專利名稱：穩(wěn)壓器用的限流保護(hù)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源裝置，更詳細(xì)地說(shuō)，涉及限制穩(wěn)壓器等電路輸出電流用的限流保護(hù)電路。
穩(wěn)壓器預(yù)定在負(fù)載阻抗變化過(guò)程中提供恒定的電壓。負(fù)載阻抗增大時(shí)，穩(wěn)壓器要求較少的電流來(lái)保持負(fù)載的恒定電壓。反之，負(fù)載阻抗減小時(shí)，需要較多的電流來(lái)保持相同的恒定電壓。當(dāng)維持恒定電壓所需的輸出電流大于穩(wěn)壓器功率晶體管的安全工作條件時(shí)，需要限流保護(hù)電路來(lái)限制輸出電流。
按照先有技術(shù)的帶有限流保護(hù)電路12的穩(wěn)壓器10舉例示于

圖1。穩(wěn)壓器10包括誤差放大器14，后者具有非反相輸入端，用來(lái)接收相當(dāng)于穩(wěn)壓器10要求的輸出電壓Vout的基準(zhǔn)電壓Vref。誤差放大器14的反相輸入端連接到穩(wěn)壓器10的輸出端16。誤差放大器14和輸出端16之間的這種連接形成負(fù)反饋回路，用來(lái)穩(wěn)定輸出電壓Vout。
誤差放大器14與把輸出電壓Vout維持在基準(zhǔn)電壓Vref上所需的電流量成正比地驅(qū)動(dòng)功率晶體管18的控制端。若輸出電壓Vout開(kāi)始降低到基準(zhǔn)電壓Vref以下，則誤差放大器14的輸出使功率晶體管18的控制端的電壓增大，從而使更多的電流流向輸出端16，使輸出電壓Vout上升。
舉例示于圖1的限流保護(hù)電路12包括限流開(kāi)關(guān)晶體管20和電流檢測(cè)電阻22。電流檢測(cè)電阻22阻值一般都非常低，能夠處理功率晶體管18的大電流。隨著流過(guò)功率晶體管18和電流檢測(cè)電阻22的電流增大，電流檢測(cè)電阻22兩端的電壓降相應(yīng)增大?？梢赃@樣選擇電流檢測(cè)電阻22的電阻，使得電流達(dá)到不安全電平時(shí)限流開(kāi)關(guān)晶體管22導(dǎo)通。
隨著負(fù)載電流增大，電流檢測(cè)電阻22使限流開(kāi)關(guān)晶體管20導(dǎo)通。從連接到限流開(kāi)關(guān)晶體管20的第一導(dǎo)電端的電流源24流出的偏置電流Ib把功率晶體管18可用的驅(qū)動(dòng)電流分流。這便限制了輸出電流Iout。
隨著輸出負(fù)載增大，功率晶體管18的驅(qū)動(dòng)電流Id減小?？梢赃@樣選擇電流源24、功率晶體管18和限流開(kāi)關(guān)晶體管20的特性，使得可以限制功率晶體管18提供給負(fù)載的最大輸出電流Iout。這樣，限流開(kāi)關(guān)晶體管20和電流檢測(cè)電阻22在過(guò)流狀態(tài)過(guò)程中通過(guò)控制通往功率晶體管18的驅(qū)動(dòng)電流Id來(lái)限制功率晶體管18的輸出電流Iout。
為了舉例說(shuō)明限流保護(hù)電路12的操作，功率晶體管18的安全工作電流可以限制為1安，限流開(kāi)關(guān)晶體管20的正向偏壓可以是約0.7伏。電流檢測(cè)電阻的電阻可以是約為0.7歐(亦即，0.7伏/1安)。
為了把輸出電流Iout限制為1安，限流保護(hù)電路12約需0.7歐的電阻。在1安下，電流檢測(cè)電阻22兩端的電壓約為0.7伏。于是，限流開(kāi)關(guān)晶體管20便開(kāi)始從功率晶體管18控制端把電流Id分流，使之與工作輸出電流Iout一樣大。
盡管限流保護(hù)電路12在負(fù)載阻抗變化過(guò)程中提供恒定的電壓，但圖1所公開(kāi)的穩(wěn)壓器有兩個(gè)缺點(diǎn)。首先，電流檢測(cè)電阻22消耗數(shù)量相當(dāng)大的電力。例如，若輸出電流Iout為1安，則電流檢測(cè)電阻22的電阻消耗為0.7瓦。
其次，輸出電流Iout對(duì)溫度變化敏感。例如，假定限流開(kāi)關(guān)晶體管20具有約-2mV/℃的負(fù)溫度系數(shù)Tcf，電流檢測(cè)電阻22具有約幾千ppm(百萬(wàn)分之一)/℃的正溫度系數(shù)。若溫度上升到100℃，則加在功率晶體管18的控制端的電壓從0.7降低到0.55伏，電流檢測(cè)電阻22的電阻因而增大。因此，輸出電流Iout從1安降低至0.8安。
鑒于上述背景，本發(fā)明的目的是把檢測(cè)穩(wěn)壓器輸出電流用的電流檢測(cè)電阻的功率耗損減到最小。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是限制穩(wěn)壓器的輸出電流，使得該輸出電流對(duì)溫度變化不敏感。
按照本發(fā)明的這些和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)是由一種穩(wěn)壓器提供的，它包括接收驅(qū)動(dòng)電流的功率晶體管和連接到該晶體管的限流保護(hù)電路。
限流保護(hù)電路最好包括第一電阻，亦即連接到功率晶體管的檢測(cè)輸出電流用的電流檢測(cè)電阻；連接到功率晶體管和第一電阻的限流開(kāi)關(guān)晶體管；和電流發(fā)生器以及與之相連的第二電阻。電流發(fā)生器和第二電阻使限流開(kāi)關(guān)晶體管偏置，以便根據(jù)流過(guò)第一電阻的輸出電流超過(guò)閾值而使驅(qū)動(dòng)電流從功率晶體管分流。第一電阻的阻值小于第二電阻的阻值。因而，最好使第一電阻比其他情況下小得多，以此減小功率消耗。
第一電阻的溫度系數(shù)最好小于第二電阻的溫度系數(shù)。更詳細(xì)地說(shuō)，第二電阻的溫度系數(shù)根據(jù)第一電阻的溫度系數(shù)來(lái)確定，使得輸出電流對(duì)溫度變化不敏感。換句話說(shuō)，這樣選擇第二電阻，使得要求的溫度系數(shù)與第一電阻的溫度系數(shù)平衡。這有利地使穩(wěn)壓器具有對(duì)溫度變化不敏感的最大輸出電流。
電流發(fā)生器最好包括電流源和至少一個(gè)連接到所述電流源的晶體管。所述至少一個(gè)晶體管最好包括連接在一起的第一和第二晶體管。第一晶體管包括連接到第一基準(zhǔn)電壓的第一導(dǎo)電端和連接到第一電阻的第二導(dǎo)電端。第二晶體管包括連接到第一晶體管控制端的控制端、連接到第一基準(zhǔn)電壓并且連接到限流開(kāi)關(guān)晶體管的控制端的第一導(dǎo)電端、和連接到第二電阻的第二導(dǎo)電端。
第一晶體管、第二晶體管和功率晶體管每一個(gè)都最好包括NPN雙極晶體管。第一晶體管的第二導(dǎo)電端限定具有第一面積的發(fā)射極，而第二晶體管的第二導(dǎo)電端限定具有最好等于第一面積的第二面積的發(fā)射極。于是第一和第二晶體管便具有相等的發(fā)射極面積，使得各自的控制電壓隨溫度具有相同的變化。
限流保護(hù)電路最好還包括連接在一起的第三晶體管和第四晶體管。第三晶體管最好包括連接到第一基準(zhǔn)電壓的第一導(dǎo)電端和連接到第一晶體管的第一導(dǎo)電端的第二導(dǎo)電端。第四晶體管最好包括連接到第三晶體管的控制端的控制端、連接到第一基準(zhǔn)電壓的第一導(dǎo)電端和連接到第二晶體管的第一導(dǎo)電端的第二導(dǎo)電端。第三晶體管和第四晶體管最好各自包括PNP雙極晶體管。
本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及限制穩(wěn)壓器輸出電流的方法，它包括向連接到穩(wěn)壓器的功率晶體管提供驅(qū)動(dòng)電流；利用連接到功率晶體管的第一電阻檢測(cè)輸出電流；以及利用電流發(fā)生器和與之相連的第二電阻產(chǎn)生偏置電流。所述方法最好還包括利用所述偏置電流給連接到功率晶體管和第一電阻的限流開(kāi)關(guān)晶體管加偏壓，以便隨著流過(guò)電流檢測(cè)電阻的輸出電流超過(guò)閾值而使驅(qū)動(dòng)電流從功率晶體管分流。
第一電阻的阻值最好小于第二電阻的阻值。因而，可以有利地使第一電阻比相反情況下的值小得多，以此減小功率消耗。第一電阻的溫度系數(shù)最好小于第二電阻的溫度系數(shù)，以便使輸出電流對(duì)溫度變化不敏感。
圖1是按照先有技術(shù)的穩(wěn)壓器的限流保護(hù)電路的示意圖；圖2是按照本發(fā)明的穩(wěn)壓器的限流保護(hù)電路的示意圖；圖3是舉例說(shuō)明按照本發(fā)明的穩(wěn)壓器的輸出電流隨溫度變化情況的曲線圖；以及圖4是舉例說(shuō)明按照本發(fā)明限制穩(wěn)壓器的輸出電流的方法的流程圖。
現(xiàn)將參照其中示出本發(fā)明的最佳實(shí)施例的附圖更全面地描述本發(fā)明。但是，本發(fā)明可以以許多不同的方式實(shí)現(xiàn)，而不應(yīng)解釋為僅限于這里提出的實(shí)施例。這些實(shí)施是為了徹底而完全地進(jìn)行這一公開(kāi)，并向本專業(yè)的技術(shù)人員充分地傳達(dá)本發(fā)明的范圍而提出的。所有附圖中相同的號(hào)碼表示相同的元件。為清楚起見(jiàn)，圖中各層和區(qū)域的尺寸可以是夸大的。
首先參見(jiàn)圖2，現(xiàn)將描述帶有按照本發(fā)明的限流保護(hù)電路42的穩(wěn)壓器40。穩(wěn)壓器40包括誤差放大器44，后者具有連接到相當(dāng)于穩(wěn)壓器要求的輸出電壓的第一基準(zhǔn)電壓Vref的非反相輸入端。誤差放大器44的反相輸入端連接到穩(wěn)壓器40的輸出端46，這便構(gòu)成負(fù)反饋回路，用來(lái)穩(wěn)定輸出電壓Vout。
功率晶體管48包括連接到誤差放大器44輸出端的控制端50，并包括連接到第二基準(zhǔn)電壓Vcc的第一導(dǎo)電端52。限流保護(hù)電路42連接到誤差放大器44和功率晶體管48，用來(lái)把輸出電流Iout限制在安全工作電平上。第一電流源45連接在第二基準(zhǔn)電壓Vcc和功率晶體管48的控制端50之間。
限流保護(hù)電路42包括第一電阻54，亦即電流檢測(cè)電阻，連接在功率晶體管48的第二導(dǎo)電端56和穩(wěn)壓器40的輸出端46之間，用來(lái)檢測(cè)輸出電流Iout。限流開(kāi)關(guān)晶體管58的第一導(dǎo)電端60連接到功率晶體管48的控制端50，而其第二導(dǎo)電端62連接到第一電阻54和功率晶體管48的第二導(dǎo)電端56之間的節(jié)點(diǎn)64上。驅(qū)動(dòng)電流Id是功率晶體管48用的驅(qū)動(dòng)電流。
第二電阻68的第一端子70連接到第一電阻54和功率晶體管48的第二導(dǎo)電端56之間的節(jié)點(diǎn)64上。正如下面將要詳細(xì)討論的，第二電阻68就各自的溫度系數(shù)而言與第一電阻54平衡，使得穩(wěn)壓器40的輸出電流Iout對(duì)溫度變化不敏感。另外，第二電阻68具有低電阻的要求。也正如下面將要更詳細(xì)地描述的，這有利地使第一電阻54耗散的功率可以相對(duì)較小。
第一晶體管72和第二晶體管74各自的控制端76，78連接在一起。第一晶體管72的第一導(dǎo)電端80通過(guò)第三晶體管82連接到第一基準(zhǔn)電壓Vcc，而其第二導(dǎo)電端79連接到穩(wěn)壓器40的輸出端46。
第二晶體管74的第一導(dǎo)電端86通過(guò)第四晶體管90連接到第一基準(zhǔn)電壓Vcc。第二晶體管74的第一導(dǎo)電端86還連接到限流開(kāi)關(guān)晶體管58的控制端92。第二晶體管的第二導(dǎo)電端77連接到第二電阻68的第二端94。
限流保護(hù)電路42還包括第五晶體管100，后者具有連接到第二基準(zhǔn)電壓Vcc的第一導(dǎo)電端102、連接到提供電流I1的第二電流源106的第二導(dǎo)電端104。第五晶體管100的控制端108連接到第三和第四晶體管82，90的控制端110，112。另外，第五晶體管100通過(guò)把控制端108連接到第二導(dǎo)電端104而配置成二極管。
更詳細(xì)地說(shuō)，第三和第四晶體管82，90配置成鏡反射(mirroringcurrent)電流I1用的電流鏡，而第一和第二晶體管72，74是第三和第四晶體管82，90的有源負(fù)載。第三和第四晶體管82，90分別根據(jù)電流I1提供工作電流I2和I3。第三晶體管82和第四晶體管90各自最好都包括PNP雙極晶體管。
第一晶體管72、第二晶體管74和功率晶體管48最好各自都包括NPN雙極晶體管。第一晶體管72的第二導(dǎo)電端79限定具有第一面積的發(fā)射極，而第二晶體管74的第二導(dǎo)電端77限定具有最好等于第一面積的第二面積的發(fā)射極。于是，第一和第二晶體管72，74具有相同的發(fā)射極面積，使得各自的控制電壓隨溫度具有相同的變化。
第一電阻54的溫度系數(shù)最好小于第二電阻68的溫度系數(shù)。更詳細(xì)地說(shuō)，第二電阻68的溫度系數(shù)根據(jù)第一電阻54的溫度系數(shù)確定，使得輸出電流Iout對(duì)溫度不敏感。換句話說(shuō)，這樣選擇第二電阻68，以便根據(jù)第一電阻54的溫度系數(shù)來(lái)平衡所要求的溫度系數(shù)。這有利地使穩(wěn)壓器40可以具有對(duì)溫度不敏感的最大輸出電流Iout。
這樣，限流保護(hù)電路42由限流開(kāi)關(guān)晶體管58、第一至第五晶體管72，74，82，90，100、第一電阻54和第二電阻68形成。如上所述，電流I0是電流I1和I2的源電流。電流Ib是功率晶體管48的偏置電流。
如上所述，若第二晶體管74的第二導(dǎo)電端77的面積等于A1，則第一晶體管72的第二導(dǎo)電端79的面積也等于A1。在正常狀態(tài)下，電流只流過(guò)第二晶體管74，沒(méi)有電流流入限流開(kāi)關(guān)晶體管58的控制端92。因而，限流開(kāi)關(guān)晶體管58截止。
當(dāng)輸出電流Iout增大到某個(gè)閾值時(shí)，電流I2的某一部分將分流到限流開(kāi)關(guān)晶體管58的控制端92，并令其導(dǎo)通。因而，限流開(kāi)關(guān)晶體管58減小流到功率晶體管48的控制端50的驅(qū)動(dòng)電流Id，以便對(duì)其保護(hù)。
假定第三晶體管82的第二導(dǎo)電端面積是第四晶體管90的第二導(dǎo)電端面積的A倍，則電流I1＝A*I2。再參見(jiàn)圖1，回路A內(nèi)的電壓測(cè)量值如下(Iout×R1)+(I2×R2)+Vbe4＝Vbe3(1)因?yàn)閂be3＝Vtln(I1/Is3)，Vbe4＝Vtln(I2/Is4)，I1＝A*I2，和Is3＝Is4，代入方程式(1)便得到以下方程式Vbe3=VtlnI1Is3]]>Vbe4=VtlnI2Is4]]>I1＝A×I2Is3＝Is4將其代入方程式(1)便得Iout=VtlnA-I2×R2R1--(2)]]>于是R1=VtlnA-I2×R2I0---(3)]]>當(dāng)Vt是熱電壓時(shí)，Vt＝26mV(毫伏)。電流Is是晶體管的反向飽和電流。作為示例，令電流Iout＝1安，A＝5，電流I2＝10微安，而第二電阻(R2)68＝2000歐。
則由方程式(3)得出第一電阻(R1)54具有21.8毫歐的電阻。因此，第一電阻54的阻值相對(duì)不大，功率耗散可以忽略不計(jì)。正如本專業(yè)的技術(shù)人員很容易想到的，第一電阻54可以是金屬電阻。
為了消除穩(wěn)壓器40的溫度敏感性，Vt、第一電阻54和第二電阻68的溫度系數(shù)(Tcf)的作用必須平衡。在正常情況下，熱電壓Vt和第一電阻54的溫度系數(shù)Tcf分別為3300ppm/℃(百萬(wàn)分之一/℃)和4000ppm/℃。因此，第二電阻68的選擇對(duì)穩(wěn)壓器40的性能有重大影響。
例如，令Tcft，Tcf1，Tcf2分別為熱電壓、第一電阻54和第二電阻68的溫度系數(shù)。溫度變化為ΔT，而溫度T+ΔT下的最大輸出電流為Iout’。由方程式(2)得到下列方程式Iout′=(1+Tcft·ΔT)VtlnA-I2×(1+Tcf2·ΔT)R2(1+Tcf1·ΔT)R1---(4)]]>用ΔIout＝Iout’-Iout，并設(shè)Δiout＝0，則得到下列方程式(1+Tcft×ΔT)VtlnA-I2×(1+Tcft×ΔT)×R2＝(1+Tcft×ΔT)(VtlnA-I2×R2) (5)若滿足方程式(5)，則Iout’＝Iout，正如舉例示于圖3的曲線93和95所充顯示的，Iout將對(duì)溫度不敏感。曲線93代表穩(wěn)壓器40的輸出電流Iout，正如這里所描述的，而同時(shí)曲線95代表舉例示于圖1的先有技術(shù)穩(wěn)壓器10的輸出電流Iout。由方程式(5)得，Vt×lnA×(Tcf1-Tcft)＝I2×R2×(Tcf1-Tcf2)(6)假定A＝5，電流I2＝10μA(微安)，第二電阻(R2)68＝2,000歐，熱電壓Vt＝26mV，Tcf1＝4000ppm/℃，而Tcft＝3300ppm/℃。把這些參數(shù)代入方程式(6)，便得到Tcf2＝2544ppm/℃。于是，第二電阻68具有約2544ppm/℃的Tcf。注入電阻(implant resistor)具有非常類似的溫度系數(shù)。
本發(fā)明的另一方面涉及限制穩(wěn)壓器40輸出電流Iout的方法。參見(jiàn)圖4，從開(kāi)始(方框110)，本方法包括在方框112向連接到穩(wěn)壓器的功率晶體管48提供驅(qū)動(dòng)電流Id、在方框114利用連接到功率晶體管的第一電阻54測(cè)量輸出電流Iout，以及在方框116利用電流發(fā)生器和與之相連的第二電阻68產(chǎn)生偏置電流。
本方法最好還包括在方框118利用偏置電流給連接到功率晶體管48和第一電阻的限流開(kāi)關(guān)晶體管58加偏壓，以便根據(jù)流過(guò)第一電阻54的輸出電流超過(guò)閾值，使驅(qū)動(dòng)電流Id從功率晶體管分流。該方法在方框120完成。
第一電阻54的阻值小于第二電阻68的阻值。因而，可以有利地使第一電阻54比其他情況下的小得多，以此減小功率消耗。第一電阻54的溫度系數(shù)最好比第二電阻68的溫度系數(shù)小，使得輸出電流Iout對(duì)溫度變化不敏感。
得益于上述描述和附圖中的傳授，本專業(yè)的技術(shù)人員都會(huì)想到本發(fā)明的許多修改和其他實(shí)施例。因此，顯然，本發(fā)明不限于所公開(kāi)的特定的實(shí)施例，所有修改和各實(shí)施例都準(zhǔn)備包括在后附的權(quán)利要書(shū)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種穩(wěn)壓器，它包括接收驅(qū)動(dòng)電流的功率晶體管和限流保護(hù)電路，它連接到所述功率晶體管并包括第一電阻，它連接到所述功率晶體管，用來(lái)檢測(cè)輸出電流；限流開(kāi)關(guān)晶體管，它連接到所述功率晶體管和所述第一電阻；和電流發(fā)生器和與之相連的第二電阻，用來(lái)給所述限流開(kāi)關(guān)晶體管加偏壓，以便隨著流過(guò)所述第一電阻的輸出電流超過(guò)閾值而將驅(qū)動(dòng)電流從功率晶體管分流。
2.按照權(quán)利要求1的穩(wěn)壓器，其特征在于所述第一電阻的阻值小于所述第二電阻的阻值。
3.按照權(quán)利要求1的穩(wěn)壓器，其特征在于所述第一電阻的溫度系數(shù)小于所述第二電阻的溫度系數(shù)。
4.按照權(quán)利要求3的穩(wěn)壓器，其特征在于所述第二電阻的溫度系數(shù)根據(jù)所述第一電阻的溫度系數(shù)確定，使得所述輸出電流對(duì)溫度變化不敏感。
5.按照權(quán)利要求1的穩(wěn)壓器，其特征在于所述電流發(fā)生器包括電流源和至少一個(gè)連接到所述電流源的晶體管。
6.按照權(quán)利要求5的穩(wěn)壓器，其特征在于所述至少一個(gè)晶體管包括第一晶體管，其第一導(dǎo)電端連接到第一基準(zhǔn)電壓，而其第二導(dǎo)電端連接到所述第一電阻；以及第二晶體管，其控制端連接到所述第一晶體管的控制端，其第一導(dǎo)電端連接到所述第一基準(zhǔn)電壓并且連接到所述限流開(kāi)關(guān)晶體管的控制端，而其第二導(dǎo)電端連接到所述第二電阻。
7.按照權(quán)利要求6的穩(wěn)壓器，其特征在于所述第一晶體管、所述第二晶體管和所述功率晶體管各自包括NPN雙極晶體管。
8.按照權(quán)利要求7的穩(wěn)壓器，其特征在于所述第一晶體管的第二導(dǎo)電端限定具有第一面積的發(fā)射極，而所述第二晶體管的所述第二導(dǎo)電端限定具有等于所述第一面積的第二面積的發(fā)射極。
9.按照權(quán)利要求6的穩(wěn)壓器，其特征在于所述第一晶體管的所述控制端和所述第一導(dǎo)電端連接在一起。
10.按照權(quán)利要求6的穩(wěn)壓器，其特征在于還包括第三晶體管，其第一導(dǎo)電端連接到所述第一基準(zhǔn)電壓，而其第二導(dǎo)電端連接到所述第一晶體管的所述第一導(dǎo)電端；第四晶體管，其控制端連接到所述第三晶體管的控制端，其第一導(dǎo)電端連接到所述第一基準(zhǔn)電壓，而其第二導(dǎo)電端連接到所述第二晶體管的所述第一導(dǎo)電端。
11.按照權(quán)利要求10的穩(wěn)壓器，其特征在于所述第三晶體管和所述第四各自包括PNP雙極晶體管。
12.按照權(quán)利要求10的穩(wěn)壓器，其特征在于還包括第五晶體管，其控制端連接到所述第三晶體管的所述控制端，其第一導(dǎo)電端連接到所述第一基準(zhǔn)電壓，而其第二控制端連接到所述電流源。
13.按照權(quán)利要求1的穩(wěn)壓器，其特征在于還包括連接到所述功率晶體管的誤差放大器。
14.一種穩(wěn)壓器，它包括輸出端子；誤差放大器，其輸入端連接到所述輸出端子，而輸出端提供驅(qū)動(dòng)電流；功率晶體管，它連接到所述誤差放大器的輸出端，用來(lái)接收所述驅(qū)動(dòng)電流；和限流保護(hù)電路，它連接到所述功率晶體管并包括第一電阻，它連接到所述功率晶體管，用來(lái)檢測(cè)輸出電流；限流開(kāi)關(guān)晶體管，它連接到所述功率晶體管和所述第一電阻；和電流發(fā)生器和與之相連的第二電阻，用來(lái)給所述限流開(kāi)關(guān)晶體管加偏壓，以便隨著流過(guò)所述第一電阻的輸出電流超過(guò)閾值而將驅(qū)動(dòng)電流從功率晶體管分流；而且所述第一電阻的阻值小于所述第二電阻的阻值。
15.按照權(quán)利要求14的穩(wěn)壓器，其特征在于所述第一電阻的溫度系數(shù)小于所述第二電阻的溫度系數(shù)。
16.按照權(quán)利要求15的穩(wěn)壓器，其特征在于所述第二電阻的溫度系數(shù)根據(jù)所述第一電阻的溫度系數(shù)確定，使得輸出電流對(duì)溫度變化不敏感。
17.按照權(quán)利要求14的穩(wěn)壓器，其特征在于所述電流發(fā)生器包括電流源和至少一個(gè)連接到所述電流源的晶體管。
18.按照權(quán)利要求17的穩(wěn)壓器，其特征在于所述至少一個(gè)晶體管包括第一晶體管，其第一導(dǎo)電端連接到第一基準(zhǔn)電壓，而其第二導(dǎo)電端連接到所述第一電阻；第二晶體管，其控制端連接到所述第一晶體管的控制端，其第一導(dǎo)電端連接到所述第一基準(zhǔn)電壓并且連接到所述限流開(kāi)關(guān)晶體管的控制端，而其第二導(dǎo)電端連接到所述第二電阻。
19.按照權(quán)利要求18的穩(wěn)壓器，其特征在于所述第一晶體管、所述第二晶體管和所述功率晶體管各自包括NPN雙極晶體管。
20.按照權(quán)利要求19的穩(wěn)壓器，其特征在于所述第一晶體管的第二導(dǎo)電端限定具有第一面積的發(fā)射極，而所述第二晶體管的所述第二導(dǎo)電端限定具有等于第一面積的第二面積的發(fā)射極。
21.按照權(quán)利要求18的穩(wěn)壓器，其特征在于所述第一晶體管的所述控制端和所述第一導(dǎo)電端連接在一起。
22.按照權(quán)利要求18的穩(wěn)壓器，其特征在于還包括第三晶體管，其第一導(dǎo)電端連接到所述第一基準(zhǔn)電壓，而其第二導(dǎo)電端連接到所述第一晶體管的所述第一導(dǎo)電端；第四晶體管，其控制端連接到所述第三晶體管的控制端，其第一導(dǎo)電端連接到所述第一基準(zhǔn)電壓，而其第二導(dǎo)電端連接到所述第二晶體管的所述第一導(dǎo)電端。
23.按照權(quán)利要求22的穩(wěn)壓器，其特征在于所述第三晶體管和所述第四各自包括PNP雙極晶體管。
24.按照權(quán)利要求22的穩(wěn)壓器，其特征在于還包括第五晶體管，其控制端連接到所述第三晶體管的控制端，其第一導(dǎo)電端連接到所述第一基準(zhǔn)電壓，而其第二控制端連接到所述電流源。
25.一種穩(wěn)壓器，它包括接收驅(qū)動(dòng)電流的NPN雙極功率晶體管；和限流保護(hù)電路，它連接到所述NPN雙極功率晶體管并包括第一電阻，它連接到所述NPN雙極功率晶體管，用來(lái)檢測(cè)輸出電流；NPN雙極限流開(kāi)關(guān)晶體管，它連接到所述NPN雙極功率晶體管和所述第一電阻；電流源和與之相連的至少一個(gè)NPN晶體管，用來(lái)產(chǎn)生偏置電流，給所述NPN雙極限流開(kāi)關(guān)晶體管加偏壓，和第二電阻，它連接到所述至少一個(gè)NPN雙極晶體管和所述第一電阻，以便給所述NPN雙極限流開(kāi)關(guān)晶體管加偏壓，從而隨著流過(guò)所述第一電阻的輸出電流超過(guò)閾值而使驅(qū)動(dòng)電流從所述NPN雙極功率晶體管分流。
26.按照權(quán)利要求25的穩(wěn)壓器，其特征在于所述第一電阻的阻值小于所述第二電阻的阻值。
27.按照權(quán)利要求25的穩(wěn)壓器，其特征在于所述第一電阻的溫度系數(shù)小于所述第二電阻的溫度系數(shù)。
28.按照權(quán)利要求27的穩(wěn)壓器，其特征在于所述第二電阻的溫度系數(shù)根據(jù)所述第一電阻的溫度系數(shù)確定，使得所述輸出電流對(duì)溫度變化不敏感。
29.按照權(quán)利要求25的穩(wěn)壓器，其特征在于所述至少一個(gè)NPN雙極晶體管包括第一NPN雙極晶體管，它包括基極、連接到第一基準(zhǔn)電壓的集電極和連接到所述第一電阻的發(fā)射極；第二NPN雙極晶體管，它包括連接到所述第一NPN雙極晶體管基極的基極、連接到所述第一基準(zhǔn)電壓和所述NPN雙極限流開(kāi)關(guān)晶體管基極的集電極以及連接到所述第二電阻的發(fā)射極。
30.按照權(quán)利要求29的穩(wěn)壓器，其特征在于所述第一NPN雙極晶體管的發(fā)射極具有第一面積，而所述第二NPN雙極晶體管的發(fā)射極具有等于第一面積的第二面積。
31.按照權(quán)利要求29的穩(wěn)壓器，其特征在于所述第一NPN雙極晶體管的基極和集電極連接在一起。
32.按照權(quán)利要求29的穩(wěn)壓器，其特征在于還包括第三PNP雙極晶體管，它包括基極、連接到所述第一基準(zhǔn)電壓的發(fā)射極和連接到所述第一NPN雙極晶體管的集電極的集電極；和第四PNP雙極晶體管，它包括連接到所述第三NPN雙極晶體管的基極的基極、連接到所述第一基準(zhǔn)電壓的發(fā)射極和連接到所述第二NPN雙極晶體管的集電極的集電極。
33.按照權(quán)利要求32的穩(wěn)壓器，其特征在于還包括第五PNP雙極晶體管，它包括連接到所述第三PNP雙極晶體管的基極的基極、連接到所述第一基準(zhǔn)電壓的發(fā)射極和連接到所述電流源的集電極。
34.一種限制穩(wěn)壓器輸出電流的方法，它包括向連接到所述穩(wěn)壓器的功率晶體管提供驅(qū)動(dòng)電流；利用連接到所述功率晶體管的第一電阻檢測(cè)所述輸出電流；利用電流發(fā)生器和與之相連的第二電阻產(chǎn)生偏置電流；以及利用所述偏置電流給連接到所述功率晶體管和所述第一電阻的限流開(kāi)關(guān)晶體管加偏壓，以便隨著流過(guò)所述電流檢測(cè)電阻的所述輸出電流超過(guò)閾值而將所述驅(qū)動(dòng)電流從所述功率晶體管分流。
35.按照權(quán)利要求34的方法，其特征在于所述第一電阻的阻值小于所述第二電阻的阻值。
36.按照權(quán)利要求34的方法，其特征在于所述第一電阻的溫度系數(shù)小于所述第二電阻的溫度系數(shù)。
37.按照權(quán)利要求36的方法，其特征在于所述第二電阻的溫度系數(shù)根據(jù)所述第一電阻的溫度系數(shù)確定，使得所述輸出電流對(duì)溫度變化不敏感。
38.按照權(quán)利要求34的方法，其特征在于所述電流發(fā)生器包括電流源和連接到所述電流源的至少一個(gè)晶體管。
39.按照權(quán)利要求38的方法，其特征在于所述至少一個(gè)晶體管包括第一晶體管，其第一導(dǎo)電端連接到第一基準(zhǔn)電壓，而其第二導(dǎo)電端連接到所述第一電阻；以及第二晶體管，其控制端連接到所述第一晶體管控制端，其第一導(dǎo)電端連接到所述第一基準(zhǔn)電壓并且連接到所述限流開(kāi)關(guān)晶體管控制端，而其第二導(dǎo)電端連接到所述第二電阻。
40.按照權(quán)利要求39的方法，其特征在于所述第一晶體管、所述第二晶體管和所述功率晶體管各自包括NPN雙極晶體管。
41.按照權(quán)利要求39的方法，其特征在于所述第一晶體管的第二導(dǎo)電端限定具有第一面積的發(fā)射極，而所述第二晶體管的所述第二導(dǎo)電端限定具有等于所述第一面積的第二面積的發(fā)射極。
42.按照權(quán)利要求39的方法，其特征在于根據(jù)所述穩(wěn)壓器要求的輸出電壓與實(shí)際輸出電壓的比較結(jié)果產(chǎn)生所述驅(qū)動(dòng)電流。
全文摘要
穩(wěn)壓器包括接收驅(qū)動(dòng)電流的功率晶體管和相連的限流保護(hù)電路。限流保護(hù)電路包括連接到功率晶體管的檢測(cè)輸出電流的第一電阻、連接到功率晶體管和第一電阻的限流開(kāi)關(guān)晶體管以及電流發(fā)生器和與之相連的第二電阻,后者給限流開(kāi)關(guān)晶體管加偏壓,以便隨著流過(guò)第一電阻的輸出電流超過(guò)閾值而將驅(qū)動(dòng)電流從功率晶體管分流?？墒沟谝浑娮栾@著小于第二電阻而降低功耗。根據(jù)第一電阻溫度系數(shù)平衡第二電阻溫度系數(shù),使穩(wěn)壓器的輸出電流對(duì)溫度變化不敏感。
文檔編號(hào)G05F1/10GK1362654SQ0110121
公開(kāi)日2002年8月7日 申請(qǐng)日期2001年1月2日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月2日
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