[发明专利]高效率线性电源调整管基极均流法

说明书

所属技术领域

高效率线性电源是一种新型线性电源，其精髓是最大限度地提升线性电源的效率，在大电流输出的线性电源中，采用电源调整管基极均流的方法，可以有效地节省一些不必要的能源损失，该技术属电源电子技术领域。

背景技术

当今直流稳压电源两大体系——线性电源和开关电源。开关电源具有很高的效率，但由于开关管工作在饱和和截止状态，有很多难以确定的因素，所以其它技术指标，特别是纹波、电压调整率等都远低于线性电源。线性直流稳压电源的电源调整管工作在线性区，很多技术指标都可以精确计算和确定，但调整管要承受很大的功率损耗，因此效率很低。迄今为止，开关电源高效率、低指标和线性电源高指标、低效率数十年来长期为人们公认。

也许人们对线性电源的效率提升已失去信心，而将大量的财力和人力都投入开关电源的研究，但由于开关电源的技术指标太低几乎是无珐改变的，所以在实际电子产品用量中所占的份额并不很大，其投入产出很不平衡，而新型高效率线性电源可以很容易做到高效率和高技术指标并存，它的问世将改变人们的这种极端做法。

线性电源有很多问题已跟不上现今电子技术发展，大电流输出时需要多个电源调整管分担，而如何对这些电源调整管高效率分流，在高效率线性电源里便是亟待解决的问题。

在过去，由于制造工艺限制，晶体管的特性参数差异很大，故在大电流输出的电源里多个晶体管并联分流时，开关电源通常采用集电极串联电阻的方法，以解决开关管饱和压降不一致的电流平均分配，线性电源通常采用发射极串联电阻的方法，以解决电源调整管放大倍数不一致的电流平均分配，线性电源的这种方法还有一个重要因素是这些功耗与它自身的巨大功耗相比显得无足轻重。这两种方法都需要串联的分流电阻消耗掉大量功率(参见图2)。

发明内容

对于高效率线性电源而言，如果继续使用上述传统均流方法，其效率会大幅下降甚至会降低一倍以上，本发明用电源调整管基极均流法，不仅能使多个电源调整管集电极电流基本上均衡分配而对调整管的功率选取和承受能力没有影响，还能使因均流造成的额外功耗几乎降到为零。图1是高效率线性电源调整管基极均流方法，比较图2的2)图可以分析出，两者都是采用均流电阻微调各个电源调整管的基射极电压来动态均衡集电极电流。所不同的是：基极均流方法是根据电源调整管的基射极电流来确定基射极电压，图2的2)图的发射极均流方法则是根据电源调整管的集射极电流(即基射极电流乘共射极放大倍数)来确定基射极电压。这两种方法将各自产生以下影响：

基极均流方法各个电源调整管的集电极电流会有所不同，根据图3的Ace-Vbe特性曲线图和图4的Ace-β特性曲线图，各个电源调整管的集电极电流相差最大约1/10；

发射极均流方法是在各个电源调整管的发射极接功率电阻，可以保证各个电源调整管的集电极电流基本上一样，但需要消耗一定的功率。

这两种方法的影响到底有多大呢？下面举例说明。

设输出电流50A，用5个电源调整管分流，每个电源调整管分担10A，则：

对于基极均流方法，各电源调整管之间最大可有1A的电流差异，在高效率线性电源里，电源调整管的压差约1V，则最大约有1W功率的不同；

对于发射极均流方法，因为小于0.1Ω的功率电阻的电阻值很不准确，故均流电阻选为0.1Ω，每个电阻流过10A电流，电压为1V，则消耗功率10W，五个电阻总共消耗功率50W。

从上例可以明显看到这两种方法的优劣。

本发明的技术实质和有益效果是：

线性电源因其技术指标很高，性能优异，目前仍然是最重要的电源之一而被大量使用，高效率线性电源的精髓是在保证其优异技术指标的前提下最大限度地提升效率，而大电流输出的基极均流方法可以完全消除无谓的功率损耗，负面影响几乎微不足道，这在能源极度匮乏的今天具有很重要的现实意义。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是高效率线性电源调整管基极均流法的基本电原理示意图，图中所有并联的《电源调整管》必需采用同一种型号，基极均流电阻应根据输出电流和电源调整管分流的数值以及特性参数选择合适的阻值。该方法可以应用于可调式高效率线性电源和固定输出电压的高效率线性电源模块中。

图2是现今常见的开关和线性直流稳压电源大电流均流方法。