CN217693089U - 一种用于音频等效大容量电容的电源电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于音频等效大容量电容的电源电路，包括电源输入端、限流电路、调整电路、恒流电路、有源滤波电路、误差比较放大电路、电压基准电路、采样电路、分流稳压电路和电流输出端。本实用新型通过MOS管和负载并联且长期处于导通状态，可以实现极低的动态内阻，比常规的稳压电源的动态内阻低100倍以上，非常适合大动态、电流剧烈波动的音乐信号处理领域。

Description

一种用于音频等效大容量电容的电源电路

技术领域

本实用新型属于电源电路技术领域，具体涉及一种用于音频等效大容量电容的电源电路。

背景技术

基于音频的宽频率范围(20Hz--20KHz最高频率是最低频率的1000倍)和音乐的高动态(>120db)，电源供应很难在全频域范围应对剧烈起伏的大电流而做到频率之间不互相串扰，实际测试各类音响用电源都有一个相同的现象：频率越低电源内阻越高对放大电路能提供的瞬态电流越小，造成的现象就是低音拉垮(不宽松、不结实、无质感、无下潜)，声音的音场变窄；行业通用的方法是增加音频电容，专业大容量的音频电容在超低频段(小于100Hz)可提供充足的瞬态大电流及极低的低频动态内阻，因此音频电容在音响行业通常成为各厂商用来对声音调音的重要手段。由于大容量电容价格昂贵且体积庞大无法塞进体积受限、空间狭小的便携(移动)音频产品中，造成便携(移动)产品全部存在低频下潜不足、声音不厚实、声音无气势、声场不开阔的弊端。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种用于音频等效大容量电容的电源电路。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

本实用新型实施例提供一种用于音频等效大容量电容的电源电路，包括电源输入端、限流电路、调整电路、恒流电路、有源滤波电路、误差比较放大电路、电压基准电路、采样电路、分流稳压电路和电流输出端，所述电源输入端与限流电路连接，所述限流电路根据电路实际的最大电流设定限定电流，经过调整电路输出电流给至分流稳压电路，所述采样电路获取电流输出端的取样电压与电压基准电路同时输送误差比较放大电路进行比较，比较后的误差电压输出到分流稳压电路校正电压输出，形成稳压，所述恒流电路和有源滤波电路连接于调整电路上。

本实用新型优选地，所述限流电路包括第一电阻器和第一三极管，所述第一电阻器的第一端分别与电源输入端和第一三极管的发射极连接，所述第一电阻器的第二端与第一三极管的基极连接。

本实用新型优选地，所述调整电路包括第二三极管，所述第二三极管的发射极与第一三极管的基极连接，所述第二三极管的基极与第一三极管的集电极连接。

本实用新型优选地，所述恒流电路包括第二电阻器和第一恒流源，所述第二电阻器的第一端分别与第一三极管的集电极和第二三极管的基极连接，所述第二电阻器的第二端与第一恒流源的第一端连接，所述第一恒流源的第二端与第一电容器的第二端连接。

本实用新型优选地，所述有源滤波电路第二电容器和第二恒流源，所述第二电容器的第一端分别与第一恒流源的第一端和第二恒流源的第一端连接。

本实用新型优选地，所述误差比较放大电路包括第四电阻器和第三恒流源，所述第三恒流源的第一端与第二三极管的集电极连接，所述第三恒流源的第二端与第四电阻器的第一端连接。

本实用新型优选地，所述采样电路包括二极管和第三三极管，所述二极管的负极与第二三极管的集电极连接，所述二极管的正极与第一三极管的基极连接，所述第三三极管的集电极串联电压基准电路后与第三恒流源的第二端连接。

本实用新型优选地，所述电压基准电路包括第五电阻器，所述第五电阻器的第一端与二极管的正极连接，所述第五电阻器的第二端与第三三极管的基极连接。

本实用新型优选地，所述分流稳压电路包括MOS管和第四恒流源，所述MOS管的栅极与第四电阻器的第二端连接，所述MOS管的漏极分别与第二三极管的集电极、二极管的负极、第三恒流源的第一端、第四恒流源的第一端和电流输出端连接，所述MOS管的源极分别与第三三极管的发射极和第四恒流源的第二端连接。

与现有技术相比，本实用新型通过MOS管和负载并联且长期处于导通状态，可以实现极低的动态内阻，比常规的稳压电源的动态内阻低100倍以上，非常适合大动态、电流剧烈波动的音乐信号处理领域。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供一种用于音频等效大容量电容的电源电路的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述10Hz-100KHz频率范围的PSRR(纹波抑制比)曲线图；

图3为本实用新型实施例所述10Hz-100KHz频率范围的动态输出阻抗曲线图。

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的实现方法，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例一提供一种用于音频等效大容量电容的电源电路，如图1所示，包括电源输入端、限流电路、调整电路、恒流电路、有源滤波电路、误差比较放大电路、电压基准电路、采样电路、分流稳压电路和电流输出端，所述电源输入端与限流电路连接，所述限流电路根据电路实际的最大电流设定限定电流，经过调整电路输出电流给至分流稳压电路，所述采样电路获取电流输出端的取样电压与电压基准电路同时输送误差比较放大电路进行比较，比较后的误差电压输出到分流稳压电路校正电压输出，形成稳压，所述恒流电路和有源滤波电路连接于调整电路上。

所述限流电路包括第一电阻器R1和第一三极管Q1，所述第一电阻器R1的第一端分别与电源输入端VIN和第一三极管Q1的发射极连接，所述第一电阻器R1的第二端与第一三极管Q1的基极连接，所述第一电阻器R1的第一端连接有用于滤波的第一电容器C1。

所述调整电路包括第二三极管Q2，所述第二三极管Q2的发射极与第一三极管Q1的基极连接，所述第二三极管Q2的基极与第一三极管Q1的集电极连接。

所述恒流电路包括第二电阻器R2和第一恒流源I1，所述第二电阻器R2的第一端分别与第一三极管Q1的集电极和第二三极管Q2的基极连接，所述第二电阻器R2的第二端与第一恒流源I1的第一端连接，所述第一恒流源I1的第二端与第一电容器C1的第二端连接。

所述有源滤波电路第二电容器C2和第二恒流源I2，所述第二电容器C2的第一端分别与第一恒流源I1的第一端和第二恒流源I2的第一端连接。

所述误差比较放大电路包括第四电阻器R4和第三恒流源I3，所述第三恒流源I3的第一端与第二三极管Q2的集电极连接，所述第三恒流源I3的第二端与第四电阻器R4的第一端连接。

所述采样电路包括二极管D1和第三三极管Q3，所述二极管D1的负极与第二三极管Q2的集电极连接，所述二极管D1的正极与第一三极管Q1的基极连接，所述第三三极管Q3的集电极串联电压基准电路后与第三恒流源I3的第二端连接。

所述电压基准电路包括第五电阻器R5，所述第五电阻器R5的第一端与二极管D1的正极连接，所述第五电阻器R5的第二端与第三三极管Q3的基极连接。

所述分流稳压电路包括MOS管Q4和第四恒流源I4，所述MOS管Q4的栅极与第四电阻器R4的第二端连接，所述MOS管Q4的漏极分别与第二三极管Q2的集电极、二极管D1的负极、第三恒流源I3的第一端、第四恒流源I4的第一端和电流输出端VOUT连接，所述MOS管Q4的源极分别与第三三极管Q3的发射极和第四恒流源I4的第二端连接。

上述方案中：

第一三极管Q1和第一电阻器R1构成为一个限流电路，第一电阻器R1的阻值设定电路的电流，一个恒定的电流源从电源输入端VIN经过第二三极管Q2分流至MOS管Q4输出到负载，电路由高输出阻抗的电流源转换为低输出阻抗电压源，通过MOS管Q4分流过剩电流,因此MOS管Q4是反馈环路的一部分，二极管D1和第三三极管Q3的Vbe构成了采样电路，超过二极管D1上的任何电压导通水平位移后转换到第三三极管Q3形成校正电流，这个比较误差电流对第二三极管Q2控制栅极进行充电/放电，从而纠正到所需的输出电压。第一恒流源I1、第二恒流源I2和第三恒流源I3为低噪声恒流源，为各三极管提供偏置电流源，恒流源的噪声系数是电源PSRR参数的关键器件。第二恒流源I2和第二电容器C2构成有源滤波电路，第二电容器C2的参数决定低频的下限频率、PSRR和低频内阻。

由于MOS管Q4为长期导通状态，设置导通电流大于负载的最大电流和负载形成并联关系，根据MOS管Q4的导通特性其Rds的导通内阻非常低，负载上任何电流波动产生的压降都被超低内阻消耗；MOS管Q4具有较宽的频率特性完全覆盖20-20KHz的音频范围，因此在整个音频范围内可提供足够低的内阻和超高PSRR。

本实用新型适用于小信号放大、前级放大、运放、耳机放大器等电流不大的供电电路；超高纹波抑制比(10-20KHz PSRR>182db)如图2所示，输出纹波低至0.3uV,使音乐背景漆黑、宁静；整个音频频率范围极低的动态内阻(<0.4mΩ)如图3所示，其为在任何音频频点充足的瞬态电流，同样因为动态内阻极低的原因使得各频点产生的波动(压降)最低，频率(频谱)间的串扰也降低到最低，电源电路具有极佳的控制力，表现为低音醇厚、自然、具有纹理的质感，低、中、高频层次清晰、声场宽广、定位精准、音染最小，实际主观听感表现为真实、自然、耐听。

本实用新型具有噪声低、瞬态响应好、频率范围宽、动态内阻等特性完全可以等效或超越大容量音频电容在音响中的表现，非常适合用于便携(移动)产品狭窄的物理空间，为便携(移动)产品具有高品质的声音奠定基础。

综上所述，本实用新型通过MOS管和负载并联且长期处于导通状态，可以实现极低的动态内阻，比常规的稳压电源的动态内阻低100倍以上，非常适合大动态、电流剧烈波动的音乐信号处理领域。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

需要说明的是，在本文中，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、物品或者装置不仅包括那些要素，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、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

以上所述，仅为本实用新型的框架实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于音频等效大容量电容的电源电路，其特征在于，包括电源输入端、限流电路、调整电路、恒流电路、有源滤波电路、误差比较放大电路、电压基准电路、采样电路、分流稳压电路和电流输出端，所述电源输入端与限流电路连接，所述限流电路根据电路实际的最大电流设定限定电流，经过调整电路输出电流给至分流稳压电路，所述采样电路获取电流输出端的取样电压与电压基准电路同时输送误差比较放大电路进行比较，比较后的误差电压输出到分流稳压电路校正电压输出，形成稳压，所述恒流电路和有源滤波电路连接于调整电路上。

2.根据权利要求1所述的用于音频等效大容量电容的电源电路，其特征在于，所述限流电路包括第一电阻器和第一三极管，所述第一电阻器的第一端分别与电源输入端和第一三极管的发射极连接，所述第一电阻器的第二端与第一三极管的基极连接。

3.根据权利要求2所述的用于音频等效大容量电容的电源电路，其特征在于，所述调整电路包括第二三极管，所述第二三极管的发射极与第一三极管的基极连接，所述第二三极管的基极与第一三极管的集电极连接。

4.根据权利要求3所述的用于音频等效大容量电容的电源电路，其特征在于，所述恒流电路包括第二电阻器和第一恒流源，所述第二电阻器的第一端分别与第一三极管的集电极和第二三极管的基极连接，所述第二电阻器的第二端与第一恒流源的第一端连接，所述第一恒流源的第二端与第一电容器的第二端连接。

5.根据权利要求4所述的用于音频等效大容量电容的电源电路，其特征在于，所述有源滤波电路包括第二电容器和第二恒流源，所述第二电容器的第一端分别与第一恒流源的第一端和第二恒流源的第一端连接。

6.据权利要求5所述的用于音频等效大容量电容的电源电路，其特征在于，所述误差比较放大电路包括第四电阻器和第三恒流源，所述第三恒流源的第一端与第二三极管的集电极连接，所述第三恒流源的第二端与第四电阻器的第一端连接。

7.根据权利要求6所述的用于音频等效大容量电容的电源电路，其特征在于，所述采样电路包括二极管和第三三极管，所述二极管的负极与第二三极管的集电极连接，所述二极管的正极与第一三极管的基极连接，所述第三三极管的集电极串联电压基准电路后与第三恒流源的第二端连接。

8.根据权利要求7所述的用于音频等效大容量电容的电源电路，其特征在于，所述电压基准电路包括第五电阻器，所述第五电阻器的第一端与二极管的正极连接，所述第五电阻器的第二端与第三三极管的基极连接。

9.根据权利要求8所述的用于音频等效大容量电容的电源电路，其特征在于，所述分流稳压电路包括MOS管和第四恒流源，所述MOS管的栅极与第四电阻器的第二端连接，所述MOS管的漏极分别与第二三极管的集电极、二极管的负极、第三恒流源的第一端、第四恒流源的第一端和电流输出端连接，所述MOS管的源极分别与第三三极管的发射极和第四恒流源的第二端连接。

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