专利名称：一种低损耗串联稳压与过流保护电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种稳压电路，特别一种低损耗串联稳压与过流保护电路。
背景技术：
串联稳压电源应用在对节能有特别要求的航天航空领域时，对稳压电源的要求很苛刻， 不但要求输出电压纹波低、稳压精度高和过流与短路保护性能好，还要求具有高效率，才能 在不同的环境下保证工作的可靠性。现有的串联稳压电源主要有串联线性稳压型和串联开关 稳压型。串联线性稳压型电源虽然具有结构简单，响应快，稳压精度高，输出电压波纹低的
特点，但串联线性稳压型电源中的调整元件上通常须要保证有》2.5V的调整电压降，在输出 低电压的情况下，串联线性稳压型电源中调整元件的功耗比较大，因此效率很低。特别是输 出短路保护时，由l. 5倍额定输出电流的保护电流乘以输入电压的功率损耗全耗在串联线性 稳压型的调整电路上， 一是效率很低造成能源浪费，二是调整电路元件发热很容易损坏，可 靠性降低，不能长时间工作在输出端短路状态。现有的串联开关型稳压电源，虽然可以克服 串联线性稳压型电源调整元件功耗大的问题，但串联线性稳压型电源所具备的响应快，稳压 精度高，输出电压纹波低的优点反而被减弱了，且电路较复杂，可靠性也相对降低。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种适合于节能使用的低损耗串联稳压与过流保护电路，在 保持串联线性型稳压电源响应快，稳压精度高，输出电压波纹低的特性下，降低调整元件的 功耗，提高稳压电源的效率和可靠性，并能长时间工作在短路状态和保证在过流消失后或短 路状态消失后，能自动恢复正常供电。
为解决上述技术问题，本实用新型的一种低损耗串联稳压与过流保护电路的技术方案为 :该电路包括调整电路和电流取样电路；调整电路和电流取样电路串连在输入端子与输出端 子之间；电流取样电路与输出端子连接的一端经输出电压取样电路与公共端连接，电流取样 电路与调整电路连接的一端经保护电流调整电路与公共端连接；保护电流调整电路的取样电 压与比较电路的反向输入端连接，比较电路的同向输人端与输出电压取样电路连接，比较电 路的输出端与调整电路的控制端连接；输出电压取样电路的取样电压与调压电路的控制端连 接，调压电路的负端与公共端连接，调压电路的正端与调整电路的控制端连接；在调整电路两端並连有启动电路，调整电路的控制端经上偏压限流电路与上偏压电源连接。
所述的输出电压取样电路由电阻R6、电阻R7和电阻R8串连构成，在电阻R7和电阻R8之间 的节点引出取样电压。
所述的保护电流调整电路由电阻R3和电阻R4串连构成，在电阻R3和电阻R4之间的节点弓1 出取样电压。
所述的电流取样电路由电阻R5构成；所述的上偏压限流电路由电阻R1构成；所述的调整 电路由VM0S管V1构成；所述的比较电路由运算放大器N2构成，运算放大器N2的同相输入端与 输出端子连接，运算放大器N2的反相输入端与保护电流调整电路的取样电压节点连接。
所述的调压电路由三端调压器N1、滤波电容C1和滤波电容C2构成；三端调压器N1的负极 与公共端连接，三端调压器N1的正极与调整电路的控制端连接，三端调压器N1的控制极与输 出电压取样电路的取样电压节点连接；在三端调压器N1的正极与控制极之间并联有电容C1， 在三端调压器N1的负极与控制极之间并联有电容C2。
所述的启动电路由启动电阻R2和启动电容C3构成；启动电阻R2並连在VM0S管V1的输入和 输出端；启动电容C3並连在运算放大器N2的反相输入端与公共端之间。
所述的VMOS管Vl的调整压降S O. 25V。
与现有技术相比，现有的串联型稳压电路中的调整元件必须工作在线性区，在调整元件 两端通常需要有》2. 5V的调整电压；而本实用新型调整元件的调整电压》0.25V，只有现有 技术的1/10。现有技术的限流保护型稳压电源通常规定其限定电流不小于额定输出电流的 1.5倍，在输出电压低时损耗比较大，串联稳压器的效率很低。特别是当输出发生短路时， 输入电压X保护电流(1.5倍的额定输出电流)的功率全损耗在串联调整元件上，效率很低 ，浪费能源，降低可靠性，且调整元件发热很易损坏，不能长时间工作在输出发生短路的状 态。而本实用新型是采用收敛型过流保护与启动电路结合，在过流或短路时，控制输出电流 为额定电流的10%以下，大大降低了调整元件在保护状态时的功耗；并且本实用新型可以在 过流或短路状态消失后，能自动恢复正常供电。现有技术的串联开关稳压电路响应速度慢、 稳压精度低、电压波纹大，且电路复杂，本实用新型在保持串联稳压电路的优点的同时，可 降压调整管的功耗，提高效率和电路的可靠性。
附图l是本实用新型的原理框附图2是本实用新型的电气原理图。
具体实施方式
本实用新型的实施例 一种低损耗串联稳压与过流保护电路的原理框图如附图1所示， 电气原理图如图2所示，从图l和图2可知，该电路中包括由调整压降》0.25V的VM0S管V1构 成的调整电路l和由电阻R5构成电流取样电路2;调整电路l和电流取样电路2串连在输入端子 A与输出端子C之间；电流取样电路2与输出端子C连接的一端经由电阻R6、电阻R7和电阻R8串 连构成的输出电压取样电路3与公共端E连接，电流取样电路2与调整电路1连接的一端经电阻 R3和电阻R4串连构成的保护电流调整电路4与公共端E连接，保护电流调整电路4在电阻R3和 电阻R4之间的F节点弓1出的取样电压和输出端C的输出电压分别与运算放大器N2构成的比较电 路5的反相输入端和同相输入端连接，比较电路5的输出端与调整电路1的控制端连接；输出 电压取样电路3在电阻R6和电阻R7之间的H节点弓1出的取样电压与调压电路6的控制端连接， 调压电路6的负端与公共端E连接，调压电路6的正端与调整电路l的控制端和上偏压限流电路 8连接；在调整电路1两端並连有启动电路7，调整电路1的控制端经由电阻R1构成的上偏压限 流电路8与上偏压电源D连接。
所述的调压电路6由三端调压器N1、滤波电容C1和滤波电容C2构成；三端调压器N1的负 极与公共端E连接，三端调压器N1的正极与调整电路l的控制端连接，三端调压器N1的控制极 与输出电压取样电路3的取样电压连接；在三端调压器N1的正极与控制极之间并联有电容C1 ，在三端调压器N1的负极与控制极之间并联有电容C2。所述的启动电路7由启动电阻R2和启 动电容C3构成；启动电阻R2並连在VM0S管V1的输入和输出端；启动电容C3並连在运算放大器 N2的反相输入端与公共端E之间。
本实用新型的工作原理
由图2所示，该电路首先把串联稳压电路的输出限流型保护电路改为输出是收敛型的过 流保护。其特点是对输出电压、电流取样进行差动比较，实现输出稳压与过流保护的功能。 其次是把串联稳压电路中以晶体管为电压调整管的电路改为以VM0S管V1为电压调压管的电路 ，使调整压降减少到0.25V左右，使工作在稳压和过流时的损耗都降低。过流或短路保护原 理为当输出电流未达到保护值时，F点电平比C点低，差动比较放大器N2的输出端1输出高 电平，G点也为高电平，稳压电路进行稳压调整。当输出电流达到保护值时，F点电位比C点 电位高，过流保护电路工作，差动比较放大器N2翻转，G点变为低电平，限制稳压电路工作 ，使输出电压降低，伴随的是输出电流减小，相互作用使输出电压、电流都趋向截止。由于 有启动电阻R2与输出端等效电阻(含负载)的分压作用，使B点电位将高于F点和C点，F点和 C点电位将交替变化，限制了输出电压、电流处于截止与启动的交替变化状态，使输出短路 保护时的电流限制在额定输出电流的10%内，总损耗降低到改进前损耗的10%以下。当输出过流状态消除时，即电阻R2与输出端等效电阻(含负载)小于保护电流值的分压比时，使F点 电位比C点电位低，启动电压确定过流或短路保护状态消除，电路立即自动恢复稳定的供电 。电容C3是提高启动的瞬态响应。合理选取电阻R2、 R6、 R7、 R8的阻值，能保证空载状态下 的稳压。
本实用新型是改进串联稳压与过流保护的新型串联稳压电路，保持了串联线性稳压电路 的优点，克服了串联线性稳压电路效率低的缺点，把损耗降低到改进前损耗的10%以下，减 小了散热要求的体积与重量，扩大了串联线性稳压电路的应用范围，节能降耗效果明显。
权利要求权利要求1一种低损耗串联稳压与过流保护电路，其特征在于该电路包括调整电路(1)和电流取样电路(2)；调整电路(1)和电流取样电路(2)串连在输入端子(A)与输出端子(C)之间；电流取样电路(2)与输出端子(C)连接的一端经输出电压取样电路(3)与公共端(E)连接，电流取样电路(2)与调整电路(1)连接的一端经保护电流调整电路(4)与公共端(E)连接；保护电流调整电路(4)的取样电压与比较电路(5)的反向输入端连接，比较电路(5)的同向输人端与输出电压取样电路(3)连接，比较电路(5)的输出端与调整电路(1)的控制端连接；输出电压取样电路(3)的取样电压与调压电路(6)的控制端连接，调压电路(6)的负端与公共端(E)连接，调压电路(6)的正端与调整电路(1)的控制端连接；在调整电路(1)两端並连有启动电路(7)，调整电路(1)的控制端经上偏压限流电路(8)与上偏压电源(D)连接。
2. 根据权利要求l所述的低损耗串联稳压与过流保护电路，其特征在 于所述的输出电压取样电路(3)由电阻(R6)、电阻(R7)和电阻(R8)串连构成，在 电阻(R7)和电阻(R8)之间的节点(H)引出取样电压。
3. 根据权利要求l所述的低损耗串联稳压与过流保护电路，其特征在 于所述的保护电流调整电路(4)由电阻(R3)和电阻(R4)串连构成，在电阻(R3)和 电阻(R4)之间的节点(F)引出取样电压。
4. 根据权利要求l所述的低损耗串联稳压与过流保护电路，其特征在 于所述的电流取样电路(2)由电阻(R5)构成；所述的上偏压限流电路(8)由电阻( Rl)构成；所述的调整电路(1)由VM0S管(VI)构成；所述的比较电路(5)由运算放大器(N2)构成，运算放大器(N2)的同相输入端与输出端子(C)连接，运算放大器(N2)的 反相输入端与保护电流调整电路(4)的取样电压节点(F)连接。
5. 根据权利要求l所述的低损耗串联稳压与过流保护电路，其特征在 于所述的调压电路(6)由三端调压器(Nl)、滤波电容(Cl)和滤波电容(C2)构成； 三端调压器(Nl)的负极与公共端(E)连接，三端调压器(Nl)的正极与调整电路(1)的控制端连接，三端调压器(Nl)的控制极与输出电压取样电路(3)的取样电压节点(H)连 接；在三端调压器(Nl)的正极与控制极之间并联有电容(Cl)，在三端调压器(Nl)的负 极与控制极之间并联有电容(C2)。
6. 根据权利要求l所述的低损耗串联稳压与过流保护电路，其特征在 于所述的启动电路(7)由启动电阻(R2)和启动电容(C3)构成；启动电阻(R2)並连 在VM0S管(VI)的输入和输出端；启动电容(C3)並连在运算放大器(N2)的反相输入端与 公共端(E)之间。
7. 根据权利要求4所述的低损耗串联稳压与过流保护电路，其特征在 于所述的VM0S管(VI)的调整压降S O. 25V。
专利摘要本实用新型公开了一种低损耗串联稳压与过流保护电路，该电路包括调整电路(1)、电流取样电路(2)、输出电压取样电路(3)、保护电流调整电路(4)、比较电路(5)、调压电路(6)、启动电路(7)，和上偏压限流电路(8)。与现有技术相比，本实用新型调整元件的调整电压≥0.25V，只有现有技术的1/10。在过流后或短路时，控制输出电流为额定电流的10％以下，大大降低了调整元件在保护状态时的功耗；可长时间工作在输出发生短路的状态。可以在过流或短路状态消失后，能自动恢复正常供电。本实用新型在保持串联稳压电路的优点的同时，可降压调整管的功耗，提高效率和电路的可靠性。
文档编号G05F1/10GK201229514SQ200820301509
公开日2009年4月29日 申请日期2008年7月11日 优先权日2008年7月11日
发明者燕 吴, 廖兴礼, 江 龙 申请人:贵州航天林泉电机有限公司