CN218526236U - 一种时序可控的宽电压线性稳压电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种时序可控的宽电压线性稳压电源，涉及直流稳压电源技术领域。所述电源包括有时序控制电路和宽电压线性稳压电路，其中，所述时序控制电路包括有P沟道型金氧半场效晶体管、N沟道型金氧半场效晶体管、第一电阻和第二电阻，并通过前述组成部分的电连接关系，可实现前端时序控制电路对后端线性稳压电源进行时序控制的目的，使得整个电源可为后端负载提供时序可控且电压平稳的线性稳压电源，因此在满足功能需求的情况下，还可降低成本，便于实际应用和推广。

Description

一种时序可控的宽电压线性稳压电源

技术领域

本实用新型属于直流稳压电源技术领域，具体涉及一种时序可控的宽电压线性稳压电源。

背景技术

直流稳压电源是一种能为负载提供稳定直流电源的电子装置，其可以分为如下两类：线性稳压电源和开关型直流稳压电源。所述线性稳压电源有一个共同的特点就是它的功率器件调整管工作在线性区，靠调整管之间的电压降来稳定输出。目前市场上的现有线性稳压电源是按通用需求来设计具体电路的，虽然具有稳压功能，但没有时序控制功能，因此存在因通用方案设计的输出电流较大而导致成本较高的问题，有必要在成本方面进行电路优化设计。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种时序可控的宽电压线性稳压电源，用以解决现有线性稳压电源存在因通用方案设计的输出电流较大而导致成本较高的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

第一方面，提供了一种时序可控的宽电压线性稳压电源，包括有时序控制电路和宽电压线性稳压电路，其中，所述时序控制电路包括有P沟道型金氧半场效晶体管、N沟道型金氧半场效晶体管、第一电阻和第二电阻；

所述P沟道型金氧半场效晶体管的源极分别电连接电压信号输入端和所述第一电阻的一端，所述P沟道型金氧半场效晶体管的漏极电连接所述宽电压线性稳压电路的电压输入端，所述P沟道型金氧半场效晶体管的栅极和所述第一电阻的另一端分别电连接所述N沟道型金氧半场效晶体管的源极，所述N沟道型金氧半场效晶体管的栅极分别电连接控制信号输入端和所述第二电阻的一端，所述N沟道型金氧半场效晶体管的漏极和所述第二电阻的另一端分别接地。

基于上述实用新型内容，提供了一种能够提供时序控制功能的宽电压线性稳压电路设计方案，即包括有时序控制电路和宽电压线性稳压电路，其中，所述时序控制电路包括有P沟道型金氧半场效晶体管、N沟道型金氧半场效晶体管、第一电阻和第二电阻，并通过前述组成部分的电连接关系，可实现前端时序控制电路对后端线性稳压电源进行时序控制的目的，使得整个电源可为后端负载提供时序可控且电压平稳的线性稳压电源，因此在满足功能需求的情况下，还可降低成本，便于实际应用和推广。

在一个可能的设计中，所述宽电压线性稳压电路包括有NPN型三极管、可调式精密并联稳压器、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容和第二电容；

所述NPN型三极管的集电极作为所述宽电压线性稳压电路的电压输入端且电连接所述第三电阻的一端，所述NPN型三极管的基极分别电连接所述第三电阻的另一端、所述可调式精密并联稳压器的阴极和所述第二电容的一端，所述NPN型三极管的发射极分别电连接所述第四电阻的一端、所述第一电容的一端和电压输出端,所述第四电阻的另一端分别电连接所述第五电阻的一端和所述可调式精密并联稳压器的反馈管脚，所述可调式精密并联稳压器的阳极、所述第五电阻的另一端、所述第一电容的另一端和所述第二电容的另一端分别接地。

在一个可能的设计中，还包括有放电电路，其中，所述放电电路包括有PNP型三极管和第六电阻；

所述PNP型三极管的集电极电连接所述第一电容的非接地端，所述PNP型三极管的基极电连接所述第二电容的非接地端，所述PNP型三极管的发射极电连接所述第六电阻的一端，所述第六电阻的另一端接地。

在一个可能的设计中，所述PNP型三极管的型号为LMBT5401LT1G，所述第六电阻的阻值为100欧姆。

在一个可能的设计中，所述NPN型三极管的型号为LMBT3904LT1G，所述可调式精密并联稳压器的型号为TL431。

在一个可能的设计中，所述第三电阻的阻值为510欧姆，所述第四电阻采用精密电阻且阻值为68K欧姆，所述第五电阻采用精密电阻且阻值为20K欧姆。

在一个可能的设计中，所述第一电容的电容值为10uF/16V，所述第二电容的电容值为10nF/50V。

在一个可能的设计中，还包括有防反串电路，其中，所述防反串电路的一端电连接所述P沟道型金氧半场效晶体管的漏极，所述防反串电路的另一端电连接所述宽电压线性稳压电路的电压输入端。

在一个可能的设计中，所述防反串电路包括有型号为SM4007PL的二极管，其中，所述二极管的阳极作为所述防反串电路的一端电连接所述P沟道型金氧半场效晶体管的漏极，所述二极管的阴极作为所述防反串电路的另一端电连接所述宽电压线性稳压电路的电压输入端。

在一个可能的设计中，所述P沟道型金氧半场效晶体管的型号为NCE40P05Y，所述N沟道型金氧半场效晶体管的型号为2N7002，所述第一电阻的阻值为100K欧姆，所述第二电阻的阻值为5.1K欧姆。

上述方案的有益效果：

(1)本发明创造性提供了一种能够提供时序控制功能的宽电压线性稳压电路设计方案，即包括有时序控制电路和宽电压线性稳压电路，其中，所述时序控制电路包括有P沟道型金氧半场效晶体管、N沟道型金氧半场效晶体管、第一电阻和第二电阻，并通过前述组成部分的电连接关系，可实现前端时序控制电路对后端线性稳压电源进行时序控制的目的，使得整个电源可为后端负载提供时序可控且电压平稳的线性稳压电源，因此在满足功能需求的情况下，还可降低成本，便于实际应用和推广；

(2)通过对宽电压线性稳压电路的具体设计，可以实现稳定电压、降低纹波以及为负载提供高稳定度的线性稳压电源功能等目的；

(3)还可在保证电路正常工作的基础上提供放电功能，使得在控制信号关闭时，输出电压可以快速关闭；

(4)还可通过防反串二极管，防止因后端高电压串入而导致前端电路受损，进一步增强电路的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的时序可控的宽电压线性稳压电源的电路结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图和实施例或现有技术的描述对本申请实施例作简单地介绍，显而易见地，下面关于附图结构的描述仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些实施例描述获得其他的实施例描述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。

应当理解，尽管本文可能使用术语第一和第二等等来描述各种对象，但是这些对象不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个对象和另一个对象。例如可以将第一对象称作第二对象,并且类似地可以将第二对象称作第一对象，同时不脱离本申请的示例实施例的范围。

实施例一

如图1所示，本实施例提供的且时序可控的宽电压线性稳压电源，包括但不限于有时序控制电路和宽电压线性稳压电路，其中，所述时序控制电路包括但不限于有P沟道型金氧半场效晶体管Q1、N沟道型金氧半场效晶体管Q4、第一电阻R2和第二电阻R4；所述P沟道型金氧半场效晶体管Q1的源极分别电连接电压信号输入端VIN和所述第一电阻R2的一端，所述P沟道型金氧半场效晶体管Q1的漏极电连接所述宽电压线性稳压电路的电压输入端，所述P沟道型金氧半场效晶体管Q1的栅极和所述第一电阻R2的另一端分别电连接所述N沟道型金氧半场效晶体管Q4的源极，所述N沟道型金氧半场效晶体管Q4的栅极分别电连接控制信号输入端BK_SW和所述第二电阻R4的一端，所述N沟道型金氧半场效晶体管Q4的漏极和所述第二电阻R4的另一端分别接地。

如图1所示，在所述宽电压线性稳压电源的具体电路结构中，所述P沟道型金氧半场效晶体管Q1和所述N沟道型金氧半场效晶体管Q4分别用于作为开关MOS(其是Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor/金属-氧化物半导体场效应晶体管的缩写，简称金氧半场效晶体管)管，其中，所述P沟道型金氧半场效晶体管Q1的具体型号可以但不限于为NCE40P05Y，所述N沟道型金氧半场效晶体管Q4的具体型号可以但不限于为2N7002。所述第一电阻R2和所述第二电阻R4分别用于作为下拉电阻，其中，所述第一电阻R2的具体阻值可以但不限于为100K欧姆，所述第二电阻R4的具体阻值可以但不限于为5.1K欧姆。所述电压信号输入端VIN用于输入待线性稳压的直流电压，例如电池电压。所述控制信号输入端BK_SW用于输入来自诸如MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)等控制模块的且呈高低电平形式的时序控制信号。所述宽电压线性稳压电路用于对输入电压进行在宽电压(指电压范围内的“最高值/最低值”的比值比较大，并没有具体数值的定义，1v～3v是宽电压，10v～30v是宽电压，100v～300v也是宽电压，本实施例的实际可稳定宽电压范围为2.5V～35V)范围内的线性稳压动作，其可以但不限于采用现有线性稳压电路实现。

前述时序控制电路的工作原理，可以但不限于包括如下：当通过所述控制信号输入端BK_SW输入高电平时，所述N沟道型金氧半场效晶体管Q4开启导通对应的漏源通路，使所述P沟道型金氧半场效晶体管Q1的栅极电压被拉低，进而开启所述P沟道型金氧半场效晶体管Q1导通对应的漏源通路，使通过所述电压信号输入端VIN输入的电压信号经过所述P沟道型金氧半场效晶体管Q1的漏源通路向后端供电，从而可实现对后端线性稳压电源进行时序控制的目的，使得整个电源可为后端负载提供时序可控且电压平稳的线性稳压电源，因此在满足功能需求的情况下，还可降低成本，便于实际应用和推广。

优选的，所述宽电压线性稳压电路包括但不限于有NPN型三极管Q2、可调式精密并联稳压器D2、第三电阻R3、第四电阻R1、第五电阻R5、第一电容C1和第二电容C2；所述NPN型三极管Q2的集电极作为所述宽电压线性稳压电路的电压输入端且电连接所述第三电阻R3的一端，所述NPN型三极管Q2的基极分别电连接所述第三电阻R3的另一端、所述可调式精密并联稳压器D2的阴极和所述第二电容C2的一端，所述NPN型三极管Q2的发射极分别电连接所述第四电阻R1的一端、所述第一电容C1的一端和电压输出端VOUT,所述第四电阻R1的另一端分别电连接所述第五电阻R5的一端和所述可调式精密并联稳压器D2的反馈管脚，所述可调式精密并联稳压器D2的阳极、所述第五电阻R5的另一端、所述第一电容C1的另一端和所述第二电容C2的另一端分别接地。如图1所示，所述NPN型三极管Q2用于作为线性稳压电源中的功率器件调整管，其具体型号可以但不限于为LMBT3904LT1G。所述可调式精密并联稳压器D2用于作为可调基准源，其具体型号可以但不限于为TL431。所述第三电阻R3用于作为分压电阻，其具体阻值可以但不限于为510欧姆。所述第四电阻R1和所述第五电阻R5用于通过阻值比例关系来设置输出的电压大小，它们均优选采用精密电阻，其中，所述第四电阻R1的阻值可举例为68K欧姆，所述第五电阻R5的阻值可举例为20K欧姆。所述第一电容C1和所述第二电容C2用于作为滤波电容，其中，所述第一电容C1的电容值可以但不限于为10uF/16V，所述第二电容C2的电容值可以但不限于为10nF/50V。

前述宽电压线性稳压电路的工作原理，可以但不限于包括如下：(1)当所述可调式精密并联稳压器D2的反馈管脚检测到输出电压偏低时，所述可调式精密并联稳压器D2会减小阴极引脚与阳极引脚间的电流，同时所述第三电阻R3上的分压会减小，所述NPN型三极管Q2的基极电压则升高，对应的基极电流增大，导致对应的集电极-发射极电压Vce减小，对应的发射极电压也随之升高，从而提高输出电压；(2)当所述可调式精密并联稳压器D2的反馈管脚检测到输出电压偏高时，所述可调式精密并联稳压器D2会增大阴极引脚与阳极引脚间的电流，同时所述第三电阻R3上的分压增大，所述NPN型三极管Q2的基极电压则降低，对应的基极电流下降，导致对应的集电极-发射极电压Vce增大，对应的发射极电压也随之降低，从而降低输出电压；如此反复调节，则可将输出电压稳定到设计的目标电压。另外，在保证电路正常工作的同时使用所述第三电阻R3来进行分压，还可保证流过所述可调式精密并联稳压器D2的电流在安全范围之内，避免因电流过大烧毁所述可调式精密并联稳压器D2。由此通过对宽电压线性稳压电路的具体设计，还可以实现稳定电压、降低纹波以及为负载提供高稳定度的线性稳压电源功能等目的，以及由于所述NPN型三极管Q2可用低成本的三极管满足应用需求，而不需要用电流较大的稳压电源来实现。

优选的，还包括有放电电路，其中，所述放电电路包括但不限于有PNP型三极管Q3和第六电阻R6；所述PNP型三极管Q3的集电极电连接所述第一电容C1的非接地端，所述PNP型三极管Q3的基极电连接所述第二电容C2的非接地端，所述PNP型三极管Q3的发射极电连接所述第六电阻R6的一端，所述第六电阻R6的另一端接地。如图1所示，所述PNP型三极管Q3用于作为放电三极管，其具体型号可以但不限于为LMBT5401LT1G。所述第六电阻R6用于作为放电电阻，其具体阻值可以但不限于为100欧姆。

前述放电电路的工作原理，可以但不限于包括如下：当前端的所述P沟道型金氧半场效晶体管Q1关断时，可利用所述第三电阻R3将所述第二电容C2的残留电荷释放掉，此时所述PNP型三极管的基极电压会快速降低，而因为后端有所述第一电容C1，所述PNP型三极管Q3的发射极电压则会缓慢降低，此时所述PNP型三极管Q3的基极电压Vb小于发射极电压Ve，所述PNP型三极管Q3导通，通过所述第六电阻R6可快速将所述第一电容C1的残留电荷放掉，以确保当所述P沟道型金氧半场效晶体管Q1再次开启时电路可以稳定工作。由此还可在保证电路正常工作的基础上提供放电功能，使得在控制信号关闭时，输出电压可以快速关闭。

优选的，还包括有防反串电路，其中，所述防反串电路的一端电连接所述P沟道型金氧半场效晶体管Q1的漏极，所述防反串电路的另一端电连接所述宽电压线性稳压电路的电压输入端。如图1所示，具体的，所述防反串电路包括但不限于有型号为SM4007PL的二极管D1，其中，所述二极管D1的阳极作为所述防反串电路的一端电连接所述P沟道型金氧半场效晶体管Q1的漏极，所述二极管D1的阴极作为所述防反串电路的另一端电连接所述宽电压线性稳压电路的电压输入端。如此利用二极管PN结及其单向导电的工作原理，可通过防反串二极管D1，防止因后端高电压串入而导致前端电路受损，进一步增强电路的可靠性。

综上，采用本实施例所提供的且时序可控的宽电压线性稳压电源，具有如下技术效果：

(1)本实施例提供了一种能够提供时序控制功能的宽电压线性稳压电路设计方案，即包括有时序控制电路和宽电压线性稳压电路，其中，所述时序控制电路包括有P沟道型金氧半场效晶体管、N沟道型金氧半场效晶体管、第一电阻和第二电阻，并通过前述组成部分的电连接关系，可实现前端时序控制电路对后端线性稳压电源进行时序控制的目的，使得整个电源可为后端负载提供时序可控且电压平稳的线性稳压电源，因此在满足功能需求的情况下，还可降低成本，便于实际应用和推广；

(2)通过对宽电压线性稳压电路的具体设计，还可以实现稳定电压、降低纹波以及为负载提供高稳定度的线性稳压电源功能等目的；

(3)还可在保证电路正常工作的基础上提供放电功能，使得在控制信号关闭时，输出电压可以快速关闭；

(4)还可通过防反串二极管，防止因后端高电压串入而导致前端电路受损，进一步增强电路的可靠性。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种时序可控的宽电压线性稳压电源，其特征在于，包括有时序控制电路和宽电压线性稳压电路，其中，所述时序控制电路包括有P沟道型金氧半场效晶体管(Q1)、N沟道型金氧半场效晶体管(Q4)、第一电阻(R2)和第二电阻(R4)；

所述P沟道型金氧半场效晶体管(Q1)的源极分别电连接电压信号输入端(VIN)和所述第一电阻(R2)的一端，所述P沟道型金氧半场效晶体管(Q1)的漏极电连接所述宽电压线性稳压电路的电压输入端，所述P沟道型金氧半场效晶体管(Q1)的栅极和所述第一电阻(R2)的另一端分别电连接所述N沟道型金氧半场效晶体管(Q4)的源极，所述N沟道型金氧半场效晶体管(Q4)的栅极分别电连接控制信号输入端(BK_SW)和所述第二电阻(R4)的一端，所述N沟道型金氧半场效晶体管(Q4)的漏极和所述第二电阻(R4)的另一端分别接地。

2.根据权利要求1所述的宽电压线性稳压电源，其特征在于，所述宽电压线性稳压电路包括有NPN型三极管(Q2)、可调式精密并联稳压器(D2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R1)、第五电阻(R5)、第一电容(C1)和第二电容(C2)；

所述NPN型三极管(Q2)的集电极作为所述宽电压线性稳压电路的电压输入端且电连接所述第三电阻(R3)的一端，所述NPN型三极管(Q2)的基极分别电连接所述第三电阻(R3)的另一端、所述可调式精密并联稳压器(D2)的阴极和所述第二电容(C2)的一端，所述NPN型三极管(Q2)的发射极分别电连接所述第四电阻(R1)的一端、所述第一电容(C1)的一端和电压输出端(VOUT),所述第四电阻(R1)的另一端分别电连接所述第五电阻(R5)的一端和所述可调式精密并联稳压器(D2)的反馈管脚，所述可调式精密并联稳压器(D2)的阳极、所述第五电阻(R5)的另一端、所述第一电容(C1)的另一端和所述第二电容(C2)的另一端分别接地。

3.根据权利要求2所述的宽电压线性稳压电源，其特征在于，还包括有放电电路，其中，所述放电电路包括有PNP型三极管(Q3)和第六电阻(R6)；

所述PNP型三极管(Q3)的集电极电连接所述第一电容(C1)的非接地端，所述PNP型三极管(Q3)的基极电连接所述第二电容(C2)的非接地端，所述PNP型三极管(Q3)的发射极电连接所述第六电阻(R6)的一端，所述第六电阻(R6)的另一端接地。

4.根据权利要求3所述的宽电压线性稳压电源，其特征在于，所述PNP型三极管(Q3)的型号为LMBT5401LT1G，所述第六电阻(R6)的阻值为100欧姆。

5.根据权利要求2所述的宽电压线性稳压电源，其特征在于，所述NPN型三极管(Q2)的型号为LMBT3904LT1G，所述可调式精密并联稳压器(D2)的型号为TL431。

6.根据权利要求2所述的宽电压线性稳压电源，其特征在于，所述第三电阻(R3)的阻值为510欧姆，所述第四电阻(R1)采用精密电阻且阻值为68K欧姆，所述第五电阻(R5)采用精密电阻且阻值为20K欧姆。

7.根据权利要求2所述的宽电压线性稳压电源，其特征在于，所述第一电容(C1)的电容值为10uF/16V，所述第二电容(C2)的电容值为10nF/50V。

8.根据权利要求1所述的宽电压线性稳压电源，其特征在于，还包括有防反串电路，其中，所述防反串电路的一端电连接所述P沟道型金氧半场效晶体管(Q1)的漏极，所述防反串电路的另一端电连接所述宽电压线性稳压电路的电压输入端。

9.根据权利要求8所述的宽电压线性稳压电源，其特征在于，所述防反串电路包括有型号为SM4007PL的二极管(D1)，其中，所述二极管(D1)的阳极作为所述防反串电路的一端电连接所述P沟道型金氧半场效晶体管(Q1)的漏极，所述二极管(D1)的阴极作为所述防反串电路的另一端电连接所述宽电压线性稳压电路的电压输入端。

10.根据权利要求1所述的宽电压线性稳压电源，其特征在于，所述P沟道型金氧半场效晶体管(Q1)的型号为NCE40P05Y，所述N沟道型金氧半场效晶体管(Q4)的型号为2N7002，所述第一电阻(R2)的阻值为100K欧姆，所述第二电阻(R4)的阻值为5.1K欧姆。

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