CN204044656U - 一种稳压管及其过热保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种稳压管及其过热保护电路，公开了一种过热保护电路，用于以功率三极管作为输出的集成器件，包括测温单元和控制单元。此外，本实用新型还公开了一种集成稳压管，用于稳压电路，包括调整管、恒流源和如上所述的过热保护电路，本实用新型利用三极管的结温升作为测温元件，让它们靠近调整管，从而反映调整管的温升情况。当调整管温升超过允许值时，测温三极管启动一个电路，减小其电流，使芯片温度下降至安全值，镜像电流源确保输出电流稳定。

Description

一种稳压管及其过热保护电路

技术领域

本实用新型涉及一种保护电路，尤其是一种用于集成稳压管的过热保护电路。

背景技术

随着电子技术的不断发展，各式各样的电子产品应运而生，根据其不同用途对其供电系统的要求也不同。芯片损坏的重要原因之一是长期通过过大电流而引起结温超过允许值。在集成稳压管中，调整管由两个功率三极管构成，作为输出的功率三极管，其PN结会因工作时间长而发热，其结温决定芯片的温度。集成稳压管的保护电路对提高稳压器的使用寿命、工作稳定性和安全性具有重要意义。但是目前许多以功率三极管作为输出的集成器件都不具备这种保护电路，例如稳压管LM7805中就缺少一种过热保护电路。 

发明内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型一方面提供一种过热保护电路，用于以功率三极管作为输出的集成器件，其特征在于：包括：

测温单元，耦接于外部功率三极管，以调整流过功率三极管的电流； 

控制单元，耦接于测温单元，以控制测温单元动作。

所述的过热保护电路（1）由测温单元（10）和控制单元（11）组成。其电路原理图如图1所示。

所述的测温单元（10）由第四电阻（R4）和第二NPN三极管（T2）构成，所述的第四电阻（R4）的一端耦接于第三电阻（R3），另一端耦接于外部输出端（Uo），所述的第二NPN三极管（T2）的基极耦接于第四电阻（R4），发射极耦接于外部输出端，集电极耦接于恒流源的输出端。

所述的控制单元（11）由第一电阻（R1），稳压管（Dz1），第二电阻（R2），第一NPN三极管（T1）和第三电阻（R3）构成。所述的第一电阻（R1）的一端耦接于外部输入端（Ui），另一端耦接于稳压管（Dz1）的阴极，所述的第二电阻（R2）的一端耦接于外部输入端（Ui），另一端耦接于第一NPN三极管（T1）的集电极，所述的第一NPN三极管（T1）的基极耦接于第一电阻（R1）与稳压管（Dz1）的阴极之间，所述的第三电阻（R3）的一端耦接于第一NPN三极管（T1）的发射极。

本实用新型另一方面提供一种集成稳压管，其电路原理图如图2所示，包括上述的过热保护电路（1）、调整管（2）和恒流源（3），所述的恒流源（2）为镜像电流源，其电路原理图如图3所示。

所述的调整管（2）由第三NPN三极管（T3）、第四NPN三极管（T4）和第五电阻（R5）构成，所述的第三NPN三极管（T3）的基极耦接于镜像电流源的输出端与第二NPN三极管（T2）的集电极之间，其集电极耦接于外部输入端（Ui），所述的第四NPN三极管（T4）的基极耦接于第三NPN三极管（T3）的发射极，其集电极耦接于外部输入端（Ui），所述的第五电阻（R5）的一端耦接于第四NPN三极管（T4）的发射极，另一端耦接于外部输出端。

所述的镜像电流源（3）由第六电阻（R6）、第五NPN三极管（T5）和第六NPN三极管（T6）构成，所述的第六电阻（R6）的一端耦接于外部输入端（Ui），另一端耦接于第五NPN三极管（T5）的集电极，所述的第五NPN三极管（T5）的集电极耦接于其基极，其发射极接地，所述的第六NPN三极管（T6）的基极耦接于第五NPN三极管（T5）的基极，其发射极接地。

当调整管长期工作，温度升高，控制单元控制测温单元动作，对调整管进行分流，因为Q=I^2*Rt,所以调整管产生的热量降低，所述的集成稳压管的温度也随之降低，其具备以下特点：结构简单，防护功能齐全。

附图说明

图1为本实用新型的过热保护电路原理图；

图2为本实用新型的集成稳压管的部分电路原理图；

图3为镜像电流源的电路原理图。

    图中：1、热保护电路；10、测温单元；11、控制单元；2、调整管；3、镜像电路源；R1、第一电阻；R2、第二电阻；R3、第三电阻；R4、第四电阻；R5、第五电阻； R6、第六电阻；T1、第一NPN三极管；T2、第二NPN三极管；T3、第三NPN三极管；T4、第四NPN三极管；T5、第五NPN三极管；T6、第六NPN三极管；Dz1、稳压管；Ui、外部输入端；Uo、外部输出端。

具体实施方式

在图1所示的电路中，这里的测温单元（10）、控制单元（11）与外部功率三极管集成到一个芯片内，其中第四电阻（R4）与第二NPN三极管（T2）为测温元件，它们与第一电阻（R1），第三电阻（R3）和稳压管（Dz1）组成芯片过热保护电路。第二NPN三极管（T2）b-e间电压为Ube2=Ur4=(R4/(R3+R4))*(Uz1-Ube1),其中稳压管（Dz1）具有正温度系数（温度升高，稳压管Dz1阴极电位升高），而三极管b-e间电压具有负温度系数（温度升高，第二NPN三极管的基极导通电压降低）。芯片未过热时，第二NPN三极管（T2）截止。当芯片温度上升时，Uz1增大，Ube1减小，即（Uz1-Ube1）增大，而第二NPN三极管（T2）的b-e间的开启电压（Uon）却减小。当芯片温度上升到一定数值（通常在150～175℃）时，T2导通，对功率三极管的基极分流，输出电流减小，功率三极管的功耗下降，使芯片温度被限制在一定数值下。

在图2所示电路中，其中第四电阻（R4）、第二NPN三极管（T2）、第一电阻（R1）、第三电阻（R3）和稳压管（Dz1）组成稳压器件的过热保护电路。如上述所描述，第二NPN三极管（T2）b-e间电压为Ube2=Ur4=(R4/(R3+R4))*(Uz1-Ube1),其中稳压管（Dz1）具有正温度系数，而三极管b-e间电压具有负温度系数。当稳压器件未过热时，第二NPN三极管（T2）截止。当稳压器件温度上升时，Uz1增大，Ube1减小，即（Uz1-Ube1）增大，而第二NPN三极管（T2）的b-e间的开启电压（Uon）却减小。当稳压器件温度上升到一定数值时，T2导通，镜像电流源提供一部分电流至第二NPN三极管（T2），导致分在第三NPN三极管（T3）的基极电流减小，从而导致第三NPN三极管（T3）发射极电流减小，而其发射极电流作为第四NPN三极管（T4）的基极电流，同理导致第四NPN三极管（T4）的集电极电流成倍下降，Q=I^2*Rt, 所以调整管的功耗整体下降，其所产生的热量降低。

在图3所示的电路中，镜像电流源由两只特性完全相同的第五NPN三极管（T5）和第六NPN三极管（T6）构成，由于第五NPN三极管（T5）的管压降Uceo与其b-e间电压Ubeo相等，从而保证第五NPN三极管（T5）工作在放大状态，而不可能进入饱和状态，故其集电极电流Ic5=β5*Ib5，图中第五NPN三极管（T5）和第六NPN三极管（T6）的b-e间电压相等，故它们的基极电流Ib5=Ib6=Ib，而由于电流放大系数β5=β6=β，故集电极电流Ic5=Ic6=Ic=β*Ib。可见，由于电路的这种特殊接法，使Ic6和Ic5呈镜像关系，第六电阻（R6）中的电流为基准电流，其表达式为Ir=（Vcc-Ube）/R6=Ic+2*Ib=Ic+2*Ic/β。所以集电极电流Ic=（β/(β+2)）*Ir。当β远大于2时，输出电流Ic6≈Ir=（Vcc-Ube）/R6。当Vcc与第六电阻（R6）的数值一定时，Ic6也就随之确定，并且稳定输出。

综上所述，利用三极管的结温升作为测温元件，让它们靠近调整管，从而反映调整管的温升情况。当调整管温升超过允许值时，测温三极管启动一个电路，减小其电流，使芯片温度下降至安全值，镜像电流源确保输出电流稳定。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种过热保护电路，用于以功率三极管作为输出的集成器件，

其特征在于：包括：

测温单元，耦接于外部功率三极管，以调整流过功率三极管的电流； 

控制单元，耦接于测温单元，以控制测温单元动作。

2.根据权利要求1所述的过热保护电路，其特征在于：所述的控

制单元包括：

第一电阻，耦接于外部输入端；

稳压管，耦接于第一电阻；

第二电阻，耦接于外部输入端；

第一NPN三极管，其集电极耦接于第二电阻，基极耦接于第一电

阻与稳压管之间；

第三电阻，耦接于第一NPN三极管的发射极。

3.根据权利要求1所述的过热保护电路，其特征在于：所述的测

温单元包括：

第四电阻，耦接于第三电阻；

第二NPN三极管，其基极耦接于第三电阻与第四电阻之间，发射极耦接于第四电阻，集电极耦接于外部功率三极管的基极。

4.一种集成稳压管，用于稳压电路，其特征在于：包括：

调整管，耦接于外部负载端，以输出电压；

恒流源，耦接于调整管与过热保护电路之间，为其提供稳定的电流；

如权利要求1至3任意一项所述的过热保护电路，耦接于调整管与恒流源之间，以调整流经调整管的电流。

5.根据权利要求4所述的集成稳压管，其特征在于：所述的调整

管包括：

第三NPN三极管，其基极耦接于恒流源的输出端；

第四NPN三极管，其基极耦接于第三NPN三极管的发射极，集电极与第三NPN三极管的集电极、恒流源的输入端、第二电阻、第一电阻共接外部输入端；

第五电阻，耦接于第四NPN三极管的发射极，并与第四电阻、第二NPN三极管的发射极共接外部输出端。

6.根据权利要求4所述的集成稳压管，其特征在于：所述的恒流

源为镜像电流源，包括：

第六电阻，耦接于外部输入端；

第五NPN三极管，其集电极耦接于第六电阻，并耦接于基极，发射极接地；

第六NPN三极管，其基极耦接于第五NPN三极管的基极，发射极接地。