CN204331520U - 稳压电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种稳压电路，包括电压基准电路、前置放大三极管和主功率调压三极管，其中所述主功率调压三极管连接于电压输入端与电压输出端之间，所述电压基准电路接收电压输出端的输出电压，将根据该输出电压与内部基准电压的比较而产生的第一控制信号输出至所述前置放大三极管，所述前置放大三极管输出第二控制信号至所述主功率调压三极管，所述主功率调压三极管根据所述第二控制信号输出调节后的电压。本实用新型的稳压电路的电路简单、成本低、可靠性高，输入输出电压差低。

Description

稳压电路

技术领域

本实用新型涉及稳压电路，特别涉及具有极低输入输出电压差的串联型稳压电路。

背景技术

随着电子技术的快速发展，各种电子产品已经进入千家万户。众多的电子产品都需要稳压电路为它们提供正常工作所必需的供电电源。串联型稳压电路是各类电子产品中广泛采用的一种稳压电路，可用于多种电子产品的供电电源。输入输出电压差是串联型稳压电路最重要的技术指标之一。该电压差越低，所需要的输入电压就越低。这可以带来至少以下方面的优点：第一、电压差越低的串联型稳压电路可以提供更高的电源效率；第二、电压差越低的串联型稳压电路可以在电池供电的系统中提供更长的供电时间。目前，通用的串联型稳压电路如78系列稳压器，其输入输出电压差在1A负载时约为2.3V，通用的低压差的串联型稳压电路如1117系列稳压器，其输入输出电压差在0.8A负载时约为1.2V。这样高的输入输出电压差常常不能满足一些场合的需要。

实用新型内容

本实用新型的目的是要提供一种稳压电路，可以解决上述现有技术问题中的一个或多个。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种稳压电路，包括电压基准电路、前置放大三极管和主功率调压三极管，其中主功率调压三极管连接于电压输入端与电压输出端之间，电压基准电路接收电压输出端的输出电压，将根据该输出电压与内部基准电压的比较而产生的第一控制信号输出至前置放大三极管，前置放大三极管输出第二控制信号至主功率调压三极管，主功率调压三极管根据第二控制信号输出调节后的电压。

在一些实施方式中，本实用新型在电压基准电路的比较输入极和阴极之间串联有电阻和电容。由此，可以改善稳压电路的闭环回路的特性，避免稳压电路产生输出振荡。

在一些实施方式中，本实用新型的前置放大三极管为N型三极管，主功率调压三极管为P型三极管，输出电压经电阻分压后输入电压基准电路。

在一些实施方式中，本实用新型在电压输出端和公共端之间具有串联的电阻；主功率调压三极管的发射极与电压输入端连接、集电极与电压输出端连接、基极通过电阻与前置放大三极管的集电极连接；电压基准电路的阴极通过电阻与电压输入端连接、阳极与公共端连接、比较输入极连接于电压输出端和公共端之间串联的电阻之间；前置放大三极管的发射极与公共端连接、基极通过电阻与电压基准电路的阴极连接。该稳压电路的电压输出端的输出电压经电阻分压后送入电压基准电路的比较输入极，与电压基准电路内部的基准电压比较后从电压基准电路的阴极产生相应的阴极控制电流。该阴极控制电流在电阻上产生控制电压。该控制电压经电阻产生对前置放大三极管的基极控制电流，经前置放大三极管电流放大后从前置放大三极管的集电极产生对主功率调压三极管的基极控制电流。通过该基极控制电流调整主功率调压三极管的发射极与集电极之间的电压，实现电压输出端的稳压输出。

在一些实施方式中，本实用新型主功率调压三极管的基极和发射极通过电阻连接。由此，可以减少主功率调压三极管内部发射结电容的影响，提高主功率调压三极管的响应速度。

在一些实施方式中，本实用新型前置放大三极管的基极通过电阻与公共端连接。由此，可以减少前置放大三极管内部发射结电容的影响，提高前置放大三极管的响应速度。

在一些实施方式中，本实用新型还包括串联在前置放大三极管的基极与电压基准电路阴极之间的电阻和电容。由此，可以提高输出响应速度。

本实用新型的稳压电路的电路简单、成本低、可靠性高，输入输出电压差低，且可以提高电源效率，符合实现绿色供电的需要。

附图说明

图1为本实用新型一种实施方式的稳压电路的结构示意图。

图2为本实用新型另一种实施方式的稳压电路的结构示意图。

图3为本实用新型又一种实施方式的稳压电路的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明。

图1示意性地显示了本实用新型一种实施方式的稳压电路的结构。

如图1所示，本实用新型的稳压电路包括电压基准电路U1、前置放大三极管N1和主功率调压三极管P1，其中主功率调压三极管P1连接于电压输入端Vin与电压输出端Vout之间，电压基准电路U1接收电压输出端Vin的输出电压，将根据该输出电压与内部基准电压的比较而产生的第一控制信号 输出至前置放大三极管N1，前置放大三极管N1输出第二控制信号至主功率调压三极管P1，主功率调压三极管P1根据第二控制信号输出调节后的电压。

前置放大三极管N1为N型三极管，主功率调压三极管P1为P型三极管，输出电压经电阻R8和R9分压后输入电压基准电路U1。

电阻R8和R9串联在电压输出端Vout和公共端Gnd之间。

电压基准电路U1的阴极K通过电阻R1与电压输入端Vin连接、阳极A与公共端Gnd连接、比较输入极R连接在电阻R8和R9之间。

主功率调压三极管P1的发射极e与电压输入端Vin连接、集电极c与电压输出端Vout连接、基极b通过电阻R7与前置放大三极管N1的集电极连接。电阻R7串联在前置放大三极管N1的集电极与主功率调压三极管P1的基极之间，用于控制流入主功率调压三极管P1的基极电流，通过该受控基极电流放大主功率调压三极管P1的发射极电流并调整发射极与集电极之间的电压，实现电压输出端Vout的稳压输出。

前置放大三极管N1的发射极与公共端Gnd连接、基极通过电阻R1和R4与电压输入端Vin连接。

电阻R2和电容C1串联在电压基准电路U1的比较输入极R和阴极K之间。具有改善闭环回路的特性，避免本稳压电路产生输出振荡，同时改善输出响应特性。

该稳压电路的电压输出端Vout的输出电压经电阻R8和电阻R9分压后送入电压基准电路U1的比较输入极R，与电压基准电路U1内部的基准电压比较后从电压基准电路U1的阴极K产生相应的阴极控制电流。该阴极控制电流在电阻R1上产生控制电压。该控制电压经电阻R4产生对前置放大三极管N1的基极控制电流，经前置放大三极管N1电流放大后从前置放大三极管N1的集电极产生对主功率调压三极管P1的基极b的基极控制电流。通过该控制电流调整主功率调压三极管P1的发射极e与集电极c之间的电压，实现电压输出端Vout的稳压输出。

当某种原因使得电压输出端Vout的输出电压增大时，经电阻R8和R9分压的电压也随之增大。该输出电压送入电压基准电路U1的比较输入极与电压基准电路U1内部的基准电压相比较。因该分压增大，会使流入电压基准电路U1的阴极的电流增加，导致电阻R1的电压降增加，进而使电阻R4的电压降减少。由此，使流入前置放大三极管N1的基极b端的基极电流减少。经前置放大三极管N1放大后，流入前置放大三极管N1的集电极c端的集电极电流亦减少。由于前置放大N型三极管N1集电极电流经电阻R7控制了主功率调压P型三极管P1基极b端的基极电流，因此前置放大三极管N1的集电极电流的减少导致了经主功率调压三极管P1放大后从其发射极e 端流向集电极c端的集电极电流相应减少。这使得输出电压相应减小，一直到输出电压重新恢复到设定的稳压值上。通过这种反馈控制，实现了输出电压的稳定。

反之亦然，当某种原因使得电压输出端Vout的输出电压减小时，则通过与上述过程相反的反馈控制，会使得主功率调压三极管P1发射极e端流向集电极c端的集电极电流相应增加，使得输出电压相应增加至重新恢复到设定的稳压值上。同样实现了输出电压的稳定。

图2示意性地显示了本实用新型另一种实施方式的稳压电路的结构。

在该实施方式中，电路的基本构成与上述的构成相似，并且还包括连接电压输入端Vin和公共端Gnd的滤波电容C3，以及连接电压输出端Vout和公共端Gnd的滤波电容C4。电压输入端Vin加入滤波电容C3，起到滤除输入端杂波干扰、改善电路动态特性的作用。电压输出端Vout加入滤波电容C4，起到降低负载突变产生的干扰、改善电路动态特性的作用。

如图2所示，该电路还可以包括串联在电阻R4两端之间(即前置放大三极管的基极b与电压基准电路阴极K之间)的电阻R3和电容C2。提高输出响应速度。

此外，在一个实施例中，前置放大N型三极管N1的基极b还可以通过电阻R5与公共端Gnd连接。可以减少前置放大N型三极管N1内部发射结电容的影响，提高前置放大N型三极管N1的响应速度。

在一个实施例中，主功率调压P型三极管P1的基极和发射极还可以通过电阻R6连接。可以减少P型三极管P1内部发射结电容的影响，提高P型三极管P1的响应速度。

在上述实施方式中，电压基准电路U1选用的型号为国家半导体公司的LM431，主功率调压P型三极管P1选用的型号为FZT951，前置放大N型三极管N1选用的型号为2N5551。电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R8、R9选用1/8W功率容量的电阻。本领域技术人员可以通过实验选用电压基准效果较好的器件。

在其它实施方式中，电压基准电路U1还可以选用TL431或TLV431等型号。主功率调压P型三极管P1还可以为FZT949或FZT953等型号。前置放大N型三极管N1还可以为2N3019或DCX56等型号。

R7的功率容量依输入电压的高低和输出电流的大小选定。输入电压越高，输出电流越大，R7的功率容量应越大。

滤波电容C1和C2的耐压依输入电压的大小而定，它们的耐压值应大于输入电压Vin。

上述公开的串联型稳压电路具有极低的输入输出电压差。当负载电流为 0.3A时，电压差可低至0.16V；当负载电流为0.5A时，电压差可低至0.25V；当负载电流为1A时，电压差可低至0.4V。

表一为在几个不同负载电流中，常规的78系列稳压器、1117系列稳压器和本申请稳压电路的输入输出电压差的数据对比。

表一：

由表一可见，与现有的78系列和1117系列通用型低压差串联型稳压电路相比较，上述实施例中的稳压电路的电压差大幅下降。另一方面，上述实施例的串联型稳压电路相对于已有的电路又具有电路简单、成本低、可靠性高的突出优点，可以广泛用于各种电子产品之中，特别适合用于电池供电的各种电子产品之中。

表二为1A和0.8A负载电流条件下，78系列稳压器、1117系列稳压器和本申请稳压电路同为5V电压输出的情况下，可能实现的最大效率的数据对比。这一最大效率的定义是：5V除以5V加上最大输入输出电压差再乘以100％。

表二：

由于本实用新型的稳压电路效率提高，使得主功率调压P型三极管P1的集电极功耗大幅下降，稳压电路产生的热量大幅下降，因此使得本申请中稳压电路的可靠性大幅提高。

图3示意性地显示了本实用新型又一种实施方式的稳压电路的结构。

本实施例是在图2电路的基础上，将串联的R2和C1互换位置，将串联的R3和C2互换位置，其电路的工作原理和电气性能与图1所示的电路完全相同。

Claims (8)

1.稳压电路，其特征在于包括：电压基准电路、前置放大三极管和主功率调压三极管，其中

所述主功率调压三极管连接于电压输入端与电压输出端之间，所述电压基准电路接收电压输出端的输出电压，将根据该输出电压与内部基准电压的比较而产生的第一控制信号输出至所述前置放大三极管，所述前置放大三极管输出第二控制信号至所述主功率调压三极管，所述主功率调压三极管根据所述第二控制信号输出调节后的电压。

2.根据权利要求1所述的稳压电路，其特征在于，在电压基准电路的比较输入极和阴极之间串联有电阻和电容。

3.根据权利要求1所述的稳压电路，其特征在于，所述前置放大三极管为N型三极管，所述主功率调压三极管为P型三极管，所述输出电压经电阻分压后输入所述电压基准电路。

4.根据权利要求3所述的稳压电路，其特征在于，在所述电压输出端和公共端之间具有串联的电阻；

所述主功率调压三极管的发射极与所述电压输入端连接、集电极与所述电压输出端连接、基极通过电阻与所述前置放大三极管的集电极连接；

所述电压基准电路的阴极通过电阻与所述电压输入端连接、阳极与公共端连接、比较输入极连接于所述电压输出端和公共端之间串联的电阻之间；

所述前置放大三极管的发射极与公共端连接、基极通过电阻与所述电压基准电路的阴极连接。

5.根据权利要求4所述的稳压电路，其特征在于，在所述电压基准电路的比较输入极和阴极之间有串联的电阻和电容。

6.根据权利要求3所述的稳压电路，其特征在于，所述主功率调压三极管的基极和发射极通过电阻连接。

7.根据权利要求3所述的稳压电路，其特征在于，所述前置放大三极管的基极通过电阻与公共端连接。

8.根据权利要求3～7任一项所述的稳压电路，其特征在于，还包括串联在前置放大三极管的基极与电压基准电路阴极之间的电阻和电容。