CN102830746A - 分段线性的热折返电流产生电路 - Google Patents

Abstract

能提高电路可靠性和使用寿命的分段线性的热折返电流产生电路，包括PN结二极管正向电压VBE产生电路、基准电压VR产生电路、减法电路以及一V/I转换电路；二极管正向电压VBE产生电路由一偏置电流电路和一个二极管组成；减法电路为一运算放大电路，它由电阻R1、R2、R3、R4以及运算放大器A1组成；V/I转换电路由运算放大器A2、电阻R5、三极管Q2和场效应管M4、M5组成；运算放大器A2的正输入端接减法电路中的运算放大器A1的输出端，运算放大器A2的负输入端接电阻R5一端和三极管Q2的发射极，运算放大器A2的输出端接三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极接场应管M4的漏极；场效应管M5的漏极为V/I转换电路的输出端。本发明用于保护电路高温情况下安全运行。

Description

分段线性的热折返电流产生电路

技术领域

本发明涉及电流产生电路，特别是分段线性的热折返电流产生电路。

背景技术

过流/过热保护电路一直是电路可靠性设计中的一个重点，在正常温度范围内电路正常工作，随着温度的升高，需要逐步降低芯片的工作电流，以保证芯片的安全，这就需要一个非线性的电流产生电路。传统的电源方案中电源模块输出的最大电流是固定的，不随温度的改变而减小。在有些应用场合这种电路会带来安全隐患，如传统的锂电池充电采用恒流充电模式，如果锂电池温度上升时不减小充电电流，锂电池就有爆炸的危险。在LED照明领域也经常采用恒流驱动模式，当环境温度较高或其他原因导致LED温度较高时，需要适当降低LED的驱动电流，以提高LED的可靠性和寿命。

发明内容

本发明要解决在电源管理产品使用过程中，由于各种原因导致电路温度升高，但是又不希望关断电路，只需要降低工作电流的问题，为此提供本发明的一种分段线性的热折返电流产生电路，该电路当温度升高，工作电流减小，温度越高，工作电流越小，从而有效的提高电路系统的可靠性和工作寿命。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案其特殊之处是包括一PN结二极管正向电压VBE产生电路，一基准电压VR产生电路，一减法电路以及一V/I转换电路；所述PN结二极管正向电压VBE产生电路用以提供一PN结二极管的正向电压VBE，所述基准电压VR产生电路用以提供一零温度系数的基准电压VR，所述减法电路用来对所述二极管正向电压VBE和基准电压VR做减法运算，输出一正比于（基准电压VR－正向电压VBE）的电压；所述V/I转换电路用于处理所述减法电路的输出电压信号K×（基准电压VR－正向电压VBE），输出分段线性的热折返电流；

所述二极管正向电压VBE产生电路由一偏置电流电路和一个二极管组成；偏置电流电路的输出端接二极管正端P，二极管负端N接地；

所述减法电路为一运算放大电路，该电路由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4以及运算放大器A1组成；电阻R2一端接所述正向电压VBE产生电路的输出端，电阻R2另一端接所述运算放大器A1的负输入端；电阻R4一端接所述基准电压VR产生电路的输出端，电阻R4另一端接运算放大器A1的正输入端；电阻R1一端接运算放大器A1的负输入端，电阻R1另一端接运算放大器A1的输出端；电阻R3一端接运算放大器A1的正输入端，电阻R3另一端接地；

所述V/I转换电路由运算放大器A2、电阻R5、三极管Q2和场效应管M4、场效应管M5组成；运算放大器A2的正输入端接所述减法电路中的运算放大器A1的输出端，运算放大器A2的负输入端接电阻R5一端和三极管Q2的发射极，运算放大器A2的输出端接三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极接场应管M4的漏极，电阻R5另一端接地；场应管M4和场效应管M5的源极接电源，场效应管M4和场效应管M5的栅极接场效应管M4的漏极和三极管Q2的集电极，场效应管M5的漏极为V/I转换电路的输出端。

本发明中所述三极管Q2也可以用场效应管代替，如此本发明的分段线性的热折返电流产生电路，其特殊之处是包括一PN结二极管正向电压VBE产生电路，一基准电压VR产生电路，一减法电路以及一V/I转换电路；所述PN结二极管正向电压VBE产生电路用以提供一PN结二极管的正向电压VBE，所述基准电压VR产生电路用以提供一零温度系数的基准电压VR，所述减法电路用来对所述二极管正向电压VBE和基准电压VR做减法运算，输出一正比于（基准电压VR－正向电压VBE）的电压；所述V/I转换电路用于处理所述减法电路的输出电压信号K×（基准电压VR－正向电压VBE），输出分段线性的热折返电流；

所述二极管正向电压VBE产生电路由一偏置电流电路和一个二极管组成；偏置电流电路的输出端接二极管正端P，二极管负端N接地；

所述减法电路为一运算放大电路，该电路由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4以及运算放大器A1组成；电阻R2一端接所述正向电压VBE产生电路的输出端，电阻R2另一端接所述运算放大器A1的负输入端；电阻R4一端接所述基准电压VR产生电路的输出端，电阻R4另一端接运算放大器A1的正输入端；电阻R1一端接运算放大器A1的负输入端，电阻R1另一端接运算放大器A1的输出端；电阻R3一端接运算放大器A1的正输入端，电阻R3另一端接地；

所述V/I转换电路由运算放大器A2、电阻R5、场效应管Q2和场效应管M4、M5组成；运算放大器A2的正输入端接所述减法电路中运算放大器A1的输出端，运算放大器A2的负输入端接电阻R5一端和场效应管Q2的源极，运算放大器A2的输出端接场效应管Q2的栅极，场效应管Q2的漏极接场应管M4的漏极，电阻R5另一端接地；场应管M4和场效应管M5的源极接电源，场效应管M4和场效应管M5的栅极接场效应管M4的漏极和场效应管Q2的漏极，场效应管M5的漏极为V/I转换电路的输出端。

本发明用于产生一种分段线性的热折返电流。本发明的分段线性的热折返电流为场效应管M5的漏极输出电流。

本发明中的场效应管M4、场效应管M5可以用三极管代替。

本发明所述二极管正向电压VBE产生电路由一偏置电流电路和一个二极管组成，该二极管也可以用三极管代替。

附图说明

图1是分段线性热折返电流产生电路的原理示意图；

图2是本发明中的一种应用方案电路图；

图3是本发明的输出电流示意图；

图4是本发明的多个电路级联的输出电流示意图。

具体实施方式

实施例一

分段线性的热折返电流产生电路，包括一PN结二极管正向电压VBE产生电路，一基准电压VR产生电路，一减法电路以及一V/I转换电路；所述PN结二极管正向电压VBE产生电路用以提供一PN结二极管的正向电压VBE，所述基准电压VR产生电路用以提供一零温度系数的基准电压VR，所述减法电路用来对所述二极管正向电压VBE和基准电压VR做减法运算，输出一正比于（基准电压VR－正向电压VBE）的电压；所述V/I转换电路用于处理所述减法电路的输出电压信号K×（基准电压VR－正向电压VBE），输出分段线性的热折返电流；

所述二极管正向电压VBE产生电路由一偏置电流电路和一个二极管组成；偏置电流电路的输出端接二极管正端P，二极管负端N接地；

所述减法电路为一运算放大电路，该电路由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4以及运算放大器A1组成；电阻R2一端接所述正向电压VBE产生电路的输出端，电阻R2另一端接所述运算放大器A1的负输入端；电阻R4一端接所述基准电压VR产生电路的输出端，电阻R4另一端接运算放大器A1的正输入端；电阻R1一端接运算放大器A1的负输入端，电阻R1另一端接运算放大器A1的输出端；电阻R3一端接运算放大器A1的正输入端，电阻R3另一端接地；

所述V/I转换电路由运算放大器A2、电阻R5、三极管Q2和场效应管M4、场效应管M5组成；运算放大器A2的正输入端接所述减法电路中的运算放大器A1的输出端，运算放大器A2的负输入端接电阻R5一端和三极管Q2的发射极，运算放大器A2的输出端接三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极接场应管M4的漏极，电阻R5另一端接地；场应管M4和场效应管M5的源极接电源，场效应管M4和场效应管M5的栅极接场效应管M4的漏极和三极管Q2的集电极，场效应管M5的漏极为V/I转换电路的输出端。

本发明中利用了三极管BE结的负温度特性，温度较低的时候，二极管正向电压VBE>基准电压VR，减法电路处于饱和状态，输出为零，即K×（VR-VBE）=0，则V/I转换电路输出的电流为零。随着温度上升，二极管正向电压VBE下降，直到二极管正向电压VBE=基准电压VR。随着温度进一步上升，二极管正向电压VBE<基准电压VR，减法电路的输出电压值开始由零逐渐变大，其中基准电压值的大小决定了电流开始上升的温度点。所述PN结二极管正向电压VBE产生电路用以提供一个PN结二极管的正向电压VBE，基准电压VR产生电路用以提供一个零温度系数的基准电压VR，所述减法电路用来对二极管正向电压VBE和基准电压VR做减法运算，输出一个正比于（基准电压VR－二极管正向电压VBE）的电压；所述V/I转换电路用于处理减法电路的输出电压信号K×（基准电压VR－二极管正向电压VBE），输出分段线性的热折返电流。图3中的温度点设置在100℃，I_T为V/I转换电路输出的电流，将该电流加入芯片的输出电流采样电路，即为可控制芯片的高温工作电流。芯片温度低于100℃时，电路正常工作，最大输出电流为I_R，随着温度上升超过100℃后，最大输出电流I_R（图中虚线段）线性下降，温度越高，最大输出电流越小。此种电路广泛应用于高温保护和高温补偿。

本发明可用电路级联产生分段线性的热折返电流，例如，采用三个图1的电路相加，即可得到图4的电流产生电路，该电流可用于更高精度的温度补偿电路。

实施例二

本发明上例中三极管Q2也可以用场效应管代替，如此本发明的分段线性的热折返电流产生电路，区别于上例的是：

所述V/I转换电路由运算放大器A2、电阻R5、场效应管Q2和场效应管M4、M5组成；运算放大器A2的正输入端接所述减法电路中运算放大器A1的输出端，运算放大器A2的负输入端接电阻R5一端和场效应管Q2的源极，运算放大器A2的输出端接场效应管Q2的栅极，场效应管Q2的漏极接场应管M4的漏极，电阻R5另一端接地；场应管M4和场效应管M5的源极接电源，场效应管M4和场效应管M5的栅极接场效应管M4的漏极和场效应管Q2的漏极，场效应管M5的漏极为V/I转换电路的输出端。其它构造与上例的相同。

作为本发明其它实施例，本发明中的场效应管M4和场效应管M也可以用三极管代替，它们的输入、输出与放大原理相似。

Claims (2)

1.分段线性的热折返电流产生电路，其特征是包括一PN结二极管正向电压VBE产生电路，一基准电压VR产生电路，一减法电路以及一V/I转换电路；所述PN结二极管正向电压VBE产生电路用以提供一PN结二极管的正向电压VBE，所述基准电压VR产生电路用以提供一零温度系数的基准电压VR，所述减法电路用来对所述二极管正向电压VBE和基准电压VR做减法运算，输出一正比于（基准电压VR－正向电压VBE）的电压；所述V/I转换电路用于处理所述减法电路的输出电压信号K×（基准电压VR－正向电压VBE），输出分段线性的热折返电流；

所述二极管正向电压VBE产生电路由一偏置电流电路和一个二极管组成；偏置电流电路的输出端接二极管正端P，二极管负端N接地；

所述减法电路为一运算放大电路，该电路由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4以及运算放大器A1组成；电阻R2一端接所述正向电压VBE产生电路的输出端，电阻R2另一端接所述运算放大器A1的负输入端；电阻R4一端接所述基准电压VR产生电路的输出端，电阻R4另一端接运算放大器A1的正输入端；电阻R1一端接运算放大器A1的负输入端，电阻R1另一端接运算放大器A1的输出端；电阻R3一端接运算放大器A1的正输入端，电阻R3另一端接地；

所述V/I转换电路由运算放大器A2、电阻R5、三极管Q2和场效应管M4、场效应管M5组成；运算放大器A2的正输入端接所述减法电路中的运算放大器A1的输出端，运算放大器A2的负输入端接电阻R5一端和三极管Q2的发射极，运算放大器A2的输出端接三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极接场应管M4的漏极，电阻R5另一端接地；场应管M4和场效应管M5的源极接电源，场效应管M4和场效应管M5的栅极接场效应管M4的漏极和三极管Q2的集电极，场效应管M5的漏极为V/I转换电路的输出端。

2.分段线性的热折返电流产生电路，其特征是包括一PN结二极管正向电压VBE产生电路，一基准电压VR产生电路，一减法电路以及一V/I转换电路；所述PN结二极管正向电压VBE产生电路用以提供一PN结二极管的正向电压VBE，所述基准电压VR产生电路用以提供一零温度系数的基准电压VR，所述减法电路用来对所述二极管正向电压VBE和基准电压VR做减法运算，输出一正比于（基准电压VR－正向电压VBE）的电压；所述V/I转换电路用于处理所述减法电路的输出电压信号K×（基准电压VR－正向电压VBE），输出分段线性的热折返电流；

所述二极管正向电压VBE产生电路由一偏置电流电路和一个二极管组成；偏置电流电路的输出端接二极管正端P，二极管负端N接地；

所述减法电路为一运算放大电路，该电路由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4以及运算放大器A1组成；电阻R2一端接所述正向电压VBE产生电路的输出端，电阻R2另一端接所述运算放大器A1的负输入端；电阻R4一端接所述基准电压VR产生电路的输出端，电阻R4另一端接运算放大器A1的正输入端；电阻R1一端接运算放大器A1的负输入端，电阻R1另一端接运算放大器A1的输出端；电阻R3一端接运算放大器A1的正输入端，电阻R3另一端接地；

所述V/I转换电路由运算放大器A2、电阻R5、场效应管Q2和场效应管M4、M5组成；运算放大器A2的正输入端接所述减法电路中运算放大器A1的输出端，运算放大器A2的负输入端接电阻R5一端和场效应管Q2的源极，运算放大器A2的输出端接场效应管Q2的栅极，场效应管Q2的漏极接场应管M4的漏极，电阻R5另一端接地；场应管M4和场效应管M5的源极接电源，场效应管M4和场效应管M5的栅极接场效应管M4的漏极和场效应管Q2的漏极，场效应管M5的漏极为V/I转换电路的输出端。

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