CN1779590A - 主机板直流线性稳压电源 - Google Patents

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黄永兆
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    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • G05F1/565—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor

Abstract

一种主机板直流线性稳压电源，包括一调整电路，所述调整电路具有调整端、输入端及输出端，所述输入端接收一输入电压，其输出端上连接一负载，且在所述输出端上、经由所述负载的输出电压反馈至所述调整端上，其中，所述调整端还连接一供驱动所述调整电路的驱动电压。本发明主机板直流线性稳压电源可大大提高其带负载的能力，且还可扩大其输入电压的范围，如此可使输入电压尽量降低，从而降低了整个电路的功耗。

Description

主机板直流线性稳压电源
【技术领域】
本发明是关于一种直流线性稳压电源，特别是指一种具有改进调整电路的主机板直流线性稳压电源。
【背景技术】
目前在主机板的设计中，电源设计的好坏至关重要，许多低压电源都采用线性稳压电源来设计，其可输出稳定的电压，且电路设计成本较低。
请参考图1中，为现有技术所公开的一种线性稳压电源1，采用低压降调整稳压芯片10，其具有调整端11、输入端12及输出端13，所述输入端12上接3V的输入电压Vin，并经由滤波电容C1接地；所述输出端13上连接有一负载RL，所述负载RL的另一端接地，在所述负载RL的两端还可并联连接滤波电容C2；而在所述输出端13和地之间、与负载RL并联连接有电阻R1、R2，且电阻R1、R2之间的节点连接至所述调整端11。其中，可通过调节电阻R1、R2的阻值，或其中任一电阻R1或电阻R2的阻值来提供合适的稳定电压至负载RL。当所述低压降调整稳压芯片10的输入端12接收3.3V的输入电压Vin时，所述调整端11端提供1.25V的参考电压至所述输出端13，使所述输出端13的电压稳定在某一电压值上，如1.5V。
上述低压降调整稳压芯片10中，在输入电压Vin为3.3V、输出电压Vout为1.5V的情形下，其负载电流将小于0.1A，故此一线性稳压电源带负载能力相对较差，从而不能适应性地满足不同的电路规格。
此外，由于上述低压降调整稳压芯片10是由输入电压Vin驱动的，其所允许的最小压降差大致在1.3V～1.5V之间，即输入电压Vin与输出电压Vout之间的最小差值(Vin-Vout)需在1.3V～1.5V之间，此一压差值(Vin-Vout)即衡量上述稳压电源1的电压转换效率，其间之压差值越小，所述稳压电源1的转换效率就越高。当输出电压Vout需稳定在1.5V时，则其输入电压Vin至少须维持在2.8V(Vin＝Vout+1.3V＝1.5V+1.3V)以上。换言之，若在某一情形下，所述输入电压小于2.8V时，则其不能提供1.5V的稳定电压，导致整个电路不能正常地工作。因此，上述线性稳压电源1对输入电压的范围有一定的要求，从而不能广泛地适用于不同的电路规格。而另一方面，由于此线性稳压电源1不能尽可能的降低其输入电压，使得整个电路的功耗将增大，电路的寿命将大大降低。
【发明内容】
本发明目的之一在于提供一种提高带负载能力的主机板直流线性稳压电源。
本发明目的之二在于提供一种可适应更广范围的输入电压的主机板直流线性稳压电源。
本发明目的之三在于提供一种使输入电压尽可能小以降低整个电路的功耗的主机板直流线性稳压电源。
根据本发明的目的提供一种主机板直流线性稳压电源，包括一调整电路，具有调整端、输入端及输出端，所述输入端接收一输入电压，其输出端上连接一负载RL，且在所述输出端上、经由所述负载RL的输出电压反馈至所述调整端，且所述调整端还连接一供驱动所述调整电路的驱动电压。
本发明所述调整电路可包括N沟道场效应管(FET)。根据本发明之一实施例，所述N沟道场效应管(FET)可进一步为N沟道MOS管，所述调整电路的调整端、输入端及输出端分别对应于所述N沟道MOS管的栅极、漏极和源极，且所述栅极连接在驱动电压上。
根据本发明另一实施例，所述调整电路包括NPN三极管，所述调整电路的调整端、输入端及输出端分别对应于所述NPN三极管的基极、集电极和发射极，且所述基极连接在驱动电压上。
因此，相较于现有技术，本发明主机板直流线性稳压电源采用N沟道场效应管作为调整电路，可大大提高其带负载的能力。此外，本发明中所述调整电路是由额外的驱动电压驱动的，而不是如现有技术中由输入电压来驱动，如此，整个电路能适用于更广范围的输入电压，以适应各种不同的电路规格。且另一方面，采用这样设置的电路后，可采用更小的输入电压，从而降低整个电路的功耗，而提高了电路的工作效率，延长了电路的使用寿命。
【附图说明】
图1是现有技术的低压线性稳压电源的电路结构图。
图2是本发明中第一实施例主机板直流线性稳压电源的电路结构图。
图3是本发明中第二实施例主机板直流线性稳压电源的电路结构图。
【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2及图3，为本发明主机板直流线性稳压电源2的第一实施例及第二实施例，包括一调整电路20，其具有调整端21、输入端22及输出端23，所述输入端22接收一输入电压Vin，其输出端23上连接一负载RL，且在所述输出端23上、经由所述负载RL的输出电压Vout反馈至所述调整端21，且所述调整端还连接一供驱动所述调整电路的驱动电压Vd。因此，本发明中所述调整电路2不是由输入电压Vin直接驱动，而是另外增加一驱动电压Vd独立驱动所述调整电路20，从而可使所述主机板直流线性稳压电源2在提供稳定输出的情况下，使输入尽可能小，以下将详述。
请参照图2，本发明中所述调整电路20可包括由N沟道场效应管(201)和放大管(203)所构成的一反馈电路。所述放大管(203)可为常用的三极管，或其他合适的放大管。所述N沟道场效应管(201)可进一步为N沟道MOS管，也可根据需要为其他合适的场效应管，合先予以叙明。
如图2，在本发明的第一实施例中，所述调整电路20包括由N沟道MOS管201和三极管203构成的一反馈电路。所述N沟道MOS管201具有栅极G、漏极D和源极S，所述栅极G、漏极D和源极S分别对应于所述调整电路20的调整端21、输入端22及输出端23，所述源极S作为输出端，连接有负载RL，且同时在负载RL两端并联连接有参考电阻R1、R2；所述漏极D作为输入端，连接如3.3V的输入电压Vin；且所述栅极G作为调整端，经由电阻R3连接在如3V的驱动电压Vd上，也就是，此处的调整电路20是由额外提供的驱动电压Vd驱动。所述三极管203具有基极b、集电极c和发射极e，所述基极b连接在电阻R1和电阻R2之间的节点，所述集电极c连接至所述N沟道MOS管的栅极G，所述发射极e接地。
若所述调整电路20的调整端21也连接在输入电压Vin上，即由输入电压Vin驱动所述N沟道MOS管201，又因为要保证输出电压Vout稳定在所述调整端21上供驱动N沟道MOS管201的电压有一定的要求，即需大于所述N沟道MOS管201的门阀电压，故输入电压Vin的变化会影响所述N沟道MOS管201的导通能力，进而影响输出的稳定。而本发明采用额外的驱动电压Vd来驱动所述N沟道MOS管201，则可克服上述缺失。而且，本发明的N沟道MOS管201不是由输入电压Vin来驱动，而是由额外的驱动电压Vd来驱动，则输入电压Vin可不受N沟道MOS管201的影响，而使其尽可能降低，从而降低整个电路的功耗，提高了电路的工作效率，延长了电路的使用寿命。
本发明主机板直流线性稳压电源2的工作过程如下：当负载RL变大，其输出电压U0瞬间将变大，使输入至所述三极管203的基极电流I1升高，而使所述三极管203的集电极电流I2升高，致使所述N沟道MOS管201栅极电压下降，于是使N沟道MOS管201的栅源之间的压降UGs也下降，从而在所述N沟道MOS管上流经的漏极电流IS也减少，从而先前瞬间变大的负载电压U0调整回到某一稳定电压值，如1.5V的电压。反之，当负载RL变小时，整个主机板直流线性稳压电源2经由N沟道MOS管201与三极管203构成的反馈电路，仍可将负载电压U0稳定在某一预定电压值。
以下从实验测得负载RL、输入电压Vin及输出电压Vout三者之间的关系：
1)当输入电压Vin与驱动电压Vd定量时，负载RL与输出电压Vout之间的关系(见表1)
假定输入电压Vin与驱动电压Vd皆为3.3V时，如表1，负载RL与其对应的输出电压Vout值之间的关系。从表1中可看出，当负载RL变化时，其输出电压Vout仍可稳定在预期的1.5V左右。此外，相较于现有技术，本发明主机板直流线性稳压电源2采用了N沟道MOS管201后大大提高了其带负载的能力，例如，在上述同等条件下(如输入电压Vin为3.3V、输出电压Vout为1.5V)，在现有技术中，其负载电流将小于0.1A；而本发明之负载电流I0可达到5.2A，其带负载能力大致提高了52倍(5.2A/0.1A)，其中，电路的带负载能力即由负载电流所决定。
  负载RL 输出电压Vout
  ... ...
  输入电压Vin 输出电压Vout
  ... ...
  8.5   1.508
  12.3   1.514
  13.2   1.515
  15.3   1.515
  19.2   1.517
  19.7   1.518
  24.6   1.519
  29.7   1.521
  30.5   1.522
  38.6   1.523
  43.6   1.525
  47.5   1.525
  52.8   1.526
  58.1   1.526
  61.4   1.526
  ...   ...
  注：输入电压Vin为3.3V驱动电压Vd为3.3V
  1.505   1.488
  1.6   1.512
  1.7   1.512
  1.8   1.512
  2   1.512
  2.5   1.512
  3   1.512
  3.6   1.512
  3.8   1.512
  4   1.513
  4.8   1.513
  5.7   1.513
  6.2   1.513
  6.7   1.513
  7   1.513
  ...   ...
  注：负载RL为100Ω驱动电压Vd为3.3V
表1                                           表2
2)当负载RL与驱动电压Vd为常量时，输入电压Vin与输出电压Vout之间的关系(见表2)
假定负载RL为100欧姆，驱动电压Vd为3.3V时，如表2，输入电压Vin与其对应的输出电压Vout值之间的关系。从表2中可看出，当输入电压Vin在1.5V～7.0V之间变化时，其输出电压Vout仍可稳定在预期的1.5V左右；且另一方面，本发明的输入电压Vin可减少到1.5V，或在某些情况下可减至更低(即改变驱动电压Vd)，即表明其更能适应不同的输入电压Vin，从而可用来设计具有不同输入电压的线性稳压电路，使其更适用于不同的电路规格。
此外，本发明若改变驱动电压Vd，如增大Vd为5V、8V、12V(即驱动电压Vd大于N沟道MOS管201的门阀电压)，则除更能提高其带负载的能力之外，还可使输入电压Vin的变化范围更大。从而，在允许输入Vin电压降低的情况下，本发明可大大降低整个电路的功耗，提高了电路的工作效率，延长了电路的使用寿命。而另一方面，整个电路的输入输出电压差则可尽可能足够小，也提高了整个系统的转换效率。
请参照图3，为本发明第二实施例的主机板直流线性稳压电源2，与本发明第一实施例所不同的是，所述调整电路20包括NPN三极管202，所述调整电路20的调整端21、输入端22及输出端23分别对应于所述NPN三极管202的基极b、集电极c和发射极e，而由所述基极b连接在驱动电压Vd上。所述驱动电压Vd的值可为合适的值，如5V，8V或12V等。
此外，本发明所述调整电路20可包括不同数目的场效应管以适当的方式构成，如各场效应管以并联和/或串联的方式等组合方式连接，也可包括各种三极管以适当的方式设置，还可包括由场效应管与三极管的适当组合所构成，在此并非有所限制。如此，本发明中所述调整电路20由额外的驱动电压Vd来驱动，这样可扩大输入电压的范围，使其更能适应不同的电路规格。而且，在输入电压Vin尽可能减少的情况下，可大大降低整个电路的功耗。
本发明的主机板直流线性稳压电源2主要适用于主机板上，即其接收3.3V的电源电压Vin，而提供1.5V的稳定电压Vout，也可根据需要对整个电路作适当的修正，使其应用于其它适当的场合，如接收6V的电源电压Vin，提供1.8V的稳定电压Vout，在此并非有所限制。

Claims (6)

1.一种主机板直流线性稳压电源，包括一调整电路，具有调整端、输入端及输出端，所述输入端接收一输入电压，其输出端上连接一负载RL，且在所述输出端上、经由所述负载RL的输出电压反馈至所述调整端，其特征在于：所述调整端还连接一供驱动所述调整电路的驱动电压。
2.如权利要求1所述主机板直流线性稳压电源，其特征在于：所述调整电路包括N沟道场效应管(FET)。
3.如权利要求2所述主机板直流线性稳压电源，其特征在于：所述N沟道场效应管(FET)为N沟道MOS管，所述调整电路的调整端、输入端及输出端分别对应于所述N沟道MOS管的栅极、漏极和源极，且所述栅极连接在驱动电压上。
4.如权利要求1所述主机板直流线性稳压电源，其特征在于：所述调整电路包括NPN三极管，所述调整电路的调整端、输入端及输出端分别对应于所述NPN三极管的基极、集电极和发射极，且所述基极连接在驱动电压上。
5.如权利要求1所述主机板直流线性稳压电源，其特征在于：所述输入电压为3.3V。
6.如权利要求1所述主机板直流线性稳压电源，其特征在于：所述输出电压为1.5V。
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