CN210005944U - 一种适用于dc-dc电路内部供电的线性降压稳压电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种适用于DC‑DC电路内部供电的线性降压稳压电路，包括预降压电路、基准电压产生电路、误差放大器和输出级电路，预降压电路的输入端与电源信号相连，输出端与基准电压产生电路和误差放大器的电源端相连，基准电压产生电路的一输出端与误差放大器的反相输入端相连，另一基准输出端连接到后级DC‑DC电路并为其提供基准电压，误差放大器的正相输入端连接到输出级电路的反馈电压端，误差放大器输出端连接到输出级电路，输出级电路连接到后级DC‑DC电路。本实用新型给DC‑DC电路提供一个稳定的芯片工作电源电压，随输入电压波动很小。并且可以给DC‑DC电路模块提供基准，可以减小功耗，并且可以集成到DC‑DC芯片当中。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种适用于DC-DC电路内部供电的线性降压稳压电路，属于DC-DC电路内部供电技术领域。
背景技术
随着科学的进步和电子信息技术的发展，人们对消费类和智能式应用的电子产品越来越多，其中所用到的电源管理芯片的要求也越来越高。智能式电子产品在日常生活中扮演着至关重要的角色，不管是智能电表、汽车用电子产品，其中的通讯载波模块、计量模块，存储模块等都需要依赖电源管理芯片的供电，同一个电子产品中的不同模块可能需求不同数值的电流或电压，没有稳定的电流或电压，电子产品就不能正常工作。如果想要稳定的电流和电压，仅采用传统的变压器是远远达不到要求的，解决这一问题需要一种不随供电电压、负载大小和工作环境的变化而变化的稳压器，将不稳定的电压转换成稳定的、持续不断的电压，或者是将波动值降低到可接受的范围之内，以提高电源转换效率。目前DC-DC类芯片应用广泛，其输出几乎不随负载电流、输入电压、温度和时间的变化而变化，可以保证系统有稳定的输出电压。
但是上述的DC-DC芯片的输入电压会比较高，要耐压将近30V，对于一般的mos管来说，都承受不了这么高的电压，芯片无法正常工作。如果采用输入作为芯片供电的电源电压，那么要大面积的要应用耐高压的高压管，随之版图面积会很大，而且功耗也会消耗很大，而且输入的电源电压不稳定，对于芯片内部电路的正常工作产生影响，相应的技术参数也不是很理想。有的芯片专门留了一个引脚，外接低压电源，一般为LDO（Low DropoutRegulator）。而LDO中因为存在参考源，放大器，缓冲器，过流过压保护电路等，会比较浪费功耗。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是：提供一种适用于DC-DC电路内部供电的线性降压稳压电路，给DC-DC电路提供一个稳定的芯片工作电源电压，随输入电压波动很小。并且可以给DC-DC电路模块提供基准，可以减小功耗，并且可以集成到DC-DC芯片当中，以解决输入电压太高难以给DC-DC芯片内部电路供电的问题以及单独使用线性降压电路的功耗大的问题。
本实用新型采取的技术方案为： 一种适用于DC-DC电路内部供电的线性降压稳压电路，包括预降压电路、基准电压产生电路、误差放大器和输出级电路，预降压电路的输入端与电源信号相连，输出端preVDD与基准电压产生电路和误差放大器的电源端相连，基准电压产生电路的一输出端Vref1与误差放大器的反相输入端相连，另一基准输出端Vrefn连接到后级DC-DC电路并为其提供基准电压，误差放大器的正相输入端连接到输出级电路的反馈电压端Vfb，误差放大器输出端连接到输出级电路，输出级电路连接到后级DC-DC电路。
优选的，上述预降压电路包括增强型NLDMOS管MN0、增强型PLDMOS管MP0、稳压齐纳二极管ZENER0和限流电阻R0，其中，增强型NLDMOS管MN0的漏极连接电源Vin，增强型NLDMOS管MN0的源级连接到输出端preVDD，增强型NLDMOS管MN0的栅极连接到增强型PLDMOS管MP0的源级，增强型PLDMOS管MP0的栅极和漏极相连，增强型PLDMOS管MP0的漏极与稳压齐纳二极管ZENER0的负极相连，稳压齐纳二极管ZENER0的正极接地，限流电阻R0两端分别接电源Vin和增强型PLDMOS管MP0的源极。
优选的，上述输出级电路包括增强型NLDMOS管MN1、增强型PLDMOS管MP1、增强型PLDMOS管MP2、分压电阻R1、分压电阻R2和补偿电容C0，其中，增强型PLDMOS管MP1的源极、增强型PLDMOS管MP2的源极均与电源Vin相连，增强型PLDMOS管MP1的栅极与增强型PLDMOS管MP2的栅极相连，增强型NLDMOS管MN1的漏极连接到增强型PLDMOS管MP1的漏极和增强型PLDMOS管MP1的栅极，增强型NLDMOS管MN1的源极接地，增强型NLDMOS管MN1的栅极连接到误差放大器的输出端，分压电阻R1连接到增强型PLDMOS管MP2的漏极，分压电阻R2与分压电阻R1串联连接，分压电阻R2接地，其中，分压电阻R1与分压电阻R2的串接端构成反馈电压端Vfb接到上级的误差放大器ERROR_AMP的正相输入端。增强型PLDMOS管MP2的漏极连接到后级DC-DC电路，补偿电容C0连接在增强型PLDMOS管MP2的漏极与地间。
本实用新型的有益效果：与现有技术相比，本实用新型能够成功的实现为DC-DC芯片内部电路进行供电的功能，而且供电电压稳定，受输入电压、温度、工艺的影响很小，从而可以用非耐高压的普通器件设计电路，减少了电路复杂程度，减小了DC-DC电路的功耗，并且可以提高电路的性能参数和设计精度，尤其是对于电源电压比较敏感的电路参数。并且可以为DC-DC电路一些需要的模块提供基准电压，从而可以充分利用模块功能，减小功耗。本实用新型的整体结构都可以集成进DC-DC芯片里，不会占用芯片管脚以及PCB面积。
附图说明
图1为本实用新型的结构框图；
图2为本实用新型的预降压电路图。
图3为基准电压产生电路结构图。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对本实用新型进行进一步介绍。
实施例：如图1-图2所示，一种适用于DC-DC电路内部供电的线性降压稳压电路，包括预降压电路、基准电压产生电路、误差放大器和输出级电路，预降压电路的输入端与电源信号相连，输出端preVDD与基准电压产生电路和误差放大器的电源端相连，产生的输出信号preVDD为基准产生电路、误差放大器供电，其中，基准电压产生电路采用如图3所示的传统的基准电压产生电路结构图，基准电压产生电路的一输出端Vref1与误差放大器的反相输入端相连，另一基准输出端Vrefn连接到后级DC-DC电路并为其提供基准电压，误差放大器的正相输入端连接到输出级电路的反馈电压端Vfb，误差放大器输出端连接到输出级电路，输出级电路连接到后级DC-DC电路，经过输出级电路找那个功率输出管输出稳定的电压Vout，给后级DC-DC电路模块供电。
优选的，上述预降压电路包括增强型NLDMOS管MN0、增强型PLDMOS管MP0、稳压齐纳二极管ZENER0和限流电阻R0，其中，增强型NLDMOS管MN0的漏极连接电源Vin，增强型NLDMOS管MN0的源级连接到输出端preVDD，增强型NLDMOS管MN0的栅极连接到增强型PLDMOS管MP0的源级，增强型PLDMOS管MP0的栅极和漏极相连，增强型PLDMOS管MP0的漏极与稳压齐纳二极管ZENER0的负极相连，稳压齐纳二极管ZENER0的正极接地，限流电阻R0两端分别接电源Vin和增强型PLDMOS管MP0的源极，增强型PLDMOS管MP0栅漏短接与稳压齐纳二极管ZENER0串联，可以防止输入电压过高击穿稳压管，而且导通电压随输入电压变化不是很大，可以很好地给到增强型NLDMOS管MN0的栅极一个电压浮动不大的一个偏置电压VG(n0)。限流电阻R0阻值较大，可以尽可能减小流过稳压齐纳二极管ZENER0的电流，减小功耗。增强型NLDMOS管MN0可以承担主要的预降压功能，降压之后的VpreVDD=VG(n0)-VTH。可以把预降压电路的输出稳定在一个相对稳定的范围。
优选的，基准电压产生电路如图3所示，基准电压产生电路的供电电源接预降压电路的输出preVDD，其中，基准电压产生电路是采用传统的基准电压产生电路结构，产生的基准电压Vref1连接到误差放大器ERROR_AMP的反相输入端，产生的n个基准电压Vrefn可供后级DC-DC电路中需要用到基准电压的电路模块，本电路可以为后级电路提供不随电源电压、温度、工艺变化的基准电压。
误差放大器ERROR_AMP的供电电源接预降压电路的输出preVDD，其中，误差放大器ERROR_AMP的反相输入端接基准电压产生模块的输出Vref1，正相输入端接反馈电压Vfb。误差放大器ERROR_AMP的输出端接增强型NLDMOS管MN1的栅极。误差放大器主要是起到一个钳位的作用，利用运放的虚短原理，使得本实用新型输出级中的反馈电压Vfb与基准电压相等。
优选的，上述输出级电路包括增强型NLDMOS管MN1、增强型PLDMOS管MP1、增强型PLDMOS管MP2、分压电阻R1、分压电阻R2和补偿电容C0，其中，增强型PLDMOS管MP1的源极、增强型PLDMOS管MP2的源极均与电源Vin相连，增强型PLDMOS管MP1的栅极与增强型PLDMOS管MP2的栅极相连，增强型NLDMOS管MN1的漏极连接到增强型PLDMOS管MP1的漏极和增强型PLDMOS管MP1的栅极，增强型NLDMOS管MN1的源极接地，增强型NLDMOS管MN1的栅极连接到误差放大器的输出端，分压电阻R1连接到增强型PLDMOS管MP2的漏极，分压电阻R2与分压电阻R1串联连接，分压电阻R2接地，其中，分压电阻R1与分压电阻R2的串接端构成反馈电压端Vfb接到上级的误差放大器ERROR_AMP的正相输入端接增强型PLDMOS管MP2的漏极，增强型PLDMOS管MP2的漏极作为输出端Vout连接到后级DC-DC电路，作为负载RL的DC-DC电路供电的线性降压稳压器，补偿电容C0连接在增强型PLDMOS管MP2的漏极与地间，增强型NLDMOS管MN1与增强型PLDMOS管MP1构成了单级运放，可以提高线性稳压器电路的开环路增益，提高电源抑制比。电容C0可以对电路的相位裕度进行补偿，增加系统的稳定性，可以减小纹波对后级DC-DC电路的干扰。分压电阻R1、R2构成分压电路，由于运放的虚短效应，R1、R2之间的反馈电压Vfb与基准产生电路输出的Vref1相等，输出可以表示成Vout=Vref1*(R1+R2)/R2。从上式得知，本实用新型可以得到一个与电源信号输入电压，温度，工艺无关的电压输出，可以作为后级DC-DC电路的优质电源。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内，因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (3)
1.一种适用于DC-DC电路内部供电的线性降压稳压电路，其特征在于：包括预降压电路、基准电压产生电路、误差放大器和输出级电路，预降压电路的输入端与电源信号相连，输出端preVDD与基准电压产生电路和误差放大器的电源端相连，基准电压产生电路的一输出端Vref1与误差放大器的反相输入端相连，另一基准输出端Vrefn连接到后级DC-DC电路并为其提供基准电压，误差放大器的正相输入端连接到输出级电路的反馈电压端Vfb，误差放大器输出端连接到输出级电路，输出级电路连接到后级DC-DC电路。
2.根据权利要求1所述的一种适用于DC-DC电路内部供电的线性降压稳压电路，其特征在于：预降压电路包括增强型NLDMOS管MN0、增强型PLDMOS管MP0、稳压齐纳二极管ZENER0和限流电阻R0，其中，增强型NLDMOS管MN0的漏极连接电源Vin，增强型NLDMOS管MN0的源级连接到输出端preVDD，增强型NLDMOS管MN0的栅极连接到增强型PLDMOS管MP0的源级，增强型PLDMOS管MP0的栅极和漏极相连，增强型PLDMOS管MP0的漏极与稳压齐纳二极管ZENER0的负极相连，稳压齐纳二极管ZENER0的正极接地，限流电阻R0两端分别接电源Vin和增强型PLDMOS管MP0的源极。
3.根据权利要求1所述的一种适用于DC-DC电路内部供电的线性降压稳压电路，其特征在于：输出级电路包括增强型NLDMOS管MN1、增强型PLDMOS管MP1、增强型PLDMOS管MP2、分压电阻R1、分压电阻R2和补偿电容C0，其中，增强型PLDMOS管MP1的源极、增强型PLDMOS管MP2的源极均与电源Vin相连，增强型PLDMOS管MP1的栅极与增强型PLDMOS管MP2的栅极相连，增强型NLDMOS管MN1的漏极连接到增强型PLDMOS管MP1的漏极和增强型PLDMOS管MP1的栅极，增强型NLDMOS管MN1的源极接地，增强型NLDMOS管MN1的栅极连接到误差放大器的输出端，分压电阻R1连接到增强型PLDMOS管MP2的漏极，分压电阻R2与分压电阻R1串联连接，分压电阻R2接地，其中，分压电阻R1与分压电阻R2的串接端构成反馈电压端Vfb，增强型PLDMOS管MP2的漏极连接到后级DC-DC电路，补偿电容C0连接在增强型PLDMOS管MP2的漏极与地间。
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|---|---|---|---|---|
| CN113162401A (zh) * | 2021-04-19 | 2021-07-23 | 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 | 电源转换器 |
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- 2019-08-08 CN CN201921281130.1U patent/CN210005944U/zh active Active
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