一个具有低压降及短路保护特性的线性稳压器制造技术

本实用新型专利技术公开了一个具有低压降及短路保护特性的线性稳压器，不稳输入电压Ui同时连接晶体管T1的集电极、T3的发射极，Ui同时通过电阻R1连接二极管D1的负极，晶体管T3的集电极依次通过正向二极管D1、电阻R3、反向稳压二极管D2连接工作地，晶体管T3的集电极同时依次通过电阻R4、电阻R5连接工作地，晶体管T3的基极连接晶体管T2的集电极，晶体管T2的集电极通过电容C1连接晶体管T2的基极，晶体管T2的基极连接稳压二极管D2的负极，晶体管T1的发射极连接晶体管T2的发射极，晶体管T1的发射极通过电阻R2连接地，晶体管T1的基极连接电阻R4与电阻R5的连接点，电阻R4的上端输出稳定的电压Uo。电阻R4的上端输出稳定的电压Uo。电阻R4的上端输出稳定的电压Uo。

【技术实现步骤摘要】
一个具有低压降及短路保护特性的线性稳压器


[0001]本技术涉及一种线性稳压器设计的技术，尤其一个具有低压降及短路保护特性的线性稳压器，这款稳压电源其不稳输入电压比所要求的输出电压仅需高出0.35V即可，且可以提供折返式限流或短路保护，这款电源具有较高的转换效率。

技术介绍

[0002]利用电路的调整作用使输出电压稳定的过程称为稳压，按调整管的工作状态分为线性稳压电源和开关稳压电源，线性稳压电源的结构一般是串联式稳压电源。
[0003]开关稳压电源是调节高频交流脉冲的占空比或频率通过储能元件电感或电容来调整输出电压，开关稳压电源的优点是电压转换效率高,缺点是输出纹波较大，有时会对电路产生高频干扰。
[0004]当系统中输入电压和输出电压接近时，采用线性稳压器是最好的选择，可达到很高的效率。所以在将锂离子电池电压转换为3V 电压的应用中大多选用线性稳压器，尽管电池最后放电能量的百分之十可能没有使用，但是线性稳压器仍然能够在低噪声结构中提供较长的电池寿命。
[0005]线性串联式稳压电源是通过调节调整管的动态电阻来调整输出电压,线性稳压电源的优点是输出纹波小。
[0006]但普通线性稳压器的严重缺点是输入、输出之间电压降落过大，在输入输出电压差大的情况下稳压器的转换效率非常低，发热严重。
[0007]限流保护通常有限流和折返式限流2种类型，前者是指将输出电流限定在最大值，该方法最大缺点是稳压器内部损失的功耗很大，而后者是指在降低输出电压的同时也降低了输出电流，其最大优点是当过流情况发生时，消耗在功率管能量相对较小。
[0008]低压降线性稳压器一般使用分立元件设计，但要提供像集成稳压器的短路保护却比较困难。
[0009]设计一款输入、输出之间低电压降落的线性稳压电源，由于较低功率的PNP晶体管其饱和电压降落可以低到0.3V，故这款稳压电源其不稳输入电压比所要求的输出电压仅需高出0.35V即可，且可以提供折返式限流或短路保护，这款电源具有较高的转换效率。

技术实现思路

[0010]本技术所要解决的技术问题是提供一种结构简单、造价低廉、使用可靠的线性稳压器设计的技术。
[0011]为实现上述目的，本技术提供一个具有低压降及短路保护特性的线性稳压器，所述线性稳压器，不稳输入电压Ui同时连接晶体管T1的集电极、以及晶体管T3的发射极，不稳电源Ui同时通过电阻R1连接二极管D1的负极，晶体管T3的集电极依次通过正向二极管D1、电阻R3、反向稳压二极管D2连接工作地，晶体管T3的集电极同时依次通过电阻R4、电阻R5连接工作地，晶体管T3的基极连接晶体管T2的集电极，晶体管T2的集电极通过电容
C1连接晶体管T2的基极，晶体管T2的基极连接稳压二极管D2的负极，晶体管T1的发射极连接晶体管T2的发射极，晶体管T1的发射极通过电阻R2连接工作地，晶体管T1的基极连接电阻R4与电阻R5的连接点，电阻R4的上端输出稳定的电压Uo。
附图说明
[0012]附图1、附图2、附图3、附图4用来提供对本技术的进一步理解，构成本申请的一部分，附图1 是传统线性串联式稳压电源原理图；附图2是传统线性稳压器的最大效率与U
O
/Uin之比的关系图；附图3是具有低压降及短路保护特性的线性稳压器原理图；附图4是稳压器短路保护的折回特性。
具体实施方式
[0013]由于本文所设计的稳压电源同样属于线性稳压电源，故有必要首先介绍传统线性串联式稳压电源的结构，以作为比较，从而体现本设计技术特征的新颖性，传统线性稳压电源电路结构如图1所示。
[0014]图1是一种非常成熟的传统线性稳压电源电路，工作原理不再赘述，这种传统线性稳压器的最大效率与U
O
/U
IN
之比成比例，如图2所示。
[0015]由图2可以看出，当输入为12V且输出为3.3V时，传统线性稳压器的效率仅为27.5%.在此场合中，82.5%的输入功率完全浪费掉了，并在稳压器中产生了热量。这意味着晶体管必须具备在最坏情况下（最大U
in
和满负载）处理其功率/热耗散的热能力。因此，传统线性稳压器及其散热器的尺寸可能很大，特别是在U
O
远远低于U
in
的时候。
[0016]另一方面，线性稳压器可以在U
O
接近U
in
的情况下具有非常高的效率，如图2中，U
O
/Uin之比为0.8时，电源效率为80%。
[0017]然而普通线性稳压器存在另一个局限性，即U
in
和U
O
之间的最小电压差，要求晶体管T必须在其线性模式中运作。
[0018]于是，其在双极型晶体管的集电极至发射极两端或FET的漏极至源极两端需要一个确定的最小电压降，当U
O
过于接近U
in
时，传统线性稳压器也许不再能够调节输出电压。
[0019]另外，还有一个明显之处就是线性稳压器包括本文设计的稳压电源只能提供降压DC/DC转换。在那些要求U
O
电压高于U
in
电压，或者需要从一个正U
in
电压产生负U
O
电压的应用中，线性稳压器显然是不起作用的。
[0020]具有低压降及短路保护特性的线性稳压器详细介绍如下：
[0021]集成化的三脚稳压器不适用于输入电压和输出电压几乎相同的场合，如三端稳压78XX系列的芯片都要求输入电压要比输出电压至少高出2V~3V，否则就不能正常工作。但是在一些情况下，这样的条件显然是太苛刻了，如5V转3.3V，输入与输出之间的压差只有1.7v，显然这是不满足传统线性稳压器的工作条件的。
[0022]实际上大多数线性稳压电源，一般来说输入电压比输出电压大3V，要适应两个电压几乎相同的需要，必须使用分立元件，如图3所示。
[0023]从图3可以看到，这种线性稳压器包括不稳输入电压电路、差分放大器电路、基准电压电路、软启动电路、取样电压产生电路、稳定输出电压电路。
[0024]可以发现，图3与图1所示的普通线性稳压电源在结构方面有些相像，调整管都工
的稳定电压以下，直流负反馈电阻R2两端的压降也降低，流过R2的电流将降低，T3的工作电流（即稳压器输出电流）降低，这一结果说明，稳压器输出电流具有图4所示的折回特性，其中I
K
指稳压器的最低输出电流，这时稳压器相当于一个恒流源；I
max
指稳压器的最大输出电流。
[0036]因而清楚地看到，图3所示的串接式晶体管T3具有抵抗大电流（短路电流）的作用。
[0037]二极管D1和电阻R1起启动作用，如果没有启动电阻R1，稳压电源不可能启动，因为二极管D1与稳压器输出连接，在接通电源开关的瞬间，二极管两端电压为零，电源正常启动后，稳压器输出电压U...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一个具有低压降及短路保护特性的线性稳压器，其特征在于：所述线性稳压器，不稳输入电压Ui同时连接晶体管T1的集电极、以及晶体管T3的发射极，不稳电源Ui同时通过电阻R1连接二极管D1的负极，晶体管T3的集电极依次通过正向二极管D1、电阻R3、反向稳压二极管D2连接工作地，晶体管T3的集电极同时依次通过电阻R4、电阻R5连...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔建国，宁永香，崔燚，
申请(专利权)人：山西工程技术学院，
类型：新型
国别省市：