CN103713679A - 一种基于分立元器件的ldo电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于分立元器件的LDO电路，其包括MOS管、比较放大电路和输出调节支路，所述MOS管的栅极与比较放大电路连接，所述MOS管的漏极连接有输入接口，所述MOS管的源极连接有输出接口，所述输出调节支路包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端与MOS管的源极连接，另一端与第二电阻连接，所述第二电阻的一端与第一电阻连接，另一端接地，所述比较放大电路与第一电阻和第二电阻之间的结点连接，所述比较放大电路还连接有使能控制端。本发明是利用分立元器件搭建了LDO电路，实现LDO的功能，而且具备电路整体占用PCB面积小、成本低、噪音小、电压可调的优点。本发明可广泛应用于电压调节电路。

Description

一种基于分立元器件的LDO电路
技术领域
本发明涉及调节电变量的系统，尤其涉及一种LDO电路。
背景技术
LDO:low dropout regulator，低压差线性稳压器。
MOS管:指金属(metal)—氧化物(oxid)—半导体(semiconductor)场效应晶体管。
PMOS管： PMOS管是指n型衬底、p沟道，靠空穴的流动运送电流的MOS管。
低压差线性稳压器(LDO)具有结构简单、低噪声、低功耗以及小封装和较少的外围应用器件等突出优点,在便携式电子产品中得到广泛的应用,LDO属于DC/DC变换器中的降压变压器，在负载一定的情况下，输入电压在一定范围内，LDO电路系统能够保证输出电压稳定， 提高电池寿命。
现有LDO电路通常采用LDO芯片加一些外围电路实现，现有大电流（大于3A）的LDO芯片工作时发热较大、封装大（一般为SOP8或TO263-5）、价格较为昂贵。利用LDO的基本原理，利用简单的分立元器件来实现LDO的基本功能，且带使能控制，输出电压大小可调，比较适用于对价格敏感，对PCB封装大小和封装高度有要求，且对电流和纹波要求较高的供电场合使用。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种利用分离元器件实现LDO功能、大电流供电的LDO电路。
本发明所采用的技术方案是：
一种基于分立元器件的LDO电路，其包括MOS管、比较放大电路和输出调节支路，所述MOS管的栅极与比较放大电路连接，所述MOS管的漏极连接有输入接口，所述MOS管的源极连接有输出接口，所述输出调节支路包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端与MOS管的源极连接，另一端与第二电阻连接，所述第二电阻的一端与第一电阻连接，另一端接地，所述比较放大电路与第一电阻和第二电阻之间的结点连接，所述比较放大电路还连接有使能控制端。
优选的，所述MOS管为PMOS管。
优选的，所述比较放大器包括第一三极管、第二三极管、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻，所述第一三极管的基极与第一电阻和第二电阻之间的结点连接，所述第一三极管的发射极通过第三电阻连接到使能控制端，所述第一三极管的集电极通过第四电阻连接到第二三极管的基极，所述第二三极管的集电极通过第六电阻连接到PMOS管的栅极，所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的基极和发射极之间连接有第五电阻。
优选的，所述第一三极管为NPN三极管，所述第二三极管为PNP三极管。
优选的，其还包括第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容和第七电阻，所述第二电容的正极与输入接口连接，负极接地，所述第一电容与第二电容并联，所述第三电容连接于PMOS管的漏极和栅极之间，所述第七电阻与第三电容并联，所述第四电容的正极与输出接口连接，负极接地，所述第五电容与第四电容并联。
本发明的有益效果是：
本发明利用分立元器件搭建了LDO电路，省去了专用芯片，实现LDO的功能，通过输出反馈调整MOS管的漏极和源极的压降以使输出电压不变，而且输出电压纹波小，电流大，可用于RF模块、音频模块或无线模块等对电压稳定性要求高的电路，还具备电路整体占用PCB面积小、成本低、噪音小、电压可调的优点。
本发明可广泛应用于电压调节电路。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
图1是本发明的基本电路原理图；
图2是本发明一种实施例的电路原理图；
图3是本发明一种实施例实际测试轻载纹波波形图；
图4是本发明一种实施例实际测试高负载纹波波形图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示，一种基于分立元器件的LDO电路，其包括MOS管Q1、比较放大电路和输出调节支路，所述MOS管Q1的栅极与比较放大电路连接，所述MOS管Q1的漏极连接有输入接口VIN，所述MOS管Q1的源极连接有输出接口VOUT，所述输出调节支路包括第一电阻R1和第二电阻R2，所述第一电阻R1的一端与MOS管Q1的源极连接，另一端与第二电阻R2连接，所述第二电阻R2的一端与第一电阻R1连接，另一端接地。所述比较放大电路与第一电阻R1和第二电阻R2之间的结点连接，所述比较放大电路还连接有使能控制端EN。
其中，本发明实现LDO稳定输出的基本原理为：信号通过MOS管Q1的漏极和源极之后产生压降输出，输出信号通过输出调节支路输出反馈信号Uc到比较放大电路，比较放大电路通过将反馈信号Uc和来自使能控制端EN的使能控制信号比较后输出控制信号到MOS管Q1的栅极，从而控制MOS管Q1的漏极和源极之间的压降，稳定输出接口VOUT的输出电压。通过调节第一电阻R1和第二电阻R2的阻值，可控制反馈电压的大小，从而调节MOS管Q1的漏极和源极之间的压降，进而控制输出接口VOUT输出电压的大小。
本实施例中，所述MOS管Q1为PMOS管Q1，其具有开关特性好，方便控制的优点，显然的，也可以采用NMOS管Q1，其原理和PMOS管Q1一样，相应电路需做出修改，在此不详细描述。
作为本发明的一种优选的实施例，所述比较放大器包括第一三极管Q2、第二三极管Q3、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6，所述第一三极管Q2的基极与第一电阻R1和第二电阻R2之间的结点连接，所述第一三极管Q2的发射极通过第三电阻R3连接到使能控制端EN，所述第一三极管Q2的集电极通过第四电阻R4连接到第二三极管Q3的基极，所述第二三极管Q3的集电极通过第六电阻R6连接到PMOS管Q1的栅极，所述第二三极管Q3的发射极接地，所述第二三极管Q3的基极和发射极之间连接有第五电阻R5。优选的，所述第一三极管Q2为NPN三极管，所述第二三极管Q3为PNP三极管。优选的，其还包括第一电容C2、第二电容C3、第三电容C4、第四电容C5、第五电容C6和第七电阻R7，所述第二电容C3的正极与输入接口VIN连接，负极接地，所述第一电容C2与第二电容C3并联，所述第三电容C4连接于PMOS管Q1的漏极和栅极之间，所述第七电阻R7与第三电容C4并联，所述第四电容C5的正极与输出接口VOUT连接，负极接地，所述第五电容C6与第四电容C5并联。
其中，电路工作时，反馈信号Uc加在比较放大电路中的第一三极管Q2的基极，使能控制信号加在第一三极管Q2的发射极，控制第一三极管Q2的开启，通过控制环路的电流，从而控制MOS管Q1的漏极与源极之间的压降，从而稳定输出电压。当输出接口VOUT的输出电压降低时，反馈信号Uc与使能控制信号的差值增加，从而流经第一三极管Q2基极的电流增加，导致第二三极管Q3放大输出的驱动电流增加，MOS的漏极与源极之间的压降减小，从而使输出接口VOUT的输出电压升高。相反，若输出接口VOUT的输出电压超过所需要的设定值，第二三极管Q3输出驱动电流减小，从而使输出接口VOUT的输出电压降低。供电过程中，输出接口VOUT的输出电压校正连续进行，调整时间只受第一三极管Q2、第二三极管Q3和MOS管Q1回路反应速度的限制。输出接口VOUT的输出电压大小可通过调节第一电阻R1和第二电阻R2的分压值来控制。相对于传统的LDO电路，本发明省去了专业芯片，比较放大电路也无需使用运算放大器，利用两级三极管巧妙的构成比较和放大功能。
本发明一种基于分立元器件的LDO电路输出电流可以达到3A，而且纹波较小。实际测试5V转4.2V，作为可选的一种实施方式，本实施例采用各元器件参数如下：第一电阻R1阻值为6.2K欧，第二电阻R2阻值为10K欧，第三电阻R3阻值为100K欧，第四电阻R4阻值为10K欧，第五电阻R5阻值为10K欧，第六电阻R6阻值为10K欧第七电阻R7阻值为100K欧；第一电容C1容值为100nF，第二电容C2容值为220uF，第三电容C3容值为1uF，第四电容C4容值为220uF，第五电容C5容值为1uF。从输入接口VIN接入5V信号，分别测试低电流的轻载情况和高电流的高负载情况。测试结果为：轻载输出纹波为38mV（如图3所示）；负载为3A时，纹波为100mV左右（如图4所示）。可见本发明LDO电路实现具有较佳的效果。
本发明利用分立元器件搭建了LDO电路，省去了专用芯片，实现LDO的功能，通过输出反馈调整MOS管Q1的漏极和源极的压降以使输出电压不变，而且输出电压纹波小，电流大，可用于RF模块、音频模块或无线模块等对电压稳定性要求高的电路。还具备电路整体占用PCB面积小、成本低、噪音小、电压可调的优点。本发明可广泛应用于电压调节电路。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (5)

1.一种基于分立元器件的LDO电路，其特征在于：其包括MOS管、比较放大电路和输出调节支路，所述MOS管的栅极与比较放大电路连接，所述MOS管的漏极连接有输入接口，所述MOS管的源极连接有输出接口，所述输出调节支路包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端与MOS管的源极连接，另一端与第二电阻连接，所述第二电阻的一端与第一电阻连接，另一端接地，所述比较放大电路与第一电阻和第二电阻之间的结点连接，所述比较放大电路还连接有使能控制端。
2.根据权利要求1所述的一种基于分立元器件的LDO电路，其特征在于：所述MOS管为PMOS管。
3.根据权利要求2所述的一种基于分立元器件的LDO电路，其特征在于：所述比较放大器包括第一三极管、第二三极管、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻，所述第一三极管的基极与第一电阻和第二电阻之间的结点连接，所述第一三极管的发射极通过第三电阻连接到使能控制端，所述第一三极管的集电极通过第四电阻连接到第二三极管的基极，所述第二三极管的集电极通过第六电阻连接到PMOS管的栅极，所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的基极和发射极之间连接有第五电阻。
4.根据权利要求3所述的一种基于分立元器件的LDO电路，其特征在于：所述第一三极管为NPN三极管，所述第二三极管为PNP三极管。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种基于分立元器件的LDO电路，其特征在于：其还包括第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容和第七电阻，所述第二电容的正极与输入接口连接，负极接地，所述第一电容与第二电容并联，所述第三电容连接于PMOS管的漏极和栅极之间，所述第七电阻与第三电容并联，所述第四电容的正极与输出接口连接，负极接地，所述第五电容与第四电容并联。
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