CN114489213B - 线性稳压电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种线性稳压电路，包括：基准电压电路和输出电压反馈环路；基准电压电路包括NM0、NM1和NM4，NM0为耗尽型NMOS，NM1和NM4为增强型NMOS；输出电压反馈环路包括R1和R2，R1和R2为电阻，R1和R2串联后一端连接电压输出端，另一端接地；NM4的漏极连接电源电压输入端，NM4的栅极电压为钳位电压，NM4的源极与NM0的漏极连接，NM0的栅极、衬底和源极相连且与NM1的漏极连接，NM1的栅极与R1和R2的连接端连接，NM1的源极接地。本发明的线性稳压电路输出电压不会受到温度和输入电源电压的影响，可以保证较高的PSRR。

Description

线性稳压电路
技术领域
本发明涉及一种线性稳压电路，尤其涉及一种LDO(低压差线性稳压器)电路。
背景技术
现有的线性稳压电路中输出电压容易受到温度和输入电源电压的影响，尤其是在输入电源电压很低、静态供电电流很低的情况下，无法保证PSRR(电源抑制比)。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中线性稳压电路的上述缺陷，提供一种线性稳压电路。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：
一种线性稳压电路，包括：基准电压电路和输出电压反馈环路；
所述基准电压电路包括NM0、NM1和NM4，所述NM0为耗尽型NMOS，所述NM1和NM4为增强型NMOS；
所述输出电压反馈环路包括R1和R2，所述R1和R2为电阻，所述R1和所述R2串联后一端连接电压输出端，另一端接地；
所述NM4的漏极连接电源电压输入端，所述NM4的栅极电压为钳位电压，所述NM4的源极与所述NM0的漏极连接，所述NM0的栅极、衬底和源极相连且与所述NM1的漏极连接，所述NM1的栅极与所述R1和所述R2的连接端连接，所述NM1的源极接地。
较佳地，所述输出电压反馈环路还包括PM0、PM1、PM2、NM2、NM3、NM5和NM6，所述PM0为P沟道功率MOS场效应晶体管，所述PM1和PM2均为增强型PMOS，所述NM2、所述NM3、所述NM5和所述NM6均为增强型NMOS；
所述PM0的源极和所述PM1的源极均连接所述电源电压输入端，所述PM0的漏极连接所述电压输出端，所述PM0的栅极与所述PM1的栅极、漏极连接，所述PM1的漏极与所述NM3的漏极连接，所述NM3的栅极连接所述PM2的漏极，所述NM3的源极和所述NM2的漏极连接，所述NM2的源极接地，所述NM2的栅极与所述NM0的栅极连接，所述PM2的栅极与所述PM0的栅极连接，所述PM2的源极连接所述电源电压输入端，所述PM2的漏极还与所述NM5的漏极、栅极和所述NM4的栅极连接，所述NM5的源极与所述NM6的漏极、栅极连接，所述NM6的源极接地。
较佳地，所述线性稳压电路还包括电流源，所述电流源的一端作为所述电源电压输入端，另一端与所述PM2的漏极连接。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：本发明的线性稳压电路输出电压不会受到温度和输入电源电压的影响，即便是在输入电源电压很低、静态供电电流很低的情况下，也可以保证较高的PSRR。
附图说明
图1为本发明实施例1的线性稳压电路的电路图。
图2为本发明实施例1的线性稳压电路中基准电压电路的电路图。
具体实施方式
下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。
实施例1
图1示出了本实施例的一种线性稳压电路。图2示出了所述基准电压电路。所述线性稳压电路包括基准电压电路和输出电压反馈环路。如图2所示，所述基准电压电路包括NM0、NM1和NM4，所述NM0为耗尽型NMOS，所述NM1和NM4为增强型NMOS。如图1所示，所述输出电压反馈环路包括R1和R2，所述R1和R2为电阻，所述R1和所述R2串联后一端连接电压输出端VOUT，另一端接地GND。所述NM4的漏极连接电源电压输入端VDD，所述NM4的栅极电压为钳位电压VC，所述NM4的源极与所述NM0的漏极连接，所述NM0的栅极、衬底和源极相连且与所述NM1的漏极连接，所述NM1的栅极与所述R1和所述R2的连接端连接，所述NM1的源极接地GND。
下面对所述基准电压电路进行具体说明：
如图2所示，所述NM0、NM1、NM4与所述输出电压反馈环路共同作用产生与温度和电源电压无关的电压VFB，其原理是：所述NM0是耗尽型NMOS，所述NM0的栅极、衬底均与源极相连，其VGS0＝0V，由电流公式(1)可知工作在饱和区的所述NM0决定了该支路电路的电流IDSE，该电流流经所述NM1，通过电流公式(2)，可以看出所述输出电压反馈环路使所述NM1栅极电压满足所述NM1的电流公式时IDSE＝IDSD，电路达到稳定状态。
根据MOS管的电流公式，可以得到：
Figure GDA0003990400500000031
Figure GDA0003990400500000032
二者在同一支路电流相等，可以推出
Figure GDA0003990400500000033
其中，IDSE是所述NM0的漏电流，IDSD是所述NM1的漏电流，μD、μE、COX是MOS管制造工艺常数，
Figure GDA0003990400500000034
分别为所述NM0和NM1的宽长比，VTE和VTD分别为耗尽型和增强型MOS的阈值电压。
通常VTD或VTE的温度漂移约为-2mv/℃，适当选取所述NM0和NM1的宽长比可以使VGS1温度漂移减小到-10-5V/℃或更低，而其只需要一路电流，与常用带隙基准电压源需要多支路电流相比，成功满足低功耗的要求。
VC是钳位电压，使所述NM0的漏极电压不会随着电源电压VDD而剧烈变化，从而使电压VFB不随电源电压VDD变化。
本实施例中，所述输出电压反馈环路还包括PM0、PM1、PM2、NM2、NM3、NM5和NM6，所述PM0为P沟道功率MOS场效应晶体管，所述PM1和PM2均为增强型PMOS，所述NM2、所述NM3、所述NM5和所述NM6均为增强型NMOS。所述PM0的源极和所述PM1的源极均连接所述电源电压输入端VDD，所述PM0的漏极连接所述电压输出端VOUT，所述PM0的栅极与所述PM1的栅极、漏极连接，所述PM1的漏极与所述NM3的漏极连接，所述NM3的栅极连接所述PM2的漏极，所述NM3的源极和所述NM2的漏极连接，所述NM2的源极接地，所述NM2的栅极与所述NM0的栅极连接，所述PM2的栅极与所述PM0的栅极连接，所述PM2的源极连接所述电源电压输入端，所述PM2的漏极还与所述NM5的漏极、栅极和所述NM4的栅极连接，所述NM5的源极与所述NM6的漏极、栅极连接，所述NM6的源极接地。
下面对所述输出电压反馈环路做具体说明：
本实施例的所述输出电压反馈环路包括了电流源电路、电阻分压反馈电路、负载电流检测电路和输出驱动电路。如图1所示，所述PM0是流过大电流的Power MOS，VOUT是输出电压，所述R1、R2构成所述电阻分压反馈电路，将输出电压反馈到所述NM1的栅极。二极管接法的所述PM1构成所述输出驱动电路，驱动所述PM0的栅极电压。
所述PM2的栅极与所述PM0的栅极相连，所述PM2的源极与所述PM0的源极均连接到电源电压输入端VDD，所以所述PM2作为所述负载电流检测电路，当输出负载电流增加的时候，流过所述PM2的电流也随之增加，从而抬高钳位电压VC，使输出驱动电流(INM2＝IpM1，其中，INM2为所述NM2的电流，IpM1为所述PM1的电流)增大。
本实施例中，所述线性稳压电路还包括电流源I0，所述电流源I0的一端作为所述电源电压输入端VDD，另一端与所述PM2的漏极连接。
所述电流源I0是外部输入电流，其作用是在输出空载的时候保证电路正常工作。
VDD＝VDS2+VGS4+VDS0+VGS2
其中，VDS2为所述PM2的漏源电压，VGS4为所述NM4的栅源电压，VDS0为NM0的漏源电压，VGS2为所述NM2的栅源电压。
将所述NM2、NM4使用比较低阈值的管子，实现低输入电源电压下正常工作，这样就能实现最低工作电压1.6V电路正常工作。
本实施例的线性稳压电路输出电压不会受到温度和输入电源电压的影响，即便是在输入电源电压很低、静态供电电流很低的情况下，也可以保证较高的PSRR。在实际应用中，可应用于输入电源电压低至1.6V、静态工作电流低至2uA、同时保证PSRR在1kHz处高达65dB的线性稳压LDO。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种线性稳压电路，其特征在于，包括：基准电压电路和输出电压反馈环路；
所述基准电压电路包括NM0、NM1和NM4，所述NM0为耗尽型NMOS，所述NM1和NM4为增强型NMOS；
所述输出电压反馈环路包括R1和R2，所述R1和R2为电阻，所述R1和所述R2串联后一端连接电压输出端，另一端接地；
所述NM4的漏极连接电源电压输入端，所述NM4的栅极电压为钳位电压，所述NM4的源极与所述NM0的漏极连接，所述NM0的栅极、衬底和源极相连且与所述NM1的漏极连接，所述NM1的栅极与所述R1和所述R2的连接端连接，所述NM1的源极接地；
所述输出电压反馈环路还包括PM0、PM1、PM2、NM2、NM3、NM5和NM6，所述PM0为P沟道功率MOS场效应晶体管，所述PM1和PM2均为增强型PMOS，所述NM2、所述NM3、所述NM5和所述NM6均为增强型NMOS；
所述PM0的源极和所述PM1的源极均连接所述电源电压输入端，所述PM0的漏极连接所述电压输出端，所述PM0的栅极与所述PM1的栅极、漏极连接，所述PM1的漏极与所述NM3的漏极连接，所述NM3的栅极连接所述PM2的漏极，所述NM3的源极和所述NM2的漏极连接，所述NM2的源极接地，所述NM2的栅极与所述NM0的栅极连接，所述PM2的栅极与所述PM0的栅极连接，所述PM2的源极连接所述电源电压输入端，所述PM2的漏极还与所述NM5的漏极、栅极和所述NM4的栅极连接，所述NM5的源极与所述NM6的漏极、栅极连接，所述NM6的源极接地。
2.如权利要求1所述的线性稳压电路，其特征在于，所述线性稳压电路还包括电流源，所述电流源的一端作为所述电源电压输入端，另一端与所述PM2的漏极连接。
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