CN109002074A - 线性稳压电路、稳压方法及应用其的电源管理电路 - Google Patents

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黄必亮
周逊伟
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    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/12—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac

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Abstract

本发明提出一种线性稳压电路、稳压方法及应用其的电源管理电路，所述线性稳压电路包括运算放大器和调整管，所述运算放大器的输出端与所述调整管的控制端连接；所述调整管的第一端接收输入电压，所述调整管的第二端经阻抗电路连接到地，所述阻抗电路与运算放大器的第二端连接，输入电压经分压得到采样电压，所述采样电压经滤波后与所述运算放大器的第一端连接，所述调整管的第二端作为所述线性稳压电路的输出端。本发明线性稳压电路可以集成在片内，***电路简单，输出电压稳定。

Description

线性稳压电路、稳压方法及应用其的电源管理电路
技术领域
本发明涉及电力电子领域，特别涉及一种线性稳压电路、稳压方法及应用其的电源管理电路。
背景技术
现有技术电源管理电路原理图如图1所示，交流输入通过整流电路U00得到输入电压VIN，输入电压VIN和地之间并联电容C0，输入电压VIN通过电感L0和电容C1组成的滤波电路滤波后输出到调整管M01漏极，负载和电容C2并联，负载电压即输出电压为Vout＝VIN-Iload*RMOS，其中，RMOS为调整管M01的等效阻值，Iload为负载电流。由于整流后的输入电压VIN较高，滤波电感L0和电容C1较大，不易集成于片内，且输出电压Vout随着负载电流Iload的变化而变化，从而导致输出电压不稳定。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以集成在片内的线性稳压电路、稳压方法及应用其的电源管理电路，用于解决现有技术存在电源管理电路输出电压随负载电流变化的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于电源管理电路的线性稳压电路，包括运算放大器和调整管，所述运算放大器的输出端与所述调整管的控制端连接；所述调整管的第一端接收输入电压，所述调整管的第二端经阻抗电路连接到地，所述阻抗电路与运算放大器的第二端连接，输入电压经分压得到采样电压，所述采样电压经滤波后与所述运算放大器的第一端连接，所述调整管的第二端作为所述线性稳压电路的输出端。
可选的，所述线性稳压电路还包括第一电流源，所述第一电流源输出第一电流，所述第一电流下拉所述采样电压。
可选的，当输入电压的谷值和输出电压的差值小于第一基准电压时，所述第一电流增大；当输入电压的平均值和输出电压的差值大于第二基准电压时，所述第一电流减小，当所述第一电流减小到第一基准电流时，第一电流不变。
可选的，所述线性稳压电路还包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻第一端接收输入电压，所述第一电阻第二端连接所述第二电阻，所述第二电阻接地，所述第一电阻和所述第二电阻公共端电压为所述采样电压，所述第一电流源连接所述第一电阻和所述第二电阻的公共端。
可选的，所述线性稳压电路还包括滤波电路，所述滤波电路包括第三电阻和第一电容，所述第三电阻第一端接收所述采样电压，所述第三电阻第二端连接所述第一电容第一端，所述第一电容第二端接地。
可选的，所述线性稳压电路还包括所述阻抗电路，所述阻抗电路包括第四电阻和第五电阻，所述第四电阻第一端连接所述调整管第二端，所述第四电阻第二端和所述第五电阻第一端连接，所述第五电阻接地，所述第四电阻和所述第五电阻的公共端连接所述第一运放第二端。
可选的，所述第一电阻与所述第二电阻的阻值比和所述第四电阻与所述第五电阻的阻值比相同。
本发明还公开了一种电源管理电路，包括开关电路和以上任意一种线性稳压电路，所述开关电路输出端连接所述线性稳压电路输入端。
可选的，所述线性稳压电路集成在片内，所述线性稳压电路的输入端和输出端作为芯片的两个引脚。
本发明还公开了一种线性稳压方法，交流输入经开关电路后得到输入电压，对输入电压进行分压得到采样电压，所述采样电压经滤波后作为基准电压，所述基准电压经运放和调整管得到平稳的输出电压。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：交流输入经开关电路后得到输入电压，对输入电压进行分压得到采样电压，所述采样电压经滤波后作为基准经运放和调整管得到平稳的输出电压。本发明线性稳压电路具有更好的去纹波效果，可集成在片内，其应用在电源管理电路中，***电路简单，且其输出电压稳定，不随负载电流的变化而变化。
附图说明
图1为现有技术电源管电路原理图；
图2为本发明电源管理电路原理图；
图3为本发明线性稳压电路原理图；
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。
为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
图2示意了本发明电源管理电路原理图，包括整流电路U00、电容C0、线性稳压电路U01、电容C2和负载。交流输入AC通过整流电路U00得到输入电压VIN，电容C0并联在整流电路U00输出端。线性稳压电路U01输入端连接整流电路U00输出端，其输出端连接负载，负载两端并联电容C2，线性稳压电路U01可以集成在片内，线性稳压电路U01的输入端和输出端作为芯片引脚，芯片***电路简单，节省成本。
图3示意了本发明线性稳压电路原理图，所述线性稳压电路包括电阻R1、电阻R2、第一电流源I1、电阻R3、电容C1、运放U101、调整管M01、电阻R4和电阻R5。电阻R1第一端作为稳压电路输入端，电阻R1第二端连接电阻R2第一端，电阻R2第二端接地，第一电流源I1连接电阻R1和电阻R2的公共端，第一电流源I1输出第一电流。电阻R3和电容C1组成滤波电路，电阻R3第一端连接连接电阻R1和电阻R2的公共端，电阻R3第二端连接电容C1第一端，电容C1第二端接地。运放U101同相输入端连接电阻R3和电容C1的公共端，其反相输入端连接电阻R4和电阻R5的公共端，其输出端连接调整管M101栅极。调整管M101漏极接收输入电压VIN，调整管M101源极连接电阻R4第一端，电阻R4第二端和电阻R5第一端连接，电阻R5第二端接地，调整管M101源极电压为本发明线性稳压电路的输出电压Vout。Vout只与第一电流I1和电阻有关，与负载电流无关。当R1/R2＝R4/R5时，输出电压Vout＝VDD-I1*R1，因为第一电流I1和R1固定，所以输出电压Vout稳定。当输入电压VIN纹波太大时，输入电压VIN谷值和输出电压Vout的压差太小，电路的性能会变差，抑制不了纹波；当输入电压VIN和输出电压Vout的压差太大时，调整管功耗很大。因此，当输入电压VIN的谷值和输出电压Vout的差值小于第一基准电压VREF1时，所述第一电流I1增大，以抑制输出电压Vout纹波；当输入电压VIN的平均值和输出电压Vout的差值大于第二基准电压VREF2时，所述第一电流I1减小，当所述第一电流I1减小到第一基准电流IREF时，所述第一电流I1不变，以避免调整管功耗过大，同时保证调整管正常工作。通过谷值检测电路可以检测输入电压谷值，本发明附图中虽然没有谷值检测电路的示意图，但是，对本领域普通技术人员来说，不需要附图谷值检测电路也是可以实现的。
虽然以上将实施例分开说明和阐述，但涉及部分共通之技术，在本领域普通技术人员看来，可以在实施例之间进行替换和整合，涉及其中一个实施例未明确记载的内容，则可参考有记载的另一个实施例。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种线性稳压电路，包括运算放大器和调整管，所述运算放大器的输出端与所述调整管的控制端连接；其特征在于：所述调整管的第一端接收输入电压，所述调整管的第二端经阻抗电路连接到地，所述阻抗电路与运算放大器的第二端连接，输入电压经分压得到采样电压，所述采样电压经滤波后与所述运算放大器的第一端连接，所述调整管的第二端作为所述线性稳压电路的输出端。
2.根据权利要求1所述的线性稳压电路，其特征在于：所述线性稳压电路还包括第一电流源，所述第一电流源输出第一电流，所述第一电流下拉所述采样电压。
3.根据权利要求2所述的线性稳压电路，其特征在于：当输入电压的谷值和输出电压的差值小于第一基准电压时，所述第一电流增大；当输入电压的平均值和输出电压的差值大于第二基准电压时，所述第一电流减小，当所述第一电流减小到第一基准电流时，所述第一电流不变。
4.根据权利要求2或3所述的线性稳压电路，其特征在于：所述线性稳压电路还包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻第一端接收输入电压，所述第一电阻第二端连接所述第二电阻，所述第二电阻接地，所述第一电阻和所述第二电阻公共端电压为所述采样电压，所述第一电流源连接所述第一电阻和所述第二电阻的公共端。
5.根据权利要求4所述的线性稳压电路，其特征在于：所述线性稳压电路还包括滤波电路，所述滤波电路包括第三电阻和第一电容，所述第三电阻第一端接收所述采样电压，所述第三电阻第二端连接所述第一电容第一端，所述第一电容第二端接地。
6.根据权利要求4所述的线性稳压电路，其特征在于：所述线性稳压电路还包括所述阻抗电路，所述阻抗电路包括第四电阻和第五电阻，所述第四电阻第一端连接所述调整管第二端，所述第四电阻第二端和所述第五电阻第一端连接，所述第五电阻接地，所述第四电阻和所述第五电阻的公共端连接所述第一运放第二端。
7.根据权利要求6所述的线性稳压电路，其特征在于：所述第一电阻与所述第二电阻的阻值比和所述第四电阻与所述第五电阻的阻值比相同。
8.一种电源管理电路，其特征在于：包括开关电路和权利要求1-6中任意一种线性稳压电路，所述开关电路输出端连接所述线性稳压电路输入端。
9.根据权利要求7所述的电源管理电路，其特征在于：所述线性稳压电路集成在片内，所述线性稳压电路的输入端和输出端作为芯片的两个引脚。
10.一种线性稳压方法，其特征在于：交流输入经开关电路后得到输入电压，对输入电压进行分压得到采样电压，所述采样电压经滤波后作为基准电压，所述基准电压经运放和调整管得到平稳的输出电压。
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