CN106502301A - 带隙基准和低压差线性稳压器的兼容电路 - Google Patents

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陈婷
姜黎
李天望
谢俊杰
刘程斌
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • G05F1/575—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices characterised by the feedback circuit

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Abstract

本发明提供了一种带隙基准和低压差线性稳压器的兼容电路，包括：运算放大器AMP、功率管M0、M1和M2、三极管Q0、Q1和Q2，以及分压电阻R0和R1，其中，所述三极管Q0、Q1和Q2的发射极分别连接所述分压电阻R0的第一分压支路、所述功率管M1的漏极以及所述分压电阻R1的第二分压支路，所述运算放大器AMP的反向输入端Vn接入所述三极管Q1的发射极与所述功率管M1的漏极之间，且其同向输入端Vp接入所述第一分压支路。与相关技术相比，本发明提供的带隙基准和低压差线性稳压器的兼容电路具有如下有益效果：电路结构简单、功耗低、芯片面积小以及节约成本。

Description

带隙基准和低压差线性稳压器的兼容电路
技术领域
本发明涉及低功率电源管理技术领域，尤其涉及一种带隙基准和低压差线性稳压器的兼容电路。
背景技术
在低功率无线通信***的电源管理中，低压差线性稳压器(Low dropoutregulator，简称LDO)是一种常见常用的电路装置。在便携式电子产品中，电源管理解决方案通常选取高效率、低成本、小芯片面积的LDO，传统的LDO如图1所示，由一个带隙基准电路产生一个基准电压Vref提供到一个运算放大器AMP的反相输入端，通过电阻网络将输出电压进行分压反馈回运算放大器AMP的同相输入端，运算放大器将基准电压和反馈电压的差值放大输出到功率管M的栅极，通过调整功率管M来控制LDO的输出。
图1的这种传统的实现方式需要单独提供一个带隙基准和运算放大器，电路结构复杂，功耗较高，芯片面积较大，增加芯片的成本。
因此，有必要提供一种新的带隙基准和低压差线性稳压器的兼容电路来解决上述问题。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种带隙基准和低压差线性稳压器的兼容电路，其电路结构简单、功耗低、芯片面积小以及节约成本。
本发明提供了一种带隙基准和低压差线性稳压器的兼容电路，包括：运算放大器AMP、功率管M0、功率管M1、功率管M2、基极与集电极连接成二极管形式的三极管Q0、Q1和Q2，以及分压电阻R0和R1，其中，所述三极管Q0、Q1和Q2的发射极分别连接所述分压电阻R0的第一分压支路、所述功率管M1的漏极以及所述分压电阻R1的第二分压支路，所述运算放大器AMP的反向输入端Vn接入所述三极管Q1的发射极与所述功率管M1的漏极之间，且其同向输入端Vp接入所述第一分压支路，所述功率管M0的栅极与所述运算放大器AMP的输出端相连，源极与所述功率管M1和M2的源极汇聚并通过电源电压VDD与所述运算放大器AMP的中间级连接，漏极连接所述第一分压支路，所述功率管M1的栅极与所述功率管M2的栅极汇聚并连接于所述功率管M0的栅极与所述功率放大器AMP的输出端之间，所述第二分压支路连接于所述功率管M2的漏极与输出端Vout之间。
优选的，还包括负载电容CL，所述负载电容CL一端连接于所述输出端Vout与所述功率管M2的漏极之间，另一端接地。
优选的，所述功率管M0、M1和M2均为PMOS管。
优选的，所述三极管Q0、Q1和Q2的集电极汇聚并接地。
与相关技术相比，本发明提供的带隙基准和低压差线性稳压器的兼容电路具有如下有益效果：
1、可以同时作为带隙基准电路或者LDO电路；
2、LDO不需要额外的基准电路提供基准；
3、带隙基准电路具有一定的驱动能力；
4、带隙基准的输出可以直接作为LDO的输出；
5、基准电路和运算放大电路合二为一，结构简单、功耗低、减少了芯片面积、节约了成本。
附图说明
图1为传统LDO电路的连接结构示意图；
图2为本发明带隙基准和低压差线性稳压器的兼容电路的连接结构示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图2，图2为本发明带隙基准和低压差线性稳压器的兼容电路的连接结构示意图。所述带隙基准和低压差线性稳压器的兼容电路，包括：运算放大器AMP、功率管M0、功率管M1、功率管M2、基极与集电极连接成二极管形式的三极管Q0、Q1和Q2、负载电容CL，以及分压电阻R0和R1。所述运算放大器AMP、所述三极管Q0、Q1和Q2以及所述分压电阻R0和R1构成一个具有驱动能力的带隙基准电路，通过带隙基准和PMOS功率管M2来直接实现LDO，从而实现了带隙基准和低压差线性稳压器的集成，减小了芯片面积，使其功耗很小，该带隙基准和低压差线性稳压器的兼容电路既可以单独用做带隙基准电路，也能作为一般的LDO应用在低功耗电源管理中，通过调整所述功率管M2的大小来调节LDO的输出。
所述三极管Q0、Q1和Q2的基极与集电极连接成二极管形式，所述三极管Q0、Q1和Q2的集电极汇聚并接地。所述三极管Q0、Q1和Q2的发射极分别连接所述分压电阻R0的第一分压支路、所述功率管M1的漏极以及所述分压电阻R1的第二分压支路。所述三极管Q0、Q1和Q2均为PMOS管。
所述运算放大器AMP的反向输入端Vn接入所述三极管Q1的发射极与所述功率管M1的漏极之间，且其同向输入端Vp接入所述分压电阻R0的第一分压支路。
所述功率管M0、M1和M2均为PMOS管，所述功率管M0的栅极与所述运算放大器AMP的输出端相连，源极与所述功率管M1和M2的源极汇聚并通过电源电压VDD与所述运算放大器AMP的中间级连接，漏极连接所述分压电阻R0的第一分压支路。所述功率管M1的栅极与所述功率管M2的栅极汇聚并连接于所述功率管M0的栅极与所述功率放大器AMP的输出端之间，所述分压电阻R1的第二分压支路连接于所述功率管M2的漏极与输出端Vout之间。本发明提供的所述带隙基准和低压差线性稳压器的兼容电路通过采用所述功率管M2和电阻反馈结构，可以有效增大所述运算放大器AMP的输出范围，因此使得所述带隙基准和低压差线性稳压器的兼容电路工作在低电源电压条件下。
所述分压电阻R0的第一分压支路一端与所述三极管Q0的发射极连接，另一端连接于所述功率放大器AMP的同向输入端VP与所述功率管M0的漏极之间。所述分压电阻R1的第二分压支路一端与所述三极管Q2的发射极连接，另一端连接于所述功率管M2的漏极与输出端Vout之间。
所述负载电容CL一端连接于所述输出端Vout与所述功率管M2的漏极之间，另一端接地。
与相关技术相比，本发明提供的带隙基准和低压差线性稳压器的兼容电路是将带隙基准和功率放大器电路合二为一，直接由一个带隙基准电路的输出电压来实现最后的输出。该带隙基准电路是一种常见的带隙结构，输出电压可以通过正负温度系数的控制电阻来实现合适的电压，通过调大所述功率管M2的尺寸使电路具有一定的驱动能力，补偿可以通过增大电容来实现一定的补偿。
该结构输出不仅可以作为LDO的输出，而且是一个带隙基准的等效输出，同时该电路是具有一定驱动能力的。驱动能力的大小主要由所述功率管M2的尺寸决定，可以通过调节所述功率管M2的大小和电阻的大小来调节输出电压的大小。因此，本发明提供的带隙基准和低压差线性稳压器的兼容电路具有如下有益效果：
1、可以同时作为带隙基准电路或者LDO电路；
2、LDO不需要额外的基准电路提供基准；
3、带隙基准电路具有一定的驱动能力；
4、带隙基准的输出可以直接作为LDO的输出；
5、基准电路和运算放大电路合二为一，结构简单、功耗低、减少了芯片面积、节约了成本。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种带隙基准和低压差线性稳压器的兼容电路，其特征在于，包括：运算放大器AMP、功率管M0、功率管M1、功率管M2、基极与集电极连接成二极管形式的三极管Q0、Q1和Q2，以及分压电阻R0和R1，其中，所述三极管Q0、Q1和Q2的发射极分别连接所述分压电阻R0的第一分压支路、所述功率管M1的漏极以及所述分压电阻R1的第二分压支路，所述运算放大器AMP的反向输入端Vn接入所述三极管Q1的发射极与所述功率管M1的漏极之间，且其同向输入端Vp接入所述第一分压支路，所述功率管M0的栅极与所述运算放大器AMP的输出端相连，源极与所述功率管M1和M2的源极汇聚并通过电源电压VDD与所述运算放大器AMP的中间级连接，漏极连接所述第一分压支路，所述功率管M1的栅极与所述功率管M2的栅极汇聚并连接于所述功率管M0的栅极与所述功率放大器AMP的输出端之间，所述第二分压支路连接于所述功率管M2的漏极与输出端Vout之间。
2.根据权利要求1所述的带隙基准和低压差线性稳压器的兼容电路，其特征在于，还包括负载电容CL，所述负载电容CL一端连接于所述输出端Vout与所述功率管M2的漏极之间，另一端接地。
3.根据权利要求1或2所述的带隙基准和低压差线性稳压器的兼容电路，其特征在于，所述功率管M0、M1和M2均为PMOS管。
4.根据权利要求1所述的带隙基准和低压差线性稳压器的兼容电路，其特征在于，所述三极管Q0、Q1和Q2的集电极汇聚并接地。
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