專利名稱：電壓調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電壓調(diào)節(jié)器。
背景技術(shù)：
下面將參照圖2對傳統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)器進(jìn)行描述圖2為傳統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)器配置的一個實(shí)例的電路方框圖。
如圖2所示，電壓調(diào)節(jié)器201具有多個外部終端，也就是電壓輸入端102、GND端103以及電壓輸出端104，該電壓調(diào)節(jié)器201的構(gòu)成如下能夠輸出恒定電壓的參考電壓電路105，按照適當(dāng)?shù)谋壤龑﹄妷狠敵龆?04的電壓進(jìn)行分壓的分壓電路106，通過比較兩個輸入電壓來調(diào)整輸出電壓的誤差放大器電路107，以及能夠調(diào)整阻抗的輸出電路108。
誤差放大器電路107通過使輸出電路108對阻抗進(jìn)行調(diào)整來使得分壓電路106的輸入電壓等于參考電壓電路105的輸出電壓。因此，即使輸入電壓發(fā)生波動時該電壓調(diào)節(jié)器201也能使得電壓輸出端104的輸出電壓保持恒定。
在圖2中，分壓電路106由電阻構(gòu)成，輸出電路108由一個增強(qiáng)型PMOS晶體管構(gòu)成。各種外部負(fù)載例如CPU和微型計算機(jī)根據(jù)對電壓調(diào)節(jié)器201的應(yīng)用都同該電壓輸出端104相連。該電壓調(diào)節(jié)器201在輸出電路108中產(chǎn)生一個由下面的表達(dá)式(1)表示的損耗。
Pt＝(Vin-Vout)x Iout(1)其中Pt為損耗(W)，Vin為輸入電壓(V)，Vout為輸出電壓(V)以及Iout為輸出電流(A)。
當(dāng)輸入電壓較高并且輸出電流很大時(外部負(fù)載的阻抗較低)，在損耗就會增加。一般的，實(shí)現(xiàn)該電壓調(diào)節(jié)器的塑料封裝或類似裝置都規(guī)定了一個允許的損耗，并且由用戶來設(shè)置使用條件使得其不要超過允許的損耗。大部分損耗都是以熱量的形式生成的。
但是，對于常用的電壓調(diào)節(jié)器，如果是錯誤地在超過允許損耗的情況下使用，則該電壓調(diào)節(jié)器的特性就會喪失并且生成的熱量還會毀壞該調(diào)節(jié)器。因此，要求用戶進(jìn)行熱輻射和安全性的測試以避免發(fā)生在超過允許損耗的情況下錯誤地使用電壓調(diào)節(jié)器的情況。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明的電壓調(diào)節(jié)器包括用來檢測損耗的裝置，通過該裝置電壓調(diào)節(jié)器可以檢測到損耗的增加并且自動的輸出保護(hù)性的操作來降低該損耗。
本發(fā)明的電壓調(diào)節(jié)器包括一個損耗檢測電路，該電路的作用就是當(dāng)損耗增加時降低輸出電壓。當(dāng)該損耗檢測電路被激活時，輸出電壓降低了輸出電流，也就降低了損耗。結(jié)果，防止過度損耗的自動保護(hù)功能就被加到該電壓調(diào)節(jié)器中，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一個具有高安全性的電壓調(diào)節(jié)器，即使使用條件被錯誤地設(shè)置，該調(diào)節(jié)器也不會被毀壞并且其特性也不會喪失。
根據(jù)本發(fā)明，電壓調(diào)節(jié)器包括一個誤差放大器電路，該電路接收參考電壓生成電路的一個輸出來作為它的一個輸入；一個輸出電路，該電路由誤差放大器電路的一個輸出控制；一個分壓電路，該電路同輸出電路串聯(lián)，誤差放大器電路接收該分壓電路的一個分壓來作為它的另一個輸入；一個第一損耗檢測電路，該電路位于誤差放大器電路的一個輸入端和GND端之間；一個第二損耗檢測電路，該電路位于輸出電路的一個電壓輸入端和誤差放大器電路的一個輸出端之間。
這里，對于損耗檢測電路，可以采用其中的增強(qiáng)型PMOS晶體管的柵極和源極電連接的溫度檢測電路或者其中的增強(qiáng)型NMOS晶體管的柵極和源極電連接的溫度檢測電路。


在附圖中圖1為本發(fā)明的電壓調(diào)節(jié)器配置的一個實(shí)例的電路方框圖；圖2為傳統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)器配置的一個實(shí)例的電路方框圖；圖3為本發(fā)明的電壓調(diào)節(jié)器配置的另一個實(shí)例的電路方框圖；圖4為本發(fā)明的電壓調(diào)節(jié)器配置的又另一個實(shí)例的電路方框圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述。
圖1為本發(fā)明的電壓調(diào)節(jié)器配置的一個實(shí)例的電路方框圖。
電壓調(diào)節(jié)器101包括一個位于誤差放大器電路107的一個輸入端和GND端103之間的損耗檢測電路109，其中由參考電壓電路105生成的參考電壓輸入到上述輸入端中。另外，還有一個損耗檢測電路110位于誤差放大器電路107的輸出端和電壓輸入端102之間。該電壓調(diào)節(jié)器101的其它部分同圖2中所示的相同。
在輸出恒定電壓的電壓調(diào)節(jié)器101中，損耗檢測電路109和損耗檢測電路110都被設(shè)置為檢測輸出電路108的損耗，并且分別具有一個僅當(dāng)損耗超過一個固定值時的降低的阻抗。當(dāng)損耗檢測電路109的阻抗降低時，參考電壓被降低以便更接近于GND端103的電勢。這樣，誤差放大器電路107的輸出電壓就會增加，并且電壓調(diào)節(jié)器101將會在降低電壓輸出端104的一個輸出電壓的指示下采用反饋。還有，當(dāng)損耗檢測電路110的阻抗降低時，由于誤差放大器電路107的一個輸出已被降至更接近于電壓輸入端102的電勢，所以電壓輸出端104的輸出電壓也會降低。在這里，由于輸出電流是由下面的表達(dá)式表示的，所以當(dāng)輸出電壓降低時，輸出電流也會降低。從上述的表達(dá)式(1)中可以看出，當(dāng)輸出電流降低時損耗就會變小。
Iout＝Vout/Rout(2)其中Vout為輸出電壓(V)，Iout為輸出電流(A)，Rout為外部負(fù)載(Ω)。
另外，該損耗檢測電路109和損耗檢測電路110都被設(shè)置為監(jiān)測輸出電路108的損耗，并且分別具有一個當(dāng)損耗小于一個固定值時的充分增加的阻抗。因此，當(dāng)損耗變小時，本發(fā)明的電壓調(diào)節(jié)器101將返回到它能夠再輸出恒定電壓的狀態(tài)。這樣，由于電壓調(diào)節(jié)器101具有防止過度損耗的自動保護(hù)功能，就可以實(shí)現(xiàn)一個具有高安全性的電壓調(diào)節(jié)器，即使錯誤地設(shè)置了使用條件該調(diào)節(jié)器也不會被毀壞并且其特性也不會喪失。
在這里，根據(jù)使用情況，損耗檢測電路109和損耗檢測電路110可以自由設(shè)置藥檢測地?fù)p耗量。還有，即使只有損耗檢測電路109和損耗檢測電路110中的一個，也可以達(dá)到上述的效果。進(jìn)一步，只要能夠檢測損耗并降低輸出電壓，該損耗檢測電路可以位于任何地方和具有任意種電路配置。
圖3為本發(fā)明的電壓調(diào)節(jié)器配置的另一個實(shí)例的電路方框圖；電壓調(diào)節(jié)器301使用JP04-065546B中所示的參考電壓電路305代替了參考電壓電路105。該參考電壓電路305具有相互串聯(lián)的耗盡型NMOS晶體管和增強(qiáng)型NMOS晶體管并輸出恒定電壓。在參考電壓電路305中，耗盡型NMOS晶體管和增強(qiáng)型NMOS晶體管的基極都分別同它們的源極電連接。但是，基極的電勢可以被設(shè)置為其它的電勢。例如耗盡型NMOS晶體管的基極可以同GND端103電連接。還有，還提供了一個溫度檢測電路309來作為損耗檢測電路109的一個實(shí)例。該溫度檢測電路309使用增強(qiáng)型NMOS晶體管并使得隨后將被斷開的柵極和源極電連接。還有，提供了一個溫度檢測電路310來作為損耗檢測電路110的一個實(shí)例。該溫度檢測電路310使用增強(qiáng)型PMOS晶體管并使得隨后將被斷開的柵極和源極電連接。該電壓調(diào)節(jié)器301的其它部分同圖1中所示的相同。
該溫度檢測電路309和溫度檢測電路310通常被設(shè)為關(guān)狀態(tài)并具有足夠大的阻抗。但是，這些電路監(jiān)測由于輸出電路108的損耗而生成的熱量并且設(shè)置成具有一個只有當(dāng)溫度超過一個固定值時利用熱損失的小阻抗。因此，由于該溫度檢測電路309和溫度檢測電路310同該損耗檢測電路109和損耗檢測電路110具有相同的功能，所以電壓調(diào)節(jié)器301可以獲得同電壓調(diào)節(jié)器101相同的效果。
該溫度檢測電路309和溫度檢測電路310可以很容易通過調(diào)整晶體管的特性例如大小和純度來在阻抗降低時調(diào)整溫度。結(jié)果，由于當(dāng)溫度達(dá)到一個預(yù)期的溫度時輸出電壓會降低以及該電壓調(diào)節(jié)器301具有自動的防止過熱的功能，就可以實(shí)現(xiàn)一個具有高安全性的電壓調(diào)節(jié)器，即使錯誤地設(shè)置了使用條件該調(diào)節(jié)器也不會被毀壞并且其特性也不會喪失。
還有，當(dāng)使用一個電路例如參考電壓電路305時，參考電壓電路305和溫度檢測電路309中的增強(qiáng)型NMOS晶體管可以由相同類型的晶體管構(gòu)成。但是，如果這些晶體管的大小都被調(diào)整過并且溫度檢測電路309中的增強(qiáng)型NMOS晶體管被設(shè)置成導(dǎo)致熱損失早發(fā)生，則可以很容易地實(shí)現(xiàn)過熱保護(hù)操作。另外，雖然參考電壓電路305的阻抗是由耗盡型NMOS晶體管的大小來確定的，但是實(shí)際上該阻抗較大并且最多只有幾個uA的電流能夠通過。因此，在檢測溫度時，只要溫度檢測電路309的阻抗小于參考電壓電路305的阻抗就足夠了，這只要通過對增強(qiáng)型NMOS晶體管的熱損失特性進(jìn)行調(diào)整就可以很容易地實(shí)現(xiàn)。
沒有必要進(jìn)行說明的是溫度檢測電路309和溫度檢測電路310可以根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用自由設(shè)置需要進(jìn)行檢測的溫度。另外，即使只有溫度檢測電路309和溫度檢測電路310中的一個也可以達(dá)到上述的效果。進(jìn)一步，只要能夠檢測損耗并降低輸出電壓，該損耗檢測電路可以位于任何地方和具有任意種配置。例如，可以采用在反偏壓方向上電流無法通過的二極管來分別代替溫度檢測電路309和溫度檢測電路310，以便于利用二極管或溫度傳感器的熱損失特征。
圖4為本發(fā)明的電壓調(diào)節(jié)器配置的又另一個實(shí)例的電路方框圖。
電壓調(diào)節(jié)器401還進(jìn)一步包括外部終端一個開/關(guān)端401和一個邏輯電路402。所述邏輯電路402由一個滯后反相器和一個普通反相器構(gòu)成。另外，還用溫度檢測電路409代替了溫度檢測電路309。該溫度檢測電路409除了它的柵極同邏輯電路402的滯后反相器的輸出端相連之外同溫度檢測電路309是相同的。還有，使用溫度檢測電路410代替了溫度檢測電路310。該溫度檢測電路410除了它的柵極同邏輯電路402的普通反相器的輸出端相連之外同溫度檢測電路310是相同的。電壓調(diào)節(jié)器101的其它部分同圖2所示的相同。
也就是說，電壓調(diào)節(jié)器401除了具有電壓調(diào)節(jié)器301的功能之外還具有開/關(guān)功能。當(dāng)開/關(guān)端401被設(shè)為具有電壓輸入端102的電勢時(下文中指Hi)，溫度檢測電路409的柵極假設(shè)為具有GND端103的電勢(下文中指Lo)并且通過關(guān)掉溫度檢測電路409的增強(qiáng)型NMOS晶體管來增加阻抗。另外，溫度檢測電路410的柵極假設(shè)為電勢Hi并且通過關(guān)掉溫度檢測電路410的增強(qiáng)型PMOS晶體管來增加阻抗。這樣，該調(diào)節(jié)器就可以在開啟后輸出恒定電壓。另一方面，當(dāng)開/關(guān)端的電勢為Lo時，溫度檢測電路409的柵極假設(shè)為Hi電勢并且通過開啟溫度檢測電路409的增強(qiáng)型NMOS晶體管來降低阻抗。還有，溫度檢測電路410的柵極假設(shè)為Lo電勢并且通過開啟溫度檢測電路410的增強(qiáng)型PMOS晶體管來降低阻抗。這樣就關(guān)掉了所述調(diào)節(jié)器。
在這里，當(dāng)調(diào)節(jié)器為開狀態(tài)時，溫度檢測電路409和溫度檢測電路410具有足夠高阻抗并且同溫度檢測電路309和溫度檢測電路310具有完全相同的狀態(tài)。由于熱損失特性當(dāng)然一樣，所以電壓調(diào)節(jié)器410可以獲得同電壓調(diào)節(jié)器301相同的效果。
如上所述，本發(fā)明在不增加電路數(shù)量的情況下采用了具有開關(guān)功能的電路配置和防止過熱的自動保護(hù)功能。因此，在不增加成本的情況下就實(shí)現(xiàn)了一個具有高安全性的電壓調(diào)節(jié)器，即使錯誤設(shè)置了使用條件該調(diào)節(jié)器也不會被毀壞并且其特性也不會喪失。
另外，由于本發(fā)明采用了用于檢測損耗的保護(hù)系統(tǒng)，輸出的電流根據(jù)輸入給電壓調(diào)節(jié)器的輸入電壓的變化而變化。也就是說，從表達(dá)式(1)中可以看出，如果該電壓調(diào)節(jié)器的輸入/輸出電壓間的差別很小的話，則在損耗達(dá)到某一程度之前可以輸出更大的電流。本發(fā)明并不限于例如僅用來檢測恒定過載電流的保護(hù)系統(tǒng)，并且在這方面還有更多的實(shí)際應(yīng)用。
進(jìn)一步講，雖然該實(shí)施例采用了CMOS晶體管電路為例進(jìn)行描述，但顯而易見的是，本發(fā)明還可以采用雙極晶體管電路或其它電路，并且不僅限于該在本發(fā)明的電壓調(diào)節(jié)器中，提供了能夠在損耗增加時降低輸出電壓的損耗檢測電路，獲得的效果就是實(shí)現(xiàn)了一個具有高安全性的電壓調(diào)節(jié)器，即使在超過允許損耗的情況下錯誤使用，該調(diào)節(jié)器也不會被毀壞并且其特性也不會喪失。此外，另一效果就是可以減少由用戶進(jìn)行的熱輻射和安全性的測試。
因此，可以看出本發(fā)明提供了一個電壓調(diào)節(jié)器。本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員可以清楚地知道，本發(fā)明在實(shí)際應(yīng)用中可以采取除該優(yōu)選實(shí)施例以外的其他方式來實(shí)現(xiàn)，該實(shí)施例只是用來舉例說明但并不僅限與此，并且本發(fā)明僅受到下面的權(quán)利要求的限制。
權(quán)利要求
1.一種電壓調(diào)節(jié)器，包括一個錯誤放大器電路，該電路接收參考電壓生成電路的一個輸出來作為它的一個輸入；一個輸出電路，該電路由錯誤放大器電路的一個輸出控制；一個分壓電路，該電路同輸出電路串聯(lián)，錯誤放大器電路接收該分壓電路的一個分壓來作為它的另一個輸入；以及一個第一損耗檢測電路，該電路位于錯誤放大器電路的一個輸入端和GND端之間。
2.如權(quán)利要求1所述的電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于，還包括一個第二損耗檢測電路，該電路位于輸出電路的一個電壓輸入端和錯誤放大器電路的一個輸出端之間。
3.如權(quán)利要求2所述的電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述第一損耗檢測電路和第二損耗檢測電路監(jiān)測由損耗和輸出電流生成的熱量，其中該損耗是由輸入端和輸出端之間的電壓差生成的，并且當(dāng)溫度大于任意值時輸出電壓被降低。
4.如權(quán)利要求3所述的電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述第一損耗檢測電路和第二損耗檢測電路具有當(dāng)所述溫度大于任意值時降低阻抗的功能。
5.如權(quán)利要求4所述的電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述用于監(jiān)測熱量的第一損耗檢測電路和第二損耗檢測電路為溫度傳感器。
6.如權(quán)利要求4所述的電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于，當(dāng)所述溫度大于任意值時降低阻抗的功能利用了半導(dǎo)體元件的熱損耗特性。
7.一種電壓調(diào)節(jié)器，包括一個用來監(jiān)測損耗和輸出電流的檢測電路，其中該損耗是由輸入端和輸出端之間的電壓差生成的，并且當(dāng)損耗之和大于任意值時輸出電壓被降低。
全文摘要
本發(fā)明的目的就是提供一種具有高安全性的電壓調(diào)節(jié)器，該電壓調(diào)節(jié)器即使在具有大量損耗的情況下使用，例如錯誤的在超過允許損耗的情況下使用，也不會被毀壞并且其特性也不會喪失。本發(fā)明的電壓調(diào)節(jié)器提供了一種能夠在損耗增加時降低輸出電壓的損耗檢測電路。當(dāng)該損耗檢測電路被激活時，輸出電壓降低并且輸出電流也減小，因此損耗也就降低了。
文檔編號G05F1/575GK1391148SQ02126268
公開日2003年1月15日 申請日期2002年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月8日
發(fā)明者櫻井敦司 申請人:精工電子有限公司