CN110165889A - 一种低压差稳压电路装置 - Google Patents

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姜桂宾
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Abstract

本发明公开了一种低压差稳压电路装置，包括用于将输入电压进行升压，为所述低压差稳压电路装置提供高电压源的Boost电路单元，用于将升压后的输入电压进行调整，并为稳压调整管提供偏置电流的偏置电流电路单元，用于提供原始输入电压和将接收的调整后的输出电流提供至负载电路的稳压电路单元。本发明能够通过Boost电路单元将输入电源进行升压，通过偏置电流电路单元调整负载电路的偏置电流，在保证输出稳压精度的前提下，降低减小输入输出压差，适用于输入电源范围宽的电路，且要求在低压工作时，可达到输入输出压差接近零的效果。

Description

一种低压差稳压电路装置
技术领域
本发明涉及集成电路领域，具体涉及一种低压差稳压电路装置。
背景技术
在电子设备中，电源电压通常都可能在较大的范围内变化，例如便携式设备中的锂离子电池充足电时能够提供4.2伏特的电压，放电完后仅能提供2.3伏特的电压，变化范围很大。而电子设备的工作电路通常需要稳定的电源电压，因此目前通常在电源的输入端加入低压差稳压器(LDO:Low Dropout Regulator)，由于低压差稳压器具有设定的稳压电压，其首先将实际电源电压转换为所述设定的稳压电压，再将转换后的稳压电压提供给工作电路，这样就保证了电子设备的输入电源电压变化时，通过低压差稳压器提供给工作电路的电压始终稳定。
但是，在对现有技术的研究与实践过程中，本发明的发明人发现，目前的低压差稳压电路输入电压压差仍然偏大，在输入输出要求压差低于1V时，无法实现稳压效果，并且适用输入电压范围较小；另外，在现有技术中，采用线性稳压电路对输入输出电压压差大，最低要求一般要大于2V，并且稳压精度与输入输出压差有关，在低输入电压条件下出现精度变差的缺陷。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种低压差稳压电路装置，适用于输入电源范围宽的电路，实现输入输出压差低的效果。
为解决上述问题，本发明的一个实施例提供一种低压差稳压电路装置，包括Boost电路单元、偏置电流电路单元和稳压电路单元；其中，
所述Boost电路单元的第一输入端用于接收输入的工作电压，所述Boost电路单元的第二输入端用于接收输入的参考电压，所述Boost电路单元的输出端输出用于负载工作的负载电流；所述Boost电路单元用于将输入电压进行升压，为所述低压差稳压电路装置提供高电压源；
所述偏置电流电路单元的第一端用于接收所述Boost电路单元升压后的输入电压，所述偏置电流电路单元的第二端用于将升压后的输入电压进行调整，为稳压调整管提供偏置电流；
所述稳压电路单元的第一端用于提供原始输入电压，所述稳压电路单元的第二端用于接收所述偏置电流电路单元提供的输出电流，所述稳压电路单元的第三端用于提供调整后的输出电流至负载电路。
进一步地，所述稳压电路单元包括输入电源、稳压电路和负载电路；其中，
所述输入电源，用于为所述Boost电路单元提供原始输入电压；
所述稳压电路，用于将分别通过所述Boost电路单元升压后和所述偏置电流电路单元调整提供的偏置电流传递至所述负载电路；其中，所述稳压电路包括稳压芯片和稳压调整管；
所述负载电路，用于接收所述偏置电流以使负载电路正常工作。
进一步地，所述偏置电流电路单元包括用于调整升压电源后为所述稳压电路单元提供偏置电流的两个电阻和两个电容。
进一步地，所述Boost电路单元具体为DC-DC升压拓扑电路。
进一步地，所述Boost电路单元的输出电压与稳压电源输出电压压差必须大于第一公式的要求，所述第一公式具体为：
其中，Uo_Boost为Boost电路单元的输出电压，Uo为输出稳压电压，Iout为输出电流，R1为偏置电阻，β为调整管T1放大倍数，Vbe为调整管be之间PN 结压降，Vf为二极管正向压降。
进一步地，所述偏置电流电路单元包括第一电容、第一电阻、第二电阻、第一单向二极管和第二单向二极管；其中，所述第一电容的第一端分别连接所述Boost电路单元的第二端和所述稳压电路单元的接地端，所述第一电容的第二端分别连接所述Boost电路单元的第三端和所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端与所述第二单向二极管的输入端连接，所述第二单向二极管的输出端分别连接所述第一单向二极管的输出端和所述稳压电路单元，所述第一电阻的第一端分别连接所述Boost电路单元的第一端和所述稳压电路单元的输入端，所述第一电阻的第二端与所述第一单向二极管的输入端连接，所述第一单向二极管的输出端分别连接所述第二单向二极管的输出端和所述稳压电路单元。
进一步地，所述偏置电流电路单元还包括：第一电容、第二电阻和第二单向二极管；所述第一电容的第一端分别连接所述Boost电路单元的第二端和所述稳压电路单元的接地端，所述第一电容的第二端分别连接所述Boost电路单元的第三端和所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端与所述第二单向二极管的输入端连接，所述第二单向二极管的输出端分别连接所述稳压调整管的基极和所述稳压芯片的第二端。
进一步地，所述Boost电路单元的输入端分别连接所述偏置电流电路单元的输入端和所述稳压电路单元的输入端，所述Boost电路单元的输出端分别连接所述偏置电流电路单元的输出端和所述稳压电路单元的接地端。
进一步地，所述稳压调整管为NPN型三极管，所述稳压调整管的基极用于接收调整后的偏置电流，所述稳压调整管的集电极用于接收输入的工作电压，所述稳压调整管的发射极用于提供调整后的输出电流至所述稳压电路单元。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明提供了一种低压差稳压电路装置，包括用于将输入电压进行升压，为所述低压差稳压电路装置提供高电压源的Boost电路单元，用于将升压后的输入电压进行调整，并为稳压调整管提供偏置电流的偏置电流电路单元，用于提供原始输入电压和将接收的调整后的输出电流提供至负载电路的稳压电路单元。本发明能够通过Boost电路单元将输入电源进行升压，通过偏置电流电路单元调整负载电路的偏置电流，在保证输出稳压精度的前提下，降低减小输入输出压差，适用于输入电源范围宽的电路，且要求在低压工作时，可达到输入输出压差接近零的效果。
附图说明
图1为本发明实施例提供的低压差稳压电路装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的低压差稳压电路装置的电路连接示意图；
图3为本发明实施例提供的稳压电源电路模块的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的标准稳压电源电路的电路原理图；
图5为本发明实施例提供的低压差稳压电路装置的另一种电路连接示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5。
如图1所示，本实施例提供的一种低压差稳压电路装置，包括Boost电路单元100、偏置电流电路单元200和稳压电路单元300；其中，
所述Boost电路单元100的第一输入端用于接收输入的工作电压，所述Boost 电路单元100的第二输入端用于接收输入的参考电压，所述Boost电路单元100 的输出端输出用于负载工作的负载电流；所述Boost电路单元100用于将输入电压进行升压，为所述低压差稳压电路装置提供高电压源；
所述偏置电流电路单元200的第一端用于接收所述Boost电路单元100升压后的输入电压，所述偏置电流电路单元200的第二端用于将升压后的输入电压进行调整，为稳压调整管提供偏置电流；
所述稳压电路单元300的第一端用于提供原始输入电压，所述稳压电路单元300的第二端用于接收所述偏置电流电路单元200提供的输出电流，所述稳压电路单元300的第三端用于提供调整后的输出电流至负载电路。
具体的，如图2所示，本实施例还提供了一种实现所述低压差稳压电路装置的电路。通过一个BOOST电路，将输入电源进行升压，调整管T1的偏置电流由输入电源通过R1、D1和升压后电源通过R2、D2联合提供，在输入电源与输出电压低的时候，主要通过升压后电源通过R2、D2提供。理论上讲，本电路的优势是输入输出电压工作范围可以接近0V，电路适用范围广。
在优选的实施例中，如图3所示，所述稳压电路单元300包括输入电源301、稳压电路302和负载电路303；其中，
所述输入电源301，用于为所述Boost电路单元100提供原始输入电压；
所述稳压电路302，用于将分别通过所述Boost电路单元100升压后和所述偏置电流电路单元200调整提供的偏置电流传递至所述负载电路303；其中，所述稳压电路302包括稳压芯片和稳压调整管；
所述负载电路303，用于接收所述偏置电流以使负载电路正常工作。
在优选的实施例中，所述偏置电流电路单元包括用于调整升压电源后为所述稳压电路单元提供偏置电流的两个电阻和两个电容。
在优选的实施例中，所述Boost电路单元具体为DC-DC升压拓扑电路。
在优选的实施例中，所述Boost电路单元的输出电压与稳压电源输出电压压差必须大于第一公式的要求，所述第一公式具体为：
其中，Uo_Boost为Boost电路单元的输出电压，Uo为输出稳压电压，Iout为输出电流，R1为偏置电阻，β为调整管T1放大倍数，Vbe为调整管be之间PN 结压降，Vf为二极管正向压降。
具体的，如图4所示，在输入电源与输出电压差较低时小于式1ΔU时，输出电压就会出现不稳定的情况，因此，Boost电路原理可以是任何DC-DC升压拓扑，只要在输入电源最低情况下，能够为调整管提供足够偏置电流即可，即 Boost电压与输出电压压差ΔU必须大于第一公式的要求。
在优选的实施例中，所述偏置电流电路单元200包括第一电容、第一电阻、第二电阻、第一单向二极管和第二单向二极管；其中，所述第一电容的第一端分别连接所述Boost电路单元100的第二端和所述稳压电路单元300的输出端，所述第一电容的第二端分别连接所述Boost电路单元100的第三端和所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端与所述第二单向二极管的输入端连接，所述第二单向二极管的输出端分别连接所述第一单向二极管的输出端和所述稳压电路单元300，所述第一电阻的第一端分别连接所述Boost电路单元100的第一端和所述稳压电路单元300的输入端，所述第一电阻的第二端与所述第一单向二极管的输入端连接，所述第一单向二极管的输出端分别连接所述第二单向二极管的输出端和所述稳压电路单元300。
在优选的实施例中，所述偏置电流电路单元200还包括：第一电容、第二电阻和第二单向二极管；所述第一电容的第一端分别连接所述Boost电路单元 100的第二端和所述稳压电路单元300的接地端，所述第一电容的第二端分别连接所述Boost电路单元100的第三端和所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端与所述第二单向二极管的输入端连接，所述第二单向二极管的输出端分别连接所述稳压调整管的基极和所述稳压芯片的第二端。
具体的，如图5所示，本实施例还提供了实现低压差稳压电路装置的另一种电路连接方式，在此连接方式中，R1和D1并不是必须的，因此电路可简化为图5中的电路。
在优选的实施例中，所述Boost电路单元100的输入端分别连接所述偏置电流电路单元200的输入端和所述稳压电路单元300的输入端，所述Boost电路单元100的输出端分别连接所述偏置电流电路单元200的输出端和所述稳压电路单元300的接地端。
在优选的实施例中，所述稳压调整管为NPN型三极管，所述稳压调整管的基极用于接收调整后的偏置电流，所述稳压调整管的集电极用于接收输入的工作电压，所述稳压调整管的发射极用于提供调整后的输出电流至所述稳压电路单元300。
本实施例提供的一种低压差稳压电路装置，包括用于将输入电压进行升压，为所述低压差稳压电路装置提供高电压源的Boost电路单元，用于将升压后的输入电压进行调整，并为稳压调整管提供偏置电流的偏置电流电路单元，用于提供原始输入电压和将接收的调整后的输出电流提供至负载电路的稳压电路单元。本发明能够通过Boost电路单元将输入电源进行升压，通过偏置电流电路单元调整负载电路的偏置电流，在保证输出稳压精度的前提下，降低减小输入输出压差，适用于输入电源范围宽的电路，且要求在低压工作时，可达到输入输出压差接近零的效果。
以上对本发明实施例所提供的一种低压差稳压电路装置进行了详细介绍，本文中采用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想：同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种低压差稳压电路装置，其特征在于，包括Boost电路单元、偏置电流电路单元和稳压电路单元；其中，
所述Boost电路单元的第一输入端用于接收输入的工作电压，所述Boost电路单元的第二输入端用于接收输入的参考电压，所述Boost电路单元的输出端输出用于负载工作的负载电流；所述Boost电路单元用于将输入电压进行升压，为所述低压差稳压电路装置提供高电压源；
所述偏置电流电路单元的第一端用于接收所述Boost电路单元升压后的输入电压，所述偏置电流电路单元的第二端用于将升压后的输入电压进行调整，为稳压调整管提供偏置电流；
所述稳压电路单元的第一端用于提供原始输入电压，所述稳压电路单元的第二端用于接收所述偏置电流电路单元提供的输出电流，所述稳压电路单元的第三端用于提供调整后的输出电流至负载电路。
2.根据权利要求1所述的低压差稳压电路装置，其特征在于，所述稳压电路单元包括输入电源、稳压电路和负载电路；其中，
所述输入电源，用于为所述Boost电路单元提供原始输入电压；
所述稳压电路，用于将分别通过所述Boost电路单元升压后和所述偏置电流电路单元调整提供的偏置电流传递至所述负载电路；其中，所述稳压电路包括稳压芯片和稳压调整管；
所述负载电路，用于接收所述偏置电流以使负载电路正常工作。
3.根据权利要求1所述的低压差稳压电路装置，其特征在于，所述偏置电流电路单元包括用于调整升压电源后为所述稳压电路单元提供偏置电流的两个电阻和两个电容。
4.根据权利要求1所述的低压差稳压电路装置，其特征在于，所述Boost电路单元具体为DC-DC升压拓扑电路。
5.根据权利要求4所述的低压差稳压电路装置，其特征在于，所述Boost电路单元的输出电压与稳压电源输出电压压差必须大于第一公式的要求，所述第一公式具体为：
其中，Uo_Boost为Boost电路单元的输出电压，Uo为输出稳压电压，Iout为输出电流，R1为偏置电阻，β为调整管T1放大倍数，Vbe为调整管be之间PN结压降，Vf为二极管正向压降。
6.根据权利要求1所述的低压差稳压电路装置，其特征在于，所述偏置电流电路单元包括第一电容、第一电阻、第二电阻、第一单向二极管和第二单向二极管；其中，所述第一电容的第一端分别连接所述Boost电路单元的第二端和所述稳压电路单元的接地端，所述第一电容的第二端分别连接所述Boost电路单元的第三端和所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端与所述第二单向二极管的输入端连接，所述第二单向二极管的输出端分别连接所述第一单向二极管的输出端和所述稳压电路单元，所述第一电阻的第一端分别连接所述Boost电路单元的第一端和所述稳压电路单元的输入端，所述第一电阻的第二端与所述第一单向二极管的输入端连接，所述第一单向二极管的输出端分别连接所述第二单向二极管的输出端和所述稳压电路单元。
7.根据权利要求1和2所述的低压差稳压电路装置，其特征在于，所述偏置电流电路单元还包括：第一电容、第二电阻和第二单向二极管；所述第一电容的第一端分别连接所述Boost电路单元的第二端和所述稳压电路单元的接地端，所述第一电容的第二端分别连接所述Boost电路单元的第三端和所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端与所述第二单向二极管的输入端连接，所述第二单向二极管的输出端分别连接所述稳压调整管的基极和所述稳压芯片的第二端。
8.根据权利要求1所述的低压差稳压电路装置，其特征在于，所述Boost电路单元的输入端分别连接所述偏置电流电路单元的输入端和所述稳压电路单元的输入端，所述Boost电路单元的输出端分别连接所述偏置电流电路单元的输出端和所述稳压电路单元的接地端。
9.根据权利1和2所述的低压差稳压电路装置，其特征在于，所述稳压调整管为NPN型三极管，所述稳压调整管的基极用于接收调整后的偏置电流，所述稳压调整管的集电极用于接收输入的工作电压，所述稳压调整管的发射极用于提供调整后的输出电流至所述稳压电路单元。
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