稳压电源装置、压缩机系统以及车辆的制作方法

1.本实用新型涉及车辆技术领域，尤其涉及一种稳压电源装置、一种压缩机系统以及一种车辆。

背景技术：

2.线性稳压电源因具有成本低、体积小、反应速度快、输出波纹较小、噪音低等特点，因此在汽车电子部件中得到广泛的应用。在汽车电子部件中，常常存在输入输出压差高的应用场合，而在输入输出压差较高的情况下，无论是线性稳压器存在效率低、发热量大的问题，此时需要给线性稳压电源进行额外的散热设计，或者使用开关电源替换线性稳压电源。然而，无论采用那种措施，都会增加设计复杂度和增加硬件成本。

技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种稳压电源装置，通过增加分压单元，降低线性稳压电源单元的输入端的输入电压，缩小线性稳压电源单元的输入输出压差，进而降低线性稳压电源单元的温升，避免高温下稳压电源失效或者性能下降，提高了线性稳压电源单元的可靠性，且无需增加额外的散热组件，降低了硬件成本。
4.本实用新型的第二个目的在于提出一种压缩机系统。
5.本实用新型的第三个目的在于提出一种车辆。
6.为达上述目的，本实用新型的第一方面提出了一种稳压电源装置，包括：线性稳压电源单元和分压单元，分压单元设置在电源输入端与线性稳压电源单元的输入端之间，分压单元通过对电源输入端提供的电源电压进行分压，以降低线性稳压电源单元产生的损耗。
7.根据本实用新型的稳压电源装置，在电源输入端和线性稳压电源单元的输入端之间设置一个分压单元，分压单元通过对电源输入端提供的电源电压进行分压，以降低线性稳压电源单元产生的损耗。由此，该装置通过增加分压单元，降低线性稳压电源单元的输入端的输入电压，缩小线性稳压电源单元的输入输出压差，进而降低线性稳压电源单元的温升，避免高温下稳压电源失效或者性能下降，提高了线性稳压电源单元的可靠性，且无需增加额外的散热组件，降低了硬件成本。
8.另外，根据本实用新型上述的稳压电源装置还可以具有如下的附加技术特征：
9.具体地，分压单元包括分压电阻。
10.具体地，分压电阻采用功率电阻或者采用多个串并联连接的贴片电阻。
11.具体地，分压电阻的阻值根据电源电压、线性稳压电源单元的输出电压、线性稳压电源单元的压降、线性稳压电源单元的最大负载电流和线性稳压电源单元的最大允许功率设计。
12.具体地，rf为分压电阻，pa为最大允许功率，v
cc
为所述电源电压的上限，v
out
为所述输出电压，i
max
为所述最大负载电流，v
do
为所述压降，v
min
为所述电源电压的下限。
13.具体地，线性稳压电源单元包括：mos管，mos管的源极与分压单元的一端相连；第一电阻和第二电阻，第一电阻的一端与mos管的漏极相连后作为线性稳压电源单元的输出端，第一电阻的另一端与第二电阻的一端相连且具有第一节点，第二电阻的另一端接地；基准电压源，基准电压源的负极端与第二电阻的另一端相连；放大器，放大器的正输入端与第一节点相连，放大器的负输入端与基准电压源的正极端相连，放大器的输出端与mos管的栅极相连。
14.进一步地，上的稳压电源装置还包括第一电容和第二电容，第一电容的一端与分压单元的另一端相连，第一电容的另一端接地，第二电容的一端与线性稳压电源单元的输出端相连，第二电容的另一端接地。
15.进一步地，上述的稳压电源装置还包括第三电阻，第三电阻与第二电容并联。
16.为达上述目的，在本实用新型的第二方面提出了一种压缩机系统，包括压缩机；第一方面的稳压电源装置，稳压电源装置给压缩机的控制单元供电。
17.本实用新型的压缩机系统，通过上述的稳压电源装置，提高了线性稳压电源单元的可靠性，且无需增加额外的散热组件，降低了硬件成本。
18.为达上述目的，在本实用新型的第三方面提出了一种车辆，包括第二方面的压缩机系统。
19.本实用新型的车辆，通过上述的压缩机系统，提高了线性稳压电源单元的可靠性，且无需增加额外的散热组件，降低了硬件成本。
20.本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
21.图1为根据本实用新型实施例的稳压电源装置的示意图。
22.图2为根据本实用新型一个实施例的分压电阻变化的曲线示意图。
23.图3是根据本实用新型一个实施例的线性稳压电源单元的示意图。
24.图4是根据本实用新型另一个实施例的线性稳压电源单元的示意图。
25.图5是根据本实用新型实施例的示意图压缩机系统的方框示意图。
26.图6是根据本实用新型实施例的车辆的方框示意图。
具体实施方式
27.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
28.图1为根据本实用新型实施例的稳压电源装置的示意图。
29.如图1所述，本实用新型实施例的稳压电源装置可包括：线性稳压电源单元100和分压单元200。
30.其中，分压单元200设置在电源输入端与线性稳压电源单元100的输入端之间，分压单元200通过对电源输入端提供的电源电压进行分压，以降低线性稳压电源单元100产生的损耗。
31.具体而言，由于线性稳压电源单元100的内部消耗电流远小于负载电流，因此，输入电流i
in
和输出电流i
out
基本相等，记作i＝i
in
＝i
out
。线性稳压电源单元100在工作时的损耗为输入功率减去输出功率，即v
in
*i
in-v
out
*i
out
＝(v
in-v
out
)*i，当线性稳压电源单元100用于输入电压和输出电压的压差较大的场景时，线性稳压电源单元100产生的损耗较大，容易引起线性稳压电源单元发热严重，从而导致在高温下稳压电源失效或者性能降低。例如，以12v转3.3v、负载电流为200ma为例，线性稳压电源的损耗可达到1.74w。
32.为了解决输入电压和输出电压的压差较大的场景下，线性稳压电源单元很容易发热造成稳压电源失效或者性能降低的问题，通过在电源输入与线性稳压电源单元100之间增加分压单元200，使分压单元200对输出端提供的电源电压进行分压，可以降低线性稳压电源单元的输入端的输入电压，缩小线性稳压电源单元的输入输出压差，进而降低线性稳压电源单元的温升，避免高温下稳压电源失效或者性能下降，提高了线性稳压电源单元的可靠性，且无需增加额外的散热组件，降低了硬件成本。
33.继续参照图1，在本实用新型的一些实施例中，分压单元200可包括分压电阻rf，其中，分压电阻可以采用功率电阻或者采用多个串并联连接的贴片电阻。
34.具体而言，在线性稳压电源输入端v
cc
和v
in
之间串联分压电阻rf，分压电阻rf两端的电压为rf·
i，线性稳压电源单元的输入电压由v
cc
变为v
cc-rf·
i，线性稳压电源的损耗为(v
cc-v
out
)
·
i-rf·
i2，相当于将线性稳压电源的一部分损耗转移至分压电阻上。这样的设计虽然没有降低电路的总损耗，但可以降低线性稳压电源单元的发热，避免一些高温下稳压电源失效或性能降低(例如高温下线性稳压电源输出纹波变大)的问题。只要选型得当，即使分压电阻的温升较高，分压电阻可耐受的温度范围较宽，在高温下也不会有性能衰减，而且可以将分压电阻置于距离线性稳压电源等元件较远的位置。仍以12v转3.3v、负载电流为200ma为例，若选用22ω的分压电阻，线性稳压电源的损耗可降低至0.86w，分压电阻上的损耗有0.88w，考虑到降额设计，可以选用1w以上的电阻作为分压电阻。
35.考虑到分压电阻上的压降不能过大，以避免线性稳压电源输入电压过低，例如,最低输入电压12v，输出电压5v，经过分压电阻的分压作用，实际输入到线性稳压电源的电压不应低于5.3v(考虑到ldo存在0.3v的压降)，避免输出电压低于5v或者输出不稳定，因此需要合理规划分压电阻的阻值。
36.在本实用新型的一些实施例中，分压电阻的阻值根据电源电压、线性稳压电源单元的输出电压、线性稳压电源单元的压降、线性稳压电源单元的最大负载电流和线性稳压电源单元的最大允许功率设计。
37.其中，rf为所述分压电阻，pa为所述最大允许功率，v
cc
为所述电源电压的上限，v
out
为所述输出电压，i
max
为所述最大负载电流，v
do
为所述压降，v
min
为所述电源电压的下限，p
rf
为分压电阻的最大容许功率。
38.具体而言，线性稳压电源单元消耗的功率小于其最大允许功率pa：(v
cc-v
out
)
·
i-rf·
i2＜pa，由此可确定分压电阻rf的取值范围：也可以认为分压电阻rf的取值下限r
f,min
为：分压电阻的最大容许功率应大于实际的消耗功率：p
rf
》i2·
rf，也可以认为分压电阻容许功率下限r
f,min
为：p
rf,min
＝i2·
rf。考虑到稳压电源装置输入电压v
cc
的波动，v
cc
应取输入电压的最大值。
39.考虑到在输入电压取下限v
min
、负载电流取最大值i
max
时，那么线性稳压电源单元的输入电压v
min-i
max
·
rf为最小值，线性稳压电源单元的压降v
do
应当满足v
min-i
max
·rf-v
out
＞v
do
，由此可确定出分压电阻rf的上限：
40.若线性稳压电源单元的负载电流非恒定电流，则令即由此得到r
f,min
的极大值为：此时可得负载电流容许功率为p
rf,min
＝i
max2
·
rf。
41.因此，在设计分压电阻rf时，如果线性稳压电源单元的负载电流非恒定，当负载电流时，所需的分压电阻rf阻值最大，其阻值至少应为分压电阻的容许功率至少为i
max2
·
rf。如果线性稳压电源单元的负载电流非恒定，且负载电流范围距离极值点较远，可直接将负载电流上、下限代入来计算分压电阻rf的取值下限。图2表示分压电阻下跟随输入电压和负载电流变化的曲线，由图2可以看出，输入电压越大，对应的分压电阻越大。
42.需要注意的是，对于分压电阻的设计应该合理化，其压降不可设计的过大，造成线性稳压电源单元的输入电压过低，导致线性稳压电源单元的输出电压偏低或者不稳定。
43.在一个示例中，假设应用场景为电源的输入电压为12v～15v、输出电压为5v、负载电流的范围为0.15a～0.25a，线性稳压电源单元在无辅助散热条件下的最大允许功率为1.2w(已考虑降额要求)，线性稳压电源单元的压降为0.3v，由此前提条件可得pa＝1.2w，v
cc
＝15v，v
out
＝5v，i
max
＝0.25a，v
do
＝0.3v。那么将参数分别带入分压电阻的阻值下限公式上限公式和容许功率下限公式i
max2
·
rf，可得分压电阻的阻值下限为20.8ω，阻值上限为26.8ω，分压电阻的容许功率下限为1.375w。在上述应用场景中，鉴于电阻的实际生产情况，可选择22ω，2w的电阻设置在电源输入端与线性稳压电源单元的输入端之间，来为线性稳压电源单元分压，降低线性稳压电源单元的发热。
44.参照图1和图3所示，本实用新型的一些实施例中，线性稳压电源单元100可包括：mos管m1、第一电阻r1、第二电阻r2、基准电压源vref、和放大器amp。
45.其中，mos管m1的源极与分压单元200的一端相连；第一电阻r1的一端与mos管的漏极相连后作为线性稳压电源单元100的输出端，第一电阻r1的另一端与第二电阻r2的一端相连且具有第一节点j1，第二电阻r2的另一端接地gnd；基准电压源vref的负极端与第二电阻r2的另一端相连；放大器amp的正输入端与第一节点j1相连，放大器amp的负输入端与基准电压源vref的正极端相连，放大器amp的输出端与mos管m1的栅极相连。
46.其中，mos管为控制晶管体，在另一些实施例中，还可采用双极pnp晶体管或双极npn晶体管来替换mos管来实现其控制功能，第一电阻r1和第二电阻r2均为反馈电阻，将输出电压分压后反馈至放大器amp，放大器amp用于比较反馈电压和基准电压，进而调整控制mos管的导通时间和关断时间，使反馈电压fb和基准电压趋于相等，在达到稳定状态时，输出电压
47.在本实用新型的另一些实施例中，如图4所示，可将第一电阻r1和第二电阻r2设置在线性稳压电源单元的外部，通过改变第一电阻r1和/或第二电阻r2的阻值来调整输出电压。
48.继续参照图1，在本实用新型的一些实施例中，该稳压电源装置还包括第一电容c1和第二电容c2，第一电容c1的一端与分压单元200的另一端相连，第一电容c1的另一端接地，第二电容c2的一端与线性稳压电源单元100的输出端相连，第二电容c2的另一端接地。在另一些实施例中，稳压电源装置还包括第三电阻r
l
，第三电阻r
l
与第二电容c2并联。
49.也就是说，通过设置第一电容c1，可以起到稳压和滤波的作用，在输出端设置rc滤波电路可以进一步对输出信号进行滤波处理，保证电路的稳定性，且成本低体积小。
50.根据本实用新型实施例的稳压电源装置，在电源输入端和线性稳压电源单元的输入端之间设置一个分压单元，分压单元通过对电源输入端提供的电源电压进行分压，以降低线性稳压电源单元产生的损耗。由此，该装置通过增加分压单元，降低线性稳压电源单元的输入端的输入电压，缩小线性稳压电源单元的输入输出压差，进而降低线性稳压电源单元的温升，避免高温下稳压电源失效或者性能下降，提高了线性稳压电源单元的可靠性，且无需增加额外的散热组件，降低了硬件成本。
51.为实现上述实施例，本实用新型实施例还提出了一种压缩机系统。
52.如图5所示，本实用新型实施例的压缩机系统300包括：压缩机320；上述实施例的稳压电源装置310，稳压电源装置310用于给压缩机320的控制单元供电。
53.根据本实用新型实施例的压缩机系统，通过上述的稳压电源装置，提高了线性稳压电源单元的可靠性，且无需增加额外的散热组件，降低了硬件成本。
54.需要指出的是，上述对稳压电源装置的实施例和有益效果的解释说明，也适应本实用新型实施例的压缩机系统，为避免冗余，在此不作详细展开。
55.为实现上述实施例，本实用新型实施例还提出了一种车辆。
56.如图6所示，本实用新型实施例的车辆400包括上述的压缩机系统410。
57.本实用新型的车辆，通过上述的压缩机系统，提高了线性稳压电源单元的可靠性，且无需增加额外的散热组件，降低了硬件成本。
58.需要指出的是，上述对稳压电源装置的实施例和有益效果的解释说明，也适应本实用新型实施例的压缩机系统，为避免冗余，在此不作详细展开。
59.另外，本实用新型实施例的稳压电源装置的其他构成及作用对本领域的技术人员来说是已知的，为减少冗余，此处不做赘述。
60.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
61.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
62.此外，本实用新型实施例中所使用的“第一”、“第二”等术语，仅用于描述目的，而不可以理解为指示或者暗示相对重要性，或者隐含指明本实施例中所指示的技术特征数量。由此，本实用新型实施例中限定有“第一”、“第二”等术语的特征，可以明确或者隐含地表示该实施例中包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，词语“多个”的含义是至少两个或者两个及以上，例如两个、三个、四个等，除非实施例中另有明确具体的限定。
63.在本实用新型中，除非实施例中另有明确的相关规定或者限定，否则实施例中出现的术语“安装”、“相连”、“连接”和“固定”等应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体，可以理解的，也可以是机械连接、电连接等；当然，还可以是直接相连，或者通过中间媒介进行间接连接，或者可以是两个元件内部的连通，或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，能够根据具体的实施情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
64.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
65.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：

1.一种稳压电源装置，其特征在于，包括：线性稳压电源单元和分压单元，所述分压单元设置在电源输入端与所述线性稳压电源单元的输入端之间，所述分压单元通过对所述电源输入端提供的电源电压进行分压，以降低所述线性稳压电源单元产生的损耗。2.根据权利要求1所述的稳压电源装置，其特征在于，所述分压单元包括分压电阻。3.根据权利要求2所述的稳压电源装置，其特征在于，所述分压电阻采用功率电阻或者采用多个串并联连接的贴片电阻。4.根据权利要求2所述的稳压电源装置，其特征在于，所述分压电阻的阻值根据所述电源电压、所述线性稳压电源单元的输出电压、所述线性稳压电源单元的压降、所述线性稳压电源单元的最大负载电流和所述线性稳压电源单元的最大允许功率设计。5.根据权利要求4所述的稳压电源装置，其特征在于，r
f
为所述分压电阻，p
a
为所述最大允许功率，v
cc
为所述电源电压的上限，v
out
为所述输出电压，i
max
为所述最大负载电流，v
do
为所述压降，v
min
为所述电源电压的下限。6.根据权利要求1-5中任一项所述的稳压电源装置，其特征在于，所述线性稳压电源单元包括：mos管，所述mos管的源极与所述分压单元的一端相连；第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端与所述mos管的漏极相连后作为所述线性稳压电源单元的输出端，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端相连且具有第一节点，所述第二电阻的另一端接地；基准电压源，所述基准电压源的负极端与所述第二电阻的另一端相连；放大器，所述放大器的正输入端与所述第一节点相连，所述放大器的负输入端与所述基准电压源的正极端相连，所述放大器的输出端与所述mos管的栅极相连。7.根据权利要求6所述的稳压电源装置，其特征在于，还包括第一电容和第二电容，所述第一电容的一端与所述分压单元的另一端相连，所述第一电容的另一端接地，所述第二电容的一端与所述线性稳压电源单元的输出端相连，所述第二电容的另一端接地。8.根据权利要求7所述的稳压电源装置，其特征在于，还包括第三电阻，所述第三电阻与所述第二电容并联。9.一种压缩机系统，其特征在于，包括：压缩机；根据权利要求1-8中任一项所述的稳压电源装置，所述稳压电源装置给所述压缩机的控制单元供电。10.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求9所述的压缩机系统。

技术总结

本实用新型涉及一种稳压电源装置、压缩机系统以及车辆，其中，稳压电源装置包括线性稳压电源单元和分压单元，分压单元设置在电源输入端与线性稳压电源单元的输入端之间，分压单元通过对电源输入端提供的电源电压进行分压，以降低线性稳压电源单元产生的损耗。本实用新型的稳压电源装置，通过增加分压单元，降低线性稳压电源单元的输入端的输入电压，缩小线性稳压电源单元的输入输出压差，进而降低线性稳压电源单元的温升，避免高温下稳压电源失效或者性能下降，提高了线性稳压电源单元的可靠性，且无需增加额外的散热组件，降低了硬件成本。本。本。