CN114077277B - 稳压电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及集成电路技术领域，提供了一种稳压电路，此稳压电路具有确定的上电顺序，用于为与该稳压电路连接的内部电路提供稳定电压。在该稳压电路中，启动模块能根据供电端提供的输入电压生成第一偏置电压；偏置模块则根据前述输入电压和第一偏置电压逐次生成第二偏置电压、第三偏置电压和第四偏置电压；稳压模块依次接收前述第二偏置电压、第三偏置电压和第四偏置电压，并逐次根据前述第二偏置电压、第三偏置电压和第四偏置电压调整电路状态，为前述内部电路工作提供以稳定电压。按照确定的上电顺序生成的稳定电压，能够起到保护电路和芯片的作用。

Description

稳压电路

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，具体涉及一种带有确定的上电顺序的稳压电路。

背景技术

在高压应用的半导体集成电路里，部分逻辑和功能电路往往是用低压器件实现，因此需要生成一个较低电压的内部电压稳压电路给后续低压器件供电。此电路需要芯片启动电路的电流来提供其所需的多个电流或电压偏置，如果不处理好各个偏置电流的上电顺序，在芯片上电瞬间，往往会引入一个瞬间的大电流。若稳压电路的功率管尺寸较大，这个瞬间的电流也会很大，最坏情况会导致芯片损坏。

参考图1，现有技术中的一种带有启动电路110的稳压电路100包括：MOS管Mn1-Mn7，MOS管Mp1-Mp5及电阻R1-R3，而启动电路110包括MOS管Mn1，Mn2，Mp1和电阻R1-R3。其中，MOS管Mp1与Mp2，MOS管Mp1与Mp3分别组成两组电流镜，同时生成偏置电流I1和偏置电流I3，偏置电流I1再经由MOS管Mn3和Mn4组成的电流镜生成偏置电流I2，偏置电流I2和I3共同为内部电压稳压电路提供偏置电流。因为偏置电流I3直接由MOS管Mp1和Mp3镜像生成，故偏置电流I1和I3同步生成，而偏置电流I2是由偏置电流I1再镜像生成的，所以偏置电流I3早于I2生成。这样在电路初始状态，偏置电流I3会将MOS管Mn5的栅端电压先拉高，因为MOS管Mn5作为功率管，往往尺寸较大，这样MOS管Mn5就会生成一个瞬间很大的电流。因此，如果不处理好稳压电路100中各个偏置电流的上电顺序，在芯片上电瞬间，如上所述会引入一个瞬间的大电流。若稳压电路的功率管尺寸较大，这个瞬间的电流也会很大，就会出现不想要的工作状态，最坏情况由于电流过大可能会导致芯片损坏。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种稳压电路，以提供一个稳定电压，避免芯片功能受影响甚至损坏。

根据本发明提供的一种稳压电路，用于为与该稳压电路连接的内部电路提供稳定电压，该稳压电路包括：

启动模块，连接于供电端与地之间，根据供电端提供的输入电压生成第一偏置电压；

偏置模块，具有接收该第一偏置电压的第一输入端，以及第一输出端、第二输出端和第三输出端，该偏置模块根据前述输入电压和第一偏置电压逐次生成第二偏置电压、第三偏置电压和第四偏置电压，并依次通过第一输出端、第二输出端和第三输出端输出；

稳压模块，具有依次接收前述第二偏置电压的第二输入端、接收前述第三偏置电压的第三输入端和接收前述第四偏置电压的第四输入端，以及提供前述稳定电压的第四输出端，

其中，该稳压模块能逐次根据前述第二偏置电压、第三偏置电压和第四偏置电压调整电路状态，为前述内部电路提供前述的稳定电压。

优选地，前述启动模块包括：

串联连接在供电端与地之间的第一晶体管、第二晶体管和第一电阻，该第一晶体管的第一端连接供电端，该第一晶体管的第二端分别与其自身的控制端和第二晶体管的第一端连接；

串联连接在供电端与地之间的第二电阻和第三晶体管，该第二电阻和第三晶体管的连接节点与前述第二晶体管的控制端连接，该第三晶体管的控制端与前述第二晶体管和第一电阻的连接节点连接，

该第一晶体管的控制端用以提供前述第一偏置电压到偏置模块。

优选地，前述偏置模块包括：

串联连接在供电端与地之间的第四晶体管和第五晶体管，该第五晶体管的控制端同时作为前述第一输出端与前述稳压模块的第二输入端连接；

串联连接在供电端与地之间的第六晶体管、第三电阻和第七晶体管，该第三电阻和第七晶体管的连接节点作为前述第二输出端与前述稳压模块的第三输入端连接，该第六晶体管的控制端与该第六晶体管和第三电阻的连接节点连接，同时该第六晶体管的控制端作为前述第三输出端与前述稳压模块的第四输入端连接，

并且，该第七晶体管的控制端与第五晶体管的控制端共同连接在该第五晶体管与前述第四晶体管的连接节点。

优选地，前述稳压模块包括：

串联连接在供电端与地之间的第八晶体管、第九晶体管和第十晶体管，该第八晶体管的控制端作为前述第四输入端与第六晶体管的控制端连接，第九晶体管的控制端作为前述第三输入端与前述第二输出端连接，第十晶体管的控制端作为前述第二输入端与第五晶体管的控制端连接；

串联连接在供电端与地之间的第十一晶体管、第十二晶体管和第十三晶体管，第十一晶体管的控制端和第十二晶体管的控制端共同连接在该第十一晶体管和第十二晶体管的连接节点上，第十三晶体管的控制端与第九晶体管和第十晶体管的连接节点连接，

并且，该第十二晶体管和第十三晶体管的连接节点作为前述第四输出端，用以提供该稳压模块生成的前述稳定电压。

优选地，前述稳压模块还包括：

第十四晶体管，连接在前述第八晶体管和第九晶体管的连接节点与前述第四输出端之间，该第十四晶体管的控制端与前述第十二晶体管的控制端连接。

优选地，前述第十三晶体管为输出功率管。

优选地，前述第一晶体管到前述第十四晶体管均为金属氧化物半导体场效应晶体管。

优选地，前述第一晶体管、第四晶体管、第六晶体管、第八晶体管、第九晶体管和前述第十一晶体管均为P型金属氧化物半导体场效应晶体管。

优选地，前述第二晶体管、第三晶体管、第五晶体管、第七晶体管、第十晶体管、第十二晶体管、第十三晶体管和前述第十四晶体管均为N型金属氧化物半导体场效应晶体管。

优选地，前述稳压电路和前述内部电路集成与同一芯片上。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种稳压电路，用于为与该稳压电路连接的内部电路提供稳定电压，该稳压电路包括：连接于供电端与地之间的启动模块，该启动模块根据供电端提供的输入电压生成第一偏置电压；偏置模块，具有接收该第一偏置电压的第一输入端，以及第一输出端、第二输出端和第三输出端，该偏置模块根据前述输入电压和第一偏置电压逐次生成第二偏置电压、第三偏置电压和第四偏置电压，并依次通过第一输出端、第二输出端和第三输出端输出；稳压模块，具有依次接收前述第二偏置电压的第二输入端、接收前述第三偏置电压的第三输入端和接收前述第四偏置电压的第四输入端，以及提供前述稳定电压的第四输出端，其中，该稳压模块能逐次根据前述第二偏置电压、第三偏置电压和第四偏置电压调整电路状态，为前述内部电路提供具有确定上电顺序的稳定电压。

本发明提供的稳压电路，通过逐次提供不同的偏置电压，以确定的上电顺序开启电路，以控制提供的偏置电流(或电压)的生成次序，使该稳压电路正常工作时，不会在输出端产生瞬间的大电流，既保证了其连接的内部电路工作时所需的稳定电压，同时起到了保护电路和芯片的作用。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。

图1示出现有技术中一种带有启动电路的稳压电路的电路结构示意图；

图2示出本发明实施例提供的一种带有启动模块且具有确定的上电顺序的内部电压稳压电路的示意性框图；

图3示出图2中所示稳压电路的电路示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以通过不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反的，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

下面，参照附图对本发明进行详细说明。

图2示出本发明实施例提供的一种带有启动模块且具有确定的上电顺序的内部电压稳压电路的示意性框图，图3示出图2中所示稳压电路的电路示意图。

参考图2，本发明实施例提供了一种带有启动模块且具有确定的上电顺序的内部电压稳压电路200，用于为与该稳压电路连接的内部电路300提供稳定电压Vout，该稳压电路200包括：启动模块210、偏置模块220和连接于该偏置模块220与内部电路300之间的稳压模块230，其中，启动模块210连接于供电端与地之间，根据供电端提供的输入电压VCC生成第一偏置电压Vf；偏置模块220具有接收该第一偏置电压Vf的第一输入端，以及第一输出端、第二输出端和第三输出端，该偏置模块220根据输入电压VCC和第一偏置电压Vf逐次生成第二偏置电压Vq、第三偏置电压Vg和第四偏置电压Vh，并依次通过该第一输出端、第二输出端和第三输出端输出；稳压模块230具有依次接收第二偏置电压Vq的第二输入端、接收第三偏置电压Vg的第三输入端和接收第四偏置电压Vh的第四输入端，以及提供前述稳定电压Vout的第四输出端，其中，该稳压模块230在芯片上电时，逐次根据第二偏置电压Vq、第三偏置电压Vg和第四偏置电压Vh调整该稳压电路200的状态，以提供稳定电压Vout至内部电路300。

参考图3，在本实施例中，启动模块210包括：晶体管Q1、晶体管Q3和晶体管Q4，以及电阻R4和电阻R5。

具体的，电阻R4和晶体管Q4串联连接在供电端与地之间，晶体管Q1、晶体管Q3和电阻R5依次串联连接在供电端与地之间，电阻R4和晶体管Q4之间形成连接节点D，晶体管Q1和晶体管Q3之间形成连接节点F，晶体管Q3和电阻R5之间形成连接节点E。

晶体管Q1的第一端连接供电端，第二端(连接节点F)与其自身的控制端连接，晶体管Q3的控制端与连接节点D相连，晶体管Q4的控制端与连接节点E相连，同时晶体管Q1的控制端作为启动模块210的输出端，用以提供第一偏置电压Vf到偏置模块220。

进一步的，偏置模块220包括：晶体管Q2、晶体管Q5、晶体管Q6和晶体管Q8，以及电阻R6。

具体的，晶体管Q2和晶体管Q5串联连接在供电端与地之间，晶体管Q6、电阻R6和晶体管Q8依次串联连接在供电端与地之间，晶体管Q6和电阻R6之间形成连接节点H，电阻R6和晶体管Q8之间形成连接节点G，晶体管Q2和晶体管Q5的连接节点分别与晶体管Q5的控制端和晶体管Q8的控制端连接。

并且，晶体管Q5的控制端同时作为前述第一输出端与稳压模块230的第二输入端连接，用以提供第二偏置电压Vq；连接节点G作为前述第二输出端与稳压模块230的第三输入端连接，用以提供第三偏置电压Vg；晶体管Q6的控制端与连接节点H相连，同时晶体管Q6的控制端作为前述第三输出端与稳压模块230的第四输入端连接，用以提供第四偏置电压Vh。

进一步的，稳压模块230包括：晶体管Q7、晶体管Q10、晶体管Q9、晶体管Q11、晶体管Q12、晶体管Q13和晶体管Q14。

具体的，晶体管Q7、晶体管Q10和晶体管Q9依次串联连接在供电端与地之间，晶体管Q11、晶体管Q12和晶体管Q13依次串联连接在供电端与地之间，晶体管Q7和晶体管Q10的连接节点与晶体管Q14的第一端连接，

并且，该晶体管Q7的控制端作为前述第四输入端与晶体管Q6的控制端连接，用以接收前述第四偏置电压Vh；晶体管Q10的控制端作为前述第三输入端与连接节点G连接，用以接收前述第三偏置电压Vg；晶体管Q9的控制端作为前述第二输入端分别与晶体管Q5的控制端和晶体管Q8的控制端连接，用以接收前述第二偏置电压Vq。

晶体管Q11的控制端和晶体管Q12的控制端共同连接在该晶体管Q11和晶体管Q12的连接节点上，且该晶体管Q12的控制端与晶体管Q14的控制端连接，晶体管Q13的控制端与晶体管Q10和晶体管Q9的连接节点连接，同时晶体管Q12和晶体管Q13的连接节点作为前述第四输出端，用以提供该稳压模块230生成的稳定电压Vout，且晶体管Q14的第二端与该第四输出端连接。

进一步的，该晶体管Q13为输出功率管。

进一步的，晶体管Q1～晶体管Q14均为金属氧化物半导体场效应晶体管(MetalOxide Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET)。

进一步的，晶体管Q1、晶体管Q2、晶体管Q6、晶体管Q7、晶体管Q10和晶体管Q11均为P型MOS管。

进一步的，晶体管Q3、晶体管Q4、晶体管Q5、晶体管Q8、晶体管Q9、晶体管Q12、晶体管Q13和晶体管Q14均为N型MOS管。

在本实施例中，晶体管Q1、晶体管Q3和晶体管Q4，以及电阻R4和电阻R5参与组成的启动模块210，电源上电，输入电压VCC从0V开始增加。连接节点E的初始电压为0V，晶体管Q4处于截止状态，连接节点D的电压跟随输入电压VCC变化，而后在达到晶体管Q3的阈值电压后，该晶体管Q3导通，晶体管Q3导通又将连接节点F的电压拉低，使得晶体管Q1导通，使晶体管Q1、晶体管Q3和电阻R5形成的电流路径贯通，电阻R5上产生压降。当连接节点E的电位接近晶体管Q4的阈值电压时，晶体管Q4导通，晶体管Q3和晶体管Q4的环路确定了连接节点D的电压，至此启动电路启动完成，通过晶体管Q1将第一偏置电压Vf提供至偏置模块220。

在本实施例中，偏置模块220根据第一偏置电压Vf和输入电压VCC导通晶体管Q2，使晶体管Q2和晶体管Q5形成的电流路径贯通，形成偏置电流I5，晶体管Q8和晶体管Q9的控制端分别接入第二偏置电压Vq，晶体管Q5分别与晶体管Q8和晶体管Q9组成电流镜结构并根据该偏置电流I5分别同步生成偏置电流I6和偏置电流I7。晶体管Q8导通，连接节点G的电位(即第三偏置电压Vg)被拉低，继而导通晶体管Q10，晶体管Q7的控制端(栅极)接收第四偏置电压Vh导通，从而使得晶体管Q7、晶体管Q10和晶体管Q9形成的电流路径贯通，晶体管Q6接收该偏置电流I6后，再由晶体管Q6和晶体管Q7组成的电流镜结构生成偏置电流I8。在启动过程中，偏置电流I7明显早于偏置电流I8生成，所以偏置电流I7首先将晶体管Q13的控制端(栅极)电压下拉到接地端，将晶体管Q13关断。待偏置电流I8生成后，通过该偏置电流I8再将晶体管Q13的控制端(栅极)电压拉高。

晶体管Q14所在电流路径的偏置电流I9为偏置电流I8与偏置电流I7的差值，用以为晶体管Q14提供电流。偏置电流I8和偏置电流I7分别为晶体管Q7和晶体管Q9提供偏置电流，基于上述各偏置电流生成的顺序，使得晶体管Q13、晶体管Q14以及晶体管Q10形成的环路最终达到一个稳定的状态，晶体管Q13的控制端(栅极)电压稳定，该稳压电路200正常工作时，生成其连接的内部电路300所需的稳定电压Vout，该Vout在数值上约为输入电压VCC与晶体管Q11栅源电压的差值再减去晶体管Q12栅源电压。

因为晶体管Q13作为输出功率管，往往尺寸较大，但本实施例中偏置电流I7早于偏置电流I8生成，所以晶体管Q13的控制端(栅极)电压不会被瞬间拉高，也就不会产生大电流。在偏置电流I8上拉过程中，因为偏置电流I7的作用，晶体管Q13的控制端(栅极)电压也不会出现被瞬间拉到很高的情况，从而保护了电路。

进一步的，该稳压电路200和内部电路300可集成与同一芯片上。

综上所述，本发明提供的稳压电路，通过逐次提供不同的偏置电压，以确定的上电顺序开启电路，以控制提供的偏置电流的生成次序，使该稳压电路正常工作时，不会在输出端产生瞬间的大电流，既保证了其连接的内部电路工作时所需的稳定电压，同时起到了保护电路和芯片的作用。

应当说明的是，在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，在本文中，所含术语“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、物品或者设备不仅包括那些要素，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、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种稳压电路，用于为与该稳压电路连接的内部电路提供稳定电压，所述稳压电路包括：

启动模块，连接于供电端与地之间，根据所述供电端提供的输入电压生成第一偏置电压；

偏置模块，具有接收所述第一偏置电压的第一输入端，以及第一输出端、第二输出端和第三输出端，所述偏置模块包括：

串联连接在所述供电端与地之间的第四晶体管和第五晶体管，所述第五晶体管的控制端同时作为所述第一输出端与稳压模块的第二输入端连接；

串联连接在所述供电端与地之间的第六晶体管、第三电阻和第七晶体管，所述第三电阻和第七晶体管的连接节点作为所述第二输出端与所述稳压模块的第三输入端连接，所述第六晶体管的控制端与所述第六晶体管和第三电阻的连接节点连接，同时所述第六晶体管的控制端作为所述第三输出端与所述稳压模块的第四输入端连接，并且，所述第七晶体管的控制端与所述第五晶体管的控制端共同连接在所述第五晶体管与所述第四晶体管的连接节点，所述偏置模块根据所述输入电压和所述第一偏置电压逐次生成第二偏置电压、第三偏置电压和第四偏置电压，并依次通过所述第一输出端、第二输出端和所述第三输出端输出；

稳压模块，具有依次接收所述第二偏置电压的第二输入端、接收所述第三偏置电压的第三输入端和接收所述第四偏置电压的第四输入端，以及提供所述稳定电压的第四输出端，所述稳压模块包括：

串联连接在所述供电端与地之间的第八晶体管、第九晶体管和第十晶体管，所述第八晶体管的控制端作为所述第四输入端与所述第六晶体管的控制端连接，所述第九晶体管的控制端作为所述第三输入端与所述第二输出端连接，所述第十晶体管的控制端作为所述第二输入端与所述第五晶体管的控制端连接；

串联连接在所述供电端与地之间的第十一晶体管、第十二晶体管和第十三晶体管，所述第十一晶体管的控制端和所述第十二晶体管的控制端共同连接在所述第十一晶体管和第十二晶体管的连接节点上，所述第十三晶体管的控制端与所述第九晶体管和第十晶体管的连接节点连接，

并且，所述第十二晶体管和第十三晶体管的连接节点作为所述第四输出端，用以提供所述稳压模块生成的所述稳定电压，

其中，所述稳压模块逐次根据所述第二偏置电压、第三偏置电压和所述第四偏置电压调整电路状态，为所述内部电路提供所述稳定电压。

2.根据权利要求1所述的稳压电路，其中，所述启动模块包括：

串联连接在所述供电端与地之间的第一晶体管、第二晶体管和第一电阻，所述第一晶体管的第一端连接所述供电端，所述第一晶体管的第二端分别与其自身的控制端和所述第二晶体管的第一端连接；

串联连接在所述供电端与地之间的第二电阻和第三晶体管，所述第二电阻和第三晶体管的连接节点与所述第二晶体管的控制端连接，所述第三晶体管的控制端与所述第二晶体管和第一电阻的连接节点连接，

所述第一晶体管的控制端用以提供所述第一偏置电压到所述偏置模块。

3.根据权利要求2所述的稳压电路，其中，所述稳压模块还包括：

第十四晶体管，连接在所述第八晶体管和第九晶体管的连接节点与所述第四输出端之间，所述第十四晶体管的控制端与所述第十二晶体管的控制端连接。

4.根据权利要求3所述的稳压电路，其中，所述第十三晶体管为输出功率管。

5.根据权利要求4所述的稳压电路，其中，所述第一晶体管到所述第十四晶体管均为金属氧化物半导体场效应晶体管。

6.根据权利要求5所述的稳压电路，其中，所述第一晶体管、第四晶体管、第六晶体管、第八晶体管、第九晶体管和所述第十一晶体管均为P型金属氧化物半导体场效应晶体管。

7.根据权利要求5所述的稳压电路，其中，所述第二晶体管、第三晶体管、第五晶体管、第七晶体管、第十晶体管、第十二晶体管、第十三晶体管和所述第十四晶体管均为N型金属氧化物半导体场效应晶体管。

8.根据权利要求1所述的稳压电路，其中，所述稳压电路和所述内部电路集成与同一芯片上。