Erzeugen Sie mit MOSFET Konstantspannungsquellen aus der Stromversorgung

Angenommen, ich habe eine Vdd von 1,4 V und möchte 1,2 V und 1 V konstante Spannungen erzeugen, selbst wenn sich die Lastwerte geringfügig ändern. Gibt es eine Möglichkeit, dies zu erreichen? Nun, ich habe versucht, dies mit Stromspiegeln und Widerstandsleitern zu tun, aber ich konnte keine konstanten Spannungen erzielen, weil sich die Last änderte. Können diese Methoden geändert werden oder gibt es dafür eine Lösung?

Bearbeiten 1:

Diese Frage wurde in der Perspektive des IC-Designs gestellt, wo ich versuche, die Verlustleistung meiner entworfenen Schaltung zu senken, indem ich einigen der Komponenten niedrigere Versorgungsspannungen gebe. Jetzt kann ich dies nur tun, wenn ich diese Spannungen aus Vdd erzeugen kann, wenn ich bedenke, dass ich nur einen Stromanschluss im IC haben möchte.

Bearbeiten 2 (3):

Der Wert des vom vdd aufgenommenen Stroms liegt im Bereich von mA und der für die 1 V benötigte beträgt etwa 80 uA

Handelt es sich um ein IC-Design, das Sie durchführen, oder suchen Sie nach einer diskreten Lösung auf Platinenebene? Und von wie viel Strom reden wir?
Denn mir ist kein Regler bekannt, der "lastunabhängig" arbeiten würde, zB an 0,00000000001 Ohm Last.
Ja, ich spreche nur im Zusammenhang mit IC-Design.
Widerstandsteiler gefolgt von einem Operationsverstärker. Wie andere gesagt haben, wird dies bis zu einem Punkt funktionieren. „Lastunabhängig“ gibt es nicht. Aus Stabilitätsgründen kann ein externer Kondensator erforderlich sein. (Ich entwerfe keine ICs, aber ich sehe, dass Mischsignalprozessoren gelegentlich einen externen Kondensator für eine interne Referenzspannung benötigen).
@RespawnedFluff, ich denke, die Bearbeitung hat die Frage geklärt.
@mkeith, ja, ich habe die Möglichkeit geprüft, einen Operationsverstärker zu verwenden, aber das Entwerfen eines Operationsverstärkers auf Transistorebene würde bedeuten, dass viele neue Transistoren hinzugefügt werden müssten, und dies würde tatsächlich die Verlustleistung erhöhen. Wenn es eine andere Idee mit einer weitaus geringeren Anzahl von Toren gibt, wäre dies eine bessere Wahl.
Wie viel Strom wird bei 1,2 und 1,0 tatsächlich benötigt? Sie benötigen vielleicht 6 Transistoren für jede Spannung. Wenn der Strom niedrig ist, brauchen Sie keine schicke Ausgangsstufe. Möglicherweise können Sie den Operationsverstärker auf beispielsweise 1 uA vorspannen (ich weiß es nicht, weil ich keine ICs entwerfe). Wenn Sie einen IC entwerfen, würde ich nicht denken, dass ein Dutzend Transistoren eine große Sache sind. Aber was weiß ich? Wie viel Strom können Sie sparen, wenn Sie auf interne geteilte Schienen umsteigen?
Nun, der Strom für einen davon beträgt etwa 100 uA
@mkeith, ich bin auch kein IC-Designer, aber um einen 1,2-V-Ausgang von einem 1,4-V-Vdd zu erhalten, ist möglicherweise mehr als der einfachste Operationsverstärker erforderlich. Nur einen Operationsverstärker mit nur 1,4 V Vdd zu entwerfen, ist keine einfache Aufgabe (zumindest war es nicht in den 90er Jahren, als ich zur Schule ging. Ich bin mir sicher, dass es heutzutage viele bekannte Designs gibt).
@vineel13: Bitte fügen Sie diese Informationen hinzu (ungefährer aktueller Wert, um sich selbst zu hinterfragen); Wir brauchen keine genaue Zahl, aber 100 uA sind wahrscheinlich viel weniger, als die meisten Leser hier (die mit IC-Design nicht vertraut sind) sich vorstellen würden, dass Sie es brauchen würden.
Sie können sich auch diese Diplomarbeit ansehen, die den Anspruch erhebt, alle bekannten On-Chip-VRM-Lösungen zu überblicken.
@ThePhoton, vielleicht hast du recht. Andererseits arbeitet das OP bereits in einem CMOS-Prozess, der anscheinend interne VDD von 1 V unterstützt. Das impliziert, dass Transistoren mit sehr niedriger Schwellenspannung verfügbar sind. Und es wird nicht viel Strom benötigt.
@vineel13, wie viel Strom kannst du sparen, indem du die Spannung von 1,4 absenkst? Unabhängig davon, welche Reglerlösung Sie verwenden, muss der Ruhestrom kleiner als die Einsparungen sein.

Antworten (1)

Sofern Sie es nicht irgendwie schaffen, eine Induktivität in Ihren Chip zu integrieren, damit ein Abwärtsregler realisiert werden kann, wird die Verwendung einer beliebigen Form eines Linearreglers zum Absenken einer Spannung auf ein niedrigeres Niveau NICHT weniger Leistung (Watt) für dasselbe "verbrauchen". Strom gezogen.

Linearregler funktionieren, indem sie die überschüssige Spannung einfach als Wärme verbrennen, sodass keine Nettoenergieeinsparung erfolgt. Wenn das Senken der Spannung auch den Strom senkt, führt dies natürlich zu einer Einsparung, aber auf dem 100-µA-Niveau werden Sie meiner Meinung nach Ihre Zeit verschwenden, und ich würde empfehlen, nach Wegen zu suchen, damit Ihre Grundschaltungen weniger Strom verbrauchen.

Das ist mein Rat.

Nun, als ich die Schaltung simulierte, indem ich verschiedene Spannungen angab, sank der Gesamtstromverbrauch der Schaltung. Und jetzt, da ich meinem IC keine 3 Power-Pins geben kann, dachte ich, ob ich diese Spannungen aus dem Vdd selbst erzeugen kann. Nun, ich erinnere mich nicht wirklich an die genauen aktuellen Werte, aber ich werde diese Werte nachschlagen.
Ein Switched-Capacitor-Konverter ist eine weitere Möglichkeit und wahrscheinlich realistischer für eine integrierte Schaltung. Keine Ahnung, ob es mit vernünftigen technischen Kompromissen möglich ist.
Versuchen Sie vielleicht, mit einer Schottkey-Diode mit niedrigem Voltabfall etwas Spannung zu "verlieren"?
Ich dachte, dass die 1,2- und 1,0-V-Schaltungen bei niedrigeren Spannungen weniger Strom verbrauchen würden. Das bedeutet, dass ein Absenken der Spannung, selbst mit einem linearen Reglerschema, Einsparungen bringen würde. Aber ich weiß nicht, was der OP denkt. Wenn die auf 1.2 und 1.0 laufende Schaltung eine Konstantstromcharakteristik hat, ist das gesamte Schema zum Scheitern verurteilt.
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