[发明专利]差动放大电路以及串联稳压器

说明书

技术领域

本发明涉及改善了过渡响应特性的差动放大电路，例如涉及有效利用于构成串联稳压器那样的直流电源装置的电压控制用的差动放大电路以及使用该差动放大电路的串联稳压器的技术。

背景技术

作为直流电源装置，存在控制电压输入端子和输出端子之间连接的控制用晶体管的电阻值，输出恒定电压的直流电压的串联稳压器(series regulator)，在该串联稳压器中，作为根据反馈电压来生成在控制用晶体管的控制端子(栅极端子或基极端子)上施加的电压的电路，使用了例如图4所示的差动放大电路。图4所示的差动放大电路10由差动输入级11和输出级12组成。差动输入级11具备：将源极共同连接的一对差动MOS晶体管(绝缘栅型电场效应晶体管)Mp1、Mp2；在其漏极上分别连接的负载MOS晶体管Mn1、Mn2；在Mp1、Mp2的共同源极和电源电压VDD之间连接的恒流用MOS晶体管Mp0，构成为CMOS差动放大电路。

输出级12由差动输入级11的恒流用MOS晶体管Mp0和栅极共同连接的恒流用MOS晶体管Mp3、在电源电压VDD和接地点之间与恒流用MOS晶体管Mp3串联连接的MOS晶体管Mn3构成，在Mn3的栅极端子上连接差动输入级11的差动MOS晶体管Mp2的漏极，通过Mp3和Mn3的连接节点N1的电压控制由功率MOS晶体管构成的控制用MOS晶体管Mp4。

在恒流用MOS晶体管Mp0和Mp3的栅极端子上施加共同的偏置电压Vb，流过相同或成比例的恒定电流，在差动输入级11的同向输入侧的差动MOS晶体管Mp1的栅极端子上施加基准电压Vr，将通过在输出端子OUT和接地点之间串联连接的分压用的电阻R1、R2分压而得的电压作为反馈电压FB，施加在Mp2的栅极端子上，由此，差动放大电路10以对控制用MOS晶体管Mp4进行控制的方式工作，使得电压FB与基准电压Vr一致。

在图4所示的串联稳压器中，当在输出端子OUT上连接的负载轻时，不太成为问题，但是当负载加重时，在差动放大电路的过渡响应特性差时无法将输出电压保持恒定。另一方面，图4所示的差动放大电路的过渡响应特性取决于输入级11或输出级12的恒流用MOS晶体管Mp0和Mp3中流过的电流，Mp0、Mp3中流过的电流越大，过渡响应特性变得越好。

因此，在现有的串联稳压器的电压控制用差动放大电路中，设计成在高负载的系统中使用的情况下，恒流用MOS晶体管Mp0和Mp3中流过的电流多。但是这样一来，在被用于负载轻的系统中时，存在差动放大电路的消耗电流不必要地增多、功率效率降低的缺点。

因此，例如专利文献1中公开的发明那样，也提出了设置有根据负载的变化来使恒流源中流过的电流变化的偏置电流变更电路的发明，但是，在专利文献1中公开的发明中的偏置电流变更电路使用了近10个元件，因此，增加的电路面积较大，并且该偏置电流变更电路的消耗电流作为无用的电流而流过，因此存在无法实现功率效率充分降低的问题。

【专利文献1】日本特开2004-240646号公报

发明内容

本发明的目的在于，提供不增加无用的电流不大幅度增大电路规模就可以根据负载的变化使流过恒流源的电流变化来提高过渡响应特性的串联稳压器的电压控制用差动放大电路。

为了达成上述目的，本发明提供一种差动放大电路，其具备：差动输入级，其具有将源极共同连接的一对差动MOS晶体管、在该差动MOS晶体管的漏极端子上分别连接的一对负载元件、在所述一对差动晶体管的共同源极上连接的第一恒流源；输出级，其具有在栅极端子上接受所述差动输入级的输出节点的电位的输出用MOS晶体管、与该输出用MOS晶体管串联连接的第二恒流源。其中，设有与所述第一恒流源或所述第二恒流源并联设置的恒流用MOS晶体管；以及在栅极端子上被施加了所述输出用MOS晶体管和所述第二恒流源的连接节点的电位的升压电流控制用MOS晶体管。当在所述一对差动MOS晶体管之一的栅极端子上输入的电压变化时，所述升压电流控制用MOS晶体管被导通，所述恒流用MOS晶体管的电流与所述第一恒流源或所述第二恒流源相加后，流入所述差动输入级或所述输出级。

根据上述结构，可以实现能够根据负载的变化使流过恒流源的电流变化来提高过渡响应特性的差动放大电路。

在此，优选的是，所述第一恒流源或所述第二恒流源由在栅极端子上被施加了预定的偏置电压的MOS晶体管构成，在所述恒流用MOS晶体管的栅极端子上施加所述偏置电压，该恒流用MOS晶体管和所述升压电流控制用MOS晶体管以串联形态连接。由此，通过追加很少的元件，可以实现过渡响应特性良好的差动放大电路。