CN107704005A - 负电压线性稳压源 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种负电压线性稳压源，包括负电压线性稳压源和软启动电路，所述软启动电路包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第一使能开关、第二使能开关、电容和恒流源，用于以防止输出电压过冲；所述负电压线性稳压源包括误差放大器、输出功率管、第一反馈电阻以及第二反馈电阻，用于提供负的稳定的输出电压。与相关技术相比，本发明软启动功能的负电压线性稳压源结构简单、稳压性能好，成本低易于实现与集成。

Description

负电压线性稳压源
技术领域
本发明涉及电子电路及半导体，尤其涉及一种负电压线性稳压源。
背景技术
随着集成电路的规模化和高度集成化，各元器件之间对电源电压的需求也不相同，线性稳压源的输出功率比输入功率低，反应速度快，成为高度集成电路设备中不可或缺的一部分，而低压差线性稳压源(LDO)是一种新的集成电路稳压器，具有较高的电源抑制比，通过集成误差放大器和输出功率管来保持输出电压的稳定。
现有技术中的LDO容易造成输出电压瞬时过冲和负载电流冲击现象，影响电路的使用寿命，而带有软启动功能的LDO电路结构复杂，且不适用负电压输出的线性稳压源。
因此，有必要提供一种新的负电压线性稳压源来解决上述问题。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种负电压线性稳压源，旨在解决现有的线性稳压源中容易造成电压瞬时过冲，负载电流冲击过大等问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种负电压线性稳压源，包括负电压线性稳压源和软启动电路，所述软启动电路包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第一使能开关、第二使能开关、电容和恒流源，用于防止输出电压过冲；所述负电压线性稳压源包括误差放大器、输出功率管、第一反馈电阻和第二反馈电阻，用于提供负的稳定的输出电压；
所述误差放大器的输出端连接所述输出功率管的栅极，所述误差放大器的正向输入端连接于所述第一反馈电阻和所述第二反馈电阻之间，所述误差放大器的反向输入端接地，所述误差放大器的正电源端接地，负电源端接负输入电源，信号端接使能信号；
所述输出功率管的漏极接输出端，所述输出功率管的源级接负输入电源；
所述第一反馈电阻一端连接恒定的正参考电压，另一端与所述第二反馈电阻连接，所述第二反馈电阻一端与所述第一反馈电阻连接，另一端与所述输出端连接。
所述第一晶体管的栅极连接于所述电容和所述第二晶体管漏极之间，所述第一晶体管的源级连接所述误差放大器的正向输入端，所述第一晶体管的漏极连接所述输出端；
所述第二晶体管的栅极连接所述第三晶体管的栅极，源级接地，漏极通过所述电容连接负输入电源，所述第三晶体管的漏极通过所述恒流源连接负输入电源，源级接地，所述第三晶体管的漏极与栅极连接形成二极管形式；
所述第一使能开关的漏极连接所述电容与所述第二晶体管漏极之间，源级连接所述负输入电源，栅极连接使能信号；
所述第二使能开关的栅极连接使能信号，所述第二使能开关的漏极连接所述第一反馈电阻和所述第二反馈电阻之间，源级接地。
优选的，所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第三晶体管为PMOSFET管。
优选的，所述输出功率管、所述第一使能开关、所述第二使能开关为NMOSFET管。
优选的，第二晶体管和第三晶体管构成电流镜像。
与相关技术相比较，本发明提供的与相关技术相比较，本发明提供的一种负电压线性稳压源通过软启动电路降低了输出功率管的瞬时功率，保护输出功率管，解决无软启动线性稳压源启动过程中输出电压过冲问题，电路结构简单、面积小、成本低且易于实现。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1为本发明的负电压线性稳压源电路图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供了一种负电压线性稳压源，包括负电压线性稳压源和软启动电路，所述软启动电路包括第一晶体管PM1、第二晶体管PM2、第三晶体管PM3、第一使能开关NM2、第二使能开关NM3、电容C1和恒流源I1，用于以防止输出电压过冲；所述负电压线性稳压源包括误差放大器AMP、输出功率管NM1、第一反馈电阻R1、第二反馈电阻R2，用于提供负的不受电源波动和负载变化影响的稳定的输出电压。
所述误差放大器AMP的输出端连接所述输出功率管NM1的栅极，所述误差放大器AMP的正向输入端连接于所述第一反馈电阻R1和所述第二反馈电阻R2之间，所述误差放大器AMP的反向输入端接地GND，所述误差放大器AMP的正电源端接地GND，负电源端接负输入电源VEE，信号端接使能信号PD。
所述输出功率管NM1的漏极接输出端VOUT，所述输出功率管NM1的源级接负输入电源VEE。
所述第一反馈电阻R1一端连接恒定的正参考电压VREF，另一端与所述第二反馈电阻R2连接，所述第二反馈电阻R2一端与所述第一反馈电阻R1连接，另一端与所述输出端VOUT连接。
误差放大器AMP通过实时调整输出功率管NM1的栅极电压，控制流过NM1的电流以适应不同负载需求，使得第一反馈电阻R1和第二反馈电阻R2之间的反馈点INN的电压与GND电压一直保持相等，输出电压等于-VREF/R1*R2，输出端VOUT的电压不随负电源VEE电压变化，也不随负载电流而变化，通过调整第一反馈电阻R1和第二反馈电阻R2的比值来调整输出电压。
所述第一晶体管PM1的栅极连接于所述电容C1和所述第二晶体管PM2漏极之间，所述第一晶体管PM1的源级连接所述误差放大器AMP的正向输入端，所述第一晶体管PM1的漏极连接所述输出端VOUT，用所述第一晶体管PM1充当可变电阻。
所述第二晶体管PM2的栅极连接所述第三晶体管PM3的栅极，源级接地GND，漏极通过所述电容C1连接负输入电源VEE，所述第三晶体管PM3的漏极通过所述恒流源I1连接负输入电源VEE，源级接地GND，所述第三晶体管PM3的漏极与栅极连接形成二极管形式，通过所述恒流源I1给所述电容C1充电，来产生所述第一晶体管PM1的栅极控制电压。
所述第一使能开关NM2的漏极连接所述电容C1与所述第二晶体管PM2漏极之间，源级连接所述负输入电源VEE，栅极连接使能信号PD。
所述第二使能开关NM3的栅极连接使能信号PD，所述第二使能开关NM3的漏极连接所述第一反馈电阻R1和所述第二反馈电阻R2之间，源级接地GND。
当使能信号PD为高电位时线性稳压源关闭，即误差放大器AMP和输出功率管NM1关闭，软启动电路处于复位状态，使能开关第一使能开关NM2和第二使能开关NM3导通，电容C1处于放电状态，电容C1连接的第一晶体管PM1的栅极电压为负的电压VEE，PM1导通旁路了第二反馈电阻R2，由于第二使能开关NM3导通，误差放大器AMP反馈点INN的电压为0，输出端VOUT电压为0。
当使能信号PD为低电位时线性稳压源开启，误差放大器AMP和输出功率管NM1工作，使能开关第一使能开关NM2和第二使能开关NM3关闭，所述恒流源I1与所述第二晶体管和所述第三晶体管组成的电流镜像给所述电容C1充电，由于所述电容C1的电压即所述第一晶体管PM1的栅极电压不会立即上升，所述输出端VOUT电压趋近于0V，所述电容C1的电压缓慢上升，所述第一晶体管PM1的栅极电压也随着缓慢上升，所述第一晶体管PM1的导通电阻也随着上升，所述第一晶体管PM1和第二反馈电阻R2的并联电阻增加，所述输出端VOUT的电压从0V开始缓慢下降，当所述第一晶体管PM1的栅极电压上升到所述第一晶体管PM1关闭，所述第一晶体管PM1和所述第二反馈电阻R2的并联电阻值为所述第二反馈电阻R2阻值，所述输出端VOUT电压为VREF/R1*R2的设定值，从而实现所述输出端VOUT的电压从0V缓慢下降到设定值的软启动过程，通过调整所述电容C1充电的时间，可以调整软启动的时间。
所述第一晶体管PM1、第二晶体管PM2、第三晶体管PM3为PMOSFET管，所述输出功率管NM1、第一使能开关NM2、第二使能开关NM3为NMOSFET管。
与相关技术相比较，本发明提供的一种负电压线性稳压源通过软启动电路降低了输出功率管的瞬时功率，解决输出电压过冲，负载电流冲击，电路结构简单、成本低且易于实现与集成。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种负电压线性稳压源，包括负电压线性稳压源和软启动电路，其特征在于：所述软启动电路包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第一使能开关、第二使能开关、电容和恒流源，用于防止输出电压过冲；所述负电压线性稳压源包括误差放大器、输出功率管、第一反馈电阻和第二反馈电阻，用于提供负的稳定的输出电压；
所述误差放大器的输出端连接所述输出功率管的栅极，所述误差放大器的正向输入端连接于所述第一反馈电阻和所述第二反馈电阻之间，所述误差放大器的反向输入端接地，所述误差放大器的正电源端接地，负电源端接负输入电源，信号端接使能信号；
所述输出功率管的漏极接输出端，所述输出功率管的源级接负输入电源；
所述第一反馈电阻一端连接恒定的正参考电压，另一端与所述第二反馈电阻连接，所述第二反馈电阻一端与所述第一反馈电阻连接，另一端与所述输出端连接；
所述第一晶体管的栅极连接于所述电容和所述第二晶体管漏极之间，所述第一晶体管的源级连接所述误差放大器的正向输入端，所述第一晶体管的漏极连接所述输出端；
所述第二晶体管的栅极连接所述第三晶体管的栅极，源级接地，漏极通过所述电容连接负输入电源，所述第三晶体管的漏极通过所述恒流源连接负输入电源，源级接地，所述第三晶体管的漏极与栅极连接形成二极管形式；
所述第一使能开关的漏极连接所述电容与所述第二晶体管漏极之间，源级连接所述负输入电源，栅极连接使能信号；
所述第二使能开关的栅极连接使能信号，所述第二使能开关的漏极连接所述第一反馈电阻和所述第二反馈电阻之间，源级接地。
2.根据权利要求1所述的负电压线性稳压源，其特征在于：所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第三晶体管为PMOSFET管。
3.根据权利要求1所述的负电压线性稳压源，其特征在于：所述输出功率管、所述第一使能开关、所述第二使能开关为NMOSFET管。
4.根据权利要求1所述的负电压线性稳压源，其特征在于：所述第二晶体管和所述第三晶体管构成电流镜像。
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Assignee: Shandong industry research information and Artificial Intelligence Integration Research Institute Co.,Ltd.

Assignor: HUNAN GOKE MICROELECTRONICS Co.,Ltd.

Contract record no.: X2021430000001

Denomination of invention: Negative voltage linear regulator

Granted publication date: 20191008

License type: Common License

Record date: 20210115

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