CN116978904B - 一种电源稳压电路及集成芯片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电源稳压电路及集成芯片，包括依次连接的启动电路、反馈电路、稳压子电路、放大分流电路，启动电路用于根据欠压保护信号决定是否启动电源稳压电路，反馈电路用于调节流过稳压子电路、放大分流电路的电流，稳压子电路用于调节流过放大分流电路的电流，实现稳压。本发明通过设置电路进行分流，减小了流过稳压管的电流，形成负反馈，降低了反馈电路与稳压子电路的电流，降低了稳压管烧坏的几率，减小了芯片面积，节约了成本。

Description

一种电源稳压电路及集成芯片

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，尤其是涉及一种电源稳压电路及集成芯片。

背景技术

电源作为芯片的主要输入端，对于芯片的正常工作至关重要。在芯片启动工作的瞬间，会产生过冲电压，而该过冲电压会对芯片内部的器件造成损坏，严重影响了芯片的正常使用。

为了保证芯片内电源的稳定，需要在芯片内部集成一个电源稳压电路，电源稳压电路采用稳压管串联来实现，以三个串联稳压管最为常见，如图1所示，当电源电压大于三个串联稳压管的击穿电压时，输入电源发生钳位，并且三个稳压管全部导通，电源电流通过稳压管进行放电，但随着输入电源电压增加，电源发生了钳位，流过三个稳压管的电流逐渐增加，并且钳位电压也会增加，这样改变了需要的稳压值。为了解决放电能力不强，又防止稳压管烧坏，就需要采用很大版图面积的稳压管来实现，其集成电路结构如图2所示，这样做不但浪费了芯片面积，稳压值不够稳定，电源稳压值不方便调整，放电效果还不理想，增加了芯片成本。

为了降低芯片成本，提高稳压效果，增强电源稳压的放电能力，设计一种电源稳压电路是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种电源稳压电路及集成芯片，采用启动电路，在上电初始时对电流进行保护，采用反馈电路控制分流电流的大小，采用稳压子电路设定稳压值，根据电源电压大于稳压值的多少，动态控制放大分流电路的分流大小，在电源电压大于电压设定值时，通过放大分流电路的分流，减小了流过稳压管的电流，降低了稳压管烧坏的几率，提高了放电能力，采用放大分流电路代替大电流稳压管，减小了芯片面积，节约了成本。

第一方面，本发明的上述发明目的通过以下技术方案得以实现：

一种电源稳压电路，包括依次连接的启动电路、反馈电路、稳压子电路、放大分流电路，启动电路用于根据欠压保护信号决定是否启动电源稳压电路，反馈电路用于调节流过稳压子电路、放大分流电路的电流，稳压子电路用于调节流过放大分流电路的电流，实现稳压。

本发明进一步设置为：启动电路的一端、反馈电路的一端、稳压子电路的一端、放大分流电路的一端接电源正，启动电路的另一端、稳压子电路的一端、放大分流电路的另一端接地，启动电路的输出接反馈电路的控制端，反馈电路的输出接稳压子电路的输入端，稳压子电路的输出端接放大分流电路的控制端，用于控制流过放大分流电路的电流大小。

本发明进一步设置为：启动电路包括启动控制电路和第一分压电路，启动控制电路的控制端接欠压保护信号输出端，其输入端接电源正，其输出端接第一分压电路的一端，第一分压电路的输出端接反馈电路的控制端，第一分压电路的另一端接地。

本发明进一步设置为：反馈电路包括第一电流控制电路，用于根据启动电路的输出大小，决定流过反馈电路的电流大小。

本发明进一步设置为：稳压子电路包括串联连接的第一稳压单元、第二稳压单元、调压电路，第一稳压单元、第二稳压单元用于设定稳压电压大小，第一稳压单元、第二稳压单元的串联点连接反馈电路的输出，调压电路用于根据流过第二稳压单元的电流大小，调整输出电压，第二稳压单元、调压电路的串联点作为稳压子电路的输出端。

本发明进一步设置为：第一稳压单元包括第一稳压管，第二稳压单元包括第二稳压管，流过第二稳压单元的电流大小，决定稳压子电路的输出大小。

本发明进一步设置为：第一稳压单元包括串联连接的第三稳压管、第四稳压管，用于增大第一稳压单元的稳压值。

本发明进一步设置为：放大分流电路包括第二电流控制电路，用于根据稳压子电路的输出大小，决定流过放大分流电路的电流。

本发明进一步设置为：第二电流控制电路包括级连的电流放大单元和电流分流单元，根据稳压子电路的输出大小，控制电流放大单元的电流大小，根据电流放大单元的电流大小，控制电流分流单元的电流大小。

第二方面，本发明的上述发明目的通过以下技术方案得以实现：

一种具有电源稳压电路的集成芯片，集成芯片包括电源引脚和地引脚，集成芯片内集成有本申请所述电源稳压电路，电源稳压电路的电源端接电源引脚，电源稳压电路的地端接地引脚，电源稳压电路用于根据外接电源的大小，对集成芯片内的电源进行稳压。

与现有技术相比，本申请的有益技术效果为：

1.本申请通过设置电路进行分流，减小了流过稳压管的电流，降低了稳压管烧坏的几率，减小了芯片面积，节约了成本；

2.进一步地，本申请通过反馈电路、稳压子电路和放大分流电路，实现负反馈，保证电源电压的稳定；

3.进一步地，本申请通过稳压子电路、放大分流电路形成负反馈，进一步保证电源电压的稳定。

附图说明

图1是现有技术的稳压电路结构示意图；

图2是现有技术的具有稳压电路的芯片结构示意图；

图3是本申请一个具体实施例的电源稳压电路结构示意图；

图4是本申请一个具体实施例的启动电路结构示意图；

图5是本申请一个具体实施例的稳压子电路结构示意图；

图6是本申请一个具体实施例的电源稳压电路示意图；

图7是本申请一个具体实施例的具有稳压电路的芯片结构示意图；

图8是本申请稳压电路与现有技术稳压电路的稳压效果比较图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明作进一步详细说明。

本申请的一种电源稳压电路，如图3所示，包括依次连接的启动电路、反馈电路、稳压子电路、放大分流电路，启动电路的一端、反馈电路的一端、稳压子电路的一端、放大分流电路的一端连接电源VCC端，启动电路的另一端、稳压子电路的另一端、放大分流电路的另一端连接电源地GND，启动电路的输入接欠压保护信号A1输出端，其输出端连接到反馈电路的输入，反馈电路的输出端连接到稳压子电路输入端，稳压子电路输出端连接到放大分流电路的输入端。

启动电路根据欠压保护信号A1，输出反馈信号A2，反馈电路根据反馈信号A2输出稳压信号A3，稳压子电路根据稳压信号A3，输出分流信号A4，放大分流电路根据分流信号A4的大小，调整分流电流的大小。

在本申请的一个具体实施例中，当电源电压上升，其电压值大于欠压保护值时，欠压保护信号A1有效，启动电路输出反馈信号A2，反馈信号A2的大小与电源电压成比例，当反馈信号A2的大小达到第一设定值后，反馈电路工作，输出反馈信号A2，反馈信号A2的大小决定了反馈电路输出的稳压信号A3的大小，而稳压信号A3的大小决定了流过放大分流电路的电流大小，在流过放大分流电路的电流增加时，减小了稳压子电路的电流。

当电源电压上升到大于稳压子电路的设定值时，稳压子电路工作，电源电压继续上升，流过稳压子电路的电流增大，其输出分流信号A4的大小也随着增大，放大分流电路因分流信号A4的增大而增加分流电路，从而减小流过稳压子电路的电流，构成一个负反馈。

如图4所示，启动电路包括依次连接的启动控制电路和第一分压电路，启动控制电路的一端连接电源VCC，另一端连接第一分压电路，其控制端连接欠压保护信号A1输入端，第一分压电路的另一端连接电源地GND，其输出端连接反馈电路。

在欠压保护信号A1有效时，启动控制电路导通，第一分压电路将电源VCC分压后，输出给反馈电路，反馈电路根据反馈信号A2的大小，对电源进行分流；在欠压保护信号A1无效时，电源电压小于欠压保护值时，启动控制电路截止，无反馈信号输出，反馈电路不工作。

反馈电路包括第一电流控制电路，用于根据启动电路的输出的反馈信号大小，决定流过反馈电路的电流大小，也决定输出稳压信号A3的电流大小。

如图5所示，稳压子电路包括串联连接的第一稳压单元、第二稳压单元、调压电路，第一稳压单元的一端连接电源VCC，第一稳压单元、第二稳压单元的串联点连接反馈电路的输出端，第二稳压单元、调压电路的串联点连接放大分流电路的输入端，调压电路的另一端接GND。

在电源VCC的电压大于第一稳压单元、第二稳压单元的稳压值时，第一稳压单元、第二稳压单元中有电流流过，在调压电路一端有分流信号A4输出，且电源VCC的电压值越大，流过稳压子电路的电流越大，分流信号A4越大。

第一稳压单元根据稳压值的大小，包括至少一个稳压管，第二稳压单元根据稳压值的大小，包括至少一个稳压管，各稳压管串联连接，以提高稳压值。

放大分流电路包括第二电流控制电路，根据稳压子电路输出的分流信号A4大小，决定流过放大分流电路的电流大小。

在本申请的一个具体实施例中，第二电流控制电路包括电流分流单元，分流单元根据分流信号A4大小，调整流过放大分流电路的电流大小。

在本申请的又一个具体实施例中，第二电流控制电路包括电流放大单元和电流分流单元，电流放大单元对分流信号A4进行放大后，控制电流分流单元的电流大小。

如图6所示，启动控制电路包括PMOS管P1，第一分压电路包括串联连接的第一电阻R1、第二电阻R2， PMOS管P1的输入端接电源VCC，其输出端接第一电阻R1的一端，第一电阻R1的另一端接第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端接GND，PMOS管P1的控制端接欠压保护信号A1的输入，欠压保护信号A1决定PMOS管P1是否导通，电源稳压电路是否工作。

第一电流控制电路包括NPN三极管Q1，三极管Q1的基极接第一电阻R1与第二电阻R2的串联点，其输入端接电源VCC，其输出端接稳压子电路的输入端。

稳压子电路包括串联连接的第三稳压管D3、第四稳压管D4、第五稳压管D5、第三电阻R3。第一稳压单元包括串联连接的第三稳压管D3、第四稳压管D4，第二稳压单元包括第五稳压管D5，调压电路包括第三电阻R3。第一电流控制电路的输出端连接到第一稳压单元与第二稳压单元的串联点，第二稳压单元与调压电路的串联点，作为稳压子电路的输出，连接到放大分流电路的输入端。

电流放大电路包括NPN三极管Q2和第四电阻R4，三极管Q2的集电极连接电源VCC，其基极连接稳压子电路，其发射极连接第四电阻R4的一端，第四电阻R4的另一端接地。

电流分流单元包括NPN三极管Q3，三极管Q2的集电极连接电源VCC，其基极连接三极管Q2的发射极，其发射极接地。

本电路的工作原理如下：

在电源电压VCC小于欠压保护值时，欠压保护信号A1无效，P1管截止，三极管Q1的基极无电压，三极管Q1不导通，稳压子电路中的各稳压管不导通，稳压子电路不工作，三极管Q2、Q3不工作。

在电源电压VCC大于等于欠压保护值时，欠压保护信号A1有效，P1管导通，电源电压VCC经过电阻R1/R2分压后，给三极管Q1的基极提供电压，在基极电压大于三极管Q1的导通电压时，三极管Q1导通，给稳压管D5提供电流，当三极管Q1发射极的电压大于在稳压管D5上的电压与第三电阻R3上的电压总和时，稳压管D5击穿，有电流从三极管Q1的集电极、发射极、稳压管D5、第三电阻R3上流过，第三电阻R3上有电压输出。

当电源电压VCC继续上升时，大于三个串联稳压管的总稳压值再加上第三电阻R3上的电压时，三个稳压管D3/D4/D5全部击穿，有电流流过，第三电阻R3上的电压A4使三极管Q2微导通，电源电压VCC继续增加，三极管Q2微导通后，使三极管Q3也微导通。

电源电压VCC继续增大到设定值时，电源稳压电路达到稳压值，流过三个稳压管D3/D4/D5的电流增加，第三电阻R3上的电压A4增大，经过三极管Q2对电流的放大，流过三极管Q3集电极的电流增加，从而减小了流过三个串联稳压管的电流，构成一个负反馈过程。

同时，因电源电压的增大，三极管Q1的基极电压增加，流过三极管Q1集电极的电流也相应增加，提高了第三电阻R3上的电压A4，流过三极管Q3集电极的电流增加，减小了流过三个串联稳压管的电流，叠加负反馈，进一步保证了电源电压稳定。

调整第一电阻R1、第二电阻R2的阻值，能够调低电源稳压值。

在选取第一电阻R1、第二电阻R2的阻值后，在不同电源电压时，使三极管Q1的基极电压V1容易达到导通电压值，如8V，或不容易达到导通电压值。

比如，调整第一电阻R1、第二电阻R2值，为第一组阻值，V1达到8V时，此时电源电压稳定在15V时。

调节第一电阻R1、第二电阻R2值为第二组阻值，V1达到8V时，此时电源电压稳定在14V时。

这里，第一组阻值包括第一电阻R1的电阻值和第二电阻R2的电阻值，同样，第二组阻值包括第一电阻R1的电阻值和第二电阻R2的电阻值，各组阻值不同，在不同电源电压时，都能实现三极管Q1的基极电压V1达到导通值。

通过改变第一电阻R1、第二电阻R2的阻值，在电源电压还没有达到稳压子电路的稳压值时，三极管Q1导通工作，稳压管D5击穿，从而使三极管Q2/Q3微导通，当电源电压继续增加时，电压达到稳压，流过三极管Q1集电极的电流增加，第三电阻R3上的电压增大，流过三极管Q2其极的电流增大，通过三极管Q2的放大，流过三极管Q2集电极的电流进一步放大，提高了第四电阻R4上的电压，流过三极管Q3集电极的电流再次放大，从而减小了流过三极管Q1集电极的电流，构成负反馈，保证电源电压的稳定。

将本申请的电源稳压电路集成在IC中，进行集成IC的电源稳压，如图7所示，电源稳压电路的电源VCC端接集成IC的电源引脚VCC2，其GND端接集成IC的电源地引脚，在集成IC进行工作时，其电流引脚通过第五电阻R5接外部电源HV，第五电阻R5用于对外部电源HV限流与分压。

本申请的电源稳压电路，其稳压效果图如图8所示，图中VCC1表示现有技术中，采用三个稳压管串联的稳压效果，VCC2表示采用本申请的电源稳压电路后的稳压效果，明显看出，随着外部电源电压的增大，本申请的集成IC稳压效果明显。

以上均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电源稳压电路，其特征在于：包括依次连接的启动电路、反馈电路、稳压子电路、放大分流电路，启动电路用于根据欠压保护信号决定是否启动电源稳压电路，反馈电路用于调节流过稳压子电路、放大分流电路的电流，稳压子电路用于调节流过放大分流电路的电流，实现稳压。

2.根据权利要求1所述的一种电源稳压电路，其特征在于：启动电路的一端、反馈电路的一端、稳压子电路的一端、放大分流电路的一端接电源正，启动电路的另一端、稳压子电路的一端、放大分流电路的另一端接地，启动电路的输出接反馈电路的控制端，反馈电路的输出接稳压子电路的输入端，稳压子电路的输出端接放大分流电路的控制端，用于控制流过放大分流电路的电流大小。

3.根据权利要求1所述的一种电源稳压电路，其特征在于：启动电路包括启动控制电路和第一分压电路，启动控制电路的控制端接欠压保护信号输出端，其输入端接电源正，其输出端接第一分压电路的一端，第一分压电路的输出端接反馈电路的控制端，第一分压电路的另一端接地。

4.根据权利要求1所述的一种电源稳压电路，其特征在于：反馈电路包括第一电流控制电路，用于根据启动电路的输出大小，决定流过反馈电路的电流大小。

5.根据权利要求1所述的一种电源稳压电路，其特征在于：稳压子电路包括串联连接的第一稳压单元、第二稳压单元、调压电路，第一稳压单元、第二稳压单元用于设定稳压电压大小，第一稳压单元、第二稳压单元的串联点连接反馈电路的输出，调压电路用于根据流过第二稳压单元的电流大小，调整输出电压，第二稳压单元、调压电路的串联点作为稳压子电路的输出端。

6.根据权利要求5所述的一种电源稳压电路，其特征在于：第一稳压单元包括至少一个稳压管，第二稳压单元包括至少一个稳压管，流过第二稳压单元的电流大小，决定稳压子电路的输出大小。

7.根据权利要求5所述的一种电源稳压电路，其特征在于：第一稳压单元包括串联连接的第三稳压管、第四稳压管，用于增大第一稳压单元的稳压值。

8.根据权利要求1所述的一种电源稳压电路，其特征在于：放大分流电路包括第二电流控制电路，用于根据稳压子电路的输出大小，决定流过放大分流电路的电流。

9.根据权利要求8所述的一种电源稳压电路，其特征在于：第二电流控制电路包括级连的电流放大单元和电流分流单元，根据稳压子电路的输出大小，控制电流放大单元的电流大小，根据电流放大单元的电流大小，控制电流分流单元的电流大小。

10.一种具有电源稳压电路的集成芯片，其特征在于：集成芯片包括电源引脚和地引脚，集成芯片内集成有如权利要求1-9任一项所述电源稳压电路，电源稳压电路的电源端接电源引脚，电源稳压电路的地端接地引脚，电源稳压电路用于根据外接电源的大小，对集成芯片内的电源进行稳压。