[實用新型]一種用于高壓電源的降壓電路

有效

• 申請號: 200820156652.4
• 申請日: 2008-12-05
• 公開（公告）號: CN201319560Y
• 公開（公告）日: 2009-09-30
• 發明（設計）人: 朱磊;袁文師
• 申請（專利權）人: 上海貝嶺股份有限公司
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156
• 代理公司: 上海兆豐知識產權代理事務所
• 代理人: 章蔚強

技術領域

本實用新型涉及集成電路，尤其涉及一種用于高壓電源的降壓電路。

背景技術

目前市場上存在的高壓芯片一般都有高、低兩個電源，一個是外加的高壓電源，主要是對驅動管以及其它相關部件進行供電，另一個是低壓內部電源，一般是為控制電路和低壓電路供電。低壓電源一般是由芯片內部的基準模塊和穩壓模塊(Regulator)組成。為減小功耗和PSRR(優化電源抑制比)指標，穩壓模塊的電源由外部高壓電源經降壓電路初步降壓得到。業內經典的降壓電路是結構為LDO(Low?Dropout?Regulator，低壓差線性穩壓器)的穩壓模塊，其拓撲結構如圖1所示。

圖1中降壓電路是一個簡單的LDO，包括誤差放大器EA、絕緣柵雙極晶體管M1、電壓產生單元1’和多個電阻，電壓產生單元1’內產生較恒定的電壓Vr，通過電阻R7和電阻R8升壓到電壓Vout，同時電壓產生單元1’又是由輸出電壓Vout供電(利于減小工作功耗和關斷功耗)，因此該電路需要啟動電路，適當選取電阻R1的值可以保證電壓產生單元1’的正常工作。結構中存在一個負反饋環路，其作用是增加輸出電壓Vout穩定性和改善PSRR等參數；同時存在一個正反饋環路，即當電壓Vout上升，則電壓Vr上升，絕緣柵雙極晶體管M1的柵源電壓Vg_M1下降，最后又導致電壓Vout上升，該正反饋環路會使電壓Vout出現不穩定現象，另外，設計時還要注意使負反饋系數大于正反饋系數。

上述結構的優點是輸出電壓比較準確，精度較高，但一般系統對輸出電壓Vout沒有那么高的要求，缺點是存在正反饋環路，增加設計難度，并且誤差放大器消耗一定的功耗。

當電路出現異常時，要求把芯片關斷即功耗降到最低，使輸出電壓降到零。最好的方法是采用如圖2所示的方式，該電路包括絕緣柵雙極晶體管M1和絕緣柵雙極晶體管M2，當電路異常時，對輸出管，即絕緣柵雙極晶體管M1進行關斷，這是低壓電路普遍采用的形式。這種結構的優點是對輸出管M1柵壓進行關斷，關斷后幾乎不消耗功耗，輸出電壓Vout等于零。但是這種結構并不能運用到高壓電路中，因為關斷信號Shutdown為低壓邏輯，在關斷信號Shutdown為高電平的時候絕緣柵雙極晶體管M2仍然導通，而且絕緣柵雙極晶體管M2還有柵源電壓Vgs過大被擊穿的危險。

鑒于上述問題，又采用了如圖3所示的方法對輸出管進行關斷，該電路在圖2所示電路的基礎上，還包括了絕緣柵雙極晶體管M3、M4，該電路采用CMOS(Complementary?Metal?Oxide?Semiconductor，互補金屬氧化物半導體)反向器對關斷信號Shutdown進行翻轉，利用絕緣柵雙極晶體管M4對輸出電壓Vout進行關斷，能夠使輸出電壓Vout強制拉到零，但隨著電源電壓Vcc的升高，絕緣柵雙極晶體管M3和絕緣柵雙極晶體管M4同樣存在柵源電壓Vgs過大柵氧可能被擊穿的危險，該電路變得不再適用。

因此，隨著電源電壓Vcc逐漸升高，現有技術中出現了經典的帶關斷控制的降壓電路，如圖4所示，該電路包括誤差放大器EA、絕緣柵雙極晶體管M1、M2、M3、電壓產生單元1’和齊納管D1，該電路的工作原理是：當關斷信號Shutdown為高電平的時候，絕緣柵雙極晶體管M3的柵源電壓Vg_M3為低電平，電路正常工作；當關斷信號Shutdown為低電平的時候，絕緣柵雙極晶體管M3的柵源電壓Vg_M3為6V左右，電路處于關斷狀態，齊納管D1的作用是把絕緣柵雙極晶體管M3的柵源電壓鉗位在6V，避免其發生柵氧擊穿現象。

但是上述經典結構仍然存以下缺點：

1、對關斷管，即絕緣柵雙極晶體管M3的要求很大，這樣才能把輸出電壓Vout拉到一個較低的電平，從而增加了芯片的面積；

2、驅動管，即絕緣柵雙極晶體管M1在關斷模式下仍然會導通，使得該電路同樣會產生功耗。

實用新型內容

為了克服上述現有技術存在的不足，本實用新型旨在提供一種新型的具有良好關斷特性和節省功耗的用于高壓電源的降壓電路。

本實用新型所述的一種用于高壓電源的降壓電路，其特征在于：它包括關斷模塊、電壓產生模塊、電壓轉化模塊和輸出模塊，其中：

關斷模塊用于根據外界關斷信號啟動，并產生一個啟動信號；

電壓產生模塊，與所述的關斷模塊連接，用于根據從所述關斷模塊接收到的啟動信號啟動，并產生一個恒定電壓信號；

電壓轉化模塊，與所述的電壓產生模塊連接，用于將從所述電壓產生模塊接收到的恒定電壓信號轉化為輸出電壓信號；