CN202795122U - 分段线性的热折返电流产生电路 - Google Patents
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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。本实用新型用于保护电路高温情况下安全运行。
Description
技术领域
本实用新型涉及电流产生电路,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
本实用新型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,为此提供本实用新型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,本实用新型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。
本实用新型中所述三极管Q2也可以用场效应管代替,如此本实用新型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。
本实用新型用于产生一种分段线性的热折返电流。本实用新型的分段线性的热折返电流为场效应管M5的漏极输出电流。
本实用新型中的场效应管M4、场效应管M5可以用三极管代替。
本实用新型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是本实用新型中的一种应用方案电路图;
图3是本实用新型的输出电流示意图;
图4是本实用新型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。
本实用新型中利用了三极管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℃,IT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IR,随着温度上升超过100℃后,最大输出电流IR(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。
本实用新型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
本实用新型上例中三极管Q2也可以用场效应管代替,如此本实用新型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。
作为本实用新型其它实施例,本实用新型中的场效应管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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CN102830746A (zh) * | 2012-08-15 | 2012-12-19 | 杭州科岛微电子有限公司 | 分段线性的热折返电流产生电路 |
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