线性稳压电路及基于其的功率级电路的驱动单元

技术领域

本公开涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种线性稳压电路及基于其的功率级电路的驱动单元。

背景技术

现有技术中用于提供功率开关管驱动的供电电路通常包含P型场效应晶体管(PMOS)，电路复杂，占用版图面积较大，如图1所示，LDO(Low Dropout Regulator，低压差线性稳压器)电路101将输入电压VIN转换为稳定的电压输出V01，LDO电路101中包含：运算放大器(AMP)、第一电阻R1、第二电阻R2、电容C、第一MOS管M1，电阻R1和R2作为负反馈支路，其反馈工作原理：V01经过电阻R1和R2的分压形成反馈电压VFB，VFB与VREF的电压差决定M1的栅极电压VG，进而控制M1的导通程度，使得V01为恒定电压值，电容C进一步稳定输出电压V01。

基于LDO电路101提供功率开关管驱动供电的应用如图2所示，此处LDO电路101产生稳定的电压V01，一方面为第一驱动电路供电，另一方面经过自举电路后给第二驱动电路供电，驱动信号通过第一驱动电路和第二驱动电路进而驱动功率级电路。上述用于功率开关管驱动的供电电路，电路较为复杂，包含的器件数量较多，占用的版图面积比较大，成本高。

发明内容

(一)要解决的技术问题

基于上述问题，本公开提供了一种线性稳压电路及基于其的功率级电路的驱动单元，以缓解现有技术中供电电路的结构复杂，包含的器件数量较多，占用的版图面积比较大，成本高等技术问题。

(二)技术方案

本公开的一个方面，提供一种线性稳压电路，包括：电阻，一端与输入电压相连；第一MOS管，其栅极和漏极均连接至所述电阻的另一端；稳压二极管，其负极端与所述第一MOS管的源极相连，正极端接地；第二MOS管，其栅极同时与所述电阻和所述第一MOS管的栅极和漏极相连，漏极与所述输入电压相连；以及电容，一端连接至稳压二极管的正极端后再接地，另一端与所述第二MOS管的源极相连，从而使得能够从所述第二MOS管源极处输出稳定的供电电压。

根据本公开实施例，所述第一MOS管的栅极和漏极均连接至所述电阻的另一端是用于抵消所述第二MOS管的栅源电压。

根据本公开实施例，由于所述稳压二极管的稳压作用，第二MOS管的栅极电压VZD等于稳压二极管的稳压值VD1与第一MOS管的栅源电压VGS1之和，可表达为公式(1)如下：

VZD＝VD1+VGS1 (1)。

根据本公开实施例，所述第二MOS管的源极处输出的供电电压V01等于第二MOS管的栅极电压VZD与所述第二MOS管的栅源电压VGS2的差值，可表达为公式(2)如下：

V01＝VZD-VGS2 (2)；

结合公式(1)可得公式(3)如下：

V01＝VD1+VGS1-VGS2 (3)。

根据本公开实施例，当所述第一MOS管的栅源电压值与所述第二MOS管的栅源电压值相等时，使得供电电压值等同于稳压二极管的稳压值。

根据本公开实施例，所述电容用于进一步稳定所述供电电压。

根据本公开实施例，所述的线性稳压电路，还包括：电阻，一端与输入电压相连；二极管，其一端连接至所述电阻的另一端；稳压二极管，其负极端与所述二极管的另一端相连，正极端接地；第二MOS管，其栅极连接至所述二极管和电阻之间，漏极与所述输入电压相连；以及电容，一端连接至稳压二极管的正极端后再接地，另一端与所述第二MOS管的源极相连，从而使得能够从所述第二MOS管源极处输出稳定的供电电压。

本公开的另一方面，提供一种功率级电路的驱动单元，包括：

以上任一项所述的线性稳压电路；第一驱动模块，一端与线性稳压电路的供电电压相连，另一端连接至低边功率开关管，用于驱动所述低边功率开关管；以及第二驱动模块，一端与线性稳压电路的供电电压相连，另一端连接至高边功率开关管，用于驱动所述高边功率开关管。

根据本公开实施例，所述第一驱动模块包括：第一驱动电路，用于在第一驱动信号和供电电压的作用下驱动低边功率开关管。

根据本公开实施例，所述第二驱动模块包括：自举电路，一端与所述线性稳压电路的供电电压相连；以及第二驱动电路，与所述自举电路的另一端相连，用于在第二驱动信号和供电电压的作用下驱动高边功率开关管。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本公开线性稳压电路及基于其的功率级电路的驱动单元至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：

(1)减小了占用版图面积，节约了成本；

(2)电路结构简单，适用于所有使用高边功率开关管驱动的电路拓扑；

(3)器件使用少，降低电路成本。

附图说明

图1为现有技术中低压差线性稳压器电路的示意图。

图2为基于图1所示的低压差线性稳压器电路的供功率开关管驱动供电的应用示意图。

图3为本公开实施例的线性稳压电路的示意图。

图4为为本公开实施例的另一种线性稳压电路的示意图。

图5为基于图3所示的线性稳压电路的功率级电路的驱动单元的组成示意图。

图6为基于图3所示的线性稳压电路的功率级电路的驱动单元的电路示意图。

具体实施方式

本公开提供了一种用于线性稳压电路及基于其的功率级电路的驱动单元，采用线性稳压电路代替传统的LDO电路给功率开关管驱动供电，相比于传统的LDO电路，本发明提出的线性稳压电路结构更为简单，大幅减小版图面积，从而降低成本，而且能够适用于所有使用高边功率开关管驱动的电路拓扑。

本发明的目的就是提供一种结构简单的供电电路，在能实现为功率开关管驱动供电的同时，减少电路使用的器件，减小版图面积，降低电路成本。

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

在本公开实施例中，提供一种线性稳压电路，如图3所示，所述线性稳压电路，包括：

电阻，一端与输入电压相连；

第一MOS管，其栅极和漏极均连接至所述电阻的另一端；

稳压二极管，其负极端与所述第一MOS管的源极相连，正极端接地；

第二MOS管，其栅极同时与所述电阻和所述第一MOS管的栅极和漏极相连，漏极与所述输入电压相连；以及

电容，一端连接至稳压二极管的正极端后再接地，另一端与所述第二MOS管的源极相连，从而使得能够从所述第二MOS管源极处输出稳定的供电电压。

如图3所示，本发明提供了一种简单的线性稳压电路301为功率开关管驱动单元进行供电，其只包含5个器件，电路简单，占用版图面积小，成本低。线性稳压电路301提供功率开关管驱动供电的应用情况与图2类同，可以用线性稳压电路301代替LDO电路101产生稳定的电压V01，一方面为第一驱动电路供电，另一方面经过自举电路后给第二驱动电路供电。

在本公开实施例中，所述第一MOS管的栅极和漏极均连接至所述电阻的另一端是用于抵消所述第二MOS管的栅源电压。由于所述稳压二极管的稳压作用，第二MOS管的栅极电压VZD等于稳压二极管的稳压值VD1与第一MOS管的栅源电压VGS1之和，可表达为公式(1)如下：

VZD＝VD1+VGS1 (1)。

所述第二MOS管的源极处输出的供电电压V01等于第二MOS管的栅极电压VZD与所述第二MOS管的栅源电压VGS2的差值，可表达为公式(2)如下：

V01＝VZD-VGS2 (2)；

结合公式(1)可得公式(3)如下：

V01＝VD1+VGS1-VGS2 (3)。

当所述第一MOS管的栅源电压值与所述第二MOS管的栅源电压值相等时，使得供电电压值等同于稳压二极管的稳压值。所述电容用于进一步稳定所述供电电压。

在本公开另一种实施例中，所述第一MOS管等效为一二极管，因此可以用二极管代替所述第一MOS管，因此，如图4所示，所述的线性稳压电路包括：

电阻，一端与输入电压相连；

二极管，其一端连接至所述电阻的另一端；

稳压二极管，其负极端与所述二极管的另一端相连，正极端接地；

第二MOS管，其栅极连接至所述二极管和电阻之间，漏极与所述输入电压相连；以及

电容，一端连接至稳压二极管的正极端后再接地，另一端与所述第二MOS管的源极相连，从而使得能够从所述第二MOS管源极处输出稳定的供电电压。

本公开还提供一种功率级电路的驱动单元，其基于以上所述的线性稳压电路供电，用于驱动功率级电路，结合图5和图6所示，包括：

以上所述的线性稳压电路；

第一驱动模块，一端与线性稳压电路的供电电压相连，另一端连接至低边功率开关管，用于驱动所述低边功率开关管；以及

第二驱动模块，一端与线性稳压电路的供电电压相连，另一端连接至高边功率开关管，用于驱动所述高边功率开关管MH。

根据本公开实施例，所述第一驱动模块包括：第一驱动电路，用于在第一驱动信号和供电电压的作用下驱动低边功率开关管ML。

根据本公开实施例，所述第二驱动模块包括：

自举电路，一端与所述线性稳压电路的供电电压相连；

第二驱动电路，与所述自举电路的另一端相连，用于在第二驱动信号和供电电压的作用下驱动高边功率开关管。

所述自举电路的作用是将供电电压V01转变为合适的供电电压用来给第二驱动电路供电。

至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。

依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开线性稳压电路及基于其的功率级电路的驱动单元有了清楚的认识。

综上所述，本公开提供了一种线性稳压电路及基于其的功率级电路的驱动单元，线性稳压电路作为供电电路，在能实现为功率开关管驱动供电的同时，减少电路使用的器件，减小版图面积，降低电路成本。

还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。

并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。

此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。并且，在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。

以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。