低功耗稳压电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种低功耗稳压电路，所述稳压电路包括调整单元、采样单元和反馈控制单元，其中，所述调整单元接收一输入电压，调整输出一输出电压；所述采样单元从输出电压中采样输出一采样电压信号；所述反馈控制单元根据所述采样单元的采样电压信号，控制所述调整单元进行电压调整，用以稳定输出电压。本实用新型所用器件少、结构简单、规模小，并且功耗极低。
【专利说明】
低功耗稳压电路
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种电子电路，具体地说，涉及一种小型的低功耗稳压电路。
【背景技术】
[0002]在模拟电子电路技术领域中，稳压电路是一种在输入电压、负载、环境温度、电路参数等发生变化时仍能保持输出电压恒定的电路，这种电路能提供稳定的直流电源，广为各种电子设备所采用。根据应用场景和精度要求，稳压电路具有各种各样的电路结构，成本也各不相同。
[0003]目前现有的稳压电路为了达到稳定的电压输出，通常需要较多的器件配合使用，常常从十几个到几十个器件，为了能使这些器件工作，其工作功耗较大，工作电流最少要超过百微安(uA)。
[0004]还有些稳压电路采用集成电路芯片来实现，工艺复杂，相对来说成本较高。
[0005]而对于采用小容量纽扣电池供电的消费类电子产品来说，因电池在正常使用过程中，电压会发生较大变化，受限于电池的容量，适用其的稳压电路功耗不能过大。又因为受制于产品的成本，所需的低功耗稳压电路成本又不能过高。而目前的稳压电路，不是功耗过大(百微安(uA)的工作电流)，就是成本过高，因而业内需要一种低成本、低功耗的稳压电路为这类小容量纽扣电池供电消费类电子产品供电。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种小型、低成本、低功耗的稳压电路。
[0007]为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种稳压电路，包括:
[0008]调整单元，其输入端为电压输入端，其输出端为电压输出端，并包括调整控制端；
[0009]采样单元，与所述电压输出端相连接，从输出电压中采样输出采样电压信号;和
[0010]反馈控制单元，其输入端与所述采样单元相连接，输出端与所述调整单元的调整控制端相连接，所述调整单元根据所述反馈控制单元的控制信号进行电压调整，用以稳定输出电压。
[0011]其中，所述反馈控制单元包括:
[0012]反相电路，与所述采样单元相连接，用于根据输入的所述采样电压信号，输出与所述采样电压信号变化量相反的电压信号;和
[0013]控制电路，与所述反相电路相连接，根据来自于所述反相电路的电压信号，输出控制信号给所述调整单元的调整控制端。
[0014]其中，所述调整单元包括第一晶体管，所述第一晶体管的发射极或集电极作为输入端接收输入电压，集电极或发射极为电压输出端，基极作为调整控制端接收来自控制电路的控制信号。
[0015]进步一地，所述反相电路包括第二晶体管，所述控制电路包括第三晶体管;其中，
[0016]所述第二晶体管的基极作为输入端接收采样单元的采样电压信号，其集电极作为输出端将与所述采样电压信号变化量相反的电压信号输出给所述第三晶体管的基极；
[0017]所述第三晶体管的基极接收所述第二晶体管集电极发送来的与采样电压信号变化量相反的电压信号，通过集电极向第一晶体管的基极提供电流变化量与所述采样电压变化量相反的电流信号。
[0018]更好地，所述控制电路还包括限流电阻，其连接在第三晶体管的集电极和第一晶体管的基极之间。
[0019]另外，第二晶体管和第三晶体管为相同类型的晶体管，所述第一晶体管与所述第二、三晶体管的类型相反。
[0020]所述晶体管为NPN型晶体管或PNP型晶体管。
[0021]其中，所述采样单元包括多个串联电阻，在串联电阻连接处输出一采样电压信号。
[0022]根据上述技术方案可知，由于本实用新型所用器件少，且通过巧妙设计使得整体结构简单、规模小;在低带负载能力要求的系统中，可以替代专用的稳压源芯片，从而可大幅降低成本。并且，本实用新型提供的稳压电路功耗极低，工作电流可以做到小于5微安，而现有技术所采用的芯片其工作电流都在百微安左右，因而，本实用新型的稳压电路的功耗是现有技术的几十分之一;这样，可以为例如智能水杯之类的这类消费类电子产品提供更持久的供电。
【附图说明】
[0023]图1为本实用新型所述稳压电路的原理框图；
[0024]图2为本实用新型所述反馈控制单元的原理框图；
[0025]图3为本实用新型一具体实施例的电路原理图；
[0026]图4为本实用新型另一具体实施例的电路原理图；和
[0027]图5为本实用新型又一具体实施例的电路原理图。
【具体实施方式】
[0028]如图1所示，为本实用新型提供的一种稳压电路的原理框图。所述稳压电路包括:调整单元1、采样单元2和反馈控制单元3。其中，所述调整单元I其接收一输入电压Vin，调整输出一输出电压Vout。米样单兀2从输出电压Vout中米样输出一米样电压信号。所述反馈控制单元3根据所述采样单元的采样电压信号，控制所述调整单元进行电压调整，用以稳定输出电压。
[0029]其中，所述反馈控制单元3如图2所示，具体包括反相电路31和控制电路32，所述反相电路31用于根据输入所述采样电压信号，输出与所述采样电压信号变化量相反的电压信号。所述控制电路32根据来自于所述反相电路的电压信号，输出控制信号给所述调整单元，用于调整输出电压。
[0030]在本实用新型中，通过反馈控制单元的控制来调整单元以调整输出电压，以达到稳压的目的。以下通过具体实施例对本实用新型进行详细说明。
[0031]如图3所示，图3所示的稳压电路包括三个晶体管，其中，第一晶体管Qo为PNP型晶体管，作为调整单元，其发射极连接输入电压Vin，集电极连接输出电压Vout。其基极通过电阻Ro与第三晶体管&的集电极连接，Q1Snpn型晶体管。第三晶体管Q1作为控制电路，其基极与第二晶体管Q2的集电极相连，并通过电阻R1连接输入端Vin。第二晶体管Q2的基极与作为由电阻R2、R3串联构成的采样单元采样点相连接，即第二晶体管Q2的基极与两个电阻的连接点相连接。串联电路的一端连接输出电压Vout，一端接地。第二晶体管Q2和第三晶体管Q1的发射极接地。
[0032]在正常工作状态时，采样串联电路从输出端Vout取出电压，为第二晶体管02提供基极电压和电流，第二晶体管Q2处于放大状态。考虑到第三晶体管Ql的基极与发射极之间的电阻非常大，可以将第二晶体管Q2的集电极可以直接与第三晶体管Ql的基极相连，这样可直接为第三晶体管Ql提供基极电流；当然，为了获得更宽的调整范围，还可以在第二晶体管Q2的集电极与第三晶体管Ql的基极之间串联上限流电阻Rx之后，再为第三晶体管Ql提供基极电流，无论是否加入限流电阻Rx，都应保证第三晶体管Ql呈放大状态，如图4所示。
[0033]假设该第三晶体管Q1的放大倍数为η，则第三晶体管&的集电极电流为基极的η倍，该电流作为第一晶体管Qo的基极电流，足以使所述第一晶体管Qo呈饱和导通状态。此时，第一晶体管Qo类似于电子开关，接通输入和输出。
[0034]关于限流电阻Rx的阻值范围的选取原则是:第二晶体管出的集电极电压通过电阻Rx后能让第三晶体管Q1开启放大状态。一般在(5Κ-50Κ)的范围，即可保证可调节的幅度。
[0035]当输入电压Vin发生波动变高，瞬间的输出升高，采样电路中的电流升高，则采样点的电压升高，致使第二晶体管Q2的基极电流升高，从而集电极电流升高，导致第二晶体管卩2的管压降Uce降低，即集电极电位降低，则导致第三晶体管_勺基极电流减小，相应的，第三晶体管&的集电极电流减小，也就是第一晶体管Qo的基极电流减小，则第一晶体管Qo的管压降Uce增加。因而，可以保持输出电压Vout不变。也就是说，通过调整第一晶体管Qo的管压降，抵消了输出电压的波动。
[0036]同理，当输入电压Vin变低时，电路中的电流、电压变化过程与上述过程相反，在此不再赘述。
[0037]从上述说明可见，第二晶体管Q2的集电极的电压变化与采样电压信号变化量相反，即所述的第二晶体管Q2输出为一与采样信号变化量相反的电路。通过该变化量相反的信号，由第三晶体管&反应给第一晶体管Qo，由于晶体管的集电极电流变化与管压降的电压变化呈反比的关系，可以控制第一晶体管Qo的管压降变化量与采样信号的变化量相反，从而达到电压调整、稳压的作用。
[0038I本实施例中晶体管可以采用NPN型晶体管或PNP型晶体管互换。如图5所示。
[0039]在本实用新型中，根据所述电路特点，因电流太小而忽略第三晶体管&的基极和发射极所在支路的电流时，整个稳压电路的主要电流为:
[0040]Icc = I1+I23,
[0041]如图2所示，其中:
[0042](I)Ii= (Vin-VQ2CE)/Rl (2)I23 = Vout/(R2+R3)
[0043 ]若 Vin = 4-7V，而当 Rl = R2 = 3Mohm、R3 = 450Kohm、Ro = 50Kohm 时，稳压输出电压为
3.3伏特左右，此时整个稳压电路的工作电流可以低至2-3uA，也就是说，相比现有技术而言，此时的功耗降低了数十倍，如果同比例增加电阻值，功耗还可以进一步降低。在具体使用过程中，可根据器件模型不同而做相应调整。
[0044]由于本实用新型提供的稳压电路规模小、所有的电子元器件在个位数以内，明显地具有功耗低的优点，因而是低功耗产品理想的供电器件，如智能水杯、富氢水杯及其他含电子功能的水杯、汽车钥匙、遥控器、激光笔、便携手电筒、便携播放器、录音笔(器)、微型摄像头等小巧的低功耗待机产品，特别适用于纽扣电池供电系统。
[0045]以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域技术人员而言，本实用新型可以有各种改动和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种稳压电路，包括: 调整单元，其输入端为电压输入端，其输出端为电压输出端，并包括调整控制端； 采样单元，与所述电压输出端相连接，从输出电压中采样输出采样电压信号； 其特征在于，还包括: 反馈控制单元，其输入端与所述采样单元相连接，输出端与所述调整单元的调整控制端相连接，所述调整单元根据所述反馈控制单元的控制信号进行电压调整，用以稳定输出电压。2.如权利要求1所述的稳压电路，其特征在于，所述反馈控制单元包括: 反相电路，与所述采样单元相连接，用于根据输入的所述采样电压信号，输出与所述采样电压信号变化量相反的电压信号;和 控制电路，与所述反相电路相连接，根据来自于所述反相电路的电压信号，输出控制信号给所述调整单元的调整控制端。3.如权利要求2所述的稳压电路，其特征在于，所述调整单元包括第一晶体管，所述第一晶体管的发射极或集电极作为输入端接收输入电压，集电极或发射极为电压输出端，基极作为调整控制端接收来自控制电路的控制信号。4.如权利要求3所述的稳压电路，其特征在于，所述反相电路包括第二晶体管，所述控制电路包括第三晶体管;其中， 所述第二晶体管的基极作为输入端接收采样单元的采样电压信号，其集电极作为输出端将与所述采样电压信号变化量相反的电压信号输出给所述第三晶体管的基极； 所述第三晶体管的基极接收所述第二晶体管集电极发送来的与采样电压信号变化量相反的电压信号，通过集电极向第一晶体管的基极提供电流变化量与所述采样电压变化量相反的电流信号。5.如权利要求4所述的稳压电路，其特征在于，所述控制电路还包括限流电阻，其连接在第三晶体管的集电极和第一晶体管的基极之间。6.如权利要求4或5所述的稳压电路，其特征在于，第二晶体管和第三晶体管为相同类型的晶体管，所述第一晶体管与所述第二、三晶体管的类型相反。7.如权利要求6所述的稳压电路，其特征在于，所述晶体管为NPN型晶体管或PNP型晶体管。8.如权利要求6所述的稳压电路，其特征在于，所述采样单元包括多个串联电阻，在串联电阻连接处输出一采样电压信号。
【文档编号】G05F1/56GK205680030SQ201620563264
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月13日 公开号201620563264.2, CN 201620563264, CN 205680030 U, CN 205680030U, CN-U-205680030, CN201620563264, CN201620563264.2, CN205680030 U, CN205680030U
【发明人】周建波, 单岳山
【申请人】深圳市瀚索科技开发有限公司