专利名称：一种直流降压稳压器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及直流电压变换器，尤其是采用MOS场效应管电路的直流电压变换器。
背景技术：
直流电压变换器，最简单的有采用电阻分压的，这种方式，用作稳压供电时，对外围供电要求高且电阻耗费的电能多；也有采用振荡器逆变后再整流稳压的，这种方式，电路结构复杂，占用空间尺寸大。
发明内容
本实用新型旨在提供一种对外围供电要求低，耗能少且占用空问尺寸小的直流降压稳压器。
本实用新型的目的是通过以下方案实现的直流降压稳压器，包括两只MOS场效应管、两只稳压二极管和两只电阻组成的降压及稳压电路；其中，第一只MOS场效应管的漏极和第一只电阻的一端接本直流降压稳压器直流电压输入端；第一只MOS场效应管的源极接第二只MOS场效应管的漏极；第一只MOS场效应管的栅极和第一只电阻的另一端接第一只稳压二极管的阴极；第一只稳压二极管的阳极接第二只稳压二极管的阴极和第二只MOS场效应管的栅极；第二只稳压二极管的阳极接地；第二只MOS场效应管的源极接第二只电阻的一端构成本直流降压稳压器直流电压输出端；第二只电阻的另一端接地。
为消除输出纹波，提高输出电压稳定性在所述降压及稳压电路的第二只电阻与地之间还串接有电流采样反馈电路，该电流采样反馈电路的输出连接到第一只MOS场效应管的源极。
一种推荐的结构是所述的电流采样反馈电路由两只MOS场效应管组成的第一电流镜、两只P型沟道MOS场效应管组成的第二电流镜和一只连接这两个电流镜的MOS场效应管组成；其中，组成第一电流镜的两只MOS场效应管中，第三只MOS场效应管的漏极和栅极及第四只MOS场效应管的栅极共同连接第二只电阻的原接地端，而源极接地；第四只MOS场效应管的源极接地；组成第二电流镜的两只P型沟道MOS场效应管中，第六只场效应管的源极和第七只场效应管的源极共同连接第一只MOS场效应管的源极；第六只场效应管的漏极和栅极及第七只场效应管的栅极共同连接第五只MOS场效应管的漏极；第五只MOS场效应管的源极连接到第四只MOS场效应管的漏极；第五只MOS场效应管的栅极连接到第二只MOS场效应管的栅极和第七只场效应管的漏极。
为进一步消除输出纹波，提高输出电压稳定性在所述降压及稳压电路的第二只稳压二极管的两端并联有第一只电容。及，在所述降压及稳压电路中还有第二只电容；所述的第二只MOS场效应管的源极接第二只电容的一端，第二只电容的另一端接地。
该直流降压稳压器还可以接受脉动直流电源输入内部主要由两部分组成，一部分是输入端稳压电路，另一部分是降压及稳压电路；输入端稳压电路并联在本直流降压稳压器直流电压输入端与地线之间。
一种简单的输入端稳压电路包括一只MOS场效应管、一只稳压二极管和一只电阻；该MOS场效应管的漏极和该稳压二极管的阴极接本直流降压稳压器直流电压输入端；该MOS场效应管的栅极和该稳压二极管的阳极接该电阻的一端；该MOS场效应管的源极和该电阻的另一端接地。
这种直流降压稳压器，降压及稳压电路中各MOS场效应管和稳压二极管制造在同一块集成电路芯片上。
这种直流降压稳压器也可以是降压及稳压电路和输入端稳压电路中各MOS场效应管和稳压二极管制造在同一块集成电路芯片上。
本实用新型直流降压稳压器，内部的输入端稳压电路将外围输入电源稳压后变成一个基本稳定的直流电压，此电压加载到后级降压及稳压电路，该电路主要由第一MOS场效应管和第二MOS场效应管与采样电阻串联完成降压工作，第二稳压二极管限制第二MOS场效应管的栅压，第一稳压二极管限制第一MOS场效应管与第二MOS场效应管的栅压差，从而使第一MOS场效应管和第二MOS场效应管的栅压工作于一个相对稳定的状态，同时也可以决定第一MOS场效应管和第二MOS场效应管输出电压的高低，降压及稳压电路的采样电阻与地之间还串接有电流采样反馈电路，该电路的输出连接到第一只MOS场效应管的源极，从而达到微调精密稳定输出所需电压的要求。输入端稳压电路由一只并联在电源输入端的MOS场效应管、一只控制该MOS场效应管栅极与漏极间电压的稳压二极管和一只提供该MOS场效应管栅极偏置电压的电阻组成；结构简单。使本实用新型可以直接工作于60-70V脉动电压的情况，对外围供电要求低；构成电路的各MOS场效应管和稳压二极管可制造在一块集成电路芯片上，耗能少且占用空间尺寸小从而极大的简化了外围电路的设计，可有效节约成本、提高加工速度和可靠性。
图1是本实用新型直流降压稳压器一个实施例的结构示意图。
图2是本实用新型直流降压稳压器的输入端稳压电路一个实施例的结构示意图。
图3是本实用新型直流降压稳压器与外围电路连接的一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型直流降压稳压器一个实施例的结构，请参见图1。该直流降压稳压器，可以直接工作于60-70V脉动电压作为输入电源，其内部主要由两部分组成，一部分是输入端稳压电路1，另一部分是降压及稳压电路2。
输入端稳压电路1并联在直流电压输入端VDD与地线之间。
降压及稳压电路2包括五只N型沟道MOS场效应管MOS1～5、两只P型沟道MOS场效应管MOS6～7、两只稳压二极管Z1～2、两只电阻R1～2和两只电容C1～2。
在降压及稳压电路2的主回路21中，第一只MOS场效应管MOS1的漏极和第一只电阻R1的一端接本直流降压稳压器直流电压输入端VDD；第一只MOS场效应管MOS 1的源极接第二只MOS场效应管MOS2的漏极；第一只MOS场效应管MOS1的栅极和第一只电阻R1的另一端接第一只稳压二极管Z1的阴极；第一只稳压二极管Z1的阳极接第二只稳压二极管Z2的阴极和第二只MOS场效应管MOS2的栅极；第二只稳压二极管Z2的阳极接地；第二只稳压二极管Z2的两端并联有第一只电容1。第二只MOS场效应管MOS2的源极接第二只电阻R2的一端和第二只电容C2的一端构成本直流降压稳压器直流电压输出端OUT；第二只电容C2的另一端接地。第二只电阻R2的另一端原本应该接地。但是本实施例中，在所述降压及稳压电路2的主回路21的第二只电阻R2与地之间还串接有电流采样反馈电路22，该电流采样反馈电路22的输出连接到第一只MOS场效应管MOS1的源极。
电流采样反馈电路22由两只MOS场效应管MOS3～4组成的第一电流镜、两只P型沟道MOS场效应管MOS6～7组成的第二电流镜和一只连接这两个电流镜的MOS场效应管MOS5组成。其中，组成第一电流镜的两只MOS场效应管MOS3～4中，第三只MOS场效应管MOS3的漏极和栅极及第四只MOS场效应管MOS4的栅极共同连接第二只电阻R2的原接地端，而源极接地。第四只MOS场效应管MOS4的源极接地。组成第二电流镜的两只P型沟道MOS场效应管MOS6～7中，第六只场效应管MOS6的源极和第七只场效应管MOS7的源极共同连接第一只MOS场效应管MOS1的源极；第六只场效应管MOS6的漏极和栅极及第七只场效应管MOS7的栅极共同连接第五只MOS场效应管MOS5的漏极；第五只MOS场效应管MOS5的源极连接到第四只MOS场效应管MOS4的漏极；第五只MOS场效应管MOS5的栅极连接到第二只MOS场效应管MOS2的栅极和第七只场效应管MOS7的漏极。
降压及稳压电路2的降压作用主要是利用MOS管耐高压及功耗小的特性实现的，外部电路进来的脉动电源电压经过内部输入端稳压电路1稳压后变成一个基本稳定的直流60-70V电压。此电压加载到后级降压及稳压电路2，该电路主要由第一只MOS场效应管MOS1和第二只MOS场效应管MOS2完成降压工作，其余MOS管起到微调稳定作用。其中第一只MOS场效应管MOS1为高压MOS管，通过两个稳压二极管Z1和Z2从而使第一只MOS场效应管MOS1和第二只MOS场效应管MOS2的栅压工作于一个相对稳定的状态，同时也可以决定第一只MOS场效应管MOS1和第二只MOS场效应管MOS2输出电压的高低，从而达到输出芯片内部电路所需电源的要求。采样电阻R2通过对输出电压的采样，将输出情况送至第三只MOS场效应管MOS3，通过第三只MOS场效应管MOS3和第四只MOS场效应管MOS4组成的电流镜电路将采样电流镜像到第四只MOS场效应管MOS4输出。从而影响到第五只MOS场效应管MOS5的源级电压，由于第五只MOS场效应管MOS5的栅压被稳压二极管Z2稳定到一个定值，第五只MOS场效应管MOS5源级电压的改变会影响到通过第五只MOS场效应管MOS5的电流的大小，该电流被送至第六只MOS场效应管MOS6，通过第六只MOS场效应管MOS6和第七只MOS场效应管MOS7组成的电流镜电路将该电流镜像到第七只MOS场效应管MOS7，通过此影响第一只MOS场效应管MOS 1源级电流输出，从而进一步影响到输出电压的输出，达到对输出电压精密稳定的目的。同时也可以对第一只MOS场效应管MOS1达到一定的保护作用。此方式是通过反馈电路实现对各级输出的微调，从而达到输出稳定的目的，降低输出电源的纹波，达到后级负载电路使用的要求。电路中电阻R1的目的是给稳压二极管Z1～2提供电源，电容C1～2是滤波电容，作用是滤除各点可能存在的杂波信号，起到稳定各点电压的作用。
本实用新型直流降压稳压器的输入端稳压电路1的作用仅仅是提供给后级一个相对稳定的工作电压，因此对该部分的电路的要求不高，很多实际使用的电路都可以达到此要求。图2中例示了一种结构简单又可以实现稳压的输入端稳压电路1。输入端稳压电路包括一只MOS场效应管MOS0、一只稳压二极管Z0和一只电阻R0；该MOS场效应管MOS0的漏极和稳压二极管Z0的阴极接本直流降压稳压器直流电压输入端VDD；该MOS场效应管MOS0的栅极和稳压二极管Z0的阳极接该电阻R0的一端；该MOS场效应管MOS0的源极和电阻R0的另一端接地。在图2所示电路中稳压二极管Z0起到稳压作用，MOS场效应管MOS0提供电流的泄放回路，从而降低设计上对稳压二极管Z0的要求。电阻R0提供MOS场效应管MOS0的栅偏置电压，同时限制通过稳压二极管Z0的电流的大小。
本实用新型直流降压稳压器可以用分离元件组装在线路板上，最好是将降压及稳压电路和输入端稳压电路中各MOS场效应管和稳压二极管制造在同一块集成电路芯片上。
本实用新型直流降压稳压器的一个典型应用电路如图3所示。该电路通过外围电路串接在交流电源中的一只电阻、一只电容和一只整流二极管，将交流电源分压及经过半波整流后提供直流降压稳压器使用，同时通过外围电阻辅助直流降压稳压器内部电路实现降压作用。由直流降压稳压器得到的最后输出电源是一个稳定，可用的低压直流电源，供负载使用。
权利要求1.一种直流降压稳压器，其特征是包括两只MOS场效应管、两只稳压二极管和两只电阻组成的降压及稳压电路；其中，第一只MOS场效应管的漏极和第一只电阻的一端接本直流降压稳压器直流电压输入端；第一只MOS场效应管的源极接第二只MOS场效应管的漏极；第一只MOS场效应管的栅极和第一只电阻的另一端接第一只稳压二极管的阴极；第一只稳压二极管的阳极接第二只稳压二极管的阴极和第二只MOS场效应管的栅极；第二只稳压二极管的阳极接地；第二只MOS场效应管的源极接第二只电阻的一端构成本直流降压稳压器直流电压输出端；第二只电阻的另一端接地。
2.根据权利要求1所述的一种直流降压稳压器，其特征是在所述降压及稳压电路的第二只电阻与地之间还串接有电流采样反馈电路，该电流采样反馈电路的输出连接到第一只MOS场效应管的源极。
3.根据权利要求2所述的一种直流降压稳压器，其特征是所述的电流采样反馈电路由两只MOS场效应管组成的第一电流镜、两只P型沟道MOS场效应管组成的第二电流镜和一只连接这两个电流镜的MOS场效应管组成；其中，组成第一电流镜的两只MOS场效应管中，第三只MOS场效应管的漏极和栅极及第四只MOS场效应管的栅极共同连接第二只电阻的原接地端，而源极接地；第四只MOS场效应管的源极接地；组成第二电流镜的两只P型沟道MOS场效应管中，第六只场效应管的源极和第七只场效应管的源极共同连接第一只MOS场效应管的源极；第六只场效应管的漏极和栅极及第七只场效应管的栅极共同连接第五只MOS场效应管的漏极；第五只MOS场效应管的源极连接到第四只MOS场效应管的漏极；第五只MOS场效应管的栅极连接到第二只MOS场效应管的栅极和第七只场效应管的漏极。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种直流降压稳压器，其特征是在所述降压及稳压电路的第二只稳压二极管的两端并联有第一只电容。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种直流降压稳压器，其特征是在所述降压及稳压电路中还有第二只电容；所述的第二只MOS场效应管的源极接第二只电容的一端，第二只电容的另一端接地。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种直流降压稳压器，其特征是内部主要由两部分组成，一部分是输入端稳压电路，另一部分是降压及稳压电路；输入端稳压电路并联在本直流降压稳压器直流电压输入端与地线之间。
7.根据权利要求6所述的一种直流降压稳压器，其特征是所述的输入端稳压电路包括一只MOS场效应管、一只稳压二极管和一只电阻；该MOS场效应管的漏极和该稳压二极管的阴极接本直流降压稳压器直流电压输入端；该MOS场效应管的栅极和该稳压二极管的阳极接该电阻的一端；该MOS场效应管的源极和该电阻的另一端接地。
8.根据权利要求1或2或3所述的一种直流降压稳压器，其特征是所述的降压及稳压电路中各MOS场效应管和稳压二极管制造在同一块集成电路芯片上。
9.根据权利要求6所述的一种直流降压稳压器，其特征是所述的降压及稳压电路和输入端稳压电路中各MOS场效应管和稳压二极管制造在同一块集成电路芯片上。
10.根据权利要求7所述的一种直流降压稳压器，其特征是所述的降压及稳压电路和输入端稳压电路中各MOS场效应管和稳压二极管制造在同一块集成电路芯片上。
专利摘要本实用新型涉及直流电压变换器，尤其是采用MOS场效应管电路的直流电压变换器。它可由外围电路将交流电源经过半波整流后并用电阻降压得到60－70V输入电压。它内部主要由两部分组成，一部分是稳压电路，另一部分是降压及稳压电路。稳压电路的作用是将经过外围简单处理的电源进行稳压，从而给后级电路提供一个稳定的电源。另一部分是对经过稳压的电源进行降压，从而得到负载电路需要的低压电源。在进行降压的同时对输出电压进行高精度稳压，保证得到的最后输出低压电源是一个稳定，可用的电源。从而极大的简化了外围电路的设计，达到有效节约成本、提高加工速度和可靠性的目的。
文档编号H02M3/04GK2672956SQ20032012145
公开日2005年1月19日 申请日期2003年12月29日 优先权日2003年12月29日
发明者刑建力, 柴智, 杨叔仲, 陈新昊, 魏肃, 刘双春 申请人:厦门市芯阳科技有限公司