CN110233572A - 一种恒压源和恒压输出方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种恒压源和恒压输出方法，所述恒压源包括器件电源、第一推挽模块和第二推挽模块，其中所述第一推挽模块的第一端接入第一电压，第二端连接所述器件电源的第一输入端，第三端连接所述器件电源的输出端；所述第二推挽模块的第一端接入第二电压，第二端连接所述器件电源的第二输入端，第三端连接所述器件电源的输出端；所述器件电源根据所述第一推挽模块输入的第一电压和第二推挽模块输入的第二电压输出稳定电压。本发明提供的实施例利用器件电源、第一推挽模块和第二推挽模块能够简化现有技术中恒压源的结构、加快开发周期并降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及电源技术领域，特别是涉及一种恒压源和恒压输出方法。
背景技术
目前恒压源主要有以下几种方案：1)开关电源式：使用专用PWM(脉宽调制)芯片或PFM(脉频调制)外加高频隔离变压器和整流滤波电路组成正激、自激、推挽式等实现电压的升压、降压和翻转输出，主要应用于大功率和纹波要求不高的场合；2)DC-DC开关稳压器式：这种器件应用简单，根据具体应用可选择内部集成或外部搭配FET、电感等被动元器件组成的开关电源回路，主要应用于中小功率和纹波需求不高场合。3)低压差线性稳压器(LDO)核心器件组成的稳压源，主要应用于小功率和噪声要求较高的场合。4)运放+FET或BJT组成的线性恒压源：由于使用了外部功率器件，所以较方案3有较大的功率提升，驱动功率能达500mA以上，主要应用于电压范围不宽能提供较大散热环境场合。
发明内容
为了解决上述问题至少之一，本发明第一方面提供一种恒压源，包括器件电源、第一推挽模块和第二推挽模块，其中
所述第一推挽模块的第一端接入第一电压，第二端连接所述器件电源的第一输入端，第三端连接所述器件电源的输出端；
所述第二推挽模块的第一端接入第二电压，第二端连接所述器件电源的第二输入端，第三端连接所述器件电源的输出端；
所述器件电源根据所述第一推挽模块输入的第一电压和第二推挽模块输入的第二电压输出稳定电压。
进一步的，
所述第一推挽模块包括第一三极管和第一偏置电阻器，所述第一三极管的发射极和第一偏置电阻器的一端连接作为所述第一推挽模块的第一端，所述第一三极管的基极和第一偏置电阻器的另一端连接作为所述第一推挽模块的第二端，所述第一三极管的集电极作为所述第一推挽模块的第三端；
所述第二推挽模块包括第二三极管和第二偏置电阻器，所述第二三极管的发射极和第二偏置电阻器的一端连接作为所述第二推挽模块的第一端，所述第二三极管的基极和第二偏置电阻器的另一端连接作为所述第二推挽模块的第二端，所述第二三极管的集电极作为所述第二推挽模块的第三端；
所述第一三极管和第二三极管的极性相反。
进一步的，所述第一三极管和所述第二三极管分别为双极型晶体管。
进一步的，所述恒压源还包括反馈单元，用于将所述器件电源输出的负载端电压反馈至所述器件电源的反馈输入端。
进一步的，所述反馈单元包括第一反馈模块和第二反馈模块，所述第一反馈模块和第二反馈模块分别包括低通滤波电路。
进一步的，
所述第一推挽模块还包括第一限流电阻，用于保护所述第一三极管；
所述第二推挽模块还包括第二限流电阻，用于保护所述第二三极管。
本发明第二方面提供一种利用第一方面所述的恒压源的恒压输出方法，包括：
第一推挽模块向器件电源输入第一电压，第二推挽模块向器件电源输入第二电压；
所述器件电源输出稳定电压。
进一步的，
所述第一推挽模块包括第一三极管和第一偏置电阻器，所述第一三极管的发射极和第一偏置电阻器的一端连接作为所述第一推挽模块的第一端，所述第一三极管的基极和第一偏置电阻器的另一端连接作为所述第一推挽模块的第二端，所述第一三极管的集电极作为所述第一推挽模块的第三端；
所述第二推挽模块包括第二三极管和第二偏置电阻器，所述第二三极管的发射极和第二偏置电阻器的一端连接作为所述第二推挽模块的第一端，所述第二三极管的基极和第二偏置电阻器的另一端连接作为所述第二推挽模块的第二端，所述第二三极管的集电极作为所述第二推挽模块的第三端；
所述第一三极管和第二三极管的极性相反；
所述第一推挽模块向器件电源输入第一电压，第二推挽模块向器件电源输入第二电压进一步包括：
所述第一推挽模块利用第一偏置电阻器向第一三极管提供偏置电压，使得所述第一三极管导通并向所述器件电源输入第一电压；
所述第二推挽模块利用第二偏置电阻器向第二三极管提供偏置电压，使得所述第二三极管导通并向所述器件电源输入第二电压。
进一步的，所述恒压源还包括反馈单元，所述恒压输出方法还包括：
将所述器件电源输出的输出电压反馈至所述器件电源。
进一步的，所述第一推挽模块还包括第一限流电阻，所述第二推挽模块还包括第二限流电阻，所述恒压输出方法还包括
所述第一限流电阻保护所述第一三极管；
所述第二限流电阻保护所述第二三极管。
本发明的有益效果如下：
本发明针对目前现有的问题，制定一种恒压源和恒压输出方法，通过器件电源、第一推挽模块和第二推挽模块输出稳定电压，有效简化现有技术中恒压源的结构、加快开发周期并降低成本。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出本发明的一个实施例所述恒压源的电路图；
图2示出本发明的一个实施例所述恒压输出方法的流程图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
发明人发现，现有技术中存在的上述四种常见的恒压源技术方案均存在的以下缺点：1)对于开关式电压源，由于自身工作原理决定，纹波电流在经过电容等滤波电路时，产生较大的纹波电压，影响了其在精密检测电路中的应用，再者由于Vfb电压的存在，决定了其输出范围不能实现0V到Vfb之间的覆盖，只能高于Vfb输出。2)对于线性稳压源，由于是线性降压，LDO器件或外部三极管器件需要承当较大的功率损耗，由于反馈带宽的限制和响应速度的限制，其不能实现远端感应补偿调节，即在器件电路板布局时，反馈线(FB)不能太长；同样由于Vfb电压的存在，决定了其输出范围不能实现0V到Vfb之间的覆盖，只能高于Vfb输出和0点电压很难实现，输出偏置不易消除等缺点。
为至少解决上述问题之一，发明人经过分析和大量试验后，提出一种恒压源，如图1所示，包括器件电源、第一推挽模块和第二推挽模块，其中所述第一推挽模块的第一端接入第一电压，第二端连接所述器件电源的第一输入端，第三端连接所述器件电源的输出端；所述第二推挽模块的第一端接入第二电压，第二端连接所述器件电源的第二输入端，第三端连接所述器件电源的输出端。即本实施例通过采用器件电源、第一推挽模块和第二推挽模块形成不同于现有技术的恒压源，该恒压源通过采用器件电源能够有效提高传统恒压源的性能，实现无交越死区正负可调，同时还能够简化电路结构，降低成本。
具体的，如图1所示，所述恒压源包括器件电源10、第一推挽模块20和第二推挽模块20’。所述器件电源10为DPS(Programmable Device Power Supply，可编程器件电源)芯片，所述器件电源10内置运算放大器、比较器电路和数模转换器等，能够提供可编程的驱动电压和电流、电压采样值模拟量输出，在本实施例中，所述器件电源10为AD5560。
所述第一推挽模块20包括第一三极管Q1和第一偏置电阻器R1，所述第一三极管Q1的发射极和第一偏置电阻器R1的一端连接作为所述第一推挽模块20的第一端1，接入第一电压VCC，所述第一三极管Q1的基极和第一偏置电阻器R1的另一端连接作为所述第一推挽模块20的第二端2，连接至所述器件电源10的第一输入端11，所述第一三极管Q1的集电极作为所述第一推挽模块20的第三端3，与所述器件电源10的输出端13连接。所述第二推挽模块20’包括第二三极管Q2和第二偏置电阻器R2，所述第二三极管Q2的发射极和第二偏置电阻器R2的一端连接作为所述第二推挽模块20’的第一端1，接入第二电压VSS，所述第二三极管Q2的基极和第二偏置电阻器R2的另一端连接作为所述第二推挽模块20’的第二端2，连接至所述器件电源10的第二输入端12，所述第二三极管Q2的集电极作为所述第二推挽模块20’的第三端3，与所述器件电源10的输出端13连接。所述第一三极管和第二三极管极性相反，以推挽方式连接，在本实施例中，所述第一三极管和第二三极管分别为双极型晶体管。
在一个可选的实施例中，所述恒压源还包括反馈单元，用于将所述器件电源输出的负载端电压反馈至所述器件电源的反馈输入端。
具体的，如图1所示，所述器件电源10输出的稳定电压加载在待测负载30上，所述反馈单元40包括第一反馈模块和第二反馈模块，所述第一反馈模块和第二反馈模块分别包括低通滤波电路。第一反馈模块将待测负载30的一端31的电压引出，经低通滤波电路的电阻R5和电容C2滤波并反馈至所述器件电源10的反馈输入端14，第二反馈模块将待测负载30的另一端32的电压引出，经低通滤波电路的电阻R6和电容C3滤波并反馈至所述器件电源10的反馈输入端15，即将器件电源输出的负载端电压反馈至所述器件电源的反馈输入端，电容C1桥接在第一反馈模块和第二反馈模块上以消除器件电源10的共模噪声，并降低器件电源10输出的电源噪声和内部采用电路输出模拟量的噪声。
在另一个可选的实施例中，如图1所示，所述第一推挽模块还包括第一限流电阻R3，用于保护所述第一三极管Q1；所述第二推挽模块还包括第二限流电阻R4，用于保护所述第二三极管Q2。
在本实施例中，将所述第一限流电阻R3和第二限流电阻R4设置为阻值相同的电阻，能够避免第一三极管和第二三极管的基级电流过大引起三极管过饱和导通造成的器件损坏和负载损坏。
在一个具体的示例中，当第一推挽模块的第一端1接入第一电压VCC，同时将第一推挽模块的第二端与器件电源输入端相连，利用电流流经第一偏置电阻器R1在第一三极管Q1的基极和发射极之间形成偏置电压，第一三极管Q1导通，在本实施例中，通过第一限流电阻R3保护第一三极管Q1。同理，第二推挽模块利用电流流经第二偏置电阻器R2导通第二三极管Q2，通过第二限流电阻R4保护第二三极管Q2。
值得说明的是，当待测负载所需电流越大则需要的偏置电压也越大，流入第一三极管Q1和第二三极管Q2的基极电流越大，则第一三极管Q1和第二三极管Q2输出电流Ic也越大，从而确保输出电压的稳定性。同时，在本实施例中，所述器件电源10通过反馈单元进一步调整输出电压。
本示例仅是为了更好地理解本发明实施例的技术方案而列举的示例，不作为对本发明实施例的唯一限制，本领域技术人员应当根据实际应用场景设置偏置电阻器和限流电阻以满足应用需求，在此不再赘述。
本实施例提供的恒压源以器件电源10作为核心器件，在输出稳定电压的同时，还具有以下特点：
1)有效简化电路结构，例如无需单独设置模数转换电路、极点补偿电路、反馈带宽设定回路，采样测量预处理回路，过压保护回路和测温电路等。
2)有效降低成本，由于无需复杂的***电路，能够减小恒压源的体积，并提高功率密度，相比于现有技术中具有复杂信号链电路的恒压源，大幅度降低器件成本。
3)有效加快开发周期，使用集成电路的器件电源，能够节省***器件选型时间和开发调试时间。
4)有效提高维护效率，使用器件电源能够简化后期生产和维护，从而提高人工维护效率。
因此，本实施例提供的恒压源具有广泛的应用前景。
与上述实施例提供的恒压源相对应，本申请的一个实施例还提供一种利用上述恒压源的恒压输出方法，由于本申请实施例提供的恒压输出方法与上述几种实施例提供的恒压源相对应，因此在前述实施方式也适用于本实施例提供的恒压输出方法，在本实施例中不再详细描述。
如图2所示，本申请的一个实施例还提供一种利用上述恒压源的恒压输出方法，包括：第一推挽模块向器件电源输入第一电压，第二推挽模块向所述器件电源输入第二电压；所述器件电源输出稳定电压。
在一个可选的实施例中，所述第一推挽模块包括第一三极管和第一偏置电阻器，所述第一三极管的发射极和第一偏置电阻器的一端连接作为所述第一推挽模块的第一端，所述第一三极管的基极和第一偏置电阻器的另一端连接作为所述第一推挽模块的第二端，所述第一三极管的集电极作为所述第一推挽模块的第三端；所述第二推挽模块包括第二三极管和第二偏置电阻器，所述第二三极管的发射极和第二偏置电阻器的一端连接作为所述第二推挽模块的第一端，所述第二三极管的基极和第二偏置电阻器的另一端连接作为所述第二推挽模块的第二端，所述第二三极管的集电极作为所述第二推挽模块的第三端；所述第一三极管和第二三极管的极性相反；所述推挽单元的第一推挽模块向器件电源输入第一电压，第二推挽模块向所述器件电源输入第二电压具体包括：所述第一推挽模块利用第一偏置电阻器向第一三极管提供偏置电压，使得所述第一三极管导通并向所述器件电源输入第一电压；所述第二推挽模块利用第二偏置电阻器向第二三极管提供偏置电压，使得所述第二三极管导通并向所述器件电源输入第二电压。
在一个可选的实施例中，所述恒压源还包括反馈电路，所述恒压输出方法还包括：将所述器件电源输出的输出电压反馈至所述器件电源。
在另一个可选的实施例中，所述第一推挽模块还包括第一限流电阻，所述第二推挽模块还包括第二限流电阻，所述恒压输出方法还包括所述第一限流电阻保护所述第一三极管；所述第二限流电阻保护所述第二三极管。
本发明针对目前现有的问题，制定一种恒压源和恒压输出方法，通过器件电源、第一推挽模块和第二推挽模块输出稳定电压，有效简化现有技术中恒压源的结构、加快开发周期并降低成本。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (10)
1.一种恒压源，其特征在于，包括器件电源、第一推挽模块和第二推挽模块，其中
所述第一推挽模块的第一端接入第一电压，第二端连接所述器件电源的第一输入端，第三端连接所述器件电源的输出端；
所述第二推挽模块的第一端接入第二电压，第二端连接所述器件电源的第二输入端，第三端连接所述器件电源的输出端；
所述器件电源根据所述第一推挽模块输入的第一电压和第二推挽模块输入的第二电压输出稳定电压。
2.根据权利要求1所述的恒压源，其特征在于，
所述第一推挽模块包括第一三极管和第一偏置电阻器，所述第一三极管的发射极和第一偏置电阻器的一端连接作为所述第一推挽模块的第一端，所述第一三极管的基极和第一偏置电阻器的另一端连接作为所述第一推挽模块的第二端，所述第一三极管的集电极作为所述第一推挽模块的第三端；
所述第二推挽模块包括第二三极管和第二偏置电阻器，所述第二三极管的发射极和第二偏置电阻器的一端连接作为所述第二推挽模块的第一端，所述第二三极管的基极和第二偏置电阻器的另一端连接作为所述第二推挽模块的第二端，所述第二三极管的集电极作为所述第二推挽模块的第三端；
所述第一三极管和第二三极管的极性相反。
3.根据权利要求2所述的恒压源，其特征在于，所述第一三极管和所述第二三极管分别为双极型晶体管。
4.根据权利要求1所述的恒压源，其特征在于，所述恒压源还包括反馈单元，用于将所述器件电源输出的负载端电压反馈至所述器件电源的反馈输入端。
5.根据权利要求4所述的恒压源，其特征在于，所述反馈单元包括第一反馈模块和第二反馈模块，所述第一反馈模块和第二反馈模块分别包括低通滤波电路。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的恒压源，其特征在于，
所述第一推挽模块还包括第一限流电阻，用于保护所述第一三极管；
所述第二推挽模块还包括第二限流电阻，用于保护所述第二三极管。
7.一种利用权利要求1-6中任一项所述的恒压源的恒压输出方法，其特征在于，包括：
第一推挽模块向器件电源输入第一电压，第二推挽模块向器件电源输入第二电压；
所述器件电源输出稳定电压。
8.根据权利要求7所述的恒压输出方法，其特征在于，所述第一推挽模块包括第一三极管和第一偏置电阻器，所述第一三极管的发射极和第一偏置电阻器的一端连接作为所述第一推挽模块的第一端，所述第一三极管的基极和第一偏置电阻器的另一端连接作为所述第一推挽模块的第二端，所述第一三极管的集电极作为所述第一推挽模块的第三端；
所述第二推挽模块包括第二三极管和第二偏置电阻器，所述第二三极管的发射极和第二偏置电阻器的一端连接作为所述第二推挽模块的第一端，所述第二三极管的基极和第二偏置电阻器的另一端连接作为所述第二推挽模块的第二端，所述第二三极管的集电极作为所述第二推挽模块的第三端；
所述第一三极管和第二三极管的极性相反；
所述第一推挽模块向器件电源输入第一电压，第二推挽模块向器件电源输入第二电压进一步包括：
所述第一推挽模块利用第一偏置电阻器向第一三极管提供偏置电压，使得所述第一三极管导通并向所述器件电源输入第一电压；
所述第二推挽模块利用第二偏置电阻器向第二三极管提供偏置电压，使得所述第二三极管导通并向所述器件电源输入第二电压。
9.根据权利要求7所述的恒压输出方法，其特征在于，所述恒压源还包括反馈单元，所述恒压输出方法还包括：
将所述器件电源输出的输出电压反馈至所述器件电源。
10.根据权利要求7所述的恒压输出方法，其特征在于，所述第一推挽模块还包括第一限流电阻，所述第二推挽模块还包括第二限流电阻，所述恒压输出方法还包括：
所述第一限流电阻保护所述第一三极管；
所述第二限流电阻保护所述第二三极管。
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