CN101169670A - 包含输出加速回复的电压稳压器 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种包含输出加速回复的电压稳压器，其在低压稳压器的运算放大器电压正反馈输入端之间加入比较器及降压晶体管，该比较器用以检测参考电位点电压的变化，其参考电位点的位置在第一反馈电阻与第二反馈电阻之间，若参考电位点的电压大于该预设电压时，即将降压晶体管导通，以便达到将输出电压快速降低，以形成极佳的电压稳压效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种包含输出加速回复的电压稳压器，尤其涉及一种在传统低压稳压器的运算放大器的电压正反馈输入端之间加入比较器及降压晶体管，该比较器用以检测参考电位点(即为运算放大器电压正反馈输入端)电压的变化，其参考电位点较为精确的位置在第一反馈电阻与第二反馈电阻之间，若参考电位点的电压大于该预设电压时，即将降压晶体管(其为N-MOSFET)导通，以便达到将输出电压Vout快速降低，以产生极佳的电压稳压效果。
背景技术
请参阅图1所示，其为现有技术低压降稳压器的电路架构，该低压降稳压器(Low Dropout Voltage Regulator，LDO)电路当输出电流改变时，OP运算放大器可及时反应使输出电压维持在一定值，因此电路的稳定性得以保持，但若输出电流从高电流值降至极低电流值时(例如：500mA至0A)，输出电压将瞬时被拉高无法在短时间回复，其原因为OP运算放大器需要一段时间做反应调整，而其原本输出至P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(P Channel Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，P-MOSFET)的电流开始对输出电容进行充电，因此输出电压也随之拉高，待OP运算放大器反应调整及输出电容充电完成后，输出至P-MOSFET的电流即被切断，而输出电压需靠反馈电阻Rfb1与Rfb2同时进行放电，但是一般现有技术低压降稳压器为了达到省电的目的，将选用较大电阻值Rfb1与Rfb2来进行电路匹配，相对而言，这两个反馈电阻对于输出电压的放电速度变得极慢，需要数百毫秒来进行放电，才能使输出电压再度稳定。
此外，另一现有技术低压降稳压器的电路架构请参阅美国专利U.S5864227，其图2揭示，其解决输出电压的放电速度过慢的方法为检测参考电压Vg的电位，并与预设电压进行比较，若Vg大于该预设电压时，即将P-MOSFET导通，以达到将输出电压Vout快速降低，产生电压稳压效果，但是该架构具有缺点，其参考电压Vg无法快速反应Vout电压，当Vout上升后，必须通过其OP运算放大器(OP1)反应后，Vg才会产生变化，因此该电压稳压器的效果仍嫌不佳。此外，该电路所使用的降压晶体管是利用P-MOSFET元件构成的，该元件放电性能也不佳，这是因为其所需驱动电流较小，无法达到快速放出电流的目的，故仍具有改进的空间。
发明内容
基于解决以上所述现有技术的缺陷，本发明提供一种包含输出加速回复的电压稳压器，主要目的是在传统低压稳压器的运算放大器电压正反馈输入端之间加入比较器及降压晶体管，该比较器用以检测参考电位点(即为运算放大器电压正反馈输入端)电压的变化，其参考电位点较为精确的位置在第一反馈电阻与第二反馈电阻之间，若参考电位点的电压大于该预设电压时，即将降压晶体管导通，以便达到将输出电压快速降低，以形成极佳的电压稳压效果。
优选的，该降压晶体管为N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管所构成。
优选的，该运算放大器负反馈端可接地。
优选的，该运算放大器负反馈电压可接近该参考电位点电压。
本发明还提供了一种包含输出加速回复的电压稳压器，其主要架构包括有：运算放大器、比较器、电压输出晶体管、降压晶体管、第一反馈电阻、第二反馈电阻、参考电压、偏压、反馈电压，该比较器用以比较该反馈电压与该偏压的差异电压，当该降压晶体管导通后，便达到将输出电压快速降低，以产生极佳的电压稳压效果。
优选的，该降压晶体管为N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管所构成。
优选的，该偏压的电压为该参考电压加上误差值。
优选的，该运算放大器负反馈电压接近该参考电位点电压。本发明的电压稳压器能够将输出电压快速降低，从而产生极佳的稳压效果。
为进一步对本发明有更深入的说明，通过以下附图及具体实施方式部分来详细说明本发明。
附图说明
图1为现有技术低压降稳压器的电路架构。
图2为本发明低压降稳压器的电路第一实施架构。
图3为本发明低压降稳压器的电路第二实施架构。
其中，附图标记说明如下：
OP1～运算放大器
C1～比较器
MPo～电压输出晶体管
MNo～降压晶体管
Cout～负载电容
Rfb1～第一反馈电阻
Rfb2～第二反馈电阻
Resr～负载电容的等效串联电阻
Vcc～输入电源
Vref～参考电压
Vtrip～偏压
Vss～接地电压
Iload～输出电流
Vg～电压输出晶体管栅极端电压
Vout～输出电压
Vfb～反馈电压
具体实施方式
现配合下列附图说明本发明的详细结构及其连接关系。
请参阅图2所示，为本发明低压降稳压器的电路第一实施架构，其中运算放大器OP1负反馈端为接地，而使反馈电压参考点Vfb电压接近参考电压Vref，此架构可适应不同输出电压Vout的变化，其Vref电压易于与Vfb电压做比较，以检测出Vout的变化，故可实现对Vout快速放电的目的。
请参阅图3所示，为本发明低压降稳压器的电路第二实施架构，其整体架构包括有：运算放大器OP1、比较器C1、电压输出晶体管MPo、降压晶体管MNo、负载电容Cout、第一反馈电阻Rfb1、第二反馈电阻Rfb2、负载电容的等效串联电阻Resr、输入电源Vcc、参考电压Vref、偏压Vtrip、输出电流Iload、电压输出晶体管栅极端电压Vg、输出电压Vout及反馈电压Vfb，该低压降稳压器电路当输出电流改变时，OP运算放大器OP1可及时反应使输出电压维持在一定值，而其原本输出至P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管的电流开始对负载电容Cout进行充电，因此输出电压也随之拉高，待OP运算放大器反应调整及输出电容充电完成后，输出至P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管的电流即被切断，而输出电压需靠第一反馈电阻Rfb1与第二反馈电阻Rfb2同时进行放电。
上述比较器C1用以比较该反馈电压Vfb与该偏压Vtrip的差异电压，当该降压晶体管MNo导通后，便达到将输出电压快速降低，从而产生极佳的电压稳压效果。
与上述所揭示现有技术的图1结构相比，本实施例增加新的电路架构(如虚线框示出)，其包括比较器C1与降压晶体管MNo，该比较器C1用以比较该反馈电压Vfb与该偏压Vtrip的差异电压，当降压晶体管MNo导通后，因该降压晶体管为N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(N-MOSFET)所构成，所需驱动电流较大，因此可达到快速释放电流来达到降低电压的目的，可将输出电压Vout直接降至与接地电压Vss为相同电压，若电路处于正常运作状态时，其放大器OP1有相当大的增益，Vfb电压将十分接近Vref电压，电路保持十分稳定的状态，为特性十分良好的电压稳压器。
上述电路的输出电流Iload若急遽变为零时，输出电压立即拉高，立刻超过偏压Vtrip电压值，从而使比较器C1的输出电压自低变高，同时将降压晶体管MNo导通，输出电压Vout因而获得大电流的放电，故可快速回复至稳定电压状态。
反馈电压Vfb电压将十分接近参考电压Vref电压，所以偏压Vtrip的电压设定为Vref+ΔV，其中ΔV的较佳设定值为100mV左右，若ΔV设定值太高时，将造成反应时间过慢，输出电压拉升太高才动作，无法达到快速回复的目的；反之，若ΔV设定值太低时，极易受到外界噪声影响产生误判动作。
通过上述图2、图3的揭示，即可了解本发明主要技术特征是在低压稳压器的运算放大器电压正反馈输入端之间加入比较器及降压晶体管，该比较器用以检测参考电位点电压的变化，其参考电位点的位置在第一反馈电阻与第二反馈电阻之间，若参考电位点的电压大于该预设电压时，即将降压晶体管导通，且该降压晶体管为N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管所构成，从而达到将输出电压快速降低，形成极佳的电压稳压效果。
综上所述，本发明的结构特征及各实施例皆已详细揭示，而可充分显示出本发明在目的及技术效果上均具有进步。
然而以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，不能用以限定本发明的范围，即所有落在本发明权利要求范围内的等效变化与修改，均属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种包含输出加速回复的电压稳压器，其特征是在低压稳压器的运算放大器电压正反馈输入端之间加入比较器及降压晶体管，该比较器用以检测参考电位点电压的变化，其参考电位点的位置在第一反馈电阻与第二反馈电阻之间，若参考电位点的电压大于该预设电压时，即将降压晶体管导通，以将输出电压快速降低，以产生极佳的电压稳压效果。
2.如权利要求1所述的包含输出加速回复的电压稳压器，其中该降压晶体管为N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管所构成。
3.如权利要求1所述的包含输出加速回复的电压稳压器，其中该运算放大器负反馈端为接地。
4.如权利要求3所述的包含输出加速回复的电压稳压器，其中该运算放大器负反馈电压接近该参考电位点电压。
5.一种包含输出加速回复的电压稳压器，其主要架构包括有：运算放大器、比较器、电压输出晶体管、降压晶体管、第一反馈电阻、第二反馈电阻、参考电压、偏压、反馈电压，该比较器用以比较该反馈电压与该偏压的差异电压，当该降压晶体管导通后，以达到将输出电压快速降低，以产生极佳的电压稳压效果。
6.如权利要求5所述的包含输出加速回复的电压稳压器，其中该降压晶体管为N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管所构成。
7.如权利要求5所述的包含输出加速回复的电压稳压器，其中该偏压的电压为该参考电压加上误差值。
8.如权利要求5所述的包含输出加速回复的电压稳压器，其中该运算放大器负反馈电压接近该参考电位点电压。
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