一種穩壓管及其過熱保護電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型一種穩壓管及其過熱保護電路，公開了一種過熱保護電路，用于以功率三極管作為輸出的集成器件，包括測溫單元和控制單元。此外，本實用新型還公開了一種集成穩壓管，用于穩壓電路，包括調整管、恒流源和如上所述的過熱保護電路，本實用新型利用三極管的結溫升作為測溫元件，讓它們靠近調整管，從而反映調整管的溫升情況。當調整管溫升超過允許值時，測溫三極管啟動一個電路，減小其電流，使芯片溫度下降至安全值，鏡像電流源確保輸出電流穩定。
【專利說明】 一種穩壓管及其過熱保護電路
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種保護電路，尤其是一種用于集成穩壓管的過熱保護電路。
【背景技術】
[0002]隨著電子技術的不斷發展，各式各樣的電子產品應運而生，根據其不同用途對其供電系統的要求也不同。芯片損壞的重要原因之一是長期通過過大電流而引起結溫超過允許值。在集成穩壓管中，調整管由兩個功率三極管構成，作為輸出的功率三極管，其PN結會因工作時間長而發熱，其結溫決定芯片的溫度。集成穩壓管的保護電路對提高穩壓器的使用壽命、工作穩定性和安全性具有重要意義。但是目前許多以功率三極管作為輸出的集成器件都不具備這種保護電路，例如穩壓管LM7805中就缺少一種過熱保護電路。
【發明內容】
[0003]針對現有技術存在的不足，本實用新型一方面提供一種過熱保護電路，用于以功率三極管作為輸出的集成器件，其特征在于:包括:
[0004]測溫單元，耦接于外部功率三極管，以調整流過功率三極管的電流；
[0005]控制單元，耦接于測溫單元，以控制測溫單元動作。
[0006]所述的過熱保護電路(I)由測溫單元(10)和控制單元(11)組成。其電路原理圖如圖1所示。
[0007]所述的測溫單元(10)由第四電阻(R4)和第二 NPN三極管(T2)構成，所述的第四電阻(R4)的一端耦接于第三電阻(R3)，另一端耦接于外部輸出端(Uo)，所述的第二 NPN三極管(T2)的基極耦接于第四電阻(R4)，發射極耦接于外部輸出端，集電極耦接于恒流源的輸出端。
[0008]所述的控制單元(11)由第一電阻(R1)，穩壓管(Dzl)，第二電阻(R2)，第一 NPN三極管(Tl)和第三電阻(R3)構成。所述的第一電阻(Rl)的一端耦接于外部輸入端(Ui)，另一端耦接于穩壓管(Dzl)的陰極，所述的第二電阻(R2)的一端耦接于外部輸入端(Ui)，另一端耦接于第一 NPN三極管(Tl)的集電極，所述的第一 NPN三極管(Tl)的基極耦接于第一電阻(Rl)與穩壓管(Dzl)的陰極之間，所述的第三電阻(R3)的一端耦接于第一 NPN三極管(Tl)的發射極。
[0009]本實用新型另一方面提供一種集成穩壓管，其電路原理圖如圖2所示，包括上述的過熱保護電路(I)、調整管(2)和恒流源(3)，所述的恒流源(2)為鏡像電流源，其電路原理圖如圖3所示。
[0010]所述的調整管(2 )由第三NPN三極管(T3 )、第四NPN三極管(T4)和第五電阻(R5 )構成，所述的第三NPN三極管(T3)的基極耦接于鏡像電流源的輸出端與第二 NPN三極管(T2)的集電極之間，其集電極耦接于外部輸入端(Ui)，所述的第四NPN三極管(T4)的基極耦接于第三NPN三極管(T3)的發射極，其集電極耦接于外部輸入端(Ui)，所述的第五電阻(R5)的一端耦接于第四NPN三極管(T4)的發射極，另一端耦接于外部輸出端。
[0011]所述的鏡像電流源(3)由第六電阻(R6)、第五NPN三極管(T5)和第六NPN三極管(Τ6)構成,所述的第六電阻(R6)的一端稱接于外部輸入端(Ui),另一端稱接于第五NPN三極管(Τ5)的集電極，所述的第五NPN三極管(Τ5)的集電極耦接于其基極，其發射極接地，所述的第六NPN三極管(Τ6)的基極耦接于第五NPN三極管(Τ5)的基極，其發射極接地。
[0012]當調整管長期工作，溫度升高，控制單元控制測溫單元動作，對調整管進行分流，因為Q=I~2*Rt，所以調整管產生的熱量降低，所述的集成穩壓管的溫度也隨之降低，其具備以下特點:結構簡單，防護功能齊全。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型的過熱保護電路原理圖；
[0014]圖2為本實用新型的集成穩壓管的部分電路原理圖；
[0015]圖3為鏡像電流源的電路原理圖。
[0016]圖中:1、熱保護電路；10、測溫單元；11、控制單元；2、調整管；3、鏡像電路源；R1、第一電阻；R2、第二電阻；R3、第三電阻；R4、第四電阻；R5、第五電阻；R6、第六電阻；T1、第一 NPN三極管；Τ2、第二 NPN三極管；Τ3、第三NPN三極管；Τ4、第四NPN三極管；Τ5、第五NPN三極管；Τ6、第六NPN三極管；Dzl、穩壓管；U1、外部輸入端；Uo、外部輸出端。
【具體實施方式】
[0017]在圖1所示的電路中，這里的測溫單元(10)、控制單元(11)與外部功率三極管集成到一個芯片內，其中第四電阻(R4)與第二 NPN三極管(T2)為測溫元件，它們與第一電阻(Rl )，第三電阻(R3)和穩壓管(Dzl)組成芯片過熱保護電路。第二 NPN三極管(T2)b-e間電壓為Ube2=Ur4=(R4/(R3+R4))*(Uzl-Ubel),其中穩壓管(Dzl)具有正溫度系數(溫度升高，穩壓管Dzl陰極電位升高)，而三極管b-e間電壓具有負溫度系數(溫度升高，第二NPN三極管的基極導通電壓降低)。芯片未過熱時，第二 NPN三極管(T2)截止。當芯片溫度上升時，Uzl增大，Ubel減小，S卩(Uzl-Ubel)增大，而第二 NPN三極管(T2)的b_e間的開啟電壓(Uon)卻減小。當芯片溫度上升到一定數值(通常在150?175°C)時，T2導通，對功率三極管的基極分流，輸出電流減小，功率三極管的功耗下降，使芯片溫度被限制在一定數值下。
[0018]在圖2所示電路中，其中第四電阻(R4)、第二 NPN三極管(T2)、第一電阻(R1)、第三電阻(R3)和穩壓管(Dzl)組成穩壓器件的過熱保護電路。如上述所描述，第二 NPN三極管(T2)b-e間電壓為Ube2=Ur4=(R4/(R3+R4))* (Uzl-Ubel),其中穩壓管(Dzl)具有正溫度系數，而三極管b-e間電壓具有負溫度系數。當穩壓器件未過熱時，第二 NPN三極管(T2)截止。當穩壓器件溫度上升時，Uzl增大，Ubel減小，即(Uzl-Ubel)增大，而第二 NPN三極管(T2)的b-e間的開啟電壓(Uon)卻減小。當穩壓器件溫度上升到一定數值時，T2導通，鏡像電流源提供一部分電流至第二 NPN三極管(T2)，導致分在第三NPN三極管(T3)的基極電流減小，從而導致第三NPN三極管(T3)發射極電流減小，而其發射極電流作為第四NPN三極管(T4)的基極電流，同理導致第四NPN三極管(T4)的集電極電流成倍下降，Q=I~2*Rt,所以調整管的功耗整體下降，其所產生的熱量降低。
[0019]在圖3所示的電路中，鏡像電流源由兩只特性完全相同的第五NPN三極管(T5)和第六NPN三極管(T6)構成，由于第五NPN三極管(T5)的管壓降Uceo與其b_e間電壓Ubeo相等，從而保證第五NPN三極管(T5)工作在放大狀態，而不可能進入飽和狀態，故其集電極電流Ic5=0 5*Ib5，圖中第五NPN三極管(T5)和第六NPN三極管(T6)的b_e間電壓相等，故它們的基極電流Ib5=Ib6=Ib,而由于電流放大系數β 5=β 6=β ,故集電極電流Ic5=Ic6=Ic=i3*Ib。可見，由于電路的這種特殊接法，使Ic6和Ic5呈鏡像關系，第六電阻(R6)中的電流為基準電流，其表達式為Ir= (Vcc-Ube)/R6=Ic+2*Ib=Ic+2*Ic/0。所以集電極電流Ic= ( β / ( β+2) ) *Ir。當β遠大于2時,輸出電流Ic6 ^ Ir= (Vcc-Ube)/R6。當Vcc與第六電阻(R6)的數值一定時，Ic6也就隨之確定，并且穩定輸出。
[0020]綜上所述，利用三極管的結溫升作為測溫元件，讓它們靠近調整管，從而反映調整管的溫升情況。當調整管溫升超過允許值時，測溫三極管啟動一個電路，減小其電流，使芯片溫度下降至安全值，鏡像電流源確保輸出電流穩定。
[0021]以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，本實用新型的保護范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本實用新型思路下的技術方案均屬于本實用新型的保護范圍。應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1.一種過熱保護電路，用于以功率三極管作為輸出的集成器件， 其特征在于:包括: 測溫單元，耦接于外部功率三極管，以調整流過功率三極管的電流； 控制單元，耦接于測溫單元，以控制測溫單元動作。
2.根據權利要求1所述的過熱保護電路，其特征在于:所述的控 制單元包括: 第一電阻，稱接于外部輸入端； 穩壓管，耦接于第一電阻； 第二電阻，耦接于外部輸入端； 第一 NPN三極管，其集電極耦接于第二電阻，基極耦接于第一電 阻與穩壓管之間； 第三電阻，耦接于第一 NPN三極管的發射極。
3.根據權利要求1所述的過熱保護電路，其特征在于:所述的測 溫單元包括: 第四電阻，耦接于第三電阻； 第二 NPN三極管，其基極耦接于第三電阻與第四電阻之間，發射極耦接于第四電阻，集電極耦接于外部功率三極管的基極。
4.一種集成穩壓管，用于穩壓電路，其特征在于:包括: 調整管，耦接于外部負載端，以輸出電壓； 恒流源，耦接于調整管與過熱保護電路之間，為其提供穩定的電流； 如權利要求1至3任意一項所述的過熱保護電路，耦接于調整管與恒流源之間，以調整流經調整管的電流。
5.根據權利要求4所述的集成穩壓管，其特征在于:所述的調整 管包括: 第三NPN三極管，其基極耦接于恒流源的輸出端； 第四NPN三極管，其基極耦接于第三NPN三極管的發射極，集電極與第三NPN三極管的集電極、恒流源的輸入端、第二電阻、第一電阻共接外部輸入端； 第五電阻，耦接于第四NPN三極管的發射極，并與第四電阻、第二 NPN三極管的發射極共接外部輸出端。
6.根據權利要求4所述的集成穩壓管，其特征在于:所述的恒流 源為鏡像電流源，包括: 第六電阻，耦接于外部輸入端； 第五NPN三極管，其集電極耦接于第六電阻，并耦接于基極，發射極接地； 第六NPN三極管，其基極耦接于第五NPN三極管的基極，發射極接地。
【文檔編號】G05F1/569GK204044656SQ201420472632
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年8月21日 優先權日:2014年8月21日
【發明者】鄭石磊, 鄭振軍, 吳建國, 潘逸龍, 毛維琴 申請人:浙江東和電子科技有限公司