稳压器和限制稳压器输出电流的方法技术

稳压器包括接收驱动电流的功率晶体管和相连的限流保护电路。限流保护电路包括连接到功率晶体管的检测输出电流的第一电阻、连接到功率晶体管和第一电阻的限流开关晶体管以及电流发生器和与之相连的第二电阻，后者给限流开关晶体管加偏压，以便随着流过第一电阻的输出电流超过阈值而将驱动电流从功率晶体管分流。可使第一电阻显著小于第二电阻而降低功耗。根据第一电阻温度系数平衡第二电阻温度系数，使稳压器的输出电流对温度变化不敏感。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

Voltage regulator and method for limiting current output of voltage regulator

The voltage regulator includes a power transistor that receives the drive current and a current limiting protection circuit connected to it. Current limiting protection circuit comprises a first resistor, connected to the output current detection power transistor is connected to a power transistor and a first resistor current limiting switch transistor and a current generator and connected to the second resistor current limiting switch transistor bias, so that with the output current through the first resistor and the driving current exceeds a threshold flow from the power transistor. The first resistor is significantly less than the second resistor and the power consumption is reduced. According to the first resistance temperature coefficient, the second resistance temperature coefficient is balanced so that the output current of the regulator is insensitive to the change of the temperature.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电源装置，更详细地说，涉及限制稳压器等电路输出电流用的限流保护电路。稳压器预定在负载阻抗变化过程中提供恒定的电压。负载阻抗增大时，稳压器要求较少的电流来保持负载的恒定电压。反之，负载阻抗减小时，需要较多的电流来保持相同的恒定电压。当维持恒定电压所需的输出电流大于稳压器功率晶体管的安全工作条件时，需要限流保护电路来限制输出电流。按照先有技术的带有限流保护电路12的稳压器10举例示于附图说明图1。稳压器10包括误差放大器14，后者具有非反相输入端，用来接收相当于稳压器10要求的输出电压Vout的基准电压Vref。误差放大器14的反相输入端连接到稳压器10的输出端16。误差放大器14和输出端16之间的这种连接形成负反馈回路，用来稳定输出电压Vout。误差放大器14与把输出电压Vout维持在基准电压Vref上所需的电流量成正比地驱动功率晶体管18的控制端。若输出电压Vout开始降低到基准电压Vref以下，则误差放大器14的输出使功率晶体管18的控制端的电压增大，从而使更多的电流流向输出端16，使输出电压Vout上升。举例示于图1的限流保护电路12包括限流开关晶体管20和电流检测电阻22。电流检测电阻22阻值一般都非常低，能够处理功率晶体管18的大电流。随着流过功率晶体管18和电流检测电阻22的电流增大，电流检测电阻22两端的电压降相应增大。可以这样选择电流检测电阻22的电阻，使得电流达到不安全电平时限流开关晶体管22导通。随着负载电流增大，电流检测电阻22使限流开关晶体管20导通。从连接到限流开关晶体管20的第一导电端的电流源24流出的偏置电流Ib把功率晶体管18可用的驱动电流分流。这便限制了输出电流Iout。随着输出负载增大，功率晶体管18的驱动电流Id减小。可以这样选择电流源24、功率晶体管18和限流开关晶体管20的特性，使得可以限制功率晶体管18提供给负载的最大输出电流Iout。这样，限流开关晶体管20和电流检测电阻22在过流状态过程中通过控制通往功率晶体管18的驱动电流Id来限制功率晶体管18的输出电流Iout。为了举例说明限流保护电路12的操作，功率晶体管18的安全工作电流可以限制为1安，限流开关晶体管20的正向偏压可以是约0.7伏。电流检测电阻的电阻可以是约为0.7欧(亦即，0.7伏/1安)。为了把输出电流Iout限制为1安，限流保护电路12约需0.7欧的电阻。在1安下，电流检测电阻22两端的电压约为0.7伏。于是，限流开关晶体管20便开始从功率晶体管18控制端把电流Id分流，使之与工作输出电流Iout一样大。尽管限流保护电路12在负载阻抗变化过程中提供恒定的电压，但图1所公开的稳压器有两个缺点。首先，电流检测电阻22消耗数量相当大的电力。例如，若输出电流Iout为1安，则电流检测电阻22的电阻消耗为0.7瓦。其次，输出电流Iout对温度变化敏感。例如，假定限流开关晶体管20具有约-2mV/℃的负温度系数Tcf，电流检测电阻22具有约几千ppm(百万分之一)/℃的正温度系数。若温度上升到100℃，则加在功率晶体管18的控制端的电压从0.7降低到0.55伏，电流检测电阻22的电阻因而增大。因此，输出电流Iout从1安降低至0.8安。鉴于上述背景，本专利技术的目的是把检测稳压器输出电流用的电流检测电阻的功率耗损减到最小。本专利技术的另一个目的是限制稳压器的输出电流，使得该输出电流对温度变化不敏感。按照本专利技术的这些和其他目的、特征和优点是由一种稳压器提供的，它包括接收驱动电流的功率晶体管和连接到该晶体管的限流保护电路。限流保护电路最好包括第一电阻，亦即连接到功率晶体管的检测输出电流用的电流检测电阻；连接到功率晶体管和第一电阻的限流开关晶体管；和电流发生器以及与之相连的第二电阻。电流发生器和第二电阻使限流开关晶体管偏置，以便根据流过第一电阻的输出电流超过阈值而使驱动电流从功率晶体管分流。第一电阻的阻值小于第二电阻的阻值。因而，最好使第一电阻比其他情况下小得多，以此减小功率消耗。第一电阻的温度系数最好小于第二电阻的温度系数。更详细地说，第二电阻的温度系数根据第一电阻的温度系数来确定，使得输出电流对温度变化不敏感。换句话说，这样选择第二电阻，使得要求的温度系数与第一电阻的温度系数平衡。这有利地使稳压器具有对温度变化不敏感的最大输出电流。电流发生器最好包括电流源和至少一个连接到所述电流源的晶体管。所述至少一个晶体管最好包括连接在一起的第一和第二晶体管。第一晶体管包括连接到第一基准电压的第一导电端和连接到第一电阻的第二导电端。第二晶体管包括连接到第一晶体管控制端的控制端、连接到第一基准电压并且连接到限流开关晶体管的控制端的第一导电端、和连接到第二电阻的第二导电端。第一晶体管、第二晶体管和功率晶体管每一个都最好包括NPN双极晶体管。第一晶体管的第二导电端限定具有第一面积的发射极，而第二晶体管的第二导电端限定具有最好等于第一面积的第二面积的发射极。于是第一和第二晶体管便具有相等的发射极面积，使得各自的控制电压随温度具有相同的变化。限流保护电路最好还包括连接在一起的第三晶体管和第四晶体管。第三晶体管最好包括连接到第一基准电压的第一导电端和连接到第一晶体管的第一导电端的第二导电端。第四晶体管最好包括连接到第三晶体管的控制端的控制端、连接到第一基准电压的第一导电端和连接到第二晶体管的第一导电端的第二导电端。第三晶体管和第四晶体管最好各自包括PNP双极晶体管。本专利技术的另一个方面涉及限制稳压器输出电流的方法，它包括向连接到稳压器的功率晶体管提供驱动电流；利用连接到功率晶体管的第一电阻检测输出电流；以及利用电流发生器和与之相连的第二电阻产生偏置电流。所述方法最好还包括利用所述偏置电流给连接到功率晶体管和第一电阻的限流开关晶体管加偏压，以便随着流过电流检测电阻的输出电流超过阈值而使驱动电流从功率晶体管分流。第一电阻的阻值最好小于第二电阻的阻值。因而，可以有利地使第一电阻比相反情况下的值小得多，以此减小功率消耗。第一电阻的温度系数最好小于第二电阻的温度系数，以便使输出电流对温度变化不敏感。图1是按照先有技术的稳压器的限流保护电路的示意图；图2是按照本专利技术的稳压器的限流保护电路的示意图；图3是举例说明按照本专利技术的稳压器的输出电流随温度变化情况的曲线图；以及图4是举例说明按照本专利技术限制稳压器的输出电流的方法的流程图。现将参照其中示出本专利技术的最佳实施例的附图更全面地描述本专利技术。但是，本专利技术可以以许多不同的方式实现，而不应解释为仅限于这里提出的实施例。这些实施是为了彻底而完全地进行这一公开，并向本专业的技术人员充分地传达本专利技术的范围而提出的。所有附图中相同的号码表示相同的元件。为清楚起见，图中各层和区域的尺寸可以是夸大的。首先参见图2，现将描述带有按照本专利技术的限流保护电路42的稳压器40。稳压器40包括误差放大器44，后者具有连接到相当于稳压器要求的输出电压的第一基准电压Vref的非反相输入端。误差放大器44的反相输入端连接到稳压器40的输出端46，这便构成负反馈回路，用来稳定输出电压Vout。功率晶体管48包括连接到误差放大器44输出端的控制端50，并包括连接到第二基准电压Vcc的第一导电端52。限流保护电路42本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种稳压器，它包括： 接收驱动电流的功率晶体管和 限流保护电路，它连接到所述功率晶体管并包括： 第一电阻，它连接到所述功率晶体管，用来检测输出电流； 限流开关晶体管，它连接到所述功率晶体管和所述第一电阻；和 电流发生器和与之相连的第二电阻，用来给所述限流开关晶体管加偏压，以便随着流过所述第一电阻的输出电流超过阈值而将驱动电流从功率晶体管分流。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗文利，
申请(专利权)人：深圳赛意法微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]