CN115469703B - 线性稳压电路、工作方法及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本公开实施例公开了线性稳压电路、工作方法及电子设备。所述线性稳压电路包括：功率器件、误差放大器、反馈电阻网络、第一开关、第二开关、第三开关、第一电容和第二电容；所述误差放大器的第一输入端连接基准电压，误差放大器的第二输入端依次通过所述第一开关、第二开关与所述功率器件的栅极连接，误差放大器的输出端通过所述第二开关与所述功率器件的栅极连接；所述反馈电阻网络用于输出反馈电压至所述误差放大器的第二输入端；所述功率器件的源极与所述第三开关连接。上述技术方案通过在线性稳压电路上增设三个开关，利用三个开关的通断来调整线性稳压电路的输出电流，提高了线性稳压电路的响应速度。
Description
技术领域
本公开涉及集成电路技术领域，具体涉及一种线性稳压电路、工作方法及电子设备。
背景技术
目前，需要供电的负载由时钟控制信号开启和关断，由于负载变化速度快、范围大，对稳压器的性能有很高的要求。传统的线性稳压电源为驱动电路供电时，驱动电路在开启或关断时需要线性稳压电源提供的电流发生突变，传统电路的响应速度较慢，无法满足需求。
发明内容
为了解决相关技术中的问题，本公开实施例提供一种线性稳压电路、工作方法及电子设备。
第一方面，本公开实施例中提供了一种线性稳压电路。
具体地，所述线性稳压电路，包括功率器件、误差放大器、反馈电阻网络、第一开关、第二开关、第三开关、第一电容和第二电容；
所述误差放大器的第一输入端连接基准电压，误差放大器的第二输入端依次通过所述第一开关、第二开关与所述功率器件的栅极连接，误差放大器的输出端通过所述第二开关与所述功率器件的栅极连接；
所述反馈电阻网络用于输出反馈电压至所述误差放大器的第二输入端；
所述功率器件的源极与所述第三开关连接，并作为所述线性稳压电路的输出端；
所述第一电容的上极板连接所述功率器件的栅极，第一电容的下极板接地；
所述第二电容的上极板连接所述线性稳压电路的输出端，第二电容的下极板接地。
根据本公开的实施例，所述第一开关、第二开关、第三开关在导通状态与断开状态切换，用于调整所述线性稳压电路的输出端的输出电流。
根据本公开的实施例，当所述第一开关断开时，所述第二开关、第三开关导通；以及当所述第一开关导通时，所述第二开关、第三开关断开。
根据本公开的实施例，所述第一开关、第二开关、第三开关由控制信号控制导通与断开。
根据本公开的实施例，所述功率器件为N型晶体管或者P型晶体管。
根据本公开的实施例，所述第一开关、第二开关、第三开关为MOS管。
根据本公开的实施例，所述反馈电阻网络包括串联的第一电阻和第二电阻；
所述误差放大器的第二输入端连接在所述第一电阻和第二电阻之间。
根据本公开的实施例，所述功率器件的漏极通过第三电阻连接电源。
第二方面，本公开实施例中提供了一种如第一方面任一项所述的线性稳压电路的工作方法，所述方法包括：
控制所述第一开关断开，所述第二开关、第三开关导通，由所述线性稳压电路向外供电；
控制所述第一开关导通，所述第二开关、第三开关断开，由所述第二电容向外供电。
第三方面，本公开实施例中提供了一种功率器件驱动电路，所述功率器件驱动电路，包括如第一方面任一项所述的线性稳压电路以及驱动电路；所述线性稳压电路用于为所述驱动电路供电。
第四方面，本公开实施例中提供了一种如第三方面所述的功率器件驱动的工作方法，所述方法包括：
控制信号为低电平时，控制所述第一开关断开，所述第二开关、第三开关导通，由所述线性稳压电路为所述驱动电路供电；
控制信号为高电平时，控制所述第一开关导通，所述第二开关、第三开关断开，由所述第二电容为所述驱动电路供电。
第五方面，本公开实施例中提供了一种电子设备，包括如第三方面所述的功率器件驱动电路。
本公开实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本公开实施例提供的线性稳压电路，包括功率器件、误差放大器、反馈电阻网络、第一开关、第二开关、第三开关、第一电容和第二电容；所述误差放大器的第一输入端连接基准电压，误差放大器的第二输入端依次通过所述第一开关、第二开关与所述功率器件的栅极连接，误差放大器的输出端通过所述第二开关与所述功率器件的栅极连接；所述反馈电阻网络用于输出反馈电压至所述误差放大器的第二输入端；所述功率器件的源极与所述第三开关连接，并作为所述线性稳压电路的输出端； 所述第一电容的上极板连接所述功率器件的栅极，第一电容的下极板接地；所述第二电容的上极板连接所述线性稳压电路的输出端，第二电容的下极板接地。上述技术方案通过在线性稳压电路上增设三个开关，利用三个开关的通断来调整线性稳压电路的输出电流，进而在驱动电路的启动和关断时，均能为驱动电路提供适配的输出电流，提高了线性稳压电路的响应速度。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
结合附图，通过以下非限制性实施方式的详细描述，本公开的其它特征、目的和优点将变得更加明显。在附图中。
图1示出根据本公开实施例的线性稳压电路的结构示意图。
图2示出根据本公开实施例的功率器件驱动电路的结构示意图。
图3示出根据本公开的实施例的线性稳压电路的工作方法的流程图。
图4示出根据本公开的实施例的功率器件驱动的工作方法的流程图。
图5示出根据本公开的实施例的电子设备的结构框图。
具体实施方式
下文中，将参考附图详细描述本公开的示例性实施例，以使本领域技术人员可容易地实现它们。此外，为了清楚起见，在附图中省略了与描述示例性实施例无关的部分。
在本公开中，应理解，诸如“包括”或“具有”等的术语旨在指示本说明书中所公开的特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合的存在，并且不欲排除一个或多个其他特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合存在或被添加的可能性。
另外还需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。
目前，需要供电的负载由时钟控制信号开启和关断，由于负载变化速度快、范围大，对稳压器的性能有很高的要求。现有的线性稳压电源为驱动电路供电时，驱动电路在开启或关断时需要线性稳压电源提供的电流发生突变，现有电路的响应速度较慢，无法满足需求。例如，当所述控制信号由低电平变为高电平时，驱动电路开启，此时需要线性稳压电路提供一个较大的输出电流，然而由于功率器件的栅压无法突变，要产生较大的输出电流必须降低功率器件的源端电压，从而导致为驱动电路供电的输出电压降低，影响器件的正常工作；当所述控制信号由高电平变为低电平时，驱动电路关断，此时需要线性稳压电路提供一个较小的输出电流，因此需要提高功率器件的源端电压，这会导致为前驱电路供电的输出电压超过额定电压值，降低器件的寿命甚至导致器件损坏。
为至少部分地解决发明人发现的现有技术中的问题而提出本公开。
图1示出根据本公开实施例的线性稳压电路的结构示意图。
如图1所示，所述线性稳压电路包括功率器件1、误差放大器2、反馈电阻网络3、第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第一电容C1和第二电容C2；
所述误差放大器2的第一输入端连接基准电压VREF，误差放大器2的第二输入端依次通过所述第一开关S1、第二开关S2与所述功率器件1的栅极连接，误差放大器2的输出端通过所述第二开关S2与所述功率器件1的栅极连接；
所述反馈电阻网络3用于输出反馈电压至所述误差放大器2的第二输入端；
所述功率器件1的源极与所述第三开关S3连接，并作为所述线性稳压电路的输出端Vout；
所述第一电容C1的上极板连接所述功率器件1的栅极，第一电容C1的下极板接地；
所述第二电容C2的上极板连接所述线性稳压电路的输出端，第二电容C2的下极板接地。
在本公开实施例中，所述功率器件1以N型晶体管为例进行示意性说明，可以理解的是，一些情况下，功率器件1也可以是P型晶体管，误差放大器2的正负端需要交换，满足负反馈需求即可，本公开对此不做限制。
在本公开实施例中，所述第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3可以为MOS管或者其他开关器件，本公开对此不做限制。
在本公开实施例中，所述反馈电阻网络3包括串联的第一电阻R1和第二电阻R2；所述误差放大器2的第二输入端连接在所述第一电阻R1和第二电阻R2之间。
在本公开实施例中，所述功率器件1的漏极通过第三电阻R3连接电源Vdd，通过设置第三电阻R3进行分压，保证电源的稳定性。
在本公开实施例中，所述第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3在导通状态与断开状态切换，用于调整所述线性稳压电路的输出端的输出电流。具体地，当所述第一开关S1断开时，所述第二开关S2、第三开关S3导通；以及当所述第一开关S1导通时，所述第二开关S2、第三开关S3断开。其中，所述第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3可以由控制信号，例如脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，PWM）信号控制导通与断开。
在本公开实施例中，当控制信号为高电平时，第二开关S2和第三开关S3导通，第一开关S1断开，线性稳压电路正常为驱动电路供电；当控制信号变为低电平时，第一开关S1导通，第二开关S2和第三开关S3断开，通过第二电容C2 为驱动电路供电，提供一个较小的输出电流，满足驱动电路关断时的电流大小，此时，误差放大器2的输出电压保持为输入值，功率器件1的栅压由第一电容C1保持；当控制信号再次变为高电平时，第一开关S1断开，第二开关S2和第三开关S3导通，因为功率器件1的栅压由第一电容C1进行了保持，因此无需降低功率器件1的源端电压即可输出足够大的电流，满足驱动电路开启时的电流大小，也保证了驱动电路的供电电压。
根据本公开实施例的技术方案，通过在线性稳压电路上增设三个开关，利用三个开关的通断来调整线性稳压电路的输出电流，进而在驱动电路的启动和关断时，均能为驱动电路提供适配的输出电流，提高了线性稳压电路的响应速度。
图2示出根据本公开实施例的功率器件驱动电路的结构示意图，如图2所示，所述功率器件驱动电路，包括线性稳压电路以及驱动电路；所述线性稳压电路用于为所述驱动电路供电。具体地，所述驱动电路由控制信号控制开启与关断，并且所述第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3也由同一控制信号控制导通与断开。具体可以参照图1实施例相关的技术细节部分，在此不予赘述。
根据本公开实施例的技术方案，通过在线性稳压电路上增设三个开关，利用三个开关的通断来调整线性稳压电路的输出电流，进而在驱动电路的启动和关断时，均能为驱动电路提供适配的输出电流，提高了线性稳压电路的响应速度。
图3示出根据本公开的实施例的线性稳压电路的工作方法的流程图，所述工作方法应用于如图1所示实施例中的线性稳压电路。如图3所示，所述方法包括步骤S301-S302：
在步骤S301中，控制所述第一开关断开，所述第二开关、第三开关导通，由所述线性稳压电路向外供电；
在步骤S302中，控制所述第一开关导通，所述第二开关、第三开关断开，由所述第二电容向外供电。
在本公开实施例中，第二开关S2和第三开关S3导通，第一开关S1断开时，线性稳压电路正常为驱动电路供电；第一开关S1导通，第二开关S2和第三开关S3断开时，通过第二电容C2 为驱动电路供电，提供一个较小的输出电流，满足驱动电路关断时的电流大小，此时，误差放大器2的输出电压保持为输入值，功率器件1的栅压由第一电容C1保持；当第一开关S1再次断开，第二开关S2和第三开关S3再次导通时，因为功率器件1的栅压由第一电容C1进行了保持，因此无需降低功率器件1的源端电压即可输出足够大的电流，满足驱动电路开启时的电流大小，也保证了驱动电路的供电电压。
根据本公开实施例的技术方案，通过在线性稳压电路上增设三个开关，利用三个开关的通断来调整线性稳压电路的输出电流，进而在驱动电路的启动和关断时，均能为驱动电路提供适配的输出电流，提高了线性稳压电路的响应速度。
图4示出根据本公开的实施例的功率器件驱动电路的工作方法的流程图，所述工作方法应用于如图2所示实施例中的功率器件驱动电路。如图4所示，所述方法包括步骤S401-S402：
在步骤S401中，控制信号为低电平时，控制所述第一开关断开，所述第二开关、第三开关导通，由所述线性稳压电路为所述驱动电路供电；
在步骤S402中，控制信号为高电平时，控制所述第一开关导通，所述第二开关、第三开关断开，由所述第二电容为所述驱动电路供电。
在本公开实施例中，当控制信号为高电平时，第二开关S2和第三开关S3导通，第一开关S1断开，线性稳压电路正常为驱动电路供电；当控制信号变为低电平时，第一开关S1导通，第二开关S2和第三开关S3断开，通过第二电容C2 为驱动电路供电，提供一个较小的输出电流，满足驱动电路关断时的电流大小，此时，误差放大器2的输出电压保持为输入值，功率器件1的栅压由第一电容C1保持；当控制信号再次变为高电平时，第一开关S1断开，第二开关S2和第三开关S3导通，因为功率器件1的栅压由第一电容C1进行了保持，因此无需降低功率器件1的源端电压即可输出足够大的电流，满足驱动电路开启时的电流大小，也保证了驱动电路的供电电压。
根据本公开实施例的技术方案，通过在线性稳压电路上增设三个开关，利用三个开关的通断来调整线性稳压电路的输出电流，进而在驱动电路的启动和关断时，均能为驱动电路提供适配的输出电流，提高了线性稳压电路的响应速度。
本公开还公开了一种电子设备，图5示出根据本公开的实施例的电子设备的结构框图。
在本公开实施例中，所述电子设备包括如图2所示的功率器件驱动电路，所述电子设备可以是直流变换装置，用以实现直流功率转换，也可以是包括直流变换装置的其他电子设备，此处不做限制。
以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的（但不限于）具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (10)
1.一种线性稳压电路，其特征在于，包括功率器件、误差放大器、反馈电阻网络、第一开关、第二开关、第三开关、第一电容和第二电容；
所述误差放大器的第一输入端连接基准电压，误差放大器的第二输入端依次通过所述第一开关、第二开关与所述功率器件的栅极连接，误差放大器的输出端通过所述第二开关与所述功率器件的栅极连接；
所述反馈电阻网络用于输出反馈电压至所述误差放大器的第二输入端；
所述功率器件的源极与所述第三开关连接，并作为所述线性稳压电路的输出端；
所述第一电容的上极板连接所述功率器件的栅极，第一电容的下极板接地；
所述第二电容的上极板连接所述线性稳压电路的输出端，第二电容的下极板接地；
其中，所述第一开关、第二开关、第三开关在导通状态与断开状态切换，用于调整所述线性稳压电路的输出端的输出电流；当所述第一开关断开时，所述第二开关、第三开关导通；以及当所述第一开关导通时，所述第二开关、第三开关断开。
2.根据权利要求1所述的线性稳压电路，其特征在于，所述第一开关、第二开关、第三开关由控制信号控制导通与断开。
3.根据权利要求1所述的线性稳压电路，其特征在于，所述功率器件为N型晶体管或者P型晶体管。
4.根据权利要求1所述的线性稳压电路，其特征在于，所述第一开关、第二开关、第三开关为MOS管。
5.根据权利要求1所述的线性稳压电路，其特征在于，
所述反馈电阻网络包括串联的第一电阻和第二电阻；
所述误差放大器的第二输入端连接在所述第一电阻和第二电阻之间。
6.根据权利要求1所述的线性稳压电路，其特征在于，所述功率器件的漏极通过第三电阻连接电源。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的线性稳压电路的工作方法，其特征在于，所述方法包括：
控制所述第一开关断开，所述第二开关、第三开关导通，由所述稳压电路向外供电；
控制所述第一开关导通，所述第二开关、第三开关断开，由所述第二电容向外供电。
8.一种功率器件驱动电路，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的线性稳压电路以及驱动电路；所述线性稳压电路用于为所述驱动电路供电。
9.一种如权利要求8所述的功率器件驱动电路的工作方法，其特征在于，所述方法包括：
控制信号为低或高电平时，控制所述第一开关断开，所述第二开关、第三开关导通，由所述线性稳压电路为所述驱动电路供电；
控制信号为高或低电平时，控制所述第一开关导通，所述第二开关、第三开关断开，由所述第二电容为所述驱动电路供电。
10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求8所述的功率器件驱动电路。
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