CN213783140U

CN213783140U - 一种适用于宽输入电压开关电源辅助供电的线性稳压电路

Info

Publication number: CN213783140U
Application number: CN202022841016.9U
Authority: CN
Inventors: 张志阳; 郝克鹏; 刘佳慧; 刘心漪; 林彬超
Original assignee: CETC 43 Research Institute
Current assignee: CETC 43 Research Institute
Priority date: 2020-11-30
Filing date: 2020-11-30
Publication date: 2021-07-23
Anticipated expiration: 2030-11-30

Abstract

本实用新型公开了稳压电路领域的一种适用于宽输入电压开关电源辅助供电的线性稳压电路，包括电阻R1、稳压二极管V2与扩流管V1，所述电阻R1的第一端连接输入电压端，第二端连接扩流管V1的第一端，扩流管V1的的第二端连接稳压二极管V2的阴极，第三端以及稳压二极管V2的阳极连接地线；还包括连接在输入电压端与扩流管V1之间的恒流模块，所述扩流管V1的第一端或第三端作为电压输出端。本实用新型采用恒流模块代替原有的偏置电阻，电路简单、安全、可靠；有效地减小了线性稳压电路的功耗，有利于提高开关电源的效率，相较传统电路更适合宽输入电压开关电源辅助供电线性稳压电路使用。

Description

一种适用于宽输入电压开关电源辅助供电的线性稳压电路

技术领域

本实用新型涉及稳压电路领域，具体是一种适用于宽输入电压开关电源辅助供电的线性稳压电路。

背景技术

在开关电源的设计中，辅助供电线性稳压电路一般采用图1所示的电路结构。图1中，稳压二极管V2在输入低端电压(VINL)下的偏置电流通常设计成2mA左右，稳压二极管V2的偏置电阻R2的阻值由输入低端电压、稳压二极管V2的稳压值VZ及2mA偏置电流确定；输入高端电压(VINH)时，稳压二极管V2的偏置电流远大于2mA，偏置电阻R2的功耗较输入低端电压时增加数倍，开关电源的输入电压范围越宽，偏置电阻R2在输入高端下的功耗越大,这种功率损耗降低了开关电源的转换效率，特别对中小功率开关电源的影响更大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种适用于宽输入电压开关电源辅助供电的线性稳压电路，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种适用于宽输入电压开关电源辅助供电的线性稳压电路，包括电阻R1、稳压二极管 V2与扩流管V1，所述电阻R1的第一端连接输入电压端，第二端连接扩流管V1的第一端，扩流管V1的第二端连接稳压二极管V2的阴极，第三端以及稳压二极管V2的阳极连接地线；其特征在于，还包括连接在输入电压端与扩流管V1之间的恒流模块，所述扩流管V1的第一端或第三端作为电压输出端。

作为本实用新型的改进方案，所述恒流模块为恒流二极管V3，所述恒流二极管V3的阳极连接输入电压端，阴极连接稳压二极管的阴极。

作为本实用新型的改进方案，所述扩流管V1为NPN型三极管或N沟道的MOS管，扩流管V1的集电极或漏极连接电阻R1的第二端，发射极或源极作为电压输出端连接地线，基极或栅极连接稳压二极管V2的阴极。

作为本实用新型的改进方案，还包括用于滤波的电容C1，电容C1连接在扩流管V1的源极与地线之间。

作为本实用新型的改进方案，所述扩流管V1为PNP型三极管或P沟道的MOS管，扩流管V1的发射极或源极作为电压输出端并连接电阻R1的第二端，集电极或漏极连接地线，基极或栅极连接稳压二极管V2的阴极。

作为本实用新型的改进方案，所述扩流管V1的集电极或漏极与地线之间还连接有恒流二极管V4，所述恒流二极管V4的阳极连接扩流管V1的集电极或漏极，阴极连接地线。

有益效果：

(1)本实用新型采用恒流模块代替原有的偏置电阻，有效地减小了线性稳压电路的功耗，有利于提高开关电源的效率；

(2)采用恒流模块实现恒定电流，电路简单、安全、可靠。

附图说明

图1是传统的开关电源辅助供电线性稳压电路结构示意图；

图2是本实用新型实施例1的电路结构示意图；

图3是恒流二极管V3(CRD)的一种V-I输出特性；

图4为本实用新型实施例2的电路结构示意图；

图5为本实用新型实施例3的电路结构示意图。

图中：1-稳压电路；2-输出扩流电路。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1，传统的开关电源辅助供电线性稳压电路包括电阻R1、三极管V1、电容C1、偏置电阻R2与稳压二极管V2，电阻R1的第一端连接输入电压端，第二端连接三极管V1的集电极，三极管V1为NPN型三极管，其基极连接稳压二极管V2的阴极，发射极作为输出电压端并连接电容C1的第一端，电容C1的第二端与稳压二极管V2的阳极连接地线；偏置电阻R2的第一端连接输入电压端，第二端连接稳压二极管V2的阴极。

在输入低端电压(VINL)时确定偏置电阻R2的阻值，首先设置稳压二极管电流IZ＝2mA，三极管V1的基极电流极小，计算时忽略不计，则R2＝(VINL-VZ)/IZ，其中VZ为稳压二极管V2的稳压值。

以输入电压9V～60V宽范围DC/DC为例，选用6V的稳压二极管V2，即VZ＝6V，设置IZ＝2mA，则R2＝(VINL-VZ)/IZ＝(9V-6V)/2mA＝1.5KΩ，此时偏置电阻R2的功耗为6mW，稳压二极管V2的功耗为12mW，则稳压电路的总功耗为18mW。

输入高端电压(VINH)时，稳压二极管中的电流IZH＝(VINH-VZ) /R2＝(60V-6V)/1.5KΩ＝36mA，偏置电阻R2的功耗为1944mW，稳压二极管V2的功耗为 216mW，则稳压电路的总功耗为2160mW，是输入低端的120倍。

实施例1，如图2所示，一种适用于宽输入电压开关电源辅助供电的线性稳压电路，包括电阻R1、三极管V1与稳压二极管V2，三极管V1为NPN型三极管，并作为扩流管。电阻 R1的第一端连接输入电压端，第二端连接三极管V1的集电极。三极管V1的基极连接稳压二极管V2的阴极，发射极作为输出电压端并连接地线；还包括恒流模块，恒流模块优选为恒流二极管V3，恒流二极管V3的阳极连接输入电压端，阴极连接稳压二极管V2的阴极。则，恒流二极管V3与稳压二极管V2构成稳压电路1，电阻R1与三极管V1构成输出扩流电路。

本实施方式中，还包括用于滤波的电容C1，电容C1连接在三极管V1的发射极与地线之间。

如图3所示，本实施方式中，恒流二极管V3的恒流值为2mA，开启电压约为1V，最高耐压约为240V。还以输入电压9V～60V宽范围DC/DC为例，选用VZ＝6V的稳压二极管V2。

输入低端电压时，稳压电路1的功耗为：9V×2mA＝18mW，与传统电路的功耗相同；输入高端电压时，稳压电路1的功耗为：60V×2mA＝120mW，与传统电路的功耗2160mW 相比：120÷2160＝5.56％，仅是传统电路功耗的5.56％。也即本实施方式中，电路输入高端时的功耗比传统电路的功耗减小2W多，对提高宽输入电压中小功率开关电源的效率起到了积极作用。例如：9V～60V宽输入开关电源输出功率10W，高端效率将提高20％；开关电源输出功率50W，高端效率将提高4％。

本实施方式中，NPN型的三极管V1还可以替换为N沟道的MOS管，MOS管V1的漏极连接电阻R1的第二端，源极作为电压输出端连接地线，栅极连接稳压二极管V2的阴极。

实施例2，如图4所示，一种适用于宽输入电压开关电源辅助供电的线性稳压电路，包括电阻R1、三极管V1与稳压二极管V2，三极管V1为PNP型三极管，并作为扩流管。电阻 R1的第一端连接输入电压端，第二端连接三极管V1的发射极，发射极作为输出电压端。三极管V1的基极连接稳压二极管V2的阴极，集电极连接地线；还包括恒流模块，恒流模块优选为恒流二极管V3，恒流二极管V3的阳极连接输入电压端，阴极连接稳压二极管V2的阴极。则，恒流二极管V3与稳压二极管V2构成稳压电路1，电阻R1与三极管V1构成输出扩流电路。

本实施例的恒流原理与实施例1中的表述相同，不再赘述。此外，本实施方式中，PNP 型的三极管V1还可以替换为P沟道的MOS管，MOS管V1的源极作为电压输出端并连接电阻R1的第二端，漏极连接地线，栅极连接稳压二极管V2的阴极。

实施例3，如图5所示，本实施例在实施例2的基础上做出改进，在扩流管V1的集电极或漏极与地线之间连接有恒流二极管V4，恒流二极管V4的阳极连接扩流管V1的集电极或漏极，阴极连接地线。恒流二极管V4用于对扩流管V1的集电极或漏极电流进行限流控制，扩流管V1所需的电流由电压输入端VIN通过电阻R2提供，以降低扩流管V1的功耗。

恒流二极管的开启电压只有1V左右、耐压可达数百伏，更适合宽输入电压开关电源辅助供电线性稳压电路使用。虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

故以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用来限定本申请的实施范围；即凡依本申请的权利要求范围所做的各种等同变换，均为本申请权利要求的保护范围。

Claims

1.一种适用于宽输入电压开关电源辅助供电的线性稳压电路，包括电阻R1、稳压二极管V2与扩流管V1，所述电阻R1的第一端连接输入电压端，第二端连接扩流管V1的第一端，扩流管V1的第二端连接稳压二极管V2的阴极，第三端以及稳压二极管V2的阳极连接地线；其特征在于，还包括连接在输入电压端与扩流管V1之间的恒流模块，所述扩流管V1的第一端或第三端作为电压输出端。

2.根据权利要求1所述的一种适用于宽输入电压开关电源辅助供电的线性稳压电路，其特征在于，所述恒流模块为恒流二极管V3，所述恒流二极管V3的阳极连接输入电压端，阴极连接稳压二极管的阴极。

3.根据权利要求2所述的一种适用于宽输入电压开关电源辅助供电的线性稳压电路，其特征在于，所述扩流管V1为NPN型三极管或N沟道的MOS管，扩流管V1的集电极或漏极连接电阻R1的第二端，发射极或源极作为电压输出端连接地线，基极或栅极连接稳压二极管V2的阴极。

4.根据权利要求3所述的一种适用于宽输入电压开关电源辅助供电的线性稳压电路，其特征在于，还包括用于滤波的电容C1，电容C1连接在扩流管V1的源极与地线之间。

5.根据权利要求2所述的一种适用于宽输入电压开关电源辅助供电的线性稳压电路，其特征在于，所述扩流管V1为PNP型三极管或P沟道的MOS管，扩流管V1的发射极或源极作为电压输出端并连接电阻R1的第二端，集电极或漏极连接地线，基极或栅极连接稳压二极管V2的阴极。

6.根据权利要求5所述的一种适用于宽输入电压开关电源辅助供电的线性稳压电路，其特征在于，所述扩流管V1的集电极或漏极与地线之间还连接有恒流二极管V4，所述恒流二极管V4的阳极连接扩流管V1的集电极或漏极，阴极连接地线。