专利名称：微压差线性稳压电源电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及电源设备，特别是涉及一种微压差线性稳压电源电路。
背景技术：
一般两组开关电源采用次级整流滤波后，直接把电压输出给系统供电，由于开关电源的特性，当系统负载不平衡时，开关电源共用变压器的两路或多路输出电压交叉拉载时电压会偏移标准值的上下限，例如一路负载为最小，另外一路负载为最大时，两组电压会产生漂移，负载为最小一路的电压会超出标准的上限，负载为最大一路的电压会低于标准的下限，超出系统的工作电压范围，致使系统无法正常工作。为解决这个问题通常有两种方案一、在输出电流小的那一路增加一个三端稳压器，一般三端稳压器两端的压差最小2V 以上，为保证稳定的输出电压，三端稳压器两端的压差要在3-4V以上。这样三端稳压器本身的功耗就很大(以IA为例计算就有3-4W损耗)，那么就必须要用很大的散热器，既增加了成本又加大了空间。二、采用DC-DC方案把高电压转换成低电压小电流，例如1A，其工作于开关状态，高频干扰很大，需要增加EMI元件，那么就要增加成本，另外IA的DC-DC芯片也比较贵。
发明内容
本发明的主要目的就是针对现有技术的不足，提供一种高效率低成本微压差线性稳压电源电路。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案
一种微压差线性稳压电源电路，具有至少第一路输出和第二路输出，所述第一路输出的输出电压高于所述第二路输出的输出电压，所述电源电路包括辅助电源、驱动电路、反馈电路和功率调节器件，所述第二路输出的正端耦合到所述反馈电路的输入端，所述反馈电路的输出端耦合到所述驱动电路的控制端，所述驱动电路的输入端耦合到作为所述辅助电源的所述第一路输出的正端，所述驱动电路的输出端耦合到所述功率调节器件的控制端，所述功率调节器件的输出端耦合到所述第二路输出的正端，所述驱动电路根据所述反馈电路的输出，将所述辅助电压的输出信号转换成控制所述功率调节器件输出的信号以实现微压差的输出。优选地，所述功率调节器件为第一三极管，所述第一三极管由其集电极-发射极提供所述第二路输出，所述驱动电路将所述辅助电压的输出信号转换成控制所述第一三极管的基极电压的驱动信号，使所述第一三极管饱和导通时其集电极-发射极的压降小于设定的低电压值，如0. IV。更优选地，所述第一三极管为NPN三极管，
优选地，所述第一路输出的输出电压高出所述第二路输出的输出电压至少3V。优选地，所述驱动电路包括第二三极管，所述辅助电源通过第一电阻耦合到所述第二三极管的集电极，并通过第二电阻耦合到所述第二三极管的基极，所述第二三极管的
4发射极耦合到所述功率调节器件的控制端，并通过第三电阻耦合到所述第二路输出的负端，所述第二三极管的基极耦合到所述反馈电路的输出端。优选地，所述电源电路还包括短路保护电路，所述短路保护电路的输入端耦合到所述第二路输出的正端，所述短路保护电路的输出端耦合到所述第二三极管的基极，所述短路保护电路在检测到所述第二路输出的输出电压降低到设定阈值以下时使得所述第二三极管接地而失去偏置电压，进而控制所述功率调节器件无输出。设定阈值例如是90% +VL OUT额定值。更优选地，所述短路保护电路包括第三三极管和第四三极管，所述第一路输出的正端通过第一分压电阻耦合到所述第三三极管的发射极和第一电容的一端，并通过第二分压电阻接地，所述第一电容的另一端接所述第三三极管的基极，并通过第四电阻耦合到所述第二路输出的正端，所述第三三极管的集电极接所述第四三极管的基极，并通过第五电阻接地，所述第四三极管的发射极接地，所述第四三极管的集电极接所述反馈电路的输出端以及所述第二三极管的基极。更优选地，所述第三三极管为PNP三极管，所述第四三极管为NPN三极管。优选地，所述反馈电路包括基准电压控制器，所述第二路输出的正端通过第三分压电阻耦合到所述基准电压控制器的取样端，并通过第四分压电阻接地，所述基准电压控制器的输出端耦合到所述耦合到所述驱动电路的控制端，所述基准电压控制器将输入的取样电压与内部基准电压进行比较、放大，输出信号控制所述驱动电路的输出电压，从而稳定所述第一三极管的输出电压。更优选地，所述反馈电路还包括并联在所述基准电压控制器的取样端与输出端之间的补偿电路，所述补偿电路包括相串联的第六电阻与第三电容。本发明有益的技术效果是
相较现有技术，本发明的微压差线性稳压电源电路可以很好解决两路或多路输出开关电源在交叉拉载时的电压漂移，从而确保开关电源每组电压各自独立可靠地工作，而且实现成本很低。采用本发明的开关电源供电实现微压差的输出，其效率最高可达95%以上。进一步地，功率调节器件采用三极管，由于功率调节器件集电极-发射极两端的压差很小，所以只需要比较小的散热器散热就可以。另外，由于目前三极管的制造工艺非常成熟，三极管的价格非常便宜，那么成本就比较低了。进一步地，增加短路保护电路，解决了线性稳压电源电路输出短路保护的问题，保护了功率调节器件。
图1为采用本发明实施例的微压差线性稳压电源电路的一个开关电源的框图； 图2为本发明一个实施例的微压差线性稳压电源电路的电路框图3为本发明一个优选实施例的微压差线性稳压电源电路具体的电路原理图。
具体实施例方式以下通过实施例结合附图对本发明进行进一步的详细说明。请参阅图1，一个开关电源包括主电路和微压差线性稳压电源电路，主电路具有第
5一路输出+VH OUT、-VH OUT和第二路输出+VL OUT、-VL OUT。在一个实施例中，微压差线性稳压电源电路包括功率调节器件Q2、辅助电源+VH OUT、反馈电路和驱动电路。如图1和图2所示，在一个实施例中，第一路输出的输出电压+VH OUT高于第二路输出的输出电压+VL OUT，第二路输出的正端耦合到反馈电路的输入端，反馈电路的输出端耦合到驱动电路的控制端，驱动电路的输入端耦合到作为辅助电源的第一路输出的正端， 驱动电路的输出端耦合到功率调节器件的控制端，功率调节器件的输出端耦合到第二路输出的正端，驱动电路根据反馈电路的输出，将辅助电压的输出信号转换成控制功率调节器件Q2输出的信号以实现微压差的输出。优选地，第一路输出的输出电压+VH OUT高于第二路输出的输出电压+VL OUT至少3V。请参阅图1和图3，在优选的实施例中，功率调节器件为第一三极管Q2，第一三极管Q2由其集电极C-发射极E提供第二路输出+VL 0UT，驱动电路将辅助电压的输出信号转换成控制第一三极管Q2的基极B电压的驱动信号，使第一三极管饱和导通时其集电极 C-发射极E的压降VCE小于设定的电压值，如小于0. IV。优选地，第一三极管Q2为NPN三极管，其饱和导通电压VBE为0. 7V。在一个优选的实施例中，利用比低电压输出大到多于3V的高电压控制第一三极管Q2的B极，使第一三极管Q2饱和导通时CE的压降小于0. IV，从而实现微压差的输出，效
率最高可达95%以上。在一个优选的实施例中，稳压前输入端的电压+VL比其稳压后的输出端的输出电压+VLOUT大于等于0. IV。请参阅图1-图3，在一个优选的实施例中，驱动电路包括第二三极管Q3，辅助电源通过第一电阻RVl耦合到第二三极管Q3的集电极，并通过第二电阻R21耦合到第二三极管 Q3的基极，第二三极管Q3的发射极耦合到功率调节器件的控制端，并通过第三电阻R22耦合到第二路输出的负端，第二三极管Q3的基极耦合到反馈电路的输出端。请参阅图2和图3，在另一个优选的实施例中，微压差线性稳压电源电路还包括短路保护电路，短路保护电路的输入端耦合到第二路输出的正端，短路保护电路的输出端耦合到第二三极管Q3的基极，短路保护电路在检测到第二路输出的输出电压降低到设定阈值以下时使得第二三极管Q3接地而失去偏置电压，进而控制功率调节器件Q2无输出，实现短路保护。请参阅图2和图3，在一个优选的实施例中，反馈电路包括基准电压控制器IC3，第二路输出的正端通过第三分压电阻R27耦合到基准电压控制器IC3的取样端，并通过第四分压电阻似8接地，基准电压控制器IC3的输出端耦合到驱动电路的控制端，基准电压控制器IC3将输入的取样电压与内部基准电压进行比较、放大，输出信号控制驱动电路的输出电压，从而稳定第一三极管Q2的输出电压。更优地，反馈电路还包括并联在基准电压控制器IC3的取样端与输出端之间的补偿电路，补偿电路包括相串联的第六电阻R29与第三电容 C13。实现微压差输出的原理请参阅图3。当开关电源开启后，+VH OUT高电压与+VL低电压同时有电压存在，例如+VH OUT彡+VL OUT+ 3V ；+VH OUT经过电阻R21把电压加到第二三极管Q3的B极，第二三极管Q3导通；+VH OUT经电阻RVl和第二三极管Q3的CE极给功率调节器件第一三极管Q2的B极提供驱动电压，功率调节器件第一三极管Q2导通；+VLOUT通过功率调节器件第一三极管Q2的CE极把电压加到+VL OUT。+VL OUT经分压电阻R27 和似8取样电压与精密基准电压控制器IC3内部基准电压进行比较、放大，经精密基准电压控制器IC3的C端控制第二三极管Q3的B极的电压，再经过第二三极管Q3的E极控制功率调节器件第一三极管Q2的B极的电压，从而稳定功率调节器件第一三极管Q2的输出电压。在优选的实施例中，NPN第一三极管Q2的基极电压V Q2B等于+VL OUT加0. 7V的饱和导通电压VBE，功率调节器件第一三极管Q2饱和导通时CE的压降小于0. IV，从而实现微压差的输出。优选将电阻似9与电容C13加在IC3的CR端组成IC3的补偿电路，起到稳定基准电压控制器IC3工作的作用。电阻R22为第一三极管Q2的偏置电阻。请参阅图2和图3，在一个优选的实施例中，短路保护电路包括第三三极管Q4和第四三极管Q5，第一路输出的正端通过第一分压电阻R23耦合到第三三极管Q4的发射极和第一电容Cll的一端，并通过第二分压电阻RM接地，第一电容Cll的另一端接第三三极管Q4的基极，并通过第四电阻似6耦合到第二路输出的正端，第三三极管Q4的集电极接第四三极管Q5的基极，并通过第五电阻R25接地，第四三极管Q5的发射极接地，第四三极管 Q5的集电极接反馈电路的输出端以及第二三极管Q3的基极。实现短路保护的原理请参阅图3。当开关电源开启后，+VH OUT经过电阻R23和 R24分压为第三三极管Q4的E极提供偏置电压，第三三极管Q4可采用PNP三极管，饱和导通电压VEB为0. 3V，第三三极管Q4的E极提供偏置电压例如为90% +VL OUT加0. 3V。电容Cll连接第三三极管Q4的EB极，在通电的瞬间Cll两端相当于短路，第三三极管Q4的发射极电压VQ4E给Cll充电，同时+VL OUT经电阻似6给第三三极管Q4的B极提供偏置电压，电压VQ4B大于电压VQ4E，第三三极管Q4截止。此时第三三极管Q4的C极没有电压， 而第三三极管Q4的C极连接到第四三极管Q5的B极，所以第四三极管Q5的BE极没有偏置电压从而第四三极管Q5截止。这使得第二三极管Q3正常工作，那么第一三极管Q2也正常工作，从而有电压+VL OUT正常输出。电阻R25和电容C12组成第四三极管Q5的B极的偏置及抗干扰电路，以稳定第四三极管Q5的工作。当输出短路或系统负载异常时，只要输出电压+VL OUT降低到设定阈值以下，例如90% +VL OUT额定值以下时，此电压经过电阻似6加到第三三极管Q4的B极，当其电压 VQ4EB大于0. 3V，第三三极管Q4的EC极导通。+VH OUT经电阻R23与RM分压后，通过第三三极管Q4的EB极，经过电阻R25的分流后加到第四三极管Q5的B极，第四三极管Q5的 BE极得到偏置电压VQ5BE，第四三极管Q5的CE极导通，电压VQ5C几乎为零。由于第四三极管Q5的C极连接到第二三极管Q3的B极，第二三极管Q3的B极失去偏置电压VQ3BE后 Q3截止，所以第二三极管Q3的E极电压为零，而第二三极管Q3的E极连接到第一三极管 Q2的B极，因此此时功率调节器件第一三极管Q2的B极失去偏置电压VQ2BE从而截止。由于第一三极管Q2的E极没有电压，+VL OUT没有输出，故实现输出短路保护。例如，当输出5V短路时，输出电压降低到4. 5V以下，第三三极管Q4的EC导通给第四三极管Q5的B极提供导通电压，第四三极管Q5的CE导通，使第二三极管Q3的B极失去偏置电压后第二三极管Q3截止，同时功率调节器件第一三极管Q2的B极失去偏置电压从而截止没有输出。请参阅图1和图3，优选地，开关电源还包括跨接在第二路输出正端+VL OUT、负端-VL OUT之间的电容C9和EC6，组成+VL OUT的滤波及抗干扰电路，以稳定+VL OUT的输出电压。 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种微压差线性稳压电源电路，具有至少第一路输出和第二路输出，所述第一路输出的输出电压高于所述第二路输出的输出电压，其特征在于，所述电源电路包括辅助电源、驱动电路、反馈电路和功率调节器件，所述第二路输出的正端耦合到所述反馈电路的输入端，所述反馈电路的输出端耦合到所述驱动电路的控制端，所述驱动电路的输入端耦合到作为所述辅助电源的所述第一路输出的正端，所述驱动电路的输出端耦合到所述功率调节器件的控制端，所述功率调节器件的输出端耦合到所述第二路输出的正端，所述驱动电路根据所述反馈电路的输出，将所述辅助电压的输出信号转换成控制所述功率调节器件输出的信号以实现微压差的输出。
2.如权利要求1所述的微压差线性稳压电源电路，其特征在于，所述功率调节器件为第一三极管(Q2)，所述第一三极管(Q2)由其集电极-发射极提供所述第二路输出，所述驱动电路将所述辅助电压的输出信号转换成控制所述第一三极管(Q2)的基极电压的驱动信号，使所述第一三极管(Q2)饱和导通时其集电极-发射极的压降小于设定的低电压值。
3.如权利要求2所述的微压差线性稳压电源电路，其特征在于，所述第一三极管为NPN 三极管。
4.如权利要求1所述的微压差线性稳压电源电路，其特征在于，所述第一路输出的输出电压高出所述第二路输出的输出电压至少3V。
5.如权利要求1至4所述的微压差线性稳压电源电路，其特征在于，所述驱动电路包括第二三极管(Q3)，所述辅助电源通过第一电阻(RVl)耦合到所述第二三极管(Q3)的集电极，并通过第二电阻(R21)耦合到所述第二三极管(Q3)的基极，所述第二三极管(Q3)的发射极耦合到所述功率调节器件的控制端，并通过第三电阻(R22)耦合到所述第二路输出的负端，所述第二三极管(Q3)的基极耦合到所述反馈电路的输出端。
6.如权利要求5所述的微压差线性稳压电源电路，其特征在于，所述电源电路还包括短路保护电路，所述短路保护电路的输入端耦合到所述第二路输出的正端，所述短路保护电路的输出端耦合到所述第二三极管(Q3)的基极，所述短路保护电路在检测到所述第二路输出的输出电压降低到设定阈值以下时使得所述第二三极管(Q3)接地而失去偏置电压，进而控制所述功率调节器件无输出。
7.如权利要求6所述的微压差线性稳压电源电路，其特征在于，所述短路保护电路包括第三三极管(Q4)和第四三极管(Q5)，所述第一路输出的正端通过第一分压电阻(R23)耦合到所述第三三极管(Q4)的发射极和第一电容(Cll)的一端，并通过第二分压电阻(RM) 接地，所述第一电容(Cll)的另一端接所述第三三极管(Q4)的基极，并通过第四电阻(似6) 耦合到所述第二路输出的正端，所述第三三极管(Q4)的集电极接所述第四三极管(Q5)的基极，并通过第五电阻(R25)接地，所述第四三极管(Q5)的发射极接地，所述第四三极管 (Q5)的集电极接所述反馈电路的输出端以及所述第二三极管(Q3)的基极。
8.如权利要求7所述的微压差线性稳压电源电路，其特征在于，所述第三三极管(Q4) 为PNP三极管，所述第四三极管(Q5)为NPN三极管。
9.如权利要求1至4所述的微压差线性稳压电源电路，其特征在于，所述反馈电路包括基准电压控制器(IC3)，所述第二路输出的正端通过第三分压电阻(R27)耦合到所述基准电压控制器(IC3)的取样端，并通过第四分压电阻(R28)接地，所述基准电压控制器(IC3) 的输出端耦合到所述耦合到所述驱动电路的控制端，所述基准电压控制器(IC3)将输入的取样电压与内部基准电压进行比较、放大，输出信号控制所述驱动电路的输出电压，从而稳定所述第一三极管(Q2)的输出电压。
10.如权利要求9所述的微压差线性稳压电源电路，其特征在于，所述反馈电路还包括并联在所述基准电压控制器(IC3)的取样端与输出端之间的补偿电路，所述补偿电路包括相串联的第六电阻(似9)与第三电容(C13)。
全文摘要
本发明公开了一种微压差线性稳压电源电路，具有至少第一路输出和第二路输出，所述第一路输出的输出电压高于所述第二路输出的输出电压，所述电源电路包括辅助电源﹑驱动电路、反馈电路和功率调节器件，所述第二路输出的正端耦合到所述反馈电路的输入端，所述反馈电路的输出端耦合到所述驱动电路的控制端，所述驱动电路的输入端耦合到作为所述辅助电源的所述第一路输出的正端，所述驱动电路的输出端耦合到所述功率调节器件的控制端，所述功率调节器件的输出端耦合到所述第二路输出的正端，所述驱动电路根据所述反馈电路的输出，将所述辅助电压的输出信号转换成控制所述功率调节器件输出的信号以实现微压差的输出。可进一步设置短路保护电路以实现输出短路保护。
文档编号H02M3/156GK102214996SQ20111011278
公开日2011年10月12日 申请日期2011年5月3日 优先权日2011年5月3日
发明者周明亮, 肖铿, 贺楼生 申请人:信丰可立克科技有限公司, 惠州市可立克科技有限公司, 深圳可立克科技股份有限公司, 绵阳可立克电子科技有限公司