terminal, the output terminal of the LDO is changed from the output terminal to the input terminal via the parasitic diode of the PMOS transistor. A reverse current flows.
逆流電流を防ぐためにLDOと電源端子との間に逆流防止スイッチを接続する方法が知られている(例えば、特許文献1)。図5に、LDO10及び逆流防止スイッチ20を備える従来の電源装置100を示す。 In order to prevent a backflow current, a method of connecting a backflow prevention switch between an LDO and a power supply terminal is known (for example, Patent Document 1). FIG. 5 shows a conventional power supply device 100 including the LDO 10 and the backflow prevention switch 20.
逆流防止スイッチ20は、電源端子からの電源電圧Vddを入力端子22に入力し、出力端子24からLDO10に出力電圧を供給する。逆流防止スイッチ20は、PMOSトランジスタMP1を有する。当該PMOSトランジスタMP1は、ドレイン端子が入力端子22に接続され、ソース端子が出力端子24に接続され、ソース端子及びバックゲート端子が共通接続され、ゲート端子に電源電圧Vddを分圧した電圧を受ける。また、PMOSトランジスタMP1は、ドレイン端子をアノード、バックゲート端子をカソードとする寄生ダイオードD1を有する。
The backflow prevention switch 20 inputs the power supply voltage Vdd from the power supply terminal to the
逆流防止スイッチ20は、電源電圧Vddが急峻に低下した場合に、PMOSトランジスタMP1をオフとし、かつ、寄生ダイオードD1及びLDO10の寄生ダイオードD2のカソード同士が接続されていることにより、LDO出力端子側からVdd端子側に流れる逆流電流を防ぐ。
[特許文献1] 特開2006−157937号公報
The backflow prevention switch 20 turns off the PMOS transistor MP1 when the power supply voltage Vdd drops sharply, and the parasitic diode D1 and the cathode of the parasitic diode D2 of the
[Patent Document 1] JP 2006-157937 A
しかし、電源装置100によると、逆流防止スイッチ20のPMOSトランジスタMP1のゲート−ソース間電圧VGSが電源電圧Vddに比例するため、電源電圧Vddが低くなるとPMOSトランジスタMP1のオン抵抗が増加し、逆流防止スイッチ20における電圧降下が大きくなる。従って、電源装置100によると、LDO10の出力電圧を電源電圧Vddに使用される電圧範囲よりも充分小さくしておく必要があった。
However, according to the power supply device 100, the gate-source voltage VGS of the PMOS transistor MP1 of the backflow prevention switch 20 is proportional to the power supply voltage Vdd. Therefore, when the power supply voltage Vdd decreases, the on-resistance of the PMOS transistor MP1 increases, thereby preventing backflow. The voltage drop at the switch 20 increases. Therefore, according to the power supply apparatus 100, it is necessary to make the output voltage of the
本願発明は、このような事情に鑑みて、LDO出力端子側からVdd端子側に流れる逆流電流を防ぎつつ、電源電圧Vddと近い出力電圧をLDOから出力させる逆流防止スイッチを提供することを課題とする。 In view of such circumstances, the present invention has an object to provide a backflow prevention switch that outputs an output voltage close to the power supply voltage Vdd from the LDO while preventing a backflow current flowing from the LDO output terminal side to the Vdd terminal side. To do.
本発明の第1の態様においては、第1端子から第2端子への電流の逆流を防止する逆流防止スイッチであって、第1端子にソース及びバックゲートが接続され、第2端子にドレインが接続されたMOSトランジスタと、MOSトランジスタのソースを高電位側とし、MOSトランジスタのゲートを低電位側とする定電圧源回路とを備える逆流防止スイッチ及びこれを用いる電源装置を提供する。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a backflow prevention switch for preventing a backflow of current from a first terminal to a second terminal, wherein a source and a back gate are connected to the first terminal, and a drain is provided to the second terminal. Provided are a backflow prevention switch including a connected MOS transistor, a constant voltage source circuit in which the source of the MOS transistor is on the high potential side and the gate of the MOS transistor is on the low potential side, and a power supply device using the same.
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 It should be noted that the above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention. In addition, a sub-combination of these feature groups can also be an invention.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.
図1は、本実施形態における電源装置1の構成を示す。電源装置1は、電源端子から電源電圧Vddを入力し、レギュレータ出力端子から低ノイズの出力電圧を出力する。電源装置1は、レギュレータ12及び逆流防止スイッチ30を備える。
FIG. 1 shows a configuration of a power supply device 1 in the present embodiment. The power supply device 1 receives a power supply voltage Vdd from a power supply terminal and outputs a low noise output voltage from a regulator output terminal. The power supply device 1 includes a
レギュレータ12は、入力端子INから逆流防止スイッチ30からの出力電圧を電源電圧として入力し、出力端子OUTから安定化された出力電圧を外部の電子機器に出力する。レギュレータ12は、一例としてLDOであってよく、MOSトランジスタMP2、MOSトランジスタMP3、分圧抵抗102、分圧抵抗104、基準電源106、オペアンプ108、及び、反転回路110を備える。
The
MOSトランジスタMP2は、PMOSトランジスタであってよく、レギュレータ12の出力電圧を制御する。MOSトランジスタMP2において、ソースがバックゲートとの共通接続によりレギュレータ12の入力端子INに接続され、ドレインが出力端子OUTに接続される。ここで、PMOSトランジスタは、ドレインをアノードとし、バックゲートをカソードとする寄生ダイオードD2を有する。
The MOS transistor MP2 may be a PMOS transistor and controls the output voltage of the
MOSトランジスタMP3は、PMOSトランジスタであってよく、MOSトランジスタMP2のオンオフを制御する。MOSトランジスタMP3は、ゲートが反転回路110の出力側に接続され、ソースがレギュレータ12の入力端子IN及びMOSトランジスタMP2のソースに接続され、ドレインがMOSトランジスタMP3のゲート及びオペアンプ108に接続される。例えば、MOSトランジスタMP3は、ゲートに負電圧の論理値Lの信号が入力されるとオンになり、正電圧の論理値Hの信号が入力されるとオフになる。
The MOS transistor MP3 may be a PMOS transistor and controls on / off of the MOS transistor MP2. The MOS transistor MP3 has a gate connected to the output side of the inverting
分圧抵抗102は、一端がMOSトランジスタMP2のドレインに接続され、他端が分圧抵抗104及びオペアンプ108の+端子に接続される。分圧抵抗104は、一端が分圧抵抗102及びオペアンプ108の+端子に接続され、他端が接地電位に接続される。分圧抵抗102及び分圧抵抗104は、MOSトランジスタMP2のドレインからの出力電圧を抵抗比に応じた一定割合で電圧降下させてオペアンプ108の+端子に入力する。
One end of the
基準電源106は、接地電位及びオペアンプ108の−端子に接続され、オペアンプ108に基準電位Vrefを供給する。
The
オペアンプ108は、+端子に入力される分圧抵抗102からの入力電圧と基準電源106から−端子に入力される入力電圧との差分を増幅した電圧を、MOSトランジスタMP2のゲートに入力する。これにより、オペアンプ108は、MOSトランジスタMP2のドレインから出力されるレギュレータ12の出力電圧の変動を低減させ、基準電源106の電圧値に近づけるようにMOSトランジスタMP2のオンオフを制御し、レギュレータ12の出力端子OUTからの出力電圧を安定化する。
The
反転回路110は、PD端子を介して逆流防止スイッチ30から正電圧の論理値Hであるパワーダウン信号を受け取り、当該パワーダウン信号の電圧極性を反転して負電圧の論理値Lの信号としてMOSトランジスタMP3のゲートに出力する。
The inverting
逆流防止スイッチ30は、電源端子とレギュレータ12の入力端子INとの間に直列に配置される。逆流防止スイッチ30は、入力側の第2端子34が電源端子に接続されて電源電圧Vddを入力し、出力側の第1端子32がレギュレータ12に接続されて出力電圧をレギュレータ12に出力し、第1端子32から第2端子34への電流の逆流を防止する。逆流防止スイッチ30は、MOSトランジスタMP1、及び、定電圧電源回路36を備える。
The backflow prevention switch 30 is disposed in series between the power supply terminal and the input terminal IN of the
MOSトランジスタMP1は、PMOSトランジスタであってよく、逆流防止スイッチ30の出力電圧を制御する。MOSトランジスタMP1において、ソース及びバックゲートは第1端子32及び定電圧源回路36の正側端子に接続され、ドレインは第2端子34に接続され、ゲートは定電圧源回路36の負側端子に接続される。
The MOS transistor MP1 may be a PMOS transistor and controls the output voltage of the backflow prevention switch 30. In the MOS transistor MP1, the source and back gate are connected to the
定電圧源回路36は、MOSトランジスタMP1のソース及びゲート間に接続されて、ソースを高電位側とし、ゲートを低電位側とするようにMOSトランジスタMP1のゲート−ソース間に定電圧を供給する。ここで、定電圧源回路36は、MOSトランジスタMP1のゲート−ソース間耐圧を超えない出力電圧をMOSトランジスタMP1に与えてよい。
The constant
また、定電圧源回路36は、電源端子からの電源電圧Vddとレギュレータ12の出力端子OUTにおける出力電圧を比較し、電源電圧Vddがレギュレータ12の出力電圧より低くなった場合、MOSトランジスタMP1への電圧出力を停止し、レギュレータ12のPD端子にパワーダウン信号を供給する。これにより、反転回路110は、MOSトランジスタMP3をオンになり、MOSトランジスタMP2のソース−ゲート間電圧が0となり、これによりMOSトランジスタMP2がオフとなる。このようにレギュレータ12のPD端子にパワーダウン信号が入力されると、レギュレータの出力が止められる。定電圧源回路36の具体的な構成については後に説明する。
The constant
このように本願発明の電源装置1は、逆流防止スイッチ30のMOSトランジスタMP1を、電源電圧Vddに依存しない定電圧源回路36の出力電圧により制御する。これにより、電源電圧Vddが減少した場合にMOSトランジスタMP1のゲート−ソース間電圧が電源電圧Vddに比例して減少することがなく、MOSトランジスタMP1のオン抵抗が増加することを防ぐことができる。これにより、電源装置1は、LDO10から電源電圧Vddにより近い出力電圧を出力させることができる。
Thus, the power supply device 1 of the present invention controls the MOS transistor MP1 of the backflow prevention switch 30 by the output voltage of the constant
図2は、図1に係る定電圧源回路36のより具体的な構成を示す。定電圧源回路36は、コンパレータ302、反転回路304、電圧生成部310、カレントミラー回路320、バンドギャップ回路322、第1スイッチSW1、及び、第2スイッチSW2を有する。
FIG. 2 shows a more specific configuration of the constant
コンパレータ302は、入力端子側に電源端子及びレギュレータ出力端子が接続され、電源電圧Vddとレギュレータ12からの出力電圧を入力して比較し、電源電圧Vddがレギュレータ出力端子より高い場合にその旨を示す比較結果の信号を出力する。
The
コンパレータ302は、電源電圧Vddがレギュレータ12からの出力電圧よりも大きい場合は、その旨を示す信号(例えば、論理値H)を出力し、電源電圧Vddがレギュレータ12からの出力電圧よりも小さい場合は、その旨を示す信号(例えば、論理値L)を出力する。コンパレータ302は、比較結果の信号(例えば、論理値H又は論理値L)を反転回路304に出力する。また、コンパレータ302は、比較結果の信号を第2スイッチSW2に出力し、第2スイッチSW2の開閉を制御する。
When the power supply voltage Vdd is larger than the output voltage from the
反転回路304は、コンパレータ302からの信号を受け取り、当該信号の電圧極性を反転してレギュレータ12に出力する。また、反転回路304は、第1スイッチSW1に電圧極性を反転した信号を出力し、第1スイッチSW1の開閉を制御する。
The inverting
電圧生成部310は、第1端子32及びMOSトランジスタMP1のゲート間に接続され、MOSトランジスタMP1のゲート−ソース間に電圧を生成する。電圧生成部310は、第1端子及びMOSトランジスタMP1のゲート−ソース間に直列に接続されたダイオード312、及び、抵抗314を含む。
The
ダイオード312は、アノードがMOSトランジスタMP1のソース側に接続され、カソードが抵抗314側に接続される。ダイオード312は、MOSトランジスタMP1のソースから供給される電流を抵抗314に供給する。
The
抵抗314は、ダイオード312とMOSトランジスタMP1のゲートとの間に直列接続される。抵抗314は、MOSトランジスタMP1のゲート側において、第1スイッチSW1及び第2スイッチSW2に接続される。ここで、電圧生成部310は、MOSトランジスタMP1のゲート−ソース間に、ダイオード312の順方向降下電圧、及び、抵抗314に電流が流れることにより生じる電位差との和に等しい電位差を生じさせる。抵抗314には抵抗温度係数が小さいものが用いられてよい。
The
カレントミラー回路320は、電圧生成部310に対して定電流源として機能する。カレントミラー回路320は、第1スイッチSW1を介して、バンドギャップ回路322から供給された定電圧に応じた定電流を生成し、生成した定電流を電圧生成部310に供給する。
The
バンドギャップ回路322は、電源電圧Vddに依存せずに定電圧を生成し、カレントミラー回路320に定電流を供給する。バンドギャップ回路322で用いるダイオード及び抵抗は、ダイオード312及び抵抗314と同様の特性を有するものであってよい。なお、カレントミラー回路320及びバンドギャップ回路322は、従来公知の技術であるので、構成の具体的な説明は省略する。
The band gap circuit 322 generates a constant voltage without depending on the power supply voltage Vdd, and supplies the constant current to the
第1スイッチSW1は、一端がカレントミラー回路320に接続され、他端がMOSトランジスタMP1のゲート、抵抗314、及び、第2スイッチSW2に接続され、反転回路304の出力により第2スイッチSW2と排他的に開閉が制御されて電圧生成部310と電流源であるカレントミラー回路320との間を短絡又は開放する。第1スイッチSW1は、半導体スイッチであってよく、ゲートに正電圧の信号(例えば、論理値H)が印加されることによりスイッチを開いてソース−ドレイン間の電流を遮断し、負電圧の信号(例えば、論理値L)が印加されることによりスイッチを閉じてソース−ドレイン間の電流を流す。
One end of the first switch SW1 is connected to the
第2スイッチSW2は、一端がMOSトランジスタMP1のソース及び第1端子32に接続され、他端が抵抗314、MOSトランジスタMP1のゲート及び第1スイッチSW1に接続され、コンパレータ302の出力により第1スイッチSW1と排他的に開閉が制御され、MOSトランジスタMP1のソース−ゲート間を短絡又は開放する。第2スイッチSW2は、半導体スイッチであってよく、ゲートに正電圧の信号(例えば、論理値H)が印加されることによりスイッチを開いてソース−ドレイン間の電流を遮断し、負電圧の信号(例えば、論理値L)が印加されることによりスイッチを閉じてソース−ドレイン間の電流を流す。
The second switch SW2 has one end connected to the source of the MOS transistor MP1 and the
次に、定電圧源回路36の動作について説明する。第2端子34に入力される電源電圧Vddがレギュレータ12からの出力電圧よりも大きい場合、コンパレータ302は正電圧である論理値Hの信号を第2スイッチSW2及び反転回路304に供給する。
Next, the operation of the constant
反転回路304は、入力された論理値Hの信号を負電圧の論理値Lの信号に変換して第1スイッチSW1に出力する。この結果、第1スイッチSW1が閉じる一方で、第2スイッチSW2は開放される。
The inverting
これにより、カレントミラー回路320は、第1スイッチSW1を介して、電圧生成部310に定電流を流すことができ、MOSトランジスタMP1のゲート−ソース間に定電圧VGS1が生じて、MOSトランジスタMP1がオンになる。
As a result, the
従って、電源電圧Vddがレギュレータ12からの出力電圧よりも大きい場合、電源電圧Vddが逆流防止スイッチ30でほとんど電圧降下することなく、レギュレータ12に電源電圧Vddとほぼ等しい電圧が入力される。
Therefore, when the power supply voltage Vdd is larger than the output voltage from the
電源電圧Vddがレギュレータ12からの出力電圧よりも小さい場合(すなわち、逆バイアス条件となる場合)、コンパレータ302は負電圧の論理値Lの信号を第2スイッチSW2及び反転回路304に供給する。
When the power supply voltage Vdd is smaller than the output voltage from the regulator 12 (that is, when the reverse bias condition is satisfied), the
反転回路304は、入力された論理値Lの信号を正電圧の論理値Hに変換して第1スイッチSW1に出力する。この結果、第1スイッチSW1が開く一方で、第2スイッチSW2は閉じられる。これにより、MOSトランジスタMP1のゲート−ソース間電圧が0Vとなり、MOSトランジスタMP1はオフとなる。また、反転回路304は、論理値Hの信号をパワーダウン信号としてレギュレータ12に出力する。レギュレータ12は、パワーダウン信号を受け取るとLDOの動作を停止する。
The inverting
従って、電源電圧Vddがレギュレータ12からの出力電圧よりも小さい場合、オフ状態の逆流防止スイッチ30のMOSトランジスタMP1及び寄生ダイオードD1により、第1端子32から第2端子34への逆流電流を防止する。
Therefore, when the power supply voltage Vdd is smaller than the output voltage from the
このように、本実施形態の電源装置1によると、逆流防止スイッチ30の定電圧源回路36は、電源電圧Vdd及びレギュレータ12からの出力電圧の大きさを比較した結果に基づいて、第1スイッチSW1及び第2スイッチSW2の開閉を排他的に制御する。これにより、電源装置1は、電源電圧Vddがレギュレータ12からの出力電圧よりも大きい時にMOSトランジスタMP1のゲート−ソース間に定電圧VGS1を入力し、そうでない時にMOSトランジスタMP1のゲート−ソース間に0Vを入力する。従って、電源装置1は、電源電圧Vddがレギュレータ12からの出力電圧よりも降下したときにMOSトランジスタMP1をオフにして、第1端子32から第2端子34への逆流電流が流れることを防ぐことができる。
Thus, according to the power supply device 1 of the present embodiment, the constant
図3は、本実施形態における電源電圧及びMOSトランジスタMP1のゲート−ソース間電圧との関係を示す。図中のL1は図1に係る本実施形態の電源装置1におけるMOSトランジスタMP1のゲート−ソース間電圧VGSを示し、L2は図5に係る従来の電源装置100におけるPMOSトランジスタMP1のゲートソース間電圧VGSを示す。 FIG. 3 shows the relationship between the power supply voltage and the gate-source voltage of the MOS transistor MP1 in this embodiment. L1 in the figure indicates the gate-source voltage VGS of the MOS transistor MP1 in the power supply device 1 of the present embodiment shown in FIG. 1, and L2 indicates the gate-source voltage of the PMOS transistor MP1 in the conventional power supply device 100 shown in FIG. VGS is shown.
従来の電源装置100において、PMOSトランジスタMP1のゲートに電源電圧Vddが分圧された電圧が入力される。従って、ゲート−ソース間電圧は、L2に示すように電源電圧Vddに1未満の定数を乗じた値となる。 In the conventional power supply device 100, a voltage obtained by dividing the power supply voltage Vdd is input to the gate of the PMOS transistor MP1. Therefore, the gate-source voltage is a value obtained by multiplying the power supply voltage Vdd by a constant less than 1, as indicated by L2.
本実施形態の電源装置1は、MOSトランジスタMP1のゲート−ソース間電圧は、電源電圧Vddが基準電圧以上の場合に電源電圧Vddの大きさに関わらず一定電圧VGS1となる区間と、電源電圧Vddが基準電圧未満の場合に電源電圧Vddの大きさに応じて減少する区間とを有する。 In the power supply device 1 of the present embodiment, the voltage between the gate and the source of the MOS transistor MP1 is a section where the voltage VGS1 is constant regardless of the magnitude of the power supply voltage Vdd when the power supply voltage Vdd is equal to or higher than the reference voltage. Has a section that decreases in accordance with the magnitude of the power supply voltage Vdd.
具体的には、MOSトランジスタMP1のドレイン−ソース間電圧をVDS1とし、定電圧源回路36が生成する定電圧をVGS1とすると、MOSトランジスタMP1のゲート電位は、Vdd−VDS1−VGS1となる。このため、Vdd<VDS1+VGS1となる場合、ゲート電位は0未満となり得る。
Specifically, if the drain-source voltage of the MOS transistor MP1 is VDS1, and the constant voltage generated by the constant
通常、回路設計においてゲート電位の最低値は0Vに設計されるので、Vdd<VDS1+VGS1となる場合、ゲート電位が0V未満とならないように、MOSトランジスタMP1のゲート−ソース間電圧にVGS1'=Vdd−VDS1を入力する。図3では、便宜的にソース−ドレイン間電圧VDS1を固定値として示す。 Usually, in the circuit design, the minimum value of the gate potential is designed to be 0V. Therefore, when Vdd <VDS1 + VGS1, the gate-source voltage of the MOS transistor MP1 is set to VGS1 ′ = Vdd− so that the gate potential is not less than 0V. Enter VDS1. In FIG. 3, the source-drain voltage VDS1 is shown as a fixed value for convenience.
より具体的に説明すると、MOSトランジスタMP1のゲート電位は、第1スイッチSW1のドレイン−ソース間電圧及びカレントミラー回路320の出力段のNMOSのドレイン−ソース間電圧の和となる。電源電圧Vddが低下してVDS1+VGS1未満となるとカレントミラー回路320の出力段のNMOSはソース−ゲート間電圧が低下して非飽和領域で動作するようになる。すると、カレントミラー回路320が電圧生成部310に与える電流が減少し、電圧生成部310で生成される電圧も減少する。このようにして、MOSトランジスタMP1のゲート−ソース間電圧VGS1'は、電源電圧Vddの低下に追従して減少する。
More specifically, the gate potential of the MOS transistor MP1 is the sum of the drain-source voltage of the first switch SW1 and the NMOS drain-source voltage of the output stage of the
これにより、L1に示すように、Vdd≧VDS1+VGS1となる範囲では、MOSトランジスタMP1のゲート−ソース間電圧は定電圧VGS1となり、Vdd<VDS1+VGS1となる範囲では、MOSトランジスタMP1のゲート−ソース間電圧はVddに応じて増減するVGS1'となる。 As a result, as indicated by L1, the gate-source voltage of the MOS transistor MP1 is a constant voltage VGS1 in a range where Vdd ≧ VDS1 + VGS1, and the gate-source voltage of the MOS transistor MP1 is in a range where Vdd <VDS1 + VGS1. VGS1 ′ increases or decreases according to Vdd.
ゲート−ソース間電圧は、MOSトランジスタのゲート−ソース間耐圧VGSRを超えないが、ゲート−ソース間耐圧VGSRに近い電圧としてよい。例えば、ゲート−ソース間電圧は、MOSトランジスタのゲート−ソース間耐圧VGSRの80%以上であってよい。これにより、MOSトランジスタMP1のオン抵抗を下げることができる。 The gate-source voltage does not exceed the gate-source breakdown voltage VGSR of the MOS transistor, but may be a voltage close to the gate-source breakdown voltage VGSR. For example, the gate-source voltage may be 80% or more of the gate-source breakdown voltage VGSR of the MOS transistor. Thereby, the on-resistance of the MOS transistor MP1 can be lowered.
このように、図3のL1に示す本実施形態の電源装置1のMOSトランジスタMP1のゲート−ソース間電圧は、殆どの領域においてL2に示す従来の電源装置100のPMOSトランジスタMP1のゲート−ソース間電圧よりも大きくなる。この結果、本実施形態の電源装置1のMOSトランジスタMP1は、従来の電源装置100に比べてオン抵抗が小さくなり、レギュレータ12から電源電圧Vddに近い高い出力電圧を出力することができる。
As described above, the gate-source voltage of the MOS transistor MP1 of the power supply device 1 of the present embodiment shown in L1 of FIG. 3 is between the gate and source of the PMOS transistor MP1 of the conventional power supply device 100 shown in L2 in most regions. It becomes larger than the voltage. As a result, the MOS transistor MP1 of the power supply device 1 of the present embodiment has a smaller on-resistance than the conventional power supply device 100, and can output a high output voltage close to the power supply voltage Vdd from the
図4は、本実施形態の変形例における電源装置2の構成を示す。電源装置2は、図1に係る電源装置1と同様のレギュレータ12及び逆流防止スイッチ30を備えるが、逆流防止スイッチ30はレギュレータ12の出力端子OUTとレギュレータ12により駆動される回路に接続されるレギュレータ出力端子との間に接続される。即ち、電源装置2においては、レギュレータ12と逆流防止スイッチ30の位置が電源装置1と逆になっている。電源装置2においては、レギュレータ12の寄生ダイオードD2のアノードと逆流防止スイッチ30の寄生ダイオードD1とが接続される。
FIG. 4 shows a configuration of the power supply device 2 in a modification of the present embodiment. The power supply device 2 includes a
電源装置2においては、電源電圧Vddが高い場合であっても、電源電圧Vddが直接逆流防止スイッチ30のMOSトランジスタMP1に入力されない。したがって、電源装置2のMOSトランジスタMP1には、電源装置1と比べて低耐電圧のMOSトランジスタを用いることができる。一般的に、MOSトランジスタの耐電圧が小さいほどオン抵抗を小さくすることができるので、電源装置2のMOSトランジスタMP1は電源装置1に比べて占有面積を小さくすることができる。 In the power supply device 2, even when the power supply voltage Vdd is high, the power supply voltage Vdd is not directly input to the MOS transistor MP1 of the backflow prevention switch 30. Therefore, a MOS transistor having a low withstand voltage compared to the power supply device 1 can be used as the MOS transistor MP1 of the power supply device 2. In general, as the withstand voltage of the MOS transistor is smaller, the on-resistance can be reduced, so that the MOS transistor MP1 of the power supply device 2 can occupy a smaller area than the power supply device 1.
本実施形態に係る電源装置1及び変形例に係る電源装置2において、外部の電源の電源端子から電源電圧Vddを入力するものとして説明したが、電源装置1及び電源装置2は電源端子から電源電圧Vddを出力する電源を備えてもよい。この場合、電源装置1に含まれる電源は逆流防止スイッチ30に電源電圧Vddを供給し、電源装置2に含まれる電源はレギュレータ12に電源電圧Vddを供給する。
In the power supply device 1 according to the present embodiment and the power supply device 2 according to the modification, it has been described that the power supply voltage Vdd is input from the power supply terminal of an external power supply. A power supply for outputting Vdd may be provided. In this case, the power supply included in the power supply device 1 supplies the power supply voltage Vdd to the backflow prevention switch 30, and the power supply included in the power supply device 2 supplies the power supply voltage Vdd to the
また、本実施形態に係る電源装置1及び変形例に係る電源装置2において、MOSトランジスタMP1及びMOSトランジスタMP2をPMOSトランジスタとしたが、これに代えて両者をNMOSトランジスタとしてもよい。 Further, in the power supply device 1 according to the present embodiment and the power supply device 2 according to the modification, the MOS transistor MP1 and the MOS transistor MP2 are PMOS transistors, but both may be replaced by NMOS transistors.
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。 The order of execution of each process such as operations, procedures, steps, and stages in the apparatus, system, program, and method shown in the claims, the description, and the drawings is particularly “before” or “prior to”. It should be noted that the output can be realized in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. Regarding the operation flow in the claims, the description, and the drawings, even if it is described using “first”, “next”, etc. for convenience, it means that it is essential to carry out in this order. It is not a thing.
1 電源装置、2 電源装置、10 LDO、12 レギュレータ、20 逆流防止スイッチ、22 入力端子、24 出力端子、30 逆流防止スイッチ、32 第1端子、34 第2端子、36 定電圧源回路、100 電源装置、102 分圧抵抗、104 分圧抵抗、106 基準電源、108 オペアンプ、110 反転回路、302 コンパレータ、304 反転回路、310 電圧生成部、312 ダイオード、314 抵抗、320 カレントミラー回路、322 バンドギャップ回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power supply device, 2 Power supply device, 10 LDO, 12 Regulator, 20 Backflow prevention switch, 22 Input terminal, 24 Output terminal, 30 Backflow prevention switch, 32 1st terminal, 34 2nd terminal, 36 Constant voltage source circuit, 100 Power supply Device, 102 voltage dividing resistor, 104 voltage dividing resistor, 106 reference power supply, 108 operational amplifier, 110 inverting circuit, 302 comparator, 304 inverting circuit, 310 voltage generating unit, 312 diode, 314 resistor, 320 current mirror circuit, 322 band gap circuit
Claims (10)
前記第1端子にソース及びバックゲートが接続され、前記第2端子にドレインが接続されたMOSトランジスタと、
前記MOSトランジスタの前記ソースを高電位側とし、前記MOSトランジスタのゲートを低電位側とする定電圧源回路と、
を備える逆流防止スイッチ。 A backflow prevention switch for preventing backflow of current from the first terminal to the second terminal,
A MOS transistor having a source and a back gate connected to the first terminal and a drain connected to the second terminal;
A constant voltage source circuit in which the source of the MOS transistor is on the high potential side and the gate of the MOS transistor is on the low potential side;
With backflow prevention switch.
電源端子から電源電圧を出力する電源と、
前記第2端子が前記電源端子に接続され、前記第1端子が前記レギュレータの入力端子に接続される請求項2に記載の逆流防止スイッチと、
を備える電源装置。 A regulator that outputs an output voltage from the output terminal;
A power supply that outputs power supply voltage from the power supply terminal;
The backflow prevention switch according to claim 2, wherein the second terminal is connected to the power supply terminal, and the first terminal is connected to an input terminal of the regulator;
A power supply device comprising:
電源端子から前記レギュレータに電源電圧を出力する電源と、
前記第2端子が前記レギュレータの前記出力端子に接続され、前記第1端子から出力電圧を出力する請求項3に記載の逆流防止スイッチと、
を備える電源装置。 A regulator that outputs an output voltage from the output terminal;
A power supply that outputs a power supply voltage from a power supply terminal to the regulator;
The backflow prevention switch according to claim 3, wherein the second terminal is connected to the output terminal of the regulator, and outputs an output voltage from the first terminal.
A power supply device comprising:
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