專利名稱：線性穩(wěn)壓電路與其控制芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種線性穩(wěn)壓電路(Linear Regulator)，特別是指一種操作范圍不受 輸入電壓或電源電壓限制的線性穩(wěn)壓電路。此外本發(fā)明亦涉及此種線性穩(wěn)壓電路的控制芯 片。
背景技術(shù)：
線性穩(wěn)壓電路的代表例為低壓降穩(wěn)壓電路(LDO，Low Drop-Out)。圖1標(biāo)出現(xiàn)有 技術(shù)的LD0電路10，其中電阻R1與R2所構(gòu)成的分壓電路自輸出端取得反饋電壓，在誤差 放大器12中與參考電壓Vref比較；誤差放大器12的輸出控制功率元件14，以將輸入電壓 Vin轉(zhuǎn)換為輸出電壓Vout。圖2標(biāo)出另一種現(xiàn)有技術(shù)的LD0電路20，其與圖1現(xiàn)有技術(shù)的差異在于，LD0電路 10中誤差放大器12的工作電壓來自獨立電源VDD，而LD0電路20中誤差放大器12的工作 電壓直接來自輸入電壓Vin。圖1與圖2的現(xiàn)有技術(shù)中，功率元件14可為圖標(biāo)的M0S晶體管，或為圖3所示的
雙載子晶體管。上述現(xiàn)有技術(shù)中，由于誤差放大器12工作在VDD或Vin之下，因此為要能產(chǎn)生足 以驅(qū)動功率元件14的訊號，誤差放大器12的工作電壓必須至少高于輸出電壓Vout —段 差值，此段差值必須大于或等于功率元件14的臨界電壓加上導(dǎo)通后的壓降，換言之，在圖1 的現(xiàn)有技術(shù)中，VDD至少必須比Vout高0. 7V，而在圖2的現(xiàn)有技術(shù)中，Vin至少必須比地高 0. 7V ；如此將大為限制線性穩(wěn)壓電路的操作范圍。有鑒于此，本發(fā)明提出一種操作范圍不受輸入電壓或電源電壓限制的線性穩(wěn)壓電 路，以及此種線性穩(wěn)壓電路的控制芯片。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，提出一種操作范圍不受輸入 電壓或電源電壓限制的線性穩(wěn)壓電路，以解決前述困擾。本發(fā)明的第二目的在于，提出一種線性穩(wěn)壓電路的控制芯片。為達上述目的，就其中一個觀點言，本發(fā)明提供了一種線性穩(wěn)壓電路，包含一功 率元件，電連接于一輸入電壓與一輸出電壓之間；一誤差放大器，將有關(guān)于輸出電壓的反饋 訊號與一參考訊號比較，此誤差放大器接受一操作電壓；以及一具有升壓功能的驅(qū)動級，根 據(jù)誤差放大器的輸出，產(chǎn)生訊號驅(qū)動功率元件，其中該驅(qū)動級的工作高壓高于誤差放大器 的操作電壓，或該驅(qū)動級的工作低壓低于地。上述線性穩(wěn)壓電路中的驅(qū)動級可包括一升壓電路與一驅(qū)動閘。該升壓電路可包括 一電荷泵與一電容，該電荷泵將誤差放大器的操作電壓予以升壓后儲存在該電容之內(nèi)。此外，根據(jù)本發(fā)明的另一個觀點，也提供一種線性穩(wěn)壓電路的控制芯片，包含輸入 電壓接腳；輸出電壓接腳；反饋接腳；功率元件，電連接于該輸入電壓接腳與該輸出電壓接腳之間；誤差放大器，電連接于該反饋接腳，此誤差放大器接受一操作電壓；以及驅(qū)動閘， 根據(jù)誤差放大器的輸出，產(chǎn)生訊號驅(qū)動功率元件，其中該驅(qū)動間的工作高壓高于誤差放大 器的操作電壓，或該驅(qū)動閘的工作低壓低于地。上述控制芯片中可更包含電荷泵，其將該誤差放大器的操作電壓予以升壓；及 升壓電容接腳，以供與一外部電容電連接，且該升壓電容接腳與前述電荷泵和驅(qū)動間電連 接。電荷泵將誤差放大器的操作電壓予以升壓后儲存在該外部電容之內(nèi)。下面通過對具體實施例詳加說明，當(dāng)更容易了解本發(fā)明的目的、技術(shù)內(nèi)容、特點及 其所達成的功效。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的LD0電路的電路圖2為另--種現(xiàn)有技術(shù)LD0電路的電路圖3標(biāo)出功率元件14可為雙載子晶體管；
圖4標(biāo)出本發(fā)明其中一個實施例的示意電路圖5標(biāo)出本發(fā)明另一個實施例的示意電路圖6與圖7舉例說明本發(fā)明如何整合成集成電路芯片。
圖中符號說明
10(現(xiàn)有技術(shù))LD0電路
12誤差放大器
14功率元件
16驅(qū)動級
20(現(xiàn)有技術(shù))LD0電路
30線性穩(wěn)壓電路
32控制芯片
42電荷泵
62驅(qū)動閘
64升壓電路
C2, Cout電容
Rl, R2電阻
具體實施例方式
首先請參考圖4的示意電路圖，本發(fā)明將以LD0電路為例作說明。如圖所示，在本 實施例的線性穩(wěn)壓電路30中，除電阻R1與R2所構(gòu)成的分壓電路、誤差放大器12、功率元件 14外，另設(shè)有一個具有升壓功能的驅(qū)動級16。此驅(qū)動級16包含一個驅(qū)動閘62，由該驅(qū)動閘 62來驅(qū)動功率元件14 ；此外，驅(qū)動級16尚包含一個升壓電路64。升壓電路64將操作電壓 的高壓轉(zhuǎn)為比電源電壓VDD或輸入電壓Vin更高的電壓(或?qū)⒉僮麟妷旱牡蛪恨D(zhuǎn)為比地更 低的電壓，視操作需求而定)，提供給驅(qū)動閘62作為其操作電壓。由于驅(qū)動閘62工作在較 大的操作電壓范圍內(nèi)，因此其可充分驅(qū)動功率元件14 ；在如此安排下，一方面可突破現(xiàn)有 技術(shù)中對線性穩(wěn)壓電路操作范圍的限制，另方面由于對功率元件14的驅(qū)動能力提高，因此輸出電流量也可以提高。驅(qū)動級16與升壓電路64有多種實施方式；例如請參閱圖5，升壓電路64可以包括 一個電荷泵42和一個電容C2，電荷泵42將電源電壓VDD或輸入電壓Vin升壓后儲存在電 容C2內(nèi)，而電容C2上的電壓即可供應(yīng)作為驅(qū)動閘62的操作電壓。令驅(qū)動閘62的工作高 壓為VH，工作低壓為VL，則視電容C2的正負(fù)端連接方式，可令驅(qū)動閘62工作于以下范圍(1) VH > VDD 或 Vin，VL = 0(2) VH = VDD 或 Vin，VL < 0(3) VH > VDD 或 Vin，VL < 0亦即可令驅(qū)動閘62工作在高于VDD或Vin的電壓與地之間，或工作在VDD或Vin 與低于地的電壓之間，或當(dāng)然也可令其工作在高于VDD或Vin的電壓與低于地的電壓之間。 不論何者，因驅(qū)動閘62工作在較大的操作電壓范圍內(nèi)，因此可充分驅(qū)動功率元件14，達成 前述“突破線性穩(wěn)壓電路操作限制”和“提高輸出電流量”的優(yōu)點。上述線性穩(wěn)壓電路制作成集成電路芯片時，請參閱圖6和圖7，例如可將誤差放大 器12、功率元件14、驅(qū)動閘62、電荷泵42整合成集成電路，成為控制芯片32，而將電阻R1 與R2、輸出電容Cout、電容C2設(shè)置在控制芯片32的外部。其中，圖6所示為具有VDD與 Vin雙電源的控制芯片32，而圖7所示為以Vin為單一電源的控制芯片32。電容C2設(shè)置在 控制芯片32的外部，可使電路操作速度較快。當(dāng)然，圖6和圖7所示僅為舉例，視輸入電壓 Vin與輸出電壓Vout的規(guī)格而定，功率元件14也可以為外掛，或是，電阻R1與R2、輸出電 容Cout、電容C2之一或更多也可整合在控制芯片32之內(nèi)。以上已針對較佳實施例來說明本發(fā)明，只是以上所述，僅為使本領(lǐng)域技術(shù)人員易 于了解本發(fā)明的內(nèi)容，并非用來限定本發(fā)明的權(quán)利范圍。如前所述，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員， 當(dāng)可在本發(fā)明精神內(nèi)，立即思及各種等效變化。例如，所述實施例中，功率元件14可以為 NM0S或PM0S晶體管、PNP或NPN雙載子晶體管；升壓電路64不限于以電荷泵42來完成； 電容C2不限于外掛等。故凡依本發(fā)明的概念與精神所為之均等變化或修飾，均應(yīng)包括于本 發(fā)明的權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種線性穩(wěn)壓電路，其特征在于，包含一功率元件，電連接于一輸入電壓與一輸出電壓之間；一誤差放大器，將有關(guān)于輸出電壓的反饋訊號與一參考訊號比較，此誤差放大器接受一操作電壓；以及一具有升壓功能的驅(qū)動級，根據(jù)誤差放大器的輸出，產(chǎn)生訊號驅(qū)動功率元件，其中該驅(qū)動級的工作高壓高于誤差放大器的操作電壓，或該驅(qū)動級的工作低壓低于地。
2.如權(quán)利要求1所述的線性穩(wěn)壓電路，其中，該驅(qū)動級包含 一驅(qū)動間，根據(jù)誤差放大器的輸出，產(chǎn)生訊號驅(qū)動功率元件；及 一升壓電路，其將誤差放大器的操作電壓予以升壓。
3.如權(quán)利要求2所述的線性穩(wěn)壓電路，其中，該升壓電路包括一電荷泵與一電容，該電 荷泵將誤差放大器的操作電壓予以升壓后儲存在該電容之內(nèi)。
4.如權(quán)利要求3所述的線性穩(wěn)壓電路，其中，該功率元件、誤差放大器、驅(qū)動閘、與電荷 泵整合于一控制芯片中。
5.如權(quán)利要求1所述的線性穩(wěn)壓電路，其中，該誤差放大器的操作電壓來自該輸入電壓。
6.如權(quán)利要求1所述的線性穩(wěn)壓電路，其中，該誤差放大器的操作電壓來自一獨立電源。
7.—種線性穩(wěn)壓電路的控制芯片，其特征在于，包含 輸入電壓接腳；輸出電壓接腳； 反饋接腳；功率元件，電連接于該輸入電壓接腳與該輸出電壓接腳之間； 誤差放大器，電連接于該反饋接腳，此誤差放大器接受一操作電壓；以及 驅(qū)動間，根據(jù)誤差放大器的輸出，產(chǎn)生訊號驅(qū)動功率元件，其中該驅(qū)動間的工作高壓高 于誤差放大器的操作電壓，或該驅(qū)動閘的工作低壓低于地。
8.如權(quán)利要求7所述的線性穩(wěn)壓電路的控制芯片，其中，還包含升壓電路，其將該誤差 放大器的操作電壓予以升壓，并提供給所述驅(qū)動閘。
9.如權(quán)利要求7所述的線性穩(wěn)壓電路的控制芯片，其中，還包含 電荷泵，其將該誤差放大器的操作電壓予以升壓；及升壓電容接腳，以供與一外部電容電連接，且該升壓電容接腳與前述電荷泵和驅(qū)動閘 電連接。
10.如權(quán)利要求7所述的線性穩(wěn)壓電路的控制芯片，其中，該誤差放大器的操作電壓來 自輸入電壓。
11.如權(quán)利要求7所述的線性穩(wěn)壓電路的控制芯片，其中，還包含獨立電源接腳，其中 該誤差放大器的操作電壓來自此獨立電源。
全文摘要
本發(fā)明提供一種線性穩(wěn)壓電路，包含一功率元件，電連接于一輸入電壓與一輸出電壓之間；一誤差放大器，將有關(guān)于輸出電壓的反饋訊號與一參考訊號比較，此誤差放大器接受一操作電壓；以及一具有升壓功能的驅(qū)動級，根據(jù)誤差放大器的輸出，產(chǎn)生訊號驅(qū)動功率元件，其中該驅(qū)動級的工作高壓高于誤差放大器的操作電壓，或該驅(qū)動級的工作低壓低于地。本發(fā)明還提供一種線性穩(wěn)壓電路的控制芯片。
文檔編號G05F1/56GK101866193SQ200910133550
公開日2010年10月20日 申請日期2009年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月14日
發(fā)明者王欽輝, 藍鵬儒, 阮晨杰 申請人:上海立隆微電子有限公司