CN104950969B - 低压降线性稳压系统与低压降稳压器模块 - Google Patents

Abstract

一种低压降线性稳压系统与低压降稳压器模块，其主要电路架构为一直流电源、一具有一低压降稳压组件与一电容器的低压降稳压器模块、一第一负载以及一第二负载。其动作原理系利用电容器跨压随着储能增加而增加的特性，阻断直流电源直接供给第一负载的电流，再利用低压降稳压组件将电容器的储能透过另一路径传送至第二负载，同时使得电容器的跨压下降，使得直流电源能再提供电能给第一负载并同时对电容器再次充电，藉此以间接控制输出能量的电路设计方式，控制流经第一负载与第二负载的电流大小。

Description

低压降线性稳压系统与低压降稳压器模块

技术领域

本发明与低压降线性稳压电路有关，特别是指一种可应用于高输入电压的负载驱动电路的低压降线性稳压系统与低压降稳压器模块。

背景技术

如何提供负载一稳定的电压源，为一亟需解决的课题，传统上将低压降稳压器(Low-Dropout Regulator,LDO)应用于驱动电路的中，作为一压降转换方法。低压降稳压器具有低成本、体积小以及没有主动开关设计等特点，并且能够根据负载阻抗来调整导通组件的内部阻抗，使得该低压降稳压器可提供一稳定输出电压。

然而，受限于低压降稳压器本身具有一额定的输入电压范围电气特性的限制，当其应用于高输入电压的负载驱动电路时，其输入电压与负载电压之间的电压差超过其额定工作电压，会导致低压降稳压器的稳压功能失效，造成电压不稳定，负载有超载的危险。

因此，为了使得低压降稳压器的输入端电压降低，公知的电路设计如图1所示，使低压降稳压器200的接地端GND连接电源DC的负电端，而输出端OUT则与负载L连接，并在输入电源DC与低压降稳压器200之间连接一限流电阻R，而可由限流电阻R消耗额外的电能，以使低压降稳压器200的输入端VCC产生一压降；或者，如图2所示，多组低压降稳压器300的输出端OUT1～OUTn各别连接一负载L1～Ln，且该些低压降稳压器300以前一级的接地端GND1～GNDn-1与后一级的输入端VCC2～VCCn连接的方式进行串接，以降低输入于各该低压降稳压器300的电压。

然而，上述图1以限流电阻连接的设计，不但额外耗能影响整体电路的效率、而容易产生废热造成产品寿命短缩的疑虑。而图2以多个低压降稳压器串接的设计，则有多级操控不便，以及额外增加电路设置成本的缺点。因此，公知的低压降稳压的电路设计仍未臻完善，而尚有待改进之处。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低压降线性稳压系统。

本发明的又一目的在于提供一种低压降稳压器模块。

为实现上述目的，本发明提供的低压降线性稳压系统包括一具有一正电端与一负电端的直流电源；一具有一低压降稳压组件与一电容器的低压降稳压器模块，该低压降稳压组件具有一输入端、一输出端与一接地端，该输入端与该电容器的一端耦接于一节点，该接地端和该电容器的另一端与该负电端连结；一第一负载以及一第二负载。其中该第一负载的一端与该正电端连结，另一端与该节点链接，该第二负载的一端与该节点连结，另一端与该输出端连结。

本发明的低压降线性稳压系统在高输入电压时，利用低压降稳压器与电容器匹配的效果，以间接控制输出能量的电路设计方式，提供负载一稳定的电源。

本发明提供的低压降稳压器模块，是用以将一直流电源的直流电能稳定地供予一第一负载以及一第二负载，且该直流电源具有一正电端以及一负电端，而该第一负载的其中一端耦接该正电端。该低压降稳压器模块包含有一低压降稳压器组件以及一电容器。其中，该低压降稳压组件具有一输入端、一输出端以及一接地端；该输入端与该第一负载的另一端、以及该第二负载的其中一端耦接；该输出端与该第二负载的另一端耦接；该接地端与该直流电源的负电端耦接。该电容器一端与该输入端耦接，而另一端与该接地端耦接。

通过上述设计，在高输入电压时，该低压降线性稳压系统可以间接控制输出能量的电路设计方式，提供负载一稳定电源，并可由调整低压降稳压器的周边电路组件参数，控制流经第一负载与第二负载的电流大小。

附图说明

图1是一公知的低压差稳压器耦接限流电阻的电路设计图。

图2是一公知的低压差稳压器串接的电路设计图。

图3是本发明较佳实施例低压降线性稳压系统的电路设计图。

图4是本发明较佳实施例低压降线性稳压系统的低压降稳压器模块内部电路图。

附图中主要组件符号说明：

100低压降线性稳压系统；10直流电源；12正电端；14负电端；20低压降稳压器模块；LDO低压降稳压组件；VCC输入端；OUT输出端；GND接地端；C电容器；Z1第一负载；Z2第二负载；A、B、D、E端；N节点。

具体实施方式

为能更清楚地说明本发明，举较佳实施例并配合附图详细说明如后，请参图3至图4所示，为本发明一较佳实施例的低压降线性稳压系统100，该低压降线性稳压系统100包括有一直流电源10、一低压降稳压器模块20、一第一负载Z1以及一第二负载Z2。

该直流电源10具有一设置于内部的整流器，且该整流器具有一正电端12与一负电端14，该直流电源10的整流器可接收一交流电源的交流电能或直流电源的直流电能，并转换成供应整体系统的一直流电能后，再由该正电端12与该负电端14输出。

该低压降稳压器模块20具有一低压降稳压组件LDO以及一电容器C，其中该低压降稳压组件LDO具有一输入端VCC、一输出端OUT以及一接地端GND。该电容器C的一端与该输入端VCC耦接于一节点N，该电容器C的另一端与该接地端GND电性连结，该接地端GND与该负电端14电性连结。

该第一负载Z1与该第二负载Z2各别为一非线性负载，更进一步地说，在本实施例中该第一负载Z1与该第二负载Z2各别为一发光二极管(Light-Emitting Diode,LED)，但不以此为限。

如图3所示，该第一负载Z1的一端A电性连结于该正电端12，该第一负载的另一端B与该节点N电性连结；该第二负载的一端D与该节点N电性链接，该第二负载的另一端E与该输出端OUT电性连结。

通过上述的各组件电性连接关系的设计，该直流电源10输出的直流电能经过该第一负载Z1对该电容器C充电，该电容器C的跨压Vco会逐渐增加，当该电容器C的跨压Vco与第一负载Z1的跨压Vz1的和大于直流电源10的电压Vin时，该直流电源10停止供给电能至该第一负载Z1与该电容器C。接着，利用该低压差稳压组件LDO将该电容器C的储能经由另一路径传送至该第二负载Z2，同时该电容器C的跨压Vco由于释放电能而下降，该直流电源10能再供给能量予该第一负载Z1并同时为该电容器C充电。

当本发明在操作于该电容器C的跨压Vco为一定值的情况下，流经该第一负载的电流Iz1与流经该第二负载的电流Iz2相等，此时，只要调整该低压差稳压器模块20的内部组件，即可以间接控制输出能量的方式，控制流经该第二负载Z2的电流Iz2的大小，亦可控制流经该第一负载Z1的电流Iz1的大小。由于发光二极管的亮度取决于其导通时的电流，当能稳定控制流经发光二极管的电流大小时，就能确保该发光二极管维持一定的亮度，不会忽明忽暗。

另外，由于发光二极管导通时的电流变化率远大于顺向导通电压的变化率，意即当供给发光二极管的电压产生变化时，发光二极管的导通电流会产生巨大变化，则有电路烧毁的危险与疑虑。而本发明应用于高输入电压时，只要调整该低压差稳压器模块20的该电容器C的数值，即可达到分压的效果，而有效地降低该输入端VCC的电压值，达到该低压降稳压组件LDO的额定输入电压范围，并且能提供一稳定电压源予该第一负载Z1以及该第二负载Z2，而使得该第一负载Z1以及该第二负载Z2为发光二极管时，不会有烧毁的疑虑。

综合以上所述，本发明的效果是在高输入电压时，该低压降线性稳压系统100能由该低压降稳压器模块20，以间接控制输出能量的电路设计方式，提供负载一稳定电压源，并可由调整低压降稳压器的周边电路组件参数，控制流经该第一负载Z1与该第二负载Z1的电流大小。

以上所述仅为本发明较佳可行实施例而已，举凡应用本发明说明书及申请专利范围所为的等效变化，理应包含在本发明的专利范围内。

Claims (5)

1.一种低压降线性稳压系统，包括：

一直流电源，用以输出直流电能，且具有一正电端以及一负电端；一低压降稳压器模块，具有一低压降稳压组件，该低压降稳压组件具有一输入端、一输出端以及一接地端；一第一负载；以及一第二负载；其特征在于：

该低压降稳压器模块，具有一电容器，其中该接地端与该负电端电性连结；该电容器的一端与该输入端耦接于一节点，该电容器的另一端与该接地端电性连结；

该第一负载的一端电性连结于该正电端，另一端与该节点电性连结；以及

该第二负载的一端电性连结于该节点，另一端与该输出端电性连结。

2.根据权利要求1所述的低压降线性稳压系统，其中，该直流电源包含有一整流器，且该整流器具有该正电端与该负电端，用以接收一交流电源的交流电能，并转换成直流电能后输出。

3.根据权利要求1所述的低压降线性稳压系统，其中，该第一负载以及该第二负载各为一非线性负载。

4.根据权利要求3所述的低压降线性稳压系统，其中，各该非线性负载为一发光二极管。

5.一种低压降稳压器模块，用以将一直流电源的直流电能稳定地供予一第一负载以及一第二负载，且该直流电源具有一正电端以及一负电端，而该第一负载的其中一端耦接该正电端；该低压降稳压器模块包含有：一低压降稳压器组件，具有一输入端、一输出端以及一接地端；其特征在于：

该输入端与该第一负载的另一端、以及该第二负载的其中一端耦接；该输出端与该第二负载的另一端耦接；该接地端与该直流电源的负电端耦接；以及

一电容器，一端与该输入端耦接，而另一端与该接地端耦接。