一种线性稳压电路、供电模块和便携式电子产品

摘要

本申请公开了一种线性稳压电路、供电模块和便携式电子产品，该电路应用于便携式电子产品的供电模块，具体包括恒压输出模块、第二PMOS管、第七PMOS管、第一NMOS关、第三NMOS管、钳位电路、动态偏置电路和输出过流保护调制电路。本方案不受沟道调制效应的影响，其限流值更接近设计值，使得限流精度和限流值的稳定性更高，从而能够使该线性稳压电路输出稳定的输出电压。

权利要求

1.一种线性稳压电路，其特征在于，包括恒压输出模块、第二PMOS管、第七PMOS管、第一NMOS管、第三NMOS管、钳位电路和动态偏置电路和输出过流保护调制电路，其中：所述恒压输出模块设置有驱动电压输入端、稳压输出端和导通信号输出端，所述驱动电压输入端与所述恒压输出模块的电压输入端连接、所述稳压输出端被配置为用于基于所述驱动电压输入端接收的驱动电压和参考电压输出稳定的输出电压，所述导通信号输出端用于输出导通控制信号；

所述第七PMOS管的源极与所述恒压输出模块的电压输入端电连接、漏极分别与所述导通信号输出端、所述第二PMOS管的栅极电连接；

所述第二PMOS管的源极与所述恒压输出模块的电压输入端电连接、漏极与所述钳位电路电连接；

所述钳位电路还分别与所述动态偏置电路、所述恒压输出模块的稳压输出端、所述第一NMOS管的漏极电连接；

所述第一NMOS管的栅极分别与所述动态偏置电路、所述输出过流保护调制电路的偏置信号输入端电连接，所述第一NMOS管的源极与所述第三NMOS管的漏极电连接；

所述第三NMOS管的栅极分别与所述第一NMOS管的漏极、所述输出过流保护调制电路的采样信号输入端电连接，所述第三NMOS管的源极接地；

所述输出过流保护调制电路的反馈信号输出端与所述第七PMOS管的栅极电连接。

2.如权利要求1所述的线性稳压电路，其特征在于，所述恒压输出模块包括第一运算放大器、第一PMOS管、第一分压电阻和第二分压电阻，其中：所述第一运算放大器的反相输入端用于接收参考电压、输出端与所述第一PMOS管的栅极电连接；

所述第一PMOS管的源极作为所述驱动电压输入端；

所述第一PMOS管的漏极作为所述稳压输出端、且与第一分压电阻的一端电连接；

所述第一分压电阻的另一端分别与所述第一运算放大器的正相输入端、所述第二分压电阻的一端电连接，所述第二分压电阻的另一端接地。

3.如权利要求2所述的线性稳压电路，其特征在于，所述恒压输出模块还包括第一滤波电容，其中：所述第一滤波电容的一端与所述稳压输出端连接，另一端接地。

4.如权利要求2所述的线性稳压电路，其特征在于，所述钳位电路包括第二运算放大器、第五PMOS管和第六PMOS管，其中：所述第二运算放大器的正相输入端与所述第一PMOS管的漏极电连接，反相输入端分别与所述第二PMOS管的漏极、所述第五PMOS管的源极、所述第六PMOS管的源极电连接，输出端分别与所述第五PMOS管的栅极、所述第六PMOS管的栅极电连接；

所述第五PMOS管的漏极与所述第一NMOS管的漏极电连接；

所述第六PMOS管的漏极与所述动态偏置电路电连接。

5.如权利要求4所述的线性稳压电路，其特征在于，所述动态偏置电路包括第二NMOS管，其中：所述第二NMOS管的漏极分别与所述第一NMOS管的栅极、所述第六PMOS管的漏极电连接，所述第二NMOS管的栅极与所述偏置信号输入端连接，所述第二NMOS管的源极接地。

6.如权利要求1所述的线性稳压电路，其特征在于，所述输出过流保护调制电路包括第三PMOS管、第四PMOS管、第四NMOS管、第五NMOS管和基准参考电流源，其中：所述第三PMOS管的源极与所述恒压输出模块的电压输入端电连接，所述第三PMOS管的栅极与所述第四NMOS管的栅极和漏极电连接，所述第三PMOS管的漏极作为所述反馈信号输出端且与所述第五NMOS管的漏极电连接；

所述第五NMOS管的源极与所述第四NMOS管的漏极电连接，所述第五NMOS管的栅极作为所述偏置信号输入端；

所述第四NMOS管的源极接地，栅极作为所述采样信号输入端；

所述第四PMOS管的源极与所述恒压输出模块的电压输入端电连接，所述第四PMOS管的漏极与所述基准参考电流源的正极电连接，所述基准参考电流源的负极接地。

7.如权利要求6所述的线性稳压电路，其特征在于，还包括第二滤波电容，其中：所述第二滤波电容的一端与所述反馈信号输出端连接、另一端接地。

8.如权利要求6所述的线性稳压电路，其特征在于，所述基准参考电流源的输出电流用于限制所述线性稳压电路的输出电流。

9.一种供电模块，应用于便携式电子产品，其特征在于，设置有如权利要求1～8任一项所述的线性稳压电路。

10.一种便携式电子产品，其特征在于，设置有如权利要求9所述的供电模块。

说明书

一种线性稳压电路、供电模块和便携式电子产品

技术领域

[0001] 本申请涉及电子技术领域，更具体地说，涉及一种线性稳压电路、供电模块和便携式电子产品。

背景技术

[0002] 随着便携式电子产品功能的复杂性提高，需要其供电模块能够输出稳定的输出电压以保证其正常运行。目前在便携式电子产品的供电模块中，低压差输出的线性稳压电路因为其纹波低、结构简单、稳定性高的优势被广泛应用。

[0003] 典型的线性稳压电路如图1所示，MP01为输出PMOS功率管，用于将输入能量转换至输出，OAMP为运算放大器，其作用是通过负反馈使VREF＝VFB，即线性稳压电路的输出为VOUT＝(RFB1+RFB2)/RFB2*VREF，从而得到了稳定的输出电压。

[0004] 为了对输出电流IOUT限流，通常需要对功率管MP01进行电流采样，采样后的电流再与基准电流ILMT进行比较，从而使IOUT≤ILMT，常见的电流采样及过流保护方案如图2所示。

[0005] 其中，ILMT为过流限制的基准参考电流，MP01管和MP02管的漏源电压相同，因此当流过MP01管上流过电流IOUT＝IP1时，由MOS管饱和区电流特性易得，MP02管、MN01管上流过的电流IN1＝IP2＝k1*IP1，同理MN02管上流过的电流IN2＝k2*IN1，IN3＝k3*ILMT，其中，k1为MP02与MP01管宽长比之比，k2为MN02与MN01管宽长比之比，k3为MP04与MP03管宽长比之比。

[0006] 当IN2

[0007] 但是在实际的应用和设计中，因为MOS管沟道调制效应的影响，使得输出限流的精度较低。MP02管和MP01管的电流比、MN01管和MN02管的电流比，都会因为其源漏电压的不同产生偏差，不再是常数，造成线性稳压电路的限流大小会出现比较大的波动，无法输出稳定的输出电压。

发明内容

[0008] 有鉴于此，本申请提供一种线性稳压电路、供电模块和便携式电子产品，用于，用于输出稳定的输出电压。

[0009] 为了实现上述目的，现提出的方案如下：

[0010] 一种线性稳压电路，其特征在于，包括恒压输出模块、第二PMOS管、第七PMOS管、第一NMOS管、第三NMOS管、钳位电路和动态偏置电路和输出过流保护调制电路，其中：

[0011] 所述恒压输出模块设置有驱动电压输入端、稳压输出端和导通信号输出端，所述驱动电压输入端与所述恒压输出模块的电压输入端连接、所述稳压输出端被配置为用于基于所述驱动电压输入端接收的驱动电压和参考电压输出稳定的输出电压，所述导通信号输出端用于输出导通控制信号；

[0012] 所述第七PMOS管的源极与所述恒压输出模块的电压输入端电连接、漏极分别与所述导通信号输出端、所述第二PMOS管的栅极电连接；

[0013] 所述第二PMOS管的源极与所述恒压输出模块的电压输入端电连接、漏极与所述钳位电路电连接；

[0014] 所述钳位电路还分别与所述动态偏置电路、所述恒压输出模块的稳压输出端、所述第一NMOS管的漏极电连接；

[0015] 所述第一NMOS管的栅极分别与所述动态偏置电路、所述输出过流保护调制电路的偏置信号输入端电连接，所述第一NMOS管的源极与所述第三NMOS管的漏极电连接；

[0016] 所述第三NMOS管的栅极分别与所述第一NMOS管的漏极、所述输出过流保护调制电路的采样信号输入端电连接，所述第三NMOS管的源极接地；

[0017] 所述输出过流保护调制电路的反馈信号输出端与所述第七PMOS管的栅极电连接。

[0018] 可选的，所述恒压输出模块包括第一运算放大器、第一PMOS管、第一分压电阻和第二分压电阻，其中：

[0019] 所述第一运算放大器的反相输入端用于接收参考电压、输出端与所述第一PMOS管的栅极电连接；

[0020] 所述第一PMOS管的源极作为所述驱动电压输入端；

[0021] 所述第一PMOS管的漏极作为所述稳压输出端、且与第一分压电阻的一端电连接；

[0022] 所述第一分压电阻的另一端分别与所述第一运算放大器的正相输入端、所述第二分压电阻的一端电连接，所述第二分压电阻的另一端接地。

[0023] 可选的，所述恒压输出模块还包括第一滤波电容，其中：

[0024] 所述第一滤波电容与所述稳压输出端连接，另一端接地。

[0025] 可选的，所述钳位电路包括第二运算放大器、第五PMOS管和第六PMOS管，其中：

[0026] 所述第二运算放大器的正相输入端与所述第一PMOS管的漏极电连接，反相输入端分别与所述第二PMOS管的漏极、所述第五PMOS管的源极、所述第六PMOS管的源极电连接，输出端分别与所述第五PMOS管的栅极、所述第六PMOS管的栅极电连接；

[0027] 所述第五PMOS管的漏极与所述第一NMOS管的漏极电连接；

[0028] 所述第六PMOS管的漏极与所述动态偏置电路电连接。

[0029] 可选的，所述动态偏置电路包括第二NMOS管，其中：

[0030] 所述第二NMOS管的漏极分别与所述第一NMOS管的栅极、所述第六PMOS管的漏极电连接，所述第二NMOS管的栅极与所述偏置信号输入端连接，所述第二NMOS管的源极接地。

[0031] 可选的，所述输出过流保护调制电路包括第三PMOS管、第四PMOS管、第四NMOS管、第五NMOS管和基准参考电流源，其中：

[0032] 所述第三PMOS管的源极与所述恒压输出模块的电压输入端电连接，所述第三PMOS管的栅极与所述第四NMOS管的栅极和漏极电连接，所述第三PMOS管的漏极作为所述反馈信号输出端且与所述第五NMOS管的漏极电连接；

[0033] 所述第五NMOS管的源极与所述第四NMOS管的漏极电连接，所述第五NMOS管的栅极作为所述偏置信号输入端；

[0034] 所述第四NMOS管的源极接地，栅极作为所述采样信号输入端；

[0035] 所述第四PMOS管的源极与所述恒压输出模块的电压输入端电连接，所述第四PMOS管的漏极与所述基准参考电流源的正极电连接，所述基准参考电流源的负极接地。

[0036] 可选的，还包括第二滤波电容，其中：

[0037] 所述第二滤波电容的一端与所述反馈信号输出端连接、另一端接地。

[0038] 可选的，所述基准参考电流源的输出电流用于限制所述线性稳压电路的输出电流。

[0039] 一种供电模块，应用于便携式电子产品，设置有如权利要求上所述的线性稳压电路。

[0040] 一种便携式电子产品，其特征在于，设置有如上所述的供电模块。

[0041] 从上述的技术方案可以看出，本申请公开了一种线性稳压电路、供电模块和便携式电子产品，该电路应用于便携式电子产品的供电模块，具体包括恒压输出模块、第二PMOS管、第七PMOS管、第一NMOS管、第三NMOS管、钳位电路、动态偏置电路和输出过流保护调制电路。本方案不受沟道调制效应的影响，其限流值更接近设计值，使得限流精度和限流值的稳定性更高，从而能够使该线性稳压电路输出稳定的输出电压。

附图说明

[0042] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0043] 图1为现有技术中一种线性稳压电路的电路图；

[0044] 图2为现有技术中另一种线性稳压电路的电路图；

[0045] 图3为本申请实施例的一种线性稳压电路的电路图；

[0046] 图4为本申请实施例的另一种线性稳压电路的电路图；

[0047] 图5为本申请实施例的又一种线性稳压电路的电路图。

具体实施方式

[0048] 下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

[0049] 实施例一

[0050] 图3为本申请实施例的一种线性稳压电路的电路图。

[0051] 如图3所示，本实施例提供的线性稳压电路应用于便携式电子产品的供电模块或者供电芯片内，具体包括恒压输出模块30、第二PMOS管MP2、第七PMOS管MP7、第一NMOS管MN1、第三NMOS管MN3、钳位电路10、动态偏置电路20和输出过流保护调制电路40。

[0052] 恒压输出模块设置有参考电压输入端、驱动电压输入端、导通信号输出端和稳压输出端VOUT，参考电压输入端用于接收参考电压VREF，驱动电压输入端用于接收恒压输出模块的电压输入端输入的驱动电压Vin，稳压输出端与钳位电路10相连接，导通信号输出端分别与第七PMOS管MP7的漏极、第二PMOS管MP2的栅极连接，其输出的导通控制信号用于关断或者导通该第二PMOS管。

[0053] 在一个实施方案中，该恒压输出模块包括第一运算放大器OAMP1、第一PMOS管、第一分压电阻、第二分压电阻和第一滤波电容。第一运算放大器的反相输入端作为参考信号输入端接收参考电压VREF，其输出端与第一PMOS管的栅极电连接，并作为该导通信号输出端；第一PMOS管的源极作为该驱动电压输入端与供恒压输出模块的电压输入端电连接、漏极分别与第一滤波电容的一端、第一分压电阻的一端电连接；第一分压电阻的另一端分别于第一运算放大器的正相输入端、第二分压电阻的一端电连接，第二分压电阻的另一端接地。

[0054] 在一个实施方案中，该输出电流保护调制电路40包括第三PMOS管MP3、第四PMOS管MP4、第四NMOS管MN4、第五NMOS管MN5、第二滤波电容CLMT和基准参考电流源ILMT。第三PMOS管的漏极作为该输出电流保护调制电路的反馈信号输出端；第五NMOS管的栅极作为过流保护调制电路的偏置信号输入端，第四PMOS管的栅极则作为该过流保护调制电路的采样信号输入端。

[0055] 第七PMOS管的源极与恒压输出模块的电压输入端电连接、栅极与输出过流保护调制电路的偏置信号输入端、即第三PMOS管的漏极电连接、漏极分别与第一PMOS管的栅极、第二PMOS管的栅极电连接。

[0056] 第二PMOS管的源极与恒压输出模块的电压输入端电连接、漏极与钳位电路电连接；钳位电路还分别与动态偏置电路的一端、第一PMOS管的漏极、第一NMOS管的漏极电连接。

[0057] 第一NMOS管的栅极分别与动态偏置电路、第五NMOS管的栅极电连接、源极与第三NMOS管的漏极电连接；第三NMOS管的栅极分别于第一NMOS管的漏极、第四NMOS管的栅极电连接、源极接地。

[0058] 第三PMOS管的源极与恒压输出模块的电压输入端电连接、栅极与第四NMOS管的栅极和漏极电连接、漏极与第二滤波电容的一端、第五NMOS管的漏极、第七PMOS管的栅极电连接，第二滤波电容的另一端接地；

[0059] 第五NMOS管的源极与第四NMOS管的漏极电连接，第四NMOS管的源极接地；第四PMOS管的漏极与基准参考电流源的正极电连接，基准参考电流源的负极接地。基准参考电流源的输出电流用于限制线性稳压电路的输出电流。

[0060] 本申请一个实施例中的钳位电路10包括第二运算放大器OAMP2、第五PMOS管和第六PMOS管，如图4所示。

[0061] 第二运算放大器的正相输入端与第一PMOS管的漏极电连接、反相输入端分别与第二PMOS管的漏极、第五PMOS管的源极、第六PMOS管的源极电连接、输出端分别与第五PMOS管的栅极、第六PMOS管的栅极电连接；第五PMOS管的漏极与第一NMOS管的漏极电连接；第六PMOS管的漏极与动态偏置电路电连接。

[0062] 该钳位电路通过负反馈调制，箝位使得第二PMOS管的漏端电压VD1＝VOUT，从而消除了第二PMOS管采样第一PMOS管上电流时沟道调制效应产生的影响，提高了采样匹配精度。

[0063] 在一个可选方案中，本申请中的动态偏置电路20具体包括第二NMOS管MN2，如图5所示，第二NMOS管的漏极分别与第一NMOS管的栅极、第六PMOS管的漏极电连接，其源极接地。

[0064] 动态偏置电路用于使第一NMOS管和第五NMOS管的栅端偏置电压VB2随着电流IP2的增加和增大，防止IP2的电流增大而导致第一NMOS管和第五NMOS管进入线性区，从而避免了采样精度降低。

[0065] 当IN5

[0066] 发明人经过分析发现，相对于现有的图2中的限流值：

[0067] IOUT1＝IP1＝k3×ILMT/[k1×k2(1+λ1+λ2)]

[0068] 其中，λ1为图2中PMOS管MP01和PMOS管MP02镜像匹配时沟道调制效应产生的影响，λ2分别为NMOS管MN01和NMOS管MN02镜像匹配时沟道调制效应产生的影响。

[0069] 即图2中的方案受沟道调制效应的影响，而本申请的技术方案则不受沟道调制效应的影响，其限流值更接近设计值，使得限流精度和限流值的稳定性更高，从而能够使该线性稳压电路输出稳定的输出电压。

[0070] 从上述技术方案可以看出，本实施例提供了一种线性稳压电路，该电路应用于便携式电子产品的供电模块，具体包括恒压输出模块第二PMOS管、第七PMOS管、第一NMOS管、第三NMOS管、钳位电路、动态偏置电路和输出过流保护调制电路。本方案不受沟道调制效应的影响，其限流值更接近设计值，使得限流精度和限流值的稳定性更高，从而能够使该线性稳压电路输出稳定的输出电压。

[0071] 第二PMOS管的采样电流IP2流入叠管电流镜(cascode结构)第一NMOS管和第三NMOS管中，该结构具有更高的输出阻抗，因此和第四NMOS管、第五NMOS管的匹配可以消除沟道调制效应产生的影响，从而提高了电流镜像匹配精度。

[0072] 实施例二

[0073] 本实施例提供了一种供电模块，该供电模块设置有上一实施例所提供的线性稳压电路。

[0074] 该线性稳压电路具体包括恒压输出模块第二PMOS管、第七PMOS管、第一NMOS管、第三NMOS管、钳位电路、动态偏置电路和输出过流保护调制电路。本方案不受沟道调制效应的影响，其限流值更接近设计值，使得限流精度和限流值的稳定性更高，从而能够使该线性稳压电路输出稳定的输出电压。

[0075] 第二PMOS管的采样电流IP2流入叠管电流镜(cascode结构)第一NMOS管和第三NMOS管中，该结构具有更高的输出阻抗，因此和第四NMOS管、第五NMOS管的匹配可以消除沟道调制效应产生的影响，从而提高了电流镜像匹配精度。

[0076] 实施例三

[0077] 本实施例提供了一种便携式电子产品，该产品可以是笔记本电脑、平板电脑、手机或者其他移动终端。该便携式电子产品设置有上一实施例所提供的供电模块，且该供电模块设置有线性稳压电路。

[0078] 该线性稳压电路具体包括恒压输出模块第二PMOS管、第七PMOS管、第一NMOS管、第三NMOS管、钳位电路、动态偏置电路和输出过流保护调制电路。本方案不受沟道调制效应的影响，其限流值更接近设计值，使得限流精度和限流值的稳定性更高，从而能够使该线性稳压电路输出稳定的输出电压。

[0079] 第二PMOS管的采样电流IP2流入叠管电流镜(cascode结构)第一NMOS管和第三NMOS管中，该结构具有更高的输出阻抗，因此和第四NMOS管、第五NMOS管的匹配可以消除沟道调制效应产生的影响，从而提高了电流镜像匹配精度。

[0080] 本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

[0081] 本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

[0082] 尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

[0083] 最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

[0084] 以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。