CN101459378B - 线性降压调节器 - Google Patents

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    • G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices

Abstract

本发明是有关于一种线性降压调节器，线性降压调节器的接地为模拟地，并且此接地与一切换电路的数字地连接在一起，所述线性降压调节器包括：传输组件、分压电阻、误差放大器、MOS晶体管以及低通滤波器，由于所述切换电路的切换噪声会通过数字地与模拟地的连接，经过所述误差放大器的放大而影响线性降压调节器的输出电压，其中所述低通滤波器可以调整所述线性降压调节器的带宽和下降率频率，并用来过滤噪声。

Description

线性降压调节器
技术领域
本发明是有关于一种线性降压调节器，且特别是有关于一种可降低噪声的线性降压调节器。
背景技术
在某些电子装置，例如在服务器的电路板的直流至直流的电源变换中，需要一个线性降压调节器。请参照图1，图1为传统的线性降压调节器的电路图，输入电压Vin经线性降压调节器100产生输出电压Vout，其中传统的线性降压调节器100是搭配切换电路SC一起使用，传统的线性降压调节器100的接地GND为模拟地，而切换电路SC的接地AGND为数字地。由于线性降压调节器100与切换电路SC的线路之间有共接地的现象，而且线性降压调节器100本身具有高增益的误差放大器ER，如此一来传统技术会带来一个问题，切换噪声就会通过共同接地端、参考电压Vref，再经过误差放大器ER的放大，而传送至此降压调节器的输出。
基于噪声而使误差放大器ER产生误动作而影响到线性降压调节器的输出电压的控制，因此线性降压调节器必须要能够将切换噪声的影响降到最低。
发明内容
本发明提供了一种线性降压调节器，通过增设的低通滤波器，可以调整线性降压调节器的带宽和下降率频率，并用来过滤噪声，以过滤噪声的影响。
本发明提出一种线性降压调节器，其特征在于所述线性降压调节器的接地为模拟地，并且所述接地与一切换电路的数字地连接在一起，所述线性降压调节器包括：传输组件，具有输入端、输出端与控制端，所述传输组件的所述输入端耦接一电源；分压电阻，耦接于所述传输组件与所述接地之间，所述分压电阻与所述传输组件的耦接处产生输出电压，所述分压电阻提供一与所述输出电压成正比例的反馈电压；误差放大器，具有第一输入端、第二输入端与输出端，所述误差放大器的所述第一输入端接收所述反馈电压，所述误差放大器的所述第二输入端接收一参考电压；MOS晶体管，所述MOS晶体管的栅极耦接至所述误差放大器的所述输出端，所述MOS晶体管的源极耦接至所述接地；以及低通滤波器，其耦接于MOS晶体管的漏极与所述传输组件的所述控制端之间，用以抑制来自所述切换电路的切换噪声。其中所述分压电阻包括：第三电阻，其一端耦接至所述传输组件的所述输出端；以及第四电阻，耦接于所述第三电阻的另一端与所述接地之间，其中所述第三、第四电阻耦接处为提供所述反馈电压之处。
上述的一实施例中，其中所述低通滤波器包括：第一电阻，其一端耦接至所述MOS晶体管的漏极，其另一端耦接至所述传输组件的所述控制端；以及第一电容，其一端耦接至所述MOS晶体管的漏极，其另一端耦接至所述接地，其中所述第一电阻与所述第一电容用来调整所述线性降压调节器的带宽和下降率频率。
上述的一实施例中，其中所述传输组件包括：第二电阻，其一端耦接至所述传输组件的所述输入端，其另一端耦接至所述传输组件的所述控制端；以及双极性晶体管，其基极耦接至所述传输组件的所述控制端，其射极耦接至所述传输组件的所述输入端，其集电极耦接至所述传输组件的所述输出端。
上述的一实施例中，其中所述传输组件还包括第二电容，所述第二电容耦接于所述传输组件的所述输入端与所述接地之间。
上述的一实施例中，其中所述双极性晶体管是PNP晶体管。
上述的一实施例中，其中所述传输组件包括一P型MOS管，所述P型MOS管的源极耦接至所述传输组件的所述输入端，所述P型MOS管的栅极耦接至所述传输组件的所述控制端，所述P型MOS管的漏极耦接至所述传输组件的所述输出端。
上述的一实施例中，其中所述分压电阻还包括第三电容，所述第三电容耦接于所述传输组件的输出端与所述接地之间。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图作详细说明。
附图说明
图1为传统的线性降压调节器的电路图。
图2为根据于本发明的线性降压调节器的电路图。
图3为根据于本发明的另一线性降压调节器的电路图。
具体实施方式
请参考图2，图2为根据于本发明的线性降压调节器的电路图。此线性降压调节器200的所有接地GND皆为模拟地，并且其中一接地GND与一切换电路SC的数字地AGND连接在一起。本发明为了解决线性降压调节器200与切换电路SC的线路之间因共接地而带来的切换噪声，此线性降压调节器200包括：传输组件(pass element)30、分压电阻20、误差放大器ER、MOS(Metal OxideSemiconductor，MOS)晶体管M1以及低通滤波器40。其中，低通滤波器40耦接于MOS晶体管M1的漏极与所传输组件30的控制端之间，可以用来抑制来自切换电路SC的切换噪声。
低通滤波器40可以以一阶低通滤波器来实施，可以以电阻R1与电容C1构成低通滤波器，容许低频的信号通过，而减弱或减少频率高于截止频率的信号的通过。对于不同RC值的低通滤波器而言，每个频率的信号的减弱程度不同。低通滤波器40可以有效减少来自误差放大器ER的输出噪声。
在图2的另一實施例中，可以根据切换电路SC的切换频率，通过调整低通滤波器40的电阻R1与电容C1的数值大小，通过不同的RC值来改变线性降压调节器200的带宽和下降率(Rolloff)频率，因此可以有效过滤噪声的影响。至于如何调整带宽和下降率频率可以参考本领域的教科书的教示。
由于线性降压调节器200与切换电路SC的线路之间本身有共接地的现象，而且线性降压调节器200本身具有高增益的误差放大器ER。虽然切换电路SC的切换噪声会通过共同接地端、参考电压Vref，经过误差放大器ER的放大，但是切换噪声会经过此低通滤波器40而过滤噪声，再传送至此线性降压调节器200的输出，因此可以有效抑制来自切换电路SC的切换噪声。
对传输组件30而言，其输入端耦接于一电源(Vin)，其输出端与分压电阻20的耦接处产生输出电压Vout，因此当输入电压Vin很小时，传输组件30是关闭状态，传输组件30的输入端与输出端之间的电压调节为可控制。当输入电压Vin加大后，传输组件30开启，输出电压Vout开始爬升，一直到稳定的设定值。
在另一实施例中，传输组件30可以包括电阻R2以及双极性晶体管Q1。双极性晶体管Q1可以是PNP晶体管电阻。R2的一端耦接至传输组件30的输入端，电阻R2的另一端耦接至传输组件30的控制端。双极性晶体管Q1的基极耦接至传输组件30的控制端，其射极耦接至传输组件30的输入端，其集电极耦接至传输组件30的所述输出端。熟悉本领域的技术人员对于传输组件30的设计方式还可以包括电容C2，而电容C2耦接于传输组件30的输入端与接地GND之间。
对于传输组件的设计方式，并不限于上述的耦接方式，熟悉本领域的技术人员亦可以用P型MOS管来实现。请参照图3，为根据于本发明的另一线性降压调节器的电路图。传输组件31的耦接方式相同于图2的传输组件30的耦接方式，P型MOS管P1的源极耦接至传输组件31的输入端，P型MOS管P1的栅极耦接至传输组件31的控制端，P型MOS管P1的漏极耦接至传输组件31的输出端。
分压电阻20的电路请参照图2或图3，详细的实施方式如下。
分压电阻20耦接于传输组件30与接地GND之间，分压电阻20可以提供一与输出电压Vin成正比例的反馈电压Vfb。由于输入电压Vin改变时，会造成反馈电压Vfb的改变，再由误差放大器ER、MOS晶体管与低通滤波器加以调节传输组件30的输出，来控制输出电压Vout，因此若增加整个电路的开回路增益，对于线性调节率的提升是有很大的帮助。
在一实施例中，分压电阻20可以包括电阻R3、R4。电阻R3的一端耦接至传输组件30的输出端；电阻R4耦接于电阻R3的另一端与接地GND之间，其中电阻R3、R4耦接处FB为提供反馈电压Vfb之处。当然，本领域的技术人员对于分压电阻20的设计方式还可以包括电容C3，电容C3耦接于传输组件30的输出端与接地GND之间。
综上所述，本发明实施例的低通滤波器可以有效调节与限制噪声的通过，可以减少输出噪声并使线性降压调节器受到噪声的影响降到最低，因此可以得到稳定的输出电压的效果。由于所增加的低通滤波器相当简单且容易，使得线性降压调节器所增加的制造成本费用相当少，但却能够对于减低误差放大器的误动作所产生的噪声相当有效，更可以稳定线性降压调节器的输出。
以上所述，仅是本发明的实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种线性降压调节器，其特征在于所述线性降压调节器的接地为模拟地，并且所述接地与一切换电路的数字地连接在一起，所述线性降压调节器包括：
传输组件，具有输入端、输出端与控制端，所述传输组件的所述输入端耦接一电源；
分压电阻，耦接于所述传输组件与所述接地之间，所述分压电阻与所述传输组件的耦接处产生输出电压，所述分压电阻提供一与所述输出电压成正比例的反馈电压；
误差放大器，具有第一输入端、第二输入端与输出端，所述误差放大器的所述第一输入端接收所述反馈电压，所述误差放大器的所述第二输入端接收一参考电压；
MOS晶体管，所述MOS晶体管的栅极耦接至所述误差放大器的所述输出端，所述MOS晶体管的源极耦接至所述接地；以及
低通滤波器，其耦接于MOS晶体管的漏极与所述传输组件的所述控制端之间，用以抑制来自所述切换电路的切换噪声；
其中所述分压电阻包括：
第三电阻，其一端耦接至所述传输组件的所述输出端；以及
第四电阻，耦接于所述第三电阻的另一端与所述接地之间，其中所述第三、第四电阻耦接处为提供所述反馈电压之处。
2.根据权利要求1所述的线性降压调节器，其特征在于其中所述低通滤波器包括：
第一电阻，其一端耦接至所述MOS晶体管的漏极，其另一端耦接至所述传输组件的所述控制端；以及
第一电容，其一端耦接至所述MOS晶体管的漏极，其另一端耦接至所述接地，其中所述第一电阻与所述第一电容用来调整所述线性降压调节器的带宽和下降率频率。
3.根据权利要求1所述的线性降压调节器，其特征在于其中所述传输组件包括：
第二电阻，其一端耦接至所述传输组件的所述输入端，其另一端耦接至所述传输组件的所述控制端；以及
双极性晶体管，其基极耦接至所述传输组件的所述控制端，其射极耦接至所述传输组件的所述输入端，其集电极耦接至所述传输组件的所述输出端。
4.根据权利要求3所述的线性降压调节器，其特征在于其中所述传输组件还包括第二电容，所述第二电容耦接于所述传输组件的所述输入端与所述接地之间。
5.根据权利要求3所述的线性降压调节器，其特征在于其中所述双极性晶体管是PNP晶体管。
6.根据权利要求1所述的线性降压调节器，其特征在于其中所述传输组件包括一P型MOS管，所述P型MOS管的源极耦接至所述传输组件的所述输入端，所述P型MOS管的栅极耦接至所述传输组件的所述控制端，所述P型MOS管的漏极耦接至所述传输组件的所述输出端。
7.根据权利要求1所述的线性降压调节器，其特征在于其中所述分压电阻还包括第三电容，所述第三电容耦接于所述传输组件的输出端与所述接地之间。
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