CN219535893U - 一种ldo电源电路、电路板、电源模块及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电源电路技术领域，尤其涉及一种LDO电源电路、电路板、电源模块及电子设备。LDO电源电路包括电源输入端、电源输出端、第一分压模块、第二分压模块、电流判断电路、分压调节电路和LDO稳压电路。该LDO电源电路通过在LDO稳压电路的输入端设置多个分压模块对传输至LDO稳压器件内的电压进行分压，从而降低LDO稳压器件的输入端和输出端之间的电压差，降低LDO稳压器件上的功耗；设置电流判断电路对LDO稳压器件的输入端的电流检测，并根据检测到的电流大小做出相应信号输出，以触发各个分压模块适时地灵活地接入电路中进行分压，从而使得该LDO稳压电路能够适用于负载电流范围更大的电路中，有效降低LDO稳压器件上的功耗，控制其温升，延长使用寿命。

Description

一种LDO电源电路、电路板、电源模块及电子设备

技术领域

本实用新型涉及电源电路技术领域，特别是涉及一种LDO电源电路、电路板、电源模块及电子设备。

背景技术

在电源电路中，通常需要输出多个电压值不同的直流电源，例如输出12V直流电源和5V直流电源，其中，12V直流电源可用于直流电机或继电器等负载供电，5V直流电源可用于单片机LDO电源电路供电。上述电源电路的常规设计为，采用BUCK电源电路或反激电源电路输出12V直流电源，然后通过LDO稳压模块转换为5V直流电源。但是，该电源电路中LDO稳压模块的输入输出压降以及电流基本都消耗在LDO稳压模块上，这会导致LDO稳压模块出现功耗大，温升高，使用寿命短等问题，因此，该电源电路中流经LDO稳压模块的负载电流不可过大，应用范围受到较大限制。

实用新型内容

基于此，本实用新型提供了一种LDO电源电路、电路板、电源模块及电子设备，LDO电源电路能够对LDO稳压电路两端的电压差进行调节，使得LDO稳压电路的功耗较低，温升可控，使用寿命较长。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种LDO电源电路，包括电源输入端、电源输出端、第一分压模块、第二分压模块、电流判断电路、分压调节电路和LDO稳压电路；第一分压模块、第二分压模块以及LDO稳压电路依次串联于电源输入端和电源输出端之间，

电流判断电路具有电流检测端和判断信号输出端，分压调节电路具有第一信号端、第二信号端和第一受控端；

分压调节电路的第一信号端与第一分压模块的第一端以及电源输入端连接，其第二信号端与第一分压模块的第二端以及第二分压模块的第一端连接，其第一受控端与电流判断电路的判断信号输出端连接，电流检测端与第二分压模块的第二端以及LDO稳压电路的输入端连接。

根据本实用新型的第二方面，提供了一种电路板，包括如上实施例所述的LDO电源电路。

根据本实用新型的第三方面，提供了一种电源模块，包括如上实施例所述的LDO电源电路。

根据本实用新型的第四方面，提供了一种电子设备，包括如上实施例所述的电源模块。

本实用新型的上述实施例，通过在LDO稳压电路的输入端设置多个分压模块对传输至LDO稳压器件内的电压进行分压，从而降低LDO稳压器件的输入端和输出端之间的电压差，降低LDO稳压器件上的功耗；设置电流判断电路对LDO稳压器件的输入端的电流检测，并根据检测到的电流大小做出相应信号输出，以触发各个分压模块适时地灵活地接入电路中进行分压，从而使得该LDO稳压电路能够适用于负载电流范围更大的电路中，有效降低LDO稳压器件上的功耗，控制其温升，延长使用寿命。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型的技术方案。

附图说明

图1为本实用新型相关技术中示出的LDO电源电路的原理图；

图2为本实用新型一个实施例示出的LDO电源电路的原理框图；

图3为本实用新型一个实施例示出的LDO电源电路的连接原理图；

图4为本实用新型另一个实施例示出的LDO电源电路的连接原理图。

附图标号说明：

11、电源输入端；12、第一分压模块；13、第二分压模块；14、LDO稳压电路；15、电源输出端；16、电流判断电路；161、电流检测端；162、判断信号输出端；17、分压调节电路；171、第一信号端；172、第二信号端；173、第一受控端。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部内容。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以是直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

下面给出几个具体的实施例，用于详细介绍本申请的技术方案。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

在一些LDO稳压电源电路中，LDO稳压模块的输入输出压降以及电流基本都消耗在LDO稳压模块上，这会导致LDO稳压模块出现功耗大，温升高，使用寿命短等问题，因此，此类电源电路中流经LDO稳压模块的负载电流不可过大，应用范围受到较大限制。

基于上述情况，可以在LDO稳压模块的输入端上串联一个功率电阻以分去部分电压，从而降低LDO稳压模块两端的电压差。如图1所示，功率电阻R11上分得电压值为VR11＝R11*I(I为负载电流)，因此LDO稳压模块U11两端的电压差为U＝12-5-VR11，从而可以使得LDO稳压模块U11上的功耗降低，有效控制温升。但是，功率电阻R11分得的电压和负载电流大小以及功率电阻R11阻值强相关，因此当负载电流发生较大变化时，功率电阻R11难以确定一个较为合适阻值。如果功率电阻R11取值小，当负载电流较小的时候，R11分压较小无法有效降低LDO稳压模块U11的功耗；如果功率电阻R11取值较大，在负载电流变大时会导致LDO稳压模块U11的输入电压不足，进而影响到电压输出。

针对上述问题，本实用新型实施例提供一种LDO电源电路、电源模块及电子设备，LDO电源电路能够对LDO稳压模块两端的电压差进行调节，使得LDO稳压模块的功耗较低，温升可控，使用寿命较长。

请参阅图2和图3，图2为本实用新型一个实施例示出的LDO电源电路的原理框图；图3为本实用新型一个实施例示出的LDO电源电路的连接原理图。

LDO电源电路包括电源输入端11、电源输出端15、第一分压模块12、第二分压模块13、电流判断电路、分压调节电路和LDO稳压电路；第一分压模块12、第二分压模块13以及LDO稳压电路依次串联于电源输入端11和电源输出端15之间。

电流判断电路16具有电流检测端161和判断信号输出端162，分压调节电路17具有第一信号端171、第二信号端172和第一受控端173；分压调节电路17的第一信号端171与第一分压模块12的第一端以及电源输入端11连接，其第二信号端172与第一分压模块12的第二端以及第二分压模块13的第一端连接，其第一受控端173与电流判断电路16的判断信号输出端162连接，电流检测端161与第二分压模块13的第二端以及LDO稳压电路的输入端连接。

电流判断电路16的电流检测端161用于检测第二分压模块13的第二端的电流，电流判断电路16根据检测到电流值，从判断信号输出端162输出对应的驱动信号至分压调节电路17的第一受控端173，以触发分压调节电路17导通或关断。分压调节电路17导通时，可以将第一分压模块12旁路，接入电路中的分压模块为第二分压模块13，分压调节电路17关断时，第一分压模块12与第二分压模块13都接入电路中进行分压，从而可以根据电流判断电路16的检测到的电流适时灵活分压，进而改变LDO稳压电路14的输入端的电压值，即改变LDO稳压电路14两端的电压差，降低在LDO稳压电路14上功耗，减少温升。

本实施例中，通过在LDO稳压电路的输入端设置多个分压模块对传输至LDO稳压器件内的电压进行分压，从而降低LDO稳压器件的输入端和输出端之间的电压差，降低LDO稳压器件上的功耗；设置电流判断电路对LDO稳压器件的输入端的电流检测，并根据检测到的电流大小做出相应信号输出，以触发各个分压模块适时地灵活地接入电路中进行分压，从而使得该LDO稳压电路能够适用于负载电流范围更大的电路中，有效降低LDO稳压器件上的功耗，控制其温升，延长使用寿命。

以下对LDO电源电路的各个部分进行详细说明。

第一分压模块12可以包括一个分压电阻，或多个分压电阻组成的分压模块，各个分压电阻的阻值不做限定，本实施例中，第一分压模块12包括第一分压电阻R1。

第二分压模块13可以包括一个分压电阻，或多个分压电阻组成的分压模块，各个分压电阻的阻值不做限定，本实施例中，第二分压模块13包括第二分压电阻R3。

LDO稳压电路14包括LDO稳压器件和若干滤波电容，LDO稳压器件的具体型号不做限定，LDO稳压器件用于将12V直流电源稳压至5V直流电源。

LDO(low dropout regulator，LDO)，是一种低压差线性稳压器，使用在其饱和区域内运行的晶体管或场效应管，从应用的输入电压中减去超额的电压，产生经过调节的输出电压。

如图3所示，分压调节电路17包括第一开关单元Q1和第二开关单元Q3；第一开关单元Q1具有第一信号端171，第二信号端172和第一受控端173，第二开关单元Q3具有第三信号端、第四信号端和第二受控端；第一开关单元Q1的第一受控端173通过第二开关单元Q3的第三信号端以及第四信号端连接至电源参考地GND，第二开关单元Q3的第二受控端连接至电流判断电路16的判断信号输出端162。

可选的，第一开关单元Q1可以为N型三极管，或P型三极管，或N沟道场效应管，或P沟道场效应管，或其他形式的开关电路，本实施例中不做限定。

第二开关单元Q3可以为N型三极管，或P型三极管，或N沟道场效应管，或P沟道场效应管，或其他形式的开关电路，本实施例中不做限定。

电流判断电路16可以包括第三开关单元Q2，第三开关单元Q2具有第五信号端、第六信号端和第三受控端，第三开关单元Q2的第五信号端与第二分压模块13的第一端连接，其第六信号端为电流判断电路16的判断信号输出端162，与分压调节电路17的第一受控端173连接，其第三受控端与第二分压模块13的第二端以及LDO稳压电路的输入端连接。可选的，第三开关单元Q2为三极管，或场效应管，或其他形式的开关电路，本实施例中不做限定。

在以上实施例的基础上，第一分压模块12和第二分压模块13之间还串联有第三分压模块，第三分压模块可以包括一个分压电阻，或多个分压电阻组成的分压模块，各个分压电阻的阻值不做限定，本实施例中，第三分压模块包括第三分压电阻R2。

本实施例中，以第一开关单元Q1为P型三极管，第二开关单元Q3为N型三极管，第三开关单元Q2为P型三极管为例进行原理说明。

当负载电流I较小时，流入至第三开关单元Q2的基极B的电压为R3*I，若R3*I小于第三开关单元Q2的导通电压，第三开关单元Q2关断，无法触发第二开关单元Q3导通，从而无法触发第一开关单元Q1导通，此时，第一分压电阻R1接入LDO电源电路中，此时，分压电阻的阻值为R1+R2+R3，分压为(R1+R2+R3)*I，此时负载电流I较小，故传输至LDO稳压电路14的分压值较为合适。

当负载电流I逐渐增大，流入至第三开关单元Q2的基极B的电压为R3*I，若R3*I大于第三开关单元Q2的导通电压，第三开关单元Q2导通，从而使第二开关单元Q3的基极B通过第三开关单元Q2的集电极C以及发射极E连接至第二分压电阻R3的第一端，获得触发信号导通，从而将第一开关单元Q1的基极B接地，触发导通，此时第一分压电阻R1被三极管Q1旁路，故整体的分压电阻只有R2+R3，分压电阻减小，此时分压为(R2+R3)*I，故传输至LDO稳压电路14的分压值较为合适。

在以上实施例的基础上，可选的，第一开关单元Q1的发射极E和基极B之间还设置有匹配电阻R4，第二开关单元Q3的发射极E和基极B之间还设置有匹配电阻R7。

在以上实施例的基础上，可选的，第一开关单元Q1的基极B还通过限流电阻R5连接至第二开关单元Q3的集电极C，第二开关单元Q3的基极还通过限流电阻R6连接至第一开关单元Q2的集电极C。

在另一可选的实施例中，如图4所示，电流判断电路16包括电压比较单元U2A，电压比较单元U2A具有第一比较信号输入端(U2A的第2引脚)、第二比较信号输入端(U2A的第3引脚)和比较信号输出端(U2A的第5引脚)，第一比较信号输入端(U2A的第2引脚)与+5V参考电压源连接，第二比较信号输入端(U2A的第3引脚)与第二分压模块13的第二端以及LDO稳压电路14的输入端连接，比较信号输出端(U2A的第5引脚)与分压调节电路17的第一受控端173连接。

当第一比较信号输入端(U2A的第2引脚)的电压信号大于第二比较信号输入端(U2A的第3引脚)的电压信号时，比较信号输出端(U2A的第5引脚)输出高电平信号触发第二开关单元Q3导通，使得第一开关单元Q1的第一受控端通过第二开关单元连接到地，触发第一开关单元Q1导通，从而将第一分压模块12旁路，第一分压模块12不参与电源电路的分压。

当第一比较信号输入端(U2A的第2引脚)的电压信号小于第二比较信号输入端(U2A的第3引脚)的电压信号时，比较信号输出端(U2A的第5引脚)输出低电平信号触发第二开关单元Q3关断，第一开关单元Q1的第一受控端无法通过第二开关单元连接到地，触发第一开关单元Q1关断，从而使得第一分压模块12参与电源电路的分压。

可选的，电压比较单元U2A的第一比较信号输入端(U2A的第2引脚)还通过分压电阻R8、分压电阻R10和分压电阻R11组成的分压电路连接至+5V参考电压源，以获得分压后的参考电源。电压比较单元U2A的第二比较信号输入端(U2A的第3引脚)还通过限流电阻R6连接至第二分压模块13的第二端以及LDO稳压电路14的输入端。电压比较单元U2A的比较信号输出端(U2A的第5引脚)还通过限流电阻R9连接至分压调节电路17的第二开关单元Q3的第二受控端，同时，通过分压电阻R7连接至+5V辅助电源。

本实用新型实施例的技术方案，通过在LDO稳压电路的输入端设置多个分压模块对传输至LDO稳压器件内的电压进行分压，从而降低LDO稳压器件的输入端和输出端之间的电压差，降低LDO稳压器件上的功耗；设置电流判断电路对LDO稳压器件的输入端的电流检测，并根据检测到的电流大小做出相应信号输出，以触发各个分压模块适时地灵活地接入电路中进行分压，从而使得该LDO稳压电路能够适用于负载电流范围更大的电路中，有效降低LDO稳压器件上的功耗，控制其温升，延长使用寿命。

根据本实用新型的第二方面，提供了一种电路板，包括如上实施例公开的LDO电源电路。

电路板可以是一块，也可以是由多块子板拼接而成的拼接板。电路板可以为电子设备的控制板卡，例如可以为电视机的TV板卡，或者为交互平板的控制板卡。

电路板可以包括PCB基板，LDO电源电路设置于PCB基板上，LDO电源电路的各个元器件通过PCB基板上的印制导线或实体导线实现电连接。

根据本实用新型的第三方面，提供了一种电源模块，包括如上实施例公开的LDO电源电路。

根据本实用新型的第四方面，提供了一种电子设备，包括如上实施例公开的电源模块。

本实施例中，电子设备可以是交互平板、智能电视、工控机、电气控制设备、或其他的智能设备，本实施例中不做限定。

该电子设备，通过在LDO稳压电路的输入端设置多个分压模块对传输至LDO稳压器件内的电压进行分压，从而降低LDO稳压器件的输入端和输出端之间的电压差，降低LDO稳压器件上的功耗；设置电流判断电路对LDO稳压器件的输入端的电流检测，并根据检测到的电流大小做出相应信号输出，以触发各个分压模块适时地灵活地接入电路中进行分压，从而使得该LDO稳压电路能够适用于负载电流范围更大的电路中，有效降低LDO稳压器件上的功耗，控制其温升，延长使用寿命。

以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (11)

1.一种LDO电源电路，其特征在于，包括电源输入端、电源输出端、第一分压模块、第二分压模块、电流判断电路、分压调节电路和LDO稳压电路；所述第一分压模块、所述第二分压模块以及所述LDO稳压电路依次串联于所述电源输入端和所述电源输出端之间，

所述电流判断电路具有电流检测端和判断信号输出端，所述分压调节电路具有第一信号端、第二信号端和第一受控端；

所述分压调节电路的第一信号端与所述第一分压模块的第一端以及所述电源输入端连接，其第二信号端与所述第一分压模块的第二端以及所述第二分压模块的第一端连接，其第一受控端与所述电流判断电路的判断信号输出端连接，所述电流检测端与所述第二分压模块的第二端以及所述LDO稳压电路的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的LDO电源电路，其特征在于，所述分压调节电路包括第一开关单元和第二开关单元；所述第一开关单元具有所述第一信号端，所述第二信号端和所述第一受控端，所述第二开关单元具有第三信号端、第四信号端和第二受控端；

所述第一开关单元的第一受控端通过所述第二开关单元的第三信号端以及第四信号端连接至电源参考地，所述第二开关单元的第二受控端连接至所述电流判断电路的判断信号输出端。

3.根据权利要求2所述的LDO电源电路，其特征在于，所述第一开关单元和/或第二开关单元为三极管。

4.根据权利要求2所述的LDO电源电路，其特征在于，所述第一开关单元和/或第二开关单元为场效应管。

5.根据权利要求1所述的LDO电源电路，其特征在于，所述电流判断电路包括第三开关单元，所述第三开关单元具有第五信号端、第六信号端和第三受控端，所述第三开关单元的第五信号端与所述第二分压模块的第一端连接，其第六信号端为所述电流判断电路的判断信号输出端，与所述分压调节电路的第一受控端连接，其第三受控端与所述第二分压模块的第二端以及所述LDO稳压电路的输入端连接。

6.根据权利要求5所述的LDO电源电路，其特征在于，所述第三开关单元为三极管或场效应管。

7.根据权利要求1所述的LDO电源电路，其特征在于，所述电流判断电路包括电压比较单元，所述电压比较单元具有第一比较信号输入端、第二比较信号输入端和比较信号输出端，所述第一比较信号输入端与参考电压源连接，所述第二比较信号输入端与第二分压模块的第二端以及所述LDO稳压电路的输入端连接，所述比较信号输出端与所述分压调节电路的第一受控端连接。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的LDO电源电路，其特征在于，所述第一分压模块和所述第二分压模块之间还串联有第三分压模块。

9.一种电路板，其特征在于，包括如权利要求1至8任意一项所述的LDO电源电路。

10.一种电源模块，其特征在于，包括如权利要求1至8任意一项所述的LDO电源电路。

11.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求10所述的电源模块。