CN213990499U - 一种线性恒流恒压电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种线性恒流恒压电路，包括正极输入端IN+、正极输出端OUT+以及设于正极输入端IN+与所述正极输出端OUT+之间的待机开关、电流电压调整开关以及电流取样电路，待机开关包括三极管Q15，三极管Q15的集电极与正极输入端IN+连接，电流电压调整开关包括线性调整管Q8、线性调整管Q10以及MOS管Q3，线性调整管Q8的发射极与线性调整管Q10的基极连接，三级管Q8与线性调整管Q10的集电极分别与三极管Q15的发射极连接；MOS管Q3的漏极与线性调整管Q8的基极连接。利用三极管的截止特性，结合电容的延时升压特点，在不增添设备成本和体积的前提下提供线性恒流电路短路保护功能。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子电路技术领域，具体是一种具有可靠输出短路保护功能的线性恒流恒压电路。
背景技术
在一些需要电路中具有恒流和恒压时，常用的一种有线性电路就是利用三极管或MOS管工作在线性状态来实现恒流恒压功能；另一种是开关电路，利用三极管或MOS管工作在开关状态，并控制其开与关的比例来实现恒流恒压功能。开关型的恒流电路虽然在做大电流及整体转换效率比线性恒流电路好，但在负载动态响应和输出纹波噪声和EMI特性及成本等方面，线性恒流有着其独特优势,没有EMI和纹波大的这些不足。所以在如DALI等这种高速负载变化供电，使用线性电路仍然是首选。而线性恒流电路短路保护功能是电路中不可或缺的功能之一，对提升电路的可靠性至关重要。
目前常用的线性恒流电路中，一般会在电路中直接在正极端加一级线性调整管，此电路的负载输出正负极短路时，调整管并不会停止工作，反而使其承受更大的功耗(功耗＝调整管的接入电压X恒定输出电流)，如一个输入24VDC，输出12V 0.1A电路，在短路时调整管上的功耗大约在2.4W,而正常工作时功耗在1.2W，短路时功耗明显大很多，在长时间持续短路的情况下，调整管可能会损坏，除非对调整管上加独立的散热系统能改善此问题，但是如此无疑将会增大成本，并且会增大设备体积。
实用新型内容
基于此，有必要针对线性恒流电路的负载输出正负极短路时功耗大的技术问题，旨在提供一种具有可靠输出短路保护功能的线性恒流恒压电路。
一种线性恒流恒压电路，包括，
正极线路，包括正极输入端IN+、正极输出端OUT+以及设于所述正极输入端IN+与所述正极输出端OUT+之间的待机开关、电流电压调整开关以及电流取样电路，所述待机开关包括三极管Q15，所述三极管Q15的集电极与所述正极输入端IN+连接，
所述电流电压调整开关包括线性调整管Q8、线性调整管Q10以及MOS管Q3，所述线性调整管Q8的发射极与所述线性调整管Q10的基极连接，所述三级管Q8与所述线性调整管Q10的集电极分别与所述三极管Q15的发射极连接；所述MOS管Q3的漏极与所述线性调整管Q8的基极连接；
负极线路，包括负极输入端IN-与负极输出端OUT-；
控制线路，包括设于所述正极线路与所述负极线路之间的待机控制电路、异常控制电路以及电流恒定控制电路，所述异常控制电路连接于所述正极输出端OUT+与所述待机控制电路之间并与电流电压调整开关连接，所述电流恒定控制电路连接于所述电流取样电路与电流电压调整开关之间，
所述待机控制电路包括MOS管Q14、电阻R26以及电容C11，所述电阻R26与所述电容C11分别连接于所述MOS管Q14的栅极与源极之间，所述MOS管Q14的漏极与所述三极管Q15的基极连接，且所述MOS管Q14的漏极与源极之间还连接有电容C15，
所述异常控制电路包括三极管Q11与二极管D4，所述二极管D4的阳极与所述三极管Q11的集电极连接，
所述三极管Q11的发射极与所述三极管Q15的发射极之间连接有二极管D2；
以及电压监控电路，设于所述正极输入端IN+与所述负极输入端IN-之间并分别与所述待机控制电路及所述异常控制电路连接，所述电压监控电路包括三极管Q12以及MOS管Q13，所述MOS管Q13的漏极分别与所述二极管D4的阴极以及所述MOS管Q14的栅极连接。
进一步的，所述三极管Q12的发射极与所述正极输入端IN+之间连接有电阻R29，所述三极管Q12的集电极与所述负极输入端IN-之间连接有电阻R31，所述三极管Q12的发射极与基极之间连接有电阻R33，所述三极管Q12的集电极与所述MOS管Q13的栅极之间连接有电阻R34.
进一步的，所述三极管Q11的基极与发射极之间连接有电阻R39，所述三极管Q11的基极与所述正极输出端OUT+连接，所述三极管Q11的发射极与所述三极管Q12的基极之间连接有电阻R32。
进一步的，所述线性调整管Q10的发射极与所述正极输出端OUT+连接；所述线性调整管Q8的基极与集电极之间连接有电阻R50；所述MOS管Q3的栅极与所述三极管Q12的集电极之间连接有电阻R52，所述MOS管Q3的栅极与源极之间分别连接有电容C34与电阻R51。
进一步的，所述正极输出端OUT+与所述电流电压调整开关之间连接有电压恒定控制电路。
实施本实用新型的线性恒流恒压电路，利用三极管的截止特性，结合电容的延时升压特点，在电路输出异常短路时，电路整体处于反复开关的保护状态，使线性调整管上的功耗及其温度明显降低，在不增添设备成本和体积的前提下提供线性恒流电路短路保护功能。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型的系统原理图。
图2为本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
下面将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。
请参阅图1-2，本实用新型提供了一种具有可靠输出短路保护功能的线性恒流恒压电路，包括，
正极线路1，包括正极输入端IN+、正极输出端OUT+以及设于正极输入端IN+与正极输出端OUT+之间的待机开关6、电流电压调整开关7以及电流取样电路8，待机开关6包括三极管Q15，三极管Q15的集电极与正极输入端IN+连接，
电流电压调整开关7包括线性调整管Q8、线性调整管Q10以及MOS管Q3，线性调整管Q8的发射极与线性调整管Q10的基极连接，三级管Q8与线性调整管Q10的集电极分别与三极管Q15的发射极连接；MOS管Q3的漏极与线性调整管Q8的基极连接；
负极线路2，包括负极输入端IN-与负极输出端OUT-；
控制线路，包括设于正极线路1与负极线路2之间的待机控制电路3、异常控制电路4以及电流恒定控制电路5，异常控制电路4连接于正极输出端OUT+与待机控制电路3之间并与电流电压调整开关7连接，电流恒定控制电路5连接于电流取样电路8与电流电压调整开关7之间，待机控制电路3包括MOS管Q14、电阻R26以及电容C11，电阻R26与电容C11分别连接于MOS管Q14的栅极与源极之间，MOS管Q14的漏极与三极管Q15的基极连接，且MOS管Q14的漏极与源极之间还连接有电容C15，
异常控制电路4包括三极管Q11与二极管D4，二极管D4的阳极与三极管Q11的集电极连接，
三极管Q11的发射极与所述三极管Q15的发射极之间连接有二极管D2；
以及电压监控电路9，设于正极输入端IN+与负极输入端IN-之间并分别与待机控制电路3及异常控制电路4连接，电压监控电路9包括三极管Q12以及MOS管Q13，MOS管Q13的漏极分别与二极管D4的阴极以及MOS管Q14的栅极连接。
实施本实用新型的线性恒流恒压电路，利用三极管的截止特性，结合电容的延时升压特点，在电路输出异常短路时，电路整体处于反复开关的保护状态，使线性调整管上的功耗及其温度明显降低，在不增添设备成本和体积的前提下提供线性恒流电路短路保护功能。
异常控制电路4与正极输出端子OUT+连接对线路上的用电情况进行采集并对短路、断路、过载等异常情况作出响应，然后反馈到电流电压调整开关7，以起到保护电路的作用以及降低电路的功耗。
电流恒定控制电路通过电流取样电路对正极输出端子OUT+进行电流采集，电流电压调整开关7接收来自异常控制电路、电流恒定控制电路的信号，能够及时对线路中的电流电压作出自适应性的调整。
待机控制电路3接收来自异常控制电路4以及电压监控电路9的线路电压变化信号，然后将该电压变化信号反馈到待机开关触发待机开关进入反复开关的保护状态，提高线路的安全性。
利用三极管的截止特性，结合电容的延时升压特点，在电路输出异常短路时，电路整体处于反复开关的保护状态，使线性调整管上的功耗及其温度明显降低，在不增添设备成本和体积的前提下提供线性恒流电路短路保护功能。
进一步的，三极管Q12的发射极与正极输入端IN+之间连接有电阻R29，三极管Q12的集电极与负极输入端IN-之间连接有电阻R31，三极管Q12的发射极与基极之间连接有电阻R33，所述三极管Q12的集电极与所述MOS管Q13的栅极之间连接有电阻R34。三极管Q12通过接入电阻R29和电阻R31，对三极管Q12起到分压保护作用，避免三极管Q12烧坏；而利用电阻R33和电阻R34的分压特性，为三极管Q12以及MOS管Q13提供截止状态的参考电压。
进一步的，三极管Q11的基极与发射极之间连接有电阻R39，三极管Q11的基极与正极输出端OUT+连接，三极管Q11的发射极与三极管Q12的基极之间连接有电阻R32。三极管Q11对线路进行异常信息采集，通过其发射极上电平升降反馈线路中的异常情况，结构简单，响应迅速。
进一步的，线性调整管Q10的发射极与正极输出端OUT+连接；线性调整管Q8的基极与集电极之间连接有电阻R50；MOS管Q3的栅极与三极管Q12的集电极之间连接有电阻R52，MOS管Q3的栅极与源极之间分别连接有电容C34与电阻R51。本实用新型以电容、电阻构成电流电压取样体系，配合线性调整管Q10构成自适应的线性电流电压调整机制，能够迅速响应，及时且平稳地对线路中作出调整。
进一步的，正极输出端OUT+与电流电压调整开关7之间连接有电压恒定控制电路10。本实用新型利用电压恒定控制电路10构成电压检测闭环，维持线路中电压稳定，确保整体输出稳定的电压。
本实用新型的工作原理为：如图2所示，三级管Q15是待机开关66，在电路正常运行情况下是处于全导通状态，三极管Q12的基极通过电阻R32监控A点电压，在正常时三极管Q12处于截止状态，在输出异常短路时A点电压会降低，A点电压降低后会使三级管Q12导通，三级管Q12导通后通过其集电极控制使MOS管Q13和MOS管Q3导通，MOS管Q3导通后电流电压调整开关77中的线性调整管Q8和线性调整管Q10关闭，同时MOS管Q13控制MOS管Q14始终处于截止状态，从而使三级管Q15处于导通状态，这时电流电压调整开关77中的线性调整管Q8和线性调整管Q10处于关闭状态，A点电压开始上升并通过电阻R38对电容C14充电，电容两端电压上升到一定值时，又因正极输出端OUT+和负极输出端OUT-是短路状态，这时三极管Q11是导通的，在加上三极管Q12这时已经处于截止状态，三极管Q11的集电极通过二极管D4和电阻R30控制MOS管Q14进入导通状态，MOS管Q14导通就迫使三极管Q15关闭，三极管Q15关闭后，因后级线性恒流电路处于开启状态，A点电压就会下降，A电压下降后又关闭后级线性电路，这时就进入反复开关状态的保护状态。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。
Claims (5)
1.一种线性恒流恒压电路，其特征在于，包括，
正极线路，包括正极输入端IN+、正极输出端OUT+以及设于所述正极输入端IN+与所述正极输出端OUT+之间的待机开关、电流电压调整开关以及电流取样电路，所述待机开关包括三极管Q15，所述三极管Q15的集电极与所述正极输入端IN+连接，
所述电流电压调整开关包括线性调整管Q8、线性调整管Q10以及MOS管Q3，所述线性调整管Q8的发射极与所述线性调整管Q10的基极连接，所述线性调整管Q8与所述线性调整管Q10的集电极分别与所述三极管Q15的发射极连接；所述MOS管Q3的漏极与所述线性调整管Q8的基极连接；
负极线路，包括负极输入端IN-与负极输出端OUT-；
控制线路，包括设于所述正极线路与所述负极线路之间的待机控制电路、异常控制电路以及电流恒定控制电路，所述异常控制电路连接于所述正极输出端OUT+与所述待机控制电路之间并与电流电压调整开关连接，所述电流恒定控制电路连接于所述电流取样电路与电流电压调整开关之间，
所述待机控制电路包括MOS管Q14、电阻R26以及电容C11，所述电阻R26与所述电容C11分别连接于所述MOS管Q14的栅极与源极之间，所述MOS管Q14的漏极与所述三极管Q15的基极连接，且所述MOS管Q14的漏极与源极之间还连接有电容C15，
所述异常控制电路包括三极管Q11与二极管D4，所述二极管D4的阳极与所述三极管Q11的集电极连接；所述三极管Q11的发射极与所述三极管Q15的发射极之间连接有二极管D2；以及
电压监控电路，设于所述正极输入端IN+与所述负极输入端IN-之间并分别与所述待机控制电路及所述异常控制电路连接，所述电压监控电路包括三极管Q12以及MOS管Q13，所述MOS管Q13的漏极分别与所述二极管D4的阴极以及所述MOS管Q14的栅极连接。
2.根据权利要求1所述线性恒流恒压电路，其特征在于，所述三极管Q12的发射极与所述正极输入端IN+之间连接有电阻R29，所述三极管Q12的集电极与所述负极输入端IN-之间连接有电阻R31，所述三极管Q12的发射极与基极之间连接有电阻R33，所述三极管Q12的集电极与所述MOS管Q13的栅极之间连接有电阻R34。
3.根据权利要求2所述线性恒流恒压电路，其特征在于，所述三极管Q11的基极与发射极之间连接有电阻R39，所述三极管Q11的基极与所述正极输出端OUT+连接，所述三极管Q11的发射极与所述三极管Q12的基极之间连接有电阻R32。
4.根据权利要求3所述线性恒流恒压电路，其特征在于，所述线性调整管Q10的发射极与所述正极输出端OUT+连接；所述线性调整管Q8的基极与集电极之间连接有电阻R50；所述MOS管Q3的栅极与所述三极管Q12的集电极之间连接有电阻R52，所述MOS管Q3的栅极与源极之间分别连接有电容C34与电阻R51。
5.根据权利要求1至4任一项所述线性恒流恒压电路，其特征在于，所述正极输出端OUT+与所述电流电压调整开关之间连接有电压恒定控制电路。
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| CN202022435466.8U CN213990499U (zh) | 2020-10-28 | 2020-10-28 | 一种线性恒流恒压电路 |
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2020
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Cited By (2)
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