阅读说明：本技术 一种多路输出恒压电路和稳压电源 (Multi-output constant voltage circuit and voltage-stabilized power supply ) 是由 白壮 钟柯佳 于 2019-10-09 设计创作，主要内容包括：本发明属于电路设计领域,提供了一种多路输出恒压电路和稳压电源。该多路输出恒压电路包括多个恒压输出电路；在多路输出恒压电路中,串联设置有多个稳压管,限流电阻与多个稳压管串联连接；多个恒压输出电路分别设置在多个稳压管的输入端,从而通过多个稳压管实现多个恒压电路的输出；与多个恒压输出电路并联设置有输入滤波电容；每个恒压输出电路均分别并联设置有输出滤波电容。本发明提供的多路输出恒压电路和稳压电源可以得到任意的输出电压值,成本较低,使用的元器件数量少,电路的可靠性高。(The invention belongs to the field of circuit design and provides a multi-output constant voltage circuit and a voltage-stabilized power supply. The multi-output constant voltage circuit comprises a plurality of constant voltage output circuits; in the multi-output constant voltage circuit, a plurality of voltage-stabilizing tubes are arranged in series, and a current-limiting resistor is connected with the plurality of voltage-stabilizing tubes in series; the constant voltage output circuits are respectively arranged at the input ends of the voltage stabilizing tubes, so that the output of the constant voltage circuits is realized through the voltage stabilizing tubes; an input filter capacitor is connected in parallel with the constant voltage output circuits; and each constant voltage output circuit is respectively provided with an output filter capacitor in parallel. The multi-output constant voltage circuit and the voltage-stabilized power supply provided by the invention can obtain any output voltage value, and have the advantages of low cost, small number of used components and high reliability of the circuit.)

一种多路输出恒压电路和稳压电源

技术领域

本发明属于电路设计领域，特别涉及一种多路输出恒压电路和稳压电源。

背景技术

在现有的嵌入式行业，有时在一块控制电路板上往往需要多个不同电压值的电源进行供电，现有的解决方案是在输入电源的基础上增加多个线性降压模块来实现。例如，如图1所示，其中多个线性降压模块采用并联的方式连接。有时，为了降低低电压输出的线性降压模块的功耗，也可将多个线性降压模块进行串联连接，如图2所示，其中线性降压模块1的输出电压高于线性降压模块2的输出电压，线性降压模块2的输出电压高于线性降压模块3的输出电压，以此类推。

另外，还可将图1和图2的线性降压模块连接方式进行组合使用。另外一种解决方案是采用一个多路输出的开关电源，在输出上都连接一个线性降压模块，这种方法已经被申请专利，该专利申请名称为《一种多路输出混合电源模块》，对应中国专利申请号为201910231447.2。这些多路输出电路方案的缺点是：

1、只能输出一些相对固定的电压。以AMS1117系列的降压芯片为例，只能输出1.25V、1.5V、1.8V、2.5V、2.85V、3.3V、5V这些电压值，对于其他电压值如8V，采用AMS1117系列的降压芯片就无能为力了。

2、成本较高。对于嵌入式的一些控制电路，负载所需功率很小，几百mW～1W左右就足够使用，一般线性降压模块的最大输出功率都达到数瓦，浪费资源。而采用开关电源加线性降压模块的方案，若用在不需要隔离的场合，成本会更高，并且体积会较大。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种多路输出恒压电路和含有该恒压电路的稳压电源。

本发明提供了一种多路输出恒压电路，其特征在于，所述多路输出恒压电路包括多个恒压输出电路；在所述多路输出恒压电路中，串联设置有多个稳压管，限流电阻与多个所述稳压管串联连接；多个所述恒压输出电路分别设置在多个稳压管的输入端，从而通过多个稳压管实现多个恒压电路的输出；与多个所述恒压输出电路并联设置有输入滤波电容；每个恒压输出电路均分别并联设置有输出滤波电容。

在一种优选的

具体实施方式

中，所述限流电阻设置在靠近整个多路输出恒压电路的输入端一侧。

在一种优选的具体实施方式中，在所述多路输出恒压电路的各个输出电路上分别设置有调整管。

在一种优选的具体实施方式中，所述调整管为三极管；其中，三极管的基极与稳压管的输入端相连，集电极与整个多路输出恒压电路的输入端相连，发射极与多个恒压输出电路的输出端相连。

在一种优选的具体实施方式中，在所述多路输出恒压电路上还设置有温度补偿元器件；

优选地，所述温度补偿元器件为二极管，所述二极管与所述限流电阻、多个所述稳压管串联设置。

在一种优选的具体实施方式中，所述多路输出恒压电路包括多个恒压输出电路；在所述多路输出恒压电路中，串联设置有多个稳压管，限流电阻与多个所述稳压管串联连接；与多个所述恒压输出电路并联设置有输入滤波电容；每个恒压输出电路均分别并联设置有输出滤波电容；

对于每个输出电路来说，调整管的集电极与整个多路输出恒压电路的输入端相连，发射极与恒压输出电路的输出端相连，基极分别与放大管的集电极、以及用作放大管的集电极电阻的电阻相连；

放大管的集电极分别与调整管的基极、以及用作放大管的集电极电阻的电阻相连，发射极与稳压管的输入端相连，基极与两个输出采样电阻的连接线连接；

用作放大管的集电极电阻的电阻的一端与整个多路输出恒压电路的输入端相连，另一端与放大管的集电极连接；

两个输出采样电阻串联连接，并且由两个所述输出采样电阻形成的串联电路与输出电路并联连接。

在一种优选的具体实施方式中，所述限流电阻设置在靠近整个多路输出恒压电路的输入端一侧。

在一种优选的具体实施方式中，在所述多路输出恒压电路上还设置有温度补偿元器件；

所述温度补偿元器件为二极管，所述二极管与所述限流电阻、多个所述稳压管串联设置。

在一种优选的具体实施方式中，用恒流源电路替代所述限流电阻；

优选地，所述恒流源电路具有三极管，所述三极管的发射极与限流电阻的输出端相连，集电极与靠近整个多路输出恒压电路的输入端的稳压管的输入端连接，基极与恒流源电路的稳压管和恒流源电路的电阻的连接线连接；所述恒流源电路的稳压管和恒流源电路的电阻串联连接形成串联电路，并且所述串联电路与多个恒压输出电路并联。

本发明还提供了一种稳压电源，所述稳压电源含有上述任一所述的多路输出恒压电路。

本发明提供的多路输出恒压电路和采用该多路输出恒压电路的稳压电源可以方便快捷的得到任意的输出电压值，并且成本较低。同时由于使用的元器件数量较少，电路的可靠性也很高。

附图说明

图1为背景技术中提到的将多个线性降压模块采用并联的方式连接的多路输出电路。

图2为背景技术中提到的将多个线性降压模块采用串联的方式连接的多路输出电路。

图3为本发明的一个优选实施例提供的多路输出恒压电路的结构示意图。

图4为本发明的另一个优选实施例提供的多路输出恒压电路的结构示意图。

图5为本发明的另一个优选实施例提供的多路输出恒压电路的结构示意图。

图6为本发明的另一个优选实施例提供的多路输出恒压电路的结构示意图。

图7为在图6所示的多路输出恒压电路的基础上，使用恒流源电路替代限流电阻的多路输出恒压电路的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案、目的和优点更加清楚，下面通过具体的实施例子对本发明做进一步的详细描述。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于电和通信领域而言，可以是有线连接，也可以是无线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参考图3所示，本发明的一个具体实施例提供了一种多路输出恒压电路。该多路输出恒压电路包括多个恒压输出电路(图3中示出了三个输出电路Vo1、Vo2、Vo3)。在该多路输出恒压电路中，串联设置有多个稳压管(图3中示出了三个串联的稳压管Z1、Z2、Z3)，限流电阻R1与多个稳压管串联连接，并设置在靠近整个多路输出恒压电路的输入端Vin一侧；多个恒压输出电路分别设置在多个稳压管的输入端(靠近整个多路输出恒压电路的输入端Vin一端定义为输入端，下同)，从而通过多个稳压管实现多个恒压电路的输出。例如，如图3所示，输出电路Vo1设置在稳压管Z1的输入端，从而利用三个串联的稳压管Z1、Z2、Z3实现一个稳定的电压输出；输出电路Vo2设置在稳压管Z2的输入端，从而利用两个串联的稳压管Z2、Z3实现一个稳定的电压输出；输出电路Vo3设置在稳压管Z3的输入端，从而利用稳压管Z3实现一个稳定的电压输出。与多个恒压输出电路并联设置有输入滤波电容C1。每个恒压输出电路均分别并联设置有一个输出滤波电容；例如，如图3所示，输出电路Vo1并联设置有输出滤波电容C2，输出电路Vo2并联设置有输出滤波电容C3，输出电路Vo3并联设置有输出滤波电容C4。

该电路的工作原理是当稳压管工作在击穿区时，流过稳压管的电流在较大范围内变化，但稳压管两端的电压变化很小，从而实现输出稳定的电压；并且通过利用多个稳压管的串联，获得多组不同的稳定的电压。利用该电路可以轻松得到一组多路输出电压。

对于前述参考图3所示的稳压管稳压电路，其结构简单，稳压性能较好，成本也较低，但是该电路只能用在输出电流小，且输出电流变化范围比较小的场合。

为改善上述不足，本发明对参考图3所示的多路输出恒压电路进行了改进，得到了参考图4所示的多路输出恒压电路。

参考图4所示，在前述参考图3所示的多路输出恒压电路的基础上，在各个输出电路上分别设置了一个调整管。所述调整管为三极管；其中，三极管的基极与稳压管的输入端相连，集电极与整个多路输出恒压电路的输入端Vin相连，发射极与多个恒压输出电路的输出端相连。如图4所示，在输出电路Vo1上设置了调整管TR1，在输出电路Vo2上设置了调整管TR2，在输出电路Vo3上设置了调整管TR3。

该电路的工作原理是利用输出电压的变化来调整三极管集电极和发射极之间的等效电阻，从而实现输出稳压。具体的稳压过程是，当电路出现某种扰动使得输出电压升高时，由于三极管的基极有稳压管稳压，基极电压基本不发生变化，这就使得三极管基极和发射极之间的电压减小，三极管集电极和发射极之间的等效电阻增大，从而输出电压会下降。当电路出现某种扰动使得输出电压降低时，调整过程相反，这里不赘述。

该电路采用射极输出的形式，输出电阻很小，带负载的能力较强，同时三极管有电流放大作用，基极注入的电流很小，这就恰好避免了稳压管稳压电路不能输出大电流的问题。

但是，参考图4所示的多路输出恒压电路的稳压系数与参考图3所示的多路输出恒压电路相比并没有明显的改善。另外，若选用的稳压管的稳压值具有正的温度系数，温度升高，稳压管稳压值会升高，温度降低，稳压管稳压值会降低。由于稳压管稳压值受温度的影响较大，就会造成输出电压随温度的变化而变化的现象，业界称之为温度漂移。为了提高恒压电路的温度稳定性，本发明对参考图4所示的多路输出恒压电路进行了改进，得到了参考图5所示的多路输出恒压电路。

参考图5所示，在前述参考图4所示的多路输出恒压电路的基础上，采用了温度补偿元器件进行补偿，具体实现方法可以为在稳压管回路中再串联一个二极管，利用二极管的正向压降具有负温度系数进行补偿。具体地，如图5所示，在自整个多路输出恒压电路的输入端Vin开始，在依次串联设置有限流电阻R1、稳压管Z1、Z2、Z3的回路中，再在稳压管Z3之后串联设置一个二极管D1。

参考图6所示，为了提高多路输出恒压电路的稳压系数，可以在多路输出恒压电路的调整管和稳压管之间增加一级放大电路。具体地，参考图6所示，该多路输出恒压电路包括多个恒压输出电路(图6中示出了两个输出电路Vo1、Vo2)。在该多路输出恒压电路中，串联设置有多个稳压管(图6中示出了两个串联的稳压管Z1、Z2)，限流电阻R1与多个稳压管串联连接，并设置在靠近整个多路输出恒压电路的输入端Vin一侧。

与多个恒压输出电路并联设置有输入滤波电容C1。每个恒压输出电路均分别并联设置有一个输出滤波电容；例如，如图6所示，输出电路Vo1并联设置有输出滤波电容C2，输出电路Vo2并联设置有输出滤波电容C3。

对于每个输出电路来说，调整管的集电极与整个多路输出恒压电路的输入端Vin相连，发射极与恒压输出电路的输出端相连，基极分别与放大管的集电极、以及电阻(用作放大管的集电极电阻)相连。

放大管的集电极分别与调整管的基极、以及电阻(用作放大管的集电极电阻)相连，发射极与稳压管的输入端相连，基极与两个输出采样电阻的连接线连接。

电阻(用作放大管的集电极电阻)的一端与整个多路输出恒压电路的输入端Vin相连，另一端与放大管的集电极连接，用作放大管的集电极电阻。

两个输出采样电阻串联连接，并且由两个输出采样电阻形成的串联电路与输出电路并联连接(也同样与每个输出电路的输出滤波电容并联连接)。

具体地，例如，如图6所示，对于输出电路Vo1：

调整管TR1的集电极与整个多路输出恒压电路的输入端Vin相连，发射极与恒压输出电路Vo1的输出端相连，基极分别与放大管TR3的集电极、以及电阻R2(用作放大管TR3的集电极电阻)相连。

放大管TR3的集电极分别与调整管TR1的基极、以及电阻R2相连，发射极与稳压管Z1的输入端相连，基极与输出采样电阻R4、R5的连接线连接。

电阻R2的一端与整个多路输出恒压电路的输入端Vin相连，另一端与放大管TR3的集电极连接，用作放大管TR3的集电极电阻。

输出采样电阻R4、R5串联连接，并且由输出采样电阻R4、R5形成的串联电路与输出电路Vo1并联连接(也同样与输出滤波电容C2并联连接)。

同理，对于输出电路Vo2：

调整管TR2的集电极与整个多路输出恒压电路的输入端Vin相连，发射极与恒压输出电路Vo2的输出端相连，基极分别与放大管TR4的集电极、以及电阻R3(用作放大管TR4的集电极电阻)相连。

放大管TR4的集电极分别与调整管TR2的基极、以及电阻R3相连，发射极与稳压管Z2的输入端相连，基极与输出采样电阻R6、R7的连接线连接。

电阻R3的一端与整个多路输出恒压电路的输入端Vin相连，另一端与放大管TR4的集电极连接，用作放大管TR4的集电极电阻。

输出采样电阻R6、R7串联连接，并且由输出采样电阻R6、R7形成的串联电路与输出电路Vo2并联连接(也同样与输出滤波电容C3并联连接)。

参考图6所示的多路输出恒压电路的具体稳压过程是：例如对于输出电路Vo1，当电路出现某种扰动使得输出电压升高时，由输出采样电阻R4、R5得到的放大管TR3的三极管基极电压增大，使得放大管TR3基极和发射极电压增大，流过放大管TR3的集电极电流增大，放大管TR3的集电极电阻R2上的压降增大，调整管TR1的基极电压降低，从而调整管TR1的基极和发射极电压降低，调整管TR1的三极管集电极和发射极之间的等效电阻增大，使得输出电压下降。当电路出现某种扰动使得输出电压降低时，调整过程相反，这里不赘述。对于其他输出电路(例如输出电路Vo2)，调整过程与输出电路Vo1一样，在此不再赘述。

上述参考图6所示的多路输出恒压电路采用射极输出的形式，输出电阻很小，带负载的能力较强，同时增加了一个放大环节，电路的稳压系数得到了明显的改善。同时，也可以如图5那样，在稳压管回路中再串联一个二极管，利用二极管的正向压降具有负温度系数进行补偿，从而提高输出电压的温度稳定性(未图示)。

在一种具体的优选实施方式中，为了消除流经限流电阻R1的纹波电流对稳压管稳定电压的影响，可以用一个恒流源电路替代限流电阻R1来为稳压管提供电流。

参考图7所示，在参考图6所示的多路输出恒压电路的基础上，采用的一种具体的恒流源电路结构如下：该恒流源电路具有一个三极管TR5，该三极管TR5的发射极与限流电阻R1的输出端相连，集电极与靠近整个多路输出恒压电路的输入端Vin的稳压管Z1(即稳压管Z1)的输入端连接，基极与恒流源电路的稳压管(即稳压管Z3)和恒流源电路的电阻(即电阻R8)的连接线连接；稳压管Z3和电阻R8串联连接形成串联电路，并且该串联电路与多个恒压输出电路并联(或者说与输入滤波电容C1并联)。

上述的恒流源电路适用于前述参考图3至图6所示的任意一种多路输出恒压电路。

分别采用上述多路输出恒压电路(例如，上述参考图3至图7所示的多路输出恒压电路)的稳压电源也属于本发明的保护范围。

本发明提供的多路输出恒压电路和采用该多路输出恒压电路的稳压电源可以方便快捷的得到任意的输出电压值，并且成本较低。同时由于使用的元器件数量较少，电路的可靠性也很高。本发明提供的多路输出恒压电路结构简单，实现难度低，可靠性高，在满足各种需求的同时还大大降低了成本。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。