專利名稱：大功率高精度開關(guān)線性復(fù)合式穩(wěn)壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力電子功率變換技術(shù)，具體設(shè)計大功率高精度開關(guān)線性復(fù)合式穩(wěn)壓器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代電子設(shè)備，通訊設(shè)備中經(jīng)常需要幾種不同電壓等級的直流電源供電，如IC存儲器和CPU幾乎都需要5V或3.3V電源；A/D、D/A需要±12V或±5V電源；LCD背光需要5V、12V或24V電源等等。除了不同電壓等級要求，有些場合還需要高穩(wěn)壓精度以及大電流輸出，以保證設(shè)備的正常可靠工作，高精度大功率穩(wěn)壓芯片有著廣泛的應(yīng)用市場。
現(xiàn)有多種具有穩(wěn)壓輸出功能的該類芯片，如LDC低壓差系列穩(wěn)壓芯片，可輸出高精度穩(wěn)壓輸出，但輸出電流較小只有幾百毫安；有著廣泛應(yīng)用的LM78XX，LM79XX系列穩(wěn)壓塊最大輸出電流也只能達(dá)到1A，且有2V基本壓差，功耗高，發(fā)熱大；如果需要更大的幾安培工作電流，一般采用外接大功率調(diào)整管擴(kuò)流，由此帶來的是穩(wěn)壓精度的降低；或采用同型號同規(guī)格，多芯片同極性并聯(lián)擴(kuò)流方式，但各單片之間實現(xiàn)自動均流較困難。中國專利ZL00112420.X不具有由輸入端電源供電，可輸出高精度、低噪聲連續(xù)可調(diào)電壓基準(zhǔn)信號的功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要克服以上問題而提供一種高精度、大功率、低壓差、低功耗的大功率高精度開關(guān)線性復(fù)合式穩(wěn)壓器。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣得以實現(xiàn)的大功率高精度開關(guān)線性復(fù)合式穩(wěn)壓器，它包括電源輸入端1、輸出電壓基準(zhǔn)信號形成單元2、功率轉(zhuǎn)換單元3、穩(wěn)壓輸出端5，其特點是所述的輸出電壓基準(zhǔn)形成單元2由輸入端1電源供電，它包括TL431精密穩(wěn)壓管N1、電阻R1、R2與可調(diào)電阻VR1組成的分壓電路；所述的功率轉(zhuǎn)換單元3工作于臨界飽和偏線性狀態(tài)，由流控器件組成，它的集電極接輸入端1，基極接基準(zhǔn)電壓信號，發(fā)射極接穩(wěn)壓輸出端5。
本發(fā)明通過輸出電壓基準(zhǔn)形成單元使功率管工作于臨界飽和偏線性的特殊狀態(tài)，實現(xiàn)高精度、大功率的直流穩(wěn)壓輸出。它可在高于現(xiàn)有通用78XX，79XX系列穩(wěn)壓器效率的前提下，得到大功率的穩(wěn)壓輸出，使輸出電流提高到5A；由于輸出跟蹤電壓基準(zhǔn)信號，該電路具有極低的自有噪音和較高的輸入電源紋波抑制能力；高精度的穩(wěn)壓效果，穩(wěn)壓精度可達(dá)到0.5％；同時得到很強的抗負(fù)載擾動能力和快速響應(yīng)特性。通過電壓基準(zhǔn)調(diào)節(jié)端可調(diào)節(jié)基準(zhǔn)電壓信號大小，使穩(wěn)壓器輸出不同的穩(wěn)定電壓。本發(fā)明可使穩(wěn)壓器輸出與基準(zhǔn)電壓信號一致的高精度穩(wěn)定電壓，對輸入電源紋波有極強的抑制作用，實現(xiàn)了大功率、高精度與低干擾的供電要求。與78XX、79XX系列穩(wěn)壓器相比，輸入輸出基本壓差降到1V，是一種低壓差類型的穩(wěn)壓器，減小了穩(wěn)壓器的自身功耗，具有較高的效率。


圖1是本發(fā)明的原理方框圖。
圖2是本發(fā)明實現(xiàn)正極性穩(wěn)壓輸出的一種組合穩(wěn)壓電路。
圖3是本發(fā)明實現(xiàn)負(fù)極性穩(wěn)壓輸出的另一種組合穩(wěn)壓電路。
圖中1-電源輸入端 2-輸出電壓基準(zhǔn)形成單元3-功率轉(zhuǎn)換單元4-電壓基準(zhǔn)調(diào)節(jié)端5-輸出端 6-公共地端 7-負(fù)載T1-NPN型流控器件 T2-PNP型流控器件R1、R2、R3-電阻 VR1-可調(diào)電阻 N1-TL431精密穩(wěn)壓管
具體實施例方式附圖1中，由電源輸入端1輸入幅度在一定范圍內(nèi)變化的直流電壓，輸入電壓可包含較大的紋波成分。該電壓一路經(jīng)輸出電壓基準(zhǔn)形成單元2輸出高精度、穩(wěn)定的輸出電壓參考信號，另一路通過功率轉(zhuǎn)換單元3，為負(fù)載提供功率輸出。為保證功率轉(zhuǎn)換單元3的高效率，輸入端1的輸入電壓應(yīng)略高于功率轉(zhuǎn)換單元3中功率放大器件的管飽和壓降與標(biāo)準(zhǔn)輸出電壓之和，且可在一定范圍內(nèi)變動，使功率轉(zhuǎn)換單元3的功率器件工作于臨界飽和偏線性的特殊狀態(tài)，因而管損耗近似于開關(guān)狀態(tài)，卻遵循線性放大電路射極輸出器的規(guī)律；輸出端5輸出的電壓跟蹤基準(zhǔn)電壓信號，具有高精度的穩(wěn)壓輸出。輸出到負(fù)載7上的電壓與輸入端1電源電壓的基本壓差可控制在1V，實現(xiàn)了低壓差穩(wěn)壓特性，減少了穩(wěn)壓器的自身損耗和發(fā)熱。通過電壓基準(zhǔn)調(diào)節(jié)端4可調(diào)節(jié)輸出電壓基準(zhǔn)形成單元2輸出的基準(zhǔn)電壓信號大小，再控制功率轉(zhuǎn)換單元3使穩(wěn)壓器輸出不同的穩(wěn)定電壓。
附圖2中，輸入端1輸入正極性直流電壓，并由輸出端5輸出高精度穩(wěn)定的正極性調(diào)降電壓。TL431精密穩(wěn)壓管N1、電阻R1、R2與可調(diào)電阻VR1組成輸出電壓基準(zhǔn)形成單元2。輸入電壓經(jīng)電阻R1、R2與可調(diào)電阻VR1分壓送到精密穩(wěn)壓管N1的R端與精密穩(wěn)壓管N1內(nèi)部的2.5V精密基準(zhǔn)比較放大后，在K端正輸出高精度的輸出電壓基準(zhǔn)電壓信號Vref，該電壓信號幅值略低于電源輸入端電壓。它的穩(wěn)壓精度及質(zhì)量決定了穩(wěn)壓器的輸出電壓穩(wěn)壓精度及質(zhì)量。調(diào)節(jié)可調(diào)電阻VR1的大小，可對電壓基準(zhǔn)信號Vref進(jìn)行調(diào)節(jié)。
功率轉(zhuǎn)換單元3由NPN型流控器件T1構(gòu)成。功率管T1的集電極接輸入端1，功率管T1的基極接基準(zhǔn)電壓信號Vref，功率管T1在基準(zhǔn)電壓信號Vref與輸入端1電壓作用下，工作在臨界飽和偏線性的狀態(tài)，功率管T1的發(fā)射極與公共地端6間接有假負(fù)載R3，輸出端5接功率管T1的發(fā)射極輸出電壓為Vo＝Vref-Vbe(1)其中Vbe為功率器件T1的基-射極間電壓。采用流控器件，輸出電流Ic變化表現(xiàn)為基極電流Ib變化，基-射電壓Vbe基本恒定不變，由式(1)可知Vo也基本保持恒定不變，具有極高的穩(wěn)壓精度。功率管輸出電流可達(dá)到5A，基極驅(qū)動電流在幾十毫安水平，功率管壓降可降低到1V。這樣，驅(qū)動功率與功率管基本壓降損耗之和遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于現(xiàn)有LM78XX等系列線性穩(wěn)壓器的損耗；既實現(xiàn)高精度、大功率的穩(wěn)壓輸出，又降低了穩(wěn)壓器的損耗，提高了穩(wěn)壓器效率。
附圖3中，輸入端1輸入負(fù)極性直流電壓，并由輸出端5輸出高精度穩(wěn)定的負(fù)極性調(diào)降電壓。功率轉(zhuǎn)換單元3由PNP型流控器件T2構(gòu)成，輸出電壓基準(zhǔn)形成單元2輸出電壓Vref對功率管T2施控，可為負(fù)載提供負(fù)極性穩(wěn)壓電源。其它原理及功能與附圖2相同。
本發(fā)明是對ZL00112420.X發(fā)明專利的一種拓展，其拓展主要表現(xiàn)在由電源輸入端供電的電壓基準(zhǔn)形成單元可輸出高精度、低噪聲的連續(xù)可調(diào)基準(zhǔn)電壓信號，及與工作于臨界飽和偏線性狀態(tài)的功率轉(zhuǎn)換單元的有機結(jié)合上。
權(quán)利要求
1.大功率高精度開關(guān)線性復(fù)合式穩(wěn)壓器，它包括電源輸入端(1)、輸出電壓基準(zhǔn)信號形成單元(2)、功率轉(zhuǎn)換單元(3)、穩(wěn)壓輸出端(5)，其特征在于所述的輸出電壓基準(zhǔn)形成單元(2)由輸入端(1)電源供電，它包括TL431精密穩(wěn)壓管N1、電阻R1、R2與可調(diào)電阻VR1組成的分壓電路；所述的功率轉(zhuǎn)換單元(3)工作于臨界飽和偏線性狀態(tài)，由流控器件組成，它的集電極接輸入端(1)，基極接基準(zhǔn)電壓信號，發(fā)射極接穩(wěn)壓輸出端(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率高精度開關(guān)線性復(fù)合式穩(wěn)壓器，其特征在于所述的功率轉(zhuǎn)換單元(3)由實現(xiàn)正極性穩(wěn)壓輸出的單個NPN型流控器件組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率高精度開關(guān)線性復(fù)合式穩(wěn)壓器，其特征在于所述的功率轉(zhuǎn)換單元(3)由實現(xiàn)負(fù)極性穩(wěn)壓輸出的單個PNP型流控器件組成。
全文摘要
大功率高精度開關(guān)線性復(fù)合式穩(wěn)壓器，用來將輸入端的輸入直流電壓調(diào)降，輸出高精度穩(wěn)定的調(diào)降電壓，包括一個輸出電壓基準(zhǔn)形成單元、一個功率轉(zhuǎn)換單元。輸出電壓基準(zhǔn)形成單元由輸入端電源供電，它包括TL431精密穩(wěn)壓管N
文檔編號G05F1/10GK1866712SQ20061004006
公開日2006年11月22日 申請日期2006年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月25日
發(fā)明者劉曉東, 周謙之, 胡宋欽 申請人:安徽工業(yè)大學(xué)