專利名稱：線性穩(wěn)壓電源電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種線性穩(wěn)壓電源電路，特別是指一種具有改進(jìn)型誤差反饋放大電路和調(diào)整電路的線性穩(wěn)壓電源電路。
背景技術(shù)：
主機(jī)板設(shè)計(jì)中，電源電路的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，它會(huì)直接影響到整個(gè)主機(jī)板的品質(zhì)。為了適應(yīng)成本的需求，必須不斷對(duì)現(xiàn)有的主機(jī)板電源電路進(jìn)行優(yōu)化或者開發(fā)出新的電源電路以求在成本和品質(zhì)之間找到一個(gè)平衡點(diǎn)。線性穩(wěn)壓電源電路由于其輸出電壓對(duì)輸入電壓或負(fù)載的變化反應(yīng)較迅速、輸出電壓的漣波與噪聲較低、電路架構(gòu)較簡(jiǎn)單、體積較小、價(jià)格較為低廉，成為小功率降壓與穩(wěn)壓電路的主流。
請(qǐng)參考圖1，為現(xiàn)有技術(shù)所公開的一種適用于負(fù)載電流要求較大的直流低壓線性穩(wěn)壓電源電路，其包括參考電壓產(chǎn)生電路1、誤差反饋放大電路2及調(diào)整電路3。該參考電壓產(chǎn)生電路1包括串聯(lián)相連接的兩分壓電阻R1和R2，其第一端接收如3.3V的電源電壓Vin，第二端接地。該誤差反饋放大電路2包括一誤差放大器22，其正相輸入端連接至分壓電阻R1和R2之間的連接點(diǎn)，電源電壓Vin經(jīng)過(guò)分壓電阻R1和R2分壓后輸出一電壓Vref，以作為輸入電壓提供至誤差反饋放大電路2，該誤差放大器22反相輸入端連接至負(fù)載，作為負(fù)載電壓。該調(diào)整電路3主要由一調(diào)整管Q1構(gòu)成，其一端與該誤差反饋放大電路2中誤差放大器22的輸出端連接，該誤差放大器22的輸出電壓用來(lái)驅(qū)動(dòng)該調(diào)整管Q1，一端接收工作電壓Vcc，一端連接至負(fù)載，整個(gè)調(diào)整電路3的作用是利用調(diào)整Q1的特性對(duì)負(fù)載電流進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到穩(wěn)壓的目的。
圖2為現(xiàn)有技術(shù)中另一種低壓線性穩(wěn)壓電源電路，其適用于負(fù)載電流要求較小的情況。其調(diào)整電路為三極管Q3，取樣電路由電阻R1和R2組成，通過(guò)電阻R1和R2對(duì)輸出電壓Vout的分壓反饋。其使用三極管Q2作為誤差反饋放大電路，其中分壓電阻R1和R2之間的電壓即三極管Q2的基極電壓作為負(fù)載的參考電壓，該參考電壓等于三極管Q2導(dǎo)通后基極電壓與發(fā)射極電壓的差值，也即是三極管Q2的基極與發(fā)射極之間的導(dǎo)通電壓Vbe。
上述圖1中的第一種低壓線性穩(wěn)壓電源電路可以適應(yīng)負(fù)載電流較大的情形，但是其采用誤差放大器22作為誤差反饋放大電路2對(duì)負(fù)載的電壓和電流進(jìn)行輔助調(diào)節(jié)，成本過(guò)高。上述圖2中的第二種低壓線性穩(wěn)壓電源電路可以適應(yīng)負(fù)載電流較小的情形，但是其采用三極管Q2的基極與發(fā)射極之間的導(dǎo)通電壓作為參考電壓，該導(dǎo)通電壓通常很不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致該參考電壓不穩(wěn)定，也就無(wú)法提供穩(wěn)定的負(fù)載電壓。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的在于提供一種可產(chǎn)生穩(wěn)定的負(fù)載電壓并且成本低廉的線形穩(wěn)壓電源電路。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種線性穩(wěn)壓電源電路，其包括一由分壓電阻R7和R8串聯(lián)組成的取樣分壓電路，電阻R7的第一端接電阻R8的第一端，電阻R8的第二端接地；一調(diào)整電路，由一調(diào)整管和其驅(qū)動(dòng)電路組成，通過(guò)調(diào)整管調(diào)整該線性穩(wěn)壓電源電路的負(fù)載電流，該調(diào)整管第一端接輸入電壓，其第二端連接至所述電阻R7的第二端；一負(fù)載電路，其第一端連接至電阻R7的第二端，其第二端接地；一誤差反饋放大電路，該誤差反饋放大電路包括一三端可編程并聯(lián)穩(wěn)壓二極管，其陰極接所述調(diào)整管的第三端，該連接點(diǎn)連接至一電壓電壓源，其參考端連接至電阻R7和R8之間的連接點(diǎn)，該連接點(diǎn)的電壓即作為該線性穩(wěn)壓電源的參考電壓，其陽(yáng)極端接地。
其中該線形穩(wěn)壓系統(tǒng)的電壓源包括一輸入電壓和一驅(qū)動(dòng)電壓。該三端可編程并聯(lián)穩(wěn)壓二極管的陰極與所述調(diào)整管的第三端的連接點(diǎn)通過(guò)一電阻連接至所述驅(qū)動(dòng)電壓，所述調(diào)整管第一端連接至輸入電壓。該輸入電壓作為整個(gè)線性穩(wěn)壓電源電路的輸入電壓；該驅(qū)動(dòng)電壓提供該三端可編程并聯(lián)穩(wěn)壓二極管的工作電壓和調(diào)整管的驅(qū)動(dòng)電壓或電流。
根據(jù)三端可編程并聯(lián)穩(wěn)壓二極管的工作特性，當(dāng)滿足其工作的必要條件時(shí)，其參考端的電壓是固定的，這就保證了其輸出的該線性穩(wěn)壓電源電路的參考電壓的值是固定不變的，從而能夠提供穩(wěn)定的負(fù)載電壓，且該三端可編程并聯(lián)穩(wěn)壓二極管替代誤差放大器構(gòu)成誤差反饋放大電路，降低了生產(chǎn)的成本。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的一種線性穩(wěn)壓電源電路的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)的另一種線性穩(wěn)壓電源電路的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是本發(fā)明中第一實(shí)施例線性穩(wěn)壓電源電路的結(jié)構(gòu)圖。
圖4是本發(fā)明中第二實(shí)施例線性穩(wěn)壓電源的電路結(jié)構(gòu)圖。
圖5是本發(fā)明第一實(shí)施例與圖1中現(xiàn)有技術(shù)的線性穩(wěn)壓電源電路的對(duì)輸入電壓調(diào)整率的掃描曲線比較圖。
圖6是本發(fā)明第一實(shí)施例與圖1中現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)行穩(wěn)壓電源電路的對(duì)負(fù)載進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描曲線比較圖。
圖7是本發(fā)明第二實(shí)施例與圖2中現(xiàn)有技術(shù)的線性穩(wěn)壓電源電路的對(duì)輸入電壓調(diào)整率的掃描曲線比較圖。
圖8是本發(fā)明第二實(shí)施例與圖2中現(xiàn)有技術(shù)的線性穩(wěn)壓電源電路的對(duì)負(fù)載進(jìn)行動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)掃描曲線比較圖。
圖9至圖13是本發(fā)明線性穩(wěn)壓電源電路由三極管組成的輸出組件的常用組態(tài)。
圖14至圖16是本發(fā)明線性穩(wěn)壓電源電路由場(chǎng)效應(yīng)管組成的輸出組件的常用組態(tài)。
具體實(shí)施方式下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
請(qǐng)參照?qǐng)D3，為本發(fā)明線性穩(wěn)壓電源電路的第一實(shí)施例，其包括一場(chǎng)效應(yīng)管Q4，作為調(diào)整電路，一三端可編程并聯(lián)穩(wěn)壓二極管10，作為誤差反饋放大電路，一對(duì)分壓電阻R7，R8，作為取樣分壓電路。該場(chǎng)效應(yīng)管Q4的漏極連接至一輸入電壓Vin，作為該線性穩(wěn)壓電源電路的輸入電壓，其源極連接至負(fù)載R的第一端，其柵極與三端可編程并聯(lián)穩(wěn)壓二極管10的陰極相連接，該連接點(diǎn)電壓為V2，該連接點(diǎn)通過(guò)一電阻R6連接至一驅(qū)動(dòng)電壓V1，提供場(chǎng)效應(yīng)管Q4的驅(qū)動(dòng)電壓以及該三端可編程并聯(lián)穩(wěn)壓二極管10的工作電壓。分壓電阻R7和R8為串聯(lián)連接，電阻R7第一端連接至負(fù)載R的第一端，電阻R8的另一端接地。該三端可編程并聯(lián)穩(wěn)壓二極管10的參考端連接至分壓電阻R7和R8之間的連接點(diǎn)，該連接點(diǎn)的電壓即作為該線形穩(wěn)壓電源的參考電壓Vref，根據(jù)三端可編程并聯(lián)穩(wěn)壓二極管10的工作特性，當(dāng)滿足其工作的必要條件時(shí)，其參考端的電壓是固定的，等于其內(nèi)部包含的基準(zhǔn)電壓，這就保證了參考電壓Vref的值是固定不變的。該三端可編程并聯(lián)穩(wěn)壓二極管10的陽(yáng)極端接地。該負(fù)載R的第二端接地。一濾波電容C6與該負(fù)載R并聯(lián)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可知，負(fù)載R的濾波電路可以用其他各種公知電路替代。該電路采用場(chǎng)效應(yīng)管作為調(diào)整管，由于場(chǎng)效應(yīng)管阻態(tài)在閘極幾乎沒(méi)有電流，故不會(huì)造成電流的浪費(fèi)，且場(chǎng)效應(yīng)管所需輸入輸出電壓差也較小，故適用于負(fù)載電流要求較大的情況。
該線性穩(wěn)壓電源電路的工作原理為，驅(qū)動(dòng)電壓V1通過(guò)三端可編程并聯(lián)穩(wěn)壓二極管10供給負(fù)載R的參考電壓Vref，而根據(jù)下列公式(1)，負(fù)載的輸出電壓Vout為Vout=Vref(1+R7R8)---(1)]]>當(dāng)R7和R8的阻值確定時(shí)，兩者對(duì)Vout的分壓引入反饋。若Vout有上升趨勢(shì)，那么反饋量增大，三端可編程并聯(lián)穩(wěn)壓二極管10的分流也就增加，這就導(dǎo)致V2下降。V2下降，又導(dǎo)致調(diào)整管的導(dǎo)通能力減弱，調(diào)整管導(dǎo)通能力減弱引起調(diào)整管的管壓降上升，從而導(dǎo)致輸出電壓Vout下降，保證輸出電壓Vout的穩(wěn)定性。若Vout有下降趨勢(shì)，分析同理。輸入電壓Vin通過(guò)場(chǎng)效應(yīng)管Q4提供給負(fù)載R所需的電流I，則該線性穩(wěn)壓電源電路的功耗可以用下列公式(2)計(jì)算P＝(Vin-Vout)*I (2)式中的Vin-Vout即為該線形穩(wěn)壓電路的輸入輸出電壓差，它受驅(qū)動(dòng)電壓V1的影響。當(dāng)負(fù)載電壓Vout一定，而負(fù)載要求較大的負(fù)載電流I時(shí)，即可以通過(guò)提高驅(qū)動(dòng)電壓V1的值，得到最小的輸入輸出電壓差，從而降低電路的功耗，提高轉(zhuǎn)換電壓的效率。
請(qǐng)參閱圖4，為本發(fā)明線性穩(wěn)壓電源電路的第二實(shí)施例，其與上述第一實(shí)施例的區(qū)別在于，該場(chǎng)效應(yīng)管Q4用三極管Q5替代，且該線性穩(wěn)壓電源電路的輸入電壓和驅(qū)動(dòng)電壓使用同一電壓源Vin，該三極管Q5集電極接該輸入電壓Vin的正極，其源極連接至該負(fù)載R的一端，其基極連接至該三端可編程并聯(lián)穩(wěn)壓二極管10的輸入端，且該連接點(diǎn)通過(guò)一電阻R6連接至該輸入電壓Vin的正極。該線性穩(wěn)壓電源電路的其他結(jié)構(gòu)及工作原理與圖3中的第一實(shí)施例相同，這里不再重述，因?yàn)樵摼€性穩(wěn)壓電源電路的輸入電壓和驅(qū)動(dòng)電壓使用同一電壓源Vin，并且使用三極管作為調(diào)整管，從而該線性穩(wěn)壓電源電路適用于負(fù)載電流要求較小的情況。
對(duì)上述改善前的圖1中的電源電路及改善后的圖3中的適用于負(fù)載電流較大的線性穩(wěn)壓電源電路的輸入電壓調(diào)整率進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描，可以得到如圖5所示的曲線圖，由掃描結(jié)果可得出，兩種電路的輸入電壓動(dòng)態(tài)變化曲線完全吻合，這說(shuō)明在保證輸出電壓穩(wěn)定和驅(qū)動(dòng)電壓一定的條件下，兩種電路的最小輸入輸出電壓差是一樣的，也就可以保證同樣的電壓轉(zhuǎn)化率。對(duì)上述兩種電路進(jìn)行負(fù)載動(dòng)態(tài)掃描，可以得出如圖6所示的的曲線圖，其中數(shù)字101表示改善前的電路負(fù)載動(dòng)態(tài)變化曲線，數(shù)字102表示改善后電路的負(fù)載動(dòng)態(tài)變化曲線，可以看出，改善后的線性穩(wěn)壓電源電路輸出穩(wěn)定度非常接近改善前的電路，而改善后電路由于用三端可編程并聯(lián)穩(wěn)壓二極管10替代了誤差放大器22，從而成本大幅度降低。
對(duì)上述改善前的圖2中的線性電源電路及改善后的圖4中的適用于負(fù)載電流較小的線性穩(wěn)壓電源電路的輸入電壓調(diào)整率進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描，可以得到如圖7所示的曲線圖，其中數(shù)字201表示改善前的輸入電壓動(dòng)態(tài)變化曲線，數(shù)字202表示改善后的輸入電壓動(dòng)態(tài)變化曲線，可以看出，改善后電路的輸入電壓動(dòng)態(tài)變化范圍更大，這說(shuō)明在保證輸出電壓穩(wěn)定的條件下，改善后電路的最小輸入輸出電壓差比改善前的電路更小，即該電路的電壓轉(zhuǎn)化率更高。對(duì)上述兩種電路進(jìn)行負(fù)載動(dòng)態(tài)掃描，可以得出如圖8所示的的曲線圖，其中數(shù)字301表示改善前電路的負(fù)載動(dòng)態(tài)變化曲線，數(shù)字302表示改善后電路的負(fù)載動(dòng)態(tài)變化曲線，可以看出，改善后的線性穩(wěn)壓電源電路的負(fù)載動(dòng)態(tài)變化范圍更大，也即輸出穩(wěn)定度更高，同樣負(fù)載電流變化引起輸出電壓的變化范圍更小。
上述圖3中本發(fā)明第一實(shí)施例和圖4中本發(fā)明第二實(shí)施例中的場(chǎng)效應(yīng)管Q4和三極管Q5可以互換，該場(chǎng)效應(yīng)管Q4可以是P溝道型也可是N溝道型，上述三極管Q5可以是PNP型也可以是NPN型。并可以根據(jù)電路輸出電流及輸出電壓的要求，將場(chǎng)效應(yīng)管Q4或三極管Q5更換為如圖9至圖13中由三極管組成的輸出組件的常用組態(tài)，或者更換為如圖14至圖16所示的由場(chǎng)效應(yīng)管組成的輸出組件的常用組態(tài)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可知，上述由三極管組成的輸出組件及由場(chǎng)效應(yīng)管組成組成的輸出組件可以用其它類似的結(jié)構(gòu)替代。上述圖3中本發(fā)明第一實(shí)施例和圖4中本發(fā)明第二實(shí)施例中的三端可編程并聯(lián)穩(wěn)壓二極管10，可以根據(jù)電路輸出電流及輸出電壓的要求選擇具有不同參考電壓的類型。
權(quán)利要求
1.一種線性穩(wěn)壓電源電路，包括一由分壓電阻R7和R8串聯(lián)組成的取樣分壓電路，電阻R7的第一端接電阻R8的第一端，電阻R8的第二端接地，一誤差反饋放大電路，一調(diào)整電路，由一調(diào)整管和其驅(qū)動(dòng)電路組成，通過(guò)調(diào)整管調(diào)整該線性穩(wěn)壓電源電路的負(fù)載電流，調(diào)整管第一端接輸入電壓，其第二端連接至所述電阻R7的第二端，一負(fù)載電路，其第一端連接至電阻R7的第二端，其第二端接地，其特征在于所述誤差反饋放大電路包括一三端可編程并聯(lián)穩(wěn)壓二極管，其陰極接所述調(diào)整管的第三端，該連接點(diǎn)連接至一電壓源，該電壓源提供該三端可編程并聯(lián)穩(wěn)壓二極管的工作電壓和調(diào)整管的驅(qū)動(dòng)電壓或電流，其參考端連接至電阻R7和R8之間的連接點(diǎn)，該連接點(diǎn)的電壓即作為該線性穩(wěn)壓電源的參考電壓，其陽(yáng)極端接地。
2.如權(quán)利要求1所述的線性穩(wěn)壓電源電路，其特征在于所述調(diào)整管是一三極管。
3.如權(quán)利要求1所述的線性穩(wěn)壓電源電路，其特征在于所述調(diào)整管是一場(chǎng)效應(yīng)管。
4.如權(quán)利要求1所述的線性穩(wěn)壓電源電路，其特征在于所述調(diào)整管是由三極管組成的輸出組件的常用組態(tài)。
5.如權(quán)利要求1所述的線性穩(wěn)壓電源電路，其特征在于所述調(diào)整管是由場(chǎng)效應(yīng)管組成的輸出組件的常用組態(tài)。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的線性穩(wěn)壓電源電路，其特征在于所述線形穩(wěn)壓系統(tǒng)的電壓源包括一輸入電壓和一驅(qū)動(dòng)電壓，該三端可編程并聯(lián)穩(wěn)壓二極管的陰極與所述調(diào)整管的第三端的連接點(diǎn)通過(guò)一電阻連接至所述驅(qū)動(dòng)電壓，所述調(diào)整管第一端連接至輸入電壓，該輸入電壓作為整個(gè)線性穩(wěn)壓電源電路的輸入電壓，該驅(qū)動(dòng)電壓提供該三端可編程并聯(lián)穩(wěn)壓二極管的工作電壓和調(diào)整管的驅(qū)動(dòng)電壓或電流。
7.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的線性穩(wěn)壓電源電路，其特征在于所述線性穩(wěn)壓電源電路還包括一與負(fù)載并聯(lián)的濾波電路。
8.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的線性穩(wěn)壓電源電路，其特征在于所述三端可編程并聯(lián)穩(wěn)壓二極管的陰極與所述調(diào)整管的第三端的連接點(diǎn)通過(guò)一電阻R6與電壓源相連接，該電阻R6可根據(jù)電路輸出電流和輸出電壓的要求選擇不同的數(shù)值。
全文摘要
一種線性穩(wěn)壓電源電路，包括一由分壓電阻R7和R8串聯(lián)組成的取樣分壓電路，電阻R7的第一端接電阻R8的第一端，電阻R8的第二端接地；一調(diào)整電路，由一調(diào)整管和其驅(qū)動(dòng)電路組成，用來(lái)調(diào)整該線性穩(wěn)壓電源電路的負(fù)載電流，該調(diào)整管第一端接一電壓源，第二端連接至該電阻R7的第二端；一負(fù)載電路，其第一端連接至電阻R7的第二端，其第二端接地；一誤差反饋放大電路，其包括一三端可編程并聯(lián)穩(wěn)壓二極管，其陰極接該調(diào)整管的第三端，該連接點(diǎn)連接至一電壓源，該電壓源提供該三端可編程并聯(lián)穩(wěn)壓二極管的工作電壓和調(diào)整管的驅(qū)動(dòng)電壓或電流，其參考端連接至電阻R7和R8之間的連接點(diǎn)，該連接點(diǎn)的電壓即作為該線性穩(wěn)壓電源的參考電壓，其陽(yáng)極端接地。
文檔編號(hào)G05F1/10GK1770611SQ20041005215
公開日2006年5月10日 申請(qǐng)日期2004年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月6日
發(fā)明者黃永兆, 李云 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司