[發明專利]一種基于三極管串聯的線性穩壓電路

在審

• 申請號: 202010864913.3
• 申請日: 2020-08-25
• 公開（公告）號: CN111897389A
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 張紅波;胡林強;盛俊毅;林衛星;張新剛
• 申請（專利權）人: 特變電工西安柔性輸配電有限公司;特變電工新疆新能源股份有限公司
• 主分類號: G05F1/56
• 分類號: G05F1/56
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 馬貴香

一種基于三極管串聯的線性穩壓電路，包括開關級和驅動控制級，開關級包括n個串聯全控型電力電子器件，開關級一端和輸入電壓正端連接，另一端和輸出端Vo連接；驅動控制級電路包括n個電阻、電容器及限壓器件，限壓器件一端和電容器第一端以及第一個全控型電力電子器件的基極連接，限壓器件另一端和電容器第二端以及輸入電壓負端連接，第j個電阻的第一端和第j個全控型電力電子器件的基極連接，第j個電阻的第二端和第j+1個電阻的第一端以及j+1個全控型電力電子器件的基極連接，第n個電阻的第一端和第n個全控型電力電子器件的基極連接，第n個電阻的第二端輸入電壓正端連接。通過串聯的三極管均分輸入電壓，使得線性穩壓電路可工作在高壓場合。

技術領域

本發明屬于電力電子/電子技術領域，具體涉及一種三極管串聯的線性穩壓電路。

背景技術

線性穩壓電路，指半導體開關器件工作在線性狀態(線性區域)下的穩壓電路。其輸入端接寬范圍電壓，輸出電壓穩定在某一期望電壓(值)。半導體廠家通常生產一些低壓的集成電路封裝的線性穩壓器。工作電壓都較低(通常低于100V)。

如圖1所示，現有技術的三極管線性穩壓電路可工作在較高電壓場合。輸入電壓通過電阻Rz、三極管Q1降壓得到輸出電壓Vo，輸出電壓Vo值為穩壓二級管ZD的穩定電壓Vz＝0.4V。輸出電壓無需反饋，穩壓二級管鉗位至Vo電壓。正如上所述，由于現有NPN三極管耐壓最高1200V，該技術只能應用于電壓低于1kV場合。

發明專利CN201610460171所示方案，使用單只N溝道MOSFET以及運算放大器等電路實現，是一種有源線性穩壓電路方案，其技術復雜，成本較高。發明專利CN201710388091所示方案，使用多達10只以上的N溝道(或P溝道)MOSFET實現，MOSFET需隔離驅動電路來隔離電源，運放也需要電源供電，技術更為復雜，可靠性低。

綜上現有技術無法克服方案復雜、可靠性低及高成本的問題，影響了線性穩壓電路在高壓領域的應用。在輸入電壓高達幾kV應用場景，仍需要一種低成本、簡單實用的線性穩壓電路。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提出一種適用于高壓場合的線性穩壓電路，該電路采用三極管直接串聯，使用少量無源元件，可以解決現有技術的高復雜度、高成本、低可靠性的問題。

為達到上述目的，本發明所述一種基于三極管串聯的線性穩壓電路，提供以下結構的線性穩壓電路，包括開關級電路及驅動控制級電路，所述的開關級電路連接輸入電壓，利用驅動控制級中串聯的電阻和穩壓管，調整三極管的基級電流和集電極電流，使得所述全控型電力電子器件工作在線性放大區，以達到預設的輸出電壓。

一種基于三極管串聯的線性穩壓電路，包括開關級電路和驅動控制級電路；所述開關級電路包括n個串聯的全控型電力電子器件，n≥2；所述開關級電路一端和輸入電壓正端連接，另一端和輸出端Vo連接；所述驅動控制級電路包括電阻、n-1個分壓器件、電容器C1和限壓器件，所述限壓器件一端和電容器C1第一端以及第一個全控型電力電子器件的基極連接，限壓器件另一端和電容器C1第二端以及輸入電壓負端連接；第j個分壓器件的第一端和第j個全控型電力電子器件的基極連接，第j個分壓器件的第二端和第j+1個分壓器件的第一端以及j+1個全控型電力電子器件的基極連接，1≤j≤n-1，第n-1個分壓器件的第二端和電阻的第一端連接，電阻的第二端和輸入電壓正端連接。

進一步的，每個全控型電力電子器件兩端均并聯有均壓電路。

進一步的，均壓電路為R、RC或RCD電路。

進一步的，串聯的全控型電力電子器件和電阻Rz串聯。

進一步的，分壓器件為電阻或穩壓二極管。

進一步的，全控型電力電子器件為三極管。

進一步的，全控型電力電子器件為達林頓管。