CN114879791B - 一种自启动稳压电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电源电路技术领域，具体涉及一种自启动稳压电路，包括：第一开关管，源极连接自启动稳压电路的输入端，漏极连接自启动稳压电路的输出端；第一电阻的第一端连接输入端，第一电阻的第二端连接第一开关管的栅极；钳位二极管的阴极连接第一电阻的第二端，钳位二极管的阳极接地；反馈模块，连接第一开关管的栅极和漏极。有益效果在于，通过在第一开关管后方设置反馈模块，可在电源上电时向参考电源模块中引入启动电压，以直接启动带隙基准源，省去了现有技术中的稳压电路的启动电路部分，缩减了电路规模；通过改变反馈模块中第二电阻和第三电阻的阻值，可以使得稳压电路适用于不同电压输出情况的场合，降低了设计成本。

Description

一种自启动稳压电路
技术领域
本发明涉及电源电路技术领域，具体涉及一种自启动稳压电路。
背景技术
稳压电路，指在输入电网电压波动或负载发生改变时仍能保持输出电压基本不变的电源电路。通常情况下，稳压电路可分为基于三极管、放大电路实现的线性稳压电路和基于开关管实现的开关型稳压电路。其中，开关型稳压电路通常是反馈、比较电路控制开关管在饱和区断续工作，并通过调整开关管的占空比从而使得电路的输出趋于稳定的。基于其工作特性可知，开关型稳压电路的功耗往往小于线性稳压电路，具有体积小、效率高的特点，因此在诸多领域得到了广泛应用。
现有技术中，已存在有基于开关管实现的稳压电路。该类型电路通常采用脉冲调制器和驱动放大器对开关管进行控制，通过调整开关管的占空比来实现稳压输出。但是，在实施过程中，发明人发现，现有技术中的稳压电路通常仅能够在一定范围内输出电压值，不能根据需要进行调整。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种自启动稳压电路。
具体技术方案如下：
一种自启动稳压电路，包括：
第一开关管，所述第一开关管的源极连接所述自启动稳压电路的输入端，所述第一开关管的漏极连接所述自启动稳压电路的输出端；
第一电阻，所述第一电阻的第一端连接所述输入端，所述第一电阻的第二端连接所述第一开关管的栅极；
钳位二极管，所述钳位二极管的阴极连接所述第一电阻的第二端，所述钳位二极管的阳极接地；
反馈模块，所述反馈模块的控制端连接所述第一开关管的栅极，用于控制所述第一开关管的输出电压。
所述反馈模块的输入端连接所述第一开关管的漏极，以接收所述输出电压。
优选地，所述反馈模块包括：
参考电源模块，所述参考电源模块的输入端连接所述反馈模块的输入端；
第二电阻，所述第二电阻的第一端连接所述反馈模块的输入端；
第三电阻，所述第三电阻的第一端连接所述第二电阻的第二端，所述第三电阻的第二端接地；
运算放大器，所述运算放大器的同向输入端连接所述参考电源模块的第一输出端，所述运算放大器的反向输入端连接所述第二电阻的第二端；
第二开关管，所述第二开关管的栅极连接所述运算放大器的输出端，所述第二开关管的漏极接地；
第三开关管，所述第三开关管的栅极连接所述参考电源模块的第二输出端，所述第三开关管的源极连接所述反馈模块的控制端，所述第三开关管的漏极连接所述第二开关管的源极。
优选地，所述参考电源模块包括：
带隙基准源，所述带隙基准源的输入端连接所述参考电源模块的输入端，所述带隙基准源的输出端连接所述参考电源的第一输出端。
优选地，所述参考电源模块还包括：
比较器，所述比较器的同向输入端连接所述带隙基准源的输出端；
第四开关管，所述第四开关管的栅极连接所述比较器的输出端，所述第四开关管的漏极连接所述比较器的反向输入端；
所述第四开关管的漏极还通过一第四电阻接地；
第五开关管，所述第五开关管的源极连接所述参考电源模块的输入端，所述第五开关管的栅极连接所述第四开关管的源极，第五开关管的漏极连接所述第四开关管的源极；
第六开关管，所述第六开关管的源极连接所述参考电源模块的输入端，所述第六开关管的栅极连接所述第四开关管的源极，所述第六开关管的漏极连接所述参考电源模块的第二输出端，所述第六开关管的漏极还通过一第五电阻接地。
优选地，当所述参考电源模块启动后，所述参考电源模块的第一输出端输出一参考电压，所述参考电压高于所述第二电阻分压后的电压；
所述参考电源模块的第二输出端输出一驱动电平以控制所述第三开关管导通。
优选地，所述驱动电平的电压与所述参考电源模块的输入端的电压相同。
优选地，所述自启动稳压电路进入稳态后的的输出电压为：
V＝X*(R2+R3)/R2；
其中，V为所述自启动稳压电路进入稳态后的的输出电压，X为所述参考电源模块的第一输出端输出的电压，R2为所述第二电阻的阻值，R3为所述第三电阻的阻值。
优选地，所述第六开关管和所述第五开关管的宽长比满足：
X*n*R5/R4>VCC；
其中，X为所述带隙基准源的输出电压，n为所述第六开关管和所述第五开关管的宽长比，R5为所述第五电阻的阻值，R4为所述第四电阻的阻值。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：通过在第一开关管后方设置反馈模块，可在电源上电时向参考电源模块中引入启动电压，以直接启动带隙基准源，省去了现有技术中的稳压电路的启动电路部分，缩减了电路规模；通过改变反馈模块中第二电阻和第三电阻的阻值，可以使得稳压电路适用于不同电压输出情况的场合，降低了设计成本。
附图说明
参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。
图1为本发明实施例的整体示意图；
图2为本发明实施例中参考电源模块示意图。
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作出创造性劳动的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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
本发明包括:
一种自启动稳压电路，包括：
第一开关管M1，第一开关管M1的源极连接自启动稳压电路的输入端，第一开关管M1的漏极连接自启动稳压电路的输出端；
第一电阻R1，第一电阻R1的第一端连接输入端，第一电阻R1的第二端连接第一开关管M1的栅极；
钳位二极管D1，钳位二极管D1的阴极连接第一电阻R1的第二端，钳位二极管D1的阳极接地；
反馈模块1，反馈模块1的控制端连接第一开关管M1的栅极，用于控制第一开关管的输出电压。
反馈模块1的输入端连接第一开关管M1的漏极，以接收输出电压。
具体地，针对现有技术中的稳压电路不能很好地调整输出电压的范围的问题，本实施例中，通过设置反馈模块1接受第一开关管M1的输出电压，并根据该输出电压控制第一开关管M1的栅极的电压，进而实现了对第一开关管M1的占空比的调整，以使得稳压电路的输出电压趋于稳态。
在实施过程中，第一开关管M1、第二开关管M2和第三开关管可采用CMOS工艺实现的CMOS器件，其中第一开关管M1为耐高压的开关管；
在一种较优的实施例中，反馈模块1包括：
参考电源模块Vref，参考电源模块Vref的输入端连接反馈模块的输入端；
第二电阻R2，第二电阻R2的第一端连接反馈模块Vref的输入端；
第三电阻R3，第三电阻R3的第一端连接第二电阻R2的第二端，第三电阻R3的第二端接地；
运算放大器A1，运算放大器A1的同向输入端连接参考电源模块Vref的第一输出端，运算放大器A1的反向输入端连接第二电阻的第二端；
第二开关管M2，第二开关管M2的栅极连接运算放大器A1的输出端，第二开关管的漏极接地；
第三开关管M3，第三开关管M3的栅极连接参考电源模块Vref的第二输出端，第三开关管M3的源极连接反馈模块的控制端，第三开关管M3的漏极连接第二开关管M2的源极。
具体地，针对现有技术中的开关型稳压电路不能很好地调整输出电压范围的问题，本实施例中，通过采用参考电源模块输出一参考电压，并通过第二电阻R2和第三电阻R3进行分压，随后通过比较器A1控制第二开关管M1的导通或关闭，以选择是否拉低第一开关管M1的栅极电压。进而使得本实施例中的自启动稳压电路的输出取决于第二电阻R2的第二端的电压。在其他实施例中，可通过改变第二电阻R2的阻值和第三电阻R2的阻值对输出电压进行调整，从而使得该电路可以适用于任意电压的输出情况。
在一种较优的实施例中，如图2所示，参考电源模块Vref包括：
带隙基准源U1，带隙基准源U1的输入端连接参考电源模块Vref的输入端，带隙基准源U1的输出端连接参考电源的第一输出端。
在一种较优的实施例中，参考电源模块Vref还包括：
比较器A2，比较器A2的同向输入端连接带隙基准源U1的输出端；
第四开关管M4，第四开关管M4的栅极连接比较器A2的输出端，第四开关管M4的源极连接比较器A2的反向输入端；
第四开关管M4的源极还通过一第四电阻R4接地；
第五开关管M5，第五开关管M5的源极连接参考电源模块Vref的输入端，第五开关管M5的栅极连接第四开关管M4的漏极，第五开关管M5的漏极连接第四开关管M4的漏极；
第六开关管M6，第六开关管M6的源极连接参考电源模块Vref的输入端，第六开关管M6的栅极连接第四开关管M4的漏极，第六开关管M6的漏极连接参考电源模块Vref的第二输出端，第六开关管M6的漏极还通过一第五电阻R5接地。
具体地，针对现有技术中的参考电源需要在启动过程中添加额外的启动电路，导致整体电路规模较大的问题，本实施例中，通过将参考电源模块Vref的输入端直接连接至第一开关管M1的漏极以在电源刚上电时由第一电阻R1所在的支路开通第一开关管M1，进而获得一启动电压输入带隙基准源中。当带隙基准源U1启动后，其通过第一输出端生成一参考电压以使得运算放大器A1可根据第二电阻R2的第二端的电压控制第二开关管M2的导通与关闭。同时，通过将参考电压输入比较器A2中，使得比较器A2可在参考电压及输入电压的控制下高频开断，同时通过第六开关管M6将输入电压从第二输出端输出，以形成一使能信号进而控制第三开关管的导通。
在一种较优的实施例中，当参考电源模块Vref启动后，参考电源模块Vref的第一输出端输出一参考电压；
参考电源模块Vref的第二输出端输出一使能信号以控制第三开关管导通。
在一种较优的实施例中，使能信号的电压与参考电源模块的输入端的电压相同。
具体地，为实现对第一开关管M1的工作比较好的控制效果，本实施例中，通过分别设置依次联通的第三开关管M3和第二开关管M2组成一对地通路，进而控制第一开关管M1的栅极电压，进而实现对第一开关管M1的工作比的调整。其中，第三开关管M3的栅极由参考电源模块Vref进行控制，参考电源模块Vref在带隙基准源U1正常工作后，会通过第四开关管M4、第五开关管M5和第六开关管M6协同工作以生成一等同于输入电压VCC的使能信号，进而控制第三开关管M3的导通；第二开关管M2则由运算放大器A1根据参考电源模块Vref输出的基准电压和第二电阻R2的分压值进行比较，以实现反馈控制，进而使得自启动稳压电路的输出电压稳定在特定值。
在一种较优的实施例中，自启动稳压电路进入稳态后的的输出电压为：
V＝X*(R2+R3)/R2；
其中，V为自启动稳压电路进入稳态后的的输出电压，X为参考电源模块的第一输出端输出的电压，R2为第二电阻的阻值，R3为第三电阻的阻值。
在一种较优的实施例中，第六开关管和第五开关管的宽长比满足：
X*n*R5/R4>VCC；
其中，X为带隙基准源的输出电压，n为第六开关管和第五开关管的宽长比，R5为第五电阻的阻值，R4为第四电阻的阻值。
本发明的有益效果在于，通过在第一开关管后方设置反馈模块，可在电源上电时向参考电源模块中引入启动电压，以直接启动带隙基准源，省去了现有技术中的稳压电路的启动电路部分，缩减了电路规模；通过改变反馈模块中第二电阻和第三电阻的阻值，可以使得稳压电路适用于不同电压输出情况的场合，降低了设计成本。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种自启动稳压电路，其特征在于，包括：
第一开关管，所述第一开关管的源极连接所述自启动稳压电路的输入端，所述第一开关管的漏极连接所述自启动稳压电路的输出端；
第一电阻，所述第一电阻的第一端连接所述输入端，所述第一电阻的第二端连接所述第一开关管的栅极；
钳位二极管，所述钳位二极管的阴极连接所述第一电阻的第二端，所述钳位二极管的阳极接地；
反馈模块，所述反馈模块的控制端连接所述第一开关管的栅极，用于控制所述第一开关管的输出电压；
所述反馈模块的输入端连接所述第一开关管的漏极，以接收所述输出电压；
所述反馈模块包括：
参考电源模块，所述参考电源模块的输入端连接所述反馈模块的输入端；
第二电阻，所述第二电阻的第一端连接所述反馈模块的输入端；
第三电阻，所述第三电阻的第一端连接所述第二电阻的第二端，所述第三电阻的第二端接地；
运算放大器，所述运算放大器的同向输入端连接所述参考电源模块的第一输出端，所述运算放大器的反向输入端连接所述第二电阻的第二端；
第二开关管，所述第二开关管的栅极连接所述运算放大器的输出端，所述第二开关管的漏极接地；
第三开关管，所述第三开关管的栅极连接所述参考电源模块的第二输出端，所述第三开关管的源极连接所述反馈模块的控制端，所述第三开关管的漏极连接所述第二开关管的源极。
2.根据权利要求1所述的自启动稳压电路，其特征在于，所述参考电源模块包括：
带隙基准源，所述带隙基准源的输入端连接所述参考电源模块的输入端，所述带隙基准源的输出端连接所述参考电源的第一输出端。
3.根据权利要求2所述的自启动稳压电路，其特征在于，所述参考电源模块还包括：
比较器，所述比较器的同向输入端连接所述带隙基准源的输出端；
第四开关管，所述第四开关管的栅极连接所述比较器的输出端，所述第四开关管的源极连接所述比较器的反向输入端；
所述第四开关管的源极还通过一第四电阻接地；
第五开关管，所述第五开关管的源极连接所述参考电源模块的输入端，所述第五开关管的栅极连接所述第四开关管的漏极，第五开关管的漏极连接所述第四开关管的漏极；
第六开关管，所述第六开关管的源极连接所述参考电源模块的输入端，所述第六开关管的栅极连接所述第四开关管的漏极，所述第六开关管的漏极连接所述参考电源模块的第二输出端，所述第六开关管的漏极还通过一第五电阻接地。
4.根据权利要求1所述的自启动稳压电路，其特征在于，当所述参考电源模块启动后，所述参考电源模块的第一输出端输出一参考电压；
所述参考电源模块的第二输出端输出一使能信号以控制所述第三开关管导通。
5.根据权利要求4所述的自启动稳压电路，其特征在于，所述使能信号的电压与所述参考电源模块的输入端的电压相同。
6.根据权利要求1所述的自启动稳压电路，其特征在于，所述自启动稳压电路进入稳态后的输出电压为：
V＝X*(R2+R3)/R2；
其中，V为所述自启动稳压电路进入稳态后的输出电压，X为所述参考电源模块的第一输出端输出的电压，R2为所述第二电阻的阻值，R3为所述第三电阻的阻值。
7.根据权利要求3所述自启动稳压电路，其特征在于，所述第六开关管和所述第五开关管的宽长比满足：
X*n*R5/R4>VCC；
其中，X为所述带隙基准源的输出电压，n为所述第六开关管和所述第五开关管的宽长比，R5为所述第五电阻的阻值，R4为所述第四电阻的阻值。
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