CN109687737A - 稳压电源 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种稳压电源，包括交流电源、整流单元、滤波单元、稳压单元和负载单元；稳压单元包括调整电路、误差放大电路、基准电路和取样电路；交流电源输入后，经过整流单元和滤波单元，得到符合负载单元要求的直流电，误差放大电路获取取样电路中的实际电压值，并与基准电路提供的基准电压值对比，得到电压波动值，并将电压波动值发送至调整电路，调整电路将实际电压值调整为基准电压值后输出。本发明的稳压电源能够始终输出电压恒定的电源，并且当电路承受高的瞬时电压时，能够保护器件不受伤害。

Description

稳压电源

技术领域

本发明涉及电源技术领域，具体涉及一种稳压电源。

背景技术

随着电子设备进一步深入人们的生活，人们越来越依赖可靠的能源来提供动力。现代电子设备可以被认为是各个基本子系统的集合，一定需要稳压电源提供稳定的电源电压才能执行所需的功能。稳压电源有很多种分法，主要按负载与电路的连接方式分为并联稳压电源与串联稳压电源。串联反馈式稳压电源在各种电子设备中运用范围很广，其特点有：在串联反馈式稳压电源中，电子元件电压承受能力可以超出元件规定的参数值，其电源能发挥更高的效用，适合用于负载电压波动大的设备。但是这种特点也带来了一些问题，当电路承受高的瞬时电压时，由于电路过载能力差，器件就可能会出现短路甚至烧毁的情况。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于，提供一种稳压电源，以克服目前当电路承受高的瞬时电压时，由于电路过载能力差，器件就可能会出现短路甚至烧毁的情况。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种稳压电源，包括交流电源、整流单元、滤波单元、稳压单元和负载单元；

所述稳压单元包括调整电路、误差放大电路、基准电路和取样电路；

所述整流单元的输入端与所述交流电源相连，所述整流单元的输出端与所述滤波单元的输入端相连，所述滤波单元的第一输出端与所述调整电路的第一端相连，所述调整电路的第二端与所述误差放大电路的第一端连接，所述误差放大电路的第二端与所述基准电路的第一端相连；所述基准电路的第二端与所述滤波单元的第二输出端相连；所述调整电路的第三端与所述取样电路的第一端相连，所述取样电路的第二端与所述基准电路的第三端相连，所述取样电路的第三端与所述误差放大电路的第三端相连；所述负载电路的两端与所述取样电路的第一端、所述取样电路的第二端相连；

所述交流电源输入后，经过所述整流单元和所述滤波单元，得到符合所述负载单元要求的直流电，所述误差放大电路获取所述取样电路中的实际电压值，并与所述基准电路提供的基准电压值对比，得到电压波动值，并将所述电压波动值发送至所述调整电路，所述调整电路将所述实际电压值调整为所述基准电压值后输出。

进一步地，以上所述稳压电源，还包括保护单元，所述保护单元的第一端与所述调整电路的第二端相连，所述保护单元的第二端与所述误差放大电路的第一端相连，所述保护单元的第三端与所述基准电路的第一端相连；

所述负载单元的电流大于预设电流时，所述保护单元输出短路。

进一步地，以上所述稳压电源，所述保护单元包括第一保护三极管、第二保护三极管、第一分压电阻、第二分压电阻和第一集电极电阻；

所述第一集电极电阻的第一端与所述第一保护三极管的基极相连，所述第一集电极电阻的第二端与所述第一保护三极管的集电极相连；所述第一保护三极管的发射极与所述第二保护三极管的发射极相连；

所述第一分压电阻、所述第二分压电阻的一端分别与所述第二保护三极管的基极相连，所述第一分压电阻的另一端与所述第一集电极电阻的第二端相连。

进一步地，以上所述稳压电源，所述整流单元包括第一整流二极管、第二整流二极管、第三整流二极管、第四整流二极管；

所述第一整流二极管与所述第二整流二极管串联得到第一整流电路；

所述第三整流二极管与所述第四整流二极管串联得到第二整流电路；

所述第一整流电路与所述第二整流电路并联。

进一步地，以上所述稳压电源，所述滤波单元设置有至少1个滤波器；

所述滤波器与所述负载单元并联。

进一步地，以上所述稳压电源，其特征在于，所述调整电路包括第一调整三极管、第二调整三极管和第三调整三极管；

所述第一调整三极管的基极与所述第二调整三极管的发射极相连，所述第一调整三极管的集电极与所述第二调整三级管的集电极相连；

所述第二调整三极管的基极与所述第三调整三极管的发射极相连；

所述第三调整三极管的集电极与所述第一调整三极管、所述第二调整三极管的集电极相连。

进一步地，以上所述稳压电源，所述调整电路1还包括第二集电极电阻；

所述第二集电极电阻的两端分别与所述第三调整三极管的基极、所述第三调整三极管的集电极相连。

进一步地，以上所述稳压电源，所述取样电路包括第一取样电阻、第二取样电阻和第三取样电阻；

所述第一取样电阻、所述第二取样电阻和所述第三取样电阻串联。

进一步地，以上所述稳压电源，所述误差放大电路包括误差放大三极管。

进一步地，以上所述稳压电源，所述基准电路包括稳压二极管。

本发明采用以上技术方案，稳压电源包括交流电源、整流单元、滤波单元、稳压单元和负载单元；稳压单元包括调整电路、误差放大电路、基准电路和取样电路；整流单元的输入端与交流电源相连，整流单元的输出端与滤波单元的输入端相连，滤波单元的第一输出端与调整电路的第一端相连，调整电路的第二端与误差放大电路的第一端连接，误差放大电路的第二端与基准电路的第一端相连；基准电路的第二端与滤波单元的第二输出端相连；调整电路的第三端与取样电路的第一端相连，取样电路的第二端与基准电路的第三端相连，取样电路的第三端与误差放大电路的第三端相连；负载电路的两端与取样电路的第一端、取样电路的第二端相连；交流电源输入后，经过整流单元和滤波单元，得到符合负载单元要求的直流电，误差放大电路获取取样电路中的实际电压值，并与基准电路提供的基准电压值对比，得到电压波动值，并将电压波动值发送至调整电路，调整电路将实际电压值调整为基准电压值后输出。本发明的稳压电源能够始终输出电压恒定的电源，并且当电路承受高的瞬时电压时，能够保护器件不受伤害。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1是本发明稳压电源实施例一提供的结构图；

图2是本发明稳压电源实施例一提供的电路图；

图3是本发明稳压电源实施例二提供的结构图；

图4是本发明稳压电源实施例二提供的电路图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

实施例一：

图1是本发明稳压电源实施例一提供的结构图。请参阅图1，本实施例的稳压电源可以包括交流电源11、整流单元12、滤波单元13、稳压单元14和负载单元15。

具体地，交流电源11为输入电源。

具体地，整流单元12以具有单向导电特性的整流管(主要使用二极管)为核心，将交流电转变为脉动直流电。整流单元12所用的整流管有充气二极管、真空二极管、充气闸流管、汞弧整流器、半导体整流二极管、整流桥堆、高压硅堆和晶闸管、硒整流器等。充气管、真空二极管的整流效率较低，不易维护，抗振性能差，现已很少采用。

经过整流单元12整流后得到的波形可能会含有较大的谐波分量，波动幅度较大，无法满足大多数电子设备的需要，必须添加滤波单元13将电压纹波转换为相对平滑的脉冲。

稳压单元14是能够起到稳定电源输出电压的作用。稳压电源有品质指数和特性指数两种指数，品质指数通过电压平稳系数、温度系数等来衡量输出电源波形是否平稳；特性指数包括输入输出电压、电流的波动范围。本实施例的稳压单元14可以包括调整电路141、误差放大电路142、基准电路143和取样电路144。稳压单元14中的核心电路是调整电路141，调整电路141决定此单元的性质为稳压单元14。当然其余部分的重要性也不言而喻，因为最终不只要得到稳定的电压，而且是在大多数情况下都能保持稳定且能够持续供电，其他元件和电路的作用就在于此。调整电路14作为核心也要受到误差放大电路142的控制，当稳压单元14正常运行时，误差放大电路142会通过取样电路144将信号进行采样，将采样结果与基准电路143提供的基准电压比较后送回调整电路141，形成一个闭环反馈系统，对经过滤波单元13后的电压脉冲进行进一步优化，得到恒稳的输出电压。

具体地，本实施例的整流单元12的输入端与交流电源11相连，整流单元12的输出端与滤波单元13的输入端相连，滤波单元13的第一输出端与调整电路141第一端相连，调整电路141的第二端与误差放大电路142的第一端连接，误差放大电路142的第二端与基准电路143的第一端相连；基准电路143的第二端与滤波单元13的第二输出端相连；调整电路141的第三端与取样电路144的第一端相连，取样电路144的第二端与基准电路143的第三端相连，取样电路144的第三端与误差放大电路142的第三端相连；负载电路的两端与取样电路144的第一端、取样电路144的第二端相连；

交流电源11输入后，经过整流单元12和滤波单元13，得到符合负载单元15要求的直流电，误差放大电路142获取取样电路144中的实际电压值，并与基准电路143提供的基准电压值对比，得到电压波动值，并将电压波动值发送至调整电路141，调整电路141将实际电压值调整为基准电压值后输出。

图2是本发明稳压电源实施例一提供的电路图。请参阅图2，整流单元12可以包括第一整流二极管121、第二整流二极管122、第三整流二极管123、第四整流二极管124；

第一整流二极管121与第二整流二极管122串联得到第一整流电路；

第三整流二极管123与第四整流二极管124串联得到第二整流电路；

第一整流电路与第二整流电路并联。

本实施例中，交流电源11输出的电压处于正半周时，第一整流二极管121、第四整流二极管124导通，第二整流二极管122、第三整流二极管123截止，得到上正下负的输出电压；交流电源11输出的电压处于负半周时，电压为上负下正，第一整流二极管121、第四整流二极管124截止，第二整流二极管122、第三整流二极管123导通，输出电流的方向与正半周一致，输出方向不变的脉动直流电压和电流。具体地，本实施例中考虑到第一整流二极管121、第二整流二极管122、第三整流二极管123、第四整流二极管124的电流和所能承受的最大反向电压，优选采用耐压值高的1N6484。

请参阅图2，本实施例的交流电源11可以包括变压器111。具体地，交流电源11的输入电源为220V交流输入的稳压电源，可以选用输入220V，输出15V，功率为100W的工频变压器。

本实施例的滤波单元13设置有至少1个滤波器131，滤波器131与负载单元15并联。本实施例的滤波器131优选为滤波电容，滤波电容在电压升高时进行储能，在电压降低时把电能释放，释放的电压会比较平滑。本实施例中，滤波单元13为了较好的滤波效果，滤波电容的耐压值应该为副边电压的根号2倍。虽然滤波电容容量越大，滤波效果越好，电路带载能力越强，但是滤波电容容量越大会导致体积越大，成本也会越高。由上述原因，电路中滤波电容大小不超过100nF。

具体地，请参阅图2，本实施例的调整电路141可以包括第一调整三极管1411、第二调整三极管1412和第三调整三极管1413；

第一调整三极管1411的基极与第二调整三极管1412的发射极相连，第一调整三极管1411的集电极与第二调整三极管1412的集电极相连；

第二调整三极管1412的基极与第三调整三极管1413的发射极相连；

第三调整三极管1413的集电极与第一调整三极管1411、第二调整三极管1412的集电极相连。

本实施中，调整电路141优选采用复合管，可以减少调整电路141中的控制电流。因为输出电流比较大，可以设置一个大功率的晶体管，提高调整电路141的基极电流。具体地，本实施例优选采用一个2N5088和两个2N3391，其中第一调整三极管1411可以为大功率PNP型晶体管，第二调整三极管1412和第三调整三极管1413优选为2N3391小功率NPN型晶体管，这样一个2N5088大功率PNP型晶体管配合两个2N3391小功率NPN型晶体管，调整电路141就可以获得较高的放大倍数。

具体地，请参阅图2，本实施例的调整电路141还可以包括第二集电极电阻1414，第二集电极电阻1414的两端可以分别与第三调整三极管1413的基极、第三调整三极管1413的集电极相连。具体地，本实施例的第二集电极电阻1414优选为1kΩ。

具体地，请参阅图2，本实施例的取样电路144可以包括第一取样电阻1441、第二取样电阻1442和第三取样电阻1443。第一取样电阻1441、第二取样电阻1442和第三取样电阻1443串联。本实施例的取样电路144可以采集负载单元15的电压信号，与基准电路143提供的基准电压比较后送回调整电路141，形成一个闭环反馈系统。可选地，本实施例的第一取样电阻1441为1kΩ，第二取样电阻1442为10kΩ，第三取样电阻1443为4.7kΩ。

具体地，请参阅图2，本实施例的误差放大电路142包括误差放大三极管1421。本实施中，误差放大三极管1421将取样电路14采集的电压信号与基准电路14提供的基准电压进行对比，得到电压波动值，并将电压波动值放大，因此，较小的电压波动值都会引发调整电路141较大的电压变化，电压的可调节性更强，通过误差放大电路142可以很大程度使负载单元15的电压保持稳定。本实施例的误差放大三极管1421优选为2N2222A小功率NPN型三极管。

具体地，请参阅图2，本实施例的基准电路143包括稳压二极管1431，稳压二极管1431可以提供基准电压，保证电路中电压的恒定。具体地，本实施的基准电路143优选采用BZV55-B3V0稳压管。具体地，本实施例中，为了保证稳压二极管1431能够正常工作，可以设置限流电阻1432，限流电阻1432优选为300Ω。

具体地，如图2所示，本实施例中，为了保证滤波单元13的工作不受整流单元12的干扰，提高滤波效率，在滤波单元13和整流单元12之间可以设置第一电容171。还可以设置第二电容172，第三电容173，第四电容174，以保证各电路之间以及负载单元15不受干扰，正常工作。具体地，第一电容171，第二电容172，第三电容173，第四电容174的大小可以根据实际情况设定。

本实施例的稳压电源包括交流电源11、整流单元12、滤波单元13、稳压单元14和负载单元15；稳压单元14包括调整电路141、误差放大电路142、基准电路143和取样电路144；整流单元12的输入端与交流电源11相连，整流单元12的输出端与滤波单元13的输入端相连，滤波单元13的第一输出端与调整电路141第一端相连，调整电路141的第二端与误差放大电路142的第一端连接，误差放大电路142的第二端与基准电路143的第一端相连；基准电路143的第二端与滤波单元13的第二输出端相连；调整电路141的第三端与取样电路144的第一端相连，取样电路144的第二端与基准电路143的第三端相连，取样电路144的第三端与误差放大电路142的第三端相连；负载电路的两端与取样电路144的第一端、取样电路144的第二端相连；交流电源11输入后，经过整流单元12和滤波单元13，得到符合负载单元15要求的直流电，误差放大电路142获取取样电路144中的实际电压值，并与基准电路143提供的基准电压值对比，得到电压波动值，并将电压波动值发送至调整电路141，调整电路141将实际电压值调整为基准电压值后输出。本实施例的稳压电源能够始终输出电压恒定的电源，并且当电路承受高的瞬时电压时，能够保护器件不受伤害。

实施例二：

图3是本发明稳压电源实施例二提供的结构图。请参阅图3，在以上实施例的基础上，本实施例还可以包括保护单元16。负载电压过大可能会烧毁元件，为了能使电路稳定有效的运作，所以必须加入保护单元16。保护单元16的第一端与调整电路141的第二端相连，保护单元16的第二端与误差放大电路142的第一端相连，保护单元16的第三端与基准电路143的第一端相连；负载单元15的电流大于预设电流时，为了保护负载单元15，保护单元16输出短路。

图4是本发明稳压电源实施例二提供的电路图。请参阅图4，在以上实施例的基础上，本实施例保护单元16可以包括第一保护三极管161、第二保护三极管162、第一分压电阻163、第二分压电阻164和第一集电极电阻165。第一集电极电阻165的第一端与第一保护三极管161的基极相连，第一集电极电阻165的第二端与第一保护三极管161的集电极相连；第一保护三极管161的发射极与第二保护三极管162的发射极相连；第一分压电阻163、第二分压电阻164的一端分别与第二保护三极管162的基极相连，第一分压电阻163的另一端与第一集电极电阻165的第二端相连。

在以上实施例的基础上，本实施例的保护单元16正常工作时，电流通过第一分压电阻163、第二分压电阻164，此时第二保护三极管162的基极电位较低，发射极电位较高，发射极反偏处于截止状态，此时电路正常运行不发挥保护作用。当电路电流过大时，保护单元16体现出保护功能，此时第二保护三极管162饱和正向导通，则第一保护三极管161基极电压和发射极电压为零处于反向截止状态，从而达到限流以及输出短路保护的状态。具体地，本实施例中第一保护三极管161、第二保护三极管162优选为2N3391小功率NPN型晶体管，第一分压电阻163优选为1.2kΩ，第二分压电阻164优选为500Ω，第一集电极电阻165优选为500Ω。

具体地，请参阅图4，在以上实施例的基础上，调整电路141还可以使用双晶体管，采用双晶体管可以减小了并联电容和电阻的大小，得到更加稳定的输出电压。具体地，本实施例的调整电路141可以包括第一调整晶体管1415和第二调整晶体管1416，可选地，本实施例中，第一调整晶体管1415为TIP41AG，NPN型晶体管，第二调整晶体管1416为2N5551，NPN型晶体管。

具体地，本实施例在以上实施例的基础上，本实施例还可以包括保护单元16。负载电压过大可能会烧毁元件，为了能使电路稳定有效的运作，所以必须加入保护单元16。保护单元16的第一端与调整电路141的第二端相连，保护单元16的第二端与误差放大电路142的第一端相连，保护单元16的第三端与基准电路143的第一端相连；负载单元15的电流大于预设电流时，为了保护负载单元15，保护单元16输出短路，使负载单元15不会因为电流过大而损坏。本实施例的稳压电源能够始终输出电压恒定的电源，并且当电路承受高的瞬时电压时，能够保护器件不受伤害。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种稳压电源，其特征在于，包括交流电源、整流单元、滤波单元、稳压单元和负载单元；

所述稳压单元包括调整电路、误差放大电路、基准电路和取样电路；

所述整流单元的输入端与所述交流电源相连，所述整流单元的输出端与所述滤波单元的输入端相连，所述滤波单元的第一输出端与所述调整电路的第一端相连，所述调整电路的第二端与所述误差放大电路的第一端连接，所述误差放大电路的第二端与所述基准电路的第一端相连；所述基准电路的第二端与所述滤波单元的第二输出端相连；所述调整电路的第三端与所述取样电路的第一端相连，所述取样电路的第二端与所述基准电路的第三端相连，所述取样电路的第三端与所述误差放大电路的第三端相连；所述负载电路的两端与所述取样电路的第一端、所述取样电路的第二端相连；

所述交流电源输入后，经过所述整流单元和所述滤波单元，得到符合所述负载单元要求的直流电，所述误差放大电路获取所述取样电路中的实际电压值，并与所述基准电路提供的基准电压值对比，得到电压波动值，并将所述电压波动值发送至所述调整电路，所述调整电路将所述实际电压值调整为所述基准电压值后输出。

2.根据权利要求所述的稳压电源，其特征在于，还包括保护单元，所述保护单元的第一端与所述调整电路的第二端相连，所述保护单元的第二端与所述误差放大电路的第一端相连，所述保护单元的第三端与所述基准电路的第一端相连；

所述负载单元的电流大于预设电流时，所述保护单元输出短路。

3.根据权利要求2所述的稳压电源，其特征在于，所述保护单元包括第一保护三极管、第二保护三极管、第一分压电阻、第二分压电阻和第一集电极电阻；

所述第一集电极电阻的第一端与所述第一保护三极管的基极相连，所述第一集电极电阻的第二端与所述第一保护三极管的集电极相连；所述第一保护三极管的发射极与所述第二保护三极管的发射极相连；

所述第一分压电阻、所述第二分压电阻的一端分别与所述第二保护三极管的基极相连，所述第一分压电阻的另一端与所述第一集电极电阻的第二端相连。

4.根据权利要求1所述的稳压电源，其特征在于，所述整流单元包括第一整流二极管、第二整流二极管、第三整流二极管、第四整流二极管；

所述第一整流二极管与所述第二整流二极管串联得到第一整流电路；

所述第三整流二极管与所述第四整流二极管串联得到第二整流电路；

所述第一整流电路与所述第二整流电路并联。

5.根据权利要求1所述的稳压电源，其特征在于，所述滤波单元设置有至少1个滤波器；

所述滤波器与所述负载单元并联。

6.根据权利要求1所述的稳压电源，其特征在于，所述调整电路包括第一调整三极管、第二调整三极管和第三调整三极管；

所述第一调整三极管的基极与所述第二调整三极管的发射极相连，所述第一调整三极管的集电极与所述第二调整三极管的集电极相连；

所述第二调整三极管的基极与所述第三调整三极管的发射极相连；

所述第三调整三极管的集电极与所述第一调整三极管、所述第二调整三极管的集电极相连。

7.根据权利要求6所述稳压电源，其特征在于，所述调整电路1还包括第二集电极电阻；

所述第二集电极电阻的两端分别与所述第三调整三极管的基极、所述第三调整三极管的集电极相连。

8.根据权利要求1所述的稳压电源，其特征在于，所述取样电路包括第一取样电阻、第二取样电阻和第三取样电阻；

所述第一取样电阻、所述第二取样电阻和所述第三取样电阻串联。

9.根据权利要求所述的稳压电源，其特征在于，所述误差放大电路包括误差放大三极管。

10.根据权利要求1所述的稳压电源，其特征在于，所述基准电路包括稳压二极管。