CN113849026A - 多电平可选双向驱动稳压电路及电压源产生方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多电平可选双向驱动稳压电路及电压源产生方法，所述电路包括：基准单元，对外输出第一电压和第二电压；运放单元，其输入端接基准单元的输出端，将第一电压和第二电压的叠加和转换为多个不同规格的基准电压并向后级负载输出，同时向后级负载输出正负双向驱动电流。本发明通过运放单元对第一电压和第二电压进行叠加转换，能得到多个不同规格的基准电压，并通过运放单元向后级负载输出，能同时提供基准电压和正负双向驱动电流，基准电压为多种电平可选，输出基准电压的范围宽，基于运放单元的驱动电流比较大且支持正负双向驱动，对后级负载的驱动能力较高，使用方便，适用范围广，整体电路结构简单，且集成度高。
Description
技术领域
本发明涉及稳压输出技术领域，尤其是涉及一种多电平可选双向驱动稳压电路及电压源产生方法。
背景技术
在稳压输出技术领域，基准电压源电路可以提供稳定准确的参考偏置电压。但是，通常情况下，基准电压源电路只能输出单一电平，即使部分电路可通过电阻分压提供多个电平输出，但却由于输出连接大电阻，带负载能力弱。在实际应用时，不同器件环境对于偏置电压的要求存在差异，用户只能通过外接电阻或更换产品来改变输出电平并增强驱动电流，基准电压源为专用设计，适用范围受限。
因此，目前亟需一种具有多个可选输出电平且具有一定驱动能力的基准电压源。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基准电压源技术方案，用于解决上述技术问题。
为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供的技术方案如下。
一种多电平可选双向驱动稳压电路，包括：
基准单元，对外输出第一电压和第二电压；
运放单元，其输入端接所述基准单元的输出端，将所述第一电压和所述第二电压的叠加和转换为多个不同规格的基准电压并向后级负载输出，同时向所述后级负载输出正负双向驱动电流。
可选地，所述基准单元包括基准模块及分压模块，所述基准模块接正电源与负电源，所述基准模块的输出端输出所述第一电压，所述分压模块的输入端接所述基准模块的输出端，所述分压模块对所述第一电压进行分压处理，所述分压模块的输出端输出所述第二电压。
可选地，所述分压模块包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端接所述基准模块的输出端，所述第一电阻的另一端接所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端接地，所述第一电阻与所述第二电阻的公共端输出所述第二电压。
可选地，所述运放单元包括运放模块和反馈模块，所述反馈模块的第一节点接所述第一电压，所述反馈模块的第二节点接所述运放模块的反相输入端，所述反馈模块的第三节点接所述运放模块的输出端，所述运放模块的同相输入端接所述第二电压，所述运放模块的正电源端接所述正电源，所述运放模块的负电源端接所述负电源，所述反馈模块的第三节点及其他节点分别输出一个所述基准电压。
可选地，当需要输出所述第三节点对应的基准电压时，将所述第三节点与所述后级负载连接；当需要输出所述其他节点对应的基准电压时，将对应节点与所述第三节点短接在一起后，再与所述后级负载连接。
可选地，所述反馈模块包括依次串接的第三电阻、第四电阻、第五电阻及第六电阻，所述第三电阻不与所述第四电阻连接的一端作为所述第一节点，所述第三电阻与所述第四电阻连接的一端作为所述第二节点，所述第六电阻不与所述第五电阻连接的一端作为所述第三节点。
一种电压源产生方法，包括：
提供第一电压和第二电压；
利用运算放大器和电阻反馈网络，对所述第一电压和所述第二电压进行叠加转换，在所述电阻反馈网络的多个节点上，形成多个不同规格的基准电压；
将所述运算放大器的输出端与所述基准电压的对应节点短接，并与后级负载连接。
可选地，所述提供第一电压和第二电压，包括：
提供所述第一电压；
利用电阻分压网络，对所述第一电压进行分压处理，得到所述第二电压。
可选地，所述利用运算放大器和电阻反馈网络，对所述第一电压和所述第二电压进行叠加转换，在所述电阻反馈网络的多个节点上，形成多个不同规格的基准电压，包括：
利用所述运算放大器和所述电阻反馈网络构建转换驱动电路，所述运算放大器的同相输入端接所述第二电压，所述电阻反馈网络包括第一子网络和第二子网络，所述运算放大器的反相输入端经串接的所述第一子网络后接所述第一电压，所述第二子网络串接在所述运算放大器的输出端与所述运算放大器的反相输入端之间；
在所述第二子网络的各个节点上，分别得到一个所述基准电压。
可选地，调整所述第二子网络中所述节点到所述运算放大器反相输入端之间的电阻值与所述第一子网络的电阻值之比，能调整所述基准电压的大小。
如上所述，本发明提供的多电平可选双向驱动稳压电路及电压源产生方法，至少具有以下有益效果：
1)通过运放单元对基准单元提供的第一电压和第二电压进行叠加转换，能得到多个不同规格的基准电压，并通过运放单元向后级负载输出，能同时提供基准电压和正负双向驱动电流，基准电压为多种电平可选，输出基准电压的范围宽，基于运放单元的驱动电流比较大且支持正负双向驱动，对后级负载的驱动能力较高，使用方便，适用范围广；
2)基于基准单元与运放单元的结构设计，整体电路结构简单，且集成度高。
附图说明
图1为本发明中多电平可选双向驱动稳压电路的结构框图。
图2为本发明一实施例中多电平可选双向驱动稳压电路的电路图。
图3为本发明一实施例中电压源产生方法的步骤示意图。
附图标号说明
VCC—正电源，VEE—负电源，V1—第一电压，V2—第二电压，V3～VN—基准电压，R1—第一电阻，R2—第二电阻，R3—第三电阻，R4—第四电阻，R5—第五电阻，R6—第六电阻，U1—基准模块，U2—运放模块。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1至图3。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本说明书所附图示所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
如图1所示，本发明提供一种多电平可选双向驱动稳压电路，其包括：
基准单元，对外输出第一电压V1和第二电压V2；
运放单元，其输入端接基准单元的输出端，将第一电压V1和第二电压V2的叠加和转换为多个不同规格的基准电压V3、V4、…、VN并向后级负载输出，同时向后级负载输出正负双向驱动电流，其中，N为大于等于4的整数。
详细地，如图1所示，基准单元包括基准模块及分压模块，基准模块接正电源VCC与负电源VEE，基准模块的输出端输出第一电压V1，分压模块的输入端接基准模块的输出端，分压模块对第一电压V1进行分压处理，分压模块的输出端输出第二电压V2。
其中，基准模块可以是集成的电压基准源芯片，也可以是单独设计的电压基准源电路等，其在正电源VCC与负电源VEE的供电支持下，产生稳定的第一电压V1。
如图2所示，在本发明的一可选实施例中，基准单元如图2中的虚线框所示：基准模块U1的正电源端接正电源VCC，基准模块U1的负电源端接负电源VEE，基准模块U1的输出端输出第一电压V1；分压模块包括第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1的一端接基准模块U1的输出端，第一电阻R1的另一端接第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端接地，第一电阻R1与第二电阻R2的公共端输出第二电压V2。
详细地，如图1所示，运放单元包括运放模块和反馈模块，反馈模块的第一节点接第一电压V1，反馈模块的第二节点接运放模块的反相输入端，反馈模块的第三节点接运放模块的输出端，运放模块的同相输入端接第二电压V2，运放模块的正电源端接正电源VCC，运放模块的负电源端接负电源VEE，反馈模块的第三节点及其他节点分别输出一个基准电压(即基准电压V3、V4、…、VN)。
其中，当需要输出第三节点对应的基准电压时，将第三节点与后级负载连接；当需要输出其他节点对应的基准电压时，将对应节点与第三节点短接在一起后，再与后级负载连接。也即，最终输出的基准电压需要通过运放模块的输出端进行输出，以强化输出电流，增强驱动能力。
如图2所示，在本发明的一可选实施例中，反馈模块包括依次串接的第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5及第六电阻R6，第三电阻R3不与第四电阻R4连接的一端作为反馈模块的第一节点，接第一电压V1；第三电阻R3与第四电阻R4连接的一端作为反馈模块的第二节点，接运放模块U2的反相输入端；第六电阻R6不与第五电阻R5连接的一端作为反馈模块的第三节点，接运放模块U2的输出端。
其中，反馈模块包括第一子网络和第二子网络，串接在运算模块U2的同相输入端与第一电压V1之间的第三电阻R3构成第一子网络，串接在运算模块U2的输出端与运算模块U2的反相输入端之间的第四电阻R4、第五电阻R5及第六电阻R6构成第二子网络。
同时，如图2所示，运放模块U2的同相输入端接第二电压V2，运放模块U2的正电源端接正电源VCC，运放模块U2的负电源端接负电源VEE。
详细地，如图2所示的多电平可选双向驱动稳压电路的工作原理如下：
1)、根据虚短，运放模块U2的同相输入端电压等于运放模块U2的反相输入端电压，即第三电阻R3的一端电压为第一电压V1，另一端电压为第二电压V2；
2)、根据虚断，运放模块U2的同相输入端与反相输入端不存在电流，电流支路只存在反馈模块中，电流大小等于(V1-V2)/R3，与此对应的，在反馈模块的第二子网络的各个节点上分别得到一个基准电压，在第四电阻R4与第五电阻R5的公共端上能得到基准电压V3＝V2-R4×(V1-V2)/R3，在第五电阻R5与第六电阻R6的公共端上能得到基准电压V4＝V2-(R4+R5)×(V1-V2)/R3，在运放模块U2的输出端能得到基准电压V5＝V2-(R4+R5+R6)×(V1-V2)/R3。
其中，调节第四电阻R4、第五电阻R5及第六电阻R6相对于第三电阻R3的电阻值，或者调节分压模块中第一电阻R1与第二电阻R2的相对电阻值，或者调节基准模块U1输出的第一电压V1的电压值，均可以调节反馈模块的各个基准电压V3、V4、V5的电压值大小。
图2中仅给出了反馈模块的一种具体实施例，即N的取值为5，图2中第二子网络的输出节点有三个，能输出3种规格大小的基准电压V3、V4、V5，需要说明的是，反馈模块的第二子网络还可以包括更多的电阻，具有更多的节点，相应的能输出更多规格的基准电压，在此不作限定；在输出具体的基准电压时，需要将该基准电压经由运放模块U2的输出端输出，通过运放模块U2的输出端向后级负载输出基准电压的同时，还能向后级负载输出正负双向的较大的驱动电流，以增强驱动能力。
同时，如图3所示，基于上述多电平可选双向驱动稳压电路的相同构思，本发明还提供一种电压源产生方法，其包括步骤：
S1、提供第一电压和第二电压；
S2、利用运算放大器和电阻反馈网络，对第一电压和第二电压进行叠加转换，在电阻反馈网络的多个节点上，形成多个不同规格的基准电压；
S3、将运算放大器的输出端与基准电压的对应节点短接，并与后级负载连接。
详细地，提供第一电压和第二电压的步骤S1进一步包括：
S11、提供第一电压；
S12、利用电阻分压网络，对第一电压进行分压处理，得到第二电压。
详细地，利用运算放大器和电阻反馈网络，对第一电压和第二电压进行叠加转换，在电阻反馈网络的多个节点上，形成多个不同规格的基准电压的步骤S2进一步包括：
S21、利用运算放大器和电阻反馈网络构建转换驱动电路，运算放大器的同相输入端接第二电压，电阻反馈网络包括第一子网络和第二子网络，运算放大器的反相输入端经串接的第一子网络后接第一电压，第二子网络串接在运算放大器的输出端与运算放大器的反相输入端之间；
S22、在第二子网络的各个节点上，分别得到一个基准电压。
其中，针对某个基准电压，调整第二子网络中对应节点到运算放大器反相输入端之间的电阻值与第一子网络的电阻值之比，能调整基准电压的大小；第二子网络包括多个依次串联的电阻，每个电阻的一端即为第二子网络的一个节点，每个节点可得到一个基准电压。
综上所述，本发明提供的多电平可选双向驱动稳压电路及电压源产生方法，通过运放单元对基准单元提供的第一电压和第二电压进行叠加转换，能得到多个不同规格的基准电压，并通过运放单元向后级负载输出，能同时提供基准电压和正负双向驱动电流，基准电压为多种电平可选，输出基准电压的范围宽，基于运放单元的驱动电流比较大且支持正负双向驱动(驱动电流流入或者流出)，对后级负载的驱动能力较高，使用方便，适用范围广；基于基准单元与运放单元的结构设计，整体电路结构简单，且集成度高。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种多电平可选双向驱动稳压电路，其特征在于，包括：
基准单元，对外输出第一电压和第二电压；
运放单元，其输入端接所述基准单元的输出端，将所述第一电压和所述第二电压的叠加和转换为多个不同规格的基准电压并向后级负载输出，同时向所述后级负载输出正负双向驱动电流。
2.根据权利要求1所述的多电平可选双向驱动稳压电路，其特征在于，所述基准单元包括基准模块及分压模块，所述基准模块接正电源与负电源，所述基准模块的输出端输出所述第一电压，所述分压模块的输入端接所述基准模块的输出端，所述分压模块对所述第一电压进行分压处理，所述分压模块的输出端输出所述第二电压。
3.根据权利要求2所述的多电平可选双向驱动稳压电路，其特征在于，所述分压模块包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端接所述基准模块的输出端，所述第一电阻的另一端接所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端接地，所述第一电阻与所述第二电阻的公共端输出所述第二电压。
4.根据权利要求1或3所述的多电平可选双向驱动稳压电路，其特征在于，所述运放单元包括运放模块和反馈模块，所述反馈模块的第一节点接所述第一电压，所述反馈模块的第二节点接所述运放模块的反相输入端，所述反馈模块的第三节点接所述运放模块的输出端，所述运放模块的同相输入端接所述第二电压，所述运放模块的正电源端接所述正电源，所述运放模块的负电源端接所述负电源，所述反馈模块的第三节点及其他节点分别输出一个所述基准电压。
5.根据权利要求4所述的多电平可选双向驱动稳压电路，其特征在于，当需要输出所述第三节点对应的基准电压时，将所述第三节点与所述后级负载连接；当需要输出所述其他节点对应的基准电压时，将对应节点与所述第三节点短接在一起后，再与所述后级负载连接。
6.根据权利要求5所述的多电平可选双向驱动稳压电路，其特征在于，所述反馈模块包括依次串接的第三电阻、第四电阻、第五电阻及第六电阻，所述第三电阻不与所述第四电阻连接的一端作为所述第一节点，所述第三电阻与所述第四电阻连接的一端作为所述第二节点，所述第六电阻不与所述第五电阻连接的一端作为所述第三节点。
7.一种电压源产生方法，其特征在于，包括：
提供第一电压和第二电压；
利用运算放大器和电阻反馈网络，对所述第一电压和所述第二电压进行叠加转换，在所述电阻反馈网络的多个节点上，形成多个不同规格的基准电压；
将所述运算放大器的输出端与所述基准电压的对应节点短接，并与后级负载连接。
8.根据权利要求7所述的电压源产生方法，其特征在于，所述提供第一电压和第二电压，包括：
提供所述第一电压；
利用电阻分压网络，对所述第一电压进行分压处理，得到所述第二电压。
9.根据权利要求8所述的电压源产生方法，其特征在于，所述利用运算放大器和电阻反馈网络，对所述第一电压和所述第二电压进行叠加转换，在所述电阻反馈网络的多个节点上，形成多个不同规格的基准电压，包括：
利用所述运算放大器和所述电阻反馈网络构建转换驱动电路，所述运算放大器的同相输入端接所述第二电压，所述电阻反馈网络包括第一子网络和第二子网络，所述运算放大器的反相输入端经串接的所述第一子网络后接所述第一电压，所述第二子网络串接在所述运算放大器的输出端与所述运算放大器的反相输入端之间；
在所述第二子网络的各个节点上，分别得到一个所述基准电压。
10.根据权利要求9所述的电压源产生方法，其特征在于，调整所述第二子网络中所述节点到所述运算放大器反相输入端之间的电阻值与所述第一子网络的电阻值之比，能调整所述基准电压的大小。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211228 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |