[发明专利]一种适用于宽输入范围的高压预调整降压电路

说明书

技术领域

本发明涉及芯片供电电路，尤其是指一种将芯片外部高压直流供电电压转换为可供芯片内部使用的低压直流电压的高压预调整降压电路。

背景技术

目前的开关电源高压芯片一般均有高、低两个电源。一个是外加的高压输入电源，主要对开关管以及与其相关的模块进行供电。另一个是低压内部电源，为内部控制部分和低压电路供电，由一个稳压模块得到。稳压模块一般采用LDO(Low Dropout Regulator，低压差线性稳压器)结构，但LDO一般不能耐高压，之前还要通过一个预调整降压电路将高输入电压降到合适的值给LDO做输入电源，转化模块图如图1所示，U3模块现有技术中简单的LDO电路如图2所示。

对于图1中的高压预调整降压电路，目前普遍采用的电路结构如图3所示。它由分压模块1和输出模块2组成。分压模块1由N个栅极和漏极短接的大宽长比PMOS管以及电阻串联而成，N的取值主要看芯片内部供电电压的值。输出模块2由一个N型功率MOS管组成。输入电压标记为Vin，预调整后的输出电压标记为Vtemp。功率MOS管漏端与Vin相连，源端与输出Vtemp相连，同时通过一个电容旁路到地。

现在参考图3普遍采用的降压电路结构来描述本发明所要改进的问题：由于M1到Mn的PMOS管的宽长比足够大，由公式：

式中，V_GS为MOS管的栅源电压，V_TH为MOS管的阈值电压，I_D为漏电流，′为载流子迁移率，C_OX为单位面积的栅氧化层电容，为MOS管的宽长比。可以知每个PMOS管栅源电压V_GS近似等于该管的阈值电压V_TH。当I_D一定时，的值越大，则V_GS越接近V_TH。当一定时，I_D越小，则V_GS越接近V_TH。所以N型功率管NMPOW的栅电压为nV_TH，而功率管NMPOW的栅源电压也近似等于其阈值电压V_NPTH，因此，通过调节电阻R1的大小与串联PMOS管的宽长比和个数，就可以得到合适的输出电压Vtemp，即nV_TH-V_NPTH。当输入电压Vin降到nV_TH以下后，输出电压Vtemp＝Vin-V_NPTH。由此看出当输入电压Vin降到nV_TH以下后，Vin必须比片内供电电源大一个功率MOS管阈值电压的值，而此值典型值在2V左右。这就较大的限制了Vin下限值，从而限制了芯片的应用范围。

例如在汽车照明领域，在天气寒冷的时候，启动装置会令电池供电电压大幅下跌，可跌至6V左右。由于LED驱动器的输入供电端连接电池的输入端，因此像刹车灯这类涉及驾驶安全的汽车灯必须不受冷启动的影响，甚至必须能够在这种情况下继续正常运行。而这类LED驱动芯片的内部供电电压一般为5V左右。这样若用图3的预调整降压电路，冷启动时只能提供内部4V左右的内部电压，使芯片不能正常工作。

发明内容

本发明需解决的问题是克服现有高压降压电路存在的问题，提供一种输入电压下限可低至芯片内部供电电压、能够适应较宽输入范围的高压预调整降压电路。

为了实现上述目的，本发明设计出一种适用于宽输入范围的高压预调整降压电路，所述的高压预调整降压电路设置于芯片内受电单元之前，包括当输入高压时可以恒定输出预调整后的低电压的高压恒定输出电路和当输入电压低于某个阈值时可输出跟随输入电压变化的输出电压的低压跟随电路，所述的高压恒定输出电路与低压跟随电路设有共有的电压输入端Vin和低电压输出端Vtemp。

所述的高压恒定输出电路包括包括一个控制输出的第一功率MOS管和一条分压支路，所述的分压支路由第一电阻和第二电阻以及N个栅漏短接的MOS管串联构成，第一功率MOS管的漏端接输入，源端接输出，栅端接第二电阻与N个串联MOS管之间，第一电阻一端接输入，一端与第二电阻相接。第二电阻一端与第一电阻相接，另一端接第一个栅漏短接的MOS管的源端，N个栅漏短接的MOS管依次漏源相接，第N个栅漏短接的MOS管的漏端接地。