CN109521828A - 线性稳压电路 - Google Patents
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Abstract
本发明的线性稳压电路，通过设置输出电压调整单元、电流检测单元、输出电压检测单元、信号使能单元及滤波单元。在实际的应用过程中，输出电压调整单元用于调整输出电压，使得可以根据不同外接负载的情况进行适当性调整；电流检测单元用于实现检测和防过流的作用，当电路中的电流大于预设电流值时，电流检测单元启动过流保护，防止电路在电流过大的情况下运转；输出电压检测单元，输出电压检测单元用于设定输出电压和输出电压的检测；信号使能单元用于外部信号控制输出电压调整单元是否可以输出电压；滤波单元用于启动滤波的作用，使得输出电压调整单元可以输出波形较好的电压，为负载稳定供电。
Description
技术领域
本发明涉及线性稳压技术领域，特别是涉及一种线性稳压电路。
背景技术
目前，线性稳压电源是比较早使用的一类直流稳压电源。根据调整管的工作状态，我们常把稳压电源分成两类：线性稳压电源和开关稳压电源。线性稳压直流电源的特点是：输出电压比输入电压低；反应速度快，输出纹波较小；工作产生的噪声低；效率较低；发热量大，间接地给系统增加热噪声。根据调整管的工作状态，我们常把稳压电源分成两类，线性稳压电源和开关稳压电源。此外，还有一种使用稳压管的小电源。这里说的线性稳压电源，是指调整管工作在线性状态下的直流稳压电源。调整管工作在线性状态下是连续可变的，亦即是线性的。而开关电源中则不一样，开关管是工作在开、关两种状态下的。开的状态下，电阻很小；关的状态下，电阻很大。工作在开关状态下的管子显然不是线性状态，线性稳压电源是比较早使用的一类直流稳压电源。
在线性稳压电源中，必定设置有线性稳压电路，线性稳压电路的好坏与否是判定线性稳压电源能否稳定输出可靠电压的重要保证。现有技术中的开关型稳压电源一般组成为集成控制IC、MOS管、电感、续流二极管、滤波电容等电子元器件，虽然可以稳定输出电压为负载供电，但占用的空间较大，输出纹波较大，动态响应差；此外，现有的线性稳压电源，还存在输出电压单一，功率较小，无过流和无功率保护的功能，导致现有的线性稳压电源无法稳定输出电压为负载进行供电；再者，现有的线性稳压电路，当驱动线性稳压电路的驱动电压过大时，极容易烧毁线性稳压电路中的电子元器件，亦即现有的线性稳压电路输入电压范围不宽，造成适用性不高。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种能够对输出电压进行调整的，同时具备过流和过功率保护的线性稳压电路。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种线性稳压电路，包括：
输出电压调整单元，所述输出电压调整单元的输入端与外接电源连接，所述输出电压调整单元的输出端与外接负载连接；
电流检测单元，所述电流检测单元的采样端与所述输出电压调整单元的输入端连接，所述电流检测单元的输出端与所述输出电压调整单元的第一控制输入端连接；
输出电压检测单元，所述输出电压检测单元的采样端与所述输出电压调整单元的输出端连接，所述输出电压检测单元的输出端与所述电流检测单元的输入端连接；
信号使能单元，所述信号使能单元的输入端与外接MCU单元连接，所述信号使能单元的输出端与所述输出电压调整单元的第二控制输入端连接；及
滤波单元，所述滤波单元的输入端与所述输出电压调整单元的输出端连接。
在其中一个实施方式中，所述输出电压调整单元包括第一电阻R1、第二电阻R2、第四电阻R4、第一稳压管ZD1、第一二极管D1和第一开关管Q1，所述第一电阻R1的第一端作为所述输出电压调整单元的输入端，所述第一电阻R1的第二端与所述第一开关管Q1的源极连接，所述第一开关管Q1的漏极作为所述输出电压调整单元的输出端，所述第一开关管Q1的栅极作为所述输出电压调整单元的第一控制输入端，所述第四电阻R4的第一端与所述第一开关管Q1的栅极连接，所述第四电阻R4的第二端作为所述输出电压调整单元的第二控制输入端连接，所述第二电阻R2的第一端与所述第一开关管Q1的源极连接，所述第二电阻R2的第二端分别与所述第一二极管D1的阳极和所述第四电阻R4的第二端连接，所述第一二极管D1的阴极与所述第一稳压管ZD1的阳极连接，所述第一稳压管ZD1的阴极与所述第一开关管Q1的源极连接。
在其中一个实施方式中，所述第一开关管Q1为P-MOS管。
在其中一个实施方式中，所述电流检测单元包括第二开关管Q2、第三电阻R3和第五电阻R5，所述第二开关管Q2的发射极作为所述电流检测单元的采样端，所述第二开关管Q2的基极作为所述电流检测单元的输入端，所述第五电阻R5的第一端与所述第二开关管Q2的基极连接，所述第五电阻R5的第二端与所述第一电阻R1的第二端连接，所述第二开关管Q2的集电极串联所述第三电阻R3作为所述电流检测单元的输出端。
在其中一个实施方式中，所述第二开关管Q2为PNP管。
在其中一个实施方式中，所述输出电压检测单元包括第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第二稳压管ZD2、三端可调分压基准源U1和第六电容C6，所述第七电阻R7的第一端作为所述输出电压检测单元的采样端，所述第七电阻R7的第二端与所述第八电阻R8的第一端连接，所述第八电阻R8的第二端接地，所述第九电阻R9的第一端与所述第八电阻R8的第一端连接，所述第九电阻R9的第二端与所述三端可调分压基准源U1的基准端连接，所述三端可调分压基准源U1的阴极与所述第六电阻R6的第一端连接，所述三端可调分压基准源U1的阳极接地，所述第六电阻R6的第二端与所述第二稳压管ZD2的阳极连接，所述第二稳压管ZD2的作为所述输出电压检测单元的输出端，所述第六电容C6的第一端与所述第八电阻R8的第一端连接，所述第六电容C6的第二端与所述第二电阻R8的第二端连接。
在其中一个实施方式中，所述三端可调分压基准源U1为AZ431三端可调分压基准源。
在其中一个实施方式中，所述信号使能单元包括第十电阻R10、第十一电阻R11、第七电容C7和第三开关管Q3，所述第十电阻R10的第一端作为所述信号使能单元的输入端，所述第十电阻R10的第二端分别与所述第十一电阻R11、第七电容C7的第一端和所述第三开关Q3的栅极连接，所述第三开关管Q3的漏极作为所述信号使能单元的输出端，所述第三开关Q3的源极接地，所述第十一电阻R11的第二端分别与所述第七电容C7的第二端和所述第三开关管Q3的源极连接。
在其中一个实施方式中，所述第三开关管Q3为N-MOS管。
在其中一个实施方式中，滤波单元包括第四电容C4和第五电容C5，所述第四电容C4的第一端与所述输出电压调整单元的输出端连接，所述第四电容C4的第二端接地，所述第五电容C5的第一端与所述第四电容C4的第一端连接，所述第五电容C5的第二端接地。
本发明相比于现有技术的优点及有益效果如下：
本发明的线性稳压电路，通过设置输出电压调整单元、电流检测单元、输出电压检测单元、信号使能单元及滤波单元。在实际的应用过程中，输出电压调整单元用于调整输出电压，使得可以根据不同外接负载的情况进行适当性调整；电流检测单元用于实现检测和防过流的作用，当电路中的电流大于预设电流值时，电流检测单元启动过流保护，防止电路在电流过大的情况下运转；输出电压检测单元，输出电压检测单元用于设定输出电压和输出电压的检测；信号使能单元用于外部信号控制输出电压调整单元是否可以输出电压；滤波单元用于启动滤波的作用，使得输出电压调整单元可以输出波形较好的电压，为负载稳定供电。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明的一实施方式中的线性稳压电路的结构示意图；
图2为本发明的一实施方式中的线性稳压电路的电路原理示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1，线性稳压电路10包括输出电压调整单元100、电流检测单元200、输出电压检测单元300、信号使能单元400及滤波单元500。
请再次参阅图1，输出电压调整单元100的输入端与外接电源连接，输出电压调整单元100的输出端与外接负载连接；
如此，需要说明的是，输出电压调整单元100用于调整输出电压，使得可以根据不同外接负载的情况进行适当性调整。
请再次参阅图1，电流检测单元200的采样端与输出电压调整单元100的输入端连接，电流检测单元200的输出端与输出电压调整单元100的第一控制输入端连接；
如此，需要说明的是，电流检测单元200用于实现检测和防过流的作用，当电路中的电流大于预设电流值时，电流检测单元200启动过流保护，防止电路在电流过大的情况下运转。
请再次参阅图1，输出电压检测单元300的采样端与输出电压调整单元300的输出端连接，输出电压检测单元300的输出端与电流检测单元200的输入端连接；
如此，需要说明的是，输出电压检测单元300用于设定输出电压和输出电压的检测.
请再次参阅图1，信号使能单元400的输入端与外接MCU单元连接，信号使能单元400的输出端与输出电压调整单元100的第二控制输入端连接；
如此，需要说明的是，信号使能单元400用于外部信号控制输出电压调整单元100是否可以输出电压。
请参阅图1，滤波单,500的输入端与输出电压调整单元100的输出端连接；
如此，需要说明的是，滤波单元500用于启动滤波的作用，使得输出电压调整单元100可以输出波形较好的电压，为负载稳定供电。
进一步地，请一并参阅图1和图2，在一实施方式中，输出电压调整单元100包括第一电阻R1、第二电阻R2、第四电阻R4、第一稳压管ZD1、第一二极管D1和第一开关管Q1，第一电阻R1的第一端作为输出电压调整单元100的输入端，第一电阻R1的第二端与第一开关管Q1的源极连接，第一开关管Q1的漏极作为输出电压调整单元100的输出端，第一开关管Q1的栅极作为输出电压调整单元100的第一控制输入端，第四电阻R4的第一端与第一开关管Q1的栅极连接，第四电阻R4的第二端作为输出电压调整单元100的第二控制输入端连接，第二电阻R2的第一端与第一开关管Q1的源极连接，第二电阻R2的第二端分别与第一二极管D1的阳极和第四电阻R4的第二端连接，第一二极管D1的阴极与第一稳压管ZD1的阳极连接，第一稳压管ZD1的阴极与第一开关管Q1的源极连接；
如此，需要说明的是，当输出电压调整单元100启动工作时，输出电压调整单元100中的第一开关管Q1会根据电流检测单元200和信号使能单元400输出过来的控制信号，第一开关管Q1会根据传输过来的控制信号来确定导通程度，亦即传输过来的控制信号来确定是否处于截止、半导通或者全导通状态，进而改变输出电压的大小，为外接进行供电；第一电阻R1为采样电阻，配合电流检测单元300使用；第一稳压管ZD1为嵌位稳压管，起到保护第一开关管Q1的作用，防止外接电源输出的电压一下子击穿了第一开关管Q1，嵌位电压；第二电阻R2、第四电阻R4和第一二极管D1共同构成保护电路网络，使得在开启或者关闭第一开关管Q1时，当需要开启第一开关管Q1时，可以缓慢导通第一开关管Q1，使得第一开关管Q1可以缓慢开启，防止外接电源输入的电压一下子导通击穿第一开关管Q1，保护第一开关管Q1；当需要关闭第一开关管Q1时，快速关闭第一开关管Q1，当电路处于过流或者信号使能单元400启动工作时，可以快速关闭第一开关管Q1，防止电路过流或者遇到紧急问题还处于运转状态，保护电路。
具体地，请再次参阅图2，在一实施方式中，第一开关管Q1为P-MOS管。
进一步地，请再次参阅图1和图2，在一实施方式中，电流检测单元200包括第二开关管Q2、第三电阻R3和第五电阻R5，第二开关管Q2的发射极作为电流检测单元200的采样端，第二开关管Q2的基极作为电流检测单元200的输入端，第五电阻R5的第一端与第二开关管Q2的基极连接，第五电阻R5的第二端与第一电阻R1的第二端连接，第二开关管Q2的集电极串联第三电阻R3作为电流检测单元200的输出端；
如此，需要说明的是，当电流检测单元200启动工作时，亦即电路中的电流大于预设电流值时，采样第一电阻R1上的电流，第二开关管Q2限制输出电压调整单元100的电流处于预设电流值内，具体第二开关管Q2为PNP管，利用第二开关管Q2的结电压设置电流上限，由第一电阻R1检测输入电流，若当前电流值大于预设电流值时，第二开关管Q2控制第一开关管Q1截止，完成过流保护，然后再通过检测电流使第二开关管Q2工作于放大区，再控制第一开关管Q1工作于可变电阻区达到限制功率的功能；第三电阻R3为限流电阻，起到保护的作用；第五电阻R5为偏置电阻，起到微调电流的作用。
进一步地，请再次参阅图1和图2，在一实施方式中，输出电压检测单元300包括第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第二稳压管ZD2、三端可调分压基准源U1和第六电容C6，第七电阻R7的第一端作为输出电压检测单元300的采样端，第七电阻R7的第二端与第八电阻R8的第一端连接，第八电阻R8的第二端接地，第九电阻R9的第一端与第八电阻R8的第一端连接，第九电阻R9的第二端与三端可调分压基准源U1的基准端连接，三端可调分压基准源U1的阴极与第六电阻R6的第一端连接，三端可调分压基准源U1的阳极接地，第六电阻R6的第二端与第二稳压管ZD2的阳极连接，第二稳压管ZD2的作为输出电压检测单元的输出端，第六电容C6的第一端与第八电阻R8的第一端连接，第六电容C6的第二端与第二电阻R8的第二端连接；
如此，需要说明的是，当输出电压检测单元300启动工作时，输出电压检测单元300检测输出电压调整单元100的实际输出电压，利用三端可调分压基准源U1调整第二开关管Q2的基极电流，控制第二开关管Q2的导通状态，然后在利用第二开关管Q2控制第一开关管Q1的导通状态，实现输出电压达到预设输出电压，预设输出电压值通过第七电阻R7和第八电阻R8设置；第六电容C6起到滤波的作用；第九电阻R9起到限流的作用；第六电阻R6起到保护三端可调分压基准源U1的作用，同时和三端可调分压基准源U1共同起到调整第二开关管Q2基极电流的作用；第二稳压二极管ZD2起到保护三端可调分压基准源U1的作用。
具体地，请再次参阅图2，在一实施方式中，三端可调分压基准源U1为AZ431三端可调分压基准源；
如此，需要说明的是，三端可调分压基准源U1的型号为AZ431，型号为AZ431的三端可调分压基准源U1的具体工作原理不再详细阐述，为本领域技术人员所熟知。
进一步地，请再次参阅图1和图2，在一实施方式中，信号使能单元400包括第十电阻R10、第十一电阻R11、第七电容C7和第三开关管Q3，第十电阻R10的第一端作为信号使能单元400的输入端，第十电阻R10的第二端分别与第十一电阻R11、第七电容C7的第一端和第三开关Q3的栅极连接，第三开关管Q3的漏极作为信号使能单元400的输出端，第三开关Q3的源极接地，第十一电阻R11的第二端分别与第七电容C7的第二端和第三开关管Q3的源极连接；
如此，需要说明的是，当用户需要强行关闭电路时，启动信号使能单元400工作，通过使能端口，亦即图2中的“EN”端口，通过外接的MCU单元输出一个高电平控制信号，将第三开关管Q3导通，从而促使第一开关管Q1导通，使得输出电压调整单元100可以输出电压；当外接的MCU单元输出一个低电平控制信号，将第三开关管Q3截止，从而促使第一开关管Q1截止，使得输出电压调整单元100无法输出电压。需要强调的是，当不需要输出电压时可控制关闭，有以利于降低功耗
具体地，请再次参阅图2，在一实施方式中，第三开关管Q3为N-MOS管。
进一步地，请再次参阅图1和图2，在一实施方式中，滤波单元500包括第四电容C4和第五电容C5，第四电容C4的第一端与输出电压调整单元100的输出端连接，第四电容C4的第二端接地，第五电容C5的第一端与第四电容C4的第一端连接，第五电容C5的第二端接地；
如此，需要说明的是，第四电容C4和第五电容C5起到滤波的作用，使得输出电压调整单元可以输出波形较好的电压，为负载稳定供电。
本发明的线性稳压电路，通过设置输出电压调整单元、电流检测单元、输出电压检测单元、信号使能单元及滤波单元。在实际的应用过程中，输出电压调整单元用于调整输出电压，使得可以根据不同外接负载的情况进行适当性调整；电流检测单元用于实现检测和防过流的作用，当电路中的电流大于预设电流值时，电流检测单元启动过流保护，防止电路在电流过大的情况下运转；输出电压检测单元，输出电压检测单元用于设定输出电压和输出电压的检测；信号使能单元用于外部信号控制输出电压调整单元是否可以输出电压；滤波单元用于启动滤波的作用，使得输出电压调整单元可以输出波形较好的电压，为负载稳定供电。
以上所述实施方式仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种线性稳压电路，其特征在于，包括：
输出电压调整单元，所述输出电压调整单元的输入端与外接电源连接，所述输出电压调整单元的输出端与外接负载连接；
电流检测单元，所述电流检测单元的采样端与所述输出电压调整单元的输入端连接，所述电流检测单元的输出端与所述输出电压调整单元的第一控制输入端连接；
输出电压检测单元，所述输出电压检测单元的采样端与所述输出电压调整单元的输出端连接，所述输出电压检测单元的输出端与所述电流检测单元的输入端连接；
信号使能单元，所述信号使能单元的输入端与外接MCU单元连接，所述信号使能单元的输出端与所述输出电压调整单元的第二控制输入端连接；及
滤波单元，所述滤波单元的输入端与所述输出电压调整单元的输出端连接。
2.根据权利要求1所述的线性稳压电路，其特征在于，所述输出电压调整单元包括第一电阻R1、第二电阻R2、第四电阻R4、第一稳压管ZD1、第一二极管D1和第一开关管Q1，所述第一电阻R1的第一端作为所述输出电压调整单元的输入端，所述第一电阻R1的第二端与所述第一开关管Q1的源极连接，所述第一开关管Q1的漏极作为所述输出电压调整单元的输出端，所述第一开关管Q1的栅极作为所述输出电压调整单元的第一控制输入端，所述第四电阻R4的第一端与所述第一开关管Q1的栅极连接，所述第四电阻R4的第二端作为所述输出电压调整单元的第二控制输入端连接，所述第二电阻R2的第一端与所述第一开关管Q1的源极连接，所述第二电阻R2的第二端分别与所述第一二极管D1的阳极和所述第四电阻R4的第二端连接，所述第一二极管D1的阴极与所述第一稳压管ZD1的阳极连接，所述第一稳压管ZD1的阴极与所述第一开关管Q1的源极连接。
3.根据权利要求2所述的线性稳压电路，其特征在于，所述第一开关管Q1为P-MOS管。
4.根据权利要求2所述的线性稳压电路，其特征在于，所述电流检测单元包括第二开关管Q2、第三电阻R3和第五电阻R5，所述第二开关管Q2的发射极作为所述电流检测单元的采样端，所述第二开关管Q2的基极作为所述电流检测单元的输入端，所述第五电阻R5的第一端与所述第二开关管Q2的基极连接，所述第五电阻R5的第二端与所述第一电阻R1的第二端连接，所述第二开关管Q2的集电极串联所述第三电阻R3作为所述电流检测单元的输出端。
5.根据权利要求4所述的线性稳压电路，其特征在于，所述第二开关管Q2为PNP管。
6.根据权利要求1所述的线性稳压电路，其特征在于，所述输出电压检测单元包括第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第二稳压管ZD2、三端可调分压基准源U1和第六电容C6，所述第七电阻R7的第一端作为所述输出电压检测单元的采样端，所述第七电阻R7的第二端与所述第八电阻R8的第一端连接，所述第八电阻R8的第二端接地，所述第九电阻R9的第一端与所述第八电阻R8的第一端连接，所述第九电阻R9的第二端与所述三端可调分压基准源U1的基准端连接，所述三端可调分压基准源U1的阴极与所述第六电阻R6的第一端连接，所述三端可调分压基准源U1的阳极接地，所述第六电阻R6的第二端与所述第二稳压管ZD2的阳极连接，所述第二稳压管ZD2的作为所述输出电压检测单元的输出端，所述第六电容C6的第一端与所述第八电阻R8的第一端连接，所述第六电容C6的第二端与所述第二电阻R8的第二端连接。
7.根据权利要求6所述的线性稳压电路，其特征在于，所述三端可调分压基准源U1为AZ431三端可调分压基准源。
8.根据权利要求1所述的线性稳压电路，其特征在于，所述信号使能单元包括第十电阻R10、第十一电阻R11、第七电容C7和第三开关管Q3，所述第十电阻R10的第一端作为所述信号使能单元的输入端，所述第十电阻R10的第二端分别与所述第十一电阻R11、第七电容C7的第一端和所述第三开关Q3的栅极连接，所述第三开关管Q3的漏极作为所述信号使能单元的输出端，所述第三开关Q3的源极接地，所述第十一电阻R11的第二端分别与所述第七电容C7的第二端和所述第三开关管Q3的源极连接。
9.根据权利要求8所述的线性稳压电路，其特征在于，所述第三开关管Q3为N-MOS管。
10.根据权利要求1所述的线性稳压电路，其特征在于，滤波单元包括第四电容C4和第五电容C5，所述第四电容C4的第一端与所述输出电压调整单元的输出端连接，所述第四电容C4的第二端接地，所述第五电容C5的第一端与所述第四电容C4的第一端连接，所述第五电容C5的第二端接地。
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