CN103558892A - 一种具有低公共电流的低压降稳压器 - Google Patents

Abstract

一种具有低公共电流的低压降稳压器，电路中显示一个稳压器，它有一个输出级，当输入-输出的差分电压超过阈值时，该输出级用作达林顿。当差分电压低于阈值时，该电路自动转变成一个共发射极输出和一个射极跟随器驱动。当输出晶体管饱和时，限流器可以防止过多的公共电流流入。

Description

一种具有低公共电流的低压降稳压器

技术领域

在稳压电路，压差被定义为输入输出电压之差，在压差下，本电路停止针对进一步减少输入电压而调节电压。公共电流是提供给稳压器的输入电流的一部分，没有加到负载上。

背景技术

图1中显示了传统的负电压稳压电路。端子10是输入端，未调节的负电压源连接到该输入端。输入端被引用到地，那就是公共端。虽然这个应用显示了负电压稳压器，并且负电压稳压器将会是一个优选方案，但是本电路以及形成的概念，将会同样地应用到正电压稳压器中这里将采用相同的电路，但是，随着极性变换，所有的器件将会被补充。

端子11是调节过后的负电压输出。该电路控制晶体管12的传导，所以，不管输入电压或负载中的输出电流连接在端子11和地之间，输出电压都处于正确的水平，负载在电路中没有显示。随着晶体管12处于达林顿结构，驱动晶体管13进入工作。晶体管14充当一个射极跟随器控制放大器，运转该达林顿。差分放大器15驱动控制晶体管14，且有一个反相输入，该反相输入端连接到一个恒定的参考电压源16。这通常是众所周知的结构中的参考电压，该结构开发了不随输入电压或温度改变而变化的电势。差分放大器15的同相输入端连接到分压器17的一端，分压器17连接在输出端11和地之间。

差分放大器15的工作将会驱动晶体管14，13和12，在端子11上产生一个电势，导致进入到差分放大器15中的电势相等。因此端子11上的输出电压，通过电阻17a和17b的阻值之比确定。因为达林顿晶体管连接作为一个反相器，反馈回路上是负值且具有高增益，所以，端子11上的电势可以被调节并且非常稳定。

图1的稳压器非常有用，但是压差被限制于晶体管12的                                                

加上晶体管13的

。在300开氏温度，这通常是1伏。温度过高压差可能会上升到1.2伏，如果想得到更低的压差，晶体管13的集电极可以连到地，从而将达林顿晶体管转变成一个射极跟随器，驱动共发射极晶体管。这个结构将会显示

的压差，

只是过温电压里的一小部分。但是，在这种结构中，流入晶体管13中的电流会增加稳压器公共电流，因此是不良的。

发明内容

本发明的一个目的是提供具有低压差和低公共电流的稳压器。

本发明的技术解决方案是：

如权利要求1所述，简单的说，本发明的教学是检测稳压器输入输出差分电压并将达林顿晶体管的输出级转变成射极跟随器，射极跟随器随着压差接近而驱动。这个概念也限制公共电流在压差内。

在一个优选方案，输出晶体管的发射极集电极连接在稳压器的输入输出端之间，其基极连接到驱动晶体管的发射极。驱动晶体管的集电极，通过一个二极管连接到输出端，或通过受控电流路径连接到公共端。受控电流路径的输入包括一个转换晶体管，其发射极连接到一个二极管加上恒定电流的组合，该组合使其发射极回到输入端10。另一个二极管，一个端子连接到相同的恒定电流元件，另一个端子连接到驱动晶体管的集电极。

因此，依赖输出晶体管两端的电压，恒定电流将会流入，连接在输出端和驱动晶体管之间的二极管或受控电流路径的输入端。前面一种状态，驱动将会是与输出晶体管配置的达林顿晶体管，在后一种状态，驱动晶体管将在射极跟随器结构中。另外，一个限流晶体管的发射极通过一个二极管连接到输出端，其基极连接到驱动晶体管的基极，集电极连接到差分放大器的输出。

在压差下，限流晶体管导通从而降低差分放大器的输出，该输出将会限制公共电流强度。

对比专利文献：CN200993746Y低压降稳压器 200620172920.2。

附图说明：

图1是传统负电压稳压器的原理图。

图2是本发明电路的原理图。

图3是一条曲线，根据输入输出差分电压，这条曲线显示了流入具体元件中的电流。

图4是一条曲线，根据一个5伏稳压器的输入电压，这条曲线显示了公共电流。

图5中的曲线，根据5伏稳压器的电流显示压差。

具体实施方式：

图2的原理图显示了一个优选方案。一些元件与图1中的元件有相同的型号。这些元件执行相似的功能。例如，晶体管12就是输出晶体管。任何流入负载（没有显示）的电流将会基本上流入晶体管12，负载连接在端子11和地之间。晶体管13是晶体管12的驱动，电阻18用于限制晶体管12的基极电流。通常，电阻18阻值约为40欧姆。

二极管19把晶体管13的集电极连接到输出端11。当二极管19导通，驱动晶体管13将会以达林顿方式连接到晶体管12。当输入输出电势差很大时，这将会发生。大的差分将会使恒流源21中的 QUOTE 

 

全部流入二极管20中。这将会导通二极管19并使二极管27断开。通常地， QUOTE 

 大约60微安，占流入二极管19的电流中相当小的百分比。在这种情况下，可以看到，差分放大器15的输出电压将会比端子10上的电压高接近三个二极管的电压。如果端子11比端子10上的电压大约高5伏，那么晶体管13的集电极电压将会比这5伏电压低大约一个二极管电压。这将提高二极管27的结合点，电流源21会充分地断开二极管27。

因此，没有电流会流入晶体管26，晶体管24和25将会被断开。这意味着受控电流路径23将会处于非导通的状态。

随着输入输出差分电压减小，晶体管13集电极上的电势将会减小。当这个电压差约为2.5伏，二极管20和27将会同时导通。因此， QUOTE 

 

/2将会流入二极管20和27。同样的电流值将会流入晶体管26。这将会拉低晶体管24的基极从而使它导通。这反过来将会拉高晶体管25的基极使其导通。因此受控电流路径23将会输送电流进入晶体管13。随着输入输出差分电压进一步降低，二极管19将会断开，受控电流路径23将会输送电流进入晶体管13。在这种模式下，本电路将会工作，晶体管13的集电极回到地电位，晶体管13作为一个射极跟随器驱动晶体管12。

于是，晶体管12将趋于饱和，而输出端11的电压可被拉低到 QUOTE 

 而超过 QUOTE 

 。在300开氏温度时，这是1伏的一小部分（通常电流为100毫安时电压约为0.1伏）。

通过晶体管13的工作获得上述减少的饱和电压，晶体管13作为一个射极跟随器工作。因此流过其中的电流不再是负载电流，但是，是公共电流。随着输入输出差分电压降到它的最低值，晶体管28和二极管29限制公共电流大小。晶体管28的基极与晶体管13的基极在同一电势。它的集电极返回到差分放大器15的输出，发射极通过二极管29返回到输出端11。当输出端11上的电压被拉到低于晶体管13基极电势两个二极管电压时，晶体管28将会导通，拉低晶体管14基极电压，从而限制端子11上的电势进一步降低以及限制公共电流进一步上升。

关于图3，曲线30根据输入输出差分电压，显示晶体管25传导曲线。曲线31显示二极管19的传导。在较低的电压，晶体管25的传导占主导地位。曲线显示，当输入输出差分电压降低到2.75伏时，晶体管25开始传导。在两伏时，有大约5毫安的电流流过，当差分电压降低到0.5伏时，该电流将会上升到约7.5毫安。如果电路中没有晶体管28和二极管29，那么随着差分电压进一步降低，曲线30将会继续上升。因此，在图3中的曲线30上，公共电流限制操作是很明显的。

图3中曲线31显示二极管19中的电流。当输入输出差分电压超过约2.25伏时，该电流开始流动。当差分电压超过2.75伏时，二极管19中的电流在低于5毫安处持平。但是该电流将会流入任何连接在端子11上的负载（没有显示），而且该电流不是公共电流。

图4是负5伏稳压器公共电流的曲线，该稳压器提供1安培的输出，其中输出晶体管结点温度通过散热保持在25摄氏度。

该曲线绘制出了公共电流相对输入电压的关系。约7.5伏以上输入，公共电流持平在约1毫安。这是由差分放大器15，分压器17的电流，以及晶体管14，24和25的合并电流合并而成的电流。可以看到，随着输入降低，公共电流在5伏时上升到约7.5毫安，并且在2伏时快速地降到零。

图5是显示了压差和图4中器件的输出电流的关系。可以看到，在1安培时，压差低于1伏，在100毫安时压差稍微地超过0.1伏。

图2的电路用传统的单片硅PN结隔离集成电路形式制作。选择电阻17a和17b，所以端子11上的输出是5伏。图3到图5展示的数据取自于产生集成电路的数据。像图3中显示的，该电路功能交叉大约是2.5伏。如图5所示，公共电流在大约-5伏输入时，显示一个7.5毫安的峰值，在大约-7.5伏电压输入时，电流值持平在大约1毫安。

压差低于1伏，因为在-40摄氏度到+125摄氏度的温度范围内，有一个1安培的输出。

已经描述了本发明并详细描述了实施例子。当熟悉本技术领域的人读到上述描述，在本发明的精神和意图范围内，替代选择或等同装置将会是显而易见的。相应地，它的目的，本发明的范围仅由所附权利要求来定义。

Claims (5)

1.一种具有低公共电流的低压降稳压器，其特征是：稳压器电路有一个公共端，一个输入端和一个输出端，输入端接收一个未调节的电压，输出端输出调节过的电压，所述电路包括：输出晶体管，有一个基极，它的集电极发射极连接在输入端和输出端之间；驱动晶体管，晶体管的发射极连接到输出晶体管的基极，且具有集电极和基极；控制晶体管，其发射极连接到驱动晶体管的基极，集电极返回到公共端，通过其基极，控制晶体管可以作为一个射极跟随器工作；一个装置，用来响应输出晶体管两端电势，当所述电势低于预定值时，将驱动晶体管的集电极转变成所述输出端，或者当电势超过预定值时，将驱动晶体管的集电极转变成所述公共端。

2.根据权利要求1所述的一种具有低公共电流的低压降稳压器，其特征是：用一个受控的电流路径，使驱动晶体管的集电极通过第一二极管连接到输出端或公共端，其中，用于转换的装置，控制了所述第一二极管和所述受控电流路径的传导。

3.根据权利要求2所述的一种具有低公共电流的低压降稳压器，其特征是：转换装置包括第二和第三二极管，它们通过一条恒定电流路径共同连接到输入端，并且分别单独地连接到驱动晶体管的集电极和所述受控电流路径的输入端。

4.根据权利要求1所述的一种具有低公共电流的低压降稳压器，其特征是：权利要求1中所述的电路进一步包括一个差分放大器，其输出端连接到控制晶体管的基极；反相输入端，连接到一个参考电位源；正相输入端，连接到一个分压器的抽头，该分压器连接在输出端和公共端之间，通过所述分压器，输出端的电压被确定为第一级。

5.根据权利要求4所述的一种具有低公共电流的低压降稳压器，其特征是：权利要求4中所述的电路进一步包括，限制晶体管，其基极连接到驱动晶体管的基极，集电极连接到控制晶体管的基极，发射极通过第四二极管连接到输出端，当输出晶体管进入饱和状态时，限制晶体管导通，并且把控制晶体管的基极拉向输出晶体管的集电极。

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