CN112631357A - 直流稳压电源电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种直流稳压电源电路，包括第一开关模块、第二开关模块、初级稳压模块以及线性降压模块，第一开关模块用于根据控制信号和使能信号的状态导通或者关断；第二开关模块用于在所述第一开关模块导通时导通；初级稳压模块用于对所述电池输出的电压进行稳压得到第一电压；线性降压模块用于对第一电压进行降压后输出第二电压。本发明通过第一开关模块的开关特性实现电路的通断，从而实现第一开关模块的可控制和低功耗特性，通过初级稳压模块实现高耐压特性，通过初级稳压模块实现低静态耗电和大电流带载功能，通过线性降压模块的线性降压作用实现无辐射功能。

Description

直流稳压电源电路

技术领域

本发明涉及稳压电路技术领域，特别涉及一种直流稳压电源电路。

背景技术

随着新能源行业的发展，锂离子电池BMS的串数越来越高，电压也越来越高；同时随着市场对锂离子电池信息的可视化，智能化要求，BMS需要增加MCU等智能控制单元，这些单元必须配备合适的耐高压稳压电路。同时随着国家对节能减排、低碳环保的重视，以及锂离子电池行业要求BMS降低静态功耗，延长锂离子电池使用时间，所以在BMS里的设计一个低功耗稳压电源电路成为关键。目前市场常用的单元供电稳压电源电路主要是DC-DC降压电路，通常由DC-DC降压IC芯片及电感等元件组成，但是这种降压电路存在输出开关噪声大、功耗高、辐射大、输入耐压低及成本高等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直流稳压电源电路，以解决现有技术中稳压电源电路采用DC-DC降压电路存在开关噪声大、功耗高、辐射大、输入耐压低及成本高的问题。

本发明实施例第一方面提供一种直流稳压电源电路，所述直流稳压电源电路包括：

第一开关模块，其控制端连接控制信号和使能信号，其输出端接地，用于根据控制信号和使能信号的状态导通或者关断；

第二开关模块，其控制端连接所述第一开关模块的输入端，其输入端连接电池的输出端，用于在所述第一开关模块导通时导通；

初级稳压模块，其第一输入端连接所述第二开关模块的输出端，用于对所述电池输出的电压进行稳压得到第一电压；

线性降压模块，其输入端连接所述初级稳压模块的输出端，用于对所述第一电压进行降压后输出第二电压。

本发明提供一种直流稳压电源电路，包括第一开关模块、第二开关模块、初级稳压模块以及线性降压模块，第一开关模块用于根据控制信号和使能信号的状态导通或者关断；第二开关模块用于在所述第一开关模块导通时导通；初级稳压模块用于对所述电池输出的电压进行稳压得到第一电压；线性降压模块用于对第一电压进行降压后输出第二电压。本发明通过第一开关模块的开关特性以及MCU的IO口和外部设备使能信号来实现电路的通断，从而实现第一开关模块的可控制和低功耗特性，通过初级稳压模块中电阻的分压限流和稳压二极管的稳压作用实现高耐压特性，通过初级稳压模块中电阻的分压限流和三极管的电流放大作用，实现低静态耗电和大电流带载功能，通过线性降压模块的线性降压作用，无开关元件，从而实现无辐射功能，解决现有技术中稳压电源电路采用DC-DC降压电路存在开关噪声大、功耗高、辐射大、输入耐压低及成本高的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一所提供的一种直流稳压电源电路的结构示意图；

图2是本发明实施例一所提供的一种直流稳压电源电路的另一结构示意图；

图3是本发明实施例一所提供的一种直流稳压电源电路的电路图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了说明本发明的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

本发明一种实施例提供一种直流稳压电源电路，如图1所示，直流稳压电源电路包括：

第一开关模块101，其控制端连接控制信号和使能信号，其输出端接地，用于根据控制信号和使能信号的状态导通或者关断；

第二开关模块102，其控制端连接第一开关模块101的输入端，其输入端连接电池的输出端，用于在第一开关模块101导通时导通；

初级稳压模块103，其第一输入端连接第二开关模块102的输出端，用于对电池输出的电压进行稳压得到第一电压；

线性降压模块104，其输入端连接初级稳压模块103的输出端，用于对第一电压进行降压后输出第二电压。

其中，第一开关模块101控制端输入控制信号和使能信号，根据控制信号和使能信号的电平状态进入导通状态或关断状态，当控制信号和使能信号均为高电平时，第一开关模块101与地导通，当控制信号和使能信号均为低电平时，第二开关模块102与地断开。第一开关模块101可以由三极管、电阻、电容等器件构成，通过控制信号和使能信号控制三极管的基极控制整个第一开关模块的导通或者关断。

其中，第二开关模块102连接电池，当第一开关模块101导通时，第二开关模块102的控制端接地，此时，第二开关模块102导通并输出电池电压。

其中，初级稳压模块103用于对电池输出的电压进行稳压得到第一电压，可以通过三极管和稳压器构成稳压电路。

作为一种实施方式，初级稳压模块103包括第一开关管、第二开关管、第一稳压管和第二稳压管，第一开关管的集电极连接第一稳压管的阴极、第一开关管的基极以及第二开关管的集电极，并构成初级稳压模块103的输入端，第一开关管的发射集连接第二开关管的基极，第二开关管的发射集连接第二稳压管的阴极，并构成初级稳压模块103的输出端，第一稳压管的阳极和第二稳压管的阴极共接于地。

其中，初级稳压模块103的输入端输入电压时，第一稳压管工作形成稳压，随着第一稳压管电压的升高，第一开关管和第二开关管导通，第二稳压管形成稳压进行输出，本实施方式中的初级稳压模块103通过稳压管和开关管实现了对输入电压进行稳压后输出。

其中，线性降压模块104用于对第一电压进行降压后输出第二电压，线性降压模块104可以包括线性降压芯片和电容，将初级稳压模块103输出的第一电压进行降压后输出。

本实施例的工作过程为：当控制信号和使能信号均为高电平信号时，第一开关模块101导通，第二开关模块102导通，电池通过第二开关模块102输出电压，初级稳压模块103对电池输出的电压进行稳压得到第一电压，线性降压模块104对第一电压进行降压后输出第二电压。

本发明实施例提供一种直流稳压电源电路，包括第一开关模块101、第二开关模块102、初级稳压模块103以及线性降压模块104，第一开关模块101用于根据控制信号和使能信号的状态导通或者关断；第二开关模块102用于在第一开关模块101导通时导通；初级稳压模块103用于对电池输出的电压进行稳压得到第一电压；线性降压模块104用于对第一电压进行降压后输出第二电压。本发明通过第一开关模块101的开关特性以及MCU的IO口和外部设备使能信号来实现电路的通断，从而实现第一开关模块101的可控制和低功耗特性，通过初级稳压模块103中电阻的分压限流和稳压二极管的稳压作用实现高耐压特性，通过初级稳压模块103中电阻的分压限流和三极管的电流放大作用，实现低静态耗电和大电流带载功能，通过线性降压模块104的线性降压作用，无开关元件，从而实现无辐射功能，解决现有技术中稳压电源电路采用DC-DC降压电路存在开关噪声大、功耗高、辐射大、输入耐压低及成本高的问题。

作为一种实施方式，如图2所示，直流稳压电源电路还包括充电模块105，充电模块105的输入端连接充电器106，输出端连接初级稳压模块103的第二输入端，充电器106通过充电模块105对直流稳压电源电路输出充电电压。

其中，充电模块105的作用是与充电器106连接，使充电器106通过充电模块105对直流稳压电源电路输出充电电压，充电模块105可以由二极管组成，避免电流反向输出，损坏充电器106。

本实施方式的工作过程为：当控制信号和使能信号均为低电平信号时，充电器106通过充电模块105输出电压，初级稳压模块103对充电模块105输出的电压进行稳压得到第一电压，线性降压模块104对第一电压进行降压后输出第二电压。

当控制信号和使能信号均为低电平信号以及充电模块105未输出电压时，直流稳压电源电路停止工作。

本实施方式中通过设置充电模块105与初级稳压模块103连接，可以实现充电器106直接对直流稳压电源电路输出充电电压。

下面通过具体的电路结构对本发明实施例进行具体说明：

如图3所示，直流稳压电源电路包括第一开关模块101、第二开关模块102、初级稳压模块103以及线性降压模块104，第一开关模块101包括二极管DP10、二极管DP13、电阻RP12、电阻RP13、电阻RP16、电阻RP17、电容CP1以及三极管QP4，电阻RP16的第一端为第一开关模块101的输出端，电阻RP16的第二端连接三极管QP4的集电极，三极管QP4的基极连接电阻RP17的第一端、电容CP1的第一端、二极管DP10的阴极以及二极管DP13的阴极，三极管QP4的发射集连接电阻RP17的第二端以及电容CP1的第二端并共接于地，二极管DP10的阳极连接电阻RP13的第一端，电阻RP13的第二端为第一开关模块101的第一控制端，第一控制端输入控制信号MCU_LDO_EN，二极管DP13的阳极连接电阻RP12的第一端，电阻RP12的第二端为第一开关模块101的第二控制端，第二控制端输入外部设备使能信号UR_RX_Wake。

第二开关模块102包括二极管DP5、二极管DP6、电阻RP15以及三极管QP1，三极管QP1的发射极为第二开关模块102的输出端，三极管QP1的集电极连接电阻RP15的第一端、二极管DP5的阴极以及二极管DP6的阴极，二极管DP5的阳极为第二开关模块102的第一输入端B+，二极管DP6的阳极为第二开关模块102的第二输入端B16+。

初级稳压模块103包括限流器件PTC1、电阻RP3、电阻RP4、电阻RP5、电阻RP6、电阻RP7、三极管QP2、三极管QP3、稳压管ZP1以及稳压管ZP2，限流器件PTC1的第二端为初级稳压模块103的输入端，限流器件PTC1的第一端连接电阻RP3的第一端、电阻RP4的第一端、电阻RP5的第一端、电阻RP6的第一端、电阻RP7的第一端，电阻RP7的第二端连接三极管QP2的基极和稳压管ZP1的阴极，三极管QP2的集电极连接电阻RP6的第二端，三极管QP2的发射集连接三极管QP3的基极，三极管QP3的集电极连接电阻RP3的第二端、电阻RP4的第二端以及电阻RP5的第二端，三极管QP3的发射集连接稳压管ZP2的阴极，并构成初级稳压模块103的输出端，稳压管ZP1的阳极和稳压管ZP2的阳极共接于地。

充电模块105包括二极管DP3和二极管DP4，二极管DP3的阳极连接二极管DP4的阳极并构成充电模块105的输入端CH+，二极管DP3的阴极连接二极管DP4的阴极并构成充电模块105的输出端。

线性降压模块104包括电容CP2、电容CP3、电容CP4、电容CP5、电容CP6、电容CP7、电容CP8、电阻RP8、电阻RP9、电阻RP10、二极管DP14、二极管LED7、二极管TVS7以及线性稳压器LDO1，线性稳压器LDO1为芯片ME6239，电容CP2的第一端连接电容CP3的第一端、二极管LED7的阳极、电阻RP9的第一端、电阻RP10的第一端，二极管LED7的阴极连接电阻RP8的第一端，电阻RP8的第二端连接电阻RP9的第二端、电阻RP10的第二端、电容CP4的第一端、电容CP5的第一端、二极管DP14的阴极以及线性稳压器LDO的输入端，二极管DP14的阳极连接线性稳压器LDO1的输出端、电容CP6的第一端、电容CP7的第一端、电容CP8的第一端、二极管TVS7的阴极，并构成线性降压模块104的输出端，电容CP2的第二端、电容CP3的第二端、电容CP4的第二端、电容CP5的第二端、电容CP6的第二端、电容CP7的第二端、电容CP8的第二端、二极管TVS7的阳极以及线性稳压器LDO1的接地端共接于地。

本直流稳压电源电路有3种工作状态：

1、供电状态：当MCU的IO口控制信号：MCU_LDO_EN或外部设备使能信号：UR_RX_Wake，这2个信号的电平为高电平时，高电平信号(MCU_LDO_EN＝1)通过电阻RP13和二极管DP10(或高电平信号UR_RX_Wake通过电阻RP12和二极管DP13)到达NPN开关三极管QP4的第1脚(基极)，NPN开关三极管QP4打开，NPN开关三极管QP4的第3脚(集电极)为低电平，然后将与NPN开关三极管QP4第3脚相连的电阻RP16的第2脚拉到低电平，从而与电阻RP16第1脚相连的PNP三极管QP1的第1脚被拉低，PNP三极管QP1打开，电池输出的B+/B16+电压通过二极管DP5、二极管DP6、PTC元件PTC1，到达分压限流电阻RP7，高电压被与RP7第2脚相连的稳压二极管ZP1稳压成为12V，同时12V电压到达与稳压二极管ZP1阴极相连的NPN三极管QP2第1脚(基极)，NPN三极管QP2将基极电流放大后传输到与第3脚(发射极)相连的NPN三极管QP3的第1脚(基极)，NPN三极管QP3再次将基极电流放大后经过与其第3脚(发射极)相连的稳压管ZP2和滤波电容CP2和CP3，再经过分压限流电阻RP9、RP10和滤波电容CP4、CP5后到达LDO元件LDO1的第2脚，LDO1将电压转换为稳定电压3.3V后从第3脚输出，3.3V经过滤波电容CP6、CP7、CP8和ESD元件TVS7后提供给MCU等外部***部件使用。

2、不工作状态：当MCU的IO口控制信号：MCU_LDO_EN或外部设备使能信号：UR_RX_Wake，这2个信号的电平为低电平，同时无外部充电器106输入电压(CH+＝0)时，整个电路不工作，耗电为0uA。

3、充电状态：当MCU的IO口控制信号：MCU_LDO_EN或外部设备使能信号：UR_RX_Wake，这2个信号的电平为低电平，CH+为高电平时，CH+电压通过二极管DP3、DP4，到达分压限流电阻RP7，高电压被与RP7第2脚相连的稳压二极管ZP1稳压成为12V，同时12V电压到达与ZP1阴极相连的NPN三极管QP2第1脚(基极)，NPN三极管QP2将基极电流放大后传输到与它第3脚(发射极)相连的NPN三极管QP3的第1脚(基极)，NPN三极管QP3再次将基极电流放大后经过与其第3脚(发射极)相连的稳压管ZP2和滤波电容CP2和CP3，再经过分压限流电阻RP9、RP10和滤波电容CP4、CP5后到达LDO元件LDO1的第2脚，LDO1将电压转换为稳定电压3.3V后从第3脚输出，3.3V经过滤波电容CP6、CP7、CP8和ESD元件TVS7后提供给MCU等外部***部件使用。

本直流稳压电源电路的技术效果在于：本发明利用了第一开关模块中的三极管QP4的开关特性以及MCU的IO口和外部设备使能信号来实现电路的通断，从而实现直流稳压电源电路的可控制和低功耗特性，本发明还利用了初级稳压模块中的电阻RP3至RP7的分压限流和稳压二极管ZP1的稳压作用实现高耐压特性，本发明还利用了电阻RP3至RP7的分压限流和三极管QP2和QP3的电流放大作用，实现低静态耗电和大电流带载功能，本发明还利用了线性设备LDO1的线性降压作用，无开关元件，从而实现无辐射功能。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种直流稳压电源电路，其特征在于，所述直流稳压电源电路包括：

第一开关模块，其控制端连接控制信号和使能信号，其输出端接地，用于根据控制信号和使能信号的状态导通或者关断；

第二开关模块，其控制端连接所述第一开关模块的输入端，其输入端连接电池的输出端，用于在所述第一开关模块导通时导通；

初级稳压模块，其第一输入端连接所述第二开关模块的输出端，用于对所述电池输出的电压进行稳压得到第一电压；

线性降压模块，其输入端连接所述初级稳压模块的输出端，用于对所述第一电压进行降压后输出第二电压。

2.如权利要求1所述的直流稳压电源电路，其特征在于，当所述控制信号和所述使能信号均为高电平信号时，所述第一开关模块导通，所述第二开关模块导通，所述电池通过所述第二开关模块输出电压，所述初级稳压模块对所述电池输出的电压进行稳压得到第一电压，所述线性降压模块对所述第一电压进行降压后输出第二电压。

3.如权利要求1所述的直流稳压电源电路，其特征在于，所述直流稳压电源电路还包括充电模块，所述充电模块的输入端连接充电器，输出端连接所述初级稳压模块的第二输入端，所述充电器通过所述充电模块对所述直流稳压电源电路输出充电电压。

4.如权利要求3所述的直流稳压电源电路，其特征在于，当所述控制信号和所述使能信号均为低电平信号时，所述充电器通过所述充电模块输出电压，所述初级稳压模块对所述充电模块输出的电压进行稳压得到第一电压，所述线性降压模块对所述第一电压进行降压后输出第二电压。

5.如权利要求3所述的直流稳压电源电路，其特征在于，当所述控制信号和所述使能信号均为低电平信号以及所述充电模块未输出电压时，所述直流稳压电源电路停止工作。

6.如权利要求1所述的直流稳压电源电路，其特征在于，所述第一开关模块包括二极管DP10、二极管DP13、电阻RP12、电阻RP13、电阻RP16、电阻RP17、电容CP1以及三极管QP4，所述电阻RP16的第一端为所述第一开关模块的输出端，所述电阻RP16的第二端连接所述三极管QP4的集电极，所述三极管QP4的基极连接所述电阻RP17的第一端、所述电容CP1的第一端、所述二极管DP10的阴极以及所述二极管DP13的阴极，所述三极管QP4的发射集与所述电阻RP17的第二端以及所述电容CP1的第二端共接于地，所述二极管DP10的阳极连接所述电阻RP13的第一端，所述电阻RP13的第二端为所述第一开关模块的第一控制端，所述二极管DP13的阳极连接所述电阻RP12的第一端，所述电阻RP12的第二端为所述第一开关模块的第二控制端。

7.如权利要求1所述的直流稳压电源电路，其特征在于，所述第二开关模块包括二极管DP5、二极管DP6、电阻RP15以及三极管QP1，所述三极管QP1的发射极为所述第二开关模块的输出端，所述三极管QP1的集电极连接所述电阻RP15的第一端、所述二极管DP5的阴极以及所述二极管DP6的阴极，所述二极管DP5的阳极为所述第二开关模块的第一输入端，所述二极管DP6的阳极为所述第二开关模块的第二输入端。

8.如权利要求1所述的直流稳压电源电路，其特征在于，所述初级稳压模块包括限流器件PTC1、电阻RP3、电阻RP4、电阻RP5、电阻RP6、电阻RP7、三极管QP2、三极管QP3、稳压管ZP1以及稳压管ZP2，所述限流器件PTC1的第二端为所述初级稳压模块的输入端，所述限流器件PTC1的第一端连接所述电阻RP3的第一端、所述电阻RP4的第一端、所述电阻RP5的第一端、所述电阻RP6的第一端以及所述电阻RP7的第一端，所述电阻RP7的第二端连接所述三极管QP2的基极和所述稳压管ZP1的阴极，所述三极管QP2的集电极连接电阻RP6的第二端，所述三极管QP2的发射集连接所述三极管QP3的基极，所述三极管QP3的集电极连接所述电阻RP3的第二端、所述电阻RP4的第二端以及所述电阻RP5的第二端，所述三极管QP3的发射集连接稳压管ZP2的阴极，并构成所述初级稳压模块的输出端，稳压管ZP1的阳极和稳压管ZP2的阳极共接于地。

9.如权利要求3所述的直流稳压电源电路，其特征在于，所述充电模块包括二极管DP3和二极管DP4，所述二极管DP3的阳极连接所述二极管DP4的阳极并构成所述充电模块的输入端，所述二极管DP3的阴极连接所述二极管DP4的阴极并构成所述充电模块的输出端。

10.如权利要求1所述的直流稳压电源电路，其特征在于，所述线性降压模块包括电容CP2、电容CP3、电容CP4、电容CP5、电容CP6、电容CP7、电容CP8、电阻RP8、电阻RP9、电阻RP10、二极管DP14、二极管LED7、二极管TVS7以及线性稳压器LDO1，所述电容CP2的第一端连接所述电容CP3的第一端、所述二极管LED7的阳极、所述电阻RP9的第一端以及所述电阻RP10的第一端，所述二极管LED7的阴极连接所述电阻RP8的第一端，所述电阻RP8的第二端连接所述电阻RP9的第二端、所述电阻RP10的第二端、所述电容CP4的第一端、所述电容CP5的第一端、所述二极管DP14的阴极以及所述线性稳压器LDO1的输入端，所述二极管DP14的阳极连接所述线性稳压器LDO1的输出端、所述电容CP6的第一端、所述电容CP7的第一端、所述电容CP8的第一端以及所述二极管TVS7的阴极，并构成所述线性降压模块的输出端，所述电容CP2的第二端、所述电容CP3的第二端、所述电容CP4的第二端、所述电容CP5的第二端、所述电容CP6的第二端、所述电容CP7的第二端、所述电容CP8的第二端、所述二极管TVS7的阳极以及所述线性稳压器LDO1的接地端共接于地。

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