CN117691832A - 一种稳压电路及电路控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种稳压电路及电路控制方法，属于直流稳压技术领域，稳压电路包括：稳压模块、第一电阻、第二电阻、控制电源和第三电阻；稳压模块包括输入端、输出端、接地端和反馈端；第一电阻和第二电阻串联在稳压模块的输出端与接地端之间，第一电阻和第二电阻之间设置有反馈点，反馈点与稳压模块的反馈端连接；控制电源的输出端通过第三电阻与反馈点连接；其中，通过调节控制电源的输出电压可控制稳压模块的输出电压。在本发明中，无需基准电压源的电压可控，节省成本，整体的电路结构简单，易于实现，通过可以调节外部的控制电源的输出电压，电压调节范围广，灵活性强，可以满足各种电路场景的需求，便于推广使用。

Description

一种稳压电路及电路控制方法

技术领域

本发明涉及直流稳压技术领域，尤其是一种稳压电路及电路控制方法。

背景技术

通过稳压电路控制输出电压的直流稳压电源在现代电子仪器中具有广泛的用途。输出电压可以通过稳压电路控制的直流稳压电路，称为稳压电路。由稳压电路构成的电源，称为控制电源。直流稳压电路的输出电压的可控性，是建立在输出电压可以设定的直流稳压电路的基础之上的。

输出电压可以设定的直流稳压电路主要形式方式为：在电路中设置基准电压源，通过连接在输出端和输出地之间的分压电阻中的分压输出反馈电压与所述基准电压源的电压比较产生反馈，从而达到稳定输出电压的目的，其输出电压由所述基准电压源的电压与分压电阻的分压比所决定，此电路在正常输出时分压电阻中流过的电流远大于分压电阻中的分压输出反馈点所接电路的输入电流。目前，分压电阻的分压比尚未找到简单的控制方法，因此，控制输出电压都是通过控制基准电压源的电压来实现对输出电压的控制。但是，可以控制电压的基准电压源往往价格昂贵，可以调节的电压范围有限，灵活性差，难以满足各种电路场景的需求。

发明内容

为解决上述现有技术问题，本发明提供一种稳压电路及电路控制方法。

第一方面

本发明提供的一种稳压电路，包括：稳压模块、第一电阻、第二电阻、控制电源和第三电阻；

稳压模块包括输入端、输出端、接地端和反馈端；

第一电阻和第二电阻串联在稳压模块的输出端与接地端之间，第一电阻和第二电阻之间的连接点设置为反馈点，反馈点与稳压模块的反馈端连接；

控制电源的输出端通过第三电阻与反馈点连接；

其中，通过调节控制电源的输出电压可控制稳压模块的输出电压。

可选地，稳压电路还包括：第一电容，稳压模块的输出端通过第一电容接地。

可选地，稳压电路还包括：跟随器；控制电源的输出端连接跟随器的输入端，跟随器的输出端通过第三电阻与反馈点连接。

可选地，稳压电路还包括：供电电源和第二电容，供电电源连接跟随器，供电电源通过第二电容接地。

可选地，跟随器由运算放大器构成；运算放大器包括第一端口、第二端口和第三端口；运算放大器的第一端口构成跟随器的输出端，运算放大器的第三端口构成跟随器的输入端,运算放大器的第一端口与运算放大器的第二端口连接，运算放大器的第一端口连接第三电阻，控制电源的输出端连接运算放大器的第三端口。

可选地，稳压模块包括线性直流稳压电源、DC/DC变换器、直流电荷泵电源或者开关电源。

可选地，稳压模块中设置有基准电源，所述基准电源的基准电压值为V_ref。

第二方面

本发明提供的一种电路控制方法，应用于第一方面的稳压电路，包括：

S101：调整控制电源的输出电压V_c0；

S102：根据控制电源的输出电压V_c0，控制稳压模块的输出电压V_o。

可选地，S102具体包括：

S1021：在控制电源的输出电压V_c0小于预设电压值V的情况下，根据预设的线性关系调整稳压模块的输出电压Vo；

S1022：在控制电源的输出电压V_c0大于或者等于预设电压值的情况下，控制稳压模块的输出电压V_o为0。

可选地，预设电压值V为S1021具体为：

在控制电源的输出电压V_c0小于预设电压值的情况下，根据以下公式控制稳压模块的输出电压V_o：

其中，V_ref为基准电源的基准电压值，R₁为第一电阻的阻值，R₂为第二电阻的阻值，R₃为第三电阻的阻值。

本发明的主要原理是：流向电路中的任意一点的所有支路的电流的总和为0。

本发明的有益效果体现在：

在本发明中，无需基准电压源的电压可控，节省成本，整体的电路结构简单，易于实现，通过可以调节外部的控制电源的输出电压，即可利用分压原理控制稳压电路的输出电压，电压调节范围广，灵活性强，可以满足各种电路场景的需求，便于推广使用。

附图说明

图1为本发明所提供的一种稳压电路的电路结构图；

图2为本发明所提供的另一种稳压电路的电路结构图；

图3为本发明所提供的又一种稳压电路的电路结构图；

图4为本发明所提供的一种电路控制方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

参照图1，示出了本发明所提供的一种稳压电路的电路结构图。

本发明提供的一种稳压电路，包括：稳压模块、第一电阻R1、第二电阻R2、控制电源Vc0和第三电阻R3。

稳压模块包括输入端Vi、输出端Vo、接地端GND、反馈端FB。

其中，稳压模块可以将不稳定电压转换成稳定的电压，以确保供电设备的正常运行。

可选地，稳压模块包括线性直流稳压电源、DC/DC变换器、直流电荷泵电源或者开关电源。

可选地，稳压模块可以以电路的形式进行封装。

其中，线性直流稳压电源采用线性电路的稳压方法，其基本原理是通过线性调节器调整电路的输出电压，从而使其稳定在一个预设的电压值，具有输出纹波小、稳定性高、噪声低、响应速度快的特点。

其中，DC/DC变换器采用开关电路的方式，通过将输入电压经过变换，得到输出电压，具有高效率、小体积、重量轻、可靠性高等优点。

其中，直流电荷泵电源是一种特殊的DC/DC变换器，通过对电荷积累和释放的方式，将输入电压转换成高于输入电压的输出电压，可以实现简单的升压或反相变换功能。

其中，开关电源采用高频开关管将输入电压转换成高频交流信号，再通过变压器等电路进行整形、滤波、稳压等处理，最终得到所需的输出电压。开关电源具有高效率、稳定性好、功率密度高等优点，广泛应用于各类电子设备中，如计算机、电视机、电源适配器等。

可选地，稳压模块中设置有基准电源，所述基准电源的基准电压值为V_ref。

需要说明的是，在稳压模块中设置基准电源，主要是为了实现输出电压的稳定性和精度。基准电源通常是一个精度较高的参考电压源，通过与输出电压进行比较，可以实现对输出电压的精确控制。基准电源通常被用作反馈回路中的比较参考，与输出电压进行比较得到误差信号，然后通过反馈控制电路对输出电压进行调整，使其尽可能接近预设的目标值，并保持稳定。因此，基准电源的稳定性和精度会直接影响到整个稳压电源的性能。此外，基准电源还可以用于对输出电压进行校准，保证输出电压的准确性。在进行校准时，将基准电源的电压与标准电压进行比较，根据差值进行调整，使得输出电压符合要求。

在本发明中，无需基准电压源的电压可控，而是通过外部的控制电源来进行稳压，节省成本，整体的电路结构简单，易于实现。

第一电阻R1和第二电阻R2串联在稳压模块的输出端Vo与接地端GND之间，第一电阻R1和第二电阻R22之间的连接点设置为反馈点FP，反馈点FP与稳压模块的反馈端FB连接。

其中，第一电阻R1和第二电阻R2用于组成分压电阻，通过第一电阻R1和第二电阻R2的分压比，可以调节反馈点FP处反馈电压的大小，进而控制稳压电路的输出电压Vo。其主要原理是：流向反馈点FP的所有支路的电流的总和为0，将在后文给出对于具体的控制原理。

控制电源Vc0的输出端通过第三电阻R3与反馈点FP连接。

其中，控制电源是电压可以调节的电源，用于调节流向反馈点FP处的电压大小，进而调节稳压模块的输出电压。

其中，第三电阻R3作为负载，可以防止输出电压V_c0过大，损坏电路。

其中，通过调节控制电源的输出电压V_c0可控制稳压模块的输出电压V_o。

需要说明的是，由于流向反馈点FP的所有支路的电流的总和为0，此时根据分压原理，在控制电源的输出电压V_c0小于的情况下，根据以下公式控制稳压电路的输出电压V_o：

其中，V_ref为基准电压值。

由以上公式可以看出，在控制电源的输出电压V_c0变化时，稳压电路的输出电压V_o会随之变化，此时通过调节控制电源的输出电压V_c0即可控制稳压模块的输出电压V_o。

本发明的有益效果体现在：

在本发明中，无需基准电压源的电压可控，节省成本，整体的电路结构简单，易于实现，通过可以调节外部的控制电源的输出电压，即可利用分压原理控制稳压电路的输出电压，电压调节范围广，灵活性强，可以满足各种电路场景的需求，便于推广使用。

参照图2，示出了本发明所提供的另一种稳压电路的电路结构图。

在一种可能的实施方式中，稳压模块的输出端Vo通过第一电容C1接地。

其中，稳压模块的输出端Vo一般会存在一些高频噪声，这些噪声来自于开关电源中的高频开关管、变压器等元件的磁场干扰以及其他电路中的电磁干扰等。通过在稳压模块的输出端Vo接入第一电容C1，可以形成一个低通滤波器，将输出端Vo的高频噪声滤除。第一电容C1具有较低的阻抗，可以通过对高频噪声的短路作用将其滤掉，同时对于直流信号则表现为一个开路。这样，就可以实现对输出端Vo的降噪和平滑处理，使其更加稳定可靠。

参照图3，示出了本发明所提供的一种稳压电路的电路结构图。

在一种可能的实施方式中，稳压电路还包括：跟随器U1。

控制电源Vc0的输出端连接跟随器U1的输入端，跟随器U1的输出端通过第三电阻R3与反馈点FP连接。

其中，跟随器U1的作用是降低信号源的阻抗和提高信号源的稳定性，使得输入信号能够更加准确地传递到输出端。由于跟随器的输出电路具有较低的阻抗，远低于输出所接电路的阻抗，可以减少对负载的影响，同时提高信号的传输效率和质量。此外，跟随器还可以实现电路之间的匹配，避免信号失真和损失，从而提高整个电路的性能和可靠性。

在一种可能的实施方式中，稳压电路还包括：供电电源VCC和第二电容，供电电源VCC连接跟随器U1，供电电源通过第二电容C2接地。

其中，供电电源VCC是稳压电路中的一个重要电源信号，供电电源VCC的作用是为电路提供稳定的工作电压，例如，为跟随器U1提供稳定的工作电压。

其中，供电电源VCC的输出端Vo一般会存在一些高频噪声，这些噪声来自于开关电源中的高频开关管、变压器等元件的磁场干扰以及其他电路中的电磁干扰等。通过在供电电源VCC接入第二电容C2，可以形成一个低通滤波器，将输出端Vo的高频噪声滤除。第二电容C2具有较低的阻抗，可以通过对高频噪声的短路作用将其滤掉，同时对于直流信号则表现为一个开路。这样，就可以实现对输出端Vo的降噪和平滑处理，使其更加稳定可靠。

在一种可能的实施方式中，跟随器由运算放大器OP构成；

运算放大器OP包括第一端口、第二端口和第三端口；

运算放大器OP的第一端口构成跟随器U1的输出端，运算放大器OP的第三端口构成跟随器U1的输入端,运算放大器OP的第一端口与运算放大器OP的第二端口连接，运算放大器OP的第一端口连接第三电阻R3，控制电源Vc0的输出端连接运算放大器OP的第三端口。

其中，通过运算放大器OP可以便捷地搭建出跟随器，可以选用非反相输入的运算放大器，运算放大器OP的输出端直接接到负载，没有额外的电阻和电容，实现了输出信号与输入信号的直接匹配和跟随。

需要说明的是，采用运算放大器OP搭建出跟随器，运算放大器OP具有高增益特性，可以放大微弱的信号，使得跟随器可以接收和处理较小的输入信号，因此放大增益高。运算放大器OP具有较高的共模抑制比和温度稳定性，可以减少电路中的噪声和漂移，从而提高整个电路的可靠性和精度，因此，稳定性好。同时，运算放大器OP可以根据需要调整增益和工作状态，可以通过反馈电路来改变输入和输出电阻，从而适应不同的应用场景，因此，灵活性强。

实施例2：

参照图4，示出了本发明所提供的一种电路控制方法的流程图。

本发明提供的一种电路控制方法，应用于实施例1中的稳压电路，包括：

S101：调整控制电源的输出电压V_c0。

S102：根据控制电源的输出电压V_c0，控制稳压模块的输出电压V_o。

需要说明的是，根据控制电源的输出电压V_c0可以控制稳压电路的输出电压V_o的主要原理是，由于流向反馈点FP的所有支路的电流的总和为0。

在一种可能的实施方式中，S102具体包括子步骤S1021和S1022：

S1021：在控制电源的输出电压V_c0小于预设电压值V的情况下，根据预设的线性关系调整稳压模块的输出电压V_o。

S1022：在控制电源的输出电压V_c0大于或者等于预设电压值的情况下，控制稳压模块的输出电压V_o为0。

需要说明的是，预设电压值可以理解为是截止电压，当控制电源的输出电压大于或者等于截止电压时，将使得稳压电源的输出电压保持为0V。而当控制电源的输出电压小于截止电压时，控制电源的输出电压与稳压电路的输出电压将呈线性关系，因此可以精确地调节控制电源的输出电压，从而实现对稳压电路输出电压的精确控制。进一步地，由于控制电源和稳压电路之间的线性关系比较简单，系统的稳定性更容易掌握和调节，从而更容易保证系统的稳定性和可靠性。

在一种可能的实施方式中，预设电压值V为S1021具体为：

在控制电源的输出电压V_c0小于预设电压值的情况下，根据以下公式控制稳压模块的输出电压V_o：

其中，V_ref为基准电源的基准电压值，R₁为第一电阻的阻值，R₂为第二电阻的阻值，R₃为第三电阻的阻值。

本发明的有益效果体现在：

在本发明中，无需基准电压源的电压可控，节省成本，整体的电路结构简单，易于实现，通过可以调节外部的控制电源的输出电压，即可利用分压原理控制稳压电路的输出电压，电压调节范围广，灵活性强，可以满足各种电路场景的需求，便于推广使用。

在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“坚直”、“水平”、“中心”、“顶”、“底”、“顶部”、“底部”、“内”、“外”、“内侧”、“外侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。其中，“里侧”是指内部或围起来的区域或空间。“外围”是指某特定部件或特定区域的周围的区域。

在本发明的实施例的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用以描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“组装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的实施例的描述中，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。

在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，“-”和“～”表示的是两个数值之同的范围，并且该范围包括端点。例如:“A-B”表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。“A～B”表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。

在本发明的实施例的描述中，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种稳压电路，包括：稳压模块、第一电阻、第二电阻、控制电源和第三电阻；

所述稳压模块包括输入端、输出端、接地端和反馈端；

所述第一电阻和所述第二电阻串联在所述稳压模块的输出端与接地端之间，所述第一电阻和所述第二电阻之间的连接点设置为反馈点，所述反馈点与所述稳压模块的反馈端连接；

所述控制电源的输出端通过所述第三电阻与所述反馈点连接；

其中，通过调节所述控制电源的输出电压可控制所述稳压模块的输出电压。

2.根据权利要求1所述的稳压电路，其特征在于，还包括：第一电容，所述稳压模块的输出端通过所述第一电容接地。

3.根据权利要求1所述的稳压电路，其特征在于，还包括：跟随器；

所述控制电源的输出端连接所述跟随器的输入端，所述跟随器的输出端通过所述第三电阻与所述反馈点连接。

4.根据权利要求3所述的稳压电路，其特征在于，还包括：供电电源和第二电容，所述供电电源连接所述跟随器，所述供电电源通过所述第二电容接地。

5.根据权利要求3所述的稳压电路，其特征在于，所述跟随器由运算放大器构成；

所述运算放大器包括第一端口、第二端口和第三端口；

所述运算放大器的第一端口构成所述跟随器的输出端，所述运算放大器的第三端口构成所述跟随器的输入端,所述运算放大器的第一端口与所述运算放大器的第二端口连接，所述运算放大器的第一端口连接所述第三电阻，所述控制电源的输出端连接所述运算放大器的第三端口。

6.根据权利要求1所述的稳压电路，其特征在于，所述稳压模块包括线性直流稳压电源、DC/DC变换器、直流电荷泵电源或者开关电源。

7.根据权利要求1所述的稳压电路，其特征在于，所述稳压模块中设置有基准电源，所述基准电源的基准电压值为V_ref。

8.一种电路控制方法，其特征在于，应用于权利要求1至7所述的稳压电路，包括：

S101：调整所述控制电源的输出电压V_c0；

S102：根据所述控制电源的输出电压V_c0，控制所述稳压模块的输出电压V_o。

9.根据权利要求8所述的电路控制方法，其特征在于，所述S102具体包括：

S1021：在所述控制电源的输出电压V_c0小于预设电压值V的情况下，根据预设的线性关系调整所述稳压模块的输出电压Vo；

S1022：在所述控制电源的输出电压V_c0大于或者等于所述预设电压值的情况下，控制所述稳压模块的输出电压V_o为0。

10.根据权利要求9所述的电路控制方法，其特征在于，所述预设电压值V为所述S1021具体为：

在所述控制电源的输出电压V_c0小于所述预设电压值的情况下，根据以下公式控制所述稳压模块的输出电压V_o：

其中，V_ref为所述基准电源的基准电压值，R₁为所述第一电阻的阻值，R₂为所述第二电阻的阻值，R₃为所述第三电阻的阻值。