一种线性稳压电源的制作方法

1.本技术涉及电力电子技术应用领域，具体涉及一种线性稳压电源。


背景技术：

2.在电源领域，开关电源以其效率高、重量轻、成本低占据电源市场75％的比重，广泛运用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、电力设备、医疗设备等领域，但其干扰大、精度低，设计及生产低纹波、高精度需要很高的成本，在实验室设备、音频设备、精密仪器设备、充电设备等领域略表乏力。
3.电源的纹波系数代表着电源的品质，线性电源主要优点是稳定度高、纹波小，
4.适用于精密仪器的开发，加上其几乎不涉及高频信号，没有开关电源的干扰和噪声，广泛应用于音频设备、精密仪器设备等领域。
5.线性稳压电源的原理：主要包括工频变压器、输出整流滤波器、控制电路、保护电路等。线性稳压电源是先将交流电经过变压器变压，再经过整流电路整流滤波得到未稳定的直流电压，要达到高精度的直流电压，必须经过电压反馈调整输出电压，可以达到很高的稳定度，波纹也很小，而且没有开关电源具有的干扰与噪音。
6.当前的大多数线性稳压电源的电路比较复杂，包括双输入差分电路、输出电路、补偿电路等器件，为确保线性稳压电源正常工作，还需要加入使能电路、初始化等条件，使得线性稳压电源复杂化，并且输出电压不能调整，不能满足精密仪器的电压需求的高精度。
7.申请内容
8.本技术要解决的技术问题在于现有线性稳压电压的电路复杂，不能满足精密仪器的电压需求的高精度的问题，针对现有技术的上述缺陷，提供了一种线性稳压电源，旨在解决现有技术中的线性稳压电压的电路复杂，不能满足精密仪器的电压需求的高精度的问题。
9.本技术解决技术问题所采用的技术方案如下：
10.一种线性稳压电源，包括：
11.输入单元，用于抑制电网输入的交流电的电磁噪声及特定频率的杂波信号；
12.变压器，电连接于所述输入单元，用于对所述交流电进行隔离降压；
13.整流滤波单元，电连接于所述变压器，用于对隔离降压后的交流电进行整流滤波以输出直流正电压和直流负电压；
14.输出单元，电连接于所述整流滤波单元，用于根据所述直流正电压和所述直流负电压，输出可动态调整的正电压及负电压。
15.优选地，所述输出单元包括：
16.正电压输出单元，电连接于所述整流滤波单元的正输出端，用于输出可动态调整的正电压；
17.负电压输出单元，电连接于所述整流滤波单元的负输出端，用于输出可动态调整的负电压。
18.优选地，所述正电压输出单元包括：
19.第一取电单元，电连接于所述整流滤波单元，用于将所述直流正电压转换成电流；
20.第一电流源控制单元，电连接于所述第一取电单元，用于根据所述电流产生驱动电流；
21.第一输出子单元，电连接于所述第一电流源控制单元，用于根据所述驱动电流驱动输出正电压；
22.第一基准电压单元，电连接于所述第一电流源控制单元，用于提供第一基准电压；
23.调节反馈单元，电连接于所述第一电流源控制单元及所述第一输出子单元，用于将所述正电压反馈回所述第一电流源控制单元，还用于根据反馈的正电压及所述第一基准电压动态调节所述第一输出子单元输出的正电压。
24.优选地，所述负电压输出单元包括：
25.第二取电单元，电连接于所述整流滤波单元，用于将所述直流负电压转换成电流；
26.第二电流源控制单元，电连接于所述第二取电单元，用于根据所述电流产生驱动电流；
27.第二输出子单元，电连接于所述第二电流源控制单元，用于根据所述驱动电流驱动输出负电压；
28.第二基准电压单元，电连接于所述第二电流源控制单元，用于提供第二基准电压；
29.反馈单元，电连接于所述第二电流源控制单元，用于将所述负电压反馈回所述第二电流源控制单元；所述调节反馈单元还用于根据反馈的负电压及所述第二基准电压动态调节所述第二输出子单元输出的负电压。
30.优选地，所述第一电流源控制单元包括：
31.第一三极管，所述第一三极管的发射极电连接于所述第一取电单元；
32.第二三极管，所述第二三极管的基极电连接于所述第一三极管的基极，所述第二三极管的发射极通过第一电阻电连接于所述第一三极管的发射极，所述第二三极管的集电极电连接于所述第二三极管的基极；
33.第三三极管，所述第三三极管的发射极电连接于所述第二三极管的发射极，所述第三三极管的集电极电连接于所述第一输出子单元，所述第三三极管的基极电连接于所述第一三极管的集电极；
34.第四三极管，所述第四三极管的集电极电连接于所述第一三极管的集电极，所述第四三极管的基极通过第二电阻电连接于所述第一基准电压电路，所述第四三极管的发射极通过第一恒流二极管电连接于所述第二电流源控制单元；
35.第五三极管，所述第五三极管的集电极电连接于所述第二三极管的集电极，所述第五三极管的发射极电连接于所述第四三极管的发射极，所述第五三极管的基极电连接于所述调节反馈单元。
36.优选地，所述第一输出子单元包括：
37.第一功率mos管，漏极电连接于所述整流滤波单元，栅极通过第三电阻电连接于所述第三三极管的集电极，源极输出所述正电压；
38.第二恒流二极管，阳极电连接于所述第三三极管的集电极，阴极接地；
39.所述反馈调节单元包括：
40.第四电阻，一端通过第五电阻电连接于所述第一功率mos管的源极，另一端电连接于所述第五三极管的基极；
41.可调电阻，一端电连接于所述第四电阻的另一端，另一端接地。
42.优选地，所述第一三极管、所述第二三极管及所述第三三极管组成镜像电流源，所述第四三极管及所述第五三极管组成镜像电流源，流过所述第一三极管、第二三极管及第三三极管的电流相等。
43.优选地，所述第二电流源控制单元包括：
44.第六三极管，所述第六三极管的发射极电连接于所述第二取电单元；
45.第七三极管，所述第七三极管的基极电连接于所述第六三极管的基极，所述第七三极管的发射极通过第六电阻电连接于所述第六三极管的发射极，所述第七三极管的集电极电连接于所述第七三极管的基极；
46.第八三极管，所述第八三极管的发射极电连接于所述第七三极管的发射极，所述第八三极管的集电极电连接于所述第二输出子单元，所述第八三极管的基极电连接于所述第六三极管的集电极；
47.第九三极管，所述第九三极管的集电极电连接于所述第六三极管的集电极，所述第九三极管的基极电连接于所述第二基准电压单元，所述第九三极管的发射极电连接于所述第一恒流二极管；
48.第十三极管，所述第十三极管的集电极电连接于所述第七三极管的集电极，所述第十三极管的发射极电连接于所述第九三极管的发射极，所述第十三极管的基极电连接于所述反馈单元。
49.优选地，所述第二输出子单元包括：
50.第二功率mos管，漏极电连接于所述整流滤波单元，栅极通过第七电阻电连接于所述第八三极管的集电极，源极输出所述负电压；
51.第三恒流二极管，阴极电连接于所述第八三极管的集电极，阳极接地；
52.所述反馈单元包括：
53.第八电阻，一端通过第九电阻电连接于所述第二功率mos管的源极，另一端电连接于所述第十三极管的基极；
54.第十电阻，一端电连接于所述第八电阻的另一端，另一端电连接于所述第二功率mos管的源极。
55.优选地，所述第六三极管、第七三极管及第八三极管组成镜像电流源，所述第九三极管及所述第十三极管组成镜像电流源，流过所述第六三极管、第七三极管及第八三极管的电流相等。
56.与现有技术相比，本技术实施例主要有以下有益效果：
57.由输入单元抑制抑制电网输入的交流电的电磁噪声及特定频率的杂波信号后通过变压器对所述交流电进行隔离降压，进而通过整流滤波单元整流滤波后输出直流正电压及直流负电压，最后通过输出单元根据所述直流正电压和所述直流负电压输出可动态调整的正电压和负电压，结构简单且满足了精密仪器的高精度电压的需求。
附图说明
58.为了更清楚地说明本技术的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，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。
59.图1是本技术一种线性稳压电源一实施例的模块示意图。
60.图2是本技术一种线性稳压电源另一实施例的模块示意图。
61.图3是本技术的正电压输出单元一实施例的电路示意图。
62.图4是本技术的负电压输出单元一实施例的电路示意图。
63.附图标记：
64.1、1a
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线性稳压电源，10、10a
‑
输入单元，20、20a
‑
变压器，30、30a
‑
整流滤波单元，40、40a
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输出单元，401
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正电压输出单元，402
‑
负电压输出单元，4011
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第一取电单元，4012
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第一电流源控制单元，4013
‑
第一输出子单元，4014
‑
第一基准电压单元，4015
‑
调节反馈单元，4021
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第二取电单元，4022
‑
第二电流源控制单元，4023
‑
第二输出子单元，4024
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第二基准电压单元，4025
‑
反馈单元，q1～q10
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第一三极管～第十三极管，q11～q12
‑
三极管，d1～d3
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第一恒流二极管～第三恒流二极管，d4～d5
‑
二极管，r1
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r10
‑
第一电阻～第十电阻，r11～r12
‑
电阻，c1～c8
‑
电容，rp
‑
可调电阻。
具体实施方式
65.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术；本技术的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本技术的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
66.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
67.参见图1所示，图1为本发明线性稳压电源一实施例的模块示意图。在本实施例中，线性稳压电源1包括输入单元10、变压器20、整流滤波单元30及输出单元40。输入单元10，用于抑制电网输入的交流电的电磁噪声及特定频率的杂波信号，从而滤除干扰。在本发明的一具体实施方式中，输入单元10可以由带保险管插座、断路器、单相双级滤波器组成。变压器20，电连接于所述输入单元，用于对所述交流电进行隔离降压。在本发明的一具体实施方式中，变压器20为环形变压器，其具有良好的输出特性和抗干扰能力。用户可以根据需求选择不同功率的环形变压器，以满足仪器对电源的功率需求。整流滤波单元30，电连接于变压器20，用于对隔离降压后的交流电进行整流滤波以输出直流正电压和直流负电压。在本发明的一具体实施方式中，整流滤波单元30可以由四个肖特基二极管组成桥式整流电路。输出单元40，包含正电压输出单元401和负电压输出单元402，用于根据所述直流正电压和所述直流负电压，输出可动态调整的正电压及负电压。其中，正电压输出单元401，电连接于整
流滤波单元30的正输出端，用于输出可动态调整的正电压；负电压输出单元402，电连接于整流滤波单元30的负输出端，用于输出可动态调整的负电压，正负电压的电压幅值可以同步调节，极性相反。
68.本发明所提出的线性稳压电源，由输入单元抑制抑制电网输入的交流电的电磁噪声及特定频率的杂波信号后通过变压器对所述交流电进行隔离降压，进而通过整流滤波单元整流滤波后输出直流正电压及直流负电压，最后通过输出单元根据所述直流正电压和所述直流负电压输出可动态调整的正电压和负电压，满足了精密仪器的高精度电压的需求。
69.参见图2所示，图2为本发明线性稳压电源另一实施例的模块示意图。在本实施例中，线性稳压电源1a包括：输入单元10a、变压器20a、整流滤波单元30a及输出单元40a。其中，本实施例中的输入单元10a、变压器20a、整流滤波单元30a的工作原理与上述实施例基本相同，在此不再赘述。
70.在本实施例中，输出单元40a包括正电压输出单元401和负电压输出单元402。正电压输出单元401，电连接于整流滤波单元30a的正输出端，用于输出可动态调整的正电压。负电压输出单元402，电连接于整流滤波单元30a的负输出端，用于输出可动态调整的负电压。
71.在本实施例中，正电压输出单元401包括第一取电单元4011、第一电流源控制单元4012、第一输出子单元4013、第一基准电压单元4014及调节反馈单元4015。其中，第一取电单元4011，电连接于整流滤波单元30a，用于将所述直流正电压转换成电流。第一电流源控制单元1012，电连接于第一取电单元4011，用于根据所述电流产生驱动电流。第一输出子单元4013，电连接于第一电流源控制单元4012，用于根据所述驱动电流驱动输出正电压。第一基准电压单元4014，电连接于第一电流源控制单元4012，用于提供第一基准电压。调节反馈单元4015，电连接于第一电流源控制单元4012及第一输出子单元4013，用于将所述正电压反馈回第一电流源控制单元4012，还用于根据反馈的正电压及所述第一基准电压动态调节第一输出子单元4013输出的正电压。
72.在本实施例中，负电压输出单元402包括第二取电单元4021、第二电流源控制单元4022、第二输出子单元4023、第二基准电压单元4024及反馈单元4025。其中，第二取电单元4021，电连接于所述整流滤波单元，用于将所述直流负电压转换成电流。第二电流源控制单元4022，电连接于第二取电单元4021，用于根据所述电流产生驱动电流。第二输出子单元4023，电连接于第二电流源控制单元4022，用于根据所述驱动电流驱动输出负电压。第二基准电压单元4024，电连接于第二电流源控制单元4022，用于提供第二基准电压。反馈单元4025，电连接于第二电流源控制单元4022，用于将所述负电压反馈回第二电流源控制单元4022。调节反馈单元4025还用于根据反馈的负电压及所述第二基准电压动态调节第二输出子单元4023输出的负电压。
73.本发明所提出的线性稳压电源，通过反馈调节单元动态调节正电压输出单元及负电压输出单元的电压，实现动态正负电压调整。
74.参见图3所示，图3为本发明正电压输出单元一实施例的电路示意图。在本实施例中，正电压输出单元401包括第一取电单元4011、第一电流源控制单元4012、第一输出子单元4013、第一基准电压单元4014及调节反馈单元4015。其中，第一电流源控制单元4012包括：第一三极管q1，第一三极管q1的发射极电连接于第一取电单元4011；第二三极管q2，第二三极管的基极电连接于第一三极管q1的基极，第二三极管q2的发射极通过第一电阻r1电
连接于第一三极管q1的发射极，第二三极管q2的集电极电连接于第二三极管q2的基极；第三三极管q3，第三三极管q3的发射极电连接于第二三极管q2的发射极，第三三极管q3的集电极电连接于第一输出子单元4013，第三三极管q3的基极电连接于第一三极管q1的集电极；第四三极管q4，第四三极管q4的集电极电连接于第一三极管q1的集电极，第四三极管q4的基极通过第二电阻r2电连接于第一基准电压电路1014，第四三极管q4的发射极通过第一恒流二极管d1电连接于第二电流源控制单元4022，其中，第一恒流二极管的阳极电连接于第四三极管q4的发射极，第一恒流二极管d1的阴极电连接于第二电流源控制单元4022；第五三极管q5，第五三极管q5的集电极电连接于第二三极管q2的集电极，第五三极管q5的发射极电连接于第四三极管q4的发射极，第五三极管q5的基极电连接于调节反馈单元4015。
75.在本实施方式中，第一输出子单元4013包括：第一功率mos管m1，漏极电连接于整流滤波单元30a，栅极通过第三电阻r3电连接于第三三极管q3的集电极，源极输出所述正电压vout ；第二恒流二极管d2，阳极电连接于第三三极管q3的集电极，阴极接地。
76.在本实施方式中，反馈调节单元4015包括：第四电阻r4，一端通过第五电阻r5电连接于第一功率mos管m1的源极，另一端电连接于第五三极管q5的基极；可调电阻rp，一端电连接于第四电阻r4的另一端，另一端接地；电容c1，一端电连接于所述第四电阻r4的一端，另一端电连接于第四电阻r4的另一端。
77.在本实施方式中，第一取电单元4011包括：二极管d4，阳极电连接于整流滤波单元30a的正输出端；三极管q11，三极管q11的集电极电连接于二极管d4的阴极，三极管q11的发射极电连接于第一三极管q1的发射极，三极管q11的基极通过电阻r11电连接于电容c2的正极，电容c2的负极接地；电容c3，一端电连接于三极管q11的基极，另一端接地；电容c4，正极电连接于三极管q11的发射极，负极接地。
78.具体地，当整流滤波单元30a输出直流正电压时，二极管d4导通，三极管q11导通。第一三极管q1、第二三极管q2及第三三极管q3组成镜像电流源，第四三极管q4及第五三极管q5组成镜像电流源，由镜像电流源对称特性可知，流过第一三极管q1、第二三极管q2及第三三极管q3的电流相等。当调节可调电阻rp的阻值变小时，第五三极管q5的基极的电流增大，流过第五三极管q5的集电极的电流也增大，由镜像的对称性，则流过第四三极管q4的集电极的电流增大，使得流过第三三极管q3的基极电流增大，第三三极管q3的集电极的电流相应增大，从而流过第二恒流二极管d2的电流增大，第一功率mos管m1的驱动电压增大，使得输出的正电压增大。
79.同理，当调节可调电阻rp的阻值变大时，第五三极管q5的积极电流减小，流过第五三极管q5的集电极的电流也减小，则流过第四三极管q4的集电极的电流减小，使得流过第三三极管q3的基极电流减小，第三三极管q3的集电极的电流相应减小，从而流过第二恒流二极管d2的电流减小，第一功率mos管m1的驱动电压减小，使得输出的正电压减小，实现了正电压的动态调整。
80.参见图4所示，图4为本发明负电压输出单元一实施例的电路示意图。负电压输出单元402包括第二取电单元4021、第二电流源控制单元4022、第二输出子单元4023、第二基准电压单元4024及反馈单元4025。其中，第二电流源控制单元包括：第六三极管q6，第六三极管q6的发射极电连接于第二取电单元4021；第七三极管q7，第七三极管q7的基极电连接于第六三极管q6的基极，第七三极管q7的发射极通过第六电阻r6电连接于第六三极管q6的
发射极，第七三极管q7的集电极电连接于第七三极管q7的基极；第八三极管q8，第八三极管q8的发射极电连接于第七三极管q7的发射极，第八三极管q8的集电极电连接于第二输出子单元4023，第八三极管q8的基极电连接于第六三极管q6的集电极；第九三极管q9，第九三极管q9的集电极电连接于第六三极管q6的集电极，第九三极管q9的基极电连接于第二基准电压单元4024，第九三极管q9的发射极电连接于第一恒流二极管d1的阴极；第十三极管q10，第十三极管q10的集电极电连接于第七三极管q7的集电极，第十三极管q10的发射极电连接于第九三极管q9的发射极，第十三极管q19的基极电连接于反馈单元4025。在本实施例中，第二基准电压单元4024为第九三极管q9的基极接地。
81.在本实施例中，第二输出子单元4023包括：第二功率mos管m2，漏极电连接于整流滤波单元30a，栅极第七电阻r7电连接于第八三极管q8的集电极，源极输出所述负电压vout
‑
；第三恒流二极管d3，阴极电连接于第八三极管q8的集电极，阳极接地。
82.在本实施例中，反馈单元4025包括：第八电阻r8，一端通过第九电阻r9电连接于第二功率mos管m2的源极，另一端电连接于第十三极管q10的基极；第十电阻r10，一端电连接于第八电阻r8的另一端，另一端第一功率mos管的源极；电容c5，一端电连接于第八电阻r8的一端，另一端电连接于第八电阻r8的另一端。
83.在本实施例中，第二取电单元4021包括：二极管d5，阳极电连接于整流滤波单元30a的负输出端；三极管q12，三极管q12的集电极电连接于二极管d5的阴极，三极管q12的发射极电连接于第六三极管q6的发射极，三极管q12的基极通过电阻r12电连接于电容c6的正极，电容c6的负极接地；电容c7，一端电连接于三极管q12的基极，另一端接地；电容c8，正极电连接于三极管q12的发射极，负极接地。
84.具体地，第六三极管q6、第七三极管q7及第八三极管q8组成镜像电流源，第九三极管q9及第十三极管q10组成镜像电流源，流过第六三极管q6、第七三极管q7及第八三极管q8的电流相等；
85.结合附图3，第四三极管q4和第五三极管q5的发射极汇总的电流，经过第一恒流二极管d1，流入第九三极管q9和第十三极管q10的发射极。当调节可调电阻rp的阻值变小时，第五三极管q5的基极电流增大，则第九三极管q9及第十三极管q10的发射极电流增大，使得第六三极管q6及第七三极管q7的集电极电流相应增大，使得第八三极管q8的发射极及集电极的电流增大，第三恒流二极管d3的电压增大，从而所述第二功率mos管的驱动电压增大，使得输出的负电压增大。
86.同理，当调节可调电阻rp的阻值变大时，第五三极管q5的基极电流减小，则第九三极管q9及第十三极管q10的发射极电流减小，使得第六三极管q6及第七三极管q7的集电极电流相应减小，使得第八三极管q8的发射极及集电极的电流减小，第三恒流二极管d3的电压减小，从而所述第二功率mos管的驱动电压减小，使得输出的负电压减小。
87.综上所述，本技术公开了线性稳压电源，由输入单元抑制抑制电网输入的交流电的电磁噪声及特定频率的杂波信号后通过变压器对所述交流电进行隔离降压，进而通过整流滤波单元整流滤波后输出直流正电压及直流负电压，最后通过输出单元根据所述直流正电压和所述直流负电压输出可动态调整的正电压和负电压，输出电压纹波较低且结构简单，满足了精密仪器对高精度电压的需求。
88.显然，以上所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例，附
图中给出了本技术的较佳实施例，但并不限制本技术的专利范围。本技术可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本技术的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本技术说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本技术专利保护范围之内。