[发明专利]一种静态电流降低的低压差稳压器

说明书

技术领域：

本发明涉及一种改进的稳压器结构。事实上，可以在任何电子设备上发现稳压器的应用。一个稳压器包含有一个输入端和一个接地端用于和输入电压源连接，并且使输出端保持恒定的稳压输出。

背景技术：

一个稳压器可以设计为正电压稳压器或者负电压稳压器。为方便起见，本发明将只描述作为正电压稳压器的情况。然而，本领域的技术人员会清楚如何设计负电压稳压器——通过反相电压极性和使用相反类型的三极管。

在正电压稳压器中，输入电压V_IN必须要大于所需的输出电压V_OUT，其中电压的增量称之为“压差”。如果V_IN太低，那么稳压器将无法驱动V_OUT达到所需的输出电压。如果V_IN降低，那么V_OUT同样降低。

低压差是非常重要的，例如，在电池供源的设备中，当电池电压降低时，需要保持V_OUT在所需的电压。在现今的低压差稳压器中，压差可以很低，例如500毫伏。

静态电流可定义为从输入端流出的电流，该电流不出现在输出端提供的电流。静态电流从稳压器电路流到接地端。因为静态电流不作用于有效的输出，所以需要做出努力使静态电流减小。一个较大的静态电流会减小电池供源设备的使用寿命。在其他应用中，一个较大的静态电流会造成较高的功率损耗并且使稳压器过热。在现今的静态电流稳压器中，在输出电流为500毫安下静态电流可降低至50毫安。

图1显示了一个在此领域已知的低压差低静态电流稳压器的结构图。参考图1，输入电压V_IN施加在输入端10和接地端11之间。稳压输出电压V_OUT在输出端12，由驱动三极管14控制传输三极管13来产生输出电压。驱动三极管14由误差放大器16激励，误差放大器16通过比较参考电压端17的电压V_REF和输出电压V_OUT经电阻18和19的分压来控制驱动三极管14。

特别地，驱动三极管14包含两个集电极8和9。第一集电极8在三极管内部环绕基极和发射极，反过来第二集电极9环绕第一集电极8。在一般操作中，第一集电极8通过二极管15传导所述三极管的基极电流到稳压输出端12。通过这种方式，静态电流得以降低。这是因为静态电流的主要成分——三极管13的基极电流返回给稳压输出端。

第二集电极9在输入电压V_IN降低到接近于输出电压V_OUT时开始工作。当传输三极管13和驱动三极管14的输出端子的压差降低时，三极管的传导能力降低。当三极管有一个足够小的电压降时，就称三极管饱和，这是因为三极管的两端的电压差过低而无法保持电流流过三极管。当无法保持足够的前置偏压以使二极管15到输出端12导通时，第一集电极8首先达到饱和。

第一集电极8的饱和允许电流流线外部——环绕第二集电极。电流会继续流到第二集电极9直到第二集电极连接到接地端，并且此时其电压低于输出端12。这种持续的电流导通允许稳压器缓慢操作，并且对于较低的V_IN，在压差产生之前电压V_OUT同时必须降低。但是，需要注意的是，在电流持续导通期间，由于电流导入接地端而不是返回给输出端12，静态电流降低的效果会被减弱。

在第一集电极8发生饱和，并且第二集电极9开始作用，同时静态电流增加的点可以按以下描述：

V_IN-V_OUT＝V_BE13+V_SAT14+V_DIODE15

其中：

V_IN=输入电压。

V_OUT=稳压输出电压。

V_BE13=传输三极管13的基极到发射极电压降。

V_SAT14=驱动三极管14的饱和电压。

V_DIODE15=二极管15的正向偏置二极管压降。

由于二极管15可以有其它方式构造，例如使用一个三极管的基极发射极结，那么这个三极管的基极发射极压降或者二极管压降都可以指定为V_BE。因此，图1的电路会受到当V_IN到V_OUT电压差为2*V_BE+V_SAT时的增加的静态电流的影响。