CN107272794B - 悬浮跟随稳压电源电路装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种悬浮跟随稳压电源电路，其电路结构简单，LDO模块芯片的面积和功耗都比较小，并且该电路可以用常规工艺实现，可大大降低电路成本，提高电路的稳定性和可靠性，其包括：基准电路、运算放大器、MOS管、输入电源VDD、负反馈模块，基准电路的电源端、运算放大器的电源端、MOS管的衬底和源端均连接输入电源VDD，基准电路的输出端控制运算放大器的同向输入端，运算放大器的反向输入端连接负反馈模块的输出，运算放大器接地端与基准电路的接地端的电压由MOS管的漏端和负反馈模块的输出电压控制，运算放大器的输出端控制负反馈模块和MOS管的栅端的输入电压。

Description

悬浮跟随稳压电源电路装置

技术领域

本发明涉及稳压电源技术领域，具体为一种悬浮跟随稳压电源电路装置。

背景技术

先进的集成电路工艺支持的电压常见的都是所谓低压工艺，一般是5V，3.3V，1.8V，1.2V等，但是实际应用中有一种情况VDD是高压，一般9V以上，同时由于负载大小不一，相位不同，负载的时变特性导致VDD也会跟随负载产生一定幅度的变化，比如12V，18V，24V的变化，如果输出电压无法跟随输入电压进行变化或者负载电压变化超出了符合规范的电压工作范围，必然会引起短路、负载无法正常工作或负载损坏等问题，因此，负载工作必须有一个稳定的电压源。

现有技术中通常采用稳压电源电路实现各种不同负载在不同时间内的顺序“使能”，如果采用LDO模块转换，那么设计的LDO模块就需要高压工艺的支持，但是通常所用的LDO模块的输入电源为电池，无法满足VDD高压变化的要求，并且满足高压变化的稳压电路对芯片工艺要求较高，然而，一方面，通常所用的芯片无高压工艺支持，另一方面，高压工艺芯片的稳定性和可靠性较差，并且其需要较多的电子元件和接线来实现，这必然导致电路结构复杂、芯片面积和功耗比较大，从而导致电路成本大大增加。

发明内容

针对现有技术中存在的稳压电源电路稳压效果差、芯片无高压工艺支持或满足高压工艺要求的电路结构复杂、芯片面积和功耗大、电路成本高等问题，本发明提供了一种新型悬浮跟随稳压电源电路装置，其电路结构简单，LDO模块芯片的面积和功耗都比较小，并且该电路可以用常规工艺实现，可大大降低电路成本，有效提高电路的稳定性和可靠性。

一种悬浮跟随稳压电源电路装置，其特征在于：其包括基准电路、运算放大器OTA、MOS管、输入电源VDD、负反馈模块，所述基准电路包括电源端V，输出端V1，接地端V0，所述电源端V连接输入电源VDD，所述输出端V1连接所述运算放大器OTA的同向输入端T1控制所述运算放大器OTA的同向输入端T1输入电压大小Vref，所述运算放大器OTA的反向输入端T2接所述负反馈模块的输出，所述反向输入端T2输入电压大小为Vfb，所述运算放大器OTA的电源端T连接输入电源VDD，所述运算放大器OTA的接地端T3分别连接所述基准电路的接地端V0、所述负反馈模块、所述MOS管的漏端D，所述接地端T3与所述基准电路的接地端V0的电压大小VDD_follow由MOS管的漏端D和所述负反馈模块的输出电压控制，所述运算放大器OTA的输出端T4连接所述负反馈模块的输入端、所述MOS管的栅端G，控制所述负反馈模块和所述栅端G的输入电压，所述MOS管的衬底B连接源端S后与所述输入电源VDD连接；

其进一步特征在于，所述MOS管为PMOS管；

所述负反馈模块包括电容和电阻，所述运算放大器OTA的反向输入端T2接所述负反馈模块中的电阻R1一端、电阻R2一端，所述运算放大器OTA的接地端T3连接所述负反馈模块中的所述电阻R1另一端、电阻R0一端，所述运算放大器OTA的输出端T4连接所述负反馈模块中的电容C0一端，所述电容C0的另一端连接所述电阻R0的另一端，所述电阻R2另一端连接输入电源VDD。

将本发明应用于芯片内部的控制电路，其所包括的电子元件及接线较少，电路结构简单，有效降低了芯片的面积和功耗，并且本发明使用运算放大器OTA控制PMOS管的栅极电压大小，负反馈模块输出电压大小为VDD_follow与基准电路产生的标准参考电压作比较进而产生运算放大器OTA的输入信号Vref，输出电压大小VDD_follow会恒定跟随输入电源VDD，可以实现输出电源对输入电源VDD的跟随，不管外围输入电源如何变化，输出电源始终保持一定的电压差跟随，那么芯片内部的控制电路就能保持在符合规范的电压范围工作，所以该内部电路可以用常规工艺实现，大大简化了设计的实现难度，同时降低了成本，有效提高了电路的稳定性和可靠性。

附图说明

图1为本发明的电路示意图。

具体实施例

如图1所示，一种悬浮跟随稳压电源电路，其包括：负反馈模块1、运算放大器OTA、MOS管、输入电源VDD、基准电路2，所述MOS管为PMOS管，负反馈模块1包括电容和电阻，基准电路2包括电源端V，输出端V1，接地端V0，电源端V连接输入电源VDD，输出端V1连接运算放大器OTA的同向输入端T1控制运算放大器OTA的同向输入端T1输入电压大小Vref，运算放大器OTA的反向输入端T2接负反馈模块1中的电阻R1一端、电阻R2一端，反向输入端T2输入电压大小为Vfb，运算放大器OTA的电源端T连接输入电源VDD，运算放大器OTA的接地端T3连接基准电路的接地端V0、负反馈模块1中的电阻R1另一端、电阻R0一端、MOS管的漏端D，所述接地端T3与基准电路2的接地端V0的电压大小VDD_follow由PMOS管的漏端D和负反馈模块1中的电阻R1另一端、电阻R0一端的输出电压控制，运算放大器OTA的输出端T4连接负反馈模块1中的电容C0一端，电容C0的另一端连接电阻R0的另一端，电阻R2另一端连接输入电源VDD、PMOS管的栅端G，输出端T4控制负反馈模块1和栅端G的输入电压，PMOS管的衬底B连接源端S后与输入电源VDD连接。

其工作原理如下所述：将本发明应用于芯片内部集成电路中的控制电路，基准电路2输出端V1输出电压Vref，控制运算放大器OTA的同向输入端T1输入电压大小，运算放大器OTA的反向输入端T2由负反馈模块1的输出电压Vfb控制，运算放大器OTA的接地端T3与基准电路2的接地端V0的电压大小VDD_follow由PMOS管的漏端D和负反馈模块1的输出电压控制，运算放大器OTA的输出端T4控制负反馈模块1和PMOS管的栅端G的输入电压；负反馈模块1输出电压大小VDD_follow与基准电路2产生的标准参考电压作比较进而产生运算放大器OTA的输入电压Vref，如果负反馈模块1输出电压大小VDD_follow大于标准参考电压，由于这里的反馈电压接在运算放大器OTA的反相端，那么运算放大器OTA输出端T4输出电压则为一个负值，从而使得PMOS管控制电压减小，用以调控更小的输出电流通过负反馈模块1降低输出电压Vfb，负反馈环路的形成最终使运算放大器OTA的同向输入端T1输入电压Vref与标准参考电压相等，从而将输出电压稳定在一个固定值。具体例子如下所述，基准电路2产生一个参考电压U1≈1.25V，U1=Vref-VDD_follow，运算放大器OTA的同向输入端T1与反向输入端T2电压大小相等即Vref =Vfb，VDD-VDD_ follow=V1*(1+R2/R1)，通过调整R2，R1的比例，可以让VDD-VDD_follow的电压差值保持在5V，3.3V，……等不同的电压差，由上述计算式可知，VDD_follow可以跟随VDD变化，不管外围输入电源VDD如何变化，输出电压VDD_follow始终保持一定的电压差跟随，是一个稳定的悬浮跟随输出电源，那么芯片内部的控制电路就能保持在符合规范的电压范围工作。

Claims (3)

1.一种悬浮跟随稳压电源电路，其特征在于，其包括：基准电路、运算放大器OTA、MOS管、输入电源VDD、负反馈模块，所述基准电路包括电源端V，输出端V1，接地端V0，所述电源端V连接输入电源VDD，所述输出端V1连接所述运算放大器OTA的同向输入端T1控制所述运算放大器OTA的同向输入端T1输入电压大小Vref，所述运算放大器OTA的反向输入端T2接所述负反馈模块的输出，所述反向输入端T2输入电压大小为Vfb，所述运算放大器OTA的电源端T连接输入电源VDD，所述运算放大器OTA的接地端T3分别连接所述基准电路的接地端V0、所述负反馈模块、所述MOS管的漏端D，所述接地端T3与所述基准电路的接地端V0的电压大小VDD_follow由MOS管的漏端D和所述负反馈模块的输出电压控制，所述运算放大器OTA的输出端T4连接所述负反馈模块的输入端、所述MOS管的栅端G，控制所述负反馈模块和所述栅端G的输入电压，所述MOS管的衬底B连接源端S后与所述输入电源VDD连接。

2.根据权利要求1所述的一种悬浮跟随稳压电源电路，其特征在于，所述MOS管为PMOS管。

3.根据权利要求1所述的一种悬浮跟随稳压电源电路，所述负反馈模块包括电容和电阻，所述运算放大器OTA的反向输入端T2接所述负反馈模块中的电阻R1一端、电阻R2一端，所述运算放大器OTA的接地端T3连接所述负反馈模块中的所述电阻R1另一端、电阻R0一端，所述运算放大器OTA的输出端T4连接所述负反馈模块中的电容C0一端，所述电容C0的另一端连接所述电阻R0的另一端，所述电阻R2另一端连接输入电源VDD。