CN111488026B - 一种电源稳压电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电源稳压电路。所述电路包括：开关模块、反馈电压模块、负反馈调压模块、第一NMOS管以及逻辑模块，所述开关模块与所述反馈电压模块和所述负反馈调压模块分别连接，所述反馈电压模块与所述开关模块、所述负反馈调压模块、所述逻辑模块以及所述第一NMOS管分别连接，所述负反馈调压模块与电源、所述开关模块、所述反馈电压模块以及所述第一NMOS管分别连接，所述第一NMOS管与电源、所述反馈电压模块以及所述负反馈调压模块分别连接，所述逻辑模块与所述反馈电压模块连接。本发明提供的一种电源稳压电路，输出电压升高，反馈电压升高，负反馈电压降低，输出电压降低，最终稳定，使用的元器件少，输出的电压稳定，减小了缓冲电路的物理大小。

Description

一种电源稳压电路

技术领域

本发明涉及非易失存储器领域，尤其涉及一种电源稳压电路。

背景技术

非易失存储器中各种元件的正常使用，必须有稳定且可靠的电压才可以保证，一般提供这个电压的是一个电源稳压电路，该电路可以输出一个与电源电压和环境温度无关的稳定电压。

现有的非易失存储器的电源稳压电路如说明书附图中的图1，其工作原理是：当缓冲电路需要工作时，控制模块发出低电平使能信号EN，该信号经过一个反相器1得到高电平使能信号ENB，此时MP1管2、MP4管5、MP7管8以及MN2管15导通，VCC为电源电压，VSS为接地，电路开始工作。由参考电压VBG通过MN1管14产生电压VP1，VP1经过由MP1管2、MP2管3、MP3管4、MN2管15以及MN3管16共同组成的偏置电路后，生成偏置电压VN1，VN1通过MN4管17产生电压VN2，VN2经过MP5管6、MP6管7、MN5管12以及MN6管13共同作用，产生负反馈电压，其中MN5管12的漏极电压VP2为MP5管6和MP6管7的栅极电压，MN6管13的漏极电压VP3既为MP8管9的栅极电压，同时经过R1电阻10和C1电容11滤波后，生成一个稳定的电压，该稳定电压经过R2电阻18和R3电阻19组成的反馈电路分压后，生成输出电压VOUT，当VOUT升高时，MN5管12的源极电压就升高，由于VN2的电压等于MN5管12的源极电压与MN6管13的源极电压之和，所以MN6管13的源极电压就下降，则MN6管13的漏极电压就下降，即VP3电压下降，经过滤波后，VOUT电压就下降，整个过程与电源电压VCC无关，且输出电压较精确。

当今科技日新月异，随着科技的进步，对非易失存储器小型化的要求越来越高，但现有缓冲电路因为使用元器件较多，会占用较大的物理面积，尤其是电路中的补偿电容C1，占用的面积非常大，十分不利于非易失存储器的小型化发展。

发明内容

本发明提供的一种电源稳压电路，解决了现有缓存电路使用元器件较多，占用物理面积较大的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种电源稳压电路，所述电路包括：开关模块、反馈电压模块、负反馈调压模块、第一NMOS管以及逻辑模块；

所述开关模块与所述反馈电压模块和所述负反馈调压模块分别连接，用于控制所述电源稳压电路的工作状态；

所述反馈电压模块与所述开关模块、所述负反馈调压模块、所述逻辑模块以及所述第一NMOS管分别连接，用于产生所述电源稳压电路的输出电压的反馈电压；

所述负反馈调压模块与电源、所述开关模块、所述反馈电压模块以及所述第一NMOS管分别连接，用于根据所述反馈电压，产生负反馈电压，并调节所述负反馈电压的大小；

所述第一NMOS管与电源、所述反馈电压模块以及所述负反馈调压模块分别连接，用于产生所述低压缓存电路的输出电压，还用于根据所述负反馈电压的大小，调节所述输出电压的大小；

所述逻辑模块与所述反馈电压模块连接，用于调节所述反馈电压的大小。

可选地，所述负反馈调压模块模块包括：第二NMOS管和第一电阻；

所述第二NMOS管的栅极与所述反馈电压模块连接；

所述第二NMOS管的漏极与所述第一电阻的第一端和所述第一NMOS分别连接；

所述第二NMOS管的源极与所述开关模块和所述反馈电压模块分别连接，所述第二NMOS管用于产生所述负反馈电压；

所述第一电阻的第一端与所述第二NMOS管的漏极和所述第一NMOS管的栅极分别连接；

所述第一电阻的第二端与电源和所述第一NMOS管的漏极分别连接，所述第一电阻用于根据所述负反馈电压，调节所述负反馈电压的大小。

可选地，所述电源稳压电路应用于非易失存储器中，所述非易失存储器包括控制模块；

所述控制模块与所述开关模块连接，用于向所述开关模块发送使能信号，所述使能信号用于控制所述开关模块的通断。

可选地，所述开关模块包括：第三NMOS管；

所述第三NMOS管的栅极与所述控制模块连接；

所述第三NMOS管的漏极与第二NMOS管的源极和所述反馈调压模块分别连接；

所述第三NMOS管的源极接地，所述第三NMOS管用于根据所述使能信号导通所述电源稳压电路，或者，根据所述使能信号，关断所述电源稳压电路。

可选地，所述反馈电压模块包括：第二电阻和第三电阻；

所述第二电阻的第一端与所述第一NMOS管的源极连接；

所述第二电阻的第二端与所述第二NMOS管的栅极和所述第三电阻的第一端分别连接；

所述第二电阻的第三端与所述逻辑模块连接；

所述第三电阻的第一端与所述第二NMOS管的栅极和所述第二电阻的第二端分别连接；

所述第三电阻的第二端与所述第二NMOS管的源极和所述第三NMOS管的漏极分别连接；

其中，所述第三电阻与所述第二电阻共同作用，产生所述反馈电压。

可选地，所述第一NMOS管的栅极与所述第二NMOS管的漏极和所述第一电阻的第一端分别连接；

所述第一NMOS管的漏极与所述电源和所述第一电阻的第二端分别连接；

所述第一NMOS管的源极与所述第二电阻的第一端连接，所述第一NMOS管的源极电压即为所述电源稳压电路的输出电压，所述第一NMOS管还用于根据所述负反馈电压的大小，调节所述输出电压的大小。

可选地，所述电源稳压电路应用于非易失存储器中，所述非易失存储器包括数字电路模块；

所述数字电路模块与所述逻辑模块连接，用于向所述逻辑模块发送调阻信号，所述调阻信号用于控制所述逻辑模块的工作状态。

可选地，所述逻辑模块包括：逻辑电路；

所述逻辑电路与所述第二电阻的第三端连接，所述逻辑电路用于根据所述调阻信号，调节所述第二电阻的电阻值。

可选地，当所述输出电压升高时，所述反馈电压跟随升高；

所述反馈电压升高时，根据所述第二NMOS管自身特性，所述第二NMOS管的漏极电流升高；

所述第二NMOS管的漏极电流升高时，根据所述第一电阻自身特性，加在所述第一电阻上的电压升高，使得所述负反馈电压降低；

所述负反馈电压降低，根据所述第一NMOS管自身特性，所述第一NMOS管的源极电压降低，则所述输出电压降低，最终达到稳定的输出电压。

可选地，当所述使能信号为高电平时，所述第三NMOS管导通，所述电源稳压电路开始工作；

当所述使能信号为低电平时，所述第三NMOS管关断，所述电源稳压电路停止工作。

与现有技术相比，本发明提供的一种电源稳压电路，采用了一个负反馈调压模块，对输出电压的反馈电压进行精确调节，输出电压又根据负反馈电压来精确调节，实现了与电源电压无关的输出电压调节，并且省略了补偿电容。本发明提供的一种电源稳压电路，使用的元器件很少，并且没有补偿电容，且输出的电压稳定可靠，大大减小了缓冲电路的物理大小，有利于非易失存储器的小型化发展。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有电源稳压电路的示意图；

图2是本发明一种电源稳压电路的模块示意图；

图3是本发明一种电源稳压电路的示意图；

图4是本发明一种电源稳压电路仿真波形图。

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作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。

参照图2，示出了电源稳压电路的模块示意图，具体可以包括：

开关模块20、反馈电压模块30、负反馈调压模块40、第一NMOS管50以及逻辑模块60。

开关模块20与反馈电压模块30和负反馈调压模块40分别连接，用于控制电源稳压电路的工作状态，电源稳压电路的工作状态分别为正常工作状态和停止工作状态，反馈电压模块30与开关模块20、负反馈调压模块40、逻辑模块60以及第一NMOS管50分别连接，用于产生电源稳压电路的输出电压的反馈电压，负反馈调压模块40与电路的电源、开关模块20、反馈电压模块30以及第一NMOS管50分别连接，用于根据反馈电压，产生负反馈电压，并调节负反馈电压的大小，第一NMOS管50与电路的电源、反馈电压模块30以及负反馈调压模块40分别连接，用于产生低压缓存电路的输出电压，还用于根据负反馈电压的大小，调节输出电压的大小，逻辑模块60与反馈电压模块30连接，用于调节反馈电压的大小。

可选地，参照图3，本发明电路中负反馈调压模块模块40包括：第二NMOS管401(图3中mn2)和第一电阻402(图3中r0)。

第二NMOS管401的栅极与反馈电压模块30连接，第二NMOS管401的漏极与第一电阻402的第一端和第一NMOS管50(图3中mn1)的栅极分别连接，第二NMOS管401的源极与开关模块20和反馈电压模块30分别连接，第二NMOS管401用于在导通工作时，对反馈电压精确放大，从而产生精确的负反馈电压。

第一电阻402的第一端与第二NMOS管401的漏极和第一NMOS管的栅极分别连接，第一电阻402的第二端与电源和第一NMOS管50的漏极分别连接，第一电阻402因为与第二NMOS管401的漏极串联，所以第二NMOS管401的漏极电流升高时，加在第一电阻402上的电压就升高，而负反馈电压取自第二NMOS管401的漏极与第一电阻402的第一端之间，所以负反馈电压就会降低。

可选地，参照图3，本发明电路应用于存储器中，存储器中有控制模块70，控制模块70与开关模块20连接，控制模块70用于向开关模块20发送使能信号en，该使能信号用于控制开关模块20的通断。

可选地，参照图3，本发明电路中开关模块20包括：第三NMOS管201(图3中mn3)。

第三NMOS管201的栅极与控制模块70连接，第三NMOS管201的漏极与第二NMOS管401的源极和反馈调压模块30分别连接，第三NMOS管201的源极接地，第三NMOS管201用于根据使能信号导通电源稳压电路，或者，根据使能信号，关断电源稳压电路，本发明实施例中，当使能信号为高电平时，第三NMOS管201导通，电源稳压电路开始工作，当使能信号为低电平时，第三NMOS管201关断，电源稳压电路停止工作。

可选地，参照图3，本发明电路中反馈电压模块30包括：第二电阻301(图3中r1)和第三电阻302(图3中r2)。

第二电阻301的第一端与第一NMOS管50的源极连接，第二电阻301的第二端与第二NMOS管401的栅极和第三电阻302的第一端分别连接，第二电阻301的第三端与逻辑模块60连接。

第三电阻302的第一端与第二NMOS管401的栅极和第二电阻301的第二端分别连接，第三电阻302的第二端与第二NMOS管401的源极和第三NMOS管201的漏极分别连接，第三电阻302与第二电阻301共同作用，产生反馈电压，在第二电阻301的第二端与第三电阻302的第一端之间，取一个电压，该电压即为反馈电压，该反馈电压为电源稳压电路输出电压的反馈电压。

可选地，参照图3，本发明电路中第一NMOS管50的栅极与第二NMOS管401的漏极和第一电阻402的第一端分别连接，第一NMOS管50的漏极与电源和第一电阻402的第二端分别连接，第一NMOS管50的源极与第二电阻301的第一端连接，第一NMOS管50的源极电压即为电源稳压电路的输出电压，因为第一NMOS管50的栅极电压是负反馈电压，所以根据负反馈电压的大小，输出电压的大小也随之变化。

综上所述，本发明的电源稳压电路，仅仅采用三个NMOS管，三个电阻以及一个逻辑电路，通过一个反馈和一个负反馈的作用机制，实现输出电压VOUT升高，反馈电压V1也升高，加在第一电阻上的电压升高，使得负反馈电压V2降低，从而达到VOUT降低，最终稳定的目的。

可选地，参照图3，存储器还包括数字电路模块80，数字电路模块80与逻辑模块60连接，用于向逻辑模块60发送调阻信号，该调阻信号用于控制逻辑模块60的工作状态。逻辑模块60包括：逻辑电路，逻辑电路与第二电阻301的第三端连接，逻辑电路用于根据调阻信号，调节第二电阻301的电阻值，第二电阻301为一个可调节电阻值的调阻电阻，假设需要第二电阻的电阻值为1欧姆，则逻辑电路可以根据调阻信号，将第二电阻301的电阻值调节到1欧姆，本发明实施例中采用的逻辑电路为一般电路中使用的逻辑电路，可以对调阻电阻进行电阻值调节的逻辑电路都可以运用在本发明实施例中，在此不做具体限定。

综上所述，对比图3与现有技术电路，本发明电路的工作原理是：当需要电源稳压电路工作时，控制模块70发出使能信号en，该使能信号为高电平，使得第三NMOS管201导通，并通过第三NMOS管201的源极接地vss，整个电源稳压电路开始工作，第一NMOS管50的源极输出电压vout，假定此时vout电压稳定，由于vout的电压经过第二电阻301和第三电阻302的分压作用，产生反馈电压v1，则v1的电压值稳定，其作为第二NMOS管401的栅极电压，由MOS管特性可知，第二NMOS管401的漏极电压值稳定，漏极电流值稳定，加在第一电阻402上的电压稳定，则取第一电阻402与第二NMOS管401的漏极之间的电压v2也是稳定的，v2即为负反馈电压，其作为第一NMOS管50的栅极电压，根据MOS管特性，其源极电压，即输出电压vout电压保持稳定，其电压值大小与电源电压vcc的大小无关。

当vout的电压波动时，假设vout电压升高，则v1电压也随之升高，那么第二NMOS管401的漏极电流就增大，使得加在第一电阻402上的电压就增大，而v2就降低了，v2降低又会使得vout降低，重新将升高的vout拉回到稳定值，同理假设vout电压降低，则v1电压也随之降低，那么第二NMOS管401的漏极电流就减小，使得加在第一电阻402上的电压就下降，而v2就升高了，v2升高又会使得vout升高，重新将降低的vout拉回到稳定值，整个过程与电源电压vcc同样无关。

根据电路原理可知，输出电压vout的电压值为vout＝vth*(r1+r2)/r2，其中vth为第二NMOS管401的阈值电压，由此可知，vout的电压值由vth的值和r1、r2的电阻值决定，一般情况下，vth的值在电路运行中不可变，所以r1和r2的电阻值就决定了vout的大小，若是需要调节vout的大小，只需改变r1或者r2的电阻值就可以，本发明实施例中采用了逻辑电路来控制r1电阻值的大小，r1电阻需要选用可调电阻，而不能选用一般固定阻值电阻，需要说明的是，若是需要r2的电阻也可调节的话，则r2电阻也需要选用可调电阻。

当需要改变vout大小时，根据需要的vout电压值，算出r1的电阻大小，例如需要2欧姆的电阻，由数字电路向逻辑电路发送调阻信号，该信号包括电阻值为2欧姆的信息，逻辑电路接收到信号后，调整r1电阻值到2欧姆，达到所需的vout电压，整个调压过程也与电源电压vcc无关。

此外，本发明实施例中缓冲电路的第一NMOS管50为一般的NMOS管，若是需要输出电压较高，达到电源电压，则可以选用耗尽型NMOS管，其工作原理不变。

可选地，参照图4示出了，针对一电源电压vdd从3.55v升高到4.55v，vout的输出电压变化的仿真图，当电源电压vdd为3.55v时，vout电压为1.01v，当电源电压vdd为4.05v时，vout电压为1.04v，电源电压vdd为4.55v时，vout电压为1.06v，结果显示输出电压vout基本不随电源电压vdd的变化而变化。

本发明实施例的电源稳压电路，仅仅采用三个NMOS管，三个电阻以及一个逻辑电路，通过一个反馈和一个负反馈的作用机制，实现输出电压VOUT升高，反馈电压V1也升高，加在第一电阻上的电压升高，使得负反馈电压V2降低，从而达到VOUT降低，最终稳定的目的，相比于现有技术复杂的电路和大量使用的元器件来讲，占用物理版图大大减少，十分有利于非易失存储器的小型化发展。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (9)

1.一种电源稳压电路，其特征在于，所述电路包括：

开关模块、反馈电压模块、负反馈调压模块、第一NMOS管以及逻辑模块；

所述开关模块与所述反馈电压模块和所述负反馈调压模块分别连接，用于控制所述电源稳压电路的工作状态；

所述反馈电压模块与所述开关模块、所述负反馈调压模块、所述逻辑模块以及所述第一NMOS管分别连接，用于产生所述电源稳压电路的输出电压的反馈电压；

所述负反馈调压模块与电源、所述开关模块、所述反馈电压模块以及所述第一NMOS管分别连接，用于根据所述反馈电压，产生负反馈电压，并调节所述负反馈电压的大小；

其中，所述负反馈调压模块包括：第二NMOS管和第一电阻；

所述第二NMOS管的栅极与所述反馈电压模块连接；

所述第二NMOS管的漏极与所述第一电阻的第一端和所述第一NMOS管的栅极分别连接；

所述第二NMOS管的源极与所述开关模块和所述反馈电压模块分别连接，所述第二NMOS管用于产生所述负反馈电压；

所述第一电阻的第一端与所述第二NMOS管的漏极和所述第一NMOS管的栅极分别连接；

所述第一电阻的第二端与电源和所述第一NMOS管的漏极分别连接，所述第一电阻用于根据所述负反馈电压，调节所述负反馈电压的大小；

所述第一NMOS管与电源、所述反馈电压模块以及所述负反馈调压模块分别连接，用于产生低压缓存电路的输出电压，还用于根据所述负反馈电压的大小，调节所述输出电压的大小；

所述逻辑模块与所述反馈电压模块连接，用于调节所述反馈电压的大小。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电源稳压电路应用于非易失存储器中，所述非易失存储器包括控制模块；

所述控制模块与所述开关模块连接，用于向所述开关模块发送使能信号，所述使能信号用于控制所述开关模块的通断。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述开关模块包括：第三NMOS管；

所述第三NMOS管的栅极与所述控制模块连接；

所述第三NMOS管的漏极与第二NMOS管的源极和所述反馈调压模块分别连接；

所述第三NMOS管的源极接地，所述第三NMOS管用于根据所述使能信号导通所述电源稳压电路，或者，根据所述使能信号，关断所述电源稳压电路。

4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述反馈电压模块包括：第二电阻和第三电阻；

所述第二电阻的第一端与所述第一NMOS管的源极连接；

所述第二电阻的第二端与所述第二NMOS管的栅极和所述第三电阻的第一端分别连接；

所述第二电阻的第三端与所述逻辑模块连接；

所述第三电阻的第一端与所述第二NMOS管的栅极和所述第二电阻的第二端分别连接；

所述第三电阻的第二端与所述第二NMOS管的源极和第三NMOS管的漏极分别连接；

其中，所述第三电阻与所述第二电阻共同作用，产生所述反馈电压。

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述第一NMOS管的栅极与所述第二NMOS管的漏极和所述第一电阻的第一端分别连接；

所述第一NMOS管的漏极与所述电源和所述第一电阻的第二端分别连接；

所述第一NMOS管的源极与所述第二电阻的第一端连接，所述第一NMOS管的源极电压即为所述电源稳压电路的输出电压，所述第一NMOS管还用于根据所述负反馈电压的大小，调节所述输出电压的大小。

6.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述电源稳压电路应用于非易失存储器中，所述非易失存储器包括数字电路模块；

所述数字电路模块与所述逻辑模块连接，用于向所述逻辑模块发送调阻信号，所述调阻信号用于控制所述逻辑模块的工作状态。

7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述逻辑模块包括：逻辑电路；

所述逻辑电路与所述第二电阻的第三端连接，所述逻辑电路用于根据所述调阻信号，调节所述第二电阻的电阻值。

8.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，当所述输出电压升高时，所述反馈电压跟随升高；

所述反馈电压升高时，根据所述第二NMOS管自身特性，所述第二NMOS管的漏极电流升高；

所述第二NMOS管的漏极电流升高时，根据所述第一电阻自身特性，加在所述第一电阻上的电压升高，使得所述负反馈电压降低；

所述负反馈电压降低，根据所述第一NMOS管自身特性，所述第一NMOS管的源极电压降低，则所述输出电压降低，最终达到稳定的输出电压。

9.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，当所述使能信号为高电平时，所述第三NMOS管导通，所述电源稳压电路开始工作；

当所述使能信号为低电平时，所述第三NMOS管关断，所述电源稳压电路停止工作。

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