專利名稱：一種直流降壓穩壓器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及直流電壓變換器，尤其是采用MOS場效應管電路的直流電壓變換器。
背景技術：
直流電壓變換器，最簡單的有采用電阻分壓的，這種方式，用作穩壓供電時，對外圍供電要求高且電阻耗費的電能多；也有采用振蕩器逆變后再整流穩壓的，這種方式，電路結構復雜，占用空間尺寸大。

發明內容
本實用新型旨在提供一種對外圍供電要求低，耗能少且占用空問尺寸小的直流降壓穩壓器。
本實用新型的目的是通過以下方案實現的直流降壓穩壓器，包括兩只MOS場效應管、兩只穩壓二極管和兩只電阻組成的降壓及穩壓電路；其中，第一只MOS場效應管的漏極和第一只電阻的一端接本直流降壓穩壓器直流電壓輸入端；第一只MOS場效應管的源極接第二只MOS場效應管的漏極；第一只MOS場效應管的柵極和第一只電阻的另一端接第一只穩壓二極管的陰極；第一只穩壓二極管的陽極接第二只穩壓二極管的陰極和第二只MOS場效應管的柵極；第二只穩壓二極管的陽極接地；第二只MOS場效應管的源極接第二只電阻的一端構成本直流降壓穩壓器直流電壓輸出端；第二只電阻的另一端接地。
為消除輸出紋波，提高輸出電壓穩定性在所述降壓及穩壓電路的第二只電阻與地之間還串接有電流采樣反饋電路，該電流采樣反饋電路的輸出連接到第一只MOS場效應管的源極。
一種推薦的結構是所述的電流采樣反饋電路由兩只MOS場效應管組成的第一電流鏡、兩只P型溝道MOS場效應管組成的第二電流鏡和一只連接這兩個電流鏡的MOS場效應管組成；其中，組成第一電流鏡的兩只MOS場效應管中，第三只MOS場效應管的漏極和柵極及第四只MOS場效應管的柵極共同連接第二只電阻的原接地端，而源極接地；第四只MOS場效應管的源極接地；組成第二電流鏡的兩只P型溝道MOS場效應管中，第六只場效應管的源極和第七只場效應管的源極共同連接第一只MOS場效應管的源極；第六只場效應管的漏極和柵極及第七只場效應管的柵極共同連接第五只MOS場效應管的漏極；第五只MOS場效應管的源極連接到第四只MOS場效應管的漏極；第五只MOS場效應管的柵極連接到第二只MOS場效應管的柵極和第七只場效應管的漏極。
為進一步消除輸出紋波，提高輸出電壓穩定性在所述降壓及穩壓電路的第二只穩壓二極管的兩端并聯有第一只電容。及，在所述降壓及穩壓電路中還有第二只電容；所述的第二只MOS場效應管的源極接第二只電容的一端，第二只電容的另一端接地。
該直流降壓穩壓器還可以接受脈動直流電源輸入內部主要由兩部分組成，一部分是輸入端穩壓電路，另一部分是降壓及穩壓電路；輸入端穩壓電路并聯在本直流降壓穩壓器直流電壓輸入端與地線之間。
一種簡單的輸入端穩壓電路包括一只MOS場效應管、一只穩壓二極管和一只電阻；該MOS場效應管的漏極和該穩壓二極管的陰極接本直流降壓穩壓器直流電壓輸入端；該MOS場效應管的柵極和該穩壓二極管的陽極接該電阻的一端；該MOS場效應管的源極和該電阻的另一端接地。
這種直流降壓穩壓器，降壓及穩壓電路中各MOS場效應管和穩壓二極管制造在同一塊集成電路芯片上。
這種直流降壓穩壓器也可以是降壓及穩壓電路和輸入端穩壓電路中各MOS場效應管和穩壓二極管制造在同一塊集成電路芯片上。
本實用新型直流降壓穩壓器，內部的輸入端穩壓電路將外圍輸入電源穩壓后變成一個基本穩定的直流電壓，此電壓加載到后級降壓及穩壓電路，該電路主要由第一MOS場效應管和第二MOS場效應管與采樣電阻串聯完成降壓工作，第二穩壓二極管限制第二MOS場效應管的柵壓，第一穩壓二極管限制第一MOS場效應管與第二MOS場效應管的柵壓差，從而使第一MOS場效應管和第二MOS場效應管的柵壓工作于一個相對穩定的狀態，同時也可以決定第一MOS場效應管和第二MOS場效應管輸出電壓的高低，降壓及穩壓電路的采樣電阻與地之間還串接有電流采樣反饋電路，該電路的輸出連接到第一只MOS場效應管的源極，從而達到微調精密穩定輸出所需電壓的要求。輸入端穩壓電路由一只并聯在電源輸入端的MOS場效應管、一只控制該MOS場效應管柵極與漏極間電壓的穩壓二極管和一只提供該MOS場效應管柵極偏置電壓的電阻組成；結構簡單。使本實用新型可以直接工作于60-70V脈動電壓的情況，對外圍供電要求低；構成電路的各MOS場效應管和穩壓二極管可制造在一塊集成電路芯片上，耗能少且占用空間尺寸小從而極大的簡化了外圍電路的設計，可有效節約成本、提高加工速度和可靠性。


圖1是本實用新型直流降壓穩壓器一個實施例的結構示意圖。
圖2是本實用新型直流降壓穩壓器的輸入端穩壓電路一個實施例的結構示意圖。
圖3是本實用新型直流降壓穩壓器與外圍電路連接的一個實施例的結構示意圖。
具體實施方式
本實用新型直流降壓穩壓器一個實施例的結構，請參見圖1。該直流降壓穩壓器，可以直接工作于60-70V脈動電壓作為輸入電源，其內部主要由兩部分組成，一部分是輸入端穩壓電路1，另一部分是降壓及穩壓電路2。
輸入端穩壓電路1并聯在直流電壓輸入端VDD與地線之間。
降壓及穩壓電路2包括五只N型溝道MOS場效應管MOS1～5、兩只P型溝道MOS場效應管MOS6～7、兩只穩壓二極管Z1～2、兩只電阻R1～2和兩只電容C1～2。
在降壓及穩壓電路2的主回路21中，第一只MOS場效應管MOS1的漏極和第一只電阻R1的一端接本直流降壓穩壓器直流電壓輸入端VDD；第一只MOS場效應管MOS 1的源極接第二只MOS場效應管MOS2的漏極；第一只MOS場效應管MOS1的柵極和第一只電阻R1的另一端接第一只穩壓二極管Z1的陰極；第一只穩壓二極管Z1的陽極接第二只穩壓二極管Z2的陰極和第二只MOS場效應管MOS2的柵極；第二只穩壓二極管Z2的陽極接地；第二只穩壓二極管Z2的兩端并聯有第一只電容1。第二只MOS場效應管MOS2的源極接第二只電阻R2的一端和第二只電容C2的一端構成本直流降壓穩壓器直流電壓輸出端OUT；第二只電容C2的另一端接地。第二只電阻R2的另一端原本應該接地。但是本實施例中，在所述降壓及穩壓電路2的主回路21的第二只電阻R2與地之間還串接有電流采樣反饋電路22，該電流采樣反饋電路22的輸出連接到第一只MOS場效應管MOS1的源極。
電流采樣反饋電路22由兩只MOS場效應管MOS3～4組成的第一電流鏡、兩只P型溝道MOS場效應管MOS6～7組成的第二電流鏡和一只連接這兩個電流鏡的MOS場效應管MOS5組成。其中，組成第一電流鏡的兩只MOS場效應管MOS3～4中，第三只MOS場效應管MOS3的漏極和柵極及第四只MOS場效應管MOS4的柵極共同連接第二只電阻R2的原接地端，而源極接地。第四只MOS場效應管MOS4的源極接地。組成第二電流鏡的兩只P型溝道MOS場效應管MOS6～7中，第六只場效應管MOS6的源極和第七只場效應管MOS7的源極共同連接第一只MOS場效應管MOS1的源極；第六只場效應管MOS6的漏極和柵極及第七只場效應管MOS7的柵極共同連接第五只MOS場效應管MOS5的漏極；第五只MOS場效應管MOS5的源極連接到第四只MOS場效應管MOS4的漏極；第五只MOS場效應管MOS5的柵極連接到第二只MOS場效應管MOS2的柵極和第七只場效應管MOS7的漏極。
降壓及穩壓電路2的降壓作用主要是利用MOS管耐高壓及功耗小的特性實現的，外部電路進來的脈動電源電壓經過內部輸入端穩壓電路1穩壓后變成一個基本穩定的直流60-70V電壓。此電壓加載到后級降壓及穩壓電路2，該電路主要由第一只MOS場效應管MOS1和第二只MOS場效應管MOS2完成降壓工作，其余MOS管起到微調穩定作用。其中第一只MOS場效應管MOS1為高壓MOS管，通過兩個穩壓二極管Z1和Z2從而使第一只MOS場效應管MOS1和第二只MOS場效應管MOS2的柵壓工作于一個相對穩定的狀態，同時也可以決定第一只MOS場效應管MOS1和第二只MOS場效應管MOS2輸出電壓的高低，從而達到輸出芯片內部電路所需電源的要求。采樣電阻R2通過對輸出電壓的采樣，將輸出情況送至第三只MOS場效應管MOS3，通過第三只MOS場效應管MOS3和第四只MOS場效應管MOS4組成的電流鏡電路將采樣電流鏡像到第四只MOS場效應管MOS4輸出。從而影響到第五只MOS場效應管MOS5的源級電壓，由于第五只MOS場效應管MOS5的柵壓被穩壓二極管Z2穩定到一個定值，第五只MOS場效應管MOS5源級電壓的改變會影響到通過第五只MOS場效應管MOS5的電流的大小，該電流被送至第六只MOS場效應管MOS6，通過第六只MOS場效應管MOS6和第七只MOS場效應管MOS7組成的電流鏡電路將該電流鏡像到第七只MOS場效應管MOS7，通過此影響第一只MOS場效應管MOS 1源級電流輸出，從而進一步影響到輸出電壓的輸出，達到對輸出電壓精密穩定的目的。同時也可以對第一只MOS場效應管MOS1達到一定的保護作用。此方式是通過反饋電路實現對各級輸出的微調，從而達到輸出穩定的目的，降低輸出電源的紋波，達到后級負載電路使用的要求。電路中電阻R1的目的是給穩壓二極管Z1～2提供電源，電容C1～2是濾波電容，作用是濾除各點可能存在的雜波信號，起到穩定各點電壓的作用。
本實用新型直流降壓穩壓器的輸入端穩壓電路1的作用僅僅是提供給后級一個相對穩定的工作電壓，因此對該部分的電路的要求不高，很多實際使用的電路都可以達到此要求。圖2中例示了一種結構簡單又可以實現穩壓的輸入端穩壓電路1。輸入端穩壓電路包括一只MOS場效應管MOS0、一只穩壓二極管Z0和一只電阻R0；該MOS場效應管MOS0的漏極和穩壓二極管Z0的陰極接本直流降壓穩壓器直流電壓輸入端VDD；該MOS場效應管MOS0的柵極和穩壓二極管Z0的陽極接該電阻R0的一端；該MOS場效應管MOS0的源極和電阻R0的另一端接地。在圖2所示電路中穩壓二極管Z0起到穩壓作用，MOS場效應管MOS0提供電流的泄放回路，從而降低設計上對穩壓二極管Z0的要求。電阻R0提供MOS場效應管MOS0的柵偏置電壓，同時限制通過穩壓二極管Z0的電流的大小。
本實用新型直流降壓穩壓器可以用分離元件組裝在線路板上，最好是將降壓及穩壓電路和輸入端穩壓電路中各MOS場效應管和穩壓二極管制造在同一塊集成電路芯片上。
本實用新型直流降壓穩壓器的一個典型應用電路如圖3所示。該電路通過外圍電路串接在交流電源中的一只電阻、一只電容和一只整流二極管，將交流電源分壓及經過半波整流后提供直流降壓穩壓器使用，同時通過外圍電阻輔助直流降壓穩壓器內部電路實現降壓作用。由直流降壓穩壓器得到的最后輸出電源是一個穩定，可用的低壓直流電源，供負載使用。
權利要求1.一種直流降壓穩壓器，其特征是包括兩只MOS場效應管、兩只穩壓二極管和兩只電阻組成的降壓及穩壓電路；其中，第一只MOS場效應管的漏極和第一只電阻的一端接本直流降壓穩壓器直流電壓輸入端；第一只MOS場效應管的源極接第二只MOS場效應管的漏極；第一只MOS場效應管的柵極和第一只電阻的另一端接第一只穩壓二極管的陰極；第一只穩壓二極管的陽極接第二只穩壓二極管的陰極和第二只MOS場效應管的柵極；第二只穩壓二極管的陽極接地；第二只MOS場效應管的源極接第二只電阻的一端構成本直流降壓穩壓器直流電壓輸出端；第二只電阻的另一端接地。
2.根據權利要求1所述的一種直流降壓穩壓器，其特征是在所述降壓及穩壓電路的第二只電阻與地之間還串接有電流采樣反饋電路，該電流采樣反饋電路的輸出連接到第一只MOS場效應管的源極。
3.根據權利要求2所述的一種直流降壓穩壓器，其特征是所述的電流采樣反饋電路由兩只MOS場效應管組成的第一電流鏡、兩只P型溝道MOS場效應管組成的第二電流鏡和一只連接這兩個電流鏡的MOS場效應管組成；其中，組成第一電流鏡的兩只MOS場效應管中，第三只MOS場效應管的漏極和柵極及第四只MOS場效應管的柵極共同連接第二只電阻的原接地端，而源極接地；第四只MOS場效應管的源極接地；組成第二電流鏡的兩只P型溝道MOS場效應管中，第六只場效應管的源極和第七只場效應管的源極共同連接第一只MOS場效應管的源極；第六只場效應管的漏極和柵極及第七只場效應管的柵極共同連接第五只MOS場效應管的漏極；第五只MOS場效應管的源極連接到第四只MOS場效應管的漏極；第五只MOS場效應管的柵極連接到第二只MOS場效應管的柵極和第七只場效應管的漏極。
4.根據權利要求1或2或3所述的一種直流降壓穩壓器，其特征是在所述降壓及穩壓電路的第二只穩壓二極管的兩端并聯有第一只電容。
5.根據權利要求1或2或3所述的一種直流降壓穩壓器，其特征是在所述降壓及穩壓電路中還有第二只電容；所述的第二只MOS場效應管的源極接第二只電容的一端，第二只電容的另一端接地。
6.根據權利要求1或2或3所述的一種直流降壓穩壓器，其特征是內部主要由兩部分組成，一部分是輸入端穩壓電路，另一部分是降壓及穩壓電路；輸入端穩壓電路并聯在本直流降壓穩壓器直流電壓輸入端與地線之間。
7.根據權利要求6所述的一種直流降壓穩壓器，其特征是所述的輸入端穩壓電路包括一只MOS場效應管、一只穩壓二極管和一只電阻；該MOS場效應管的漏極和該穩壓二極管的陰極接本直流降壓穩壓器直流電壓輸入端；該MOS場效應管的柵極和該穩壓二極管的陽極接該電阻的一端；該MOS場效應管的源極和該電阻的另一端接地。
8.根據權利要求1或2或3所述的一種直流降壓穩壓器，其特征是所述的降壓及穩壓電路中各MOS場效應管和穩壓二極管制造在同一塊集成電路芯片上。
9.根據權利要求6所述的一種直流降壓穩壓器，其特征是所述的降壓及穩壓電路和輸入端穩壓電路中各MOS場效應管和穩壓二極管制造在同一塊集成電路芯片上。
10.根據權利要求7所述的一種直流降壓穩壓器，其特征是所述的降壓及穩壓電路和輸入端穩壓電路中各MOS場效應管和穩壓二極管制造在同一塊集成電路芯片上。
專利摘要本實用新型涉及直流電壓變換器，尤其是采用MOS場效應管電路的直流電壓變換器。它可由外圍電路將交流電源經過半波整流后并用電阻降壓得到60－70V輸入電壓。它內部主要由兩部分組成，一部分是穩壓電路，另一部分是降壓及穩壓電路。穩壓電路的作用是將經過外圍簡單處理的電源進行穩壓，從而給后級電路提供一個穩定的電源。另一部分是對經過穩壓的電源進行降壓，從而得到負載電路需要的低壓電源。在進行降壓的同時對輸出電壓進行高精度穩壓，保證得到的最后輸出低壓電源是一個穩定，可用的電源。從而極大的簡化了外圍電路的設計，達到有效節約成本、提高加工速度和可靠性的目的。
文檔編號H02M3/04GK2672956SQ20032012145
公開日2005年1月19日 申請日期2003年12月29日 優先權日2003年12月29日
發明者刑建力, 柴智, 楊叔仲, 陳新昊, 魏肅, 劉雙春 申請人:廈門市芯陽科技有限公司