專利名稱：定電流控制的高壓?jiǎn)?dòng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有定電流控制的高壓?jiǎn)?dòng)電路，應(yīng)用于開關(guān)電源，可使用于寬廣輸入范圍的高壓電源產(chǎn)生定電流輸出使啟動(dòng)電路的輸出電流與時(shí)間固定，并可防止若輸出端發(fā)生短路異常時(shí)造成的輸出電流過(guò)大而致使組件遭受破壞的情形。
背景技術(shù)：
請(qǐng)參閱圖l，為現(xiàn)有的高壓?jiǎn)?dòng)電路之一。如圖1所示，此現(xiàn)有的高壓?jiǎn)?dòng)電路是利用高壓接面晶體管柵-源極負(fù)偏壓限制輸出電流，包含有 一高壓接
面晶體管Ql、 一第一金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q2、--第二金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q3 、 一偏壓電阻Rl 、 - - PNP晶體管Q4、 -齊納二極管ZD1以及一遲滯比較器C0MP1。其中高壓接面晶體管Q1的漏極耦接- 高壓電源VIN，其源極耦接至第一金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q2的漏極，其柵極則直接與電路的參考地端相接。第一金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q2的源極耦接輸出電壓VOUT，當(dāng)高壓接面晶體管Ql導(dǎo)通后偏壓電阻Rl提供正偏壓使第一金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q2導(dǎo)通。當(dāng)輸出電壓VOUT到達(dá)預(yù)定基準(zhǔn)電壓VT時(shí)利用遲滯比較器COMP1產(chǎn)生控制信號(hào)使第二金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q3導(dǎo)通，使第一金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q2偏壓為負(fù)值低于夾止電壓而停止第一金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q2導(dǎo)通且停止電流輸出。齊納二極管ZD1與PNP晶體管Q4串接于第 一金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q2防止第一金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q2柵極可能發(fā)生電壓過(guò)高的異常情形。
再參閱圖2，為另一現(xiàn)有的高壓?jiǎn)?dòng)電路。如圖2所示，此現(xiàn)有的高壓?jiǎn)?dòng)電路近似于圖1所示的現(xiàn)有高壓?jiǎn)?dòng)電路，圖2的現(xiàn)有高壓?jiǎn)?dòng)電路包含有一高壓接面晶體管Q1、 一第一金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q2、 一第二金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q3、 一偏壓電阻R1，其中高壓接面晶體管Q1的柵極改與第一金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q2的柵極相接，其漏極耦接
一高壓電源VIN，其源極耦接至第一金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q2的漏極，第一金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q2的源極耦接輸出電壓端VOUT，當(dāng)高壓接面晶體管Q1 ,通后偏壓電阻R1提供正偏壓使第 -金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q2導(dǎo)通，當(dāng)輸出電壓VOUT到達(dá)預(yù)定基準(zhǔn)電壓VT時(shí)利用遲滯比較器COMP1產(chǎn)生控制信號(hào)使第二金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q3導(dǎo)通，使第一金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q2偏壓為負(fù)值低于閾電壓而停止第一金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q2導(dǎo)通且停止電流輸出。
參閱圖3，為高壓接面晶體管的漏極電流ID和柵-源極電壓Vgs的對(duì)應(yīng)特性曲線，目前高壓?jiǎn)?dòng)電路是利用其柵-源極負(fù)偏壓漏極電流降低特性以限制輸出電流大小，但現(xiàn)有的高壓?jiǎn)?dòng)電路無(wú)電流檢測(cè)電阻，故無(wú)法提供固定的負(fù)偏壓于高壓接面晶體管柵-源極之間，遂其輸出電流ID則由大變小，如圖4所示，其啟動(dòng)瞬間輸出最大電流IDt (最大電流會(huì)隨高壓輸入電源的電壓高低不同)，隨后漏極電流ID即輸出電流隨時(shí)間T呈拋物曲線降低。現(xiàn)有的高壓?jiǎn)?dòng)電路其高壓接面晶體管的負(fù)偏壓可表示如下Vgs(Ql)=-(Vth(Q2)+Vo)
其中，Vth(Q2)為第一金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q2導(dǎo)通的閾電壓(Gate to Source Threshold Voltage)。
由于輸出電壓隨時(shí)間上升而造成接面晶體管柵-源極電壓Vgs(Ql)改變所以輸出電流會(huì)漸漸變小，為提供足夠輸出電流必須提高啟動(dòng)瞬間輸出電流的限流點(diǎn)，在發(fā)生輸出端短路時(shí)易造成消耗功率過(guò)大而燒毀的情形。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明目的乃提供一固定輸出電流使啟動(dòng)電路的輸出電流與時(shí)間固定，并可防止若輸出端發(fā)生短路異常時(shí)造成的輸出電流過(guò)大而致使組件遭受破壞情形。本發(fā)明的定電流控制高壓?jiǎn)?dòng)電路，其包含一高壓接面晶體管、一控制晶體管以及一偏壓電阻。該高壓接面晶體管具有一第一源/漏極、 一第二源/漏極及一第一柵極，該第一源/漏極耦接一高壓電源，該第二源/漏極耦接一輸出端。該控制晶體管具有一第三源/漏極、 一第四源/漏極及一第二柵極，該第三源/漏極耦接該高壓接面晶體管的該第一柵極，該第四源/漏極
5耦接地，該第二柵極接收一控制信號(hào)，并根據(jù)該控制信兮進(jìn)行切換。該偏壓電阻的一端耦接該高壓接面晶體管的該第一柵極，另一端耦接該輸出端。其中，當(dāng)該控制晶體管于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，該高壓接面晶體管輸出.穩(wěn)定電流至該輸出端，當(dāng)該控制晶體管于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，該高壓接面晶體管停止輸出該電流。如此，該電流檢測(cè)單元藉由該高壓接面晶體管電流流經(jīng)該檢測(cè)電阻兩端產(chǎn)生的固定電壓降來(lái)提供該高壓接面晶體管柵-源極負(fù)偏壓，使該高壓接面晶體管輸出固定電流，并可藉由改變電流檢測(cè)電阻的電阻值來(lái)設(shè)定輸出電流值。
本發(fā)明的電路上的優(yōu)點(diǎn)是定電流設(shè)計(jì)可使用于寬廣輸入范圍的高壓電源產(chǎn)生定電流輸出使啟動(dòng)電路的輸出電流與時(shí)間固定，并可防止若輸出端發(fā)生異常時(shí)造成的輸出電流過(guò)大而致使組件遭受破壞的情形。本發(fā)明的高壓?jiǎn)?dòng)電路其接面晶體管的負(fù)偏壓可表示如下
Vgs(Ql)=-(IoXR)
其中，Io為輸出電流，R為檢測(cè)電阻的電阻值。
由上式可知，因R為定值則高壓接面晶體管柵-源極電壓Vgs(Ql)以及輸出電流Io可維持定值。
圖1為現(xiàn)有的高壓?jiǎn)?dòng)電路之一；圖2為另一現(xiàn)有的高壓?jiǎn)?dòng)電路；
圖3為接面晶體管漏極電流和柵-源極電壓的對(duì)應(yīng)特性曲線；圖4為現(xiàn)有的高壓?jiǎn)?dòng)電路輸出電流對(duì)應(yīng)時(shí)間T曲線變化圖；圖5為本發(fā)明的定電流控制高壓?jiǎn)?dòng)電路具體應(yīng)用代表圖；圖6為本發(fā)明的定電流控制高壓?jiǎn)?dòng)電路另一實(shí)施例圖；以及圖7為本發(fā)明的定電流控制高壓?jiǎn)?dòng)電路輸出電流與時(shí)間關(guān)系圖。主要組件符號(hào)說(shuō)明現(xiàn)有技術(shù)高壓接面晶體管Q1
第一金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q2
第二金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q3PNP晶體管Q4偏壓電阻R1齊納二極管ZD1遲滯比較器C0MP1高壓電源VIN輸出電壓VOUT基準(zhǔn)電壓VT儲(chǔ)能電容C1電流ID、 IDL電壓Vgs時(shí)間T本發(fā)明
高壓接面晶體管Q1控帝'J晶體管Q5偏壓電阻R1電流檢測(cè)單元R2遲滯比較器COMP高壓電源VIN輸出電壓VOUT基準(zhǔn)電壓VT儲(chǔ)能電容C1控制器CON整流二極管D變壓器的繞組T電流ID時(shí)間T、 t,
具體實(shí)施例方式
圖5所示，為本發(fā)明的定電流控制高壓?jiǎn)?dòng)電路具體應(yīng)用代表圖，其包含有一高壓接面晶體管Q1、 控制晶休管Q5、 一電流檢測(cè)單元R2、--偏壓電阻Rl及一儲(chǔ)能電容Cl，其屮高壓接面品體管Ql可以是結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Junction Field Effect Transistor, JFET)或耗盡型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶休管(Depletion MOSFET)，在此以JFET為例來(lái)說(shuō)明。高壓接面晶體管Ql的漏極耦接一高壓電源VIN，源極耦接至電流檢測(cè)單元R2，電流檢測(cè)單元R2藉由高壓接面晶體管Ql的電流流經(jīng)電流檢測(cè)單元R2兩端產(chǎn)生電H;:降提供高壓接面品體管Q1柵-源極負(fù)偏壓使高壓接而晶體管Ql輸出電流。在實(shí)際應(yīng)用上，高壓接面晶體管Q1的源極可直接耦接于高壓?jiǎn)?dòng)電路的輸出端VOUT，依然可以達(dá)到固定輸出電流的作用，若透過(guò)耦接一電流檢測(cè)單元R2于高壓接面晶體管Ql的源極與高壓?jiǎn)?dòng)電路的輸出端VOUT之間，則可進(jìn) 一步藉由改變其電阻值來(lái)設(shè)定定電流控制高壓?jiǎn)?dòng)電路的輸出電流值。偏壓電阻Rl的--端耦接于高壓接面晶體管Q1的柵極，另一端則耦接于高壓?jiǎn)?dòng)電路的輸出端VOUT，使高壓接面晶體管Q1柵極電壓相同于輸出電壓。輸出端VOUT耦接一控制電路或一負(fù)載裝置(未繪出)，以提供其操作所需電力。透過(guò)電流檢測(cè)單元R2及偏壓電阻Rl所形成的反饋，高壓接面晶體管Ql柵-源極可維持--固定負(fù)偏壓以提供固定輸出電流。利ffl艱制單元，如本實(shí)施例的遲滯比較器COMP，當(dāng)輸出電壓到達(dá)預(yù)定基準(zhǔn)電壓VT時(shí)產(chǎn)生控制信號(hào)使控制晶體管Q5導(dǎo)通，控制晶體管Q5導(dǎo)通使提供高壓接面晶體管Q1的柵-源極負(fù)偏壓高于夾止電壓而停止導(dǎo)通且同時(shí)停止電流輸出。
圖6所示，為本發(fā)明的定電流控制高壓?jiǎn)?dòng)電路另一實(shí)施例圖。在本實(shí)施例中，輸出端VOUT耦接一控制器CON以提供電力供其操作。另夕卜，輸出端VOUT透過(guò)一整流二極管D耦接一變壓器的繞組T。當(dāng)控制器CON開始運(yùn)作而高壓接面晶體管Ql停止導(dǎo)通時(shí)，變壓器的繞組T即可透過(guò)整流二極管D提供電力給控制器CON持續(xù)運(yùn)作。
最后，請(qǐng)參考圖7，該圖為本發(fā)明的定電流控制高壓?jiǎn)?dòng)電路輸出電流與時(shí)間關(guān)系圖。其中相關(guān)的電路圖請(qǐng)-一并參考圖5以及圖6。如圖7所示，輸出電流從啟動(dòng)后呈固定型態(tài)，直至?xí)r間為t,時(shí)，輸出電壓VOUT達(dá)到基準(zhǔn)電壓VT，高壓接面晶體管Ql停止導(dǎo)通時(shí)，輸出電流才降為零。因此，本發(fā)明的定電流控制高壓?jiǎn)?dòng)電路，可防止若輸出端發(fā)生短路異常時(shí)造成的輸出電流過(guò)大而致使組件遭受破壞情形。
8雖然本發(fā)明已以一較佳實(shí)施例揭露如匕然其并非用以限定本發(fā)明，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種具有定電流控制的高壓?jiǎn)?dòng)電路，其特征在于，包含有一高壓接面晶體管，具有一第一源/漏極、一第二源/漏極及一第一柵極，該第一源/漏極耦接一高壓電源，其中該第二源/漏極耦接一輸出端；一控制晶體管，具有一第三源/漏極、一第四源/漏極及一第二柵極，該第三源/漏極耦接該高壓接面晶體管的該第一柵極，該第四源/漏極耦接地，該第二柵極接收一控制信號(hào)，并根據(jù)該控制信號(hào)進(jìn)行切換；以及一偏壓電阻，其一端耦接該高壓接面晶體管的該第一柵極，另一端耦接該輸出端；其中，當(dāng)該控制晶體管于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，該高壓接面晶體管輸出一穩(wěn)定電流至該輸出端，當(dāng)該控制晶體管于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，該高壓接面晶體管停止輸出該穩(wěn)定電流。
2、 如權(quán)利要求1所述的具有定電流控制的高壓?jiǎn)?dòng)電路，其特征在于，更包含一個(gè)電流檢測(cè)單元，其一端耦接該高壓接面晶體管的該第二源/漏極而另一端耦接該輸出端。
3、 如權(quán)利要求2所述的具有定電流控制的高壓?jiǎn)?dòng)電路，其特征在于，更包含一儲(chǔ)能電容耦接于該輸出端，該儲(chǔ)能電容接收該穩(wěn)定電流并產(chǎn)生一輸出電壓。
4、 如權(quán)利要求3所述的具有定電流控制的高壓?jiǎn)?dòng)電路，其特征在于，該輸出端耦接一輸出裝置，該輸出裝置為--控制電路或一負(fù)載裝置。
5、 如權(quán)利要求3所述的具有定電流控制的高壓?jiǎn)?dòng)電路，其特征在于，更包含一控制單元，提供該控制信號(hào)，其中該控制單元于該輸出端的準(zhǔn)位到達(dá)一預(yù)定準(zhǔn)位時(shí)，控制該控制晶體管進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)。
6、 如權(quán)利要求5所述的具有定電流控制的高壓?jiǎn)?dòng)電路，其特征在于，該控制單元包含一遲滯比較器，該遲滯比較器的一輸入端耦接該輸出端，另一輸入端接一參考基準(zhǔn)電壓，而其輸出端輸出該控制信號(hào)。
7、 如權(quán)利要求6所述的具有定電流控制的高壓?jiǎn)?dòng)電路，其特征在于，該輸出端耦接一輸出裝置，該輸出裝置為一控制電路或一負(fù)載裝置。
8、 如權(quán)利要求3所述的具有定電流控制的高壓?jiǎn)?dòng)電路，其特征在于，更包含一二極管，其一端耦接該輸出端及一控制器，另一端耦接一變壓器的繞組。
9、 如權(quán)利要求8所述的具有定電流控制的高壓?jiǎn)?dòng)電路，其特征在于，更包含一控制單元，提供該控制信號(hào)，其中該控制單元于該輸出端的準(zhǔn)位到達(dá)預(yù)定準(zhǔn)位時(shí)，控制該控制晶體管進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)。
10、 如權(quán)利要求9所述的具有定電流控制的高壓?jiǎn)?dòng)電路，其特征在于，該控制單元包含一遲滯比較器，該遲滯比較器的一輸入端耦接該輸出端，另一輸入端接一參考基準(zhǔn)電壓而其輸出端輸出該控制信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有定電流控制的高壓?jiǎn)?dòng)電路，是應(yīng)用于開關(guān)電源，其包含有一高壓接面晶體管、一控制晶體管與一電流檢測(cè)電阻與一偏壓電阻，其中高壓接面晶體管漏極耦接一高壓電源，柵極耦接至控制晶體管漏極，源極耦接至該電流檢測(cè)電阻，電流檢測(cè)電阻藉由高壓接面晶體管電流流經(jīng)檢測(cè)電阻兩端產(chǎn)生固定電壓降提供高壓接面晶體管柵-源極負(fù)偏壓使高壓接面晶體管輸出一固定電流。偏壓電阻其一端耦接于高壓接面晶體管柵極，另一端則耦接于高壓?jiǎn)?dòng)電路輸出端，使高壓接面晶體管柵極電壓相同于輸出電壓，使高壓晶體柵-源極維持一固定負(fù)偏壓以提供固定輸出電流。
文檔編號(hào)H02M1/32GK101582628SQ200810094779
公開日2009年11月18日 申請(qǐng)日期2008年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月16日
發(fā)明者徐達(dá)經(jīng) 申請(qǐng)人:尼克森微電子股份有限公司