專(zhuān)利名稱(chēng)：一種開(kāi)關(guān)電源中的可調(diào)過(guò)溫保護(hù)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種過(guò)溫保護(hù)電路，具體的說(shuō)是一種可集成在開(kāi)關(guān)電源控制芯片中 的可調(diào)整的過(guò)溫保護(hù)電路。
背景技術(shù)：
開(kāi)關(guān)電源已經(jīng)廣泛地使用在各個(gè)領(lǐng)域，為各類(lèi)設(shè)備提供工作電壓?，F(xiàn)有的開(kāi)關(guān) 電源技術(shù)一般包括控制芯片、驅(qū)動(dòng)電路、開(kāi)關(guān)電路、變壓器(有的沒(méi)有)、整流和濾波電 路。通常來(lái)說(shuō)，控制芯片里面包含基準(zhǔn)電路、電源管理電路、振蕩電路以及各種保護(hù)電 路等等。其中保護(hù)電路一般包含有過(guò)壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)和過(guò)溫保護(hù)等。本 專(zhuān)利主要涉及保護(hù)電路中的過(guò)溫保護(hù)，并提供一種可以集成到控制芯片中實(shí)用的電路結(jié) 構(gòu)。如圖1所示為過(guò)溫保護(hù)電路在開(kāi)關(guān)電源中的應(yīng)用。開(kāi)關(guān)電源在工作時(shí)，特別是在重負(fù)載條件下時(shí)，電源內(nèi)部的溫度會(huì)急劇的上 升?，F(xiàn)代的開(kāi)關(guān)電源都在朝著高開(kāi)關(guān)頻率和高功率密度的方向發(fā)展，而功率晶體管的 開(kāi)關(guān)過(guò)程和磁性器件產(chǎn)生的損耗為開(kāi)關(guān)電源中的主要熱源，尤其是當(dāng)它們同時(shí)封裝在一 個(gè)密閉空間內(nèi)的時(shí)候，溫度上升的更為迅速。而高溫情況會(huì)使得整個(gè)開(kāi)關(guān)電源的性能 下降，降低開(kāi)關(guān)電源的壽命，最壞情況下甚至還會(huì)造成整機(jī)的破壞，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損 失。因此，我們?cè)谏婕伴_(kāi)關(guān)電源的時(shí)候通常會(huì)加入過(guò)溫保護(hù)電路，一旦開(kāi)關(guān)電源內(nèi)部的 溫度超過(guò)其允許的最高溫度時(shí)，將停止內(nèi)部電路的供電，為整個(gè)開(kāi)關(guān)電源提供自身的保 護(hù)，同時(shí)也保護(hù)了開(kāi)關(guān)電源所供電的整機(jī)電路免遭破壞。而當(dāng)電源內(nèi)部溫度下降到允許 工作的范圍時(shí)，又能重新激活開(kāi)關(guān)電源使之正常工作。通常來(lái)說(shuō)，更多功能的加入，會(huì)使得系統(tǒng)更加復(fù)雜，不管芯片面積的增加還是 板上電路的增加，都會(huì)導(dǎo)致面積的增大和成本的增加。所以作為一個(gè)必不可少的功能電 路，怎樣讓其小型化、簡(jiǎn)單化而又不失精確度將是研究的重點(diǎn)方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可調(diào)整的過(guò)溫保護(hù)電路，旨在解決現(xiàn)有的過(guò)溫保護(hù) 電路成本高、占用空間大、保護(hù)溫度的精度不好控制以及溫度范圍不便于調(diào)節(jié)的問(wèn)題。按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述開(kāi)關(guān)電源中的可調(diào)過(guò)溫保護(hù)電路包括第一 PNP管基極與第二 PNP管的基極相連，第一 PNP管集電極、第五PNP管發(fā)射極、第三 PNP管基極、第四PNP管基極相連；第二 PNP管基極與集電極相連，再連接第六PNP 管的發(fā)射極；第三PNP管集電極、第五PNP管的基極、第一 NPN管集電極相連；第五 PNP管集電極與地相連；第六PNP管基極、第四PNP管集電極、第二 NPN管集電極相 連；第六PNP管集電極通過(guò)第二電阻接地；第一 NPN管基極與第二 NPN管基極相連； 第一 NPN管發(fā)射極與第三NPN管的集電極、基極相連；第二 NPN管發(fā)射極與第四NPN 管的集電極、基極相連；第三NPN管發(fā)射極連接第一電阻一端，第一電阻另一端分別連 接第四NPN管發(fā)射極和可變電阻串一端，可變電阻串另一端接地；外部電源連接在第一PNP管、第二 PNP管、第三PNP管、第四PNP管的發(fā)射極端；偏置電壓連接在第一NPN 管、第二 NPN管的基極端；可變電阻串用來(lái)調(diào)節(jié)翻轉(zhuǎn)點(diǎn)的溫度，可變電阻串具有多個(gè)過(guò) 溫保護(hù)微調(diào)端；第六PNP管集電極與第二電阻之間的連接點(diǎn)為輸出。所述可變電阻 串包括4個(gè)過(guò)溫保護(hù)微調(diào)端，第十一電阻一端接第一過(guò)溫保護(hù)微 調(diào)端，另一端接第二過(guò)溫保護(hù)微調(diào)端；第二十一電阻一端接第二過(guò)溫保護(hù)微調(diào)端，另一 端接第三過(guò)溫保護(hù)微調(diào)端、第三十一電阻和第三十二電阻的一端；第三十一電阻和第 三十二電阻另一端相連并連接第四過(guò)溫保護(hù)微調(diào)端以及第四十一電阻、第四十二電阻、 第四十三電阻、第四十四電阻的一端，第四十一電阻、第四十二電阻、第四十三電阻、 第四十四電阻另一端接地。對(duì)可變電阻串可以通過(guò)多種接法改變其阻值，其一、第二過(guò)溫保護(hù)微調(diào)端、第 三過(guò)溫保護(hù)微調(diào)端，第四過(guò)溫保護(hù)微調(diào)端一起短接到地；其二、第三過(guò)溫保護(hù)微調(diào)端， 第四過(guò)溫保護(hù)微調(diào)端一起短接到地；其三、第四過(guò)溫保護(hù)微調(diào)端短接到地。所述第一 PNP管基極與第二 PNP管兩管對(duì)稱(chēng)，第三PNP管基極和第四PNP管 兩管對(duì)稱(chēng)，第三PNP管基極和第四PNP管兩管的發(fā)射極面積大于第一 PNP管基極與第二 PNP管的發(fā)射極面積，第五PNP管、第六PNP管發(fā)射極面積大于第一 PNP管基極、第 二 PNP管，第一 NPN管與第三NPN管兩管的發(fā)射極面積一致，第二 NPN管與第四NPN 管兩管的發(fā)射極面積一致，第一 NPN管、第三NPN管兩管的發(fā)射極面積大于第二 NPN 管、第四NPN管兩管的發(fā)射極面積。所述可變電阻串可以采用串聯(lián)不同阻值的電阻實(shí)現(xiàn)，或采用混聯(lián)相同阻值的電 阻實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明用來(lái)檢測(cè)系統(tǒng)的溫度是否在芯片正常工作范圍內(nèi)，當(dāng) 溫度超過(guò)系統(tǒng)正常工作時(shí)，該電路輸出一個(gè)過(guò)溫保護(hù)信號(hào)；當(dāng)系統(tǒng)溫度再次恢復(fù)正常工 作溫度是，該電路輸出一個(gè)正常的溫度指示信號(hào)。該保護(hù)電路可以集成在控制芯片中， 可以用簡(jiǎn)單的電路結(jié)構(gòu)，提供精確的、可調(diào)的、低成本的過(guò)溫保護(hù)解決方案，以最小的 電路規(guī)模，提供可靠的保護(hù)結(jié)構(gòu)，并能夠通過(guò)可變電阻串進(jìn)行微調(diào)。


圖1為過(guò)溫保護(hù)電路在開(kāi)關(guān)電源中的應(yīng)用圖；圖2為過(guò)溫保護(hù)電路結(jié)構(gòu)圖；圖3為RES可變電阻串的結(jié)構(gòu)圖；圖4為第一實(shí)施例；圖5為第二實(shí)施例；圖6為第三實(shí)施例；圖7為第四實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖2所示，本發(fā)明所述的過(guò)溫保護(hù)電路包括由P3、Ni、N3組成的第一支 路；由P4、N2、N4組成的第二支路；由PI、P2、P5、P6組成的反饋系統(tǒng)；限流電阻Rl和R2;可變 電阻串RES，如圖3所示，用來(lái)調(diào)節(jié)翻轉(zhuǎn)點(diǎn)的溫度。VDD為外部提供的 電源，連接在PI、P2、P3、P4的發(fā)射極端；Vref為外部提供的偏置電壓，連接在Ni、 N2的基極端；PAD1、PAD2、PAD3、PAD4為過(guò)溫保護(hù)微調(diào)端，聯(lián)接于各個(gè)電阻之間； Vout為輸出電壓，連接在R2與P6的集電極之間。GND為大地，與RES、P5的集電極、 R2相連。具體為第一PNP管Pl基極與第二PNP管P2的基極相連，第一PNP管Pl集電 極、第五PNP管P5發(fā)射極、第三PNP管P3基極、第四PNP管P4基極相連；第二 PNP 管P2基極與集電極相連，再連接第六PNP管P6的發(fā)射極；第三PNP管P3集電極、第 五PNP管P5的基極、第一 NPN管Nl集電極相連；第五PNP管P5集電極與地相連；第 六PNP管P6基極、第四PNP管P4集電極、第二 NPN管N2集電極相連；第六PNP管 P6集電極通過(guò)第二電阻R2接地；第一 NPN管m基極與第二 NPN管N2基極相連；第 一 NPN管Nl發(fā)射極與第三NPN管N3的集電極、基極相連；第二 NPN管N2發(fā)射極與 第四NPN管N4的集電極、基極相連。第三NPN管N3發(fā)射極連接第一電阻Rl —端，第一電阻Rl另一端分別連接第 四NPN管N4發(fā)射極和可變電阻串RES—端PADl，可變電阻串RES另一端接地；外部 電源VDD連接在第一 PNP管Pl、第二 PNP管P2、第三PNP管P3、第四PNP管P4的 發(fā)射極端；偏置電壓Vref連接在第一 NPN管Ni、第二 NPN管N2的基極端。各雙極型晶體管的比例關(guān)系如圖2所示。圖上所標(biāo)的M為晶體管發(fā)射極面積與 標(biāo)準(zhǔn)模型的比值，具體為Pl M = 0.4 ； P2 M = 0.4 ； P3 M = 5 ； P4 M = 5 ； P5 M = 0.8 ； P6 M = 0.93 ； Nl M = 2.4 ； N2 M = 0.48 ； N3 M = 2.4 ； N4 M = 0.48。本發(fā)明所提供的過(guò)溫保護(hù)電路可以應(yīng)用于開(kāi)關(guān)電源等需要過(guò)溫保護(hù)的電路及設(shè) 備中，詳述如下。該模塊用來(lái)檢測(cè)系統(tǒng)的溫度是否在芯片正常工作范圍內(nèi)，當(dāng)溫度超過(guò)系統(tǒng)正常 工作時(shí)，該模塊輸出一個(gè)過(guò)溫保護(hù)信號(hào)。當(dāng)系統(tǒng)溫度再次恢復(fù)正常工作溫度時(shí)，該模塊 輸出一個(gè)正常的溫度指示信號(hào)。其基本原理是利用第一支路和第二支路的電流大小關(guān)系隨溫度的變化，引發(fā)晶 體管P4集電極Va節(jié)點(diǎn)電壓的變化，控制晶體管P6的導(dǎo)通和關(guān)斷，產(chǎn)生高低電平信號(hào)。 當(dāng)溫度較低時(shí)，流過(guò)電阻Rl上的電流較小，Rl上壓降較小，Nl禾口 N3與N2禾口 N4的 b-e電壓差別較小，而Nl和N3的發(fā)射極面積遠(yuǎn)大于N2和N4的發(fā)射極面積。由雙極晶 體管的電流電壓關(guān)系式I。= Isexp(VbyvT)可知，此時(shí)流過(guò)第一支路的電流大于流過(guò)第二 支路的電流。因?yàn)镻3和P4的發(fā)射極和基極電壓都相等，為了保證第一支路的電流大于 流過(guò)第二支路的電流，Va節(jié)點(diǎn)電壓將被抬高，晶體管P6關(guān)斷，V。ut為低電平。當(dāng)溫度升 高時(shí)，流過(guò)電阻Rl上的電流逐漸增大，Rl上的壓降增大。因此，Nl禾口 N3與N2禾口 N4 的b-e電壓差增大。當(dāng)溫度升高到某一值時(shí)，流過(guò)Nl和N3的電流小于流過(guò)N2和N4的 電流。對(duì)Va節(jié)點(diǎn)放電，使Va電位很低，晶體管P6導(dǎo)通，節(jié)點(diǎn)V。ut為高電平，表明系統(tǒng) 的溫度過(guò)高。在臨界狀態(tài)下，流過(guò)m和N3的電流等于流過(guò)N2和N4的電流，如果流過(guò)Ni、 N2、N3和N4的電流都為I，可以得到Vref = 2Vbe N3+IR1+2I*RES(0-1)
Vref = 2Vbe N4+2I*RES(0-2)Vbe—N3 = VTln(l/ls—N3)(0-3)Vbe—N4 = VTln(l/ls—N4)(0-4)因此，
權(quán)利要求
1.一種開(kāi)關(guān)電源中的可調(diào)過(guò)溫保護(hù)電路，其特征是包括第一 PNP管(Pl)基極與第二 PNP管(P2)的基極相連，第一 PNP管(Pl)集電極、 第五PNP管(P5)發(fā)射極、第三PNP管(P3)基極、第四PNP管(P4)基極相連；第二 PNP管(P2)基極與集電極相連，再連接第六PNP管(P6)的發(fā)射極；第三PNP管(P3)集電極、第五PNP管(P5)的基極、第一 NPN管(Ni)集電極相連；第五PNP管(P5)集電極與地相連；第六PNP管(P6)基極、第四PNP管(P4)集電極、第二 NPN管(N2)集電極相連； 第六PNP管(P6)集電極通過(guò)第二電阻(R2)接地；第一 NPN管(Ni)基極與第二 NPN管(N2)基極相連；第一 NPN管(Ni)發(fā)射極與 第三NPN管(N3)的集電極、基極相連；第二 NPN管(N2)發(fā)射極與第四NPN管(N4)的集電極、基極相連；第三NPN管(N3)發(fā)射極連接第一電阻(Rl) —端，第一電阻(Rl)另一端分別連接 第四NPN管(N4)發(fā)射極和可變電阻串(RES) —端(PADl)，可變電阻串(RES)另一端 接地；外部電源(VDD)連接在第一 PNP管(Pl)、第二 PNP管(P2)、第三PNP管(P3)、 第四PNP管(P4)的發(fā)射極端；偏置電壓(Vref)連接在第一 NPN管(Ni)、第二 NPN管 (N2)的基極端；可變電阻串(RES)用來(lái)調(diào)節(jié)翻轉(zhuǎn)點(diǎn)的溫度，可變電阻串(RES)具有多個(gè)過(guò)溫保護(hù)微 調(diào)端；第六PNP管(P6)集電極與第二電阻(R2)之間的連接點(diǎn)為輸出(V。ut)。
2.如權(quán)利要求1所述開(kāi)關(guān)電源中的可調(diào)過(guò)溫保護(hù)電路，其特征是所述可變電阻串 (RES)包括4個(gè)過(guò)溫保護(hù)微調(diào)端(PAD 1、PAD2、PAD3、PAD4),第—^一電阻(Rll) — 端接第一過(guò)溫保護(hù)微調(diào)端(PADl)，另一端接第二過(guò)溫保護(hù)微調(diào)端(PAD2)；第二十一電 阻(R21) —端接第二過(guò)溫保護(hù)微調(diào)端(PAD2)，另一端接第三過(guò)溫保護(hù)微調(diào)端(PAD3)、 第三十一電阻(R31)和第三十二電阻(R32)的一端；第三十一電阻(R31)和第三十二電 阻(R32)另一端相連并連接第四過(guò)溫保護(hù)微調(diào)端(PAD4)以及第四十一電阻(R41)、第 四十二電阻(R42)、第四十三電阻(R43)、第四十四電阻(R44)的一端，第四十一電阻 (R41)、第四十二電阻(R42)、第四十三電阻(R43)、第四十四電阻(R44)另一端接地。
3.如權(quán)利要求2所述開(kāi)關(guān)電源中的可調(diào)過(guò)溫保護(hù)電路，其特征是第二過(guò)溫保護(hù)微調(diào)端 (PAD2)、第三過(guò)溫保護(hù)微調(diào)端(PAD3)，第四過(guò)溫保護(hù)微調(diào)端(PAD4) —起短接到地。
4.如權(quán)利要求2所述開(kāi)關(guān)電源中的可調(diào)過(guò)溫保護(hù)電路，其特征是第三過(guò)溫保護(hù)微調(diào)端 (PAD3),第四過(guò)溫保護(hù)微調(diào)端(PAD4) —起短接到地。
5.如權(quán)利要求2所述開(kāi)關(guān)電源中的可調(diào)過(guò)溫保護(hù)電路，其特征是第四過(guò)溫保護(hù)微調(diào)端 (PAD4)短接到地。
6.如權(quán)利要求1所述開(kāi)關(guān)電源中的可調(diào)過(guò)溫保護(hù)電路，其特征是所述第一PNP管 (Pl)基極與第二 PNP管(P2)兩管對(duì)稱(chēng)，第三PNP管(P3)基極和第四PNP管(P4)兩 管對(duì)稱(chēng)，第三PNP管(P3)基極和第四PNP管(P4)兩管的發(fā)射極面積大于第一 PNP管 (Pl)基極與第二 PNP管(P2)的發(fā)射極面積，第五PNP管(P5)、第六PNP管(P6)發(fā)射 極面積大于第一 PNP管(Pl)基極、第二 PNP管(P2)，第一 NPN管(Ni)與第三NPN管(N3)兩管的發(fā)射極面積一致，第二 NPN管(N2)與第四NPN管(N4)兩管的發(fā)射極面積 一致，第一 NPN管(Ni)、第三NPN管(N3)兩管的發(fā)射極面積大于第二 NPN管(N2)、 第四NPN管(N4)兩管的發(fā)射極面積。
7.如權(quán)利要求1所述開(kāi)關(guān)電源中的可調(diào)過(guò)溫保護(hù)電路，其特征是所述可變電阻串 (RES)采用串聯(lián)不同阻值的電阻實(shí)現(xiàn)，或采用混聯(lián)相同阻值的電阻實(shí)現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種開(kāi)關(guān)電源中可調(diào)整的過(guò)溫保護(hù)電路，旨在解決現(xiàn)有的過(guò)溫保護(hù)電路成本高、占用空間大、保護(hù)溫度的精度不好控制以及溫度范圍不便于調(diào)節(jié)的問(wèn)題。本發(fā)明用來(lái)檢測(cè)系統(tǒng)的溫度是否在芯片正常工作范圍內(nèi)，當(dāng)溫度超過(guò)系統(tǒng)正常工作時(shí)，該模塊輸出一個(gè)過(guò)溫保護(hù)信號(hào)。當(dāng)系統(tǒng)溫度再次恢復(fù)正常工作溫度是，該模塊輸出一個(gè)正常的溫度指示信號(hào)。該保護(hù)電路可以集成在控制芯片中，以最小的電路規(guī)模，提供可靠的保護(hù)結(jié)構(gòu)，并能夠通過(guò)可變電阻串進(jìn)行微調(diào)。
文檔編號(hào)H02H7/10GK102013669SQ20101055495
公開(kāi)日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月16日
發(fā)明者吳旭, 張又丹, 易峰, 黃嵩人 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十八研究所