本實用新型涉及電路技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種低壓差線性穩(wěn)壓器。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代社會里，涌現(xiàn)了越來越多的手持電子產(chǎn)品，這些產(chǎn)品大都采用電池供電。電池作為一種電源，其輸出電壓在使用周期內(nèi)不是固定不變的，而是隨著使用時間而逐漸下降。且電池電壓通常都高于芯片的正常工作電壓，例如一些應用里電池電壓為3.6V，而芯片內(nèi)電路的工作電壓只要2.5V就夠了。這種情況下，芯片內(nèi)就需要集成一個低壓差線性穩(wěn)壓器，保證只要電池電壓高于2.5V，低壓差線性穩(wěn)壓器即輸出穩(wěn)定的2.5V，使得電路可以安全可靠地運行。

現(xiàn)有低壓差線性穩(wěn)壓器的電路如圖1所示：VCC’為輸入電源，Vout’為輸出電壓，Vref’為輸入基準電壓，N1’為輸出NMOS管。運算放大器AMP’通過負反饋使得運算放大器AMP’兩個輸入端的電壓趨于一致，則輸出電壓VOUT’＝VREF’*(R1’+R2’)/R2’。

現(xiàn)有低壓差線性穩(wěn)壓器存在以下缺點：使用電池的手持電子產(chǎn)品對功耗有苛刻的要求，功耗越小就意味著電池可以工作更長的時間。而圖1中低壓差線性穩(wěn)壓器需要始終處于工作狀態(tài)，其功耗很大，無法滿足芯片的功耗需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于上述問題，本實用新型實施例的目的在于提供一種低壓差線性穩(wěn)壓器，以解決現(xiàn)有低壓差線性穩(wěn)壓器靜態(tài)功耗大的問題。

為了解決上述問題，本實用新型實施例公開了一種低壓差線性穩(wěn)壓器，包括運算放大器、輸出開關(guān)管、第一電阻模塊和第二電阻模塊，所述低壓差線性穩(wěn)壓器還包括：第一開關(guān)管，所述第一開關(guān)管的控制端接收預設(shè)時鐘信號，所述第一開關(guān)管的第一端與電源相連，所述第一開關(guān)管的第二端與所述運算放大器的電源端相連；所述預設(shè)時鐘信號中低電平和高電平的占空比為a:b，0＜a＜b；第二開關(guān)管，所述第二開關(guān)管的控制端接收所述預設(shè)時鐘信號，所述第二開關(guān)管的第一端與所述運算放大器的輸出端相連，所述第二開關(guān)管的第二端與所述輸出開關(guān)管的控制端相連；電容模塊，所述電容模塊的一端分別與所述第二開關(guān)管的第二端和所述輸出開關(guān)管的控制端相連，當所述輸出開關(guān)管為第一NMOS管時，所述電容模塊的另一端接地，當所述輸出開關(guān)管為第一PMOS管時，所述電容模塊的另一端與所述電源相連；第三開關(guān)管，所述第三開關(guān)管的第一端與所述第二電阻模塊相連，所述第三開關(guān)管的控制端接收所述預設(shè)時鐘信號的反相信號，所述第三開關(guān)管的第二端接地；當所述預設(shè)時鐘信號為低電平時，所述第一開關(guān)管、所述第二開關(guān)管、所述第三開關(guān)管和所述輸出開關(guān)管導通；當所述預設(shè)時鐘信號為高電平時，所述第一開關(guān)管、所述第二開關(guān)管、所述第三開關(guān)管關(guān)閉，所述輸出開關(guān)管導通。

可選地，所述第一開關(guān)管為第二PMOS管。

可選地，所述第二開關(guān)管為第三PMOS管。

可選地，所述第三開關(guān)管為第二NMOS管。

可選地，所述電容模塊包括至少一個電容。

可選地，所述預設(shè)時鐘信號中低電平和高電平的占空比為1:n，n大于1。

可選地，所述低壓差線性穩(wěn)壓器還包括：時鐘產(chǎn)生電路，所述時鐘產(chǎn)生電路分別與所述第一開關(guān)管的控制端、所述第二開關(guān)管的控制端和所述第三開關(guān)管的控制端相連，所述時鐘產(chǎn)生電路用于產(chǎn)生所述預設(shè)時鐘信號和所述預設(shè)時鐘信號的反相信號。

可選地，所述時鐘產(chǎn)生電路包括：第一反相模塊，包括2m+1個依次連接的第一反相器，所述第一反相模塊的輸入端與輸出端相連；其中，m為大于0的整數(shù)；分頻器，所述分頻器的輸入端與所述第一反相模塊的輸出端相連，所述分頻器用于對所述第一反相模塊的輸出時鐘進行分頻，并輸出所述預設(shè)時鐘信號；第二反相模塊，包括2p+1個依次連接的第二反相器，所述第二反相模塊的輸入端與所述分頻器的輸出端相連，所述第二反相模塊對所述預設(shè)時鐘信號進行反相，以輸出所述預設(shè)時鐘信號的反相信號；其中，p為大于或等于0的整數(shù)。

可選地，所述第一電阻模塊為第一電阻，所述第二電阻模塊為第二電阻。

本實用新型實施例的低壓差線性穩(wěn)壓器包括以下優(yōu)點：在運算放大器的電源端和電源之間設(shè)置第一開關(guān)管，在運算放大器的輸出端和輸出開關(guān)管的控制端之間設(shè)置第二開關(guān)管和電容模塊，以及在第二電阻模塊和地之間設(shè)置第三開關(guān)管，進而通過預設(shè)時鐘信號控制第一開關(guān)管和第二開關(guān)管，以及通過預設(shè)時鐘信號的反相信號控制第三開關(guān)管，其中，預設(shè)時鐘信號中低電平和高電平的占空比為a:b，0＜a＜b，當預設(shè)時鐘信號為低電平時，第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管和輸出開關(guān)管導通，電容模塊儲存電荷，低壓差線性穩(wěn)壓器處于工作狀態(tài)；當預設(shè)時鐘信號為高電平時，第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管關(guān)閉，輸出開關(guān)管導通，電容模塊釋放電荷，低壓差線性穩(wěn)壓器處于停止工作狀態(tài)。這樣，本實用新型實施例的低壓差線性穩(wěn)壓器無需始終處于工作狀態(tài)，僅在預設(shè)時鐘信號為低電平時處于工作狀態(tài)，與現(xiàn)有低壓差線性穩(wěn)壓器相比，功耗極低。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有低壓差線性穩(wěn)壓器的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型的一種低壓差線性穩(wěn)壓器實施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實用新型的另一種低壓差線性穩(wěn)壓器實施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實用新型的一種低壓差線性穩(wěn)壓器實施例中時鐘產(chǎn)生電路的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明。

本實用新型實施例的低壓差線性穩(wěn)壓器可以包括運算放大器1、輸出開關(guān)管2、第一電阻模塊3和第二電阻模塊4，低壓差線性穩(wěn)壓器還可以包括：第一開關(guān)管5，第一開關(guān)管5的控制端接收預設(shè)時鐘信號A，第一開關(guān)管5的第一端與電源相連，第一開關(guān)管5的第二端與運算放大器1的電源端相連，電源電壓為VCC；預設(shè)時鐘信號A中低電平和高電平的占空比為a:b，0＜a＜b；第二開關(guān)管6，第二開關(guān)管6的控制端接收預設(shè)時鐘信號A，第二開關(guān)管6的第一端與運算放大器1的輸出端相連，第二開關(guān)管6的第二端與輸出開關(guān)管2的控制端相連；電容模塊7，電容模塊7的一端分別與第二開關(guān)管6的第二端和輸出開關(guān)管2的控制端相連，當輸出開關(guān)管2為第一NMOS管N1時，電容模塊7的另一端接地，當輸出開關(guān)管2為第一PMOS管P1時，電容模塊7的另一端與電源相連；第三開關(guān)管8，第三開關(guān)管8的第一端與第二電阻模塊4相連，第三開關(guān)管8的控制端接收預設(shè)時鐘信號A的反相信號A_D，第三開關(guān)管8的第二端接地；當預設(shè)時鐘信號A為低電平時，第一開關(guān)管5、第二開關(guān)管6、第三開關(guān)管8和輸出開關(guān)管2導通，低壓差線性穩(wěn)壓器處于正常工作狀態(tài)，運算放大器1給電容模塊7充電；當預設(shè)時鐘信號A為高電平時，第一開關(guān)管5、第二開關(guān)管6、第三開關(guān)管8關(guān)閉，輸出開關(guān)管2導通，低壓差線性穩(wěn)壓器處于停止工作狀態(tài)，電容模塊7向輸出開關(guān)管2漏電。

這樣，低壓差線性穩(wěn)壓器正常工作的時間比較短，而停止工作的時間比較長，那么在預設(shè)時鐘信號A整個周期中，低壓差線性穩(wěn)壓器平均功耗就會很低。假設(shè)低壓差線性穩(wěn)壓器正常工作時的平均電流為I，則在預設(shè)時鐘信號A整個周期中，低壓差線性穩(wěn)壓器的平均電流為I/(b/a+1)，因此，b/a越大，在預設(shè)時鐘信號A整個周期中，低壓差線性穩(wěn)壓器的平均電流越小，平均功耗越低。

例如，在本實用新型的一個實施例中，預設(shè)時鐘信號A中低電平和高電平的占空比為1:n，n大于1，即此時，a＝1，b＝n，由于電容模塊7的漏電一般很小，所以可以設(shè)置n大于1。若低壓差線性穩(wěn)壓器正常工作時的平均電流為I，則在預設(shè)時鐘信號A整個周期中，低壓差線性穩(wěn)壓器的平均電流為I/(n+1)，此時，n越大，在預設(shè)時鐘信號A整個周期中，低壓差線性穩(wěn)壓器的平均電流越小，平均功耗越低。

具體地，圖2是本實用新型的一種低壓差線性穩(wěn)壓器實施例中，當輸出開關(guān)管2為第一NMOS管N1時的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是本實用新型的另一種低壓差線性穩(wěn)壓器實施例中，當輸出開關(guān)管2為第一PMOS管P1時的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2中，第一NMOS管N1的漏端與電源相連，第一電阻模塊3的一端與第一NMOS管N1的源端相連，第二電阻模塊4的一端與第一電阻模塊3的另一端相連，第二電阻模塊4的另一端與第三開關(guān)管8的第一端相連。圖3中，第一PMOS管P1的源端與電源相連，第一電阻模塊3的一端與第一PMOS管P1的漏端相連，第二電阻模塊4的一端與第一電阻模塊3的另一端相連，第二電阻模塊4的另一端與第三開關(guān)管8的第一端相連。

另外，參照圖2，運算放大器1的反相輸入端接收基準電壓Vref，運算放大器1的同相輸入端與第二電阻模塊4的一端和第一電阻模塊3的另一端相連。參照圖3，運算放大器1的同相輸入端接收基準電壓，運算放大器1的反相輸入端與第二電阻模塊4的一端和第一電阻模塊3的另一端相連。

其中，當?shù)蛪翰罹€性穩(wěn)壓器處于正常工作狀態(tài)時，Vout＝Vref*(R1+R2)/R2，Vg＝Vout+Vt。其中，Vout為低壓差線性穩(wěn)壓器的輸出電壓，R1為第一電阻模塊3的電阻值，R2為第二電阻模塊4的電阻值，Vg為輸出開關(guān)管2的控制端電壓，Vt為輸出開關(guān)管2中控制端與輸出開關(guān)管2的第二端之間的電壓差。當?shù)蛪翰罹€性穩(wěn)壓器處于停止工作狀態(tài)時，由于電容模塊7向輸出開關(guān)管2漏電，Vg會慢慢變小，Vout隨Vg慢慢變小。

可選地，參照圖2和圖3，第一開關(guān)管5可以為第二PMOS管P2，第二開關(guān)管6可以為第三PMOS管P3，第三開關(guān)管8可以為第二NMOS管N2。此時，第二PMOS管P2的柵端接收預設(shè)時鐘信號A，第二PMOS管P2的源端與電源相連，第二PMOS管P2的漏端與運算放大器1的電源端相連。第三PMOS管P3的柵端接收預設(shè)時鐘信號A，第三PMOS管P3的源端與運算放大器1的輸出端相連，第三PMOS管P3的漏端與輸出開關(guān)管2的控制端相連。第二NMOS管N2的漏端與第二電阻模塊4相連，第二NMOS管N2的柵端接收預設(shè)時鐘信號A的反相信號A_D，第二NMOS管N2的源端接地。

可選地，電容模塊7可以包括至少一個電容。圖2和圖3中，電容模塊7包括一個電容C。

可選地，低壓差線性穩(wěn)壓器還可以包括：時鐘產(chǎn)生電路，時鐘產(chǎn)生電路分別與第一開關(guān)管5的控制端、第二開關(guān)管6的控制端和第三開關(guān)管8的控制端相連，時鐘產(chǎn)生電路用于產(chǎn)生預設(shè)時鐘信號A和預設(shè)時鐘信號A的反相信號A_D。

可選地，參照圖4，時鐘產(chǎn)生電路可以包括：第一反相模塊9，包括2m+1個依次連接的第一反相器F1，第一反相模塊9的輸入端與輸出端相連；其中，m為大于0的整數(shù)；分頻器10，分頻器10的輸入端與第一反相模塊9的輸出端相連，分頻器10用于對第一反相模塊9的輸出時鐘進行分頻，并輸出預設(shè)時鐘信號A；第二反相模塊11，包括2p+1個依次連接的第二反相器F2，第二反相模塊11的輸入端與分頻器10的輸出端相連，第二反相模塊11對預設(shè)時鐘信號A進行反相，以輸出預設(shè)時鐘信號A的反相信號A_D；其中，p為大于或等于0的整數(shù)。圖4中，第一反相模塊9可以包括3個依次連接的第一反相器F1，第二反相模塊11包括可以1個第二反相器F2。其中，第一反相器F1和第二反相器F2可以為相同的反相器或不同的反相器。

圖4中，第一反相模塊9中3個依次連接的第一反相器F1組成振蕩器，當結(jié)點B電平為高時，結(jié)點C電平為低，結(jié)點D電平為高時又會將結(jié)點B電平拉低，整個振蕩器輸出的時鐘周期就是三個第一反相器F1的延遲時間。分頻器10可以根據(jù)需要的時鐘周期、低電平和高電平的占空比對第一反相模塊9的輸出時鐘進行分頻。

可選地，參照圖2和圖3，第一電阻模塊3可以為第一電阻，第二電阻模塊4可以為第二電阻，第一電阻模塊3和第二電阻模塊4的阻值可以相等或不相等。

本實用新型實施例的低壓差線性穩(wěn)壓器包括以下優(yōu)點：在運算放大器的電源端和電源之間設(shè)置第一開關(guān)管，在運算放大器的輸出端和輸出開關(guān)管的控制端之間設(shè)置第二開關(guān)管和電容模塊，以及在第二電阻模塊和地之間設(shè)置第三開關(guān)管，進而通過預設(shè)時鐘信號控制第一開關(guān)管和第二開關(guān)管，以及通過預設(shè)時鐘信號的反相信號控制第三開關(guān)管，其中，預設(shè)時鐘信號中低電平和高電平的占空比為a:b，0＜a＜b，當預設(shè)時鐘信號為低電平時，第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管和輸出開關(guān)管導通，電容模塊儲存電荷，低壓差線性穩(wěn)壓器處于工作狀態(tài)；當預設(shè)時鐘信號為高電平時，第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管關(guān)閉，輸出開關(guān)管導通，電容模塊釋放電荷，低壓差線性穩(wěn)壓器處于停止工作狀態(tài)。這樣，本實用新型實施例的低壓差線性穩(wěn)壓器無需始終處于工作狀態(tài)，僅在預設(shè)時鐘信號為低電平時處于工作狀態(tài)，與現(xiàn)有低壓差線性穩(wěn)壓器相比，平均功耗極低。

需要說明的是，本實用新型實施例中，第二開關(guān)管6的功能可以由第三NMOS管實現(xiàn)，此時，第三NMOS管的控制端接收預設(shè)時鐘信號的反相信號，第三NMOS管的漏端與運算放大器的輸出端相連、第三NMOS管的源端與輸出開關(guān)管的控制端相連。

本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可。

盡管已描述了本實用新型實施例的優(yōu)選實施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實施例做出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實施例以及落入本實用新型實施例范圍的所有變更和修改。

最后，還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者終端設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者終端設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者終端設(shè)備中還存在另外的相同要素。

以上對本實用新型所提供的一種低壓差線性穩(wěn)壓器，進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實用新型的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應理解為對本實用新型的限制。