線性直流穩(wěn)壓電源的限流方法及其電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種線性直流穩(wěn)壓電源的一種限流方法及其電路。方法是，當線性直流穩(wěn)壓電源的輸出電流超過設定的最大輸出電流時，對非數(shù)控線性直流穩(wěn)壓電源，下拉基準電壓，再由電壓比較器按照這時的基準電壓或基準電壓的分壓調節(jié)功率輸出電路使直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓下降，把輸出電流限制在設定的最大輸出電流上；對數(shù)控線性直流穩(wěn)壓電源，下拉由數(shù)模轉換器提供給電壓比較器輸入端的參考電壓，并根據(jù)下拉作用發(fā)生與否會使下拉電路元件所受電壓方向產生變化的特點，由另一比較器產生下拉識別信號，以便在下拉作用發(fā)生，輸出電壓的下降時，微處理器或微控制器據(jù)此停止對維持輸出電壓的穩(wěn)定所作的努力。其電路見說明書附圖。
【專利說明】線性直流穩(wěn)壓電源的限流方法及其電路
所屬【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種線性直流穩(wěn)壓電源的一種限流方法和采用這種限流方法的電路。

【背景技術】
[0002]線性直流穩(wěn)壓電源中的限流電路是給電源設定一個最大允許輸出電流，限流電路通常是可調的，也就是最大允許輸出電流可根據(jù)需要而調整。這主要是為了保護負載的安全，當然對電源自身的安全也有好處，而電源本身還往住另有其它安全措施。
[0003]目前，對非數(shù)控線性直流穩(wěn)壓電源，公知的采用輸出電壓或輸出電壓的分壓與基準電壓或基準電壓的分壓相比較，從而調節(jié)功率輸出電路使輸出電壓保持穩(wěn)定的線性直流穩(wěn)壓電源中的限流方法是當線性直流穩(wěn)壓電源的輸出電流超過設定的最大輸出電流時，電流比較器輸出端直接調節(jié)功率輸出電路，下拉輸出電壓，使輸出電流維持在設定的最大輸出電流的方法。但這種限流方法的缺點是當線性直流穩(wěn)壓電源的輸出電流超過設定的最大輸出電流時，電流比較器輸出端直接調節(jié)功率輸出電路，下拉輸出電壓，而電壓比較器發(fā)現(xiàn)輸出電壓低于設定值也去調節(jié)功率輸出電路，上拉輸出電壓，這是一對矛盾措施，削弱了電流比較器下拉輸出電壓的效果，使得非數(shù)控線性直流穩(wěn)壓電源在設定的最大輸出電流附近輸出特性變差。
[0004]對數(shù)控線性直流穩(wěn)壓電源，公知的采用輸出電壓或輸出電壓的分壓與數(shù)模轉換器提供的輸出電壓相比較，從而調節(jié)功率輸出電路使輸出電壓保持穩(wěn)定的線性直流穩(wěn)壓電源中的限流方法是當線性直流穩(wěn)壓電源的輸出電流超過設定的最大輸出電流時，電流比較器輸出端直接調節(jié)功率輸出電路，下拉輸出電壓，使輸出電流維持在設定的最大輸出電流的方法。但這種限流方法的缺點是當線性直流穩(wěn)壓電源的輸出電流超過設定的最大輸出電流時，電流比較器輸出端直接調節(jié)功率輸出電路，下拉輸出電壓，若數(shù)控部分的限流數(shù)模、模數(shù)存在偏差，硬件限流下拉已經發(fā)生，而微處理器或微控制器很可能不知此事，一發(fā)現(xiàn)輸出電壓下降，就會提高數(shù)模轉換器的輸出，努力去補償這-差值。與前述相同，這是一對矛盾措施，削弱了電流比較器下拉輸出電壓的效果，使得數(shù)控線性直流穩(wěn)壓電源在由限流數(shù)模轉換器設定的最大輸出電流附近輸出特性變差。
[0005]這里電壓比較器和電流比較器輸出的是模擬控制信號，故它們往往采用集成運放，為降低輸出端變化速率，它們的輸出端與反相輸入接有反饋電容，實際構成了差分積分電路。電壓比較器兩個輸入端分別接輸出電壓或輸出電壓的分壓及基準電壓或基準電壓的分壓；電流比較器兩個輸入端分別接代表輸出電流的電壓及代表最大允許輸出電流的電壓。


【發(fā)明內容】

[0006]為了克服現(xiàn)有的線性直流穩(wěn)壓電源限流方法在設定的最大輸出電流附近輸出特性變差的不足，本發(fā)明采用的方法是當線性直流穩(wěn)壓電源的輸出電流超過設定的最大輸出電流時，對非數(shù)控線性直流穩(wěn)壓電源，下拉基準電壓或基準電壓的分壓，再由電壓比較器按照這時的基準電壓或基準電壓的分壓調節(jié)功率輸出電路使直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓下降，把直流穩(wěn)壓電源的輸出電流限制在設定的最大輸出電流上；對數(shù)控線性直流穩(wěn)壓電源，下拉由數(shù)模轉換器提供給電壓比較器輸入端的參考電壓，再山電壓比較器調節(jié)功率輸出電路使直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓下降，以使直流穩(wěn)壓電源的輸出電流維持在設定的最大輸出電流。并根據(jù)下拉作用發(fā)生與否會使下拉電路元件所受電壓方向產生變化的特點，由另一比較器產生下拉識別信號，供微處理器或微控制器使用，以便在下拉作用發(fā)生，輸出電壓的下降時，微處理器或微控制器停止對維持輸出電壓的穩(wěn)定所作的努力。
[0007]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:對非數(shù)控線性直流穩(wěn)壓電源，用一個二極管跨接在電流比較器輸出端和電阻與基準電壓元件的連接點或基準電壓的分壓點之間，二極管的負極接電流比較器輸出端，二極管的正極接電阻與基準電壓元件的連接點或基準電壓的分壓點，當線性直流穩(wěn)壓電源的輸出電流超過設定的最大輸出電流時，電流比較器輸出端輸出低電壓，二極管導通，下拉接在電壓比較器輸入端的基準電壓或基準電壓的分壓，再山電壓比較器按照這時的基準電壓或基準電壓的分壓調節(jié)功率輸出電路使直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓下降，以使直流穩(wěn)壓電源的輸出電流維持在設定的最大輸出電流；當輸出電流不超過設定的最大輸出電流時，電流比較器輸出端輸出高電壓，這二極管的電壓反向不導通，接在電壓比較器輸入端的基準電壓或基準電壓的分壓不受影響，也即電壓比較器工作不受影響，以上二極管的極性接法是針對正電壓輸出的線性直流穩(wěn)壓電源；對負電壓輸出的線性直流穩(wěn)壓電源，二極管的極性接法相反。這里與基準電壓元件相串聯(lián)的電阻是基準電壓元件的限流電阻，它把流過基準電壓元件的電流限制在合理的范圍，使基準電壓元件產生一個穩(wěn)定的電壓，以供外部電路參考。一般來說，流過基準電壓元件的電流過小，基準電壓元件的電壓也會下降，上述技術方案正是利用了這個特點。這里所述的基準電壓實際上是基準電壓元件上的電壓。
[0008]對數(shù)控線性直流穩(wěn)壓電源，用一個二極管跨接在電流比較器輸出端和電壓比較器輸入端之間，這電壓比較器輸入端與數(shù)模轉換器輸出的用于輸出電壓比較的參考電壓相連，二極管的方向與上述一樣。另一個運放的兩個輸入端分別接在用于下拉電壓比較器輸入端電位的二極管的兩端。當輸出電流大于數(shù)控系統(tǒng)數(shù)模電路設定的最大允許電流時，電流比較器輸出端輸出低電壓，二極管正向導通，把電壓比較器輸入端電位下拉；當輸出電流小于數(shù)控系統(tǒng)數(shù)模電路設定的最大允許電流時，電流比較器輸出端輸出高電壓，二極管反向截止，電壓比較器輸入端電位不受影響，也即電壓比較器工作不受影響。根據(jù)下拉作用發(fā)生與否會使這二極管所受電壓方向產生變化的特點，構建限流識別信號電路，即把一個運放的兩個輸入端分別接在用于下拉電壓比較器輸入端電位的二極管的兩端，運放的輸出就是識別下拉與否的邏輯信號。
[0009]本發(fā)明的有益效果是，當線性直流穩(wěn)壓電源的輸出電流超過設定的最大輸出電流時，電流比較器和電壓比較器不再相反控制功率輸出電路，使線性直流穩(wěn)壓電源在設定的最大輸出電流附近輸出特性有很好的改善。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0011]圖1是采用公知的非數(shù)控線性直流穩(wěn)壓電源限流方法的限流電路及相關電路簡略圖，因限流功能的精度不如輸出電壓的精度要求高，限流設定部分沒采用基準電壓元件。實際中可采用基準電壓元件，因為一般的基準電壓元件價格非常低廉，如TL431。
[0012]圖2是采用本發(fā)明的非數(shù)控線性直流穩(wěn)壓電源限流方法的限流電路及相關電路簡略圖。
[0013]圖3是圖2中的功率輸出器件采用7805時的限流電路及相關電路簡略圖。
[0014]圖4是圖2中的功率輸出器件采用分立元件時的限流電路及相關電路簡略圖。
[0015]圖5是采用本發(fā)明的數(shù)控線性直流穩(wěn)壓電源限流方法的限流電路及相關電路簡略圖。
[0016]上述圖中的主要為運放供電的輔助電源接地點與圖中GND —致，+VCC, -VCC的絕對值不必一樣，如根據(jù)電路工作需要，如+VCC的絕對值可大于-VCC的絕對值。圖中所示為主要原理部分。
[0017]圖1中電壓比較器Ul的輸出和電流比較器U2的輸出都去控制功率輸出器件。
[0018]圖2中電流比較器U2的輸出通過二極管D6與R3及基準電壓元件相連，當直流穩(wěn)壓電源的輸出電流在R5上的壓降大于Wl設定的電壓時，電流比較器U2的輸出低電壓經正向導通的二極管D6，把R3及基準電壓元件連接點電壓往下拉，使電壓比較器Ul同相輸入端的參考電壓下降，控制功率輸出器件在電壓比較器Ul的控制下，輸出電壓也隨之下降。當直流穩(wěn)壓電源的輸出電流在R5上的壓降小于Wl設定的電壓時，電流比較器U2的輸出高電壓被反向受壓的二極管D6阻斷，電壓比較器Ul正向輸入端的參考電壓不受影響，電壓比較器Ul正常工作。
[0019]圖3中Rl是功率輸出器件泄流電阻，這對有些功率輸出器件如lm317是必須的。
[0020]圖4中并聯(lián)在Q1、Q2三極管的基極和發(fā)射極之間用于旁路前級三極管穿透電流的電阻未畫出。
[0021]圖5中的A/D-V、A/D_I與由微處理器或微控制器及其外設構成的數(shù)控系統(tǒng)的模數(shù)轉換接口相連，D/A-V、D/A-1與數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)模轉換接口相連，DLSG是識別下拉與否的邏輯信號供數(shù)控系統(tǒng)使用，以便在下拉作用發(fā)生，輸出電壓的下降時，微處理器或微控制器停止對維持輸出電壓的穩(wěn)定所作的努力，改善當輸出電流大于數(shù)控系統(tǒng)數(shù)模電路設定的最大允許電流時電源輸出特性。
【權利要求】
1.采用輸出電壓或輸出電壓的分壓與基準電壓或基準電壓的分壓相比較，最終調節(jié)功率輸出電路使輸出電壓保持穩(wěn)定的方法的非數(shù)控線性直流穩(wěn)壓電源中的一種限流方法，其特征在于當線性直流穩(wěn)壓電源的輸出電流超過設定的最大輸出電流時，下拉基準電壓或基準電壓的分壓，再由電壓比較器調節(jié)功率輸出電路使直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓下降，以使直流穩(wěn)壓電源的輸出電流維持在設定的最大輸出電流。
2.根據(jù)權利要求1所述的限流電路，其特征在于用一個二極管跨接在電流比較器輸出端和電阻與基準電壓元件的連接點或基準電壓的分壓點之間，二極管的負極接電流比較器輸出端，二極管的正極接電阻與基準電壓元件的連接點或基準電壓的分壓點，當線性直流穩(wěn)壓電源的輸出電流超過設定的最大輸出電流時，電流比較器輸出端輸出低電壓，二極管導通，下拉接在電壓比較器輸入端的基準電壓或基準電壓的分壓，再由電壓比較器按照這時的基準電壓或基準電壓的分壓調節(jié)功率輸出電路使直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓下降，以使直流穩(wěn)壓電源的輸出電流維持在設定的最大輸出電流；當輸出電流不超過設定的最大輸出電流時，電流比較器輸出端輸出高電壓，這二極管的電壓反向不導通，接在電壓比較器輸入端的基準電壓或基準電壓的分壓不受影響，也即電壓比較器工作不受影響，以上二極管的極性接法是針對正電壓輸出的線性直流穩(wěn)壓電源:對負電壓輸出的線性直流穩(wěn)壓電源，二極管的極性接法相反。
3.數(shù)控線性直流穩(wěn)壓電源中的一種限流方法，其特征在于當線性直流穩(wěn)壓電源的輸出電流超過設定的最大輸出電流時，下拉由數(shù)模轉換器提供的電壓比較器輸入端的參考電壓，再由電壓比較器調節(jié)功率輸出電路使直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓下降，以使直流穩(wěn)壓電源的輸出電流維持在設定的最大輸出電流。
4.根據(jù)權利要求3所述的限流方法，其特征在于根據(jù)下拉作用發(fā)生與否會使下拉電路元件所受電壓方向的產生變化的特點產生下拉識別信號，供微處理器或微控制器使用。
5.根據(jù)權利要求3所述方法的限流電路，其特征在于用一個二極管跨接在電流比較器輸出端和電壓比較器輸入端之間，這電壓比較器輸入端與數(shù)模轉換器輸出的用于輸出電壓比較的參考電壓相連，二極管的方向與上述一樣。
6.根據(jù)權利要求4所述方法的限流識別信號電路，其特征在于一個運放的兩個輸入端分別接在用于下拉電壓比較器輸入端電位的二極管的兩端，運放的輸出就是識別下拉與否的邏輯信號。
【文檔編號】G05F1/573GK104460814SQ201410857562
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月30日 優(yōu)先權日:2014年12月30日
【發(fā)明者】邵振翔 申請人:邵振翔