专利名称：一种具有极小静态电流的电压调节器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种具有极小静态电流的电压调节器，属于电子信息技 术领域。
背景技术：
线性(低压差)和开关电压调节器广泛应用于手机，照相机等便携式电器 的电源系统。由于节能的要求，降低电压调节器本身的功耗，即减小静态电 流是该类产品发展的主要趋势之一。实际应用中，手机、照相机等便携式电 器可能在较长时间下处于待机或睡眠状态。在此情况下电压调节器本身的功 耗(无负载或轻负载功耗)成为影响电池寿命的主要因素。传统的低压差电压 调节器一般包括偏置电流产生器，带隙参考源产生器，差分放大器和输出功 率器件及反馈电阻等几个主要部分。电压调节器本身静态电流(主要是差分放 大器消耗的电流)的降低通常会导致其它性能变差。例如低压差电压调节器输 出电压负载瞬变和电源电压拟制比与其差分放大器的偏置电流有很大的关 系。若偏置电流小，其响应速度会慢，导致输出电压负载瞬变会很大，电源 电压拟制比会很差。同样，开关电压调节器中，睡眠状态苏醒监视比较器的 偏置电流也不能太小。另外，带隙参考源和反馈电阻均要消耗一定的功耗。
因此，低压差电压调节器的无负载静态电流一般在20微安以上，而开关电压
调节器在睡眠状态时的静态电流一般在10微安以上。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种能能把电 压调节器的等待功耗大幅度降低(静态电流降低到1微安左右)而不影响其它 性能的具有极小静态电流的电压调节器。
按照本实用新型提供的技术方案，一种具有极小静态电流的电压调节器， 特征是包括参考电压生成电路、方波脉冲产生器、误差放大电路、电压检 测电路、电流检测电路和输出功率器件；方波脉冲产生器的输出端连接参考 电压生成电路和电压检测电路的输入端，方波脉冲产生器输出的方波控制信 号Vsw控制参考电压生成电路和电压检测电路中静态电流的大小；电流检测电路的输入端连接误差放大电路的输出端以检测输出电流的大小，参考电压 生成电路、电压检测电路和电流检测电路的输出端连接误差放大电路的输入
端，分别提供控制信号Vref 、 Vfb和Vc以控制误差放大电路中静态电流的大 小；误差放大电路的输出端和电压检测电路的输入端与输出功率器件连接； 所述方波脉冲产生器输出的脉冲信号Vsw的占空比小于0. 05。
所述参考电压生成电路包括带隙参考源、第一电压控制开关、第二电压 控制开关、第三电压控制开关、第三电阻、第一电容和第二电容；带隙参考 源通过第一电压控制开关连接到工作电压，通过第二电压控制开关接地；第 三电压控制开关的一端连接带隙参考源的输出端，另一端连接第三电阻和第 一电容；第一电容的一端接地，另一端连接第三电阻和第三电压控制开关； 第二电容一端接地，另一端连接第三电阻和参考电压生成电路的输出端 Vref;所述第一电压控制开关、第二电压控制开关和第三电压控制开关的控 制信号为方波脉冲产生器的输出信号Vsw。
所述电压检测电路包括第四电压控制开关、第五电压控制开关、第三电 容、第一电阻和第二电阻；第四电压控制开关、第一电阻、第二电阻、第五 电压控制开关依次连接，所述第四电压控制开关的另一端连接电压检测电路 的输入电压Vout，所述第五电压控制开关的另一端接地；第三电容的一端连 接电压检测电路的输入电压Vout，另一端连接第一电阻、第二电阻和电压检
测电路的输出电压Vfb;所述第四电压控制开关和第五电压控制开关的控制
信号为方波脉冲产生器的输出信号Vsw。
所述第三电阻是有源PM0S器件、有源丽0S器件，或有源PMOS器件和 丽0S器件的组合。
所述功率器件可以是PM0S器件或者丽0S器件，其栅极连接误差放大电 路的输出端，源极连接电压检测电路的输入端。
所述功率器件可以是双极型器件，其基极连接误差放大电路的输出端， 发射极连接电压检测电路的输入端。
本实用新型的优点是通过方波脉冲产生器所产生的方波控制信号Vsw来 控制参考电压生成电路和电压检测电路的静态电流的大小，由电流检测电路 检测输出电流的大小，并由此返回控制信号Vc，此控制信号Vc控制误差放 大器的静态电流的大小。通过此方法，可大幅度降低等待功耗，且可大大降低电压调节器的静态电流。
图1为本实用新型电路方框原理图。
图2为本实用新型参考电压生成电路图。 图3为本实用新型电压检测电路图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
如图l所示包括参考电压生成电路2、方波脉冲产生器l、误差放大电
路3、电压检测电路4、电流检测电路5和输出功率器件7;方波脉冲产生器 1的输出端连接参考电压生成电路2和电压检测电路4的输入端，方波脉冲 产生器1输出的方波控制信号Vsw控制参考电压生成电路2和电压检测电路 4中静态电流的大小；电流检测电路5的输入端连接误差放大电路3的输出 端以检测输出电流的大小，参考电压生成电路2、电压检测电路4和电流检 测电路5的输出端连接误差放大电路3的输入端，分别提供控制信号Vref、 Vfb和Vc以控制误差放大电路3中静态电流的大小；误差放大电路3的输出 端和电压检测电路4的输入端与输出功率器件7连接；所述方波脉冲产生器 1输出的脉冲信号Vsw的占空比小于0. 05。
如图2所示所述参考电压生成电路2包括带隙参考源8、第一电压控 制开关K1、第二电压控制开关K2、第三电压控制开关K3、第三电阻Rf2、第 一电容Cfl和第二电容Cf2;带隙参考源8通过第一电压控制开关Kl连接到 工作电压Vin，通过第二电压控制开关K2接地；第三电压控制开关K3的一 端连接带隙参考源8的输出端，另一端连接第三电阻Rf2和第一电容Cfl; 第一电容Cf 1的一端接地，另一端连接第三电阻Rf2和第三电压控制开关K3; 第二电容Cf2 —端接地，另一端连接第三电阻Rf2和参考电压生成电路2的 输出端Vref;所述第一电压控制开关K1、第二电压控制开关K2和第三电压 控制开关K3的控制信号为方波脉冲产生器1的输出信号Vsw。
如图3所示，所述电压检测电路4包括第四电压控制开关K4、第五电压 控制开关K5、第三电容Cfb、第一电阻Rfbl和第二电阻Rfb2;第四电压控 制开关K4、第一电阻Rfbl、第二电阻Rfb2、第五电压控制开关K5依次连接， 所述第四电压控制开关K4的另一端连接电压检测电路4的输入电压Voiit，所述第五电压控制开关K5的另一端接地；第三电容Cfb的一端连接电压检测
电路4的输入电压Vout，另一端连接第一电阻Rfbl、第二电阻Rfb2和电压 检测电路4的输出电压Vfb;所述第四电压控制开关K4和第五电压控制开关 K5的控制信号为方波脉冲产生器1的输出信号Vsw。
所述第三电阻Rf2是有源PM0S器件、有源醒0S器件，或有源PM0S器件 和丽0S器件的组合。
所述功率器件7可以是PM0S器件或者丽0S器件，PM0S器件或者画OS 器件栅极连接误差放大电路3的输出端，源极连接电压检测电路4的输入端。
所述功率器件7可以是双极型器件，双极型器件基极连接误差放大电路 3的输出端，发射极连接电压检测电路4的输入端。
本实用新型方波脉冲产生器1产生的脉冲信号Vsw来控制连接带隙参考 源产生器单元到电源和接地点的第一电压控制开关Kl和第二电压控制开关 K2、滤波器中的第三电压控制开关K3以及连接反馈电阻到输出端和接地点之 间的第四电压控制开关K4和第五电压控制开关K5。
所述方波脉冲产生器输出的脉冲信号Vsw的导通和关断时间比即占空比 应小于1/20且频率小于100赫兹(例如导通为O. 5ms，关断时间为10ms)。
这样，尽管带隙参考源产生器单元在Vsw导通时流过几微安到十微安的电 流，但在Vsw关断时，此单元的电流为零。因此，此单元的平均电流在O. 5微 安以下。当开关闭合时反馈电阻的导通电流为1到2微安，而其平均电流在O. 1 微安以下。
尽管连接带隙参考源产生器单元到电源和接地点的第一 电压控制开关K1 和第二电压控制开关K2中任何一个均可起到降低平均电流的作用，但这两个 开关必须同时应用，否则，参考源Vref会有波动。同样，连接反馈电阻到输 出端和接地点之间的第四电压控制开关K4和第五电压控制开关K5也必须同时 应用，否则，反馈电压Vfb会有较大波动。
因此，若再将差分放大器的静态电流降低到0.5微安以下，整个电压调节 器的静态电流可控制在l微安左右。
本实用新型可以作为一个独立的集成电路，也可以作为集成电路的一部分。
本实用新型同样可用于开关电压调节器中。
权利要求1、一种具有极小静态电流的电压调节器，包括参考电压生成电路(2)、方波脉冲产生器(1)、误差放大电路(3)、电压检测电路(4)、电流检测电路(5)和输出功率器件(7)，其特征是方波脉冲产生器(1)的输出端连接参考电压生成电路(2)和电压检测电路(4)的输入端，方波脉冲产生器(1)输出的方波控制信号Vsw控制参考电压生成电路(2)和电压检测电路(4)中静态电流的大小；电流检测电路(5)的输入端连接误差放大电路(3)的输出端以检测输出电流的大小，参考电压生成电路(2)、电压检测电路(4)和电流检测电路(5)的输出端连接误差放大电路(3)的输入端，分别提供控制信号Vref、Vfb和Vc以控制误差放大电路(3)中静态电流的大小；误差放大电路(3)的输出端和电压检测电路(4)的输入端与输出功率器件(7)连接。
2、 如权利要求1所述的一种具有极小静态电流的电压调节器，其特征是所述参考电压生成电路(2)包括带隙参考源(8)、第一电压控制开关(Kl)、第二电压控制开关(K2)、第三电压控制开关(K3)、第三电阻(Rf2)、第一电容(Cfl)和第二电容(Cf2);带隙参考源(8)通过第一电压控制开关(Kl)连接到工作电压(Vin)，通过第二电压控制开关(K2)接地；第三电压控制开关(K3)的一端连接带隙参考源(8)的输出端，另一端连接第三电阻(Rf2)和第一电容(Cfl);第一电容(Cfl)的一端接地，另一端连接第三电阻(Rf2)和第三电压控制开关(K3);第二电容(Cf2) —端接地，另一端连接第三电阻(Rf2)和参考电压生成电路(2)的输出端Vref;所述第一电压控制开关(Kl)、第二电压控制开关(K2)和第三电压控制开关(K3)的控制信号为方波脉冲产生器(1)的输出信号Vsw。
3、 如权利要求1所述的一种具有极小静态电流的电压调节器，其特征是所述电压检测电路(4)包括第四电压控制开关(K4)、第五电压控制开关(K5)、第三电容(Cfb)、第一电阻(Rfbl)和第二电阻(Rfb2);第四电压控制开关(K4)、第一电阻(Rfbl)、第二电阻(Rfb2)、第五电压控制开关(K5)依次连接，所述第四电压控制开关(K4)的另一端连接电压检测电路(4)的输入电压Vout，所述第五电压控制开关(K5)的另一端接地；第三电容(Cfb)的一端连接电压检测电路(4)的输入电压Vout，另一端连接第一电阻(Rfbl)、第二电阻(Rfb2)和电压检测电路(4)的输出电压Vfb;所述第四电压控制开关(K4)和第五电压控制开关(K5)的控制信号为方波脉冲产生器(1)的输出信号Vsw。
4、 如权利要求2所述的一种具有极小静态电流的电压调节器，其特征是:所述第三电阻Rf2是有源PM0S器件、有源丽0S器件，或有源PM0S器件和雨0S器件的组合。
5、 如权利要求1所述的一种具有极小静态电流的电压调节器，其特征是:所述输出功率器件(7)是PM0S器件或丽0S器件。
6、 如权利要求5所述的一种具有极小静态电流的电压调节器，其特征是:所述PMOS器件或丽OS器件栅极连接误差放大电路(3)的输出端，源极连接电压检测电路(4)的输入端。
7、 如权利要求1所述的一种具有极小静态电流的电压调节器，其特征是:所述输出功率器件(7 )是双极型器件，双极型器件基极连接误差放大电路(3)的输出端，发射极连接电压检测电路(4)的输入端。
8、 如权利要求1所述的一种具有极小静态电流的电压调节器，其特征是所述方波脉冲产生器(1)输出的脉冲信号Vsw的占空比小于0.05。
专利摘要本实用新型涉及一种具有极小静态电流的电压调节器，特征是方波脉冲产生器的输出端连接参考电压生成电路和电压检测电路的输入端，方波脉冲产生器输出的方波控制信号Vsw控制参考电压生成电路和电压检测电路中静态电流的大小；电流检测电路的输入端连接误差放大电路的输出端以检测输出电流的大小，参考电压生成电路、电压检测电路和电流检测电路的输出端连接误差放大电路的输入端，分别提供控制信号Vref、Vfb和Vc以控制误差放大电路中静态电流的大小；误差放大电路的输出端和电压检测电路的输入端与输出功率器件连接。本实用新型能把电压调节器的等待功耗大幅度降低(静态电流降低到1微安左右)，且可大大降低电压调节器的静态电流。
文档编号H02M3/28GK201403049SQ20092003595
公开日2010年2月10日 申请日期2009年3月3日 优先权日2009年3月3日
发明者张怀东, 伟 章, 黄胜明 申请人:无锡无双电子科技有限公司