具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：请参阅图1-14，本发明实施例中，一种应用于物联网节点的线性电源，包括输入端口、输出端口、整流模块、保护模块、主体电路模块、反馈模块和负载模块,所述输入端口连接整流模块，所述整流模块连接保护模块，所述保护模块连接主体电路模块，所述主体电路模块连接反馈模块和负载模块，所述输入端口为Vin，输出端口为Vout，所述负载模块为Rload和Cload，所述整流模块包括电阻Rlmt和二极管Drec组成，所述保护模块由电阻Rb1、电阻Rb2和三极管T2组成，所述主体电路模块由电阻R1和Rb3、电容Cr1和Cr2、NMOST1、齐纳管Dz、二极管Dt和Db、三极管T3组成，所述反馈模块由电容Cf和电阻Rf组成，所述T1的漏极的为D1，所述T1的栅极为G1，所述三极管T2的基极为B2，所述三极管T3的基极为B3，所述D1，G1，B2和B3为电路的主要网络节点。

各个模块功能如下：

整流模块：整流模块通过把直流和交流的输入Vin转换为具有正值的输入电压，保证信号半波整流，没有负电压输入到电源电路；所述整流模块通过电阻Rlmt对输入Vin进行限流，提高雷击和浪涌的性能。

保护模块：保护模块对电路进行过温保护和输入电压的过压保护，当检测到电路的温度高于高温设定值时，关闭输出，保护电路和后面的负载，当温度降低时，过温保护自动关闭，电路恢复正常工作。

主体电路模块：主体电路模块通过以齐纳管为主的电路产生基准电压，并且通过MOS管产生输出电压，输出电压与基准电压相关，能够保持输出电压Vout的稳定。

反馈模块：反馈模块通过电容Cf采集对电源电路的输出窄脉冲进行干扰，并通过电阻Rf反馈到主体电路，通过相位转换，抵消输出电压Vout上的窄脉冲干扰，确保电路的输出噪声受到抑制。

负载模块：负载模块为Rload和Cload，电阻Rload和电容Cload组成并联负载电路。

实施例2：

输出电压：以输出电压Vout为15V左右为例。选用的NMOS阈值电压为4.08V，NMOS源漏击穿电压为650V。齐纳管的稳压电压为18V，加上二极管Dt的导通压降0.6V，三极管的导通压降0.6V，二极管Db的导通压降0.6V，则NMOS的栅极电压VG1电压约为19.8V左右。考虑到T1有电流时，T1的栅极电压比阈值电压略高一些。因此，线性电源工作时输出电压Vout为15.3V左右。

输入最小电压：当输入电压Vin从零开始增大时，输出电压Vout也开始增大。当输入电压增大到节点G1的电压使齐纳管到达稳压电压V_DZ时，即电阻R1中流过一定的电流，使得齐纳管Dz反向击穿，此时电路正常工作。此时的输入电压为Vin,min。在该案例中，输入电压的最小值约为30V。

齐纳管偏置电流：齐纳管Dz正常工作时，处于反偏击穿状态，电压V_G1约为19.8V左右，而电阻R1用于设定齐纳管的击穿电流。该电流为：

输入过压保护：当三极管T2导通时，晶体管T1的栅极G1被三极管T2直拉到地，此时G1的电压很小，该线性电源关闭。由于电阻Rb1和Rb2为分压，则节点B2的电压为：

当V_B2电压大于三极管T2的导通电压V_be,on时，三极管T2导通，线性电源关闭。当V_B2电压小于三极管T2的导通电压V_be,on时，三极管T2关闭，线性电源正常工作。

过温保护：由于B2的电压V_B2为电阻Rb1和Rb2分压，具有相同的温度特性，因此可知电压V_B2的值不随着温度发生变化。而三极管T2的输入电压V_be2，具有负温度系数，通常情况随着温度升高，电压V_B2变化为-2mV/°C。因此，当输入电压处于正常工作范围时，电压V_B2小于三极管T2的导通电压V_be,on，三极管T2关闭，线性电源正常工作。当温度升高时，电压V_B2基本不变，三极管T2的输入电压V_be2逐步减小。直至温度升到某个值Tp时，电压V_B2> V_be2（Tp），此时三极管T2导通，线性电源关闭，从而形成该电路的温度保护。

输出电压温度补偿：该电源电路的输出电压目标为具有较小的温度系数，即输出电压Vout随着温度的漂移较小。

而输出电压为Vout=V_G1-Vth，其中Vth为MOS管T1的阈值电压，具有一定程度的负温度系数。电压V_G1由齐纳管电压V_Dz，二极管导通电压V_Dt，以及三极管T3电压Vce（与Rb3，Db，V_be3之和一致）。其中，齐纳管的导通电压V_Dz为正温度系数，二极管Dt的导通电压V_Dz为负温度系数，用于补偿齐纳管的部分正温度系数，三极管T3的Vce为负温度系数，用于补偿齐纳管的部分正温度系数。

因此，本发明中MOS管T1，齐纳管Dz，二极管Dt和Db，三极管T3，以及电阻Rb3共同组成了输出电压的温度补偿电路，确保输出电压随着温度的变化相对较小。

输出干扰抑制：当输出电压Vout受到负载的影响，或者受到干扰时，输出Vout上会产生波动或者毛刺。

本发明中，Cf和Rf组成了反馈回路，用于把高频干扰或者毛刺反馈到输入端，并反馈到MOS管T1的栅极，从而减小输出毛刺的影响。

干扰和毛刺的信号流图如图3所示，具体原理为：当输出Vout受到干扰时，产生了毛刺。通过Cf和Rf后，干扰的毛刺为同相反馈，传递到三极管T3的基极。该干扰从三极管T3的基极输入，集电极输出，此时干扰变为反相，并且传递到MOS管T1的栅极G1。而MOS管栅极与源极的信号为同相关系。因此原干扰信号和反馈回来的信号反相，因此起到了抑制输出干扰的作用。

工作原理验证：

（1）输入电压范围：

如图4所示：输入电压变化范围为0V到500V。当输入电压Vin为28V左右时，电源电路正常工作。正常工作时，电源电路输出Vout电压约为15.3V。当输入电压Vin超过382V时，输出电压减小为0，电源电路关闭。输入电压具有宽范围的特性，并且具备过压保护功能。

（2）过温保护：

如图5所示：温度从-40°C到125°C变化，在低温时，电源电路正常工作；当温度超过81°C时，电源电路输出Vout为0，电源电路关闭输出，实现了过温保护。如图6所示：当温度从高温变化到低温时，即从125°C到-40°C变化时，电源电路在温度降低到78°C时，恢复正常工作。过温保护和恢复迟滞窗口约为3°C。

（3）输出干扰抑制

如图7所示：如果在输出端负载加载一个干扰源，干扰源将会在输出端Vout产生波动，输出干扰抑制反馈回路。

如图8所示：如果没有干扰抑制回路，输出电压Vout上产生的干扰约为9.14mV。

如图9所示：当有干扰抑制回路时，输出电压Vout上产生的干扰约为1.8mV，大大减小了输出端受到的干扰影响。

（4）输出电压的温度补偿

如图10所示：主体电路中，齐纳管为正温度系数，因此该电路中包含温度补偿电路。如果线性电源电路没有温度补偿，则如下图所示，从-40°C到70°C的温度变化时，输出电压的变化为1.47V，输出电压变化约13.4mV/°C。

如图11所示：本发明中提供了温度补偿电路，当温度从-40°C到70°C变化时，输出电压的变化为552mV，输出电压的变化约为5mV/°C。因此本发明提升了电源电路的温度补偿性能。

（5）负载能力

如图12所示：该电源电路的输出电流约为0-500mA（输出电压范围15V附近，±5%范围以内）。当输出电流为350mA时，输出电压在15V左右。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。