一种宽电压输入范围的线性稳压电路的制作方法

1.本实用新型涉及功率系统电路技术领域，具体为一种宽电压输入范围的线性稳压电路。

背景技术：

2.线性稳压电路作为电路系统的最基本的功能模块，广泛应用于各种电路系统，并且随着电路系统应用的不断扩展，对于线性稳压电路的要求也越来越多，这也带动了相应的线性稳压电路的多样性去适应不同的系统要求。
3.开关模式的功率产品，如dc-dc转换器，马达驱动芯片以及led驱动器的应用越来越广泛，应用的环境也越来越复杂，同时为了满足系统应用的简洁性，要求在类似的系统应用中不会提供额外的低压电源来给芯片的低压部分供电，这就要求此类芯片内部要有一个线性稳压电路来产生一个低电压给芯片的低压部分供电，同时由于此类应用的外部电源电压范围比较宽，因此要求芯片内部的线性稳压电路也要能够处理比较宽的电压范围，现有一般的线性稳压电路无法满足上述要求，往往需要设置复杂的电路模块，成本高。

技术实现要素：

4.为了解决现有线性稳压电路无法处理较宽的电压范围，电路复杂，成本高的问题，本实用新型提供了一种宽电压输入范围的线性稳压电路，其电路结构简单，降低成本，能够处理比较宽的电压范围。
5.其技术方案是这样的：一种宽电压输入范围的线性稳压电路，其特征在于，其包括由pmos管p101、pmos管p102、nmos管n103、nmos管n104、电阻r105构成电流发生器，所述pmos管p101、pmos管p102的栅端两端并连接pmos管p106的栅端、pmos管p107的栅端，所述pmos管p101、pmos管p102的源端相连并连接所述pmos管p106的源端、pmos管p107的源端、nmos管n113的漏端、pmos管p117的源端、pmos管p118的源端、pmos管p119的源端，所述pmos管p106的漏端连接nmos管n108的漏端和栅端、nmos管n116的栅端，所述pmos管p107的漏端连接钳位二极管d109的阴极、nmos管n114的栅端、所述nmos管n113的栅端，所述钳位二极管d109的阳极连接nmos管n110的漏端和栅端、nmos管n112的栅端、nmos管n115的栅端，所述nmos管n113的源端连接所述所述nmos管n112的漏端、pmos管p119的漏端，所述nmos管n114的源端连接所述nmos管n115的漏端、漏端连接所述pmos管p117的漏端，所述pmos管p117的栅端连接所述pmos管p118的栅端和漏端、所述pmos管p119的栅端、所述nmos管n116的漏端，所述nmos管n103的源端、电阻r105一端、nmos管n108的源端、nmos管n110的源端、nmos管n112的源端、nmos管115的源端、nmos管n116的源端均接地，所述pmos管p119的源端为外界电压输入端、漏端为电压输出端。
6.采用本实用新型后，电流发生器产生电流，根据钳位二极管两端连接pmos管和nmos管，与外界电压输入端的输入电压进行比较，利用钳位二极管的开关来调整整个电路的工作状态，让输出的电压值从持续上升直到稳定为一个恒定值，能够处理比较宽的电压
范围，结构简单，降低了成本。
附图说明
7.图1为本实用新型电路原理图；
8.图2为钳位二极管关断时本发明电路工作状态；
9.图3为钳位二极管导通时本发明电路工作状态；
10.图4为本实用新型输入电压与输出电压关系曲线图。
具体实施方式
11.见图1所示，一种宽电压输入范围的线性稳压电路，其包括由pmos管p101、pmos管p102、nmos管n103、nmos管n104、电阻r105构成电流发生器，nmos管n103的栅端和漏端相连并连接nmos管n104的栅端、nmos管101的漏端，nmos管n104的漏端连接nmos管n102的栅端和漏端，nmos管n104的源端连接电阻r105的一端，pmos管p101、pmos管p102的栅端两端并连接pmos管p106的栅端、pmos管p107的栅端，pmos管p101、pmos管p102的源端相连并连接pmos管p106的源端、pmos管p107的源端、nmos管n113的漏端、pmos管p117的源端、pmos管p118的源端、pmos管p119的源端，pmos管p106的漏端连接nmos管n108的漏端和栅端、nmos管n116的栅端，pmos管p107的漏端连接钳位二极管d109的阴极、nmos管n114的栅端、nmos管n113的栅端，钳位二极管d109的阳极连接nmos管n110的漏端和栅端、nmos管n112的栅端、nmos管n115的栅端，nmos管n113的源端连接nmos管n112的漏端、pmos管p119的漏端，nmos管n114的源端连接nmos管n115的漏端、漏端连接pmos管p117的漏端，pmos管p117的栅端连接pmos管p118的栅端和漏端、pmos管p119的栅端、nmos管n116的漏端，nmos管n103的源端、电阻r105另一端、nmos管n108的源端、nmos管n110的源端、nmos管n112的源端、nmos管n115的源端、nmos管n116的源端均接地，pmos管p119的源端为外界电压输入端、漏端为电压输出端。
12.nmos管n103的栅极和源极之间点的电压为vgs103，nmos管n104的栅极和源极之间的电压为vgs104，电阻r105的电阻值为r，则产生的电流i的值为：
13.i= (vgs103
‑ꢀ
vgs104)/r
‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
(1)
14.111为外界输入的电压，输入电压值为vin，本发明电路产生的电压为vout，pmos管p107的源极和漏极之间的电压为vds107，钳位二极管d109钳位电压v109，nmos管n110的栅极和源极之间的电压为vgs110。
15.当vin《 vds107+ v109+ vgs110时，该电路工作状态如图2所示，钳位二极管d109打开。从而导致pmos管p107、pmos管p117、pmos管p118和nmos管p110、nmos管n112、nmos管n113、nmos管n114、nmos管n115断开，而nmos管n116仍然处于导通状态，其下拉电流为i2，让pmos管p119的栅极电压降为0，从而使pmos管p119导通，pmos管p119的源极和漏极之间电压为vds119，则输出电压vout为：
16.vout= vin
‑ꢀ
vds119
‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
(2)
17.当vin》 vds107+ v109+ vgs110时，该电路工作状态如图3所示，钳位二极管d109导通。从而导致pmos管p107、pmos管p117、pmos管p118、nmos管n110、nmos管n112、nmos管n113、nmos管n114、nmos管n115导通，而nmos管n116仍然处于导通状态，在次状态下，由于pmos管p118的电流i1远大于nmos管n116的拉电流为i2，从而使pmos管p119的栅极电压升
高，从而使pmos管p119的栅极和源极之间电压差小于pmos的开启的阈值电压vthp，从而使pmos管p119关断，而此时的输出电压vout由nmos管n113提供，在这种工作条件下，nmos管n113的栅极和源极之间的电压为vgs113，nmos管n110的栅极和源极之间的电压为vgs110，钳位二极管d109的钳位电压v109，则该电路的输出电压vout为：
18.vout= vgs110+ v109-vgs113
‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
(3)
19.当在此电路中，由于电流发生器产生的电流i不随输入电压vin的变化而变化，因此，在钳位二极管d109导通的情况下，nmos管n113的栅极和源极之间的电压为vgs113，nmos管n110的栅极和源极之间的电压为vgs110，钳位二极管d109的钳位电压v109都保持不变，从而使输出电压vout为一个恒定的值，不会造成输出电压振荡。
20.本发明电路的输出电压与输入电压之间的关系如图4所示，其中vt1点的电压为vds107+ v109+ vgs110。当vin《 vt1时，输出电压如公式（2）所示，当vin》vt1时，输出电压如公式（3）所示。
21.本发明中电路结构简单，可以节省芯片面积，降低了成本，工作稳定，并且可以允许大范围的输入电压，如输入电压为0-60v，可以输出0-50v的电压范围。

技术特征：

1.一种宽电压输入范围的线性稳压电路，其特征在于，其包括由pmos管p101、pmos管p102、nmos管n103、nmos管n104、电阻r105构成电流发生器，所述pmos管p101、pmos管p102的栅端两端并连接pmos管p106的栅端、pmos管p107的栅端，所述pmos管p101、pmos管p102的源端相连并连接所述pmos管p106的源端、pmos管p107的源端、nmos管n113的漏端、pmos管p117的源端、pmos管p118的源端、pmos管p119的源端，所述pmos管p106的漏端连接nmos管n108的漏端和栅端、nmos管n116的栅端，所述pmos管p107的漏端连接钳位二极管d109的阴极、nmos管n114的栅端、所述nmos管n113的栅端，所述钳位二极管d109的阳极连接nmos管n110的漏端和栅端、nmos管n112的栅端、nmos管n115的栅端，所述nmos管n113的源端连接所述nmos管n112的漏端、pmos管p119的漏端，所述nmos管n114的源端连接所述nmos管n115的漏端、漏端连接所述pmos管p117的漏端，所述pmos管p117的栅端连接所述pmos管p118的栅端和漏端、所述pmos管p119的栅端、所述nmos管n116的漏端，所述nmos管n103的源端、电阻r105一端、nmos管n108的源端、nmos管n110的源端、nmos管n112的源端、nmos管n115的源端、nmos管n116的源端均接地，所述pmos管p119的源端为外界电压输入端、漏端为电压输出端。

技术总结

本实用新型涉及功率系统电路技术领域，具体为一种宽电压输入范围的线性稳压电路，电路结构简单，降低成本，能够处理比较宽的电压范围，其包括由PMOS管P101、PMOS管P102、NMOS管N103、NMOS管N104、电阻R105构成电流发生器，所述PMOS管P101、PMOS管P102的栅端两端并连接PMOS管P106的栅端、PMOS管P107的栅端，所述PMOS管P101、PMOS管P102的源端相连并连接所述PMOS管P106的源端、PMOS管P107的源端、NMOS管N113的漏端、PMOS管P117的源端、PMOS管P118的源端、PMOS管P119的源端，所述PMOS管P106的漏端连接NMOS管N108的漏端和栅端、NMOS管N116的栅端。栅端。栅端。

技术研发人员：

马辉 汪会俊 潘晶

受保护的技术使用者：

无锡思泰迪半导体有限公司

技术研发日：

2022.07.28

技术公布日：

2022/12/9