CN103154838B - 具有自动有源-无源切换的功率输出级 - Google Patents
具有自动有源-无源切换的功率输出级 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103154838B CN103154838B CN201180049058.XA CN201180049058A CN103154838B CN 103154838 B CN103154838 B CN 103154838B CN 201180049058 A CN201180049058 A CN 201180049058A CN 103154838 B CN103154838 B CN 103154838B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electric current
- power
- power output
- stage
- output stage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
- G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
- G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
- G05F1/561—Voltage to current converters
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
- G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
- G05F1/618—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series and in parallel with the load as final control devices
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Amplifiers (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)
Abstract
本发明涉及一种功率输出级（100），包括：输入（IN）；输出（OUT），用于连接至被供电单元（200）的输入；控制级（T1、T2、Z1），设置输出电流（Iout）；以及功率提供级（Uv；Uv，‑Uv），可以为所述输出电流（Iout）提供功率。该功率输出级（100）包括第一晶体管（T1），其控制无源操作模式下的输出电流，以及功率输出级包括第二晶体管（T2；T2，T3），其控制有源操作模式下的输出电流（Iout），其中第一晶体管（T1）和第二晶体管（T2，T2，T3）被控制级（OP1）控制，以及其中在有源操作模式下，功率提供级（Uv；Uv，‑Uv）被控制，从而为输出电流（Iout）提供功率。
Description
技术领域
本发明涉及具有有源-无源切换的功率输出级。
背景技术
现有技术中已知多种功率输出级。这些通常被提供为有源功率输出级或无源功率输出级。
在有源功率输出级中，输出电流由功率输出级控制，以及输出电流的功率由功率输出级提供。该有源功率输出级适于操作无源接收器，如图1a中所示。
在无源功率输出级中，输出电流由功率输出级控制，以及输出电流的功率由有源接收器来外部提供。该无源功率输出级适于操作有源接收器，如图1b中所示。
因此，当功率输出级被使用时，首先总是必须知道将被提供电流的输入是有源输入还是无源输入。
然而不适当的使用总是发生，这是因为在许多情况下，不能立即清楚将被提供电流的输入是有源输入还是无源输入。
此外，为了生产目的而开发和储备不同的功率输出级已经被证明是昂贵的。
尽管在近来的功率输出级中，两个选项是组合的，但是这些级仍然涉及物理分割成不同输出，从而用户必须选择相应的输出来使用。这样的功率输出级被应用在例如MACXMCR-EX-SL-RPSSI-I-SP信号隔离器（由本申请人生产）中。这种类型的装置也可以从DE102006024311中了解。
然而，这些情况也经常导致不正确的使用，因为在很多情况下，不能容易地知道将被提供电流的输入是有源输入还是无源输入。
这样的实施例的另一缺点是必须提供更多的连接端子，导致壳体的尺 寸增加，而通常的趋势是减少壳体尺寸。
综上，本发明要解决的问题是提供一种功率输出级，其以创造性的方式解决了现有技术中已知的一个或多个缺点。
发明内容
一个目的是提供一种功率输出级，其包括输入和用于连接至将被提供电流的单元的输入的输出。该功率输出级还包括控制级，其设置输出电流；以及功率供应级，其可以为输出电流提供功率。功率输出级还包括第一晶体管，其控制在无源操作模式的输出电流；以及第二晶体管，其控制有源操作模式下的输出电流，其中所述第一晶体管和第二晶体管被控制级控制，以及其中在有源操作模式下，功率供应级被控制，从而为输出电流提供功率。
另一个目的是提供一种功率输出级，其包括输入和用于连接至将被提供电流的单元的输入的输出。该功率输出级还包括控制级，其设置输出电流；以及功率供应级，其为输出电流提供功率。功率输出级具有检测装置，其在输出处检测功率输出级是在无源操作模式还是有源操作模式下操作，以及当有源操作被检测到（有源操作模式），控制功率供应级来为输出电流提供功率，以及当无源操作被检测到时（无源操作模式），用于输出电流的功率由将被提供电流的单元的输入提供。
在功率输出级的其他实施例中，控制级是电压/电流转换器或电流/电流转换器。
在功率输出级的其他实施例中，功率输出级被设计为双极操作。
在其实施例中，控制级包括运算放大器。
在另一实施例中，检测装置包括一个或多个晶体管。
在本发明的另一实施例中，检测装置包括至少一个MOS-FET晶体管。
附图说明
以下将参考一组附图更具体地描述本发明。附图中：
图1a示出了无源接收器，以及图1b示出了有源接收器。
图2示出了根据本发明的具有自动有源-无源切换的功率输出级的电路变型。
图3示出了根据本发明的具有自动有源-无源切换的功率输出级的另一电路变型。
图4示出了根据本发明的具有自动有源-无源切换的功率输出级的又一电路变型。
具体实施方式
图2示出了根据本发明的功率输出级100的一个实施例。所述输出级配置有输入IN和输出OUT，用于连接至被供电单元200的输入。
被供电单元200可以被实施为无源的，如图1a所示，或有源的，如图1b所示。
功率输出级100还包括控制级PO1，其设置输出电流；以及功率提供级Uv，其可以为输出电流Iout提供功率。
功率输出级100还包括第一晶体管T1，其控制无源操作模式下的输出电流Iout；以及第二晶体管T2，其控制有源操作模式下的输出电流Iout，其中第一晶体管T1和第二晶体管T2被控制级OP1控制，以及其中在有源操作模式，功率供应级Uv被控制，从而为输出电流Iout提供功率。
换句话说，功率输出级包括检测装置T1、T2、Z1，其检测在输出OUT处功率输出级是无源操作还是有源操作，以及当有源操作被检测到时（有源操作模式），控制功率供应级Uv，从而其为输出电流Iout提供功率，以及当无源操作被检测到时（无源操作模式），用于输出电流Iout的功率由被供电单元200的输入提供。
为了简洁的目的，下面将更具体地描述操作的模式。
当如图1b中示意性示出的有源单元200将被连接到输出OUT时，输出电流Iout在外部电压源Uext的驱动下流过单元200的输出负载Rb。从那里，电流流过T1、R1和D1，从而再次到达单元200。在这种情况下， 输出电流Iout由T1设置。
在根据图2示出的实施例中，OP1是电压-电流转换器的一部分，因此，控制级通过T1设置与输入IN处的电压Uin成正比的电流。
因为T2经由齐纳二极管Z1被连接，所以该操作模式导致晶体管T2的截止，即，没有来自电源Uv的电流。因此，输出电流Iout流经受控T1。
如果，反过来，如图1a中示意性示出的无源单元将被连接至输出OUT，则运算放大器OP1将首先试图使用晶体管T1设置输出电流。
然而，因为接收器不具有电流源，所以晶体管T1的进一步断开将不能产生电流Iout，因为其还被T2断开。
为了控制，相反，晶体管被始终驱动，在运算放大器处的输出电压U被增加。
如果运算放大器OP1的输出电压U作为电压-电流转换器的一部分，则控制级克服图中作为示例示出的齐纳二极管Z1的击穿电压或类似电压，然后T2接替控制功率提供级Uv的电流。
由功率提供级Uv驱动的输出电流Iout然后流过T2，然后经由输出负载Rb，通过完全连通（截止）晶体管T1，以及经由R1返回至功率提供级Uv。
毋庸置疑，各种类型的晶体管都可以被用于图中示出的晶体管T1和T2，因此，选择不限于双极晶体管、FET或达灵顿晶体管。
也毋庸置疑，T1和T2可以是不同类型，即，T1可以是FET晶体管，而T2是双极晶体管。
图3中示出的实施例本质上不同于图2中的实施例，因为代替电压-电流转换器作为控制级，使用电流-电流转换器作为控制级，从运算放大器OP1的不同布线可以清楚看出。
此外，图4中示出的实施例还允许双极操作。
在这种情况下，T2和T3形成双极输出级，其类似于图2和图3的T2设置在有源模式下的电流，即，用于无源单元200的电流。
T1，进而设置在无源模式下的电流，即用于有源单元200的电流。
T4表示开关，其在无源操作过程中切换二极管D1。
在该连接中，用于晶体管的响应阈值被选择，从而使用运算放大器OP1的负输出电压U，晶体管T3设置输出电流Iout。在该情况下，参考附图，输出电流Iout是负的。
在该操作模式下，T1、T2和T4截止。
如果相反，T1设置无源操作过程中的输出电流Iout，则T4是导通的，以及T2和T3是截止的。
如果T2控制有源操作过程中的输出电流Iout，则T1和T4是导通的，以及T3是截止的。
在这种情况下，响应阈值在相应基极或栅极端子处被实施为齐纳二极管。
在有源模式下使用负输出电流Iout，二极管D1必须被T4切换，因为否则，D1将短路负输出电流Iout。
此外，在根据图4的电路中，晶体管T1被实施为MOS-FET。优点是由于其技术，晶体管允许负输出电流Iout通过，因为其固有地配置有二极管结构。这种基于二极管的设计使得电流能够通过，即使T1在其主方向上被截止。
也是在这种情况下，毋庸置疑，除了电压-电流转换器，图3中示出的电流-电流转换器可以被使用。
参考标号列表
T1、T2、T3、T4 晶体管
D1 二极管
Z1 齐纳二极管
OP1 运算放大器
IN 输入
OUT 输出
Iout 输出电流
Uin 输入电压
Iin 输入电流
+Uv，-Uv 电源电压
100 功率输出级
200 被供电单元
Claims (6)
1.一种功率输出级(100)，包括：
输入(IN)；
输出(OUT)，用于连接至被供电单元(200)的输入；
控制级，设置输出电流(Iout)；以及
功率提供级(Uv；Uv，-Uv)，可以为所述输出电流(Iout)提供功率；
其特征在于
所述功率输出级(100)还包括检测装置，其检测在输出端所述功率输出级(100)是无源操作还是有源操作，以及当有源操作被检测到时，控制所述功率提供级(Uv，Uv，-Uv)，从而为所述输出电流(Iout)提供功率，以及当无源操作被检测到时，从将被提供电流的所述单元(200)的输入提供用于所述输出电流(Iout)的功率；
所述功率输出级(100)还包括第一晶体管和第二晶体管，分别用于控制所述无源操作模式下的所述输出电流和所述有源操作模式下的所述输出电流。
2.根据权利要求1所述的功率输出级，其中所述控制级是电压-电流转换器或电流-电流转换器。
3.根据权利要求1或2所述的功率输出级，其特征在于，所述功率输出级被设计为用于双极操作。
4.根据权利要求1或2所述的功率输出级，其特征在于，所述控制级包括运算放大器(OP1)。
5.根据权利要求1或2所述的功率输出级，其特征在于，所述检测装置包括一个或多个晶体管(T1，T2；T1，T2，T3)。
6.根据权利要求1或2所述的功率输出级，其特征在于，所述检测装置包括至少一个MOS-FET晶体管(T4)。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102010038152.7A DE102010038152B4 (de) | 2010-10-13 | 2010-10-13 | Stromausgangsstufe mit automatischer aktiv-passiv Umschaltung |
| DE102010038152.7 | 2010-10-13 | ||
| PCT/EP2011/067871 WO2012049239A2 (de) | 2010-10-13 | 2011-10-13 | Stromausgangsstufe mit automatischer aktiv-passiv umschaltung |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103154838A CN103154838A (zh) | 2013-06-12 |
| CN103154838B true CN103154838B (zh) | 2016-09-28 |
Family
ID=44936238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201180049058.XA Active CN103154838B (zh) | 2010-10-13 | 2011-10-13 | 具有自动有源-无源切换的功率输出级 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9946280B2 (zh) |
| EP (1) | EP2628063B1 (zh) |
| KR (1) | KR20130077888A (zh) |
| CN (1) | CN103154838B (zh) |
| BR (1) | BR112013008788A2 (zh) |
| DE (1) | DE102010038152B4 (zh) |
| RU (1) | RU2554566C2 (zh) |
| WO (1) | WO2012049239A2 (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102015109095A1 (de) | 2015-06-09 | 2016-12-15 | Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg | Stromausgangsstufe zum Bereitstellen eines geregelten Ausgangsstroms |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3817078A1 (de) * | 1988-05-19 | 1989-11-30 | Knick Elekt Messgeraete Gmbh | Verfahren und schaltung zum ueberwachen und verhindern instabiler zustaende bei aktiven lasten |
| CN1430804A (zh) * | 2000-03-31 | 2003-07-16 | 微动公司 | 集成电流源反馈和限流元件 |
| CN101201638A (zh) * | 2006-11-30 | 2008-06-18 | 三星电子株式会社 | 具有电流吸收器的电压调节器及包括其的数字放大器 |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57157225A (en) * | 1981-03-24 | 1982-09-28 | Olympus Optical Co Ltd | Control circuit for exposure of camera |
| DE3427498C2 (de) * | 1984-07-26 | 1986-08-07 | Ifm Electronic Gmbh, 4300 Essen | Elektronisches, vorzugsweise berührungslos arbeitendes Schaltgerät |
| JP2758594B2 (ja) | 1985-11-21 | 1998-05-28 | 日本電気株式会社 | チャージポンプ回路 |
| JP3620766B2 (ja) * | 1997-05-26 | 2005-02-16 | パイオニア株式会社 | 増幅器用電圧供給回路 |
| US6268587B1 (en) * | 2000-02-22 | 2001-07-31 | Lincoln Global, Inc. | Current feedback device for electric arc welder |
| JP2001350529A (ja) * | 2000-06-08 | 2001-12-21 | Murata Mfg Co Ltd | 電源装置およびそれを用いた電子機器および電源装置の出力短絡保護方法 |
| US7257009B2 (en) * | 2002-04-19 | 2007-08-14 | Nxp B.V. | Voltage converter for converting an input voltage to an output voltage and driving circuit comprising a voltage converter |
| JP4017490B2 (ja) * | 2002-10-02 | 2007-12-05 | 株式会社デンソー | Ｄｃ／ｄｃコンバータ |
| JP4461827B2 (ja) * | 2004-02-17 | 2010-05-12 | 株式会社デンソー | 電源回路 |
| TWI387629B (zh) * | 2004-07-26 | 2013-03-01 | Nitto Denko Corp | 壓感黏合劑組成物、壓感黏合片及表面保護膜 |
| US7239184B2 (en) * | 2005-04-27 | 2007-07-03 | National Instruments Corporation | Low power and high efficiency voltage-to-current converter with improved power supply rejection |
| DE102006009506B4 (de) * | 2006-02-27 | 2010-09-23 | Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg | Bidirektionaler, galvanisch getrennter Übertragungskanal |
| DE102006024311A1 (de) * | 2006-05-24 | 2007-11-29 | Berthold Technologies Gmbh & Co. Kg | Schaltung zur Übermittlung eines analogen Signalwertes |
| TWI332136B (en) * | 2006-10-11 | 2010-10-21 | Chimei Innolux Corp | Voltage stabilizing circuit |
| CN101411929B (zh) | 2008-11-20 | 2011-07-20 | 江苏银佳企业集团有限公司 | 双线制专用模块 |
| RU2400007C1 (ru) | 2009-07-22 | 2010-09-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новосибирский государственный технический университет | Преобразователь однофазного тока в постоянный |
| US8344706B2 (en) * | 2009-08-10 | 2013-01-01 | Emerson Climate Technologies, Inc. | System and method for rejecting DC current in power factor correction systems |
-
2010
- 2010-10-13 DE DE102010038152.7A patent/DE102010038152B4/de active Active
-
2011
- 2011-10-13 BR BR112013008788A patent/BR112013008788A2/pt not_active IP Right Cessation
- 2011-10-13 US US13/879,368 patent/US9946280B2/en active Active
- 2011-10-13 WO PCT/EP2011/067871 patent/WO2012049239A2/de active Application Filing
- 2011-10-13 CN CN201180049058.XA patent/CN103154838B/zh active Active
- 2011-10-13 EP EP11781755.1A patent/EP2628063B1/de active Active
- 2011-10-13 RU RU2013120098/08A patent/RU2554566C2/ru active
- 2011-10-13 KR KR1020137012045A patent/KR20130077888A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3817078A1 (de) * | 1988-05-19 | 1989-11-30 | Knick Elekt Messgeraete Gmbh | Verfahren und schaltung zum ueberwachen und verhindern instabiler zustaende bei aktiven lasten |
| CN1430804A (zh) * | 2000-03-31 | 2003-07-16 | 微动公司 | 集成电流源反馈和限流元件 |
| CN101201638A (zh) * | 2006-11-30 | 2008-06-18 | 三星电子株式会社 | 具有电流吸收器的电压调节器及包括其的数字放大器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2628063A2 (de) | 2013-08-21 |
| DE102010038152A1 (de) | 2012-04-19 |
| KR20130077888A (ko) | 2013-07-09 |
| CN103154838A (zh) | 2013-06-12 |
| DE102010038152B4 (de) | 2015-09-03 |
| WO2012049239A3 (de) | 2012-06-21 |
| WO2012049239A2 (de) | 2012-04-19 |
| RU2013120098A (ru) | 2014-11-10 |
| EP2628063B1 (de) | 2018-01-10 |
| BR112013008788A2 (pt) | 2016-06-28 |
| US9946280B2 (en) | 2018-04-17 |
| US20130328535A1 (en) | 2013-12-12 |
| RU2554566C2 (ru) | 2015-06-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101919307A (zh) | 用于为至少一个发光二极管提供电流的降压型转换器和方法 | |
| CN102111070B (zh) | 待机电流减少的调节器过电压保护电路 | |
| CN102891605B (zh) | 开关电源装置 | |
| US20080018174A1 (en) | Power control apparatus and method thereof | |
| CN107943182B (zh) | 带隙基准源启动电路 | |
| CN102157925A (zh) | 用于浪涌电流电路的方法和装置 | |
| CN108173425A (zh) | 一种启动电路 | |
| CN103703867A (zh) | 用于使用晶体管饱和控制将电压供应到电力负载的电压供应设备和方法 | |
| JP4838883B2 (ja) | エネルギー源の不足電圧を検出するための回路装置 | |
| CN111463894A (zh) | 电源切换电路 | |
| CN103154838B (zh) | 具有自动有源-无源切换的功率输出级 | |
| US20130119883A1 (en) | Buck converter and method for providing a current for at least one led | |
| CN104980136B (zh) | 开关器件 | |
| US9214853B2 (en) | Two-wire transmitter starter circuit and two-wire transmitter including the same | |
| HK1090758A1 (en) | A supply unit for a driver circuit and operating method therefor | |
| CN103686017B (zh) | 供电控制电路和实现智能设备快速开机的方法 | |
| JP2012129978A (ja) | 負荷駆動装置 | |
| US8970149B2 (en) | Motor circuit with power-off braking function | |
| CN103972931A (zh) | 用于电池充电器的输入行选择器 | |
| CN105515357B (zh) | 一种dcdc限流电路 | |
| CN104718099A (zh) | 用于至少一个接触器的控制电路和用于至少一个接触器的运行的方法 | |
| CN211830730U (zh) | 一种用于反激式电源的达林顿驱动电路以及芯片 | |
| CN206099828U (zh) | 无刷直流马达多档速控制电路 | |
| CN101394172A (zh) | 用于操纵功率半导体开关的驱动电路 | |
| JP2021521724A (ja) | Ｐチャンネルｍｏｓｆｅｔを制御するためのドライバー回路及びそれを含む制御装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |