JP2003044153A - 電源回路 - Google Patents

電源回路

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JP2003044153A
JP2003044153A JP2001229649A JP2001229649A JP2003044153A JP 2003044153 A JP2003044153 A JP 2003044153A JP 2001229649 A JP2001229649 A JP 2001229649A JP 2001229649 A JP2001229649 A JP 2001229649A JP 2003044153 A JP2003044153 A JP 2003044153A
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Hiroshi Miyagi
弘 宮城
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NSC Co Ltd
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Nigata Semitsu Co Ltd
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    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
    • G05F3/02Regulating voltage or current
    • G05F3/08Regulating voltage or current wherein the variable is dc
    • G05F3/10Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
    • G05F3/16Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
    • G05F3/20Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
    • G05F3/26Current mirrors
    • G05F3/262Current mirrors using field-effect transistors only

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 定電圧と定電流を生成する場合の消費電力を
少なくするとともに回路規模を小さくすることができる
電源回路を提供すること。 【解決手段】 電源回路10は、FET20〜23、3
0、40、42、抵抗50、出力バッファ60を含んで
構成されている。この中で、FET20、30、40、
42、抵抗50および出力バッファ60が定電圧源を構
成している。また、FET20〜23、30、40、4
2および抵抗50が定電流源を構成している。1種類の
定電圧と3種類の定電流を生成するために必要な構成が
共通化されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種の回路内にお
いて定電流と定電圧を発生する電源回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、各種の回路には定電流源や定
電圧源が用いられている。最も一般的には、電流源とカ
レントミラー回路を用いて構成される定電流源が知られ
ている。例えば、2つのFETを用いた差動増幅器が複
数段備わっている場合には、格段の差動増幅器に対応し
て定電流回路が設けられる。また、所定の基準電圧を生
成したり、回路内の各部に供給する一定の動作電圧を生
成するために定電圧源が使用される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うに回路内に定電圧源や複数の定電流源が含まれている
場合にそれぞれが別々に動作しており、動作に必要な電
力が個別に消費されるため、回路全体の消費電力が多く
なってしまうという問題があった。特に、多くの定電流
源を含む場合に、同じような構成が複数存在することに
なり、回路規模が大きくなってしまうという問題があっ
た。
【0004】本発明は、このような点に鑑みて創作され
たものであり、その目的は、定電圧と定電流を生成する
場合の消費電力を少なくするとともに回路規模を小さく
することができる電源回路を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明の電源回路は、基準電圧を生成する基準
電圧生成部と、基準電圧に対応する所定の定電圧を生成
する出力バッファと、基準電圧に対応する所定の定電流
を生成する電流駆動部とを備えている。定電圧および定
電流を生成するために必要な基準電圧を生成する基準電
圧生成部を共通に用いることができるため、回路規模を
小さくすることができるとともに、基準電圧生成部を個
別に備える場合に比べて消費電力を低減することができ
る。
【0006】また、上述した電流駆動部は、複数の定電
流を生成することが望ましい。生成する定電流の数を増
やすことにより、基準電圧生成部を共用化することによ
る効果(回路規模縮小、低消費電力化)を高めることが
可能になる。また、上述した電流駆動部は、基準電圧が
ゲートに印加されて基準電圧生成部に含まれるFETと
ともにカレントミラー回路を構成する複数のFETを有
することが望ましい。これにより、各FET毎に別々に
定電流を発生することが可能になる。
【0007】また、上述した複数のFETのそれぞれの
ゲート長Lおよびゲート幅Wを変えることにより、電流
駆動部によって複数の異なる定電流を生成することが望
ましい。これにより、必要に応じて数種類の定電流を発
生することが可能になる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した一実施形
態の半導体装置について詳細に説明する。図1は、本実
施形態の電源回路の回路図である。図1に示す電源回路
10は、FET20〜23、30、40、42、抵抗5
0、出力バッファ60を含んで構成されている。この電
源回路10は、所定の定電圧を発生する定電圧源として
の機能と、複数の定電流を発生する定電流源としての機
能を有している。次に、これら定電圧源および定電流源
のそれぞれについて説明する。
【0009】定電圧源の構成および動作 上述した電源回路10の構成の中で、FET20、3
0、40、42、抵抗50および出力バッファ60が定
電圧源を構成している。出力バッファ60を除くFET
20、30、40、42、抵抗50が基準電圧生成部に
対応している。
【0010】pチャネル型のFET20は、ドレインが
動作電圧Vddの電源ラインに接続されているとともに、
ソースがnチャネル型のFET40のドレイン・ソース
間および抵抗50を介して接地されている。また、FE
T20は、ゲートとソースが接続されている。
【0011】pチャネル型のFET30は、ドレインが
電源ラインに接続されているとともに、ソースがnチャ
ネル型のFET42のドレイン・ソース間を介して接地
されている。これら2つのFET20、30の各ゲート
は共通に接続されている。また、FET40のゲートが
FET42のドレインに、FET42のゲートがFET
40のソースにそれぞれ接続されている。
【0012】FET40のドレイン・ソース間を流れる
電流をIとすると、この電流Iが増加すると、抵抗50
の一方端に接続されたFET42のゲート電圧が上昇す
る。これにより、FET42のドレイン・ソース間の抵
抗が減少するため、FET42のドレインに接続された
FET40のゲート電圧が低下し、FET40のドレイ
ン・ソース間に流れる電流が減少する。反対に、FET
40のドレイン・ソース間を流れる電流Iが減少する
と、抵抗50の一方端に接続されたFET42のゲート
電圧が低下する。これにより、FET42のドレイン・
ソース間の抵抗が増加するため、FET42のドレイン
に接続されたFET40のゲート電圧が上昇し、FET
40のドレイン・ソース間に流れる電流が増加する。
【0013】上述したように、FET40を流れる電流
Iが変化する場合にこの変化を抑制するようにFET4
0のゲート電圧が変動するため、この電流Iが所定の値
で安定する。この安定状態においてFET42のドレイ
ン電位も所定の値を維持するため、出力バッファ60の
出力端子には一定の出力電圧が現れる。
【0014】定電流源の構成および動作 上述した電源回路10の構成の中で、FET20〜2
3、30、40、42および抵抗50が定電流源を構成
している。この定電流源においても、上述した定電圧源
に含まれる基準電圧生成部(FET20、30、40、
42、抵抗50)が共通に用いられている。また、FE
T21、22、23のそれぞれが電流駆動部に対応して
いる。
【0015】pチャネル型のFET21、22、23の
それぞれのゲートは、FET20のゲートと共通に接続
されている。これにより、FET21とFET20によ
って第1のカレントミラー回路が構成される。上述した
ように、FET40のドレイン・ソース間には一定の電
流が流れるため、FET20のドレイン・ソース間にも
一定の電流が流れ、FET20のゲートおよびソースが
所定の電位となる。したがって、FET21のゲートも
所定の電位を維持し、ドレイン・ソース間に一定の電流
1 が流れる。仮に、FET20、21のゲート長Lと
ゲート幅Wが等しい場合には、FET40のドレイン・
ソース間に流れる電流Iに等しい電流I 1 がFET21
によって生成される。また、FET21のゲート長Lと
ゲート幅WをFET20のゲート長Lとゲート幅Wに対
して異ならせることにより、FET40のドレイン・ソ
ース間に流れる電流Iと異なる電流I1 がFET21に
よって生成される。
【0016】同様に、FET22とFET20によって
第2のカレントミラー回路が構成される。したがって、
仮にFET20、22のゲート長Lとゲート幅Wが等し
い場合には、FET40のドレイン・ソース間に流れる
電流Iに等しい電流I2 がFET22によって生成され
る。また、FET22のゲート長Lとゲート幅WをFE
T20のゲート長Lとゲート幅Wに対して異ならせるこ
とにより、FET40のドレイン・ソース間に流れる電
流Iと異なる電流I2 がFET22によって生成され
る。
【0017】FET23とFET20によって第3のカ
レントミラー回路が構成される。したがって、仮にFE
T20、23のゲート長Lとゲート幅Wが等しい場合に
は、FET40のドレイン・ソース間に流れる電流Iに
等しい電流I3 がFET23によって生成される。ま
た、FET23のゲート長Lとゲート幅WをFET20
のゲート長Lとゲート幅Wに対して異ならせることによ
り、FET40のドレイン・ソース間に流れる電流Iと
異なる電流I3 がFET23によって生成される。
【0018】このように、本実施形態の電源回路10
は、所定の定電圧と3種類の同じあるいは異なる定電流
を生成している。特に、定電圧を生成する定電圧源に含
まれる基準電圧生成部(FET20、30、40、4
2、抵抗50)は、定電流を生成する定電流源において
も共通に用いられているため、これらの定電圧源と定電
流源を別々に備える場合に比べて、回路規模を大幅に縮
小することができる。また、電力を消費する部分が共通
化されるため、定電流源と定電圧源を別々に備える場合
に比べて、消費電力を抑えることができる。
【0019】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変
形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、
定電流源を構成するFET21、22、23の各ソース
側に負荷が接続される場合の構成を説明したが、ドレイ
ン側に負荷が接続されるようにしてもよい。
【0020】図2は、電源回路の変形例を示す回路図で
ある。図2に示す電源回路110は、FET20、3
0、40、42、71〜73、抵抗50、81〜83、
出力バッファ60を含んで構成されている。この電源回
路110は、図1に示した電源回路10に対して、FE
T21〜23をFET71〜73および抵抗81〜83
に置き換えた構成を有している。
【0021】具体的には、FET71とFET40によ
って第1のカレントミラー回路が構成されており、FE
T71のゲート長Lとゲート幅Wによって決まる所定の
電流I1 がFET71のドレイン・ソース間に流れる。
同様に、FET72とFET40によって第2のカレン
トミラー回路が構成されており、FET72のゲート長
Lとゲート幅Wによって決まる所定の電流I2 がFET
72のドレイン・ソース間に流れる。FET73とFE
T40によって第3のカレントミラー回路が構成されて
おり、FET73のゲート長Lとゲート幅Wによって決
まる所定の電流I3 がFET73のドレイン・ソース間
に流れる。
【0022】また、上述した実施形態では、1つの出力
バッファ60によって定電圧を生成していたが、この定
電圧を供給する際の許容電流値を増やす場合には、出力
バッファ60の数を増やせばよい。図3は、電源回路の
他の変形例を示す回路図である。図3に示す電源回路1
0Aは、FET20〜23、30、40、42、抵抗5
0および3つの出力バッファ60を含んで構成されてい
る。図1に示した電源回路10に対して、出力バッファ
60の数を1つから3つに変更した点が異なっている。
これら3つの出力バッファ60は、ともにFET42の
ドレインに接続されており、それぞれの許容電流値の範
囲内で負荷電流を流すことができる。これにより、大き
な負荷電流を流すことが可能になる。
【0023】また、上述した実施形態では、3種類の定
電流I1 、I2 、I3 を生成するようにしたが、生成す
る定電流の数は2あるいは4以上であってもよい。
【0024】
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、定電
圧および定電流を生成するために必要な基準電圧を生成
する基準電圧生成部を共通に用いることができるため、
回路規模を小さくすることができるとともに、基準電圧
生成部を個別に備える場合に比べて消費電力を低減する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施形態の電源回路の回路図である。
【図2】電源回路の変形例を示す回路図である。
【図3】電源回路の他の変形例を示す回路図である。
【符号の説明】
10 電源回路 20〜23、30、40、42 FET 50 抵抗 60 出力バッファ
フロントページの続き Fターム(参考) 5F038 AV06 BB01 BB04 CD08 DF06 DF08 EZ20 5H420 NA12 NA16 NA17 NA28 NA29 NB02 NB03 NB12 NB16 NB20 NB25 NB28 NB33 NB36 NC02 NC03 NC14 NC23 NE26 5J091 AA03 AA43 AA58 AA59 CA36 CA92 FA14 HA09 HA17 HA25 KA03 KA06 KA09 KA11 MA21

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基準電圧を生成する基準電圧生成部と、 前記基準電圧に対応する所定の定電圧を生成する出力バ
    ッファと、 前記基準電圧に対応する所定の定電流を生成する電流駆
    動部と、 を備えることを特徴とする電源回路。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 前記電流駆動部は、複数の定電流を生成することを特徴
    とする電源回路。
  3. 【請求項3】 請求項2において、 前記電流駆動部は、前記基準電圧がゲートに印加されて
    前記基準電圧生成部に含まれるFETとともにカレント
    ミラー回路を構成する複数のFETを有することを特徴
    とする電源回路。
  4. 【請求項4】 請求項3において、 前記複数のFETのそれぞれのゲート長Lおよびゲート
    幅Wを変えることにより、前記電流駆動部によって複数
    の異なる定電流を生成することを特徴とする電源回路。
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