(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記過熱検出回路は、非反転入力端子が前記感温回路の出力および前記テスト端子に接続され、反転入力端子に前記第一の電圧が入力され、出力信号が前記出力停止信号となる第一のコンパレータを有することを特徴とする請求項1に記載のボルテージレギュレータ。
前記電圧検出回路は、非反転入力端子が前記感温回路の出力および前記テスト端子に接続され、反転入力端子に前記第二の電圧が入力され、出力信号が前記テストモード信号となる第二のコンパレータを有することを特徴とする請求項1または2に記載のボルテージレギュレータ。
前記電圧検出回路は、前記テスト端子にゲートとドレインが接続されたNMOSトランジスタと、前記NMOSトランジスタのソースと接地端子との間に接続された抵抗とを備え、
前記NMOSトランジスタのソースの電圧が前記テストモード信号となることを特徴とする請求項1または2に記載のボルテージレギュレータ。
前記感温回路は、一端に電源電圧を受け、他端が前記テスト端子に接続された電流源と、前記テスト端子と接地端子との間に順方向接続されたダイオード素子とを有することを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載のボルテージレギュレータ。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の実施形態によるボルテージレギュレータ10を説明するためのブロック図である。
【0009】
本実施形態のボルテージレギュレータ10は、入力端子20と、出力端子21と、テスト端子22と、電圧出力回路11と、感温回路12と、過熱検出回路13と、電圧検出回路14とを備えている。
電圧出力回路11は、入力端子20に入力される外部電圧Vinから外部電圧Vinよりも低い一定の内部電圧を生成し、出力端子21に出力する。
テスト端子22には、テスト信号TEが入力される。
【0010】
感温回路12は、温度上昇に応じて出力電圧を低下させる。また、感温回路12の出力は、出力がテスト端子22に接続されている。
過熱検出回路13は、入力が感温回路12の出力およびテスト端子22に接続されており、電圧出力回路11に出力停止信号STを出力する。
【0011】
電圧検出回路14は、入力が感温回路12の出力およびテスト端子22に接続されており、電圧出力回路11にテストモード信号TMを出力する。
また、感温回路12、過熱検出回路13、および電圧出力回路11内の出力停止回路(図示せず)によって、過熱保護回路が構成されている。
【0012】
かかる構成のボルテージレギュレータ10の動作について、以下に説明する。
まず、ボルテージレギュレータ10の過熱保護回路に関する動作について説明する。
通常動作時においては、ボルテージレギュレータ10の温度が上昇すると、感温回路12の出力がその温度に応じて低下していく。そして、感温回路12の出力が第一の電圧
よりも低くなると、過熱検出回路13は、出力停止信号STをアクティブにする。
これにより、電圧出力回路11内の出力停止回路が出力端子21への出力を停止する。このようにして、ボルテージレギュレータ10を過熱状態から保護することができる。
【0013】
過熱保護回路をテストする場合、テスト端子22にテスト信号TEとして、上記第一の電圧近辺の電圧を入力していき、過熱保護回路(過熱検出回路13)が動作を開始する(出力端子21への出力が停止する)電圧を調べる。かかるテストの結果により得られた過熱保護回路の動作開始電圧を改めて第一の電圧とし、過熱検出回路13に設定する。
【0014】
次に、ボルテージレギュレータ10の出力端子21の電圧を内部電圧から入力端子20に入力される外部電圧Vinに切り替えるテストモードにする場合の動作について説明する。このテストモードは、例えば、出力端子21に接続される外部回路(図示せず)のストレステストを行ったり、ボルテージレギュレータ10の電圧出力回路11内の出力トランジスタ(図示せず)に大電圧を印加して、出力トランジスタのストレステストを行うなどのためのものである。
【0015】
テストモードにする場合、テスト信号TEとして、感温回路12の出力電圧および過熱検出回路13に設定された第一の電圧よりも高い第二の電圧
より高い電圧をテスト端子22に入力する。
【0016】
これにより、電圧検出回路14は、テストモード信号TMをアクティブにする。これに基づいて、電圧出力回路11は、
入力端子20に入力されている外部電圧Vinを出力端子21に出力する。
【0017】
このように、本実施形態によれば、通常、過熱保護回路のテスト用に使用されるテスト端子22を、ボルテージレギュレータ10の出力端子21の電圧を内部電圧から外部電圧Vinに切り替えるテストモードにするための信号を入力する端子として兼用することができる。したがって、端子の追加、すなわち回路規模の増加を抑えつつ、上記テストモードを実現することができる。
【0018】
以上、本実施形態の構成および動作について説明したが、本実施形態をより詳細に説明するために、以下、
図1に示す各回路の具体例について説明する。
図2は、
図1に示すボルテージレギュレータ10における感温回路12の一具体例である感温回路12
1を示す回路図である。
【0019】
感温回路12
1は、一端が外部電圧Vinが入力される入力端子20に接続され、他端がテスト端子22に接続された電流源121と、テスト端子22と接地端子との間に順方向接続されたダイオード素子120とを有する。ダイオード素子120は、感温素子として機能する。
かかる構成により、温度が上昇すると、テスト端子22の電圧が低下していく。
【0020】
なお、本例では、電流源121の一端に電源電圧として外部電圧Vinを供給する例を示したが、これに限らず、ボルテージレギュレータ10の内部で生成される電圧を電源電圧としてもかまわない。
【0021】
図3は、
図1に示すボルテージレギュレータ10における電圧出力回路11および電圧検出回路14それぞれの第1の具体例である電圧出力回路11
1および電圧検出回路14
1と、過熱検出回路13の一具体例である過熱検出回路13
1を示す回路図である。なお、
図1に示すボルテージレギュレータ10と同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。
【0022】
電圧出力回路11
1は、出力トランジスタ110と、エラーアンプ111と、抵抗分圧回路112と、基準電圧源113と、PMOSトランジスタ114と、NMOSトランジスタ115とを有している。
【0023】
出力トランジスタ110は、ソースが入力端子20に接続され、ドレインが出力端子21に接続されている。
抵抗分圧回路112は、出力端子21と接地端子との間に接続されている。
エラーアンプ111は、非反転入力端子に抵抗分圧回路112により分圧された分圧電圧が入力され、反転入力端子に基準電圧源113の基準電圧が入力されている。
【0024】
PMOSトランジスタ114は、ゲートに出力停止信号STが入力され、ソースが入力端子20に接続され、ドレインが出力トランジスタ110のゲートに接続されている。なお、PMOSトランジスタ114は、
図1の説明において記載した出力停止回路として機能する。
NMOSトランジスタ115は、ゲートにテストモード信号TMが入力され、ソースが接地端子に接続され、ドレインが出力トランジスタ110のゲートに接続されている。
【0025】
電圧出力回路
111は、かかる構成により、出力端子21の電圧に基づく電圧と基準電圧源113の基準電圧とが入力されるエラーアンプ111の出力する電圧に基づいて出力トランジスタ110のゲートが制御され、これにより、入力端子20に入力される外部電圧Vinよりも低い一定の内部電圧を出力端子21に出力することができる。
【0026】
過熱検出回路13
1は、コンパレータ130と基準電圧源131とを有している。
コンパレータ130の非反転入力端子は、感温回路12の出力およびテスト端子22に接続され、反転入力端子は、基準電圧源131の電圧である第一の電圧を受け、コンパレータ130の出力信号が出力停止信号STとなる。
【0027】
電圧検出回路14
1は、コンパレータ140と基準電圧源141とを有している。
コンパレータ140の非反転入力端子は、感温回路12の出力およびテスト端子22に接続され、反転入力端子は、基準電圧源141の電圧である第二の電圧を受け、コンパレータ140の出力信号がテストモード信号TMとなる。
【0028】
そして、出力停止信号STが電圧出力回路11
1内のPMOSトランジスタ114のゲートに入力され、テストモード信号TMが電圧出力回路11
1内のNMOSトランジスタ115のゲートに入力される。
また、テストモード信号TMは、電圧出力回路11
1内のエラーアンプ111にも入力される。
本例においては、感温回路12、過熱検出回路13
1、および電圧出力回路11
1内のPMOSトランジスタ114(出力停止回路)によって、過熱保護回路が構成されている。
【0029】
通常動作時に過熱保護回路が機能する場合、または過熱保護回路のテストを行う場合、感温回路12の出力電圧が基準電圧源131の電圧である第一の電圧
より低くなる、またはテスト端子22にテスト信号TEとして第一の電圧
より低い電圧を入力すると、コンパレータ130の出力である出力停止信号STがロウレベルとなる。これにより、PMOSトランジスタ114がオンする。
【0030】
このとき、コンパレータ140の出力であるテストモード信号
TMもロウレベルとなるため、NMOSトランジスタ115はオフする。
したがって、出力トランジスタ110のゲートがハイレベルとなるため、出力トランジスタ110がオフする。よって、電圧出力回路11
1の出力が停止される。
このようにして、過熱保護回路を機能させる、あるいは過熱保護回路を機能させたテスト状態とすることができる。
【0031】
一方、ボルテージレギュレータ10の出力端子21の電圧を内部電圧から外部電圧Vinに切り替えるテストモードにする場合、テスト端子22に基準電圧源141の電圧である第二の電圧
より高い電圧を入力する。これにより、コンパレータ140の出力であるテストモード信号TMがハイレベルとなる。これにより、NMOSトランジスタ115がオンする。
【0032】
また、エラーアンプ111にもハイレベルのテストモード信号TMが入力され、これに基づいて、エラーアンプ111は、動作を停止する。
また、このとき、コンパレータ130の出力である
出力停止信号STもハイレベルとなるため、PMOSトランジスタ114はオフする。
【0033】
したがって、出力トランジスタ110のゲートは、ロウレベル(接地電圧)となり、出力トランジスタ110のゲート−ソース間に、ボルテージレギュレータ10における最も大きい電圧が印加されることとなる。これにより、出力トランジスタ110のストレステストを行うことができる。
【0034】
また、出力トランジスタ110のドレインである出力端子21には、出力電圧として、入力端子20に入力されている外部電圧Vinが出力される。これにより、出力端子21に接続される外部回路(図示せず)のストレステストを行うことも可能となる。
【0035】
次に、
図4を用いて、
図1に示すボルテージレギュレータ10における電圧検出回路14の第2の具体例である電圧検出回路14
2について説明する。
図4に示すように、本例における電圧検出回路14
2は、テスト端子22にゲートとドレインが接続されたNMOSトランジスタ142と、NMOSトランジスタ142のソースと接地端子との間に接続された抵抗143とを有している。そして、NMOSトランジスタ142のソースの電圧がテストモード信号TMとなる。
【0036】
その他の点は、
図3に示すボルテージレギュレータ10と同一であるため、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。
本例では、電圧検出回路14
2が上記のように構成されていることから、第二の電圧
がNMOSトランジスタ142の閾値電圧と電圧出力回路11
1内のNMOSトランジスタ115の閾値電圧とによって決まる。
【0037】
図2に示したように、感温回路12がダイオード素子を用いて構成されている場合、感温回路12の出力電圧の上限は、およそ0.9Vとなる。
そのため、第二の電圧は、0.9V以上となっている必要がある。この場合、NMOSトランジスタ142として、P型ゲートを有する異極ゲートMOSトランジスタを採用するのが好適である。異極ゲートMOSトランジスタの閾値電圧は、通常のMOSトランジスタの閾値電圧よりも高く設定しやすいため、これを採用することにより、第二の電圧を確実に0.9V以上とすることが容易となる。
【0038】
次に、
図5を用いて、
図1に示すボルテージレギュレータ10における電圧出力回路11の第2の具体例である電圧出力回路11
2について説明する。
本例の電圧出力回路11
2は、入力端子20に入力される外部電圧Vinが特に高電圧である場合に、好適に用いられる。すなわち、
図3および4に示す電圧出力回路11
1では、外部電圧Vinが高電圧である場合、出力トランジスタ110のゲートの電圧が大きく振れて、接地電圧に近い電圧まで下がってしまうようなことが生じると、出力トランジスタ110のゲート−ソース間の電圧が耐圧を超えてしまい、出力トランジスタ110が壊れてしまうおそれがある。
【0039】
これに対し、電圧出力回路11
2によれば、このような問題を回避することができる。
本例における電圧出力回路11
2は、
図5に示すように、
図3および4に示す電圧出力回路11
1に対し、入力端子20と出力トランジスタ110のゲートとの間に直列に接続されたクランプ回路200およびスイッチ201をさらに有している。スイッチ201は、テストモード信号TMがハイレベルになるとオフする。
その他の点は、
図3および4に示す電圧出力回路11
1と同一であるため、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。
【0040】
かかる構成により、スイッチ201がオンしている通常状態においては、クランプ回路200は、出力トランジスタ110のゲートが所定の電圧を下回らないようクランプしている。したがって、出力トランジスタ110のゲート−ソース間の電圧が耐圧を超えることを防止することができる。
【0041】
一方、ボルテージレギュレータ10をテストモードにする場合は、テストモード信号TMがハイレベルとなり、スイッチ201がオフして、クランプを停止する。
このように、本例によれば、テストモード時に影響を与えることなく、通常動作時に出力トランジスタ110のゲート−ソース間に大電圧がかかることを防止できる。
【0042】
次に、
図6を用いて、
図1に示すボルテージレギュレータ10における電圧出力回路11の第3の具体例である電圧出力回路11
3について説明する。本例の電圧出力回路11
3は、出力端子21の電圧のオーバーシュートを抑制する機能を追加したものである。
【0043】
本例における電圧出力回路11
3は、
図6に示すように、
図3および4に示す電圧出力回路11
1に対し、コンパレータ300、OR回路(論理回路)301、およびオーバーシュート抑制回路として機能するPMOSトランジスタ302とをさらに有している。
【0044】
コンパレータ300は、非反転入力端子に基準電圧源113の電圧が入力され、反転入力端子に抵抗分圧回路112により分圧された分圧電圧が入力されている。コンパレータ300の非反転入力端子には、オフセットが設けられている。
【0045】
OR回路301には、コンパレータ300の出力とテストモード信号TMとが入力されている。
PMOSトランジスタ302は、ソースが入力端子20に接続され、ドレインが出力トランジスタ110のゲートに接続され、ゲートがOR回路
301の出力に接続されている。
その他の点は、
図3および4に示す電圧出力回路11
1と同一であるため、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。
【0046】
かかる構成により、出力端子21の電圧にオーバーシュートが発生すると、コンパレータ300の反転入力端子の電圧が上昇するため、コンパレータ300の出力はロウレベルとなる。これをOR回路301が受けると、OR回路301の出力はロウレベルとなる。したがって、PMOSトランジスタ302のゲートがロウレベルとなり、PMOSトランジスタ302はオンする。これにより、出力トランジスタ110がオフするため、オーバーシュートを抑制することができる。
【0047】
一方、ボルテージレギュレータ10をテストモードにする場合は、テストモード信号TMがハイレベルとなり、これをOR回路301が受けるため、OR回路301の出力はハイレベルとなる。したがって、PMOSトランジスタ302のゲートがハイレベルとなり、PMOSトランジスタ302はオフする。すなわち、オーバーシュート抑制回路が停止する。
このように、本例によれば、テストモード時に影響を与えることなく、オーバーシュート抑制機能を備えることが可能となる。
【0048】
次に、
図7を用いて、
図1に示すボルテージレギュレータ10における電圧出力回路11の第4の具体例である電圧出力回路11
4について説明する。
本例における電圧出力回路11
4は、
図7に示すように、
図5に示す電圧出力回路11
2の変形例となっている。
【0049】
すなわち、電圧出力回路11
4は、
図5に示す電圧出力回路11
2と同様に、クランプ回路200とスイッチ201を備えており、スイッチ201がオンしている通常状態においては、クランプ回路200は、出力トランジスタ110のゲートが所定の電圧を下回らないようクランプしている。よって、出力トランジスタ110のゲート−ソース間の電圧が耐圧を超えることを防止することができる。
【0050】
一方、電圧出力回路11
4は、
図5に示す電圧出力回路11
2に対し、抵抗分圧回路112を出力端子21から切り離し、代わりに出力端子21とは別に設けられた電圧調整端子400に接続するとともに、NMOSトランジスタ115を削除し、さらにエラーアンプ111にテストモード信号TMを入力しない構成となっている。
したがって、ボルテージレギュレータ10をテストモードにする場合は、テストモード信号TMがハイレベルとなり、スイッチ201がオフして、クランプを停止する。
【0051】
このとき、本例では、電圧調整端子400に内部電圧より低い電圧、例えば接地電圧を入力する。これにより、エラーアンプ111の出力はロウレベル(接地電圧)となる。したがって、出力トランジスタ110のゲートがロウレベル(接地電圧)となり、本例の電圧出力回路11
4を用いたボルテージレギュレータ10
においても、他の例の電圧出力回路11
1〜11
3を用いたボルテージレギュレータ10と同様、外部端子20に入力されている外部電圧Vinを出力端子21に出力することができる。
【0052】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは言うまでもない。
例えば、電圧出力回路11は、
図5に示す出力トランジスタのゲートをクランプするための構成と、
図6に示すオーバーシュートを抑制するための構成の両方を備えるように構成されてもよい。