一种静态电流降低的低压差稳压器的制造方法.docx

一种静态电流降低的低压差稳压器的制造方法一种静态电流降低的低压差稳压器的制造方法一种静态电流降低的低压差稳压器这种静态电流降低的低压差稳压器在电源正端和稳压输出之间包含一个传输三极管电路该电路还包括以下电路第一开关三极管用来传导上述的三极管的基极电流到稳压输出端第二开关三极管用来传导上述的三极管的基极电流到接地端一个控制电路用来选择开关三极管的工作模式，从而选择基极电流的传导路径专利说明】一种静态电流降低的低压差稳压器【技术领域】:[0001]本发明涉及一种改进的稳压器结构事实上，可以在任何电子设备上发现稳压器的应用一个稳压器包含有一个输入端和一个接地端用于和输入电压源连接，并且使输出端保持恒定的稳压输出背景技术】:[0002]一个稳压器可以设计为正电压稳压器或者负电压稳压器为方便起见，本发明将只描述作为正电压稳压器的情况然而，本领域的技术人员会清楚如何设计负电压稳压器——通过反相电压极性和使用相反类型的三极管[0003]在正电压稳压器中，输入电压Vin必须要大于所需的输出电压Vtot，其中电压的增量称之为“压差”如果Vin太低，那么稳压器将无法驱动Vott达到所需的输出电压如果Vin降低，那么Vott同样降低。

[0004]低压差是非常重要的，例如，在电池供源的设备中，当电池电压降低时，需要保持Vout在所需的电压在现今的低压差稳压器中，压差可以很低，例如500毫伏[0005]静态电流可定义为从输入端流出的电流，该电流不出现在输出端提供的电流静态电流从稳压器电路流到接地端因为静态电流不作用于有效的输出，所以需要做出努力使静态电流减小一个较大的静态电流会减小电池供源设备的使用寿命在其他应用中，一个较大的静态电流会造成较高的功率损耗并且使稳压器过热在现今的静态电流稳压器中，在输出电流为500晕安下静态电流可降低至50晕安[0006]图1显示了一个在此领域已知的低压差低静态电流稳压器的结构图参考图1，输入电压Vin施加在输入端10和接地端11之间稳压输出电压Vqut在输出端12，由驱动三极管14控制传输三极管13来产生输出电压驱动三极管14由误差放大器16激励，误差放大器16通过比较参考电压端17的电压Vkef和输出电压Votit经电阻18和19的分压来控制驱动三极管14[0007]特别地，驱动三极管14包含两个集电极8和9第一集电极8在三极管内部环绕基极和发射极，反过来第二集电极9环绕第一集电极8。

在一般操作中，第一集电极8通过二极管15传导所述三极管的基极电流到稳压输出端12通过这种方式，静态电流得以降低这是因为静态电流的主要成分——三极管13的基极电流返回给稳压输出端[0008]第二集电极9在输入电压Vin降低到接近于输出电压Vqut时开始工作当传输三极管13和驱动三极管14的输出端子的压差降低时，三极管的传导能力降低当三极管有一个足够小的电压降时，就称三极管饱和，这是因为三极管的两端的电压差过低而无法保持电流流过三极管当无法保持足够的前置偏压以使二极管15到输出端12导通时，第一集电极8首先达到饱和[0009]第一集电极8的饱和允许电流流线外部——环绕第二集电极电流会继续流到第二集电极9直到第二集电极连接到接地端，并且此时其电压低于输出端12这种持续的电流导通允许稳压器缓慢操作，并且对于较低的Vin，在压差产生之前电压Vtot同时必须降低但是，需要注意的是，在电流持续导通期间，由于电流导入接地端而不是返回给输出端12，静态电流降低的效果会被减弱[0010]在第一集电极8发生饱和，并且第二集电极9开始作用，同时静态电流增加的点可以按以下描述:[0011]VIN_V0UT — Vbe I 3+Vsat I 4+Vdiode 15[0012]其中:[0013]Vin=输入电压。

[0014]Vout=稳压输出电压[0015]Vbe13=传输三极管13的基极到发射极电压降[0016]VsatH=驱动三极管14的饱和电压[0017]Vdiode15= 二极管15的正向偏置二极管压降[0018]由于二极管15可以有其它方式构造，例如使用一个三极管的基极发射极结，那么这个三极管的基极发射极压降或者二极管压降都可以指定为νΒΕ因此，图1的电路会受到当Vin到Vot电压差为2*Vbe+Vsat时的增加的静态电流的影响[0019]期望的是，对于较低的输入电压Vin和较小的&与Vot的差值，仍有持续的静态电流降低，并且可以预设导通路径改变的电压同样期望的是，实现这种改进的操作，不能局限于双集电极构造的驱动三极管14的固有的制造特性仍然期望的是，本发明能够提供使传输晶体管的基极电流导通的多条路径发明内容】:[0020]本发明的第一个目的是，提供一种改进的带有静态电流降低的低压差稳压器的结构本发明的第二个目的是，拓展静态电流降低的范围到较低的输入电压Vin和较小的Vra与Vott差值本发明的第三个目的是，提供能够控制当静态电流降低的导通路径变化时的电压差，并且能够提供多条导通路径。

[0021]本发明的技术解决方案:[0022]这些或者其它的目的实现如下一个传输三极管通过耦合使输入端到输出端导通第一开关通过耦合使传输三极管的基极电流导通到输出端第二开关通过耦合使传输三极管的基极电流导通到接地端一个控制电路控制开关的动作，以选择基极电流的导通路径[0023]当到输出端的导通路径提供静态电流降低时，通常选择第一开关如果输入电压下降，将选择第二开关，以提供到接地端的持续导通从而得到低压差虽然可以同时选择两个开关导通，但是最好在一个时间只选择一个开关[0024]在具体实施中，第一和第二 PNP型驱动三极管连接到一个PNP型三极管的基极这些驱动三极管由一个发射极耦合的差分放大器的互补输出控制差分放大器的输入监视输入电压和输出电压两者与参考电压的差值[0025]在一般的输入电压与稳压输出电压差值较大的操作中，所述第一驱动三极管被激活，以使传输三极管的基极电流返回到稳压输出端，从而使获得的静态电流减少[0026]如果输入电压降低并且压差产生，所述的差分放大器使第二驱动三极管激活，传输三极管的基极电流导通到接地端，从而持续导通以获得低压差[0027]该差分放大器可以通过偏置来预设基极电流导通路径切换的电压点。

在一个有效的结构中，差分放大器的第一输入端稱合到跟随输入电压的电压源差动放大器的第二输入端通过预设的二极管的压降来跟随特定值的输出电压，从而控制差分放大器切换选择导通路径时的电压值[0028]一个具体的电路结构允许将静态电流降低持续到一个较低的输入电压，例如一个Vbe，并且该值在已知技术的电平以下这个电流的减少可以大大提高电池供电设备(包括本发明的电压调节器电路)的工作寿命[0029]对比专利文献:CN202067171U低压差线性稳压器 201120123290.0, CN202351727U低压差线性稳压器201120434927.8【专利附图】【附图说明】:[0030]图1示出了本领域中已知的一个低压差和低静态电流的电压稳压器的原理图[0031]图2示出了根据本发明的带有静态电流降低的低压差稳压器的原理图具体实施方式】:[0032]图2示出了根据本发明的带有静态电流减少的低压差稳压器的原理图[0033]输入电压Vin施加在正电源(输入端子20)和负电源(接地端子22)之间通过传输三极管26的导通作用，稳压输出电压Vqut在输出端子24[0034]在这种正电压稳压器的实例中，接地端子可连接到一个正或负的电压，只要它相对于输入端电压保持为负。

[0035]传输三极管26最好是一个发射极耦合到输入端子20，集电极耦合到稳压输出端子24的PNP型三极管传输三极管26最好具有大功率耗散能力在具体实现中，传输三极管26可以是一个包含其它电路的在集成电路外部的独立三极管[0036]第一驱动三极管28用作第一开关，其使传输晶体管26的基极稱合到稳压输出端子24第一驱动三极管28优选为一个发射极耦合到传输三极管26的基极，集电极耦合到稳压输出端子24的PNP型三极管[0037]第二驱动三极管30用作第二开关，其使传输三极管26的基极耦合到接地端第二驱动三极管优选为一个具有发射极，发射极耦合到传输三极管26的基极，集电极耦合到接地端的PNP型三极管[0038]这些元件是可以变化的PNP型三极管可以被替换为其他类型的晶体管，但是需要有合适的极性和电路连接的改变传输三极管的数目可以增加，以提高功率耗散可以使用额外的连接到不同电路结点的驱动三极管，以提供额外的导通路径给传输三极管的基极电流[0039]从广义上讲，剩余的所示电路用作控制电路，其监视输入电压Vin和稳压输出电压Vout,并且选择第一驱动三极管28或是第二驱动三极管30导通[0040]当输入电压Vin与稳压输出电压Vqut的差值高于压差时,第一驱动三极管28和对应的传输三极管26的基极电流的导通路径激活。

当输入电压Vin降低至接近与稳压输出电压Vot时，第二驱动三极管30和对应的传输三极管26的基极电流的第二导通路径激活[0041]一种优选的实施还包括一个差分放大器40，其监测第一参考电压60和第二参考电压70 ；以及一个误差放大器80,其监测稳压输出电压V.[0042]该差分放大器40具有第一输入端42、第二输入端44和一个互补输出(包括第一输出46和第二输出48)第一输入端42 I禹合到第一参考电压60第二输入端44 I禹合到第二参考电压70互补的第一输出46和第二输出48分别I禹合到第一驱动三极管28的基极和第二驱动三极管30的基极[0043]差分放大器40由下述的一对三极管的发射极构成第一 NPN型三极管50的基极作为上述的第一输入端42，集电极作为第一输出46类似地，第二 NPN型三极管52的基极作为上述的第二输入端44，集电极作为第二输出48三极管50和52的发射极耦合在一起，并且耦合到发射极电流端子54，产生发射极电流来切换互补输出46和48[0044]第一参考电压60跟随输入电压Vin来选择具体地，由三极管62和电阻器64形成一个合适的参考电压60三极管62的集电极连接到输入电压，基极连接到在输入电压以下的两个二极管(例如驱动三极管28的基极)，发射极通过电阻器64连接到差分放大器40的第一输入端42。

通过这种方式，偏置电流从输入电压通过三极管62和电阻器64，并且使电阻器64两端产生电压降可以使用一个小的电流吸收器66使这个偏置电流通入接地端[0045]在操作中，第一参考电60会保持在差分放大器40第一输入端42的电压V42,使其低于输入电压Vin为三个Vbe电压降和电阻64的压降\具体而言，第一输入端42的电压可以描述为:[0046]V42=Vin-Vbe26-Vbe28-Vbe62-Ve[0047]其中:[0048]V42=差分放大器40的第一输入端42的电压[0049]Vin=输入端20的输入电压[0050]Vbe26=传输三极管26的基极到发射极的二极管压降[0051]Vbe28=传输三极管28的基极到发射极的二极管压降[0052]Vbe62=传输三极管62的基极到发射极的二极管压降[0053]Ve=电阻器64两端的电压降[0054]因此，通过选择电阻64的大小，可以预设不同的电压V42[0055]所述的第二参考电压70选择用来跟随稳压输出端24的输出电压VOT具体地，可以通过两个串联的二极管72和74使差分放大器的第二输入端44耦合到稳压输出电压端Vtot，来构成一个合适的电压源。

这两个二极管被调整以保持在。