本發(fā)明屬于電源技術領域,具體涉及一種兩級穩(wěn)壓調節(jié)電路及其穩(wěn)壓方法和設計方法。
背景技術:
在高速發(fā)展的信息領域中,電源技術占據的地位越來越重要,無論是先進的計算機、無線通訊設備,還是汽車電子產品,都體現(xiàn)了電源技術的優(yōu)越性,它已成為當前集成電路產業(yè)發(fā)展中的一個熱點。現(xiàn)如今,基于電源技術設計的電子產品已經普及到人們工作、生活的各個方面,其性能價格比愈來愈高,功能愈來愈強,市場競爭愈來愈激烈。
如今的電子設備,電源已成為不可或缺的一部分,隨著電源效能優(yōu)化的提高,電源管理技術已經擺脫了過去經常被整合在應用處理器之內的方式,且作為一項重要技術性的研發(fā),逐漸產生了各類電源產品。傳統(tǒng)的電源產品已經不能滿足設備需求,電源產品正朝著高效率、小型化、高穩(wěn)定性的方向發(fā)展。
隨著電子信息時代的到來,新工藝、新技術不斷地推進集成電路的發(fā)展,尤其VLSI技術,其極大地提高了模擬電路、數(shù)字電路、數(shù)模混合電路等在電子產品中的應用,不僅降低了電子產品的制造成本,而且促進了電子產品應用的普及。單片機因具有可靠性高,體積小,控制功能強等優(yōu)點,在工業(yè)控制、家電、通信設備等領域的控制系統(tǒng)中得到了廣泛應用。
給單片機供電的電源,通常采用的系統(tǒng)設計方案有兩種:第一種方案是采用隔離開關變換器。利用工頻變壓器將市電變換到電子線路所需要的電壓范圍,再通過整流電路將變壓器變換后的交流電壓變?yōu)閱蜗虻拿}動直流電壓,利用濾波電路對整流輸出的脈動直流進行平滑處理,得到一個含紋波成分很小的直流電壓,實現(xiàn)AC-DC轉換,最終通過DC-DC變換器給負載供電;另一種方案是采用開關電源拓撲結構。這種方案先完成了AC-DC轉換,交流電通過整流電路變換成具有一定電壓紋波的直流電壓,再利用濾波電路濾除紋波,最終通過開關變換器給負載供電。工頻變壓器體積大,成本高;而開關變換器外圍元件較多,造成電源體積大。因此,采用以上市電供電方案,電源產品體積往往較大。
直流穩(wěn)壓電源根據功率管的工作方式,主要分為開關電源和線性電源。開關型穩(wěn)壓器是一種離散系統(tǒng),其內部的功率管工作在高頻開關狀態(tài),導通電阻小,當流過較大電流時,消耗在功率管上的功率很小,電源效率很高,可達到85%以上,有時也稱它為“高效節(jié)能型電源”,現(xiàn)已成為穩(wěn)壓器的主流產品。但是開關噪聲大是它的致命缺點,大大限制了在低噪聲、低紋波的模擬和射頻領域的應用。而線性穩(wěn)壓器正好相反,它是個連續(xù)系統(tǒng),效率低、功率管發(fā)熱量大、輸出總小于輸入是它的缺點,但它有良好的線性調整率、負載調整率、高電源抑制比、低噪聲等優(yōu)點,正好可以彌補開關型穩(wěn)壓器的不足。此外,線性穩(wěn)壓器因具有低的紋波電壓而被廣泛應用于對噪聲、紋波要求很高的電子設備中。
與其它電源相比,線性穩(wěn)壓電源具有以下一些突出的優(yōu)點:在輸出電流較小時,線性穩(wěn)壓器的成本較低;線性穩(wěn)壓器的封裝非常適合應用在便攜電子設備中,如無線電話、掌上電腦等;外圍電路簡單,只需要2-3個很小的電容即可構成整個電源方案;超低的輸出電壓噪聲,非常適用于對噪聲敏感的音頻電路的供電電路;同時沒有開關導通關斷時因大電流變化所引發(fā)的電磁干擾(EMI),所以便于設計。正因為如此,線性穩(wěn)壓器被廣泛應用于手機等便攜式電子設備中。例如,一部手機就可能含多達10個LDO(low dropout regulator,低壓差線性穩(wěn)壓器)作為內部各個數(shù)字和模擬模塊的電源,因而對LDO的需求量很大。
在國外,LDO低壓差線性穩(wěn)壓器的技術已經相當成熟。例如一些知名的國外半導體廠商如TI、英飛凌半導體、美信、國際整流器(IR)和Intersil等都有一系列比較完整的LDO產品。以三極管NPN、PNP作為功率調整管的LDO低壓差線性穩(wěn)壓器的市場也逐步萎縮;取而代之的是以PMOS場效應管作為功率調整管的LDO低壓差線性穩(wěn)壓器逐漸占領了市場。而對于這二類線性電源芯片來講,它們的主要差別是電壓降Vdropout的不同,電壓降在這里做如下解釋,LDO線性穩(wěn)壓器芯片輸出電壓隨著輸入電壓的增大而逐漸增大,當輸入電壓增大到輸出電壓基本維持在一個恒定不變的值,這個恒定不變的輸出電壓值Vout與得到該值所對應的最小的輸入電壓值Vin之差便為電壓降Vdropout。通常情況下,我們設計一個性能好的LDO芯片,其中衡量其性能的一個很重要的指標要求就是使得系統(tǒng)正常工作時其內部電路上的功率損耗盡可能少,芯片的效率隨之更高。以NPN、PNP作為功率調整管的線性穩(wěn)壓電源所需的壓降比較大,工作效率比較低。而以PMOS場效應管作為調整功率管的LDO線性穩(wěn)壓器具有低的電壓降Vdropout以及較低的功耗,因而對P型場效應品體管作為功率調整管的應用占據著很大的市場,而其他一些例如BCD工藝實現(xiàn)的線性穩(wěn)壓器芯片也處于發(fā)展中。隨著LDO線性穩(wěn)壓器芯片的快速發(fā)展,對它的性能要求也越來越高,目前對于LDO線性穩(wěn)壓器芯片的市場需求以及它的發(fā)展趨勢可以歸納為以下幾點:(1)降低成本及縮小體積;(2)降低電源功耗;(3)提供多樣化的輸出電壓;(4)縮短設計周期。
低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)因具有體積小、電源抑制比高、功耗低、噪聲低以及應用電路簡單等特點,而受到人們的普遍關注。此外,由于LDO還具有較好的瞬態(tài)響應性能,使它在便攜式、工業(yè)化、汽車行業(yè)等領域占有重要地位,比如在PDA、MP3播放器、無線電話、DDR等電子設備中應用廣泛。因此,LDO的設計成為當前電源技術領域的研究熱點,具有重要的理論意義和實際應用價值。尤其像無變壓器的集成穩(wěn)壓器相對于開關電源可省去占用系統(tǒng)面積較大的電感類組件,外圍電路簡單,此外,集成穩(wěn)壓器還具有體積小、成本低、紋波小及穩(wěn)定性高等優(yōu)點。
由于傳統(tǒng)的集成穩(wěn)壓器在實際應用時需要外接體積較大的工頻變壓器,因電感和變壓器在電源芯片中不易集成,占用芯片面積較大,導致集成穩(wěn)壓器應用受到影響;傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓器大多都采用雙極型器件實現(xiàn),尤其是調整管,雙極型器件屬于電流控制型器件,在驅動負載時,需要大的基極控制電流,導致了電路功耗增加;而且,目前的LDO電路還存在效率低,輸入輸出的電壓差不能太大,如果壓降太大,耗在LDO上能量太大,效率不高等缺點。
技術實現(xiàn)要素:
本發(fā)明所要解決的技術問題在于針對上述現(xiàn)有技術中的不足,提供一種電路結構簡單、功耗低、成本低、紋波小、穩(wěn)定性高、可靠性高、實用性強、使用效果好、具有更好的推廣應用價值的兩級穩(wěn)壓調節(jié)電路。
為解決上述技術問題,本發(fā)明采用的技術方案是:一種兩級穩(wěn)壓調節(jié)電路,其特征在于:包括前級預穩(wěn)壓電路和次級LDO電路,所述前級預穩(wěn)壓電路包括開關電路和開關控制電路,所述開關電路的電壓輸入端為所述兩級穩(wěn)壓調節(jié)電路的輸入端VIN,所述開關電路的電壓輸入端接有前級輸入電壓采樣電路,所述開關電路的輸出端接有前級輸出濾波及儲能電路,所述前級輸出濾波及儲能電路的輸入端接有前級輸出電壓采樣電路,所述前級輸入電壓采樣電路的輸出端和前級輸出電壓采樣電路的輸出端均與開關控制電路的輸入端連接,所述開關電路的開關控制信號輸入端與開關控制電路的輸出端連接;所述次級LDO電路包括依次連接的電壓調整電路、次級輸出電壓采樣電路和誤差放大電路,所述電壓調整電路的電壓輸入端與開關電路的輸出端連接,所述電壓調整電路的控制信號輸入端與誤差放大電路的輸出端連接,所述電壓調整電路的輸出端為所述兩級穩(wěn)壓調節(jié)電路的輸出端VOUT。
上述的一種兩級穩(wěn)壓調節(jié)電路,其特征在于:所述開關電路包括NMOS管Q3和電阻R9,所述NMOS管Q3的漏極與電阻R9的一端連接且為開關電路的電壓輸入端,所述NMOS管Q3的柵極與電阻R9的另一端連接且為開關電路的開關控制信號輸入端,所述NMOS管Q3的源極為開關電路的輸出端。
上述的一種兩級穩(wěn)壓調節(jié)電路,其特征在于:所述NMOS管Q3的型號為IRF431。
上述的一種兩級穩(wěn)壓調節(jié)電路,其特征在于:所述開關控制電路包括比較器U1、比較器U2、二輸入與非門U3、參考電壓源V1、參考電壓源V2和NMOS管Q2,所述比較器U1的同相輸入端與參考電壓源V1的正極輸出端連接,所述參考電壓源V1的負極輸出端接地,所述比較器U1的反相輸入端為開關控制電路的第一輸入端且與前級輸入電壓采樣電路的輸出端連接;所述比較器U2的同相輸入端與參考電壓源V2的正極輸出端連接,所述參考電壓源V2的負極輸出端接地,所述比較器U2的反相輸入端為開關控制電路的第二輸入端且與前級輸出電壓采樣電路的輸出端連接;所述二輸入與非門U3的兩個輸入端分別與比較器U1的輸出端和比較器U2的輸出端連接,所述二輸入與非門U3的輸出端與NMOS管Q2的柵極連接,所述NMOS管Q2的漏極為開關控制電路的輸出端,所述NMOS管Q2的源極接地。
上述的一種兩級穩(wěn)壓調節(jié)電路,其特征在于:所述比較器U1和比較器U2的型號均為LM393,所述二輸入與非門U3的型號為CD4011,所述NMOS管Q2的型號為IRF720A,所述參考電壓源V1和參考電壓源V2的型號均為LM4140。
上述的一種兩級穩(wěn)壓調節(jié)電路,其特征在于:所述前級輸入電壓采樣電路包括串聯(lián)的電阻R1和電阻R2,串聯(lián)后的電阻R1和電阻R2的一端與開關電路的電壓輸入端連接,串聯(lián)后的電阻R1和電阻R2的另一端接地,所述電阻R1和電阻R2的連接端為前級輸入電壓采樣電路的輸出端;所述前級輸出電壓采樣電路包括串聯(lián)的電阻R6和電阻R7,串聯(lián)后的電阻R6和電阻R7的一端與前級輸出濾波及儲能電路的輸入端連接,串聯(lián)后的電阻R6和電阻R7的另一端接地,所述電阻R6和電阻R7的連接端為前級輸出電壓采樣電路的輸出端;所述前級輸出濾波及儲能電路包括電容C1,所述電容C1的一端為前級輸出濾波及儲能電路的輸入端且與開關電路的輸出端連接,所述電容C1的另一端接地。
上述的一種兩級穩(wěn)壓調節(jié)電路,其特征在于:所述電壓調整電路包括PMOS管Q1,所述PMOS管Q1的漏極為電壓調整電路的電壓輸入端,所述PMOS管Q1的柵極為電壓調整電路的控制信號輸入端,所述PMOS管Q1的漏極為電壓調整電路的輸出端;所述次級輸出電壓采樣電路包括串聯(lián)的電阻R4和電阻R5,串聯(lián)后的電阻R4和電阻R5的一端與電壓調整電路的輸出端連接,串聯(lián)后的電阻R6和電阻R7的另一端接地,所述電阻R4和電阻R5的連接端為次級輸出電壓采樣電路的輸出端;所述誤差放大電路包括誤差放大器X1和參考電壓源V3,所述誤差放大器X1的同相輸入端與次級輸出電壓采樣電路的輸出端連接,所述誤差放大器X1的反相輸入端與參考電壓源V3的正極輸出端連接,所述參考電壓源V3的負極輸出端接地,所述誤差放大器X1的輸出端為誤差放大電路的輸出端且與電壓調整電路的控制信號輸入端連接。
上述的一種兩級穩(wěn)壓調節(jié)電路,其特征在于:所述PMOS管Q1的型號為IRF720A,所述誤差放大器X1的型號為LM358,所述參考電壓源V3的型號為LM385。
本發(fā)明還提供了一種方法步驟簡單、設計合理、實現(xiàn)方便的兩級穩(wěn)壓調節(jié)電路的穩(wěn)壓方法,其特征在于,該方法包括以下步驟:
步驟A、前級預穩(wěn)壓電路對市電經過整流電路整流輸出給其的半正弦波電壓進行預穩(wěn)壓:整流電路輸出電壓的半正弦波上升段,電壓從零開始逐漸增大,當開關電路的電壓輸入端電壓增大到能夠使開關電路導通時,開關電路導通,前級輸出濾波及儲能電路開始儲能;同時,前級輸入電壓采樣電路對開關電路的電壓輸入端電壓進行實時檢測并將檢測到的電壓輸出給開關控制電路,開關控制電路將前級輸入電壓采樣電路檢測到的電壓與預設的NMOS管Q3的第一關斷閾值電壓進行比較,隨著開關電路的電壓輸入端電壓進一步增大,當前級輸入電壓采樣電路檢測到的電壓大于預設的NMOS管Q3的第一關斷閾值電壓時,開關控制電路控制開關電路關斷,前級輸出濾波及儲能電路放電,輸出電壓給次級LDO電路;整流電路輸出電壓增大到峰值后進入半正弦波下降段,電壓從峰值開始逐漸減小,在前級輸入電壓采樣電路檢測到的電壓大于預設的NMOS管Q3的第一關斷閾值電壓時,開關電路一直處在關斷狀態(tài),同時,前級輸出電壓采樣電路對前級輸出濾波及儲能電路的入出端電壓進行實時檢測并將檢測到的電壓輸出給開關控制電路,開關控制電路將前級輸出電壓采樣電路檢測到的電壓與預設的NMOS管Q3的第二關斷閾值電壓進行比較;隨著開關電路的電壓輸入端電壓進一步減小,當前級輸入電壓采樣電路檢測到的電壓小于預設的NMOS管Q3的第一關斷閾值電壓,且前級輸出電壓采樣電路檢測到的電壓大于預設的NMOS管Q3的第二關斷閾值電壓時,開關電路仍然關斷,前級輸出濾波及儲能電路繼續(xù)放電,輸出電壓給次級LDO電路;隨著開關電路的電壓輸入端電壓進一步減小,當前級輸出電壓采樣電路檢測到的電壓小于預設的NMOS管Q3的第二關斷閾值電壓時,開關控制電路控制開關電路導通,前級輸出濾波及儲能電路再次開始儲能,同時輸出電壓給次級LDO電路;當開關電路的電壓輸入端電壓減小到不足以使開關電路導通時,開關電路關斷,前級輸出濾波及儲能電路放電,輸出電壓給次級LDO電路,直到整流電路輸出電壓的下一個周期的半正弦波上升段;其中,所述NMOS管Q3的第一關斷閾值電壓為開關控制電路根據前級輸入電壓采樣電路采樣電壓控制NMOS管Q3關斷的關斷閾值電壓;所述NMOS管Q3的第二關斷閾值電壓為開關控制電路根據前級輸出電壓采樣電路采樣電壓控制NMOS管Q3關斷的關斷閾值電壓;
步驟B、次級LDO電路對前級預穩(wěn)壓電路輸出給其的電壓進行進一步穩(wěn)壓:當前級預穩(wěn)壓電路輸出的電壓有減小的趨勢,致使次級LDO電路輸出的電壓有減小的趨勢時,次級輸出電壓采樣電路檢測到的電壓減小,誤差放大電路輸出的電壓也減小,電壓調整電路檢測到誤差放大電路輸出的電壓減小時,調整流過電壓調整電路的電流增大,使次級LDO電路輸出的電壓增大,保證次級LDO電路輸出電壓穩(wěn)定;當前級預穩(wěn)壓電路輸出的電壓有增大的趨勢,致使次級LDO電路輸出的電壓有增大的趨勢時,次級輸出電壓采樣電路檢測到的電壓增大,誤差放大電路輸出的電壓也增大,電壓調整電路檢測到誤差放大電路輸出的電壓增大時,調整流過電壓調整電路的電流減小,使次級LDO電路輸出的電壓減小,保證次級LDO電路輸出電壓穩(wěn)定。
本發(fā)明還公開了一種方法步驟簡單、設計合理、實現(xiàn)方便、能夠設計出穩(wěn)定可靠的兩級穩(wěn)壓調節(jié)電路的兩級穩(wěn)壓調節(jié)電路的設計方法,其特征在于,該方法包括以下步驟:
步驟一、選擇組成開關電路的合適參數(shù)的NMOS管Q3和電阻R9,其具體過程如下:
步驟101、選取NMOS管Q3,具體過程為:
步驟1011、根據公式VQ3,max=Vin,max計算NMOS管Q3所需承受的最大電壓VQ3,max,其中,Vin,max為所述兩級穩(wěn)壓調節(jié)電路的最大輸入電壓;
步驟1012、選取耐壓值大于VQ3,max的NMOS管型號作為NMOS管Q3;
步驟102、根據1kΩ<R9<100kΩ選取電阻R9的阻值;
步驟二、選擇組成開關電路的合適參數(shù)的比較器U1、比較器U2、二輸入與非門U3、參考電壓源V1、參考電壓源V2和NMOS管Q2,其具體過程如下:
步驟201、選取單電源供電且供電電壓為5V且傳輸時延不大于250ns的比較器型號作為比較器U1和比較器U2;
步驟202、選取任意型號的二輸入與非門作為二輸入與非門U3;
步驟203、選取NMOS管Q2,具體過程為:
步驟2031、根據公式VQ2,max=Vin,max計算NMOS管Q2所需承受的最大電壓VQ2,max,其中,Vin,max為所述兩級穩(wěn)壓調節(jié)電路的最大輸入電壓;
步驟2032、選取耐壓值大于VQ2,max的NMOS管型號作為NMOS管Q2;
步驟204、選取能夠輸出2V參考電壓的參考電壓源型號作為參考電壓源V1;
步驟205、選取能夠輸出2V參考電壓的參考電壓源型號作為參考電壓源V2;
步驟三、根據公式選取組成前級輸入電壓采樣電路的電阻R1和電阻R2的阻值;其中,V1為參考電壓源V1的輸出電壓,VQ3為開關控制電路根據前級輸入電壓采樣電路采樣電壓控制NMOS管Q3關斷的關斷閾值電壓;
步驟四、根據公式選取組成前級輸出電壓采樣電路的電阻R6和電阻R7的阻值;其中,V2為參考電壓源V2的輸出電壓,VC1為開關控制電路根據前級輸出電壓采樣電路采樣電壓控制NMOS管Q3關斷的關斷閾值電壓;
步驟五、根據公式選取構成前級輸出濾波及儲能電路的電容C1的容值;其中,Iload為負載的額定電流,T為交流電源的周期,ΔV為前級預穩(wěn)壓電路輸出電壓的紋波;
步驟六、連接開關電路、開關控制電路、前級輸入電壓采樣電路、前級輸出電壓采樣電路和前級輸出濾波及儲能電路,組成前級預穩(wěn)壓電路,其具體過程如下:
步驟601、連接開關電路:將NMOS管Q3的漏極與電阻R9的一端連接,并引出導線,作為開關電路的電壓輸入端;將NMOS管Q3的柵極與電阻R9的另一端連接,并引出導線,作為開關電路的開關控制信號輸入端,將NMOS管Q3的源極引出導線,作為開關電路的輸出端;
步驟602、連接前級輸入電壓采樣電路:將電阻R1和電阻R2串聯(lián),并將串聯(lián)后的電阻R1和電阻R2的一端與開關電路的電壓輸入端連接,將串聯(lián)后的電阻R1和電阻R2的另一端接地,將電阻R1和電阻R2的連接端引出導線,作為前級輸入電壓采樣電路的輸出端;
步驟603、連接前級輸出電壓采樣電路:將電阻R6和電阻R7串聯(lián),并將串聯(lián)后的電阻R6和電阻R7的一端與前級輸出濾波及儲能電路的輸入端連接,將串聯(lián)后的電阻R6和電阻R7的另一端接地,將電阻R6和電阻R7的連接端引出導線,作為前級輸出電壓采樣電路的輸出端;
步驟604、連接開關控制電路:將比較器U1的同相輸入端與參考電壓源V2的正極輸出端連接,將參考電壓源V2的負極輸出端接地,將比較器U1的反相輸入端與前級輸入電壓采樣電路的輸出端連接;將比較器U2的同相輸入端與參考電壓源V3的正極輸出端連接,將參考電壓源V3的負極輸出端接地,將比較器U2的反相輸入端與前級輸出電壓采樣電路的輸出端連接;將二輸入與非門U3的兩個輸入端分別與比較器U1的輸出端和比較器U2的輸出端連接,將二輸入與非門U3的輸出端與NMOS管Q2的柵極連接,將NMOS管Q2的漏極引出導線,作為開關控制電路的輸出端,將NMOS管Q2的源極接地;
步驟605、連接前級輸出濾波及儲能電路:將電容C1的一端與開關電路的輸出端連接,將電容C1的另一端接地;
步驟七、選擇組成電壓調整電路的合適參數(shù)的PMOS管Q1:選取耐壓值大于VD,max的PMOS管型號作為PMOS管Q1,其中,VD,max為前級預穩(wěn)壓電路的最大輸出電壓;
步驟八、選擇組成誤差放大電路的合適參數(shù)的誤差放大器X1和參考電壓源V3,其具體過程如下:
步驟801、選取開環(huán)電壓增益不小于70dB,帶寬不小于100kHz的誤差放大器型號作為誤差放大器X1;
步驟802、選取能夠輸出1.235V參考電壓的參考電壓源型號作為參考電壓源V3;
步驟九、根據公式選取組成前級輸出電壓采樣電路的電阻R4和電阻R5的阻值;其中,V3為參考電壓源V3的輸出電壓;
步驟十、連接電壓調整電路、次級輸出電壓采樣電路和誤差放大電路,組成次級LDO電路,其具體過程如下:
步驟1001、連接電壓調整電路:將PMOS管Q1的漏極引出導線,作為電壓調整電路的電壓輸入端;將PMOS管Q1的柵極引出導線,作為電壓調整電路的控制信號輸入端;將PMOS管Q1的漏極引出導線,作為電壓調整電路的輸出端;
步驟1002、連接次級輸出電壓采樣電路:將電阻R4和電阻R5串聯(lián),并將串聯(lián)后的電阻R4和電阻R5的一端與電壓調整電路的輸出端連接,將串聯(lián)后的電阻R6和電阻R7的另一端接地,將電阻R4和電阻R5的連接端引出導線,作為次級輸出電壓采樣電路的輸出端;
步驟1003、連接誤差放大電路:將誤差放大器X1的同相輸入端與次級輸出電壓采樣電路的輸出端連接,將誤差放大器X1的反相輸入端與參考電壓源V4的正極輸出端連接,將參考電壓源V4的負極輸出端接地,將誤差放大器X1的輸出端與電壓調整電路的控制信號輸入端連接;
步驟十一、連接前級預穩(wěn)壓電路和次級LDO電路,組成兩級穩(wěn)壓調節(jié)電路,其具體過程為:將電壓調整電路的電壓輸入端與開關電路的輸出端連接。
本發(fā)明技術與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點:
1、本發(fā)明兩級穩(wěn)壓調節(jié)電路的電路結構簡單、設計合理、實現(xiàn)方便且成本低。
2、本發(fā)明兩級穩(wěn)壓調節(jié)電路使用時,無需采用變壓器和電感即可直接接入經過整流的市電,便于集成。
3、本發(fā)明的兩級穩(wěn)壓調節(jié)電路,采用了NMOS管和PMOS管,用于制成集成穩(wěn)壓器時,能夠實現(xiàn)集成穩(wěn)壓器的低功耗。
4、本發(fā)明的兩級穩(wěn)壓調節(jié)電路,經過預穩(wěn)壓電路輸出一個帶有紋波的直流電壓,再經過次級LDO電路調節(jié)輸出電壓,能夠使得輸出電壓更可靠、更穩(wěn)定。
5、本發(fā)明兩級穩(wěn)壓調節(jié)電路的穩(wěn)壓方法的方法步驟簡單,設計合理,實現(xiàn)方便。
6、本發(fā)明兩級穩(wěn)壓調節(jié)電路的設計方法的方法步驟簡單,設計合理,實現(xiàn)方便,能夠設計出穩(wěn)定可靠的兩級LDO電路。
7、本發(fā)明的實用性強,使用效果好,具有更好的推廣應用價值。
綜上所述,本發(fā)明的電路結構簡單,功耗低,成本低,紋波小,穩(wěn)定性高,可靠性高,實用性強,使用效果好,具有更好的推廣應用價值。
下面通過附圖和實施例,對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。
附圖說明
圖1為本發(fā)明兩級穩(wěn)壓調節(jié)電路的電路原理框圖。
圖2為本發(fā)明兩級穩(wěn)壓調節(jié)電路的電路原理圖。
圖3為本發(fā)明兩級穩(wěn)壓調節(jié)電路的穩(wěn)壓方法的方法流程框圖。
圖4為本發(fā)明兩級穩(wěn)壓調節(jié)電路的設計方法的方法流程框圖。
附圖標記說明:
1—前級預穩(wěn)壓電路; 2—開關電路; 3—前級輸出濾波及儲能電路;
4—前級輸入電壓采樣電路; 5—前級輸出電壓采樣電路;
6—開關控制電路; 7—次級輸出電壓采樣電路;
8—誤差放大電路; 9—電壓調整電路; 10—次級LDO電路。
具體實施方式
如圖1所示,本發(fā)明的兩級穩(wěn)壓調節(jié)電路,包括前級預穩(wěn)壓電路1和次級LDO電路10,所述前級預穩(wěn)壓電路1包括開關電路2和開關控制電路6,所述開關電路2的電壓輸入端為所述兩級穩(wěn)壓調節(jié)電路的輸入端VIN,所述開關電路2的電壓輸入端接有前級輸入電壓采樣電路4,所述開關電路2的輸出端接有前級輸出濾波及儲能電路3,所述前級輸出濾波及儲能電路3的輸入端接有前級輸出電壓采樣電路5,所述前級輸入電壓采樣電路4的輸出端和前級輸出電壓采樣電路5的輸出端均與開關控制電路6的輸入端連接,所述開關電路2的開關控制信號輸入端與開關控制電路6的輸出端連接;所述次級LDO電路10包括依次連接的電壓調整電路9、次級輸出電壓采樣電路7和誤差放大電路8,所述電壓調整電路9的電壓輸入端與開關電路2的輸出端連接,所述電壓調整電路9的控制信號輸入端與誤差放大電路8的輸出端連接,所述電壓調整電路9的輸出端為所述兩級穩(wěn)壓調節(jié)電路的輸出端VOUT。
具體實施時,輸入電壓(由市電經過整流電路整流得到)經過前級預穩(wěn)壓電路1得到了較穩(wěn)定電壓,再經過次級LDO電路10實現(xiàn)了輸出電壓的高穩(wěn)定。
如圖2所示,本實施例中,所述開關電路2包括NMOS管Q3和電阻R9,所述NMOS管Q3的漏極與電阻R9的一端連接且為開關電路2的電壓輸入端,所述NMOS管Q3的柵極與電阻R9的另一端連接且為開關電路2的開關控制信號輸入端,所述NMOS管Q3的源極為開關電路2的輸出端。
本實施例中,所述NMOS管Q3的型號為IRF431。
如圖2所示,本實施例中,所述開關控制電路6包括比較器U1、比較器U2、二輸入與非門U3、參考電壓源V1、參考電壓源V2和NMOS管Q2,所述比較器U1的同相輸入端與參考電壓源V1的正極輸出端連接,所述參考電壓源V1的負極輸出端接地,所述比較器U1的反相輸入端為開關控制電路6的第一輸入端且與前級輸入電壓采樣電路4的輸出端連接;所述比較器U2的同相輸入端與參考電壓源V2的正極輸出端連接,所述參考電壓源V2的負極輸出端接地,所述比較器U2的反相輸入端為開關控制電路6的第二輸入端且與前級輸出電壓采樣電路5的輸出端連接;所述二輸入與非門U3的兩個輸入端分別與比較器U1的輸出端和比較器U2的輸出端連接,所述二輸入與非門U3的輸出端與NMOS管Q2的柵極連接,所述NMOS管Q2的漏極為開關控制電路6的輸出端,所述NMOS管Q2的源極接地。
本實施例中,所述比較器U1和比較器U2的型號均為LM393,所述二輸入與非門U3的型號為CD4011,所述NMOS管Q2的型號為IRF720A,所述參考電壓源V1和參考電壓源V2的型號均為LM4140。
如圖2所示,本實施例中,所述前級輸入電壓采樣電路4包括串聯(lián)的電阻R1和電阻R2,串聯(lián)后的電阻R1和電阻R2的一端與開關電路2的電壓輸入端連接,串聯(lián)后的電阻R1和電阻R2的另一端接地,所述電阻R1和電阻R2的連接端為前級輸入電壓采樣電路4的輸出端。所述前級輸出電壓采樣電路5包括串聯(lián)的電阻R6和電阻R7,串聯(lián)后的電阻R6和電阻R7的一端與前級輸出濾波及儲能電路3的輸入端連接,串聯(lián)后的電阻R6和電阻R7的另一端接地,所述電阻R6和電阻R7的連接端為前級輸出電壓采樣電路5的輸出端。所述前級輸出濾波及儲能電路3包括電容C1,所述電容C1的一端為前級輸出濾波及儲能電路3的輸入端且與開關電路2的輸出端連接,所述電容C1的另一端接地。
如圖2所示,本實施例中,所述電壓調整電路9包括PMOS管Q1,所述PMOS管Q1的漏極為電壓調整電路9的電壓輸入端,所述PMOS管Q1的柵極為電壓調整電路9的控制信號輸入端,所述PMOS管Q1的漏極為電壓調整電路9的輸出端。所述次級輸出電壓采樣電路7包括串聯(lián)的電阻R4和電阻R5,串聯(lián)后的電阻R4和電阻R5的一端與電壓調整電路9的輸出端連接,串聯(lián)后的電阻R6和電阻R7的另一端接地,所述電阻R4和電阻R5的連接端為次級輸出電壓采樣電路7的輸出端。所述誤差放大電路8包括誤差放大器X1和參考電壓源V3,所述誤差放大器X1的同相輸入端與次級輸出電壓采樣電路7的輸出端連接,所述誤差放大器X1的反相輸入端與參考電壓源V3的正極輸出端連接,所述參考電壓源V3的負極輸出端接地,所述誤差放大器X1的輸出端為誤差放大電路8的輸出端且與電壓調整電路9的控制信號輸入端連接。
本實施例中,所述PMOS管Q1的型號為IRF720A,所述誤差放大器X1的型號為LM358,所述參考電壓源V3的型號為LM385。
如圖3所示,本發(fā)明的兩級穩(wěn)壓調節(jié)電路的穩(wěn)壓方法,包括以下步驟:
步驟A、前級預穩(wěn)壓電路1對市電經過整流電路整流輸出給其的半正弦波電壓進行預穩(wěn)壓:整流電路輸出電壓的半正弦波上升段,電壓從零開始逐漸增大,當開關電路2的電壓輸入端電壓增大到能夠使開關電路2導通時,開關電路2導通,前級輸出濾波及儲能電路3開始儲能;同時,前級輸入電壓采樣電路4對開關電路2的電壓輸入端電壓進行實時檢測并將檢測到的電壓輸出給開關控制電路6,開關控制電路6將前級輸入電壓采樣電路4檢測到的電壓與預設的NMOS管Q3的第一關斷閾值電壓進行比較,隨著開關電路2的電壓輸入端電壓進一步增大,當前級輸入電壓采樣電路4檢測到的電壓大于預設的NMOS管Q3的第一關斷閾值電壓時,開關控制電路6控制開關電路2關斷,前級輸出濾波及儲能電路3放電,輸出電壓給次級LDO電路10;整流電路輸出電壓增大到峰值后進入半正弦波下降段,電壓從峰值開始逐漸減小,在前級輸入電壓采樣電路4檢測到的電壓大于預設的NMOS管Q3的第一關斷閾值電壓時,開關電路2一直處在關斷狀態(tài),同時,前級輸出電壓采樣電路5對前級輸出濾波及儲能電路3的入出端電壓進行實時檢測并將檢測到的電壓輸出給開關控制電路6,開關控制電路6將前級輸出電壓采樣電路5檢測到的電壓與預設的NMOS管Q3的第二關斷閾值電壓進行比較;隨著開關電路2的電壓輸入端電壓進一步減小,當前級輸入電壓采樣電路4檢測到的電壓小于預設的NMOS管Q3的第一關斷閾值電壓,且前級輸出電壓采樣電路5檢測到的電壓大于預設的NMOS管Q3的第二關斷閾值電壓時,開關電路2仍然關斷,前級輸出濾波及儲能電路3繼續(xù)放電,輸出電壓給次級LDO電路10;隨著開關電路2的電壓輸入端電壓進一步減小,當前級輸出電壓采樣電路5檢測到的電壓小于預設的NMOS管Q3的第二關斷閾值電壓時,開關控制電路6控制開關電路2導通,前級輸出濾波及儲能電路3再次開始儲能,同時輸出電壓給次級LDO電路10;當開關電路2的電壓輸入端電壓減小到不足以使開關電路2導通時,開關電路2關斷,前級輸出濾波及儲能電路3放電,輸出電壓給次級LDO電路10,直到整流電路輸出電壓的下一個周期的半正弦波上升段;其中,所述NMOS管Q3的第一關斷閾值電壓為開關控制電路6根據前級輸入電壓采樣電路4采樣電壓控制NMOS管Q3關斷的關斷閾值電壓;所述NMOS管Q3的第二關斷閾值電壓為開關控制電路6根據前級輸出電壓采樣電路5采樣電壓控制NMOS管Q3關斷的關斷閾值電壓;
結合具體電路,步驟A的具體過程為:整流電路輸出電壓的半正弦波上升段,電壓從零開始逐漸增大,當開關電路2的電壓輸入端電壓增大到使NMOS管Q3的柵源電壓大于NMOS管Q3的導通閾值電壓時,NMOS管Q3導通,電容C1開始儲能;同時,前級輸入電壓采樣電路4對開關電路2的電壓輸入端電壓進行實時檢測并將檢測到的電壓輸出給開關控制電路6,開關控制電路6中的比較器U1將前級輸入電壓采樣電路4檢測到的電壓與參考電壓源V1提供給其的參考電壓進行比較,隨著開關電路2的電壓輸入端電壓進一步增大,當前級輸入電壓采樣電路4檢測到的電壓大于參考電壓源V1提供的參考電壓時,比較器U1輸出低電平,二輸入與非門U3輸出高電平,NMOS管Q2導通,NMOS管Q3關斷,電容C1放電,輸出電壓給次級LDO電路10;整流電路輸出電壓增大到峰值后進入半正弦波下降段,電壓從峰值開始逐漸減小,在前級輸入電壓采樣電路4檢測到的電壓大于參考電壓源V1提供的參考電壓時,NMOS管Q3一直處在關斷狀態(tài),同時,前級輸出電壓采樣電路5對前級輸出濾波及儲能電路3的入出端電壓進行實時檢測并將檢測到的電壓輸出給開關控制電路6,開關控制電路6中的比較器U2將前級輸出電壓采樣電路5檢測到的電壓與參考電壓源V2提供給其的參考電壓進行比較;隨著開關電路2的電壓輸入端電壓進一步減小,當前級輸入電壓采樣電路4檢測到的電壓小于參考電壓源V1提供的參考電壓,且前級輸出電壓采樣電路5檢測到的電壓大于參考電壓源V2提供的參考電壓時,比較器U1輸出高電平,比較器U2輸出低電平,二輸入與非門U3輸出高電平,NMOS管Q2導通,NMOS管Q3仍然關斷,電容C1繼續(xù)放電,輸出電壓給次級LDO電路10;隨著開關電路2的電壓輸入端電壓進一步減小,當前級輸出電壓采樣電路5檢測到的電壓小于參考電壓源V2提供的參考電壓時,比較器U2輸出高電平,二輸入與非門U3輸出低電平,NMOS管Q2關斷,NMOS管Q3導通,電容C1再次開始儲能,同時輸出電壓給次級LDO電路10;當開關電路2的電壓輸入端電壓減小到使NMOS管Q3的柵源電壓小于NMOS管Q3的導通閾值電壓時,NMOS管Q3關斷,電容C1放電,輸出電壓給次級LDO電路10,直到整流電路輸出電壓的下一個周期的半正弦波上升段;
前級預穩(wěn)壓電路1通過以上不斷地采樣、控制,使開關管Q3導通或關斷,電容C1周期性充放電,最終使前級預穩(wěn)壓電路1輸出的電壓穩(wěn)定在通過參考電壓源V1和參考電壓源V2設定的范圍內。
步驟B、次級LDO電路10對前級預穩(wěn)壓電路1輸出給其的電壓進行進一步穩(wěn)壓:當前級預穩(wěn)壓電路1輸出的電壓有減小的趨勢,致使次級LDO電路10輸出的電壓有減小的趨勢時,次級輸出電壓采樣電路7檢測到的電壓減小,誤差放大電路8輸出的電壓也減小,電壓調整電路9檢測到誤差放大電路8輸出的電壓減小時,調整流過電壓調整電路9的電流增大,使次級LDO電路10輸出的電壓增大,保證次級LDO電路10輸出電壓穩(wěn)定;當前級預穩(wěn)壓電路1輸出的電壓有增大的趨勢,致使次級LDO電路10輸出的電壓有增大的趨勢時,次級輸出電壓采樣電路7檢測到的電壓增大,誤差放大電路8輸出的電壓也增大,電壓調整電路9檢測到誤差放大電路8輸出的電壓增大時,調整流過電壓調整電路9的電流減小,使次級LDO電路10輸出的電壓減小,保證次級LDO電路10輸出電壓穩(wěn)定。
結合具體電路,步驟B的具體過程為:當前級預穩(wěn)壓電路1輸出的電壓有減小的趨勢,致使次級LDO電路10輸出的電壓有減小的趨勢時,次級輸出電壓采樣電路7檢測到的電壓減小,誤差放大器X1輸出的電壓也減小(即電壓調整電路9檢測到了誤差放大器X1輸出的電壓減小),PMOS管Q1的柵源電壓增大,流過PMOS管Q1電流增大,使次級LDO電路10輸出的電壓增大,保證次級LDO電路10輸出電壓穩(wěn)定;當前級預穩(wěn)壓電路1輸出的電壓有增大的趨勢,致使次級LDO電路10輸出的電壓有增大的趨勢時,次級輸出電壓采樣電路7檢測到的電壓增大,誤差放大器X1輸出的電壓也增大(即電壓調整電路9檢測到了誤差放大器X1輸出的電壓增大),PMOS管Q1的柵源電壓減小,流過PMOS管Q1電流減小,使次級LDO電路10輸出的電壓減小,保證次級LDO電路10輸出電壓穩(wěn)定。
如圖4所示,本發(fā)明的兩級穩(wěn)壓調節(jié)電路的設計方法,包括以下步驟:
步驟一、選擇組成開關電路2的合適參數(shù)的NMOS管Q3和電阻R9,其具體過程如下:
步驟101、選取NMOS管Q3,具體過程為:
步驟1011、根據公式VQ3,max=Vin,max計算NMOS管Q3所需承受的最大電壓VQ3,max,其中,Vin,max為所述兩級穩(wěn)壓調節(jié)電路的最大輸入電壓;
本實施例中,Vin,max=375V,VQ3,max=375V;
步驟1012、選取耐壓值大于VQ3,max的NMOS管型號作為NMOS管Q3;
本實施例中,所述NMOS管Q3的型號為IRF431;
步驟102、根據1kΩ<R9<100kΩ選取電阻R9的阻值;
本實施例中,電阻R9的阻值選取為10kΩ;電阻R9為NMOS管Q3柵極提供驅動電壓;
步驟二、選擇組成開關電路2的合適參數(shù)的比較器U1、比較器U2、二輸入與非門U3、參考電壓源V1、參考電壓源V2和NMOS管Q2,其具體過程如下:
步驟201、選取單電源供電且供電電壓為5V且傳輸時延不大于250ns的比較器型號作為比較器U1和比較器U2;
本實施例中,所述比較器U1和比較器U2的型號均為LM393;
步驟202、選取任意型號的二輸入與非門作為二輸入與非門U3;
本實施例中,所述二輸入與非門U3的型號為CD4011;
步驟203、選取NMOS管Q2,具體過程為:
步驟2031、根據公式VQ2,max=Vin,max計算NMOS管Q2所需承受的最大電壓VQ2,max,其中,Vin,max為所述兩級穩(wěn)壓調節(jié)電路的最大輸入電壓;
本實施例中,Vin,max=375V,VQ2,max=375V;
步驟2032、選取耐壓值大于VQ2,max的NMOS管型號作為NMOS管Q2;
本實施例中,所述NMOS管Q2的型號為IRF720A;
步驟204、選取能夠輸出2V參考電壓的參考電壓源型號作為參考電壓源V1;
本實施例中,所述參考電壓源V1的型號為LM4140;
步驟205、選取能夠輸出2V參考電壓的參考電壓源型號作為參考電壓源V2;
本實施例中,所述參考電壓源V2的型號為LM4140;
步驟三、根據公式選取組成前級輸入電壓采樣電路4的電阻R1和電阻R2的阻值;其中,V1為參考電壓源V1的輸出電壓,VQ3為開關控制電路6根據前級輸入電壓采樣電路4采樣電壓控制NMOS管Q3關斷的關斷閾值電壓;
本實施例中,V1=2V,VQ3=35V,選取電阻R1的阻值為15kΩ,電阻R2的阻值為1kΩ;
具體實施時,NMOS管Q3選定后,其導通閾值電壓VQ3就確定了;電阻R1和電阻R2的阻值盡量取大,來降低電阻R1和電阻R2的功耗;
步驟四、根據公式選取組成前級輸出電壓采樣電路5的電阻R6和電阻R7的阻值;其中,V2為參考電壓源V2的輸出電壓,VC1為開關控制電路6根據前級輸出電壓采樣電路5采樣電壓控制NMOS管Q3關斷的關斷閾值電壓也為電容C1兩端的電壓;
本實施例中,V2=2V,VC1=14V,選取電阻R6的阻值為12kΩ,電阻R7的阻值為2kΩ;
具體實施時,控制NMOS管Q3關斷的閾值電壓為根據實際需要的設定值;電阻R6和電阻R7的阻值盡量取大,來降低電阻R6和電阻R7的功耗;
步驟五、根據公式選取構成前級輸出濾波及儲能電路3的電容C1的容值;其中,Iload為負載的額定電流,T為交流電源的周期,ΔV為前級預穩(wěn)壓電路1輸出電壓的紋波;
本實施例中,Iload=50mA,T=20ms,ΔV=1.5V,電容C1的容值為330μf;
具體實施時,負載的額定電流Iload和前級預穩(wěn)壓電路1輸出電壓的紋波ΔV為根據實際需要的設定值;ΔV的取值一般在1V~2V之間;
步驟六、連接開關電路2、開關控制電路6、前級輸入電壓采樣電路4、前級輸出電壓采樣電路5和前級輸出濾波及儲能電路3,組成前級預穩(wěn)壓電路1,其具體過程如下:
步驟601、連接開關電路2:將NMOS管Q3的漏極與電阻R9的一端連接,并引出導線,作為開關電路2的電壓輸入端;將NMOS管Q3的柵極與電阻R9的另一端連接,并引出導線,作為開關電路2的開關控制信號輸入端,將NMOS管Q3的源極引出導線,作為開關電路2的輸出端;
步驟602、連接前級輸入電壓采樣電路4:將電阻R1和電阻R2串聯(lián),并將串聯(lián)后的電阻R1和電阻R2的一端與開關電路2的電壓輸入端連接,將串聯(lián)后的電阻R1和電阻R2的另一端接地,將電阻R1和電阻R2的連接端引出導線,作為前級輸入電壓采樣電路4的輸出端;
步驟603、連接前級輸出電壓采樣電路5:將電阻R6和電阻R7串聯(lián),并將串聯(lián)后的電阻R6和電阻R7的一端與前級輸出濾波及儲能電路3的輸入端連接,將串聯(lián)后的電阻R6和電阻R7的另一端接地,將電阻R6和電阻R7的連接端引出導線,作為前級輸出電壓采樣電路5的輸出端;
步驟604、連接開關控制電路6:將比較器U1的同相輸入端與參考電壓源V2的正極輸出端連接,將參考電壓源V2的負極輸出端接地,將比較器U1的反相輸入端與前級輸入電壓采樣電路4的輸出端連接;將比較器U2的同相輸入端與參考電壓源V3的正極輸出端連接,將參考電壓源V3的負極輸出端接地,將比較器U2的反相輸入端與前級輸出電壓采樣電路5的輸出端連接;將二輸入與非門U3的兩個輸入端分別與比較器U1的輸出端和比較器U2的輸出端連接,將二輸入與非門U3的輸出端與NMOS管Q2的柵極連接,將NMOS管Q2的漏極引出導線,作為開關控制電路6的輸出端,將NMOS管Q2的源極接地;
步驟605、連接前級輸出濾波及儲能電路3:將電容C1的一端與開關電路2的輸出端連接,將電容C1的另一端接地;
步驟七、選擇組成電壓調整電路9的合適參數(shù)的PMOS管Q1:選取耐壓值大于VD,max的PMOS管型號作為PMOS管Q1,其中,VD,max為前級預穩(wěn)壓電路1的最大輸出電壓;
本實施例中,VD,max=14V;所述PMOS管Q1的型號為2N7002;
具體實施時,前級預穩(wěn)壓電路1的輸出電壓VD和所述兩級穩(wěn)壓調節(jié)電路的輸出電壓VOUT為根據實際需要的設定值;
步驟八、選擇組成誤差放大電路8的合適參數(shù)的誤差放大器X1和參考電壓源V3,其具體過程如下:
步驟801、選取開環(huán)電壓增益不小于70dB,帶寬不小于100kHz的誤差放大器型號作為誤差放大器X1;
本實施例中,所述誤差放大器X1的型號為LM358;
步驟802、選取能夠輸出1.235V參考電壓的參考電壓源型號作為參考電壓源V3;
本實施例中,所述參考電壓源V3的型號為LM385;
步驟九、根據公式選取組成前級輸出電壓采樣電路5的電阻R4和電阻R5的阻值;其中,V3為參考電壓源V3的輸出電壓;
本實施例中,V3=1.235V,VOUT=12V,選取電阻R4的阻值為9.1kΩ,電阻R5的阻值為1kΩ;
具體實施時,電阻R4和電阻R5的阻值盡量取大,來降低電阻R4和電阻R5的功耗;
步驟十、連接電壓調整電路9、次級輸出電壓采樣電路7和誤差放大電路8,組成次級LDO電路10,其具體過程如下:
步驟1001、連接電壓調整電路9:將PMOS管Q1的漏極引出導線,作為電壓調整電路9的電壓輸入端;將PMOS管Q1的柵極引出導線,作為電壓調整電路9的控制信號輸入端;將PMOS管Q1的漏極引出導線,作為電壓調整電路9的輸出端;
步驟1002、連接次級輸出電壓采樣電路7:將電阻R4和電阻R5串聯(lián),并將串聯(lián)后的電阻R4和電阻R5的一端與電壓調整電路9的輸出端連接,將串聯(lián)后的電阻R6和電阻R7的另一端接地,將電阻R4和電阻R5的連接端引出導線,作為次級輸出電壓采樣電路7的輸出端;
步驟1003、連接誤差放大電路8:將誤差放大器X1的同相輸入端與次級輸出電壓采樣電路7的輸出端連接,將誤差放大器X1的反相輸入端與參考電壓源V4的正極輸出端連接,將參考電壓源V4的負極輸出端接地,將誤差放大器X1的輸出端與電壓調整電路9的控制信號輸入端連接;
步驟十一、連接前級預穩(wěn)壓電路1和次級LDO電路10,組成兩級穩(wěn)壓調節(jié)電路,其具體過程為:將電壓調整電路9的電壓輸入端與開關電路2的輸出端連接。
以上所述,僅是本發(fā)明的較佳實施例,并非對本發(fā)明作任何限制,凡是根據本發(fā)明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化,均仍屬于本發(fā)明技術方案的保護范圍內。