一种稳压电源电路、电路系统、电子设备的制作方法

本发明涉及电力电子，尤其涉及一种稳压电源电路、电路系统、电子设备。

背景技术：

1、当输入电压宽范围变化时，需要产生稳定的电压给负载供电。请参考图1，图1是传统的稳压电源电路。输入电源通过电阻耦接至齐纳二极管的正极，以击穿所述齐纳二极管；所述齐纳二极管的负极接地。输出nmos管的漏极和栅极分别耦接至所述输入电源和所述齐纳二极管的正极，其源级作为稳压电源电路的输出端。其工作原理为：当输入电压的电压小于齐纳二极管的击穿电压时，齐纳二极管未被击穿，输出nmos管的栅极电压等于所述输入电压。因此，在齐纳二极管未被击穿之前，稳压电源电路的输出电压等于输入电压和输出nmos管的栅源电压之差，即和输入电压成正相关。当输入电压大于所述齐纳二极管的击穿电压时，所述齐纳二极管被击穿，输出nmos管的栅极电压被钳位在所述齐纳二极管的击穿电压。因此，在齐纳二极管被击穿后，稳压电源电路的输出电压稳定在所述齐纳二极管的击穿电压和输出nmos管的栅源电压之差。

2、但传统方案存在的问题在于，只有当输入电压超过齐纳二极管的击穿电压时，才能实现稳压输出。而输入电压在宽范围变化时，会存在输入电压低于齐纳二极管的击穿电压的情况，而使稳压电源电路无法为后级负载提供稳定的输出电压。

3、因而，提供一种低电压输入的稳压电源电路已成为业界亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供了一种稳压电源电路、电路系统、电子设备，以使稳压电源电路在更低的电压输入下，实现稳压输出。

2、根据本发明的第一方面，提供了一种稳压电源电路，包括：电流偏置单元、第一充电单元、升压单元、第二充电单元、切断单元、电压钳位单元、输出功率管；所述输出功率管的第一端作为所述稳压电源电路的输出端，以输出第一输出电压；所述输出功率管的第二端耦接至第一输入电压；所述输出功率管的控制端耦接至所述电压钳位单元的正极，所述电压钳位单元的负极接地；所述电压钳位单元用于被击穿后将所述输出功率管控制端处的电压钳位在第一击穿电压；其中；

3、所述电流偏置单元的输入端接入所述第一输入电压；所述电流偏置单元用于将所述第一输入电压转换为第一偏置电流和第二偏置电流，并输出；

4、所述第一充电单元的第一输入端、第二输入端和输出端分别耦至所述第一输入电压、所述电流偏置单元的第一输出端、所述输出功率管的控制端；所述第一充电单元用于在所述第一偏置电流的偏置下，将所述第一输入电压转换为第一充电电流并输出，以将所述电压钳位单元正极处的电压充到所述第一输入电压；其中，所述第一输入电压低于所述第一击穿电压；

5、所述升压单元的输入端耦接至所述输出功率管的第一端；所述升压单元用于对所述第一输出电压进行升压，并输出第一升压电压；其中，所述第一升压电压大于所述第一输入电压；

6、所述第二充电单元的第一输入端、第二输入端和输出端分别耦至所述第一升压单元的输出端、所述电流偏置单元的第二输出端、所述输出功率管的控制端；所述第二充电单元用于在所述第二偏置电流的偏置下，将所述第一升压电压转换为第二充电电流并输出，以击穿所述电压钳位单元；其中，所述第一升压电压高于所述第一击穿电压；

7、所述切断单元的第一端、第二端、第一控制端、第二控制端分别耦接至所述电流偏置单元的第一输出端、所述第一充电单元的第二输入端、所述输出功率管的控制端、所述电流偏置单元的第三输出端；所述切断单元用于所述电压钳位单元被击穿前，被所述电流偏置单元输出的第一偏置电压导通；所述切断单元还用于所述电压钳位单元被击穿后，被所述第一输出电压关断，以切断所述第一输入电压和所述输出功率管的控制端之间的连接。

8、可选的，所述电流偏置单元包括第一电阻、第一nmos管、第二nmos管、第三nmos管、第四nmos管、第五nmos管；

9、所述第一电阻的漏极接入所述第一输入电压；所述第一nmos管的漏极耦接至所述第一电阻的源极，并作为所述电流偏置单元的第三输出端，所述第一nmos管的栅极耦接至自身的漏极，所述第一nmos管的源极耦接至所述第二nmos管的漏极；所述第二nmos管的栅极耦接至自身的漏极，所述第二nmos管的源极耦接至所述第三nmos管的漏极；所述第三nmos管的栅极耦接至自身的漏极，还分别耦接至所述第四nmos管的栅极和所述第五nmos管的栅极；所述第四nmos管的漏极作为所述电流偏置单元的第一输出端；所述第五nmos管的漏极作为所述电流偏置单元的第二输出端；所述第三nmos管的源极、所述第四nmos管的源极、所述第五nmos管的源极均接地。

10、可选的，所述电流偏置单元包括第一电阻、第二电阻、第一齐纳二极管、第三nmos管、第四nmos管、第五nmos管；

11、所述第一电阻的漏极接入所述第一输入电压；所述第一电阻的源极耦接至所述第二电阻的漏极，所述第一齐纳二极管的正极耦接至所述第二电阻的漏极，并作为所述电流偏置单元的第三输出端；所述第二电阻的源极耦接至所述第三nmos管的漏极；所述第三nmos管的栅极耦接至自身的漏极，还分别耦接至所述第四nmos管的栅极和所述第五nmos管的栅极；所述第四nmos管的漏极作为所述电流偏置单元的第一输出端；所述第五nmos管的漏极作为所述电流偏置单元的第二输出端；所述第三nmos管的源极、所述第四nmos管的源极、所述第五nmos管的源极、所以第一齐纳二极管的负极均接地。

12、可选的，所述切断单元包括第六nmos管和第一pmos管；

13、所述第六nmos管的栅极耦接至所述电流偏置单元的第三输出端，所述第六nmos管的漏极耦接至所述第一充电单元的第二输入端，所述第六nmos管的源级耦接至所述第一pmos管的源级；所述第一pmos管的栅极耦接至所述输出功率管的第一端，所述第一pmos管的漏极耦接至所述电流偏置单元的第一输出端。

14、可选的，所述第一充电单元包括第二pmos管、第三pmos管、第四pmos管；所述第二pmos管的漏极接入所述第一输入电压，所述第二pmos管的栅极分别耦接至所述第三pmos管的栅极和所述第四pmos管的栅极，所述第二pmos管的源级分别耦接至所述第三pmos管的源极和所述第四pmos管的源极；所述第三pmos管的漏极耦接至所述切断单元的第二端，所述第三pmos管的栅极耦接至所述第四pmos管的栅极；所述第四pmos管漏极作为所述第一充电单元的输出端。

15、可选的，所述第二充电单元包括第五pmos管、第六pmos管、第七pmos管；所述第五pmos管的漏极耦接至所述电流偏置单元的第二输出端，所述第五pmos管的栅极耦接至自身的漏极，其栅极还分别耦接至所述第六pmos管的栅极和所述第七pmos管的栅极，所述第五pmos管的源级分别耦接至所述第六pmos管的源级和所述第七pmos管的源级；所述第六pmos管的漏极作为所述第二充电单元的输出端；所述第七pmos管的漏极耦接至所述第一升压单元的输出端。

16、可选的，所述升压单元包括振荡器和电荷泵；所述振荡器的输入端耦接至所述输出功率管的第一端，所述振荡器用于根据所述第一输出电压的时钟频率，输出时钟信号至所述电荷泵；所述电荷泵的第一输入端和第二输入端分别耦接至所述振荡器的输出端和所述输出功率管的第一端，所述电荷泵用于根据所述时钟信号，将所述第一输出电压增大至所述第一升压电压。

17、可选的，所述升压单元对所述第一输出电压的升压倍数通常为两倍。

18、根据本发明的第二方面，提供了一种电路系统，包括本发明的第一方面及可选实施方案提供的稳压电源电路。

19、根据本发明的第三方面，提供了一种电子设备，包括本发明的第一方面提供的电路系统。

20、本发明提供的稳压电源电路，通过所述第一充电单元输出的第一充电电流将输出功率管的控制端处的电压充高到所述第一输入电压，以不断增大所述第一输出电压；其中，所述第一输入电压低于所述第一击穿电压。同时，通过所述升压单元对所述第一输出电压进行升压，并输出所述第一升压电压。即通过升压单元对不断增大的第一输出电压进行进一步的升压得到所述第一升压电压。最后通过所述第二充电单元将所述第一升压电压转换为第二充电电流并输出，以击穿所述电压钳位单元，将输出功率管的控制端处的电压钳位在第一击穿电压，进而实现稳压电源电路的稳压输出。因此本发明的方案无需使第一输入电压达到所述电压钳位单元的击穿电压便实现所述电压钳位单元的击穿。相较于传统的方案，本方案拓展了所述稳压电源电路实现稳压输出的输入电压范围。此外，在所述电压钳位单元被击穿后，为避免所述第一输入电压对所述输出功率管控制端处的电压造成影响，通过所述切断单元切断所述第一输入电压和所述输出功率管的控制端之间的连接。