CN102789258A - 一种低压差线性稳压器 - Google Patents

Abstract

本发明一种直接使用输出电压为基准源和误差放大器提供电源低压差线性稳压器，包括调整管、误差放大器、基准源和反馈回路，反馈回路由第一电阻和第二电阻组成，所述误差放大器和基准源的电源端分别接调整管的漏极和电源地。本发明的有益效果是：与传统的LDO相比，因为使用经过稳压后的电路输出端作为基准源和误差放大器的电源，避免了因模拟输入电压过大而无法为基准模块提供电压源的问题，并且不需要额外的提供电压源的电路模块，简化了设计，减小了芯片面积，节约了成本。

Description

一种低压差线性稳压器

技术领域

本发明属于开关电源领域，具体涉及一种低压差线性稳压器。

背景技术

低压差线性稳压器也称为LDO，是众多电源管理方案中的一种，具有输入电压范围宽、低压降、静态功耗小、结构简单、电源抑制比高、噪声低等优点。能够作为这种电子产品的电源方案。传统的LDO的简单结构如图1所示，包括基准源V_REF1、误差放大器EA1，调整管M₀₁，互相串联的反馈电阻R₁₁和R₂₁；基准源V_REF1连接于误差放大器EA1的同相输入端，低压差线性稳压器的输出端V_OUT1经互相串联的反馈电阻R₁₁和R₂₁的分压连接于误差放大器EA1的反相输入端，误差放大器的输出端连接于调整管M₀₁的栅极，调整管M₀₁的源极连接于低压差线性稳压器的输入端V_IN1，调整管M₀₁的漏极连接于反馈电阻R₁₁，并形成输出节点，反馈电阻R₂₁连接于地GND1。

低压差线性稳压器（LDO）的工作原理如图1所示：

由于传统的LDO的输入也作为基准源V_REF1和误差放大器EA1的电源，所以，当加上输入电压V_IN1之后，基准源V_REF1和误差放大器EA1很快启动，之后基准源V_REF1产生基准电压，作为误差放大器EA1反相输入端的输入。低压差线性稳压器的输出端V_OUT1经串联反馈电阻R₁₁和R₂₁的分压产生反馈电压V_FB，连接于误差放大器EA1的同相输入端，其中反馈电压V_FB的大小为：

$V_{\mathrm{FB}}=V_{\mathrm{OUT}1}\frac{R_{21}}{R_{11}+R_{21}}---\left(1\right)$

误差放大器EA将反馈电压V_FB和基准电压的差值进行放大，从而控制调整管M₀₁的栅极电位，进而稳定输出电压；当输出电压V_OUT1降低时，误差放大器反相输入端的反馈电压V_FB减小，误差放大器的输出电压增大，从而使输出电压V_OUT1增大；与之相反，当输出电压V_OUT1升高时，误差放大器反相输入端的反馈电压V_FB增大，误差放大器的输出电压减小，从而使输出电压V_OUT1减小；从而，使得反馈电压V_FB和基准电压V_REF1保持一个恒定值，进而，使得输出电压V_OUT1的值趋于恒定值：

$V_{\mathrm{OUT}1}=(1+\frac{R_{11}}{R_{21}})V_{\mathrm{REF}1}---\left(2\right)$

在现有的LDO，输入电压V_IN1直接作为基准源V_REF1和误差放大器EA1的电源，但有些应用中输入电压V_IN1高达十几伏甚至几十伏，而一般带隙基准源和误差放大器都采用低压工艺，所用器件的耐压一般都低于七八伏；而且输入电压通常都存在较大的波动，进一步对所用基准源和误差放大器的电源抑制比PSR提出了很高的要求。

基于上述原因，现有技术中提出了一种为基准源提供额外的电压源的解决办法，也取得了比较好的效果，但是为了提供额外的电压源，就需要在传统的LDO的基础上增加额外的电路模块，增大了芯片的面积，增加了芯片的成本，并且使芯片设计更加复杂，增大了工作量。

发明内容

本发明的目的是为了解决传统的LDO在输入电压较高时需要额外的电压源为基准源和误差放大器提供电源的情况，提出了一种直接使用输出电压为基准源和误差放大器提供电源的一种低压差线性稳压器。

本发明的技术方案是：一种低压差线性稳压器，包括：调整管、误差放大器、基准源和反馈回路，其中，调整管的源极作为所述低压差线性稳压器的输入端，漏极作为所述低压差线性稳压器的输出端；误差放大器的输出端与调整管栅极连接，同相输入端连接基准源，反相输入端连接反馈回路的输出；反馈回路由第一电阻和第二电阻组成，第一电阻与第二电阻串联，其公共端作为反馈回路的输出，第一电阻的另一端连接调整管的漏极，第二电阻的另一端接地；其特征在于，误差放大器的电源端和基准源的电源端均接调整管的漏极。

上述低压差线性稳压器的输出端与地之间接有一延时电容。

上述调整管为耗尽型NMOS管。

本发明的有益效果是：与传统的LDO相比，因为使用经过稳压后的低压差线性稳压器的输出端作为基准源和误差放大器的电源，避免了因模拟输入电压过大而无法为基准模块提供电压源的问题，并且不需要额外的提供电压源的电路模块，简化了设计，减小了芯片面积，节约了成本。

附图说明

图1为现有的低压差线性稳压器原理图。

图2为本发明的低压差线性稳压器原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的一种低压差线性稳压器做进一步说明：

实施例一：

如图2所示，本发明的一种低压差线性稳压器，包括：调整管M₀₂、误差放大器EA2、基准源V_REF2和反馈回路，其中，调整管M₀₂的源极作为所述低压差线性稳压器的输入端V_IN2，漏极作为所述低压差线性稳压器的输出端V_OUT2；误差放大器EA2的输出端与调整管M₀₂栅极连接，同相输入端连接基准源V_REF2，反相输入端连接反馈回路的输出；反馈回路由第一电阻R12和第二电阻组R22成，第一电阻R12与第二电阻R22串联，其公共端作为反馈回路的输出，第一电阻R12的另一端连接调整管M₀₂的漏极，第二电阻R₂₂的另一端接地；所述误差放大器EA2的电源端和基准源V_REF2的电源端均接调整管M₀₂的漏极。

本实施例所述一种低压差线性稳压器主要应用于输入范围在十几伏至三四十伏，输出电压在五伏左右的LDO中。具体原理为通过改变LDO基准源V_REF2和误差放大器EA2的电源，使用电路本身的输出V_OUT2作为基准源V_REF2和误差放大器EA2的电源以克服现有技术所存在的输入电压较高时需要额外的电压源为基准源和误差放大器提供电源的问题。

在本实施例中，调整管M₀₂使用常开型的耗尽型NMOS管，当加上输入电压V_IN2之后，基准源V_REF2和误差放大器EA2很快启动，之后基准源V_REF2产生基准电压，作为误差放大器EA2反相输入端的输入。低压差线性稳压器的输出端V_OUT2经串联反馈电阻R₁₂和R₂₂的分压产生反馈电压V_FB，连接于误差放大器EA2的同相输入端，误差放大器EA2将反馈电压V_FB和基准电压的差值进行放大，从而控制调整管M₀₂的栅极电位，进而稳定输出电压，过程是：当输出电压V_OUT2降低时，误差放大器EA2反相输入端的反馈电压V_FB降低，误差放大器EA2的输出电压升高，从而抑制电路输出电压V_OUT2降低；与之相反，当输出电压V_OUT2升高时，误差放大器反相输入端的反馈电压V_FB升高，误差放大器的输出电压降低，从而抑制电路输出电压V_OUT2升高；从而，使得反馈电压V_FB和基准电压V_REF2保持一个恒定值，进而，使得输出电压V_OUT2的值趋于恒定值。

实施例二：

如图2所示，本发明的一种低压差线性稳压器，包括实施例一所述的一种低压差线性稳压器，在所述低压差线性稳压器的输出端V_OUT2与地之间接有一延时电容C。

本实施例所述一种低压差线性稳压器主要应用于输入范围在十几伏至三四十伏，输出电压在五伏左右的LDO中。具体原理为通过改变LDO基准源V_REF2和误差放大器EA2的电源，使用电路本身的输出V_OUT2作为基准源V_REF2和误差放大器EA2的电源以克服现有技术所存在的输入电压较高时需要额外的电压源为基准源和误差放大器提供电源的问题，同时，在所述低压差线性稳压器的输出端V_OUT2与电源地GND2之间接有一延时电容C，进一步克服了本发明在上一实施例中可能导致的基准源V_REF2和误差放大器EA2在电路启动的过程中由于电压过高而损坏的情况。

其工作原理如下：调整管M₀₂使用常开型的耗尽型NMOS管，当加上输入电压V_IN2之后，电路可直接对延时电容C进行充电，而在基准源V_REF2和误差放大器EA2尚未启动之前，调整管M₀₂的栅极电压是不变的，同时，延时电容C两端的电压也会开始呈现出一个逐渐上升的过程，一旦电容C两端的电压达到基准源V_REF2和误差放大器EA2的启动电压（对于现在常见的低压带隙电压基准源和误差放大器大约为三伏），基准源V_REF2和误差放大器EA2开始工作，基准源V_REF2产生基准电压，并施加于误差放大器EA2的反相输入端，电路启动。低压差线性稳压器的输出端V_OUT2经串联反馈电阻R₁₂和R₂₂的分压产生反馈电压V_FB，连接于误差放大器EA2的同相输入端，误差放大器EA将反馈电压V_FB和基准电压的差值进行放大，从而控制调整管M₀₂的栅极电位，进而稳定输出电压，其稳压过程与实施例一相同。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种低压差线性稳压器，包括：调整管、误差放大器、基准源和反馈回路，其中，调整管的源极作为所述低压差线性稳压器的输入端，漏极作为所述低压差线性稳压器的输出端；误差放大器的输出端与调整管栅极连接，同相输入端连接基准源，反相输入端连接反馈回路的输出；反馈回路由第一电阻和第二电阻组成，第一电阻与第二电阻串联，其公共端作为反馈回路的输出，第一电阻的另一端连接调整管的漏极，第二电阻的另一端接地；其特征在于，误差放大器的电源端和基准源的电源端均接调整管的漏极。

2.根据权利要求1所述的一种低压差线性稳压器，其特征在于，所述低压差线性稳压器的输出端与地之间接有一延时电容。

3.根据权利要求1所述的一种低压差线性稳压器，其特征在于，所述调整管为耗尽型NMOS管。

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