CN102736655B - 线性稳压电路 - Google Patents

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Abstract

一线性稳压电路包括具有第一晶体管及第一比较器的主稳压器、第一电阻、第二电阻及从稳压器。第一晶体管连于外接信号输入端及外接信号输出端之间，第一比较器比较第一晶体管输出电压及预设第一参考电压来决定是否导通第一晶体管。第一、二电阻串联连于信号输入端及地之间，且电阻间电压等于第一参考电压。从稳压器包括第三电阻、第四电阻、第二晶体管及第二比较器。第二晶体管连于信号输入端及第一晶体管之间。第三、四电阻连于第二比较器及地之间，且两电阻的连接处连于第一、二电阻的连接处，第二比较器判断第二晶体管输出电压是否大于第三电阻与第二比较器连接处电压，大于时关闭第二晶体管，小于时则导通。通过第二晶体管分担第一晶体管负载。

Description

线性稳压电路
技术领域
本发明涉及一种线性稳压电路。
背景技术
现有的线性稳压电路通常采用一个晶体管来实现降压，然而随着电子元件性能的提升，所需的电流供应量也随之增加。从而一个晶体管承受较大的功率，但高功率的晶体管不但成本高，而且散热量大，容易产生局部区域的高温。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种能够采用低功率晶体管的线性稳压电路。
一种线性稳压电路，其包括具有第一晶体管及第一比较器的主稳压器。所述第一晶体管连接于一外接信号输入端及一外接信号输出端之间。所述第一比较器与所述第一晶体管电连接，用于比较所述第一晶体管的输出电压值及一预设第一参考电压的大小，决定是否导通所述第一晶体管。所述线形稳压电路还包括第一电阻、第二电阻及从稳压器。所述第一电阻及所述第二电阻依次串联于所述信号输入端及地之间，所述第一电阻及所述第二电阻连接处的电压等于所述第一参考电压。所述从稳压器包括第三电阻、第四电阻、第二晶体管及第二比较器。所述第二晶体管连接于所述信号输入端及所述第一晶体管之间用于消耗功率，所述第三电阻及所述第四电阻依次串联于所述第二比较器及地之间，所述第三电阻及所述第四电阻的连接处连接于所述第一电阻及第二电阻的连接处并连接所述第一比较器。所述第二比较器与所述第二晶体管电连接，所述第二比较器用于判断所述第二晶体管的输出电压是否大于所述第三电阻与所述第二比较器连接处的电压，当大于时，所述第二比较器关闭所述第二晶体管，当小于时，所述第二比较器导通所述第二晶体管。
所述线性稳压电路中利用第二晶体管来减少所述第一晶体管上承受的负载，从而使得所述线性稳压电路中的第一晶体管及第二晶体管能够采用低功率的晶体管，消除局部过热的问题。
附图说明
图1为本发明第一实施方式的线性稳压电路的模块示意图。
图2为图1的线性稳压电路的电路示意图。
图3为本发明第二实施方式的线性稳压电路的电路示意图。
主要元件符号说明
线性稳压电路 100、200
参考电路 10
第一电阻 11
第二电阻 12
主稳压器 20、120
第一比较器 21
第一晶体管 22、122
功率调整电路 30
第三电阻 31、131
第四电阻 32
第一连接端 310
第二连接端 311、1311
从稳压器 40、140
第二比较器 41、141
第二晶体管 42
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1及图2，本发明第一实施方式提供的线性稳压电路100。所述线性稳压电路100连接于一信号输入端Vin与一信号输出端Vo之间，用于将一外接输入端的输入电压调降，并由一外接输出端输出稳定的调降电压。该线性稳压电路100包括参考电路10、主稳压器20、功率调整电路30以及从稳压器40。
所述参考电路10包括串联的第一电阻11及第二电阻12。所述第一电阻11的一端连接所述信号输入端Vin，另一端连接第二电阻12，所述第二电阻12的另一端接地。所述第一电阻11及所述第二电阻12的连接处提供一第一参考电压Vr1。其中Vr1=Vin×R12/(R11+R12)，公式中R11为第一电阻11阻值，R12为第二电阻12阻值。通过设定所述第一电阻11及所述第二电阻12的电阻值，将第一参考电压Vr1设定为信号输出端Vo的预定输出电压值。
所述主稳压器20包括第一比较器21及第一晶体管22，其中第一比较器21的正向输入端连接于所述第一电阻11及所述第二电阻12的连接处，以获取所述第一参考电压Vr1，负向输入端连接于所述信号输出端Vo。所述第一比较器21的输出端连接于所述第一晶体管22的基极。所述第一晶体管22的发射极连接于所述信号输出端Vo，集电极连接于所述从稳压器40。当信号输出端Vo的电压电位低于所述第一参考电压Vr1时，通过所述第一比较器21输出一高电位电压导通第一晶体管22，以提供电流Io使信号输出端Vo的电压电位升高；若所述信号输出端Vo的电压电位高于所述第一参考电压Vr1时，则关闭所述第一晶体管22，以此降低信号输出端Vo的电压电位。通过上述调节，使得所述信号输出端Vo的输出电压维持动态平衡。
所述功率调整电路30包括串联的第三电阻31及第四电阻32,所述第三电阻31包括第一连接端310及第二连接端311。所述第三电阻31的第一连接端310连接于所述从稳压器40的正向输入端，第二连接端311通过所述第四电阻32接地。所述第四电阻32的阻值与所述第二电阻12的阻值相等。所述第三电阻31及所述第四电阻32的连接处连接于所述第一电阻11及所述第二电阻12的连接处。
所述从稳压器40包括第二比较器41及第二晶体管42。所述第二比较器41的正向输入端连接于所述第三电阻31的第一连接端310，获取一第二参考电压Vr2。所述第二比较器41的负向输入端连接于所述第二晶体管42的发射极，获取所述第二晶体管42的输出电压Vq，其中Vq=Vin×(R31+R32)/(R11+R12)，R31为第三电阻31阻值，R32为第四电阻32阻值。所述第二比较器41的输出端连接于所述第二晶体管42的基极。所述第二晶体管42的集电极连接于所述信号输入端Vin，所述第二晶体管42的发射极连接于所述主稳压器20的第一晶体管22的集电极。所述从稳压器40通过所述第二比较器41比较所述第二参考电压Vr2及所述第二晶体管42的输出电压Vq，以控制所述第二晶体管42使得所述第二参考电压Vr2及输出电压Vq调整成几乎相同。当输出电压Vq电位低于所述第二参考电压Vr2时，通过所述第二比较器41输出一高电位电压导通第二晶体管42，使输出电压Vq电压电位升高；若输出电压Vq电位高于所述第二参考电压Vr2时，则关闭所述第二晶体管42，以此降低输出电压Vq电位。
该线性稳压电路100的整体功率损耗PT=(Vin-Vo)×Io，Io为输出电流。因为流经第三电阻31及第四电阻32的电流很小，所以输出电流Io几乎等于串联的第一晶体管22及第二晶体管42的电流Io’，以致电路的整体功率损耗PT=P22+P42，其中P22是所述第一晶体管22的功率损耗，P42是所述第二晶体管42的功率损耗。
P22=Io’×(Vq-Vo)=Io’×[Vin×(R31+R32)/(R11+R12)-Vin×R12/(R11+R12)]=Io’×Vin×R31/(R11+R12)；
P42=Io’×(Vin-Vq)=Io’×[Vin-Vin×(R31+R32)/(R11+R12)]=Io’×Vin×(R11-R31)/(R11+R12)；
从上述公式可以看出，当根据所述第一参考电压Vr1确定所述第三电阻31及第四电阻32后，可以通过改变所述第一电阻11的阻值达到调整所述主稳压器20及所述从稳压器40的功率分配。
请参阅图3，本发明第二实施方式的线性稳压电路200包括多个从稳压器140，形成多级线性稳压电路。该多个从稳压器140串联于所述信号输入端Vin及主稳压器120之间。所述多个从稳压器140的第二晶体管142串联于所述信号输入端Vin及第一晶体管122之间。各从稳压器140的第二比较器141按照第一实施方式的第二比较器41的连接方法连接于所述第二晶体管142上。其中，所述各从稳压器140之间的第三电阻131的第二连接端1311电连接于上一级从稳压器140的第二比较器141的正向输入端。
所述线性稳压电路中利用第二晶体管来减少所述第一晶体管上承受的负载，从而使得所述线性稳压电路中的第一晶体管及第二晶体管能够采用低功率的晶体管，消除局部过热的问题。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种线性稳压电路，其包括具有第一晶体管及第一比较器的主稳压器，所述第一晶体管连接于一外接信号输入端及一外接信号输出端之间，所述第一比较器与所述第一晶体管电连接，用于比较所述第一晶体管的输出电压值及一预设第一参考电压的大小，决定是否导通所述第一晶体管，其特征在于，所述线性稳压电路还包括第一电阻、第二电阻及从稳压器，所述第一电阻及所述第二电阻依次串联于所述信号输入端及地之间，所述第一电阻及所述第二电阻连接处的电压等于所述第一参考电压，所述从稳压器包括第三电阻、第四电阻、第二晶体管及第二比较器，所述第二晶体管连接于所述信号输入端及所述第一晶体管之间用于消耗功率，所述第三电阻及所述第四电阻依次串联于所述第二比较器及地之间，所述第三电阻及所述第四电阻的连接处连接于所述第一电阻及第二电阻的连接处并连接所述第一比较器，所述第二比较器与所述第二晶体管电连接，所述第二比较器用于判断所述第二晶体管的输出电压是否大于所述第三电阻与所述第二比较器连接处的电压，当大于时，所述第二比较器关闭所述第二晶体管，当小于时，所述第二比较器导通所述第二晶体管。
2.如权利要求1所述的线性稳压电路，其特征在于，所述第一参考电压满足公式Vr1=Vin×R12/(R11+R12)，其中，Vr1为第一参考电压，Vin为所述信号输入端的电压，R11为第一电阻的阻值，R12为第二电阻的阻值。
3.如权利要求1所述的线性稳压电路，其特征在于，所述第二晶体管的集电极连接于所述信号输入端，所述第二晶体管的发射极连接于所述第一晶体管的集电极，所述第二比较器的正向输入端连接于所述第三电阻，所述第二比较器的负向输入端连接于所述第二晶体管的发射极，获取所述第二晶体管的输出电压Vq，其中Vq=Vin×(R31+R32)/(R11+R12)，Vin为所述信号输入端的电压，R11为第一电阻的阻值，R12为第二电阻的阻值，R31为第三电阻的阻值，R32为第四电阻的阻值。
4.如权利要求1所述的线性稳压电路，其特征在于，所述第二电阻的阻值等于所述第四电阻的阻值。
5.如权利要求1所述的线性稳压电路，其特征在于，所述线性稳压电路包括至少两个从稳压器，所述至少两个从稳压器依次串联于所述信号输入端及第一晶体管之间。
6.如权利要求5所述的线性稳压电路，其特征在于，所述各从稳压器之间的第三电阻及所述第四电阻的连接处连接于上一级从稳压器的第二比较器的正向输入端。
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