CN208013818U - 交流转直流线性稳压电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种交流转直流线性稳压电路，包括：充电电路，用于接收整流电压，并进行供电；储能电容，用于接收所述充电电压并充电；线性稳压电路，用于进行输出线性稳压处理；启动电路，用于给所述储能电容进行启动供电；有源泄放电路，所述有源泄放电路对所述整流电压进行寄生电容的清零泄放。所述线性稳压电路还包括输出可编程电路，通过芯片一个管脚的浮空、短路接地或一个外接电阻接地这三种不同状态，从而实现输出三个不同的直流电压。上述交流转直流线性稳压电路在充电电路中加入了有源泄放电路，能够有效消除电路中寄生参数的影响，保证系统的正常工作。同时可以降低系统损耗，提高转换效率。

Description

交流转直流线性稳压电路

技术领域

本实用新型涉及集成电路技术领域，特别是涉及一种交流转直流线性稳压电路。

背景技术

电源变换器是电子系统中必不可少的组件。众所周知，电源变换器包括线性变换器和开关电源变换器两种主要类型，在转换方式上又可以分为隔离式和非隔离式两种类型。开关电源变换器能够实现高转换效率，因而在中到大功率场合得到了广泛的应用，而在小功率场合特别是几瓦以下的系统，以线性变换器为主，其中一个重要因素就是线性变换器开始在系统成本上低于开关变换器的成本。

目前市场上存在的应用于很小功率场合且效率较高的无电感交流转直流线性稳压方案主要是应用斩波供电技术，把线性稳压器的供电限制在交流电压的某些相位导通角之内，从而减小损耗。但这样的方案经常会受到电路中寄生参数的影响，导致系统无法正常工作。

实用新型内容

基于此，有必要针对目前的无电感交流转直流线性稳压方案会受到电路中寄生参数的影响，导致系统无法正常工作的问题，提供一种交流转直流线性稳压电路。

一种交流转直流线性稳压电路，包括：充电电路，用于接收市电交流电经整流后的整流电压，并利用所述整流电压中小于设定范围的电压作为充电电压进行供电；储能电容，与所述充电电路的电压输出端连接，以接收所述充电电压并充电；启动电路，与所述储能电容相连，用于接收所述整流电压，给所述储能电容进行启动供电；线性稳压电路，输入端与所述储能电容连接，用于根据所述储能电容提供的电压进行输出线性稳压处理，将所述储能电容的能量以直流稳压的方式进行能量输出；以及有源泄放电路，用于对所述整流电压进行寄生电容的清零泄放。

在其中一个实施例中，所述充电电路包括：储能电容电压检测电路，用于检测所述储能电容电压，输出第一信号给所述充电控制电路；充电输入电压检测电路，用于检测所述整流电压是否小于设定值，并输出第二信号给所述充电控制电路；充电控制电路，用于接收所述第一信号和所述第二信号，并根据接收到的第一信号和第二信号控制所述整流电压给所述储能电容充电；其中，所述有源泄放电路用于接收所述第一信号和所述第二信号，并根据接收到的第一信号和第二信号，控制对所述整流电压进行寄生电容的清零泄放。

在其中一个实施例中，所述有源泄放电路包括：第一电流源，输入所述整流电压后输出电流至所述储能电容；泄放控制模块，用于接收所述第一信号和所述第二信号，并根据所述第一信号和第二信号控制所述第一电流源的开启和关闭。

在其中一个实施例中，所述启动电路包括：第二电流源，输入所述整流电压后输出电流至所述储能电容；启动控制模块，用于接收所述第一信号，并根据所述第一信号控制所述第二电流源的开启和关闭。

在其中一个实施例中，所述第一电流源和第二电流源为同一电流源；所述启动控制模块包括比较单元和一个或门，所述比较单元与所述或门其中一个输入端相连，所述比较单元用于比较所述储能电容电压与预设电压并输出第一信号给所述或门；所述泄放控制模块与所述或门的另一个输入端相连，并输出泄放控制信号给所述或门，所述或门的输出端的输出信号用于控制所述同一电流源开启和关闭。

在其中一个实施例中，所述第一电流源和第二电流源为一个栅极接地的结型场效应晶体管，或者是一个耗尽型的NMOS晶体管串联限流电阻。

在其中一个实施例中，所述启动控制模块包括比较单元和压差电阻，所述比较单元与所述压差电阻相连，所述比较单元用于比较所述储能电容电压与预设电压并输出相应信号，所述压差电阻根据所述比较单元的输出信号将所述NMOS结型场效应晶体管产生的压差转化为电流以进行供能。

在其中一个实施例中，所述线性稳压电路的输入端与所述储能电容相连，所述线性稳压电路包括MOS管、运算放大器、反馈电阻以及输出电压编程电路，所述MOS管、运算放大器和反馈电阻构成负反馈回路以实现稳压输出；所述输出电压编程电路用于使线性稳压电路输出两个以上的直流电压。

在其中一个实施例中，所述充电电路、所述启动电路、所述线性稳压电路以及有源泄放电路集成在一个控制芯片中；所述储能电容在所述控制芯片之外，并为所述控制芯片供电；所述输出电压编程电路通过所述控制芯片一个管脚的浮空、短路接地或者通过一个外接电阻到地这三种不同的管脚连接状态，使所述线性稳压电压输出三种不同的直流电压。

在其中一个实施例中，所述交流转直流线性稳压电路还包括桥式整流电路，所述桥式整流电路的输出与所述充电电路的输入相连，所述整流电路的输入与市电交流电压相连；所述桥式整流电路包括全桥整流和半桥整流。

上述交流转直流线性稳压电路在充电电路中加入了有源泄放电路，能够有效消除电路中寄生参数的影响，保证系统的正常工作。

附图说明

图1为本实用新型的实施例的交流转直流线性稳压电路的示意图；

图2为图1对应的本实用新型的其中一个实施例的交流转直流线性稳压电路的电路图；

图3为图2所示实施例的整流电路输出的馒头波的波形图；

图4为本实用新型其中一个实施例的交流转直流线性稳压电路的充电输入电压检测电路的电路图；

图5为图1对应的本实用新型的其中一个实施例的交流转直流线性稳压电路的整流电路输出的馒头波、馒头波允许开通周期信号和所述VDD电压随时序变化的波形图；

图6为图1对应的本实用新型其中一个实施例的交流转直流线性稳压电路的电路图；

图7为图1对应的本实用新型的另一实施例的交流转直流线性稳压电路的电路图；

图8为图1对应的本实用新型的另一实施例的交流转直流线性稳压电路的电路图；

图9为图1对应的本实用新型的另一实施例的交流转直流线性稳压电路的电路图。

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仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参见图1，图1为本实用新型的实施例的交流转直流线性稳压电路的示意图。

在本实施例中，所述交流转直流线性稳压电路包括整流电路11、充电电路12、有源泄放电路13、储能电容14线性稳压电路15和启动电路16。所述整流电路11对输入电压进行整流成为半正弦的馒头波形电压并输入到所述充电电路12中，所述充电电路12用于接收市电交流电经整流后的整流电压，并利用所述整流电压中小于设定范围的电压作为充电电压进行供电。所述有源泄放电路13，用于对所述整流电压进行寄生电容的清零泄放。所述储能电容14与所述充电电路12的电压输出端连接，以接收所述充电电压并充电。所述线性稳压电路15输入端与所述储能电容14连接，用于根据所述储能电容提供的电压进行输出线性稳压处理，输出所需的直流电压，把所述储能电容的能量以直流稳压的方式进行能量输出。所述启动电路16与所述储能电容14相连，用于接收所述整流电压，给所述储能电容14进行启动供电。

请参见图2，图2为图1对应的本实用新型的其中一个实施例的交流转直流线性稳压电路的电路图。具体地，所述整流电路11包括四个电容组成的全桥整流电路，用于将输入电路的能量进行整流并输出到所述充电电路12。在其它实施例中，所述整流电路11还可以采用其它整流电路，只需起到整流的作用即可。所述整流电路11输出的电压波形为馒头波，如图3所示。

在图2所示的实施例中，所述线性稳压电路15包括功率管T2，运算放大器A2以及反馈电阻R3、R4，所述运算放大器A2的参考电压为Vref3。所述功率管T2、运算放大器和反馈电阻构成负反馈回路，从而实现稳压输出。在其它实施例中，所述线性稳压电路15可以由其它单元组成，只需起到稳压作用即可。

在图2所示的实施例中，所述充电电路12包括储能电容电压检测电路、充电输入电压检测电路和充电控制电路。所述充电输入电压检测电路用于检测所述整流电压是否小于设定值，并输出第二信号给所述充电控制电路。在本实施例中，所述充电输入电压检测电路包括分压电阻R1、R2和比较单元A5，所述比较单元A5内部是一个比较器，把R1/R2的分压值和一个芯片内部固定参考电平进行比较，从而得到馒头波允许开通周期信号即所述第二信号AC_sync信号，并将信号发送给给所述充电控制电路，进入允许开通周期。在其它实施例中，所述比较单元A5内部是一个比较器，把R1/R2的分压值和一个固定参考电平叠加一个正比于馒头波电压的补偿量进行比较，从而得到馒头波允许开通周期信号AC_sync信号，所述充电电路输入电压检测电路的电路图如图4所示。

在图2所示的实施例中，所述储能电容电压检测电路用于检测所述储能电容14电压，输出第一信号给所述充电控制电路。在本实施例中，所述储能电容电压检测电路包括分压电阻R5、R6和迟滞比较器A1，所述比较器A1接收所述分压电阻R5、R6上的分压值并与设定值Vref1、Vref2比较，并将第一信号即所述比较器A1的输出信号VDD_OVP信号传送给所述充电控制电路和所述启动电路16。

在图2所示的实施例中，所述充电控制电路包括与门、门驱动器G1和开关管T1。所述与门同时接收所述AC_sync信号和所述VDD_OVP信号，当所述VDD_OVP信号和所述AC_sync信号均为高电平时，所述与门输出高电平信号给所述门驱动器，所述门驱动器驱动所述开关管T1开通，电网通过整流桥和T1给VDD电容充电。所述整流电路11输出的馒头波、馒头波允许开通周期信号和所述VDD电压随时序变化的波形图如图5所示。

在图2所示的实施例中，所述启动电路16包括高压电流源I1和启动控制模块。所述高压电流源I1用于输入所述整流电压后输出电流至所述储能电容14。所述启动控制模块包括比较器A3，所述比较器A3接收所述VDD_OVP信号以控制所述高压电流源I1的开启和关闭。所述高压电流源I1可以由一个栅极接地的结型场效应NMOS晶体管(JFET)或者耗尽NMOS管组成，通过控制I1的开通来对芯片VDD电容充电，从而完成启动过程。在其它实施例中，也可以采用其它方式如高压启动电路16作为启动电路16。

在图2所示的实施例中，所述有源泄放电路13包括高压电流源I2和泄放控制模块。所述高压电流源I2用于输入所述整流电压后输出电流至所述储能电容14。所述泄放控制模块包括控制器M1，所述控制器M1接收所述AC_sync信号和VDD_low信号，并输出相应信号控制所述高压电流源I2的开启和关闭。所述VDD_low信号由第二检测电路产生，所述第二检测电路由分压电阻R7、R8和比较器A4组成，所述比较器A4接收所述分压电阻R7、R8上的分压值并与设定值Vref3、Vref4比较，输出信号为所述VDD_low信号。所述VDD_low信号检测的是所述VDD电压是否低于设定值，所述VDD_OVP信号检测的也是所述VDD电压是否低于设定值，因此所述控制器M1也可接收所述AC_sync信号和所述VDD_OVP信号，如图6所示。

在图2所示的实施例中，所述线性稳压电路15还包括输出电压编程电路SEL引脚，所述交流转直流线性稳压电路的输出电压由SEL脚进行编程，当SEL脚浮空、接地、或者接一个电阻时，分别对应不同的输出电压，从而完成输出电压的可编程。

在图2所示的实施例中，所述控制器M1只受所述VDD_low信号或者所述VDD_OVP信号控制，不受所述AC_Sync信号控制，当所述VDD_low信号为逻辑1即高电平或所述VDD_OVP信号为逻辑0即低电平时，开通所述高压电流源I2，并且当所述AC_Sync信号为逻辑1即高电平时，所述门驱动器G1开通所述开关管T1，使电流从Drain端流入VDD电容，一方面对VDD电容充电，另一方面把Drain脚的寄生电容清零，使馒头波谷底能够被检测到，从而使系统能够正常工作。在其它实施例中，所述控制器M1不但受所述VDD_low信号或者所述VDD_OVP信号控制，而且也受所述AC_Sync信号控制，当所述VDD_low信号为逻辑1即高电平或所述VDD_OVP信号为逻辑0即低电平时，并且所述AC_Sync信号为逻辑1即高电平时，开通所述高压电流源I2，同时所述门驱动器G1开通所述开关管T1，使电流从Drain端流入VDD电容，一方面对VDD电容充电，另一方面把Drain脚的寄生电容清零，使馒头波谷底能够被检测到，从而使系统能够正常工作。

请参见图7，图7为图1对应的本实用新型的另一实施例的交流转直流线性稳压电路的电路图。

在本实施例中，图2所示实施例中的所述启动电路16的高压电流源和所述有源泄放电路13的高压电流源为同一电流源I1，所述控制器M1的输出端与所述比较器A3的输出端通过一个或门来控制所述高压电流源I1。其余部分与图2所示实施例相同，不再赘述。

请参见图8，图8为图1对应的本实用新型另一实施例的交流转直流线性稳压电路的电路图。

在本实施例中，图2所示实施例中的所述启动电路16的高压电流源用电阻R9、R10替代，所述有源泄放电路13的高压电流源用高压结型场效应NMOS晶体管T3替代。工作时，T3的栅极接地，漏极接T1的漏极。由于T3的源端处于夹断状态，夹断电压为Vpinch，所以Vpinch与VDD的电压差在R9或者R10上产生电流，效果与图2所述实施例中的高压电流源I1和I2效果相同。在其它实施例中，所述R9和R10可以为同一电阻。其余部分与图2所示实施例相同，不再赘述。

请参见图9，图9为图1对应的本实用新型另一实施例的交流转直流线性稳压电路的电路图。

在本实施例中，图2所示实施例中的SEL引脚移除，输出电压固定，由比较器A2的参考电压Vref和分压电阻R11、R12的比值决定。其余部分与图2所示实施例相同，不再赘述。

上述交流转直流线性稳压电路在充电电路12中加入了有源泄放电路13，能够有效消除电路中寄生参数的影响，保证系统的正常工作。同时可以降低系统损耗，提高转换效率。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种交流转直流线性稳压电路，包括：

充电电路，用于接收市电交流电经整流后的整流电压，并利用所述整流电压中小于设定范围的电压作为充电电压进行供电；

储能电容，与所述充电电路的电压输出端连接，以接收所述充电电压并充电；

启动电路，与所述储能电容相连，用于接收所述整流电压，给所述储能电容进行启动供电；

线性稳压电路，输入端与所述储能电容连接，用于根据所述储能电容提供的电压进行输出线性稳压处理，将所述储能电容的能量以直流稳压的方式进行能量输出；以及

有源泄放电路，用于对所述整流电压进行寄生电容的清零泄放。

2.根据权利要求1所述的交流转直流线性稳压电路，其特征在于，所述充电电路包括：

储能电容电压检测电路，用于检测所述储能电容电压，输出第一信号给所述充电控制电路；

充电输入电压检测电路，用于检测所述整流电压是否小于设定值，并输出第二信号给所述充电控制电路；

充电控制电路，用于接收所述第一信号和所述第二信号，并根据接收到的第一信号和第二信号控制所述整流电压给所述储能电容充电；

其中，所述有源泄放电路用于接收所述第一信号和所述第二信号，并根据接收到的第一信号和第二信号，控制对所述整流电压进行寄生电容的清零泄放。

3.根据权利要求2所述的交流转直流线性稳压电路，其特征在于，所述有源泄放电路包括：

第一电流源，输入所述整流电压后输出电流至所述储能电容；

泄放控制模块，用于接收所述第一信号和所述第二信号，并根据所述第一信号和第二信号控制所述第一电流源的开启和关闭。

4.根据权利要求3所述的交流转直流线性稳压电路，其特征在于，所述启动电路包括：

第二电流源，输入所述整流电压后输出电流至所述储能电容；

启动控制模块，用于接收所述第一信号，并根据所述第一信号控制所述第二电流源的开启和关闭。

5.根据权利要求4所述的交流转直流线性稳压电路，其特征在于，所述第一电流源和第二电流源为同一电流源；

所述启动控制模块包括比较单元和一个或门，所述比较单元与所述或门其中一个输入端相连，所述比较单元用于比较所述储能电容电压与预设电压并输出第一信号给所述或门；

所述泄放控制模块与所述或门的另一个输入端相连，并输出泄放控制信号给所述或门，所述或门的输出端的输出信号用于控制所述同一电流源开启和关闭。

6.根据权利要求4或5所述的交流转直流线性稳压电路，其特征在于，所述第一电流源和第二电流源为一个栅极接地的结型场效应晶体管，或者是一个耗尽型的NMOS晶体管串联限流电阻。

7.根据权利要求6所述的交流转直流线性稳压电路，其特征在于，所述启动控制模块包括比较单元和压差电阻，所述比较单元与所述压差电阻相连，所述比较单元用于比较所述储能电容电压与预设电压并输出相应信号，所述压差电阻根据所述比较单元的输出信号将所述NMOS结型场效应晶体管产生的压差转化为电流以进行供能。

8.根据权利要求1所述的交流转直流线性稳压电路，其特征在于，所述线性稳压电路的输入端与所述储能电容相连，所述线性稳压电路包括MOS管、运算放大器、反馈电阻以及输出电压编程电路，所述MOS管、运算放大器和反馈电阻构成负反馈回路以实现稳压输出；

所述输出电压编程电路用于使线性稳压电路输出两个以上的直流电压。

9.根据权利要求8所述的交流转直流线性稳压电路，其特征在于，所述充电电路、所述启动电路、所述线性稳压电路以及有源泄放电路集成在一个控制芯片中；所述储能电容在所述控制芯片之外，并为所述控制芯片供电；所述输出电压编程电路通过所述控制芯片一个管脚的浮空、短路接地或者通过一个外接电阻到地这三种不同的管脚连接状态，使所述线性稳压电压输出三种不同的直流电压。

10.根据权利要求1所述的交流转直流线性稳压电路，其特征在于，所述交流转直流线性稳压电路还包括桥式整流电路，所述桥式整流电路的输出与所述充电电路的输入相连，所述整流电路的输入与市电交流电压相连；所述桥式整流电路包括全桥整流和半桥整流。