低壓降線性穩壓系統與低壓降穩壓器模塊的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明與低壓降線性穩壓電路有關，特別是指一種可應用于高輸入電壓的負載驅動電路的低壓降線性穩壓系統與低壓降穩壓器模塊。
【背景技術】
[0002]如何提供負載一穩定的電壓源，為一亟需解決的課題，傳統上將低壓降穩壓器(Low-Dropout Regulator, LD0)應用于驅動電路的中，作為一壓降轉換方法。低壓降穩壓器具有低成本、體積小以及沒有主動開關設計等特點，并且能夠根據負載阻抗來調整導通組件的內部阻抗，使得該低壓降穩壓器可提供一穩定輸出電壓。
[0003]然而，受限于低壓降穩壓器本身具有一額定的輸入電壓范圍電氣特性的限制，當其應用于高輸入電壓的負載驅動電路時，其輸入電壓與負載電壓之間的電壓差超過其額定工作電壓，會導致低壓降穩壓器的穩壓功能失效，造成電壓不穩定，負載有超載的危險。
[0004]因此，為了使得低壓降穩壓器的輸入端電壓降低，公知的電路設計如圖1所示，使低壓降穩壓器200的接地端GND連接電源DC的負電端，而輸出端OUT則與負載L連接，并在輸入電源DC與低壓降穩壓器200之間連接一限流電阻R，而可由限流電阻R消耗額外的電能，以使低壓降穩壓器200的輸入端VCC產生一壓降；或者，如圖2所示，多組低壓降穩壓器300的輸出端OUTl?OUTn各別連接一負載LI?Ln，且該些低壓降穩壓器300以前一級的接地端GNDl?GNDn-1與后一級的輸入端VCC2?VCCn連接的方式進行串接，以降低輸入于各該低壓降穩壓器300的電壓。
[0005]然而，上述圖1以限流電阻連接的設計，不但額外耗能影響整體電路的效率、而容易產生廢熱造成產品壽命短縮的疑慮。而圖2以多個低壓降穩壓器串接的設計，則有多級操控不便，以及額外增加電路設置成本的缺點。因此，公知的低壓降穩壓的電路設計仍未臻完善，而尚有待改進之處。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種低壓降線性穩壓系統。
[0007]本發明的又一目的在于提供一種低壓降穩壓器模塊。
[0008]為實現上述目的，本發明提供的低壓降線性穩壓系統包括一具有一正電端與一負電端的直流電源；一具有一低壓降穩壓組件與一電容器的低壓降穩壓器模塊，該低壓降穩壓組件具有一輸入端、一輸出端與一接地端，該輸入端與該電容器的一端稱接于一節點，該接地端和該電容器的另一端與該負電端連結；一第一負載以及一第二負載。其中該第一負載的一端與該正電端連結，另一端與該節點鏈接，該第二負載的一端與該節點連結，另一端與該輸出端連結。
[0009]本發明的低壓降線性穩壓系統在高輸入電壓時，利用低壓降穩壓器與電容器匹配的效果，以間接控制輸出能量的電路設計方式，提供負載一穩定的電源。
[0010]本發明提供的低壓降穩壓器模塊，是用以將一直流電源的直流電能穩定地供予一第一負載以及一第二負載，且該直流電源具有一正電端以及一負電端，而該第一負載的其中一端耦接該正電端。該低壓降穩壓器模塊包含有一低壓降穩壓器組件以及一電容器。其中，該低壓降穩壓組件具有一輸入端、一輸出端以及一接地端；該輸入端與該第一負載的另一端、以及該第二負載的其中一端耦接；該輸出端與該第二負載的另一端耦接；該接地端與該直流電源的負電端耦接。該電容器一端與該輸入端耦接，而另一端與該接地端耦接。
[0011]通過上述設計，在高輸入電壓時，該低壓降線性穩壓系統可以間接控制輸出能量的電路設計方式，提供負載一穩定電源，并可由調整低壓降穩壓器的周邊電路組件參數，控制流經第一負載與第二負載的電流大小。
【附圖說明】
[0012]圖1是一公知的低壓差穩壓器耦接限流電阻的電路設計圖。
[0013]圖2是一公知的低壓差穩壓器串接的電路設計圖。
[0014]圖3是本發明較佳實施例低壓降線性穩壓系統的電路設計圖。
[0015]圖4是本發明較佳實施例低壓降線性穩壓系統的低壓降穩壓器模塊內部電路圖。
[0016]附圖中主要組件符號說明:
[0017]100低壓降線性穩壓系統；10直流電源；12正電端；14負電端；20低壓降穩壓器模塊；LD0低壓降穩壓組件；VCC輸入端；0UT輸出端；GND接地端；C電容器；Z1第一負載；Z2第二負載;A、B、D、E端；N節點。
【具體實施方式】
[0018]為能更清楚地說明本發明，舉較佳實施例并配合附圖詳細說明如后，請參圖3至圖4所示，為本發明一較佳實施例的低壓降線性穩壓系統100，該低壓降線性穩壓系統100包括有一直流電源10、一低壓降穩壓器模塊20、一第一負載Zl以及一第二負載Z2。
[0019]該直流電源10具有一設置于內部的整流器，且該整流器具有一正電端12與一負電端14，該直流電源10的整流器可接收一交流電源的交流電能或直流電源的直流電能，并轉換成供應整體系統的一直流電能后，再由該正電端12與該負電端14輸出。
[0020]該低壓降穩壓器模塊20具有一低壓降穩壓組件LDO以及一電容器C，其中該低壓降穩壓組件LDO具有一輸入端VCC、一輸出端OUT以及一接地端GND。該電容器C的一端與該輸入端VCC耦接于一節點N，該電容器C的另一端與該接地端GND電性連結，該接地端GND與該負電端14電性連結。
[0021]該第一負載Zl與該第二負載Z2各別為一非線性負載，更進一步地說，在本實施例中該第一負載Zl與該第二負載Z2各別為一發光二極管(Light-Emitting D1de，LED)，但不以此為限。
[0022]如圖3所不,該第一負載Zl的一端A電性連結于該正電端12,該第一負載的另一端B與該節點N電性連結；該第二負載的一端D與該節點N電性鏈接，該第二負載的另一端E與該輸出端OUT電性連結。
[0023]通過上述的各組件電性連接關系的設計，該直流電源10輸出的直流電能經過該第一負載Zl對該電容器C充電，該電容器C的跨壓Vco會逐漸增加，當該電容器C的跨壓Vco與第一負載Zl的跨壓Vzl的和大于直流電源10的電壓Vin時，該直流電源10停止供給電能至該第一負載Zl與該電容器C。接著，利用該低壓差穩壓組件LDO將該電容器C的儲能經由另一路徑傳送至該第二負載Z2，同時該電容器C的跨壓Vco由于釋放電能而下降，該直流電源10能再供給能量予該第一負載Zl并同時為該電容器C充電。
[0024]當本發明在操作于該電容器C的跨壓Vco為一定值的情況下，流經該第一負載的電流Izl與流經該第二負載的電流Iz2相等，此時，只要調整該低壓差穩壓器模塊20的內部組件，即可以間接控制輸出能量的方式，控制流經該第二負載Z2的電流Iz2的大小，亦可控制流經該第一負載Zl的電流Izl的大小。由于發光二極管的亮度取決于其導通時的電流，當能穩定控制流經發光二極管的電流大小時，就能確保該發光二極管維持一定的亮度，不會忽明忽暗。
[0025]另外，由于發光二極管導通時的電流變化率遠大于順向導通電壓的變化率，意即當供給發光二極管的電壓產生變化時，發光二極管的導通電流會產生巨大變化，則有電路燒毀的危險與疑慮。而本發明應用于高輸入電壓時，只要調整該低壓差穩壓器模塊20的該電容器C的數值，即可達到分壓的效果，而有效地降低該輸入端VCC的電壓值，達到該低壓降穩壓組件LDO的額定輸入電壓范圍，并且能提供一穩定電壓源予該第一負載Zl以及該第二負載Z2，而使得該第一負載Zl以及該第二負載Z2為發光二極管時，不會有燒毀的疑慮。
[0026]綜合以上所述，本發明的效果是在高輸入電壓時，該低壓降線性穩壓系統100能由該低壓降穩壓器模塊20，以間接控制輸出能量的電路設計方式，提供負載一穩定電壓源，并可由調整低壓降穩壓器的周邊電路組件參數，控制流經該第一負載Zl與該第二負載Zl的電流大小。
[0027]以上所述僅為本發明較佳可行實施例而已，舉凡應用本發明說明書及申請專利范圍所為的等效變化，理應包含在本發明的專利范圍內。
【主權項】
1.一種低壓降線性穩壓系統，包括: 一直流電源，用以輸出直流電能，且具有一正電端以及一負電端； 一低壓降穩壓器模塊，具有一低壓降穩壓組件以及一電容器，其中該低壓降穩壓組件具有一輸入端、一輸出端以及一接地端，且該接地端與該負電端電性連結；該電容器的一端與該輸入端耦接于一節點，該電容器的另一端與該接地端電性連結； 一第一負載，該第一負載的一端電性連結于該正電端，另一端與該節點電性連結；以及 一第二負載，該第二負載的一端電性連結于該節點，另一端與該輸出端電性連結。2.根據權利要求1所述的低壓降線性穩壓系統，其中，該直流電源包含有一整流器，且該整流器具有該正電端與該負電端，用以接收一交流電源的交流電能，并轉換成直流電能后輸出。3.根據權利要求1所述的低壓降線性穩壓系統，其中，該第一負載以及該第二負載各為一非線性負載。4.根據權利要求3所述的低壓降線性穩壓系統，其中，各該非線性負載為一發光二極管。5.一種低壓降穩壓器模塊，用以將一直流電源的直流電能穩定地供予一第一負載以及一第二負載，且該直流電源具有一正電端以及一負電端，而該第一負載的其中一端稱接該正電端；該低壓降穩壓器模塊包含有: 一低壓降穩壓器組件，具有一輸入端、一輸出端以及一接地端；該輸入端與該第一負載的另一端、以及該第二負載的其中一端耦接；該輸出端與該第二負載的另一端耦接；該接地端與該直流電源的負電端耦接；以及 一電各器，一端與該輸入端稱接，而另一端與該接地端f禹接。
【專利摘要】一種低壓降線性穩壓系統與低壓降穩壓器模塊，其主要電路架構為一直流電源、一具有一低壓降穩壓組件與一電容器的低壓降穩壓器模塊、一第一負載以及一第二負載。其動作原理系利用電容器跨壓隨著儲能增加而增加的特性，阻斷直流電源直接供給第一負載的電流，再利用低壓降穩壓組件將電容器的儲能透過另一路徑傳送至第二負載，同時使得電容器的跨壓下降，使得直流電源能再提供電能給第一負載并同時對電容器再次充電，藉此以間接控制輸出能量的電路設計方式，控制流經第一負載與第二負載的電流大小。
【IPC分類】G05F1/56
【公開號】CN104950969
【申請號】CN201410126044
【發明人】潘晴財, 陳伯彥, 洪大勝
【申請人】東林科技股份有限公司
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2014年3月31日