專利名稱：功率限制穩(wěn)壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源中的功率限制領(lǐng)域。
諸如電視接收機(jī)之類的消費(fèi)者電子電路印刷電路板的導(dǎo)體之間的大量空間是為穩(wěn)壓電路裝置留設(shè)的。當(dāng)導(dǎo)體至少其一聯(lián)到能向負(fù)載提供大于15瓦功率的電源輸出端或節(jié)點(diǎn)上時(shí)，這種穩(wěn)壓就對相鄰導(dǎo)體之間的空間帶來了嚴(yán)格的要求。因此，導(dǎo)體之間的空間需要大于當(dāng)電源節(jié)點(diǎn)不能供應(yīng)至少15瓦功率時(shí)的空間。這種需求就被稱作15瓦節(jié)點(diǎn)需求。缺點(diǎn)是，這種較大空間將導(dǎo)致印刷電路板區(qū)較大。
電視接收機(jī)中的電源可能需要提供遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于15瓦的總功率。電源可經(jīng)過導(dǎo)體分配給各電路。有些電路是低于15瓦的低功耗電路。為了減小印刷電路板區(qū)另一方面又滿足15瓦節(jié)點(diǎn)需求，可能需要限制由這種低功耗電路產(chǎn)生的最大功率使其少于15瓦，甚至當(dāng)短路或元件故障出現(xiàn)時(shí)的異常狀態(tài)更是如此。
當(dāng)經(jīng)給定電源節(jié)點(diǎn)得到的最大功率被限制到15瓦時(shí)，15瓦節(jié)點(diǎn)需求不再實(shí)用。優(yōu)點(diǎn)在于，費(fèi)用以及電路板區(qū)可被減少。另外，還需要在不犧性正常操作時(shí)的穩(wěn)壓的情況下實(shí)現(xiàn)這種功率限制。
在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明特征的電源中，穩(wěn)壓后的電源被直流輸入電源電壓所激勵(lì)。在穩(wěn)壓電源的第一輸出端產(chǎn)生第一穩(wěn)壓后的電壓。從該輸出端所得到的功率可以大于15瓦。因此，直接聯(lián)到輸出端的導(dǎo)體要經(jīng)受15瓦節(jié)點(diǎn)需求限制。輸入電源電壓還經(jīng)對功率進(jìn)行限制的電阻器和嵌位二極管耦合到穩(wěn)壓電源的第一輸出端。該二極管在正常工作時(shí)被換極而連續(xù)導(dǎo)通。該二極管對遠(yuǎn)離第一輸出端的二極管的一個(gè)端子上產(chǎn)生的第二電源電壓嵌位或穩(wěn)壓。在正常狀態(tài)下可得到低于15瓦功率的低功率電路的導(dǎo)體可經(jīng)二極管的端子被激勵(lì)。前述功率限制電路裝置限制了最大功率，該功率甚至在出現(xiàn)故障時(shí)，經(jīng)功率限制電路裝置獲得的該最大功率低于15瓦。
二極管在防止電流從第一輸出端子流到低功率電路的方向換極，它受15瓦節(jié)點(diǎn)需求限制，因此，優(yōu)點(diǎn)是，二極管的第二電源電壓產(chǎn)生處的端子無15瓦節(jié)點(diǎn)需求限制。有利的是，第二電源電壓由于二極管的嵌位而被第一穩(wěn)壓的電壓所跟隨和穩(wěn)壓。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明特征的電源包括一個(gè)將第一穩(wěn)壓電源電壓加到第一負(fù)載的電壓穩(wěn)壓器。一功率限制阻抗被用來將第二電源電壓加到第二負(fù)載上。一嵌位電路裝置用來將第二電源電壓嵌位到第一穩(wěn)壓后的電壓上，以對第二電源電壓穩(wěn)壓。防止從第一電源電壓的電壓穩(wěn)壓器中將功率經(jīng)嵌位電路裝置傳輸?shù)降诙?fù)載上。
圖1示出實(shí)現(xiàn)本發(fā)明一個(gè)方面的電源；圖2a和2b示出一族曲線，用于解釋圖1的電路裝置的工作。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，由脈寬調(diào)制器(PWM)穩(wěn)壓的傳統(tǒng)開關(guān)模式電源101在端子112產(chǎn)生用于激勵(lì)電源100的輸入電源電壓VIN。
電壓VIN經(jīng)串行穩(wěn)壓器晶體管T1至負(fù)載111。晶體管T1的經(jīng)穩(wěn)壓的基極電壓Vz在一對串聯(lián)耦舍的齊納二極管Z1和Z3上產(chǎn)生。電阻R2在齊納二極管Z1和Z2中加反向電流。結(jié)果，在晶體管T1的發(fā)射極上的輸出電源電壓VOUT1被穩(wěn)壓。在能提供大于15瓦功率的電源節(jié)點(diǎn)端子110上產(chǎn)生電壓VOUT1。
限流電阻R1和嵌位二極管D1耦合在端子112與110之間，跨在晶體管T1的集電極與發(fā)射極之間。電平移動(dòng)和溫度被償二極管D2將電阻R1與二極管D1之間的端子113上產(chǎn)生的電源電壓VD1耦合到負(fù)載114上用于產(chǎn)生一輸出電源電壓VOUT2。電壓VOUT2經(jīng)導(dǎo)體50耦合到負(fù)載114用于激勵(lì)該負(fù)載。
在正常工作中，二極管D1連續(xù)地導(dǎo)通。這種連續(xù)導(dǎo)通是通過選擇使電阻R1的阻值足夠小來保證的，這樣，在電阻R1中的電流IR1等于或大于在二極管D2中的電流ID2。因而，電壓VOUT2跟隨并嵌位到電壓VOUT1。二極管D2對嵌位二極管D1的正向電壓變化提供溫度補(bǔ)償。電壓VOUT2似等于電壓VOUT1。
在正常工作中，經(jīng)二極管D2以及相等同的電阻器RL激勵(lì)的負(fù)載其消耗少于15瓦。電阻R1的值被選成使其經(jīng)二極管D2激勵(lì)的在負(fù)載上的消耗少于14瓦。這個(gè)值在任何負(fù)載情況下經(jīng)二極管D2被選為少于15瓦。
在二極管D1中的電流iD1不能在與箭頭所示相反的方向從晶體管T1至負(fù)載114。這樣，電源不能經(jīng)端子110加到負(fù)載114上。稱作POUT2的經(jīng)二極管D2的整個(gè)功率經(jīng)電阻R1加上。隨后，二極管D1將從端子110至端子113的電源傳輸隔開。由于電阻R1的電流或功率的限制作用，經(jīng)二極管D2所加上的功率POUT2被限制到少于15瓦。因此，導(dǎo)體50不要經(jīng)受15瓦節(jié)點(diǎn)需求限制。結(jié)果，優(yōu)點(diǎn)是，導(dǎo)體50與諸如導(dǎo)體51的任何導(dǎo)體之間的空間150不需滿足15瓦節(jié)點(diǎn)需求的限制。
當(dāng)電流ID2過大時(shí)，電阻R1兩端的電壓降導(dǎo)致反偏二極管D1的電壓VD1對應(yīng)的電壓降低。因而，二極管D1變成非導(dǎo)通，且電壓VOUT2的穩(wěn)壓不再見效。這種情況其優(yōu)點(diǎn)是，只要二極管D1導(dǎo)通，電壓VOUT2就被二極管D1嵌位到電壓VOUT1上。
圖2a和2b分別示出作為圖1的電阻R1與等同的負(fù)載電阻RL的電壓VOUT2和功率POUT2的一族曲線。在圖1、2a和2b中，相似或相同的符號(hào)代表相似或相同的元件。圖1的電阻RL代表經(jīng)二極管D2激勵(lì)的整個(gè)或相等同的負(fù)載。功率POUT2是整個(gè)功率，它是二極管D2中的電流在由電阻RL所代表的負(fù)載中耗散的結(jié)果。
如圖2a所示，對于R1為3.5歐的電阻，VOUT2在同載的較大變化范圍內(nèi)變化少于10％。如圖2b所示，功率POUT2在圖1的電阻RL和R1的值的整個(gè)變化范圍內(nèi)不超過14瓦。當(dāng)圖2b的功率POUT2較大時(shí)，例如為14瓦時(shí)，電壓VOUT2減小，二極管D1變?yōu)榉菍?dǎo)通。二極管D1可防止功率從晶體管T1傳輸?shù)截?fù)載114上。以此方式，二極管D1防止將功率POUT2的任何部分提供給晶體管T1。這樣，端子113、二極管D2以及導(dǎo)體50無需面臨15瓦節(jié)點(diǎn)需求限制。而端子110可能要面臨15瓦節(jié)點(diǎn)需求限制。這是因?yàn)槎O管D1防止了從晶體管T1向負(fù)載114傳輸功率的緣故。
權(quán)利要求
1.一種電源，包括用于將第一穩(wěn)壓后的電源電壓(VOUT1)加到第一負(fù)載(111)上的電壓穩(wěn)壓器(T1、Z1、Z2)；用于將第二穩(wěn)壓后的電源電壓(VIN)加到第二負(fù)載(114)上的功率限制阻抗(R1)；其特征在于第一二極管D1，其第一端子(113)耦合到所述阻抗(R1)上，其第二端子(110)耦合到所述第一穩(wěn)壓的電源電壓上，通過將所述第二電源電壓嵌位到所述第一電源電壓上來穩(wěn)定所述第二電源電壓，并將所述電壓穩(wěn)壓器從所述第二負(fù)載上隔離開來，以防止所述電壓穩(wěn)壓器激勵(lì)所述第二負(fù)載。
2.如權(quán)利要求1的電源，其特征在于耦合在所述第二負(fù)載(114)與所述第一二極管(D1)之間的第二二極管(D1)，對在所述第一二極管中的變化提供溫度補(bǔ)償。
3.如權(quán)利要求1的電源，其特征在于所述阻抗(R1)包括一個(gè)電阻。
4.如權(quán)利要求1的電源，其特征在于所述第一二極管(D1)與所述電阻(R1)串聯(lián)耦合。
5.如權(quán)利要求3的電源，其特征在于所述第二二極管(D2)與所述電阻(R1)串聯(lián)，并置于所述電阻(R1)與所述第二負(fù)載(114)之間。
6.如權(quán)利要求1的電源，其特征在于所述穩(wěn)壓器(T1、Z1、Z2)包括串行的穩(wěn)壓器。
7.一種電源，包括用于將第一穩(wěn)壓后的電源電壓(VOUT1)加到第一負(fù)載(111)上的電壓穩(wěn)壓器(T1、Z1、Z2)；用于將第二穩(wěn)壓后的電源電壓(VIN)加到第二負(fù)載(114)上的功率限制阻抗(R1)；其特征在于第一二極管(D1)，耦合到所述阻抗(R1)和所述第一穩(wěn)壓后的電壓；所述第一二極管在所述第二負(fù)載的正常工作期間的第一模式時(shí)導(dǎo)通，其中所述第一二極管將所述第二電源電壓嵌位到所述第一穩(wěn)壓的電源電壓上；以及所述第一二極管在所述第二負(fù)載的異常工作期間的第二模式時(shí)不導(dǎo)通，其中所述第二電源電壓隨著由于異常狀態(tài)使通過所述功率限制阻抗的電流增加而使所述第二電源電壓降低，從而將傳輸?shù)剿龅诙?fù)載的功率限制到預(yù)定的最大值。
8.一種電源，包括用于將第一穩(wěn)壓后的電源電壓(VOUT1)加到第一負(fù)載(111)上的電壓穩(wěn)壓器(T1、Z1、Z2)；用于將第二穩(wěn)壓后的電源電壓(VIN)加到第二負(fù)載(114)上的功率限制阻抗(R1)；其特征在于裝置(D1)，耦合到所述阻抗和所述第一穩(wěn)壓后的電壓上，用于將所述第二電源電壓嵌位到所述第一穩(wěn)壓后的電壓上以穩(wěn)定所述第二電源電壓，這樣，可防止將所述電壓穩(wěn)壓器的所述第一電源電壓經(jīng)所述嵌位裝置加到所述第二負(fù)載上。
9.如權(quán)利要求8的電源，其特征在于所述嵌位裝置(D1)包括一二極管。
全文摘要
一輸入電源電壓(VIN)源，經(jīng)限流電阻(R
文檔編號(hào)G05F1/56GK1122965SQ9510984
公開日1996年5月22日 申請日期1995年8月7日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月8日
發(fā)明者L·E·史密夫 申請人:湯姆森消費(fèi)電子有限公司