CN204304781U - 直流稳压电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了直流稳压电源，包括PMOS调整管、预稳压及基准电路、误差放大电路、电压取样电路、电流取样电路和保护电路；其特点是：预稳压及基准电路对直流输入电压进行预稳压，输出基准电压到误差放大电路和保护电路；误差放大电路将电压取样电路输出的取样电压与预稳压及基准电路输出的基准电压比较放大，输出控制电压到PMOS调整管，以控制PMOS调整管；电压取样电路采集PMOS调整管输出电压，进行处理后输出取样电压到误差放大电路；电流取样电路采集PMOS调整管输出电流，并将输出电流转换为电压，再放大后输出到保护电路；本实用新型电路结果简单，功率损失小，效率高，输出电压稳定，稳压精度高；可以广泛用于各种直流稳压场合。
Description
技术领域
本实用新型涉及稳压电源，具体涉及直流稳压电源。
背景技术
串联稳压电源的调整管一直以来采用三极管发射极输出或者场效应管源极输出方式，采用的原因在于调整管本身处于负反馈工作状态，有利于提高稳压性能；但是这个性能的获取必须要保证调整管处于放大状态，这就要求较大的管压降，降低了稳压电源效率，增大了散热器面积设计，增大了设备的体积和重量。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种直流稳压电源。
为了解决上述问题，根据本实用新型的技术方案，一种直流稳压电源，包括PMOS调整管、预稳压及基准电路、误差放大电路、电压取样电路、电流取样电路和保护电路；
其特点是：
预稳压及基准电路对直流输入电压进行预稳压，输出基准电压到误差放大电路和保护电路；
误差放大电路将电压取样电路输出的取样电压与预稳压及基准电路输出的基准电压比较放大，输出控制电压到PMOS调整管，以控制PMOS调整管；
电压取样电路采集PMOS调整管输出电压，进行处理后输出取样电压到误差放大电路；
电流取样电路采集PMOS调整管输出电流，并将输出电流转换为电压，再放大后输出到保护电路；
保护电路将电流取样电路输出的电压与预稳压及基准电路输出的基准电压比较放大，在输出电流超过设定值时输出控制电压到误差放大电路，控制误差放大电路输出低电平到PMOS调整管，使PMOS调整管截止；
PMOS调整管的源极接收直流输入电压，PMOS调整管的栅极接收误差放大电路输出的控制电压，PMOS调整管的漏极输出信号到预稳压及基准电路、电压取样电路和电流取样电路。
本实用新型采用PMOS场效应管做调整管，漏极输出稳压电源，利用大功率PMOS场效应管的导通电阻小的特点，可以使调整管在几个毫欧这个极低的等效电阻下工作于放大状态，大大地减小了调整管的最小压降，极大地提高了电源效率，PMOS调整管在误差放大电路输出电压控制下，动态改变等效电阻，提供满足负载要求的电流，保证输出电压稳定。预稳压及基准电路保证稳压精度高，在整体电路的优化设计下提高了电源的性能。
根据本实用新型所述的直流稳压电源的优选方案，电流取样电路包括取样电阻和减法电路，该减法电路将取样电阻上的电压取出并放大，输出到保护电路。
本实用新型利用减法电路降低取样电阻的阻值，取样电阻压降只需要0.1V，降低了功率损失，在额定输入电源电压，额定输出电流下，输入电压的额定值可以由平滑滤波电容的RC时间常数、电流取样电路的压降决定。当输入纹波电压峰值控制在1.5V以内时效率可达85％；考虑输入电压波动，最高效率可大于94％，最低效率大于76％。
根据本实用新型所述的直流稳压电源的优选方案，所述预稳压及基准电路包括预稳压电路、基准电路和基准电源选择电路；其中，所述预稳压电路对直流输入电压进行预稳压后，输出到基准电源选择电路；所述基准电源选择电路一端接收预稳压电路的输出，另一端接收PMOS调整管的漏极输出信号，输出基准电源到基准电路；所述基准电路输出基准电压到误差放大电路和保护电路。
本实用新型所述的直流稳压电源的有益效果是：本实用新型采用PMOS场效应管做调整管，漏极输出稳压电源，利用大功率PMOS场效应管的导通电阻小的特点，可以使调整管在几个毫欧这个极低的等效电阻下工作于放大状态，大大地减小了调整管的最小压降，极大地提高了电源效率，PMOS调整管在误差放大电路输出电压控制下，动态改变等效电阻，提供满足负载要求的电流，保证输出电压稳定；本实用新型电路结果简单，功率损失小，效率高，输出电压稳定，稳压精度高；可以广泛用于各种直流稳压场合。
附图说明
图1是本实用新型所述的直流稳压电源的电路原理框图。
图2是本实用新型所述预稳压及基准电路2的电路原理框图。
图3是本实用新型所述的直流稳压电源的电路原理图。
具体实施方式
参见图1至图3，直流稳压电源，包括PMOS调整管Q1、预稳压及基准电路2、误差放大电路3、电压取样电路4、电流取样电路5和保护电路6；其中：
预稳压及基准电路2对直流输入电压进行预稳压，输出基准电压到误差放大电路3和保护电路6；
误差放大电路3将电压取样电路4输出的取样电压与预稳压及基准电路2输出的基准电压比较放大，输出控制电压到PMOS调整管Q1，以控制PMOS调整管Q1；
电压取样电路4采集PMOS调整管Q1输出电压，进行处理后输出取样电压到误差放大电路3；
电流取样电路5采集PMOS调整管Q1输出电流，并将输出电流转换为电压，再放大后输出到保护电路6；
保护电路6将电流取样电路5输出的电压与预稳压及基准电路2输出的基准电压比较放大，在输出电流超过设定值时输出控制电压到误差放大电路3，控制误差放大电路3输出低电平到PMOS调整管Q1，使PMOS调整管Q1截止；
PMOS调整管Q1的源极接收直流输入电压，PMOS调整管Q1的栅极接收误差放大电路3输出的控制电压，PMOS调整管Q1的漏极输出信号到预稳压及基准电路2、电压取样电路4和电流取样电路5。
所述电流取样电路5包括取样电阻R5和减法电路，该减法电路将取样电阻R5上的电压取出并放大，输出到保护电路6。
在具体实施例中，所述减法电路包括电阻R6～R11、可调电阻RV2、比较器U1B、稳压管D5、D6和MOS管Q2、Q3。该电路具有较理想的轨到轨特性，能够在低电压输出时具有良好的线性，较好完成电流电压的转换。
并且电流取样电路从PMOS调整管Q1漏极端取样，有利于降低稳压电源内阻，提高稳压性能。取样电阻R5电阻值可以小到几十毫欧，对提高效率非常有利。利用减法电路将取样电阻R5上的电压取出，并放大输出。普通轨到轨运放，在单电源工作时，其距离电源的压差通常有0.3V以上，本实用新型采用、P沟道MOS管Q2与N沟道MOS管Q3互补对称漏极输出，电阻R10/R11、可调电阻RV2、稳压管D5/D6为其提供静态工作点，利用负反馈和场效应管的断通阻抗比大的特点，可以使低电压输出具有很好的线性关系。
所述预稳压及基准电路2包括预稳压电路21、基准电路22和基准电源选择电路23；其中，所述预稳压电路21对直流输入电压进行预稳压后，输出到基准电源选择电路23；所述基准电源选择电路23一端接收预稳压电路21的输出，另一端接收PMOS调整管Q1的漏极输出信号，输出基准电源到基准电路22；所述基准电路22输出基准电压到误差放大电路3和保护电路6,保证稳压精度高.
在具体实施例中，所述预稳压及基准电路2包括电阻R1、R2、二极管D1、D2和稳压管D3、D4；其中，电阻R1和稳压管D3构成预稳压电路21；二极管D1、D2构成基准电源选择电路23；电阻R2和稳压管D4构成基准电路22。
在具体实施例中，误差放大电路3包括运放U1A，误差放大电路3控制PMOS调整管Q1的导通电阻，保证输出电压稳定。由于开环增益高，在闭环工作时，使稳压电源的稳压性能好，内阻小，纹波小。PMOS调整管在误差放大电路3输出电压控制下，动态改变等效电阻，提供满足负载要求的电流，保证输出电压稳定。
在具体实施例中，所述电压取样电路4包括电阻R3、R4和可调电阻RV1。
在具体实施例中，所述保护电路6包括电阻R12～R15、MOS管Q4、比较器U1C和可控硅U2；该电路既能实现过流保护，也能实现短路保护。其中电阻R12、R13设定过流保护值，当电流超出一定值时，产生一个高电压脉冲，使可控硅U2触发导通，MOS管Q4导通，使误差放大电路3输出电压接近0V，构成过流保护，也能实现短路保护。保护后，必须排除故障，重新开电源才能恢复正常工作。
本实用新型所述的直流稳压电源的工作原理是：当输入电压加入后，为运放U1、预稳压电路21、基准电路22提供电压，由于此时PMOS调整管Q1漏极无输出电压，误差放大电路3输出低电压，PMOS调整管Q1导通，漏极输出电压建立。随着漏极输出电压的建立，电压取样电路4输出取样电压，并使取样电压与基准电压大小基本相等。当漏极输出电压由于输入电压或者负载电流变化而引起变化时，误差放大电路3输出电压随之变化，使PMOS调整管的导通程度改变，导致等效电阻改变，使漏极输出电压做相反的变化，最后趋于不变。当漏极输出在建立前，基准电路22由预稳压电路21通过D1提供电源，D2截止；当漏极输出电压建立后，漏极输出电压高于稳压管D3的稳定电压，基准电路22由PMOS调整管Q1漏极通过D2提供电源，D1反向截止。
Claims (3)
1.直流稳压电源，包括PMOS调整管(Q1)、预稳压及基准电路(2)、误差放大电路(3)、电压取样电路(4)、电流取样电路(5)和保护电路(6)；
其特征在于：
预稳压及基准电路(2)对直流输入电压进行预稳压，输出基准电压到误差放大电路(3)和保护电路(6)；
误差放大电路(3)将电压取样电路(4)输出的取样电压与预稳压及基准电路(2)输出的基准电压比较放大，输出控制电压到PMOS调整管(Q1)，以控制PMOS调整管(Q1)；
电压取样电路(4)采集PMOS调整管(Q1)输出电压，进行处理后输出取样电压到误差放大电路(3)；
电流取样电路(5)采集PMOS调整管(Q1)输出电流，并将输出电流转换为电压，再放大后输出到保护电路(6)；
保护电路(6)将电流取样电路(5)输出的电压与预稳压及基准电路(2)输出的基准电压比较放大，在输出电流超过设定值时输出控制电压到误差放大电路(3)，控制误差放大电路(3)输出低电平到PMOS调整管(Q1)，使PMOS调整管(Q1)截止；
PMOS调整管(Q1)的源极接收直流输入电压，PMOS调整管(Q1)的栅极接收误差放大电路(3)输出的控制电压，PMOS调整管(Q1)的漏极输出信号到预稳压及基准电路(2)、电压取样电路(4)和电流取样电路(5)。
2.根据权利要求1所述的直流稳压电源，其特征在于：电流取样电路(5)包括取样电阻(R5)和减法电路，该减法电路将取样电阻(R5)上的电压取出并放大，输出到保护电路(6)。
3.根据权利要求1或2所述的直流稳压电源，其特征在于：所述预稳压及基准电路(2)包括预稳压电路(21)、基准电路(22)和基准电源选择电路(23)；其中，所述预稳压电路(21)对直流输入电压进行预稳压后，输出到基准电源选择电路(23)；所述基准电源选择电路(23)一端接收预稳压电路(21)的输出，另一端接收PMOS调整管(Q1)的漏极输出信号，输出基准电源到基准电路(22)；所述基准电路(22)输出基准电压到误差放大电路(3)和保护电路(6)。
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| CN201420705010.0U CN204304781U (zh) | 2014-11-19 | 2014-11-19 | 直流稳压电源 |
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| CN (1) | CN204304781U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108376967A (zh) * | 2018-02-23 | 2018-08-07 | 扬州海通电子科技有限公司 | 一种多路输出低压差过流保护器 |
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2014
- 2014-11-19 CN CN201420705010.0U patent/CN204304781U/zh active Active
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