CN202121841U - 一种应用于大功率电路的ldo电路 - Google Patents

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戴德军
廖红明
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Abstract

本实用新型涉及电源技术领域，尤其是涉及一种基于大电流的LDO电路。本实用新型所通过对使用在小电流（小于200mA）的LDO电路的完善，通过增加第一电阻R1、第一二极管D1、第三电容C3，使得调整管Q1开启速度变慢，解决了传统的LDO电路使用在大电流（电流范围为大于等于5A）电路中的调整管Q1容易损坏的缺陷，使得LDO电路的应用范围得以拓展，同时满足了低成本、简约设计的要求。本实用新型通过各个电路配合工作完成本设计。本实用新型主要应用于电源技术领域。

Description

一种应用于大功率电路的LDO电路
技术领域
本实用新型涉及电源技术领域，尤其是涉及一种基于大电流的LDO电路。
背景技术
随着消费水平的提高，电源的使用者要求电路噪声小纹波低，同时对成本也提出了更苛刻的要求，使用传统的复杂的BUCK拓扑架构实现大电流降压方式的电路已不能满足要求，寻求一种结构简单、成本低、高可靠性的电路已经势在必行。
实用新型内容
本实用新型采用的技术方案通过对使用在小电流（小于200mA）的LDO电路的完善，通过增加第一电阻R1、第一二极管D1、第三电容C3，使得调整管Q1开启速度变慢，解决了传统的LDO电路使用在大电流（电流范围为大于等于5A）电路中的调整管Q1容易损坏的缺陷，使得LDO电路的应用范围得以拓展，同时满足了低成本、简约设计的要求。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种应用于大功率电路的LDO电路，包括输入端Vin、输出端Vout、线性稳压电路、电源供电电路、电源供电电路包括电源Vcc、开关K1、第一电容C1、第二电阻R2，所述输入端Vin正极与线性稳压电路第一端口连接，所述电源Vcc通过第一电容C1与输入端Vin负极、线性稳压电路第三端口连接，电源Vcc与开关一端连接，第二电阻R2一端与线性稳压电路第二端口连接，第二电阻R2另一端与输入端Vin负极、线性稳压电路第三端口连接，所述输出端Vout正极与线性稳压电路第四端口连接，所述输出端Vout负极与线性稳压电路第三端口连接，所述电源供电电路还包括第一电阻R1、第一二极管D1、第三电容C3，所述第一电阻R1一端与第一二极管D1一端串联，所述第一电阻R1另一端与开关K1另一端连接，所述第一二极管D1另一端与第二电阻R2一端连接，所述第一电阻R1与第一二极管D1共点连接端与第三电容C3正极连接，第三电容C3负极与输入端Vin负极、线性稳压电路第三端口连接。 
所述线性稳压电路包括调整管、第二二极管D2、负反馈网络，所述负反馈网络包括第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、稳压二极管U1、第四电容C4，所述第二电阻R2一端分别与调整管Q1栅极（G极）、第三电阻R3一端连接，调整管Q1源极与调整管Q1栅级之间分别与第二二极管D2阳极、第二二极管D2阴极连接，第三电阻R3另一端、第四电阻R4、第四电容C4、第五电阻R5一端依次形成串联，第五电阻R5另一端与调整管Q1源级（S极）连接，第三电阻R3与第四电阻R4共点连接一端与稳压二极管U1负极连接，第四电容C4与第五电阻R5供电连接端与稳压二极管U1参考端、第六电阻R6一端连接，第一电容C1负极、稳压二极管U1正极、第六电阻R6另一端共点接地连接，输入端Vin正极与调整管Q1漏极（D极）连接，输入端Vin负极、输出端Vout共同与稳压二极管U1正极连接，输出端Vout正极与调整管Q1源级连接。
一种应用于大功率电路的LDO电路，还包括第二电容C2、第五电容C5，所述第二电容C2两端分别于输入端Vin两端连接，所述第五电容C5两端分别于输出端Vout两端连接。
所述第三电容C3为铝电解极性电容。
从上述本实用新型的结构特征可以看出，其优点是：
首先，通过增加第一电阻R1、第三电容C3，使调整管Q1工作在非饱和区的时间延长，通过调整管Q1的能量分散，有效避免了调整管瞬时电流过大而出现雪崩击穿，即使得调整管Q1开启速度变慢，解决了传统的LDO电路使用在大电流电路上调整管Q1容易损坏的缺陷。
其次通过增加第一二极管D1，避免C3与电路的其它元件在调整管Q1的栅极（G）形成振荡，损坏调整管Q1。
最后，只是通过增加第一电阻R1、第三电容C3，使调整管Q1完成本设计使得本装置电路设计变得更简单，成本更低。
附图说明
本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1 是本装置电路原理图；
图2是本装置电路结构图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
优选实施例
电路如图1所述，包括输入端Vin、输出端Vout、线性稳压电路、电源供电电路、电源供电电路包括电源Vcc、开关K1、第一电容C1、第二电阻R2，输入端Vin正极与线性稳压电路第一端口连接，电源Vcc通过第一电容C1与输入端Vin负极、线性稳压电路第三端口连接，电源Vcc与开关一端连接，第二电阻R2一端与线性稳压电路第二端口连接，第二电阻R2另一端与输入端Vin负极、线性稳压电路第三端口连接，输出端Vout正极与线性稳压电路第四端口连接，输出端Vout负极与线性稳压电路第三端口连接，其特征在于电源供电电路还包括第一电阻R1、第一二极管D1、第三电容C3，第一电阻R1一端与第一二极管D1一端串联，第一电阻R1另一端与开关K1另一端连接，第一二极管D1另一端与第二电阻R2一端连接，第一电阻R1与第一二极管D1共点连接端与第三电容C3正极连接，第三电容C3负极与输入端Vin负极、线性稳压电路第三端口连接。
图2是对图1中线性稳压电路进一步的说明。线性稳压电路包括调整管、第二二极管D2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、稳压二极管U1（型号为TL431或者其他类似功能器件）、第四电容C4，第二电阻R2一端分别与调整管Q1栅极（G极）、第三电阻R3一端连接，调整管Q1源极与调整管Q1栅级之间分别与第二二极管D2阳极、第二二极管D2阴极连接，第三电阻R3另一端、第四电阻R4、第四电容C4、第五电阻R5一端依次形成串联，第五电阻R5另一端与调整管Q1源级（S极）连接，第三电阻R3与第四电阻R4共点连接一端与稳压二极管U1负极连接，第四电容C4与第五电阻R5供电连接端与稳压二极管U1参考端、第六电阻R6一端连接，第一电容C1负极、稳压二极管U1正极、第六电阻R6另一端共点接地连接，输入端Vin正极与调整管Q1漏极（D极）连接，输入端Vin负极、输出端Vout共同与稳压二极管U1正极连接，输出端Vout正极与调整管Q1源级连接。
工作过程说明：
当开关K1导通后，                                                电压通过电阻R1向C3充电，当电容C3上的电压达到
Figure 571647DEST_PATH_IMAGE002
+
Figure 541265DEST_PATH_IMAGE003
（（
Figure 874157DEST_PATH_IMAGE002
门槛电压，
Figure 688529DEST_PATH_IMAGE003
为第一二极管D1的正相导通电压）时，调整管Q1的导电沟道开始缓慢打开，打开的速度与
Figure 697943DEST_PATH_IMAGE004
电压（调整管Q1栅极和源级之间的电压）的上升速度成正比，在上升从
Figure 101559DEST_PATH_IMAGE002
上升到
Figure 957389DEST_PATH_IMAGE005
（米勒平台电压）期间，
Figure 888435DEST_PATH_IMAGE006
（调整管Q1漏极电流）电压与
Figure 642765DEST_PATH_IMAGE004
关系如下：
Figure 566727DEST_PATH_IMAGE007
  （K由MOS管的内部构造确定）
 当
Figure 27796DEST_PATH_IMAGE004
大于
Figure 647520DEST_PATH_IMAGE005
时，调整管Q1饱和导通，此时值将不再受控制，
Figure 932374DEST_PATH_IMAGE006
将达到负载最大电流或饱和状态并维持恒定。因此要控制调整管Q1开通瞬时电流，必须使调整管在
Figure 205224DEST_PATH_IMAGE004
上升到
Figure 934145DEST_PATH_IMAGE005
之前使
Figure 199910DEST_PATH_IMAGE006
达到饱和状态，开启瞬间负载需要的能量可用下式表示：
                   
Figure 635571DEST_PATH_IMAGE008
  （为负载阻抗，P为电功率）  
由该公式可以看出，在输出能量一定的情况下，要减小
Figure 544807DEST_PATH_IMAGE006
，必须增加t，
Figure 364995DEST_PATH_IMAGE001
电压给第一电阻R1和第三电容C3的充电到
Figure 717479DEST_PATH_IMAGE005
+
Figure 838189DEST_PATH_IMAGE003
的时间为：
Figure 213807DEST_PATH_IMAGE010
   
设
Figure 634424DEST_PATH_IMAGE011
为
Figure 293944DEST_PATH_IMAGE012
，为调整管Q1的节电容，第三电容C3远大于
Figure 270308DEST_PATH_IMAGE013
，因此
Figure 681566DEST_PATH_IMAGE013
可以忽略。
开启时为避免调整管过大而导致损坏，必须小于
Figure 564575DEST_PATH_IMAGE014
（是由MOS管的规格书确定的参数），则：
Figure 530257DEST_PATH_IMAGE015
即：   
Figure 901720DEST_PATH_IMAGE016
                （1）
 但第一电阻R1和第三电容C3也不能无限制增大，当第一电阻R1和第三电容C3的乘积增大时，输出电压启动很慢， 
Figure 91392DEST_PATH_IMAGE017
电压将直接加在调整管上，此时在调整管上的损耗为：
             
Figure 928898DEST_PATH_IMAGE018
为了确保调整管不损坏，还必须保证
Figure 681960DEST_PATH_IMAGE019
<
Figure 983628DEST_PATH_IMAGE020
，
Figure 281885DEST_PATH_IMAGE020
由设计需求决定，因此有：
                           
Figure 855955DEST_PATH_IMAGE021
                即：                  （2）
由（1）、（2）两式可以看出，选择合适的第一电容R1和第三电容C3可以使调整管Q1在饱和导通之前使
Figure 54035DEST_PATH_IMAGE006
达到负载最大电流或饱和状态并维持恒定，从而避免了调整管Q1开启瞬间电流过大而损坏。
本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

Claims (4)

1.一种应用于大功率电路的LDO电路，包括输入端Vin、输出端Vout、线性稳压电路、电源供电电路、电源供电电路包括电源Vcc、开关K1、第一电容C1、第二电阻R2，所述输入端Vin正极与线性稳压电路第一端口连接，所述电源Vcc通过第一电容C1与输入端Vin负极、线性稳压电路第三端口连接，电源Vcc与开关一端连接，第二电阻R2一端与线性稳压电路第二端口连接，第二电阻R2另一端与输入端Vin负极、线性稳压电路第三端口连接，所述输出端Vout正极与线性稳压电路第四端口连接，所述输出端Vout负极与线性稳压电路第三端口连接，其特征在于所述电源供电电路还包括第一电阻R1、第一二极管D1、第三电容C3，所述第一电阻R1一端与第一二极管D1一端串联，所述第一电阻R1另一端与开关K1另一端连接，所述第一二极管D1另一端与第二电阻R2一端连接，所述第一电阻R1与第一二极管D1共点连接端与第三电容C3正极连接，第三电容C3负极与输入端Vin负极、线性稳压电路第三端口连接。
2.根据权利要求1所述的一种应用于大功率电路的LDO电路，其特征在于所述线性稳压电路包括调整管、第二二极管D2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、稳压二极管U1、第四电容C4，所述第二电阻R2一端分别与调整管Q1栅极、第三电阻R3一端连接，调整管Q1源极与调整管Q1栅级之间分别与第二二极管D2阳极、第二二极管D2阴极连接，第三电阻R3另一端、第四电阻R4、第四电容C4、第五电阻R5一端依次形成串联，第五电阻R5另一端与调整管Q1源级连接，第三电阻R3与第四电阻R4共点连接一端与稳压二极管U1负极连接，第四电容C4与第五电阻R5供电连接端与稳压二极管U1参考端、第六电阻R6一端连接，第一电容C1负极、稳压二极管U1正极、第六电阻R6另一端共点接地连接，输入端Vin正极与调整管Q1漏极连接，输入端Vin负极、输出端Vout共同与稳压二极管U1正极连接，输出端Vout正极与调整管Q1源级连接。
3.根据权利要求1所述的一种应用于大功率电路的LDO电路，其特征在于还包括第二电容C2、第五电容C5，所述第二电容C2两端分别于输入端Vin两端连接，所述第五电容C5两端分别于输出端Vout两端连接。
4.根据权利要求1所述的一种应用于大功率电路的LDO电路，其特征在于所述第三电容C3为铝电解极性电容。
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