CN1770611A - 线性稳压电源电路 - Google Patents

Abstract

一种线性稳压电源电路，包括一由分压电阻R7和R8串联组成的取样分压电路，电阻R7的第一端接电阻R8的第一端，电阻R8的第二端接地；一调整电路，由一调整管和其驱动电路组成，用来调整该线性稳压电源电路的负载电流，该调整管第一端接一电压源，第二端连接至该电阻R7的第二端；一负载电路，其第一端连接至电阻R7的第二端，其第二端接地；一误差反馈放大电路，其包括一三端可编程并联稳压二极管，其阴极接该调整管的第三端，该连接点连接至一电压源，该电压源提供该三端可编程并联稳压二极管的工作电压和调整管的驱动电压或电流，其参考端连接至电阻R7和R8之间的连接点，该连接点的电压即作为该线性稳压电源的参考电压，其阳极端接地。

Description

线性稳压电源电路

【技术领域】

本发明是关于一种线性稳压电源电路，特别是指一种具有改进型误差反馈放大电路和调整电路的线性稳压电源电路。

【背景技术】

主机板设计中，电源电路的设计至关重要，它会直接影响到整个主机板的品质。为了适应成本的需求，必须不断对现有的主机板电源电路进行优化或者开发出新的电源电路以求在成本和品质之间找到一个平衡点。线性稳压电源电路由于其输出电压对输入电压或负载的变化反应较迅速、输出电压的涟波与噪声较低、电路架构较简单、体积较小、价格较为低廉，成为小功率降压与稳压电路的主流。

请参考图1，为现有技术所公开的一种适用于负载电流要求较大的直流低压线性稳压电源电路，其包括参考电压产生电路1、误差反馈放大电路2及调整电路3。该参考电压产生电路1包括串联相连接的两分压电阻R1和R2，其第一端接收如3.3V的电源电压Vin，第二端接地。该误差反馈放大电路2包括一误差放大器22，其正相输入端连接至分压电阻R1和R2之间的连接点，电源电压Vin经过分压电阻R1和R2分压后输出一电压Vref，以作为输入电压提供至误差反馈放大电路2，该误差放大器22反相输入端连接至负载，作为负载电压。该调整电路3主要由一调整管Q1构成，其一端与该误差反馈放大电路2中误差放大器22的输出端连接，该误差放大器22的输出电压用来驱动该调整管Q1，一端接收工作电压Vcc，一端连接至负载，整个调整电路3的作用是利用调整Q1的特性对负载电流进行调整，达到稳压的目的。

图2为现有技术中另一种低压线性稳压电源电路，其适用于负载电流要求较小的情况。其调整电路为三极管Q3，取样电路由电阻R1和R2组成，通过电阻R1和R2对输出电压Vout的分压反馈。其使用三极管Q2作为误差反馈放大电路，其中分压电阻R1和R2之间的电压即三极管Q2的基极电压作为负载的参考电压，该参考电压等于三极管Q2导通后基极电压与发射极电压的差值，也即是三极管Q2的基极与发射极之间的导通电压Vbe。

上述图1中的第一种低压线性稳压电源电路可以适应负载电流较大的情形，但是其采用误差放大器22作为误差反馈放大电路2对负载的电压和电流进行辅助调节，成本过高。上述图2中的第二种低压线性稳压电源电路可以适应负载电流较小的情形，但是其采用三极管Q2的基极与发射极之间的导通电压作为参考电压，该导通电压通常很不稳定，从而导致该参考电压不稳定，也就无法提供稳定的负载电压。

【发明内容】

本发明的主要目的在于提供一种可产生稳定的负载电压并且成本低廉的线形稳压电源电路。

为实现上述目的，本发明提供一种线性稳压电源电路，其包括一由分压电阻R7和R8串联组成的取样分压电路，电阻R7的第一端接电阻R8的第一端，电阻R8的第二端接地；一调整电路，由一调整管和其驱动电路组成，通过调整管调整该线性稳压电源电路的负载电流，该调整管第一端接输入电压，其第二端连接至所述电阻R7的第二端；一负载电路，其第一端连接至电阻R7的第二端，其第二端接地；一误差反馈放大电路，该误差反馈放大电路包括一三端可编程并联稳压二极管，其阴极接所述调整管的第三端，该连接点连接至一电压电压源，其参考端连接至电阻R7和R8之间的连接点，该连接点的电压即作为该线性稳压电源的参考电压，其阳极端接地。

其中该线形稳压系统的电压源包括一输入电压和一驱动电压。该三端可编程并联稳压二极管的阴极与所述调整管的第三端的连接点通过一电阻连接至所述驱动电压，所述调整管第一端连接至输入电压。该输入电压作为整个线性稳压电源电路的输入电压；该驱动电压提供该三端可编程并联稳压二极管的工作电压和调整管的驱动电压或电流。

根据三端可编程并联稳压二极管的工作特性，当满足其工作的必要条件时，其参考端的电压是固定的，这就保证了其输出的该线性稳压电源电路的参考电压的值是固定不变的，从而能够提供稳定的负载电压，且该三端可编程并联稳压二极管替代误差放大器构成误差反馈放大电路，降低了生产的成本。

【附图说明】

图1是现有技术的一种线性稳压电源电路的结构图。

图2是现有技术的另一种线性稳压电源电路的结构图。

图3是本发明中第一实施例线性稳压电源电路的结构图。

图4是本发明中第二实施例线性稳压电源的电路结构图。

图5是本发明第一实施例与图1中现有技术的线性稳压电源电路的对输入电压调整率的扫描曲线比较图。

图6是本发明第一实施例与图1中现有技术的现行稳压电源电路的对负载进行动态扫描曲线比较图。

图7是本发明第二实施例与图2中现有技术的线性稳压电源电路的对输入电压调整率的扫描曲线比较图。

图8是本发明第二实施例与图2中现有技术的线性稳压电源电路的对负载进行动态动态扫描曲线比较图。

图9至图13是本发明线性稳压电源电路由三极管组成的输出组件的常用组态。

图14至图16是本发明线性稳压电源电路由场效应管组成的输出组件的常用组态。

【具体实施方式】

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

请参照图3，为本发明线性稳压电源电路的第一实施例，其包括一场效应管Q4，作为调整电路，一三端可编程并联稳压二极管10，作为误差反馈放大电路，一对分压电阻R7，R8，作为取样分压电路。该场效应管Q4的漏极连接至一输入电压Vin，作为该线性稳压电源电路的输入电压，其源极连接至负载R的第一端，其栅极与三端可编程并联稳压二极管10的阴极相连接，该连接点电压为V2，该连接点通过一电阻R6连接至一驱动电压V1，提供场效应管Q4的驱动电压以及该三端可编程并联稳压二极管10的工作电压。分压电阻R7和R8为串联连接，电阻R7第一端连接至负载R的第一端，电阻R8的另一端接地。该三端可编程并联稳压二极管10的参考端连接至分压电阻R7和R8之间的连接点，该连接点的电压即作为该线形稳压电源的参考电压Vref，根据三端可编程并联稳压二极管10的工作特性，当满足其工作的必要条件时，其参考端的电压是固定的，等于其内部包含的基准电压，这就保证了参考电压Vref的值是固定不变的。该三端可编程并联稳压二极管10的阳极端接地。该负载R的第二端接地。一滤波电容C6与该负载R并联，本领域的技术人员可知，负载R的滤波电路可以用其他各种公知电路替代。该电路采用场效应管作为调整管，由于场效应管阻态在闸极几乎没有电流，故不会造成电流的浪费，且场效应管所需输入输出电压差也较小，故适用于负载电流要求较大的情况。

该线性稳压电源电路的工作原理为，驱动电压V1通过三端可编程并联稳压二极管10供给负载R的参考电压Vref，而根据下列公式(1)，负载的输出电压Vout为：

$\mathrm{Vout}=\mathrm{Vref}(1+\frac{R7}{R8})---\left(1\right)$

当R7和R8的阻值确定时，两者对Vout的分压引入反馈。若Vout有上升趋势，那么反馈量增大，三端可编程并联稳压二极管10的分流也就增加，这就导致V2下降。V2下降，又导致调整管的导通能力减弱，调整管导通能力减弱引起调整管的管压降上升，从而导致输出电压Vout下降，保证输出电压Vout的稳定性。若Vout有下降趋势，分析同理。输入电压Vin通过场效应管Q4提供给负载R所需的电流I，则该线性稳压电源电路的功耗可以用下列公式(2)计算：

              P＝(Vin-Vout)*I             (2)

式中的Vin-Vout即为该线形稳压电路的输入输出电压差，它受驱动电压V1的影响。当负载电压Vout一定，而负载要求较大的负载电流I时，即可以通过提高驱动电压V1的值，得到最小的输入输出电压差，从而降低电路的功耗，提高转换电压的效率。

请参阅图4，为本发明线性稳压电源电路的第二实施例，其与上述第一实施例的区别在于，该场效应管Q4用三极管Q5替代，且该线性稳压电源电路的输入电压和驱动电压使用同一电压源Vin，该三极管Q5集电极接该输入电压Vin的正极，其源极连接至该负载R的一端，其基极连接至该三端可编程并联稳压二极管10的输入端，且该连接点通过一电阻R6连接至该输入电压Vin的正极。该线性稳压电源电路的其他结构及工作原理与图3中的第一实施例相同，这里不再重述，因为该线性稳压电源电路的输入电压和驱动电压使用同一电压源Vin，并且使用三极管作为调整管，从而该线性稳压电源电路适用于负载电流要求较小的情况。

对上述改善前的图1中的电源电路及改善后的图3中的适用于负载电流较大的线性稳压电源电路的输入电压调整率进行动态扫描，可以得到如图5所示的曲线图，由扫描结果可得出，两种电路的输入电压动态变化曲线完全吻合，这说明在保证输出电压稳定和驱动电压一定的条件下，两种电路的最小输入输出电压差是一样的，也就可以保证同样的电压转化率。对上述两种电路进行负载动态扫描，可以得出如图6所示的的曲线图，其中数字101表示改善前的电路负载动态变化曲线，数字102表示改善后电路的负载动态变化曲线，可以看出，改善后的线性稳压电源电路输出稳定度非常接近改善前的电路，而改善后电路由于用三端可编程并联稳压二极管10替代了误差放大器22，从而成本大幅度降低。

对上述改善前的图2中的线性电源电路及改善后的图4中的适用于负载电流较小的线性稳压电源电路的输入电压调整率进行动态扫描，可以得到如图7所示的曲线图，其中数字201表示改善前的输入电压动态变化曲线，数字202表示改善后的输入电压动态变化曲线，可以看出，改善后电路的输入电压动态变化范围更大，这说明在保证输出电压稳定的条件下，改善后电路的最小输入输出电压差比改善前的电路更小，即该电路的电压转化率更高。对上述两种电路进行负载动态扫描，可以得出如图8所示的的曲线图，其中数字301表示改善前电路的负载动态变化曲线，数字302表示改善后电路的负载动态变化曲线，可以看出，改善后的线性稳压电源电路的负载动态变化范围更大，也即输出稳定度更高，同样负载电流变化引起输出电压的变化范围更小。

上述图3中本发明第一实施例和图4中本发明第二实施例中的场效应管Q4和三极管Q5可以互换，该场效应管Q4可以是P沟道型也可是N沟道型，上述三极管Q5可以是PNP型也可以是NPN型。并可以根据电路输出电流及输出电压的要求，将场效应管Q4或三极管Q5更换为如图9至图13中由三极管组成的输出组件的常用组态，或者更换为如图14至图16所示的由场效应管组成的输出组件的常用组态，本领域的技术人员可知，上述由三极管组成的输出组件及由场效应管组成组成的输出组件可以用其它类似的结构替代。上述图3中本发明第一实施例和图4中本发明第二实施例中的三端可编程并联稳压二极管10，可以根据电路输出电流及输出电压的要求选择具有不同参考电压的类型。

Claims (8)

1.一种线性稳压电源电路，包括一由分压电阻R7和R8串联组成的取样分压电路，电阻R7的第一端接电阻R8的第一端，电阻R8的第二端接地，一误差反馈放大电路，一调整电路，由一调整管和其驱动电路组成，通过调整管调整该线性稳压电源电路的负载电流，调整管第一端接输入电压，其第二端连接至所述电阻R7的第二端，一负载电路，其第一端连接至电阻R7的第二端，其第二端接地，其特征在于：所述误差反馈放大电路包括一三端可编程并联稳压二极管，其阴极接所述调整管的第三端，该连接点连接至一电压源，该电压源提供该三端可编程并联稳压二极管的工作电压和调整管的驱动电压或电流，其参考端连接至电阻R7和R8之间的连接点，该连接点的电压即作为该线性稳压电源的参考电压，其阳极端接地。

2.如权利要求1所述的线性稳压电源电路，其特征在于：所述调整管是一三极管。

3.如权利要求1所述的线性稳压电源电路，其特征在于：所述调整管是一场效应管。

4.如权利要求1所述的线性稳压电源电路，其特征在于：所述调整管是由三极管组成的输出组件的常用组态。

5.如权利要求1所述的线性稳压电源电路，其特征在于：所述调整管是由场效应管组成的输出组件的常用组态。

6.如权利要求1至5中任一项所述的线性稳压电源电路，其特征在于：所述线形稳压系统的电压源包括一输入电压和一驱动电压，该三端可编程并联稳压二极管的阴极与所述调整管的第三端的连接点通过一电阻连接至所述驱动电压，所述调整管第一端连接至输入电压，该输入电压作为整个线性稳压电源电路的输入电压，该驱动电压提供该三端可编程并联稳压二极管的工作电压和调整管的驱动电压或电流。

7.如权利要求1至5中任一项所述的线性稳压电源电路，其特征在于：所述线性稳压电源电路还包括一与负载并联的滤波电路。

8.如权利要求1至5中任一项所述的线性稳压电源电路，其特征在于：所述三端可编程并联稳压二极管的阴极与所述调整管的第三端的连接点通过一电阻R6与电压源相连接，该电阻R6可根据电路输出电流和输出电压的要求选择不同的数值。

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