CN2750356Y - 线性稳压电源 - Google Patents

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Abstract

一线性稳压电源包括一稳压电路，其包括一第一调整管及一第一负反馈回路；所述第一负反馈回路将所述第一调整管的输出端电压的变化反馈至所述第一调整管的控制端，通过控制所述第一调整管的导通能力来稳定其输出端电压，所述第一调整管的输出端向负载供电，所述线性稳压电源还包括一降压电路，其包括一第二调整管及一第二负反馈回路，所述第二负反馈路将所述第二调整管的输出端电压的变化反馈至所述第二调整管的控制端，通过控制所述第二调整管导通能力来稳定其输出端电压；所述第二调整管的输出端向所述第一调整管的输入端提供电压。本实用新型通过所述降压电路降低所述第二调整管的输入电压，降低其功率，从而提高整个电路的带负载能力。

Description

线性稳压电源
【技术领域】
本实用新型涉及一种线性稳压电源，特别是一种用于主机板上的可提高电路带负载能力的线性稳压电源。
【背景技术】
在主机板设计中，电源设计的好坏至关重要，它会直接影响到整个主机板的品质。目前，许多小功率电源电路多采用线性稳压电源设计，其电路输出电压对输入电压或负载的变化反应较迅速、输出电压的涟波与噪声较低、稳定度高、可靠性好、电路架构较简单、体积较小、成本较低。
请参看图1，为现有技术所公开的一种线性稳压电源1′，其包括一三端稳压二极管U1′、一作为调整管的场效应管11′、一电阻分压器14′及一限流电阻R3′。所述电阻分压器14′由串联连接于所述场效应管11′的源极与地之间的电阻R1′与电阻R2′组成。直流电源V4′经由所述限流电阻R3′分别给所述三端稳压二极管U1′的阴极及所述场效应管11′的栅极提供驱动电压；所述三端稳压二极管U1′阳极接地；所述三端稳压二极管U1′的输出电压的设定端连接所述电阻R1′及电阻R2′的连接点，所述电阻R1′及电阻R2′连接点的电压为取样电压VREF′。所述场效应管11′连接于直流电源V2′与负载RL′之间，其提供给负载的电压为V0′。在所述电阻分压器14′中，提供给负载的电压V0′与所述取样电压VREF′的关系如公式(1)所示：
              V0′＝VREF′(1+R1′/R2′)            (1)而所述三端稳压二极管U1′工作时其有一内部基准电压Vref′，其为一固定值，根据三端稳压二极管的工作特性，所述线性稳压电源1′的输出电压为如公式(2)所示：
              V0′＝Vref′(1+R1′/R2′)            (2)在电路设计的过程中，根据电路的需要，会预设一输出电压V0′的值，因此，通过上述公式(2)则可得到所述电阻R1′及R2′的比值，再将所述电阻R1′及R2′的比值代入上述公式(1)中，即可得到一与所述基准电压Vref′相同的取样电压VREF′。
工作时，当所述负载R′L电阻瞬间变大，使所述线性稳压电源1′的输出电压V0′瞬间变大，经由所述电阻分压器14′分压使所述取样电压VREF′也相应变大，所述三端稳压二极管U1′将所述取样电压VREF′与所述内部基准电压Vref′比较后，由其阴极输出一调整电压使所述场效应管11′的栅源电压UGS′降低，则所述场效应管11′导通能力减弱引起其管压降上升，从而导致所述场效应管11′输出电压下降，从而将先前变大的输出电压V0′调整到预定的电压值。反之，当所述负载RL′电阻瞬间变小，则所述线性稳压电源1′经由所述电阻分压器14′提供的所述取样电压VREF′反馈至所述三端稳压二极管U′1，再由三端稳压二极管U′1的阴极向所述场效应管11′输出一调整电压，使所述场效应管11′导通能力增强，引起其管压降下降，从而导致所述场效应管11′输出电压上升，从而将所述输出电压V0′稳定在预定电压值。
由于所述调整管Q1′的功率P′为：P′＝UDS′*ID′，其中UDS′为所述场效应管11′的漏源电压，ID′为所述场效应管11′的漏极电流。所述线性稳压电源1′中场效应管11′的漏极所接电源V2′为3.3V，使UDS′较大，而所述场效应管11′有其最大的承载功率，则UDS′越高，则ID′的最大值就越小，从而限制了所述线性稳压电源1′的带负载能力，降低了电路的可靠性。
【实用新型内容】
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种可提高电路带负载能力的线性稳压电源。
本实用新型进一步所要解决的技术问题在于提供一种能平衡电路功耗的线性稳压电源。
本实用新型所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：一稳压电路，所述稳压电路包括一第一调整管及一第一负反馈回路；所述第一负反馈回路将所述第一调整管的输出端电压的变化反馈至所述第一调整管的控制端，通过控制所述第一调整管的导通能力来稳定其输出端电压，所述第一调整管的输出端向负载提供电压，所述线性稳压电源还包括一降压电路，所述降压电路包括一第二调整管及一第二负反馈回路，所述第二负反馈路将所述第二调整管的输出端电压的变化反馈至所述第二调整管的控制端，通过控制所述第二调整管导通能力来稳定其输出端电压；所述第二调整管的输出端向所述第一调整管的输入端提供电压。
本实用新型提供的解决技术问题的技术方案的优点在于：通过所述降压电路将主机板提供的电压降低至某一电压值，使得加载在所述第一调整管两端的电压降低，从而降低所述第一调整管功率，提高所述线性直流稳压电源的带负载能力。
本实用新型提供的进一步的技术方案的优点在于：由于所述第一调整管与所述第二调整管串联连接，所以通过二者电流相等，而所述第一调整管的漏极电压与所述第二调整管的输出电压又均为固定值，所以当设定一适当的参考电压，使得分别加载在所述第一调整管与所述第二调整管两端的电压相等，即可使得二者功率相等，由此，可平衡电路功耗，增强电路工作的稳定性及工作寿命。
【附图说明】
以下参照附图结合具体实施方式对本实用新型作进一步说明。
图1为现有技术中线性稳压电源的电路图。
图2为本实用新型线性稳压电源的电路图。
图3为本实用新型线性稳压电源的另一具体实施方式的电路图。
图4至图8为本实用新型线性稳压电源中的调整管由三极管组成的输出组件的常用组态。
图9至图10为本实用新型线性稳压电源中的调整管由场效应管组成的输出组件的常用组态。
【具体实施方式】
请参看图2，本实用新型线性稳压电源，包括一稳压电路1及一降压电路2。
所述稳压电路1包括一作为第一调整管的第一场效应管11、一三端稳压二极管U1、一电阻分压器14及一限流电阻R3。所述电阻分压器14由串联连接于所述第一场效应管11的源极与地之间的电阻R1与电阻R2组成。直流电源V4经由所述限流电阻R3向所述三端稳压二极管U1的阴极及所述第一场效应管11的栅极提供驱动电压；所述三端稳压二极管U1的阳极接地；所述三端稳压二极管U1的输出电压的设定端连接所述电阻R1及电阻R2的连接点，所述电阻R1及电阻R2的连接点的电压为取样电压VREF。所述第一场效应管11连接于所述降压电路2的输出端与负载RL之间，其提供给所述负载RL的电压为V0。其中，所述三端稳压二极管U1、电阻分压器14及限流电阻R3构成第一负反馈回路。
所述降压电路2包括一作为第二调整管的第二场效应管21、一参考电压电路23、一误差放大器U2、一电容C6及一电阻R6。所述参考电压电路23由串联连接于电源与地之间的电阻R4与电阻R5组成，由所述电阻R4与电阻R5的连接点提供参考电压V3。所述误差放大器U2的正相输入端输入所述参考电压电路23提供的参考电压V3；所述误差放大器U2的反相输入端输入所述第二场效应管21的源极反馈的输出电压V1，所述第二场效应管21的源极为所述降压电路2的输出端向所述第一场效应管11的漏极提供电压；所述误差放大器U2的输出端向所述第二场效应管21的栅极输出一调整电压；所述第二场效应管21的漏极接电源V2，其电压为3.3V。所述电容C6与电阻R6分别串联于所述第二场效应管21的栅极与漏极之间。所述电压V1、V3的值低于所述电压V2的值。其中，所述误差放大器U2与所述参考电压电路23构成第二负反馈回路。
工作时，所述降压电路2的输出电压V1反馈至所述误差放大器U2的反相输入端与所述误差放大器2的正相输入端输入的参考电压V3进行比较，当所述降压电路2的输出电压V1变大时，所述误差放大器U2输出的调整电压使所述第二场效应管21的栅源电压UGS降低，则第二场效应管21导通能力减弱、管压降上升、输出电压下降，从而将所述降压电路2的输出电压V1稳定在一预定值。相反地，当所述降压电路2的输出电压V1变小时，经由所述误差放大器2输出的调整电压使所述第二场效应管21的栅源电压UGS上升，则所述第二场效应管21导通能力增强、管压降下降、输出电压上升，从而将所述降压电路2的输出电压V1稳定在一预定值，所述预定值即等于所述参考电压电路23所提供的参考电压V3。
所述降压电路2将其输出电压V1输送至所述第一场效应管11的漏极。由此，可将所述第一场效应管11的漏极所输入的电压降低到一预定的值，减小所述第一场效应管11的功耗。
在所述稳压电路1中，所述限流电阻R3将流经所述三端稳压二极管U1的阴极电流控制在某一数值范围以内，使所述三端稳压二极管U1能正常工作。当所述负载RL电阻瞬间变大，使所述稳压电路1输出电压V0瞬间变大时，经由所述电阻分压器14分压使所述取样电压VREF也相应变大，所述三端稳压二极管U1将所述取样电压VREF与其内部基准电压Vref比较后，由其阴极输出一调整电压，使所述第一场效应管11的栅源电压UGS降低，则所述第一场效应管11导通能力减弱、管压降上升、输出电压下降，从而将先前变大的输出电压V0调整到一预定的电压值。反之，当所述负载RL电阻瞬间变小，则所述线性稳压电源3经由所述电阻分压器14提供的所述取样电压VREF反馈至所述三端稳压二极管U1，再由三端稳压二极管U1的阴极向所述第二场效应管11输出一调整电压，使所述第一场效应管11导通能力增强、管压降下降、输出电压上升，从而将所述输出电压V0稳定在一预定电压值。
本实用新型线性稳压电源中，由于所述所述第一场效应管11与第二场效应管21依次串联连接于电源与负载之间，则通过二者之间的电流相同，而所述第二场效应管21的输入电压与所述第一场效应管11的输出电压均为固定值，所以当设定一适当的所述参考电压V3时，可使得分别加载在所述所述第一场效应管11与第二场效应管21两端的电压相等，即可使二者功率相等，平衡电路功耗。
请参看图3，为本实用新型的另一具体实施方式，其与上述具体实施方式不同的是，所述稳压电路10的第一负反馈回路包括一误差放大器U3、参考电压电路130、电阻R9及电容C9。所述参考电压电路130由串联连接于电源与地之间的电阻R7与电阻R8组成，其中所述电阻R7与电阻R8的连接点提供参考电压V5至所述误差放大器U3的正相输入端，所述误差放大器U3的反相输入端接收来自一作为调整馆的第一场效应管110的源极反馈的输出电压V0，所述误差放大器U3的输出端向所述第一场效应管110的栅极输出一调整电压；所述第一场效应管110的漏极接所述降压电路2的输出端，源极为所述稳压电路10的输出端；所述电阻R9及电容C9分别串联于所述第一场效应管110的栅极与源极之间，防止电路高频震荡。
工作时，当反馈至所述误差放大器U3的反相输入端的电压V0变大时，所述误差放大器U3输出一调整电压，使所述第一场效应管110的栅源电压UGS降低、导通能力减弱、管压降上升，导致第一场效应管110的输出电压下降，从而将所述稳压电路30的输出电压V0稳定在一预定值。相反地，当所述输出电压V0变小时，经由所述误差放大器U3输出的调整电压使所述第一场效应管110的栅源电压UGS上升、导通能力增强、管压降下降、输出电压上升，从而将所述稳压电路10的输出电压V0稳定在一预定值，所述预定值即等于所述参考电压电路130所提供的参考电压V5。
需要说明的是，上述两个具体实施方式中，所述降压电路2中的第二负反馈回路也可由一三端稳压二级管和一电阻分压器组成，其电路结构、工作原理及过程与上述具体实施方式中所述稳压电路1中的第一负反馈回路描述的相同，此处不再赘述。
另外，在上述包括误差放大器的反馈回路中，也可由所述误差放大器的反相输入端接收所述参考电压，其正相输入端接收所述场效应管的输出端反馈的电压。
所述第一场效应管及所述第二场效应管可以是P沟道型也可是N沟道型；并可以根据电路输出电流及输出电压的要求，将所述第一场效应管及所述第二场效应管更换为如图4至图8中由三极管组成的输出组件的常用组态，或者更换为如图9至图10所示的由场效应管组成的输出组件的常用组态，本领域的技术人员可知，上述由三极管组成或场效应管组成组成的输出组件的常用组态可以用其它类似的结构替代。
所述三端稳压二极管，可以根据电路输出电流及输出电压的要求选择具有不同参考电压的三端稳压二极管。

Claims (10)

1.一种线性稳压电源，包括：一稳压电路，所述稳压电路包括一第一调整管及一第一负反馈回路；所述第一负反馈回路将所述第一调整管的输出端电压的变化反馈至所述第一调整管的控制端，通过控制所述第一调整管的导通能力来稳定其输出端电压，所述第一调整管的输出端向负载提供电压，其特征在于：所述线性稳压电源还包括一降压电路，所述降压电路包括一第二调整管及一第二负反馈回路，所述第二负反馈路将所述第二调整管的输出端电压的变化反馈至所述第二调整管的控制端，通过控制所述第二调整管导通能力来稳定其输出端电压；所述第二调整管的输出端向所述第一调整管的输入端提供电压。
2.如权利要求1所述的线性稳压电源，其特征在于：所述第一负反馈回路包括一误差放大器，所述误差放大器的一输入端输入一参考电压，另一输入端接收所述第一调整管的输出端输出的电压，其输出端向所述第一调整管的控制端输出一调整电压，用以控制所述第一调整管的导通能力。
3.如权利要求1所述的线性稳压电源，其特征在于：所述第一负反馈回路包括一电阻分压器、三端稳压二极管及限流电阻，直流电源通过限流电阻向所述三端稳压二级管的阴极及所述第一调整管提供驱动电压，所述电阻分压器连接于所述第一调整管的输出端与地之间，并向所述三端稳压电源的参考端提供一取样电压，所述三端稳压二极管的阴极接地；所述三端稳压二极管根据所述第一调整管输出端的电压的变化，由其阴极向所述第一调整管输出一调整电压，用以控制所述第一调整管的导通能力。
4.如权利要求1所述的线性稳压电源，其特征在于：所述第二负反馈回路包括一误差放大器，所述误差放大器的一输入端输入一参考电压，另一输入端接收所述第二调整管的输出端输出的电压，其输出端向所述第二调整管的控制端输出一调整电压，用以控制所述第一调整管的导通能力。
5.如权利要求1所述的线性稳压电源，其特征在于：所述第二负反馈回路包括一电阻分压器、三端稳压二极管及限流电阻，直流电源通过限流电阻向所述三端稳压二级管的阴极及所述第二调整管提供驱动电压，所述电阻分压器连接于所述第二调整管的输出端与地之间，并向所述三端稳压电源的参考端提供一取样电压，所述三端稳压二极管的阴极接地；所述三端稳压二极管根据所述第一调整管输出端的电压的变化，由其阴极向所述第一调整管输出一调整电压，用以控制所述第一调整管的导通能力。
6.如权利要求2或4所述的线性稳压电源，其特征在于：所述第一负反馈回路与所述第二负反馈回路还包括一参考电压电路，所述参考电压电路由串联连接于电源与地之间的两个电阻组成，所述电阻之间的连接点向所述误差放大器提供所述参考电压。
7.如权利要求3或5所述的线性稳压电源，其特征在于：所述电阻分压器由串联连接于所述调整管的输出端与地之间的电阻组成，所述电阻之间的连接点向所述三端稳压二极管提供所述取样电压。
8如权利要求1所述的线性稳压电源，其特征在于：所述降压电路使得加载在所述第一调整管与所述第二调整管两端的电压相等，从而使得所述第一调整管与所述第二调整管的功率相等。
9.如权利要求1所述的线性稳压电源，其特征在于：所述第一调整管或第二调整管是场效应管，或者是由场效应管组成的输出组件的常用组态。
10.如权利要求1所述的线性稳压电源，其特征在于：所述第一调整管或第二调整管是三极管，或者是由三极管组成的输出组件的常用组态。
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