[發明專利]一種靜態電流降低的低壓差穩壓器

在審

• 申請號: 201310613167.0
• 申請日: 2013-11-26
• 公開（公告）號: CN103616917A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 蘇州貝克微電子有限公司
• 主分類號: G05F1/56
• 分類號: G05F1/56
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及一種改進的穩壓器結構。事實上，可以在任何電子設備上發現穩壓器的應用。一個穩壓器包含有一個輸入端和一個接地端用于和輸入電壓源連接，并且使輸出端保持恒定的穩壓輸出。

背景技術：

一個穩壓器可以設計為正電壓穩壓器或者負電壓穩壓器。為方便起見，本發明將只描述作為正電壓穩壓器的情況。然而，本領域的技術人員會清楚如何設計負電壓穩壓器——通過反相電壓極性和使用相反類型的三極管。

在正電壓穩壓器中，輸入電壓V_IN必須要大于所需的輸出電壓V_OUT，其中電壓的增量稱之為“壓差”。如果V_IN太低，那么穩壓器將無法驅動V_OUT達到所需的輸出電壓。如果V_IN降低，那么V_OUT同樣降低。

低壓差是非常重要的，例如，在電池供源的設備中，當電池電壓降低時，需要保持V_OUT在所需的電壓。在現今的低壓差穩壓器中，壓差可以很低，例如500毫伏。

靜態電流可定義為從輸入端流出的電流，該電流不出現在輸出端提供的電流。靜態電流從穩壓器電路流到接地端。因為靜態電流不作用于有效的輸出，所以需要做出努力使靜態電流減小。一個較大的靜態電流會減小電池供源設備的使用壽命。在其他應用中，一個較大的靜態電流會造成較高的功率損耗并且使穩壓器過熱。在現今的靜態電流穩壓器中，在輸出電流為500毫安下靜態電流可降低至50毫安。

圖1顯示了一個在此領域已知的低壓差低靜態電流穩壓器的結構圖。參考圖1，輸入電壓V_IN施加在輸入端10和接地端11之間。穩壓輸出電壓V_OUT在輸出端12，由驅動三極管14控制傳輸三極管13來產生輸出電壓。驅動三極管14由誤差放大器16激勵，誤差放大器16通過比較參考電壓端17的電壓V_REF和輸出電壓V_OUT經電阻18和19的分壓來控制驅動三極管14。

特別地，驅動三極管14包含兩個集電極8和9。第一集電極8在三極管內部環繞基極和發射極，反過來第二集電極9環繞第一集電極8。在一般操作中，第一集電極8通過二極管15傳導所述三極管的基極電流到穩壓輸出端12。通過這種方式，靜態電流得以降低。這是因為靜態電流的主要成分——三極管13的基極電流返回給穩壓輸出端。

第二集電極9在輸入電壓V_IN降低到接近于輸出電壓V_OUT時開始工作。當傳輸三極管13和驅動三極管14的輸出端子的壓差降低時，三極管的傳導能力降低。當三極管有一個足夠小的電壓降時，就稱三極管飽和，這是因為三極管的兩端的電壓差過低而無法保持電流流過三極管。當無法保持足夠的前置偏壓以使二極管15到輸出端12導通時，第一集電極8首先達到飽和。

第一集電極8的飽和允許電流流線外部——環繞第二集電極。電流會繼續流到第二集電極9直到第二集電極連接到接地端，并且此時其電壓低于輸出端12。這種持續的電流導通允許穩壓器緩慢操作，并且對于較低的V_IN，在壓差產生之前電壓V_OUT同時必須降低。但是，需要注意的是，在電流持續導通期間，由于電流導入接地端而不是返回給輸出端12，靜態電流降低的效果會被減弱。

在第一集電極8發生飽和，并且第二集電極9開始作用，同時靜態電流增加的點可以按以下描述：

V_IN-V_OUT＝V_BE13+V_SAT14+V_DIODE15

其中：

V_IN=輸入電壓。

V_OUT=穩壓輸出電壓。

V_BE13=傳輸三極管13的基極到發射極電壓降。

V_SAT14=驅動三極管14的飽和電壓。

V_DIODE15=二極管15的正向偏置二極管壓降。

由于二極管15可以有其它方式構造，例如使用一個三極管的基極發射極結，那么這個三極管的基極發射極壓降或者二極管壓降都可以指定為V_BE。因此，圖1的電路會受到當V_IN到V_OUT電壓差為2*V_BE+V_SAT時的增加的靜態電流的影響。