CN104679087A - 车载低压差线性稳压器电路及其低压补偿电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车载低压差线性稳压器电路，其包括一三端稳压芯片以及低压补偿电路。该低压补偿电路包括一检测电路、一高压导通电路、一低压导通电路和一补偿稳压模块。本发明的车载低压差线性稳压器电路结构简单，仅采用常规的电压检测电路、作为高或低压导通电路的开关电路及稳压管即可实现，改造成本低。可实现输入电压源电压正常时通过三端稳压芯片供电，在输入电压源电压较低时利用输入电压源及稳压管直接供电，确保了负载的正常工作，提升了车载负载在低电压工作时的稳定性。

Description

车载低压差线性稳压器电路及其低压补偿电路

技术领域

本发明涉及一种车载供电电路，特别涉及一种车载低压差线性稳压器（low dropout regulator, LDO）电路。

背景技术

随着汽车的发展，车载应用器件越来越多，如车载多媒体等，使汽车对低电压工作的电压要求越来越高，低电压工作的电压要求是供电电压9V在以下时任然可以工作。而一般情况在，车载普通的稳压电源管理器要求最低压差在2V到3V之间，无法实现输入9V输出8.5V这种极低电压的功能。举个例子，车载音响的供电电路如图1所示，该供电电路从车载电瓶获取12V输入电压（SYS+12V），转换为8.5V输出电压（RADIO_8.5V）。然而车载电瓶的输出并不恒定，当输入电压低于10V时、此时由于3端稳压芯片（8.5VLDO）的特性会导致输出电压低于8.5V，导致车载音响工作不稳定甚至无法工作。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的缺陷，提供一种电路结构简单实用、具有低压补偿电路的车载低压差线性稳压器。

一种车载低压差线性稳压器电路，其包括一三端稳压芯片以及低压补偿电路。该低压补偿电路包括一检测电路、一高压导通电路、一低压导通电路和一补偿稳压模块。所述三端稳压芯片的输入端通过阻性元件与电源输入端相连，还通过电容接地。所述三端稳压芯片的输出端用于向负载供电，其通过电容接地。所述检测电路检测所述电源输入端的输入电压，将所述输入电压转换为第一电压。高压导通电路连接在所述电源输入端与三端稳压芯片的输入端之间，其在所述第一电压大于或等于第一预设值时导通，反之截止以停止向三端稳压芯片供电。低压导通电路在所述第一电压小于所述第一预设值时导通，将所述输入电压传导至其输出端。补偿稳压模块包括阴极与所述负载相连、阳极接地的稳压管，该稳压管的阴极还通过两个阻性元件分别与所述低压导通电路的输出端及三端稳压芯片的输出端相连。

优选的，所述检测电路包括第一电阻和第二电阻，所述第一和第二电阻串联后一端与所述电源输入端相连，另一端接地，第一和第二电阻的连接点作为检测电路的输出端。

优选的，所述低压导通电路包括第一开关管和第二开关管，第一开关管的第一端与所述电源输入端相连，其第二端通过所述阻性元件与所述稳压管的阴极相连，其控制端与第二开关管的第一端相连；所述第二开关管的第二端接地，其控制端与高压导通电路相连；所述第一开关管的第一端的电压高于其第二端电压，且控制端电压为低电平时导通；所述第二开关管的的第一端的电压高于其第二端电压，且控制端电压为高电平时导通。

优选的，所述第一开关管为PNP型三极管，其第一端为发射极，第二端为集电极，控制端为基极；所述第二开关管为NPN型三极管，其第一端为集电极，第二端为发射极，控制端为基极。

优选的，所述高压导通电路包括第三开关管、第四开关管和第五开关管；第四开关管的第一端与所述电源输入端相连，其第二端与三端稳压芯片的输入端电连接，其控制端与第三开关管的第一端相连；所述第三开关管的第二端接地，其控制端与检测电路的输出端以及第五开关管的控制端相连；第五开关管的第一端与电源输入端相连，其第二端接地；所述第三和第五开关管在其第一端电压大于第二端电压，且其控制端为高电平时导通；所述第三开关管在其第一端电压大于第二端电压，且其控制端为低电平时导通。

优选的，所述第三和第五开关管均为NPN型三极管，其第一端为集电极，第二端为发射极，控制端为基极；所述第四开关管为PNP型三极管，其第一端为发射极，第二端为集电极，控制端为基极。

优选的，所述阻性元件包括电阻。

本发明的车载低压差线性稳压器电路结构简单，仅采用常规的电压检测电路、作为高或低压导通电路的开关电路及稳压管即可实现，改造成本低。可实现输入电压源电压正常时通过三端稳压芯片供电，在输入电压源电压较低时利用输入电压源及稳压管直接供电，确保了负载的正常工作，提升了车载负载在低电压工作时的稳定性。

附图说明

图1为传统的车载低压差线性稳压器供电电路图。

图2为本发明一实施例中低压差线性稳压器电路的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的车载低压差线性稳压器电路作进一步的描述。

如图2所示，本发明的车载低压差线性稳压器（low dropout regulator, LDO）电路可以达到很小的输入电压与输出电压差值，从而使输入电压源的电压较低时，负载仍然可以正常工作。该车载低压差线性稳压器电路包括LDO稳压器1和低压补偿电路2。

LDO稳压器1主要包括三端稳压芯片U1和电容C1、C2、C3和C4。三端稳压芯片采用具有稳定输出电压、电流的能力，可保证端口电压大小符合设定值。本实施例中，车载低压差线性稳压器从车载电瓶（通过电源输入端100）获取不稳定的12V电压（Vin），然后转换为8.5V电压（Vout）输出给车载音响（通过输出端200）。三端稳压芯片U1的输入端通过电阻与电源输入端100相连，还通过并联连接的无极性电容C1和有极性电容C4接地。其中电容C4的负极接地。三端稳压芯片U1的输出端作为车载低压差线性稳压器电路的输出端200与负载相连，还通过并联连接的无极性电容C3和有极性电容C2接地。其中电容C2的负极接地，电容C1和C3的设置使得可防止高频信号干扰三端稳压芯片U1，电容C2和C4的设置用于吸收低频的纹波及脉冲干扰。

低压补偿电路2包括检测电路21、高压导通电路22、低压导通电路23和补偿稳压模块24。检测电路21用于检测电源输入端100的输入电压Vin，将输入电压Vin转换为第一电压并输出。高压导通电路23连接在电源输入端Vin与LDO稳压器1的输入端之间，其在第一电压大于或等于第一预设值时导通，反之截止以停止向三端稳压芯片U1供电，使三端稳压芯片U1停止工作。低压导通电路22在第一电压小于第一预设值时导通，将输入电压Vin传导至其输出端。补偿稳压模块24主要包括稳压管Z1。稳压管Z1的阴极与输出端200，也即负载相连，其阳极接地。稳压管Z1的阴极还通过两个电阻R3和R4分别与低压导通电路22的输出端及三端稳压芯片U1的输出端相连。

如此，当电源输入端100的输入电压Vin高于或等于预期时，例如大于或等于10V时，由LDO稳压器1向负载供电。当电源输入端100的输入电压Vin低于预期时，例如小于10V时，由输入电压Vin供电的稳压管Z1为负载供电，可确保负载在输入电压Vin较低时也能正常工作。

本实施例中，检测电路21包括第一电阻R1和第二电阻R2。第一和第二电阻R1、R2串联后一端与电源输入端100相连，另一端接地，第一和第二电阻R1、R2的连接点211作为检测电路的输出端。

低压导通电路22包括第一开关管Q1和第二开关管Q2。第一开关管Q1的第一端与电源输入端100相连，其第二端通过电阻R3与稳压管Z1的阴极相连，其控制端与第二开关管Q2的第一端相连。第二开关管Q2的第二端接地，其控制端与高压导通电路23相连。第一开关管Q1在其第一端的电压高于其第二端电压，且控制端电压为低电平时导通。第二开关管Q2在其第一端的电压高于其第二端电压，且控制端电压为高电平时导通。此处，所谓的高电平和低电平是针对开关管的开关电压而言，针对普通三极管，低于0.7V即为低压，高于0.7V即为高压，针对带电阻的复合型三极管，根据电阻阻值的不同，高压可能会为1V以上。本实施例中，第一开关管Q1为PNP型三极管，其第一端为发射极，第二端为集电极，控制端为基极。第二开关管Q2为NPN型三极管，其第一端为集电极，第二端为发射极，控制端为基极。其他实施例中，可用MOSFET或IGBT等开关管取代三极管。

高压导通电路23包括第三开关管Q3、第四开关管Q4和第五开关管Q5。第四开关管Q4的第一端与电源输入端100相连，其第二端通过电阻与三端稳压芯片U1的输入端电连接，其控制端与第三开关管Q3的第一端相连。第三开关管Q3的第二端接地，其控制端与检测电路21的输出端以及第五开关管Q5的控制端相连。第五开关管Q5的第一端与电源输入端100相连，其第二端接地。第三和第五开关管Q3、Q5在其第一端电压大于第二端电压，且其控制端为高电平时导通。第三开关Q3在其第一端电压大于第二端电压，且其控制端为低电平时导通。可以理解的，第三和第五开关管Q3、Q5均可采用NPN型三极管，其第一端为集电极，第二端为发射极，控制端为基极。第四开关管Q4可采用PNP型三极管，其第一端为发射极，第二端为集电极，控制端为基极。其他实施例中，可用MOSFET或IGBT等开关管取代三极管。

该车载低压差线性稳压器100的工作原理如下：通过设置第一电阻R1与第二电阻R2的阻值，以满足第三开关管Q3在电源输入端100输入电压Vin低于预期时不导通、高于或等于预期，例如10V时就导通。

如此，当电源输入端100输入电压高于或等于10V时，第三开关管Q3、第五开关管Q5导通，此时第四开关管Q4导通，第一开关管Q1、第二开关管Q2截止，补偿稳压模块24中的稳压管Z1和第四电阻R4协同工作，输出端200的供电此时由LDO稳压器1以及稳压器Z1供电。

当电源输入端100输入电压低于10V时，第三开关管Q3、第五开关管Q5截止，此时第四开关管Q4截止，第一开关管Q1、第二开关管Q2导通，此时，电源输入端100的电压将直接作用于补偿稳压模块24，稳压管Z1和第三电阻R3协同工作，单独为输出端200供电。实际测试中，三端稳压芯片U1采用型号为L7885C的芯片，适当调整第三电阻R3、和稳压管Z1的值，可以满足输入电压Vin 为9V输出端200输出电压Vout为8.5V的稳定电压。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (8)

1.一种车载低压差线性稳压器电路，包括一三端稳压芯片，所述三端稳压芯片的输入端通过阻性元件与电源输入端相连，还通过电容接地；所述三端稳压芯片的输出端用于向负载供电，其通过电容接地；其特征在于还包括一低压补偿电路，其包括：

检测电路，其检测所述电源输入端的输入电压，将所述输入电压转换为第一电压；

高压导通电路，其连接在所述电源输入端与三端稳压芯片的输入端之间，其在所述第一电压大于或等于第一预设值时导通，反之截止以停止向三端稳压芯片供电；

低压导通电路，其在所述第一电压小于所述第一预设值时导通，将所述输入电压传导至其输出端；以及

补偿稳压模块，其包括阴极与所述负载相连、阳极接地的稳压管，该稳压管的阴极还通过两个阻性元件分别与所述低压导通电路的输出端及三端稳压芯片的输出端相连。

2.如权利要求1所述的车载低压差线性稳压器电路，其特征在于：所述检测电路包括第一电阻和第二电阻，所述第一和第二电阻串联后一端与所述电源输入端相连，另一端接地，第一和第二电阻的连接点作为检测电路的输出端。

3.如权利要求1所述的车载低压差线性稳压器电路，其特征在于：所述低压导通电路包括第一开关管和第二开关管，第一开关管的第一端与所述电源输入端相连，其第二端通过所述阻性元件与所述稳压管的阴极相连，其控制端与第二开关管的第一端相连；所述第二开关管的第二端接地，其控制端与高压导通电路相连；所述第一开关管的第一端的电压高于其第二端电压，且控制端电压为低电平时导通；所述第二开关管的的第一端的电压高于其第二端电压，且控制端电压为高电平时导通。

4.如权利要求3所述的车载低压差线性稳压器电路，其特征在于：所述第一开关管为PNP型三极管，其第一端为发射极，第二端为集电极，控制端为基极；所述第二开关管为NPN型三极管，其第一端为集电极，第二端为发射极，控制端为基极。

5.如权利要求3所述的车载低压差线性稳压器电路，其特征在于：所述高压导通电路包括第三开关管、第四开关管和第五开关管；第四开关管的第一端与所述电源输入端相连，其第二端与三端稳压芯片的输入端电连接，其控制端与第三开关管的第一端相连；所述第三开关管的第二端接地，其控制端与检测电路的输出端以及第五开关管的控制端相连；第五开关管的第一端与电源输入端相连，其第二端接地；所述第三和第五开关管在其第一端电压大于第二端电压，且其控制端为高电平时导通；所述第三开关管在其第一端电压大于第二端电压，且其控制端为低电平时导通。

6.如权利要求5所述的车载低压差线性稳压器电路，其特征在于：所述第三和第五开关管均为NPN型三极管，其第一端为集电极，第二端为发射极，控制端为基极；所述第四开关管为PNP型三极管，其第一端为发射极，第二端为集电极，控制端为基极。

7.如权利要求1-6项中任一项所述的车载低压差线性稳压器电路，其特征在于：所述阻性元件包括电阻。

8.一种用于车载低压差线性稳压器电路的低压补偿电路，其特征在于，其采用如权利要求1所述的低压补偿电路。