專利名稱：一種低損耗串聯(lián)穩(wěn)壓與過流保護(hù)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種穩(wěn)壓電路，特別一種低損耗串聯(lián)穩(wěn)壓與過流保護(hù)電路。
背景技術(shù)：
串聯(lián)穩(wěn)壓電源應(yīng)用在對(duì)節(jié)能有特別要求的航天航空領(lǐng)域時(shí)，對(duì)穩(wěn)壓電源的要求很苛刻， 不但要求輸出電壓紋波低、穩(wěn)壓精度高和過流與短路保護(hù)性能好，還要求具有高效率，才能 在不同的環(huán)境下保證工作的可靠性?，F(xiàn)有的串聯(lián)穩(wěn)壓電源主要有串聯(lián)線性穩(wěn)壓型和串聯(lián)開關(guān) 穩(wěn)壓型。串聯(lián)線性穩(wěn)壓型電源雖然具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，響應(yīng)快，穩(wěn)壓精度高，輸出電壓波紋低的
特點(diǎn)，但串聯(lián)線性穩(wěn)壓型電源中的調(diào)整元件上通常須要保證有》2.5V的調(diào)整電壓降，在輸出 低電壓的情況下，串聯(lián)線性穩(wěn)壓型電源中調(diào)整元件的功耗比較大，因此效率很低。特別是輸 出短路保護(hù)時(shí)，由l. 5倍額定輸出電流的保護(hù)電流乘以輸入電壓的功率損耗全耗在串聯(lián)線性 穩(wěn)壓型的調(diào)整電路上， 一是效率很低造成能源浪費(fèi)，二是調(diào)整電路元件發(fā)熱很容易損壞，可 靠性降低，不能長時(shí)間工作在輸出端短路狀態(tài)?，F(xiàn)有的串聯(lián)開關(guān)型穩(wěn)壓電源，雖然可以克服 串聯(lián)線性穩(wěn)壓型電源調(diào)整元件功耗大的問題，但串聯(lián)線性穩(wěn)壓型電源所具備的響應(yīng)快，穩(wěn)壓 精度高，輸出電壓紋波低的優(yōu)點(diǎn)反而被減弱了，且電路較復(fù)雜，可靠性也相對(duì)降低。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種適合于節(jié)能使用的低損耗串聯(lián)穩(wěn)壓與過流保護(hù)電路，在 保持串聯(lián)線性型穩(wěn)壓電源響應(yīng)快，穩(wěn)壓精度高，輸出電壓波紋低的特性下，降低調(diào)整元件的 功耗，提高穩(wěn)壓電源的效率和可靠性，并能長時(shí)間工作在短路狀態(tài)和保證在過流消失后或短 路狀態(tài)消失后，能自動(dòng)恢復(fù)正常供電。
為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的一種低損耗串聯(lián)穩(wěn)壓與過流保護(hù)電路的技術(shù)方案為 :該電路包括調(diào)整電路和電流取樣電路；調(diào)整電路和電流取樣電路串連在輸入端子與輸出端 子之間；電流取樣電路與輸出端子連接的一端經(jīng)輸出電壓取樣電路與公共端連接，電流取樣 電路與調(diào)整電路連接的一端經(jīng)保護(hù)電流調(diào)整電路與公共端連接；保護(hù)電流調(diào)整電路的取樣電 壓與比較電路的反向輸入端連接，比較電路的同向輸人端與輸出電壓取樣電路連接，比較電 路的輸出端與調(diào)整電路的控制端連接；輸出電壓取樣電路的取樣電壓與調(diào)壓電路的控制端連 接，調(diào)壓電路的負(fù)端與公共端連接，調(diào)壓電路的正端與調(diào)整電路的控制端連接；在調(diào)整電路兩端並連有啟動(dòng)電路，調(diào)整電路的控制端經(jīng)上偏壓限流電路與上偏壓電源連接。
所述的輸出電壓取樣電路由電阻R6、電阻R7和電阻R8串連構(gòu)成，在電阻R7和電阻R8之間 的節(jié)點(diǎn)引出取樣電壓。
所述的保護(hù)電流調(diào)整電路由電阻R3和電阻R4串連構(gòu)成，在電阻R3和電阻R4之間的節(jié)點(diǎn)弓1 出取樣電壓。
所述的電流取樣電路由電阻R5構(gòu)成；所述的上偏壓限流電路由電阻R1構(gòu)成；所述的調(diào)整 電路由VM0S管V1構(gòu)成；所述的比較電路由運(yùn)算放大器N2構(gòu)成，運(yùn)算放大器N2的同相輸入端與 輸出端子連接，運(yùn)算放大器N2的反相輸入端與保護(hù)電流調(diào)整電路的取樣電壓節(jié)點(diǎn)連接。
所述的調(diào)壓電路由三端調(diào)壓器N1、濾波電容C1和濾波電容C2構(gòu)成；三端調(diào)壓器N1的負(fù)極 與公共端連接，三端調(diào)壓器N1的正極與調(diào)整電路的控制端連接，三端調(diào)壓器N1的控制極與輸 出電壓取樣電路的取樣電壓節(jié)點(diǎn)連接；在三端調(diào)壓器N1的正極與控制極之間并聯(lián)有電容C1， 在三端調(diào)壓器N1的負(fù)極與控制極之間并聯(lián)有電容C2。
所述的啟動(dòng)電路由啟動(dòng)電阻R2和啟動(dòng)電容C3構(gòu)成；啟動(dòng)電阻R2並連在VM0S管V1的輸入和 輸出端；啟動(dòng)電容C3並連在運(yùn)算放大器N2的反相輸入端與公共端之間。
所述的VMOS管Vl的調(diào)整壓降S O. 25V。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，現(xiàn)有的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路中的調(diào)整元件必須工作在線性區(qū)，在調(diào)整元件 兩端通常需要有》2. 5V的調(diào)整電壓；而本實(shí)用新型調(diào)整元件的調(diào)整電壓》0.25V，只有現(xiàn)有 技術(shù)的1/10?，F(xiàn)有技術(shù)的限流保護(hù)型穩(wěn)壓電源通常規(guī)定其限定電流不小于額定輸出電流的 1.5倍，在輸出電壓低時(shí)損耗比較大，串聯(lián)穩(wěn)壓器的效率很低。特別是當(dāng)輸出發(fā)生短路時(shí)， 輸入電壓X保護(hù)電流(1.5倍的額定輸出電流)的功率全損耗在串聯(lián)調(diào)整元件上，效率很低 ，浪費(fèi)能源，降低可靠性，且調(diào)整元件發(fā)熱很易損壞，不能長時(shí)間工作在輸出發(fā)生短路的狀 態(tài)。而本實(shí)用新型是采用收斂型過流保護(hù)與啟動(dòng)電路結(jié)合，在過流或短路時(shí)，控制輸出電流 為額定電流的10%以下，大大降低了調(diào)整元件在保護(hù)狀態(tài)時(shí)的功耗；并且本實(shí)用新型可以在 過流或短路狀態(tài)消失后，能自動(dòng)恢復(fù)正常供電?，F(xiàn)有技術(shù)的串聯(lián)開關(guān)穩(wěn)壓電路響應(yīng)速度慢、 穩(wěn)壓精度低、電壓波紋大，且電路復(fù)雜，本實(shí)用新型在保持串聯(lián)穩(wěn)壓電路的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，可 降壓調(diào)整管的功耗，提高效率和電路的可靠性。


附圖l是本實(shí)用新型的原理框附圖2是本實(shí)用新型的電氣原理圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的實(shí)施例 一種低損耗串聯(lián)穩(wěn)壓與過流保護(hù)電路的原理框圖如附圖1所示， 電氣原理圖如圖2所示，從圖l和圖2可知，該電路中包括由調(diào)整壓降》0.25V的VM0S管V1構(gòu) 成的調(diào)整電路l和由電阻R5構(gòu)成電流取樣電路2;調(diào)整電路l和電流取樣電路2串連在輸入端子 A與輸出端子C之間；電流取樣電路2與輸出端子C連接的一端經(jīng)由電阻R6、電阻R7和電阻R8串 連構(gòu)成的輸出電壓取樣電路3與公共端E連接，電流取樣電路2與調(diào)整電路1連接的一端經(jīng)電阻 R3和電阻R4串連構(gòu)成的保護(hù)電流調(diào)整電路4與公共端E連接，保護(hù)電流調(diào)整電路4在電阻R3和 電阻R4之間的F節(jié)點(diǎn)弓1出的取樣電壓和輸出端C的輸出電壓分別與運(yùn)算放大器N2構(gòu)成的比較電 路5的反相輸入端和同相輸入端連接，比較電路5的輸出端與調(diào)整電路1的控制端連接；輸出 電壓取樣電路3在電阻R6和電阻R7之間的H節(jié)點(diǎn)弓1出的取樣電壓與調(diào)壓電路6的控制端連接， 調(diào)壓電路6的負(fù)端與公共端E連接，調(diào)壓電路6的正端與調(diào)整電路l的控制端和上偏壓限流電路 8連接；在調(diào)整電路1兩端並連有啟動(dòng)電路7，調(diào)整電路1的控制端經(jīng)由電阻R1構(gòu)成的上偏壓限 流電路8與上偏壓電源D連接。
所述的調(diào)壓電路6由三端調(diào)壓器N1、濾波電容C1和濾波電容C2構(gòu)成；三端調(diào)壓器N1的負(fù) 極與公共端E連接，三端調(diào)壓器N1的正極與調(diào)整電路l的控制端連接，三端調(diào)壓器N1的控制極 與輸出電壓取樣電路3的取樣電壓連接；在三端調(diào)壓器N1的正極與控制極之間并聯(lián)有電容C1 ，在三端調(diào)壓器N1的負(fù)極與控制極之間并聯(lián)有電容C2。所述的啟動(dòng)電路7由啟動(dòng)電阻R2和啟 動(dòng)電容C3構(gòu)成；啟動(dòng)電阻R2並連在VM0S管V1的輸入和輸出端；啟動(dòng)電容C3並連在運(yùn)算放大器 N2的反相輸入端與公共端E之間。
本實(shí)用新型的工作原理
由圖2所示，該電路首先把串聯(lián)穩(wěn)壓電路的輸出限流型保護(hù)電路改為輸出是收斂型的過 流保護(hù)。其特點(diǎn)是對(duì)輸出電壓、電流取樣進(jìn)行差動(dòng)比較，實(shí)現(xiàn)輸出穩(wěn)壓與過流保護(hù)的功能。 其次是把串聯(lián)穩(wěn)壓電路中以晶體管為電壓調(diào)整管的電路改為以VM0S管V1為電壓調(diào)壓管的電路 ，使調(diào)整壓降減少到0.25V左右，使工作在穩(wěn)壓和過流時(shí)的損耗都降低。過流或短路保護(hù)原 理為當(dāng)輸出電流未達(dá)到保護(hù)值時(shí)，F(xiàn)點(diǎn)電平比C點(diǎn)低，差動(dòng)比較放大器N2的輸出端1輸出高 電平，G點(diǎn)也為高電平，穩(wěn)壓電路進(jìn)行穩(wěn)壓調(diào)整。當(dāng)輸出電流達(dá)到保護(hù)值時(shí)，F(xiàn)點(diǎn)電位比C點(diǎn) 電位高，過流保護(hù)電路工作，差動(dòng)比較放大器N2翻轉(zhuǎn)，G點(diǎn)變?yōu)榈碗娖?，限制穩(wěn)壓電路工作 ，使輸出電壓降低，伴隨的是輸出電流減小，相互作用使輸出電壓、電流都趨向截止。由于 有啟動(dòng)電阻R2與輸出端等效電阻(含負(fù)載)的分壓作用，使B點(diǎn)電位將高于F點(diǎn)和C點(diǎn)，F(xiàn)點(diǎn)和 C點(diǎn)電位將交替變化，限制了輸出電壓、電流處于截止與啟動(dòng)的交替變化狀態(tài)，使輸出短路 保護(hù)時(shí)的電流限制在額定輸出電流的10%內(nèi)，總損耗降低到改進(jìn)前損耗的10%以下。當(dāng)輸出過流狀態(tài)消除時(shí)，即電阻R2與輸出端等效電阻(含負(fù)載)小于保護(hù)電流值的分壓比時(shí)，使F點(diǎn) 電位比C點(diǎn)電位低，啟動(dòng)電壓確定過流或短路保護(hù)狀態(tài)消除，電路立即自動(dòng)恢復(fù)穩(wěn)定的供電 。電容C3是提高啟動(dòng)的瞬態(tài)響應(yīng)。合理選取電阻R2、 R6、 R7、 R8的阻值，能保證空載狀態(tài)下 的穩(wěn)壓。
本實(shí)用新型是改進(jìn)串聯(lián)穩(wěn)壓與過流保護(hù)的新型串聯(lián)穩(wěn)壓電路，保持了串聯(lián)線性穩(wěn)壓電路 的優(yōu)點(diǎn)，克服了串聯(lián)線性穩(wěn)壓電路效率低的缺點(diǎn)，把損耗降低到改進(jìn)前損耗的10%以下，減 小了散熱要求的體積與重量，擴(kuò)大了串聯(lián)線性穩(wěn)壓電路的應(yīng)用范圍，節(jié)能降耗效果明顯。
權(quán)利要求權(quán)利要求1一種低損耗串聯(lián)穩(wěn)壓與過流保護(hù)電路，其特征在于該電路包括調(diào)整電路(1)和電流取樣電路(2)；調(diào)整電路(1)和電流取樣電路(2)串連在輸入端子(A)與輸出端子(C)之間；電流取樣電路(2)與輸出端子(C)連接的一端經(jīng)輸出電壓取樣電路(3)與公共端(E)連接，電流取樣電路(2)與調(diào)整電路(1)連接的一端經(jīng)保護(hù)電流調(diào)整電路(4)與公共端(E)連接；保護(hù)電流調(diào)整電路(4)的取樣電壓與比較電路(5)的反向輸入端連接，比較電路(5)的同向輸人端與輸出電壓取樣電路(3)連接，比較電路(5)的輸出端與調(diào)整電路(1)的控制端連接；輸出電壓取樣電路(3)的取樣電壓與調(diào)壓電路(6)的控制端連接，調(diào)壓電路(6)的負(fù)端與公共端(E)連接，調(diào)壓電路(6)的正端與調(diào)整電路(1)的控制端連接；在調(diào)整電路(1)兩端並連有啟動(dòng)電路(7)，調(diào)整電路(1)的控制端經(jīng)上偏壓限流電路(8)與上偏壓電源(D)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的低損耗串聯(lián)穩(wěn)壓與過流保護(hù)電路，其特征在 于所述的輸出電壓取樣電路(3)由電阻(R6)、電阻(R7)和電阻(R8)串連構(gòu)成，在 電阻(R7)和電阻(R8)之間的節(jié)點(diǎn)(H)引出取樣電壓。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的低損耗串聯(lián)穩(wěn)壓與過流保護(hù)電路，其特征在 于所述的保護(hù)電流調(diào)整電路(4)由電阻(R3)和電阻(R4)串連構(gòu)成，在電阻(R3)和 電阻(R4)之間的節(jié)點(diǎn)(F)引出取樣電壓。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的低損耗串聯(lián)穩(wěn)壓與過流保護(hù)電路，其特征在 于所述的電流取樣電路(2)由電阻(R5)構(gòu)成；所述的上偏壓限流電路(8)由電阻( Rl)構(gòu)成；所述的調(diào)整電路(1)由VM0S管(VI)構(gòu)成；所述的比較電路(5)由運(yùn)算放大器(N2)構(gòu)成，運(yùn)算放大器(N2)的同相輸入端與輸出端子(C)連接，運(yùn)算放大器(N2)的 反相輸入端與保護(hù)電流調(diào)整電路(4)的取樣電壓節(jié)點(diǎn)(F)連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的低損耗串聯(lián)穩(wěn)壓與過流保護(hù)電路，其特征在 于所述的調(diào)壓電路(6)由三端調(diào)壓器(Nl)、濾波電容(Cl)和濾波電容(C2)構(gòu)成； 三端調(diào)壓器(Nl)的負(fù)極與公共端(E)連接，三端調(diào)壓器(Nl)的正極與調(diào)整電路(1)的控制端連接，三端調(diào)壓器(Nl)的控制極與輸出電壓取樣電路(3)的取樣電壓節(jié)點(diǎn)(H)連 接；在三端調(diào)壓器(Nl)的正極與控制極之間并聯(lián)有電容(Cl)，在三端調(diào)壓器(Nl)的負(fù) 極與控制極之間并聯(lián)有電容(C2)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的低損耗串聯(lián)穩(wěn)壓與過流保護(hù)電路，其特征在 于所述的啟動(dòng)電路(7)由啟動(dòng)電阻(R2)和啟動(dòng)電容(C3)構(gòu)成；啟動(dòng)電阻(R2)並連 在VM0S管(VI)的輸入和輸出端；啟動(dòng)電容(C3)並連在運(yùn)算放大器(N2)的反相輸入端與 公共端(E)之間。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的低損耗串聯(lián)穩(wěn)壓與過流保護(hù)電路，其特征在 于所述的VM0S管(VI)的調(diào)整壓降S O. 25V。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種低損耗串聯(lián)穩(wěn)壓與過流保護(hù)電路，該電路包括調(diào)整電路(1)、電流取樣電路(2)、輸出電壓取樣電路(3)、保護(hù)電流調(diào)整電路(4)、比較電路(5)、調(diào)壓電路(6)、啟動(dòng)電路(7)，和上偏壓限流電路(8)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型調(diào)整元件的調(diào)整電壓≥0.25V，只有現(xiàn)有技術(shù)的1/10。在過流后或短路時(shí)，控制輸出電流為額定電流的10％以下，大大降低了調(diào)整元件在保護(hù)狀態(tài)時(shí)的功耗；可長時(shí)間工作在輸出發(fā)生短路的狀態(tài)?？梢栽谶^流或短路狀態(tài)消失后，能自動(dòng)恢復(fù)正常供電。本實(shí)用新型在保持串聯(lián)穩(wěn)壓電路的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，可降壓調(diào)整管的功耗，提高效率和電路的可靠性。
文檔編號(hào)G05F1/10GK201229514SQ200820301509
公開日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2008年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月11日
發(fā)明者燕 吳, 廖興禮, 江 龍 申請(qǐng)人:貴州航天林泉電機(jī)有限公司