混合稳压电源的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种混合了线性稳压电源和开关稳压电源的混合稳压电源，可广泛应 用于远程及数据通讯、计算机、办公自动化设备、工业仪器仪表、军事、航天等领域，涉及到 国民经济的各行各业。
【背景技术】
[0002] 常用的稳压电源主要有线性稳压电源和开关稳压电源两种。线性稳压电源由于调 整管工作在线性放大区，在输入输出电压差值越大时，调整管的损耗越大，电源效率较低， 一般只有40% -60%，有时还需配备庞大的散热装置，且只能实现输入到输出的降压转换。 但线性稳压电源的输出波形具有失真度低、动态响应快和频带宽的优点。在开关稳压电源 中，调整管工作在开关状态，由于管子的饱和导通压降和截止电流都很小，所以管耗主要发 生在状态转换的过程中，电源效率可提高到75% -97%。同时，由于省略了电源变压器和调 整管的散热装置，所以相对于线性稳压电源，开关稳压电源体积小、重量轻。但开关电源的 输出波形电压纹波大，存在电压畸变和延时，且电路设计较复杂、对元器件要求较高。
[0003] 为了实现高效率、高精度的要求，可以将开关稳压电源与线性稳压电源串联使用。 例如，从18V到3. 3V电压转换，可先用开关稳压电源实现18V到5V的电压转换，再用线性 稳压电源实现5V到3. 3V的电压转换。假设开关稳压电源的损耗为85%，线性稳压电源从 5V到3. 3V的损耗为60%，则其总的损耗可粗略的计为85 % *60%= 51%，相比于单独使用 线性稳压电源直接从18V转换到3V效率高出数倍，同时其最终输出依赖线性稳压电源，输 出波形中几乎不存在电压波纹，因此相比于单独使用开关稳压电源精度提高。这种开关稳 压电源与线性稳压电源的串联应用，是使用两颗芯片完成，或在某些芯片内部同时集成两 颗芯片，但也只是简单的串联使用，开关稳压电源的输出与线性稳压电源的输出单独设置， 相互独立，并没有对转换效率进行优化。既使针对线性稳压电源的某一输出电压进行了效 率优化，当在应用中需要调整线性稳压电源的输出电压时，其转换效率又会变差，还需要重 新对整个电路进行调整，不仅影响了该混合电源的实用性，还需要将调解开关稳压电源和 线性稳压电源的两对电阻设置在整个混合电源外部，大大增加了器件的复杂程度。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明提出了一种混合稳压电源，通过线性稳压电源的输出调节开关 稳压电源的输出，使两者的输出互相联动，从而优化了电源转换效率，在其有效工作范围 内，最大限度的提高电源转换效率。
[0005] 根据本发明的目的提出的一种混合稳压电源，包括开关型电压变换电路和线性稳 压电路，该开关型电压变换电路的输出端连接线性稳压电路的输入端，开关型电压变换电 路的输入端接一外部输入电压，且该线性稳压电路对外输出信号Vo,还包括反馈控制电路， 该反馈控制电路包括逻辑控制模块、比较模块和电阻分压网络，其中
[0006] 所述逻辑控制模块的输出端连接在所述开关型电压变换电路的控制端上，用以向 所述开关型电压变换电路输出一开关调制信号P;
[0007] 所述电阻分压网络有三个端口，第一端连接在开关型电压变换电路的输出端，第 二端连接到地，第三端连接到所述比较模块的第一输入端，该电阻分压网络对开关型电压 变换电路的输出信号Vsw进行分压，形成一分压信号Vfb;
[0008] 所述比较模块的第二输入端连接在线性稳压电路的输出端上，输出端接在所述逻 辑控制模块的输入端上，该比较模块对线性稳压电路的输出信号Vo和所述分压信号Vfb进 行比较，并将比较结果反馈给所述逻辑控制模块，该逻辑控制模块根据该比较结果生成所 述开关调制彳目号P。
[0009] 优选的，所述开关型电压变换电路为升压型电压变换电路、降压型电压变换电路 或升压-降压型电压变换电路中的一种。
[0010] 优选的所述开关型电压变换电路为交流-直流电压变换电路或直流-直流电压变 换电路中的一种。
[0011] 优选的，所述开关型电压变换电路为电荷泵。
[0012] 优选的，所述线性稳压电源为低压差线性稳压器。
[0013] 优选的，所述逻辑控制模块为脉冲宽度调制电路、脉冲频率调制电路或三角积分 调制电路中的一种。
[0014] 优选的，所述电阻分压网络包括两个阻值可调的串联电阻，其中第一电阻的第一 端接开关型电压变换电路的输出端，第一电阻的第二端和第二电阻的第一端接比较模块 的第一输入端，第二电阻的第二端接地，该电阻分压网络使得所述分压信号Vfb满足公式： Vsw= (l+Rl/R2)Vfb，其中R1、R2分别为第一电阻和第二电阻的阻值。
[0015] 优选的，所述逻辑控制模块根据比较结果生成开关调制信号P的过程如下：
[0016] 当整个混合稳压电源稳定工作时，所述比较结果为Vfb=Vo,此时所述开关信号P 使所述开关稳压电源输出信号Vsw恒定；
[0017] 当整个混合稳压电源出现扰动时，所述比较结果为Vfb辛Vo,此时所述开关信号 P对所述开关稳压电源输出信号Vsw实施一调制，使该Vsw增大或缩小，以使Vfb重新等于 VO0
[0018] 与现有技术相比，本发明具有如下的技术优势：
[0019] 本发明相比于开关稳压电源，具有低噪声，高精度的优点。并且没有太多的效率损 失。
[0020] 相比于线性稳压电源具有高效率的特点。
[0021] 相比于开关稳压电源与线性稳压电源的串联，其通过线性稳压电源的输出调节开 关稳压电源的输出，从而优化了电源转换效率，比两者简单的串联具有更高的效率。
【附图说明】
[0022] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0023] 图1是本发明的混合稳压电源的电路结构框图
【具体实施方式】
[0024] 正如【背景技术】中所述，现有的稳压电源中，开关稳压电源虽然具有低损耗、体积小 等优势，但是其输出波形较差，精度不高。线性稳压电源虽然可以有很好的输出，但是其转 换效率太低，存在损耗大、散热高等问题。而现有的混合电源中，只是简单的将开关稳压电 源和线性稳压电源串联起来，存在优化差，实用性低等问题。
[0025] 因此，本发明提出了一种新的开关稳压电源和线性稳压电源的混合电源，在传统 的开关稳压电源一线性稳压电源的两级转换的基础上，将开关稳压电源中的逻辑控制通过 线性稳压电源的输出来调节，从而形成开关稳压电源一线性稳压电源一开关稳压电源的嵌 套式反馈，不仅保留了传统混合稳压电源精度高、波形稳定、效率高的优点，同时实现了电 源内部的自动优化，减少了使用过程中的人工调节，大大提高了混合稳压电源的实用性。
[0026] 下面，将对本发明的具体技术方案做详细介绍。
[0027] 请参见图1，图1是本发明的混合稳压电源的电路结构框图。如图所示，该混合稳 压电源包括开关型电压变换电路1、线性稳压电路2和反馈控制电路3。
[0028] 其中，开关型电压变换电路1的输入端作为整个混合稳压电源的输入端，外接一 个输入信号Vin，该输入信号Vin可以是交流电，也可以是直流电。当该输入信号Vin是交 流电时，该开关型电压变换电路1具