CN215897582U - 一种基于泄放电阻的稳压电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于泄放电阻的稳压电路，克服了现有技术的输入电压和动态负载大时对电源进行稳压导致的剩余电流过大、稳压工作管过热增加电源风险的问题，包括依次连接的输入模块、稳压模块和输出模块，输入模块采用交流电源，稳压模块包括稳压二极管、用于充电的充电模块和用于泄放剩余电流的放电模块，充电模块与输入模块和输出模块连接，放电模块与输入模块和输出模块连接，稳压二极管正极接地。本发明通过稳压管与三极管结合的方式，实现了用小功率二极管满足大功率输出的需求，采用泄放电阻可以消耗电路中的多余能量，减小关键器件尤其是稳压二极管的功率消耗使其工作在稳定电流模式下，相比于传统模式工作更加稳定可靠。

Description

一种基于泄放电阻的稳压电路

技术领域

本发明涉及电源稳压技术领域，尤其是涉及一种基于泄放电阻的稳压电路。

背景技术

RC电源应用广泛，其工作原理是利用电容在特定交流信号频率下产生的容抗来限制最大的工作电流。RC电源整流后需要进行稳压，选取稳压的值需要综合考虑后端负载的消耗以及前端电源的输入范围。

现有RC电源整流后一般通过稳压管进行稳压，剩余电流通过稳压管发热泄放。在某些应用中，既要求宽范围的输入电压，又要求很大的动态负载，这种情况下通过稳压管进行稳压，剩余电流会很大，会存在稳压管工作过热的问题，从而增加电源的风险。

发明内容

本发明是为了克服现有技术的输入电压和动态负载大时对电源进行稳压导致的剩余电流过大、稳压工作管过热增加电源风险的问题，提供一种基于泄放电阻的稳压电路，获得大功率输出的稳压电路，剩余电流可以通过电阻泄放，解决了电源本身发热过高的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于泄放电阻的稳压电路，包括依次连接的输入模块、稳压模块和输出模块，输入模块采用交流电源，稳压模块包括稳压二极管、用于充电的充电模块和用于泄放剩余电流的放电模块，充电模块与输入模块和输出模块连接，放电模块与输入模块和输出模块连接，稳压二极管正极接地。

本发明采用小功率稳压管获得较大功率输出的稳压电路，且剩余电流可以通过电阻泄放，具体方案为，交流电源经过输入模块和稳压模块在稳压二极管上形成稳定电压，当输出电压与稳定电压差值大于0.7V，充电电路开始向后级电路充电，输出电压逐渐升高，当输出电压达到设定值后，电压逐渐升高，放电电路开始通过泄放电阻释放剩余电流，如果后级电路消耗的电流增加导致输出模块的输出电压下降，充电电路又开始向后级电路充电，放电电路停止工作。上述过程不断往复实现电源稳压。

作为优选，所述充电模块包括NPN型三极管，NPN型三极管基极与稳压二极管负极连接，NPN型三极管发射极与输出模块连接。

作为优选，所述放电模块包括PNP型三极管，PNP型三极管基极连接有一电阻并通过电阻与稳压二极管负极连接，PNP型三极管发射极与充电模块连接。

本发明的技术方案通过稳压管与三极管结合的方式，实现了用小功率二极管满足大功率输出的需求。

作为优选，所述输入模块包括交流电源、电阻R1、电容C1和二极管D2，交流电源正向输入端与电阻R1一端连接，电阻R1另一端与电容C1连接，电容C1另一端分别与稳压模块输入端和二极管D2负极连接，交流电源负向输入端与二极管正极均接地。

作为优选，所述充电模块包括三极管Q1和电阻R3，稳压二极管为D1，电阻R3一端与三极管Q1集电极连接，电阻R3另一端分别与三极管Q1基极和稳压二极管D1负极连接，稳压二极管D1负极稳定电压值为VD，三极管Q1集电极电压为VZ。

作为优选，所述稳压二极管D1型号为1N47xx。

作为优选，所述放电模块包括三极管Q2，电阻R2和电阻R4，稳压二极管为D1，三极管Q2基极与电阻R2一端连接，三极管Q2集电极与电阻R4一端连接，电阻R2另一端与稳压二极管D1负极连接，电阻R4另一端接地。

电阻R4作为泄放电阻，采用泄放电阻可以消耗电路中的多余能量，减小关键器件尤其是稳压二极管的功率消耗使其工作在稳定电流模式下，相比于传统模式工作更加稳定可靠。

作为优选，所述输出模块包括输出电压V-OUT、电容C2和电解电容C3，输出电压V-OUT分别与电容C2一端和电解电容C3正极连接，电容C2另一端和电解电容C3负极接地。

作为优选，所述稳压模块还包括电阻R10和可调电阻R12，所述稳压二极管型号为TL431，可调电阻R12固定端一端和调节端均与输出模块连接，稳压二极管为U1，稳压二极管U1参考极与可调电阻R12固定端另一端连接，稳压二极管U1阳极和输入模块交流电源负向输入端与地端连接。

作为优选，输入模块包括交流电源、电阻R5、电容C4和二极管D3；稳压模块的充电电路包括三极管Q3和电阻R7，放电电路还包括三极管Q4、电阻R8和电阻R6，输出模块包括输出电压V-OUT、电容C5和电解电容C6；

交流电源正向输入端与电阻R5一端连接，电阻R5另一端与电容C4一端连接，电容C4另一端分别与二极管D3负极、三极管Q4发射极、电阻R7一端和三极管Q3集电极连接，三极管Q4集电极与电阻R8一端连接，三极管Q4基极与电阻R6一端连接，电阻R6另一端分别与电阻R7一端、三极管Q3基极和稳压二极管U1阴极连接，可调电阻R12固定端一端和调节端与输出电压V-OUT、电容C5一端和电解电容C6正极连接，交流电源负向输入端、三极管D3正极、电阻R8另一端、稳压二极管U1阳极、电阻R10另一端、电容C5另一端和电解电容C6负极均接地，三极管Q3集电极电压为VZ，三极管Q3基极与稳压二极管U1之间电压为VD。

本发明的第二个方案采用精密可调基准TL431来完成，输出电压可以通过调节可调电阻R12设定，电路调节原理与上一个方案采用稳压管时相同，区别是采用TL431的方案输出电压精度更高、目标电压设定更加灵活，成本略高于1N47xx。

因此，本发明具有如下有益效果：

1. 本发明的技术方案通过稳压管与三极管结合的方式，实现了用小功率二极管满足大功率输出的需求；

2. 采用泄放电阻可以消耗电路中的多余能量，减小关键器件尤其是稳压二极管的功率消耗使其工作在稳定电流模式下，相比于传统模式工作更加稳定可靠；

3. 输出电压精度更高、目标电压设定更加灵活。

附图说明

图1是实施例1的电路原理图。

图2是实施例1稳压二极管的功率温度曲线图。

图3是实施例2的电路原理图。

图中：1、输入模块 2、稳压模块 21、充电模块 22、放电模块 3、输出模块。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例1：

本实施例提供了一种基于泄放电阻的稳压电路，如图1所示，包括输入模块1、稳压模块2和输出模块3，按照输入模块1、稳压模块2、输出模块3的顺序依次连接，稳压模块2包括充电模块21、放电模块22和稳压二极管D1，稳压二极管D1型号为1N47xx，充电模块21与输入模块1和输出模块3连接，放电模块22与输入模块1和输出模块3连接，稳压二极管D1正极接地。

输入模块1包括交流电源、电阻R1、电容C1和二极管D2，交流电源正向输入端与电阻R1一端连接，电阻R1另一端与电容C1连接，电容C1另一端分别与稳压模块2输入端和二极管D2负极连接，交流电源负向输入端与二极管正极均接地。

充电模块21包括三极管Q1和电阻R3，稳压二极管为D1，电阻R3一端与三极管Q1集电极连接，电阻R3另一端分别与三极管Q1基极和稳压二极管D1负极连接，稳压二极管D1负极稳定电压值为VD，三极管Q1集电极电压为VZ，三极管Q1为NPN型三极管。

放电模块22包括三极管Q2，电阻R2和电阻R4，稳压二极管为D1，三极管Q2基极与电阻R2一端连接，三极管Q2集电极与电阻R4一端连接，电阻R2另一端与稳压二极管D1负极连接，电阻R4另一端接地，三极管Q2为PNP型三极管。

输出模块3包括输出电压V-OUT、电容C2和电解电容C3，输出电压V-OUT分别与电容C2一端和电解电容C3正极连接，电容C2另一端和电解电容C3负极接地。

本实施例RC限流值约为30mA，如果目标电压值高于30V，则其输出功率约为1W，在实际使用中需要考虑电网谐波产生的电流及器件温升，至少需要用3W以上的稳压管，这样参数的器件比较难找到，而且稳压管在使用中如果结温超过80℃，其所允许的功耗直线下降，所以在实际电路中使用此类大功率稳压管是存在很大风险的。

如图2所示为稳压二极管的功率温度曲线，可以明显看到温度超过75℃后其允许功率的下降情况，而75℃是大多数工业电器的正常工作温度，还要考虑到器件本身的温升。

本实施例工作过程如下：交流电源输入经过电阻R1、电容C1后，经限流电阻R3，在稳压二极管D1上形成稳定电压VD，当输出电压V-OUT与稳压值VD差值大于0.7V，三极管Q1开始向后级电路充电，随着输出电压V-OUT逐渐升高，流经三极管Q1的电流逐渐减小，最终V-OUT稳定在稳压值-0.7V。当输出电压V-OUT达到设定值后，由于流经三极管Q1的电流减小，VZ电压逐渐升高，当压差大于0.7V，三极管Q2开始通过泄放电阻R4释放多余的电流。如果后级电路消耗的电流增加，导致输出电压V-OUT下降，则三极管Q1又开始向后级电路充电，VZ下降，泄放回路停止工作。以上过程不断反复，实现稳压。

实施例2：

本实施例工作原理与实施例1相同，具体如图3所示，包括输入模块1、输出模块3、稳压模块2，稳压模块2包括充电电路21、放电电路22、稳压二极管U1、电阻R10和可调电阻R12，稳压二极管U1型号为TL431。

输入模块1包括交流电源、电阻R5、电容C4和二极管D3；稳压模块2的充电电路21包括三极管Q3和电阻R7，放电电路22还包括三极管Q4、电阻R8和电阻R6，输出模块3包括输出电压V-OUT、电容C5和电解电容C6；

交流电源正向输入端与电阻R5一端连接，电阻R5另一端与电容C4一端连接，电容C4另一端分别与二极管D3负极、三极管Q4发射极、电阻R7一端和三极管Q3集电极连接，三极管Q4集电极与电阻R8一端连接，三极管Q4基极与电阻R6一端连接，电阻R6另一端分别与电阻R7一端、三极管Q3基极和稳压二极管U1阴极连接，可调电阻R12固定端一端和调节端与输出电压V-OUT、电容C5一端和电解电容C6正极连接，交流电源负向输入端、三极管D3正极、电阻R8另一端、稳压二极管U1阳极、电阻R10另一端、电容C5另一端和电解电容C6负极均接地，三极管Q3集电极电压为VZ，三极管Q3基极与稳压二极管U1之间电压为VD。

本实施例采用精密可调基准TL431来完成，输出电压可以通过调节可调电阻R12设定，电路调节原理与实施例1采用稳压管时相同，V-OUT=(1+R12/R10)*2.5V，区别是采用TL431的方案输出电压精度更高、目标电压设定更加灵活，成本略高于1N47xx。

上述实施例对本发明的具体描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，本领域的技术工程师根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整均落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于泄放电阻的稳压电路，其特征是，包括依次连接的输入模块（1）、稳压模块（2）和输出模块（3），输入模块（1）采用交流电源，稳压模块（2）包括稳压二极管、用于充电的充电模块（21）和用于泄放剩余电流的放电模块（22），充电模块（21）与输入模块（1）和输出模块（3）连接，放电模块（22）与输入模块（1）和输出模块（3）连接，稳压二极管正极接地。

2.根据权利要求1所述的一种基于泄放电阻的稳压电路，其特征是，所述充电模块（21）包括NPN型三极管，NPN型三极管基极与稳压二极管负极连接，NPN型三极管发射极与输出模块（3）连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于泄放电阻的稳压电路，其特征是，所述放电模块（22）包括PNP型三极管，PNP型三极管基极连接有一电阻并通过电阻与稳压二极管负极连接，PNP型三极管发射极与充电模块（21）连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于泄放电阻的稳压电路，其特征是，所述输入模块（1）包括交流电源、电阻R1、电容C1和二极管D2，交流电源正向输入端与电阻R1一端连接，电阻R1另一端与电容C1连接，电容C1另一端分别与稳压模块（2）输入端和二极管D2负极连接，交流电源负向输入端与二极管正极均接地。

5.根据权利要求1或2所述的一种基于泄放电阻的稳压电路，其特征是，所述充电模块（21）包括三极管Q1和电阻R3，稳压二极管为D1，电阻R3一端与三极管Q1集电极连接，电阻R3另一端分别与三极管Q1基极和稳压二极管D1负极连接，稳压二极管D1负极稳定电压值为VD，三极管Q1集电极电压为VZ。

6.根据权利要求5所述的一种基于泄放电阻的稳压电路，其特征是，所述稳压二极管D1型号为1N47xx。

7.根据权利要求1或2所述的一种基于泄放电阻的稳压电路，其特征是，所述放电模块（22）包括三极管Q2，电阻R2和电阻R4，稳压二极管为D1，三极管Q2基极与电阻R2一端连接，三极管Q2集电极与电阻R4一端连接，电阻R2另一端与稳压二极管D1负极连接，电阻R4另一端接地。

8.根据权利要求1或2所述的一种基于泄放电阻的稳压电路，其特征是，所述输出模块（3）包括输出电压V-OUT、电容C2和电解电容C3，输出电压V-OUT分别与电容C2一端和电解电容C3正极连接，电容C2另一端和电解电容C3负极接地。

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