负电压稳压器的制作方法

本发明涉及稳压器领域，尤其涉及一种负电压稳压器。

背景技术：

近年来，负电压的应用越来越广泛，如双相组织刺激、高性能压控振荡器等。为了提供电压稳定的负电压，常常需要在负电压源后串联一负电压稳压器。但是，目前主流的负电压稳压器，比如ti公司的lm2990/lm2991型号的稳压器，其最小电压降为0.6v，也就是说，输入电压至少要比稳压值高出0.6v才能使输出电压稳定在稳压值。显然，这使得电压源的能源转换效率及利用效能较低，从而使得产品的整体效率较低，而且，影响电源的寿命。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的能源转换效率低的缺陷，提供一种负电压稳压器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种负电压稳压器，包括负电压输入端和负电压输出端，所述负电压稳压器包括：

调整模块，且所述调整模块包括n沟道的mos管和第一电阻，其中，所述mos管的源极连接在所述负电压输入端，所述mos管的漏极连接所述负电压输出端，所述mos管的栅极通过所述第一电阻接地；

电压采样模块，用于对所述负电压输出端的电压进行采样，以获取采样电压；

控制模块，用于根据所述采样电压调节所述mos管的栅极电压，以通过改变所述mos管的导通电阻的阻值来稳定所述负电压输出端的电压。

优选地，所述控制模块包括npn型的第一三极管、pnp型的第二三极管、第二电阻及第三电阻，其中，所述第一三极管的发射极连接所述负电压输入端，所述第一三极管的集电极连接所述mos管的栅极，所述第三电阻连接在所述第一三极管的基极和发射极之间，所述第二三极管的集电极连接所述第一三极管的基极，所述第二三极管的发射极通过所述第二电阻接地。

优选地，所述电压采样模块包括：

分压单元，用于对所述负电压输出端的电压进行分压采样；

比较单元，用于对分压采样电压进行比较，并将其输出至所述控制模块。

优选地，所述比较单元包括三端可调基准电压源，且所述三端可调基准电压源的阴极连接所述第二三极管的基极，所述三端可调基准电压源的阳极连接所述负电压输出端，所述三端可调基准电压源的参考极连接所述分压单元的输出端。

优选地，所述比较单元包括运放及基准电压源，其中，所述基准电压源的负端连接所述负电压输出端，所述基准电压源的正端连接所述运放的同向输入端，所述运放的反向输入端连接所述分压单元的输出端，所述运放的输出端连接所述第二三极管的基极。

优选地，所述分压单元包括第一分压电阻、第二分压电阻、第四电阻及电容，其中，所述第一分压电阻与所述第二分压电阻串联在所述负电压输出端与地之间，所述电容的第一端连接在所述第一分压电阻与所述第二分压电阻的连接点，所述电容的第二端连接所述第二三极管的基极，所述第四电阻的第一端连接所述第二三极管的基极，所述第四电阻的第二端接地。

本发明所提供的负电压稳压器，其输入电压仅比设定稳压值高几个毫伏(几乎可忽略)就能够将输出电压稳定在稳压值，相比现在主流的最小电压降为0.6v的负电压稳压器，可大大提高电压源的能源转换效率及利用效能，从而提高产品的整体效率，而且，也延长了电源的寿命，符合当下绿色、节能、减排的主旋律。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：

图1是本发明负电压稳压器实施例一的电路图；

图2是本发明负电压稳压器实施例二的电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是本发明负电压稳压器实施例一的电路图，该负电压稳压器具有负电压输入端vin、负电压输出端vout，其中，负电压输入端vin用于连接负电压源，负电压输出端vout用于连接负载。而且，该负电压稳压器通过对输入的不稳定的负电压进行稳压处理来向负载输出稳定的负电压。

该实施例的负电压稳压器包括有：调整模块10、电压采样模块20、控制模块30。其中，调整模块10包括n沟道的mos管q1和电阻r5，而且，mos管q1的源极连接在负电压输入端vin，mos管q1的漏极连接负电压输出端vout，mos管q1的栅极通过电阻r5接地gnd。电压采样模块20用于对负电压输出端vout的电压进行采样，以获取采样电压。控制模块30用于根据采样电压调节mos管q1的栅极电压，以通过改变mos管q1的导通电阻(漏源极间的电阻)的阻值来稳定负电压输出端vout的电压。

在该实施例中，控制模块30具体包括npn型的三极管q2、pnp型的三极管q3、电阻r4及电阻r6，其中，三极管q2的发射极连接负电压输入端vin，三极管q2的集电极连接mos管q1的栅极，电阻r6连接在三极管q2的基极和发射极之间，三极管q3的集电极连接三极管q2的基极，三极管q3的发射极通过电阻r4接地gnd。

在该实施例中，电压采样模块包括分压单元和比较单元，其中，分压单元用于对负电压输出端的电压进行分压采样；比较单元用于对分压采样电压进行比较，并将其输出至控制模块。

具体地，分压单元包括分压电阻r1、分压电阻r2、电阻r3及电容c1，其中，分压电阻r1与分压电阻r2串联在负电压输出端vout与地gnd之间，电容c1的第一端连接在分压电阻r1与分压电阻r2的连接点，电容c1的第二端连接三极管q3的基极，电阻r3的第一端连接三极管q3的基极，电阻r3的第二端接地gnd。

具体地，比较单元包括三端可调基准电压源u1，例如为型号为tl431的芯片，且三端可调基准电压源u1的阴极连接三极管q3的基极，三端可调基准电压源u1的阳极连接负电压输出端vout，三端可调基准电压源u1的参考极连接分压电阻r1与分压电阻r2的连接点。

下面说明该实施例的负电压稳压器的工作原理：

首先需说明的是，-vin为输入负电压，-vout为输出负电压，而且，可根据实际需求来确定稳压值(vout_set)，再根据稳压值(vout_set)来选取分压电阻r1、r2的阻值；反之，可根据所选取的分压电阻r1、r2的阻值来确定稳压值(vout_set)，且具有以下关系：

vout_set＝2.5*(r1+r2)/r1

当∣-vin∣>vout_set时，电路工作于正常稳压状态，即，所输出的∣-vout∣稳定在vout_set。在进行稳压调整时，假如发生了∣-vout∣因为负载电流iout的增大而小于vout_set的情况，将会通过以下方式来稳定输出电压：首先分压电阻r1的电压vr1将会小于三端可调基准电压源u1的参考极的电压2.5v，三端可调基准电压源u1的阴极和阳极之间呈现高阻，三极管q3的发射极-基极之间的电流ib_q3将变小，从而导致三极管q2的基极-发射极之间的电流ib_q2也跟着变小，那么三极管q2因为其ib_q2的变小而使得其集电极-发射极之间的电压vce_q2就会跟着变大。此时，mos管q1的栅极-源极之间的电压vgs_q1也变大(vce_q2＝vgs_q1)，而mos管q1的导通电阻rds_on会因vgs_q1的增大而减小，进而mos管q1的漏极-源极之间的电压vds_q1也相应减小，最终使得输出电压∣-vout∣得以升高至所设定的稳压值vout_set。反之亦然。因此，该负电压稳压器可输出稳定的电压。

下面来分析该负电压稳压器的最小电压降：先假设最极端的情况，即，

∣-vin∣<＝vout_set，此时，由于mos管q1的分压使得∣-vout∣一定小于vout_set，所以，分压电阻r1上的电压vr1也就小于三端可调基准电压源u1的参考电压2.5v，三端可调基准电压源u1的阴极和阳极之间呈现高阻，等同于开路，此时，三极管q2、q3均处于截止状态。输入电压gnd→-vin直接加在mos管q1的栅极-源极之间，mos管q1处于完全导通状态，其电压降为输出电流iout乘以mos管q1的导通电阻rds_on，而mos管q1的导通电阻很小，以英飞凌mosfet(60v，100a，rds_on＝3.4mω)以及输出电流iout＝1a为例，则mos管q1的漏极-源极间的电压vds_q1及mos管q1的功率损耗p分别为：

vds_q1＝iout*rds_on＝1*0.0034＝3.4mv

p＝vds_q1*iout＝3.4*1＝3.4mw

也就是说，在该电路中，负电压稳压器的输入电压∣-vin∣仅比设定的稳压值vout_set高3.4mv就能够将输出电压稳定在稳压值，相比现在主流的负电压稳压器的最小电压降为0.6v，可大大提高电压源的能源转换效率及利用效能，从而提高产品的整体效率，而且，也延长了电源的寿命，符合当下绿色、节能、减排的主旋律。

图2是本发明负电压稳压器实施例二的电路图，该实施例的电压稳压器相比图1所示的实施例，所不同的仅是比较单元的电路结构，其它相同的部分在此不做赘述，以下仅说明不同的部分：该实施例的比较单元包括运放u2及基准电压源vref，其中，基准电压源vref的负端连接负电压输出端vout，基准电压源vref的正端连接运放u2的同向输入端，运放u2的反向输入端连接分压电阻r1和分压电阻r2的连接点，运放u3的输出端连接三极管q3的基极。应理解，该实施例的负电压稳压器的电路原理与图1所示的实施例类似，在此也不做赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何纂改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。