CN220511295U - 一种限流保护电路及其应急照明设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及应急照明设备领域,在本实用新型提供了一种限流保护电路包括:电流采样单元、第一三极管,两者串联连接;第二三极管Q2,其基极、发射极之间的PN结与电流采样单元,位于一个回路中;第一三极管,受控于第二三极管Q2,以当串联连接中的电流超过限流阈值时关断;电流源电路,耦合于回路,可操作以随温度漂移自动调节回路的部分电流路径中的电流,从而使得限流阈值,随温度漂移而产生的变化比例不超过预定值。籍此,保持限流保护电路中的限流阈值基本不随温度漂移而改变。
Description
技术领域
本实用新型涉及应急照明领域,具体涉及一种限流保护电路及应急照明设备。
背景技术
在现有技术中,过流保护电路在电子电路设计中应用非常广泛,尤其在功率型电路设计中。然而限流电路的设计通常较复杂,而且对构成限流保护电路的元器件的选型要求很高、降低了这种限流电路的可制造性,而一些结构相对简单一些的限流电路却又具有输出效率低下。
而且这些过流保护电路的限流值通常不够稳定,例如会随环境温度漂移而发生变化,这导致限流操作(operation)不够精确,对被保护的负载电路造成负面的影响。
实用新型内容
基于上述缺陷,本实用新型的目的之一在于提升限流保护电路的输出效率和/或限流阈值的稳定度。
至少为解决上述技术问题,在本申请的一个实施例中,提出了一种限流保护电路,其特征在于,包括:
电流采样单元、第一三极管,两者串联连接;
第二三极管,其基极、发射极之间的PN结与所述电流采样单元,位于一个回路中;
所述第一三极管,受控于所述第二三极管,以当所述串联连接中的电流超过限流阈值时关断;
电流源电路,耦合于所述回路,可操作以随温度漂移自动调节所述回路的部分电流路径中的电流,从而使得所述限流阈值,随温度漂移而产生的变化比例不超过预定值。
回路中的电流路径或者部分的电流路径,包括第一电阻和/或第二电阻;当然,电流源电路或者说电流源的电流输出,耦合/叠加(superimpose)于所述回路中的部分的电流路径上,并不意味着电流源的电流输出不可以被同时耦合至该回路中除部分的电流路径之外的其他电路中。
可选地,在一些实施例中,所述电流源电路为恒流源,具有随温度变化特性,与所述第二三极管的PN结的随温度变化的特性相对应/适配,从而,由所述电流源电路的电流随温度漂移的变化而在所述电流路径上引起的电压变化,补偿/抵消所述第二三极管的PN结的导通门限随温度漂移的变化;或者,
所述电流源电路的电流输出,耦合至所述回路中的部分路径中,所述电流源电路的电流输出可随温度漂移而变化,从而使得:a)所述部分电流路径上的电压降,不管温度漂移而保持与所述第二三极管的PN结的导通门限相当;或者b)所述部分电流路径上的电压降,保持跟随所述第二三极管的PN结的随温度漂移而变化的导通门限;和/或,
所述预定值为以下任一数值:0.1%、0.5%、1%、2%、5%或者10%。
可选地,在一些实施例中,还包括分压单元,跨接于i)电流采样单元和第一三极管之间的节点,和ii)所述第二三极管的基极;
所述电流采样单元为第一电阻,所述分压单元为第二电阻;
所述第二电阻的阻值大于所述第一电阻的阻值;
所述第二电阻的阻值与所述第一电阻的阻值的比值,大于以下任一数值:5、10、50、100、500、1000、5000、10000、50000、100000或者500000。
可选地,在一些实施例中,所述第二三极管,跨接于所述第一端子和所述第一三极管的基极之间,所述第二三极管的基极耦接于所述电流采样单元和所述第一三极管之间的连接节点;
所述第二三极管,受控于来自所述电流采样单元的采样信号而截止或导通;所述第一三极管与所述第二三极管工作于互斥的开关状态。
可选地,在一些实施例中,所述限流保护电路还包括第一端子,第二端子,第三电阻;
所述电流采样单元和所述第一三极管,串联连接于所述第一端子和所述第二端子之间;
所述第三电阻的第一端连接于:所述第一三极管的基极和/或所述第二三极管的集电极。
A)所述第一三极管和所述第二三极管,为PNP器件,所述第一端子作为所述限流保护电路的电流流入端;所述第二端子作为电流流出端,用于连接负载电路;所述电流源电路的电流流入端,连接于所述第二三极管的基极;或者连接于所述第二三极管的基极与所述第一三极管的发射极之间的连接节点;或者,所述电流源电路的电流流入端,通过所述第二电阻连接于所述第一三极管的发射极;
所述第三电阻的第二端和所述电流源电路的电流流出端,两者均接低电平/接地;所述第二电阻的第二端、所述电流源电路的电流流入端,均连接于所述第二三极管的基极;
或者,
B)所述第一三极管和所述第二三极管,为NPN器件,所述第一端子作为所述限流保护电路的电流流出端;所述第二端子作为电流流入端,用于连接负载电路;
所述电流源电路的电流流出端,连接于所述第二三极管的基极,或者连接于所述第二三极管的基极与所述第一三极管的发射极之间的连接节点;或者,所述电流源电路的电流流出端,通过所述第二电阻连接于所述第一三极管的发射极;
所述电流源电路的电流流入端,连接针对限流保护电路的模拟电源,或高电平;所述第三电阻的第二端,连接于针对所述限流保护电路的控制端;
所述第二电阻的第二端、所述电流源电路的电流流出端,两者均连接于所述第二三极管的基极。
所述电流源电路的电流“流出端”、“流入端”之中的电流方向,是相对于电流源电路、工作于放大状态的三极管自身而言的。
所述电流源电路为压控电流源,作为三极管电流放大电路,包括NPN型的第五三极管、一个或多个二极管,该多个二极管串联连接,所述一个或多个二极管,跨接于所述第五三极管的BE结两端,或者与所述第五三极管的BE结并联,所述一个或多个二极管以其导通压降为所述第五三极管提供输入电压(可能是第五三极管的全部输入电压,或者是部分的输入电压);所述一个或多个二极管的阳极端,连接于所述第五三极管的基极;所述一个或多个二极管的阴极端,连接于所述第五三极管的发射极;所述电流源电路的电流流入端,对应于所述第五三极管的集电极,所述电流源电路的电流流出端,对应于所述第五三极管的发射极;或者,
所述电流源电路为压控电流源,作为三极管电流放大电路,包括PNP型的第五三极管、一个或多个二极管,该多个二极管串联连接,所述一个或多个二极管,跨接于所述第五三极管的BE结两端,或者与所述第五三极管的BE结并联,所述一个或多个二极管以其导通压降为所述第五三极管提供输入电压;所述一个或多个二极管的阳极端,连接于所述第五三极管的发射极;所述一个或多个二极管的阴极端,连接于所述第五三极管的基极;所述电流源电路的电流流出端,对应于所述第五三极管的集电极,所述电流源电路的电流流入端,对应于所述第五三极管的发射极。
其中,所述多个二极管的导通压降,随温度漂移而变化。
可选地,在一些实施例中,所述电流源电路,其电流输出,随温度漂移而变化的特性,与所述第二三极管的基极和发射极之间的所述PN结的导通门限随温度漂移而变化的特性相对应/适配。
所述电流源电路中的输出电流随温度漂移而变化,其电流流入端连接于所述第二三极管的基极;
所述第一三极管,通过其控制极受控于所述第二三极管:响应于所述第二三极管进入截至状态,所述第一三极管进入导通状态;响应于所述第二三极管进入导通状态,所述第一三极管进入截至状态;
所述第一电阻跨接于a)所述第一三极管的发射极和b)所述第二三极管的发射极;
所述第二电阻跨接于c)所述第二三极管的基极和d)所述第一三极管的发射极之间;
所述第二三极管的发射极连接于所述第一端子;
所述第一三极管的集电极连接于所述第二端子;
所述第一三极管的基极,连接于所述第二三极管的集电极;
所述第二可控开关的控制极,连接于所述电流采样单元和所述第一可控开关之间的连接点/节点;
所述第一电阻跨接于所述第一三极管的发射极和所述第二三极管的发射极之间,所述第二电阻跨接于所述第一三极管的发射极和所述第二三极管的基极之间;
所述第一电阻的第一端、所述第二电阻的第一端,连接于所述第一三极管的发射极;
i)所述第二三极管的基极和发射极之间的PN结,ii)所述第一电阻,两者位于一个回路中;
所述回路还包括所述第二电阻;
所述电流源电路的温度变化特性,与所述第二三极管的PN结的温度变化特性相对应,以使得:A)由所述电流源电路中的电流在所述第一电阻和/或第二电阻上造成的电压变化,抵消所述PN结的导通门限随温度漂移的变化;或者B)当所述电流采样单元中的电流达到限流阈值时,由所述电流源电路中的电流在所述第二电阻上造成的电压变化,抵消所述PN结的导通门限随温度漂移的变化;
所述第一三极管的集电极,用于连接负载电路;
所述第二可控开关的控制极,为第二三极管的基极,通过所述第二电阻,连接于所述第一电阻和所述第一三极管的发射极之间的连接点;
所述电流采样单元和所述第一可控开关,串联于所述第一端子和所述第二端子之间;
所述第一电阻的第一端连接于所述第一端子,所述第一电阻的第二端连接于所述第一三极管的发射极,所述第一三极管的集电极连接于所述第二端子。
在本申请的另一个实施例中,提出了一种限流保护电路,包括:
第一节点,
第二节点,
电流采样单元和第一可控开关,串联于所述第一节点和第二节点之间;
第二可控开关,跨接于所述第一节点和所述第一可控开关的控制极之间;
其中,所述第二可控开关的控制极连接于所述电流采样单元和所述第一可控开关之间。
可选地,在一些实施例中,还包括分压单元,跨接于i)电流采样单元和第一可控开关之间的节点,和ii)所述第二可控开关的控制极;
电流源电路,所述电流源电路中的输出电流随温度漂移而变化,其电流流入端连接于所述第二可控开关的控制极;
所述第二可控开关的控制极,耦接于所述第一可控开关与所述分压单元之间,从而,所述第二可控开关,响应于来自所述电流采样单元的采样电信号的变化,切换工作于导通状态或者截止状态;
所述第一可控开关,通过其控制极受控于所述第二可控开关:响应于所述第二可控开关进入截至状态,所述第一可控开关进入导通状态;响应于所述第二可控开关进入导通状态,所述第一可控开关进入截至状态;
所述电流采样单元为第一电阻,所述分压单元为第二电阻;
i)所述第二三极管的基极和发射极之间的PN结,ii)所述第一电阻,两者位于一个回路中;
所述回路还包括所述第二电阻;
所述电流源电路的温度变化特性,与所述第二三极管的PN结的温度变化特性相对应,以使得:A)由所述电流源电路中的电流在所述第一电阻和/或第二电阻上造成的电压变化,抵消所述PN结的导通门限随温度漂移的变化;或者B)当所述电流采样单元中的电流达到限流阈值时,由所述电流源电路中的电流在所述第二电阻上造成的电压变化,抵消所述PN结的导通门限随温度漂移的变化;或者,
所述电流源电路为恒流源,具有随温度变化特性,与所述PN结的随温度变化的特性相对应/适配,从而,当所述电流采样单元中的电流达到限流阈值的邻域时,由所述电流源电路的电流随温度漂移的变化而在所述电流路径上引起的电压变化,补偿/抵消所述PN结的导通门限随温度漂移的变化;或者,
所述电流源电路的电流输出,耦合至所述回路中的部分路径中,所述电流源电路的电流输出可随温度漂移而变化,以使得:a)所述部分电流路径上的电压,不管温度漂移而保持与所述PN结的导通门限相当;或者b)所述部分电流路径上的电压降,保持跟随所述PN结的随温度漂移而变化的导通门限;从而使得所述限流阈值,随温度漂移而产生的变化比例不超过预定值;所述预定值为以下任一数值:0.1%、0.5%、1%、2%、5%或者10%;
所述第二电阻的阻值与所述第一电阻的阻值的比值,大于以下任一数值:5、10、50、100、500、1000、5000、10000、50000、100000或者500000。
可选地,在一些实施例中,所述电流采样单元和所述第一三极管,串联连接于所述第一节点和所述第二节点之间;
第二三极管,跨接于所述第一节点和所述第一三极管的基极之间,所述第二三极管的基极耦接于所述电流采样单元和所述第一三极管之间的连接点;
所述第二三极管,受控于来自所述电流采样单元的采样信号而截止或导通;所述第一三极管与所述第二三极管工作于互斥的开关状态;
所述限流保护电路还包括分压单元,跨接于i)电流采样单元和第一三极管之间的节点,和ii)所述第二三极管的基极;
电流源电路,a)所述电流源电路中的电流随温度漂移而变化的特性,与b)所述第二三极管的基极和发射极之间的所述PN结的导通门限随温度漂移而变化的特性,相对应/适配。
所述电流源电路中的输出电流随温度漂移而变化,其电流流入端连接于所述第二三极管的基极;
所述第一三极管,通过其控制极受控于所述第二三极管:响应于所述第二三极管进入截至状态,所述第一三极管进入导通状态;响应于所述第二三极管进入导通状态,所述第一三极管进入截至状态;
所述第一电阻跨接于a)所述第一三极管的发射极和b)所述第二三极管的发射极;
所述第二电阻跨接于c)所述第二三极管的基极和d)所述第一三极管的发射极之间;
所述第二三极管的发射极连接于所述第一节点;
所述第一三极管的集电极连接于所述第二节点;
所述第一三极管的基极,连接于所述第二三极管的集电极;
还包括第三电阻,其第一端连接于:所述第一三极管的基极和/或所述第二三极管的集电极;
所述第二可控开关的控制极,连接于所述电流采样单元和所述第一可控开关之间的连接点/节点;
所述第一电阻跨接于所述第一三极管的发射极和所述第二三极管的发射极之间,所述第二电阻跨接于所述第一三极管的发射极和所述第二三极管的基极之间;
所述第一电阻的第一端、所述第二电阻的第一端,连接于所述第一三极管的发射极;
A)所述第一三极管和所述第二三极管,为PNP器件,所述第一节点作为所述限流保护电路的电流流入端;所述第二节点作为电流流出端,用于连接负载电路;所述电流源电路的电流流入端,连接于所述第二三极管的基极;所述第三电阻的第二端和所述电流源电路的电流流出端,两者均接低电平/接地;所述第二电阻的第二端、所述电流源电路的电流流入端,均连接于所述第二三极管的基极;
所述电流源电路为压控电流源,作为三极管电流放大电路,包括NPN型的第五三极管、一个或多个二极管,该多个二极管串联连接,所述一个或多个二极管,跨接于所述第五三极管的BE结两端,或者与所述第五三极管的BE结并联,以其导通压降为所述第五三极管提供至少部分的电压输入;所述一个或多个二极管的阳极端,连接于所述第五三极管的基极;所述一个或多个二极管的阴极端,连接于所述第五三极管的发射极;所述电流源电路的电流流入端,对应于所述第五三极管的集电极,所述电流源电路的电流流出端,对应于所述第五三极管的发射极;
或者,
B)所述第一三极管和所述第二三极管,为NPN器件,所述第一节点作为所述限流保护电路的电流流出端;所述第二节点作为电流流入端,用于连接负载电路;所述电流源电路的电流流入端,连接于针对限流保护电路的模拟电源,或高电平;所述第三电阻的第二端,连接于针对所述限流保护电路的控制端;所述第二电阻的第二端、所述电流源电路的电流流出端,均连接于所述第二三极管的基极;以及,
所述电流源电路为为压控电流源,作三极管电流放大电路,包括PNP型的第五三极管、一个或多个二极管,该多个二极管串联连接,所述一个或多个二极管,跨接于所述第五三极管的BE结两端,或者与所述第五三极管的BE结并联,一个或多个二极管以其导通压降为所述第五三极管提供至少部分的电压输入;所述一个或多个二极管的阳极端,连接于所述第五三极管的发射极;所述一个或多个二极管的阴极端,连接于所述第五三极管的基极;所述电流源电路的电流流出端,对应于所述第五三极管的集电极,所述电流源电路的电流流入端,对应于所述第五三极管的发射极。
所述第一三极管的集电极,用于连接负载电路;
所述第二可控开关的控制极,为第二三极管的基极,通过所述第二电阻,连接于所述第一电阻和所述第一三极管的发射极之间的连接点;
所述电流采样单元和所述第一可控开关,串联于所述第一节点和所述第二节点之间;
所述第一电阻的第一端连接于所述第一节点,所述第一电阻的第二端连接于所述第一三极管的发射极,所述第一三极管的集电极连接于所述第二节点。
另外,在本申请的又一个实施例中,还提出了一种应急照明设备,包括如本申请其他任一实施例中的限流保护电路,其中,所述应急照明设备为以下之一:应急照明控制器,应急照明集中电源,应急照明配电箱,或者,应急照明分配电装置。
在那些不设置第二电阻的实施例中,第二三极管的BE结跨接于第一电阻的两端,第二三极管的基极与第一“三极管”的发射极直接相连,第二三极管的输出端(集电极)连接于第一三极管的基极。第二三极管的BE结、第一电阻构成回路,这种结构可以在电流采样单元中的电流值超过某个阈值时,将第一可控开关断路,从而对负载进行限流保护。
当进一步设置第二电阻后,由于第二电阻被耦接于第二“三极管”的基极与第一三极管的发射极之间,与第二三极管Q2的BE结,第一电阻,共同构成回路。针对第二电阻这个分压单元,可以通过调节流经其中的电流的大小而改变该分压单元上的压降,籍此,相当于通过电流源的输出电流的变化,补偿第二三极管的BE结因温漂而发生的导通门限的变化,从而,在第二三极管的BE结的压降到达导通门限而即将导通,亦即第一三极管即将截止的时刻,不论当前环境温度如何,都可以维持第一电阻上的压降基本不变,而假定第一电阻的阻值不随温漂而变化,则第一电阻中此时刻的电流(即:限流阈值)也是基本不随温漂而改变的。
流经第二电阻中的电流则通过电流源电路针对温漂的补偿能力来调节,而由于电流源电路与第二三极管的BE结,在温度变化特性上是相对应的,亦即:a)所述电流源电路随温度漂移的电流补偿能力,与b)所述第二三极管的基极和发射极之间的所述PN结的导通门限随温度漂移而变化的特性,相对应/适配。尽管环境温度的漂移会引起电流源电路中的电流、BE结的导通门限两者的变化,但是由于两者所发生变化是一致性的,这两个变化因素最终体现在相关回路中的电势差上,是可互相补偿的,因此,根据基尔霍夫定律对回路进行分析,当BE结上的电压差达到导通门限时(第二三极管即将导通、第一三极管即将关断:电路即将进入限流保护状态),流经电流采样单元(第一电阻)的电流数值是可以保持恒定的:这个状态下的电流数值不受温度漂移的影响。籍此,借助电流源电路的电流的变化以及电流源与回路之间的耦合结构,最终可以通过回路中部分的电流路径上的电压变化,补偿BE结导通门限随温漂的变化,从而使得在环境温度发生漂移的情况下,第一三极管被关断的前一时刻的电流,或者说串联支路的限流阈值,(基本)不会随温度漂移而发生变化。
另外,实施例中的这种电路结构设计,并不要求限流保护电路中的各个元器件具有特定的型号、特定的性能,这提升了电路中的各种元器件的兼容性、通配性、通用性、可替换性,进而提升了限流保护电路的可制造性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解,构成本申请的一部分,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
图1为根据本实用新型的一个实施例的限流保护电路的结构示意图;
图2为根据本实用新型的另一个实施例的带有负载的限流保护电路的结构示意图;
图3为根据本实用新型的一个实施例的基于NPN型半导体器件的限流保护电路的结构示意图;
图4为根据本实用新型的另一个实施例的基于NPN型半导体器件的限流保护电路的结构示意图;
图5为根据本实用新型的又一个实施例的限流保护电路的结构示意图;
在附图的描述中,相同、相似或相应的附图标记代表相同、相似的或相应的单元、元件或功能。
具体实施方式
现在将详细地参考实施方案,这些实施方案的示例在附图中示出。在下面的详细描述中陈述了许多具体细节,以便提供对各种所描述的实施方案的充分理解。但是,对本领域的普通技术人员将显而易见的是,各种所描述的实施方案可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在其他情况下,没有详细地描述众所周知的方法、过程、部件、电路和网络,从而不会不必要地使实施方案的各个方面晦涩难懂。
在本文中对各种实施方案的描述中所使用的术语只是为了描述特定实施方案的目的,而并非旨在进行限制。如在对各种实施方案中的描述和所附权利要求书中所使用的那样,单数形式“一个”(“a”,“an”)和“该”旨在也包括复数形式,除非上下文另外明确地指示。还将理解的是,本文中所使用的术语“和/或”是指并且涵盖相关联地列出的项目中的一个或多个项目的任何和全部可能的组合。还将理解的是,术语“包括”(“includes”、“including”、“comprises”和/或“comprising”)在本说明书中使用时是指定存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件,但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其分组。
取决于语境,如在此申请中所使用的词语“通过”可以被解释成为“借助”(by)、“依靠”(by virtue of)或“凭借”(by means of)。取决于语境,如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地,取决于语境,在一些实施例中的“当……”或“当……时”也可以被解释成为“如果”、“如”等条件性假设。类似地,取决于语境,短语“如果(陈述的条件或事件)”,“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”。类似地,取决于语境,在一些实施例中的短语“响应于(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“响应于检测(陈述的条件或事件)”或“响应于检测到(陈述的条件或事件)”。
应当理解,尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息,但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如,在不脱离本公开范围的情况下,第一也可以被称为第二,反之亦然。取决于语境,如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在…时”或“当…时”或“响应于确定”。
下面通过实施例的方式进一步说明本申请,但并不因此将本申请限制在的实施例范围之中。
图1示出了本实用新型的一个实施例的限流保护电路的结构示意图,其中的可控开关可采用PNP型半导体器件。如图1所示,本实施例公开的限流保护电路包括:
电流采样单元R1、第一个三极管Q1(简称第一三极管,a first transistor)Q1,两者串联连接,构成限流支路;
第二个三极管Q2(简称:第二三极管,a second transistor),其基极(B)、发射极(E)之间的PN结(其他一些实施例中,也称为BE结)与电流采样单元,位于同一个回路Loo23中,如图1所示,该回路Loo23包括采样单元R1、第二三极管Q2的基极和发射极之间的PN结。
第一三极管Q1,受控于第二三极管Q2,以当包括电流采样单元R1与第一个三极管Q1在内的串联连接之中的电流超过限流阈值时,进入关断/截止的状态;
电流源电路L1(在其他一些实施例中,简称为电流源),耦合于回路,可操作以随温度漂移自动调节回路的部分电流路径中的电流,从而使得限流阈值,随温度漂移而产生的变化比例不超过预定值。
本申请的另一个实施例中还提出了一种限流保护电路,此处,仍借助图1对本实施例的限流保护电路进行详细说明。该限流保护电路包括:
第一节点T1,
第二节点T2,
电流采样单元R1和第一可控开关Q1,串联于第一节点T1和第二节点T2之间;
第二可控开关Q2,跨接于第一节点T1和第一可控开关Q1的控制极之间;第二可控开关Q2的控制极连接于电流采样单元和第一可控开关Q1之间。籍此,第二三极管Q2的基极(B)、发射极(E)之间的PN结与电流采样单元,位于同一个回路Loo23中。
在上述的电路结构中,一旦电流采样单元上的电压达到某个阈值,则第二可控开关Q2导通,第二可控开关Q2通过其集电极输出高电位,这样,第一可控开关Q1的控制极,被上拉为高电平,从而,将第一可控开关Q1的关断/截止。
可选地,本申请的一些实施例的限流保护电路,还包括电流源电路L1和分压单元R2。分压单元R2,跨接于i)电流采样单元R1和第一可控开关Q1之间的节点,和ii)第二可控开关Q2的控制极。
电流源电路L1,电流源电路L1中的输出电流随温度漂移而变化,其电流流入端II1连接于第二可控开关Q2的控制极,如图1所示。
第二可控开关Q2的控制极,耦接于第一可控开关Q1与分压单元R2之间,从而,第二可控开关Q2,响应于来自电流采样单元R1的采样电信号的变化,切换工作于导通状态或者截止状态;
第一可控开关Q1,通过其控制极受控于第二可控开关Q2:响应于第二可控开关Q2进入截至状态,第一可控开关Q1进入导通状态;响应于第二可控开关Q2进入导通状态,第一可控开关Q1进入截至状态。
可选地,在本申请的一些实施例的限流保护电路中,电流采样单元为第一电阻R1。
i)第二三极管Q2的基极和发射极之间的PN结,ii)第一电阻R1,这两者位于一个回路Loo23中。
优选地,该回路Loo23还包括分压单元R2,该分压单元R2可被实施为第二电阻R2。
多数的三极管、可控开关单元的PN结的导通门限,会因温度漂移(或简称为温漂)而发生变化。对上述的回路Loo23进行基尔霍夫第二定律的分析可知:由于PN结随温漂而变化,这导致:在环境温度的变化的情况下,限流支路R1、Q1中的限流阈值也会随温漂而变化,例如,随着环境温度的上升,限流阈值降低。这导致限流保护电路的工作不够精确。
可选地,作为限流保护电路的一个组件,电流源电路L1可以被选择或者调节(adjustable),以使其温度变化特性与第二三极管Q2的PN结的温度变化特性相对应,以使得:A)由电流源电路L1中的电流在第一电阻R1和/或第二电阻R2上造成的电压变化,抵消PN结的导通门限随温度漂移的变化;或者,B)当电流采样单元R1中的电流达到限流阈值时,由电流源电路L1中的电流在第二电阻R2上造成的电压变化,抵消PN结的导通门限随温度漂移的变化。
可选地,在一些实施例中,电流源电路L1的电流输出,耦合至回路Loo23中的部分路径BR2中,a)电流源电路L1的电流输出可随温度漂移而变化,以使得:部分电流路径BR2上的电压,不管(regardless of)温度漂移而始终保持与PN结的导通门限相当。或者,b)电流源电路L1的电流输出可随温度漂移而变化,以使得:b)部分电流路径BR2上的电压降,保持跟随PN结的随温度漂移而变化的导通门限。此处A、B两者相当,或者A保持跟随B,均指:两者在数值上的差别百分比,小于0.05%、0.1%、0.5%、1%、2%、或者5%。
因为元器件的精度等原因,在限流保护电路实际运行过程中,可能在发生环境温度漂移的情况下,限流支路R1、Q1中的限流阈值可能无法保持完全的、绝对的恒定不变。但是,通过上述实施例的限流保护电路,依然可以使得,由温度漂移而导致限流阈值的变化比例不超过预定值;该预定值为以下任一数值:0.01%、0.1%、0.5%、1%、2%、5%或者10%。
可选地,在一些实施例中,电流源电路L1为恒流源,如环境温度恒定,则其输出电流保持基本恒定,但如环境温度发生变化,则其输出电流也会发生变动。因此,电流源电路L1具有随温度变化特性,与PN结的随温度变化的特性相对应/适配,从而,当电流采样单元R1中的电流达到限流阈值的邻域(该邻域可以位于限流阈值±0.1%、±0.5%、±1%、±0.2%、±0.8%等)时,由电流源电路L1的电流随温度漂移的变化而在电流路径BR2上引起的电压变化,补偿/抵消PN结的导通门限随温度漂移的变化。这样,在限流保护电路的工作过程中,将一电流源电路L1的电流输出,耦合/叠加至闭合回路Loo23中的部分电流路径BR2中,从而在闭合回路Loo23的部分电流路径BR2中造成电势差,电流源电路中的电流随温漂而变化,这种变化可导致其流经的电流路径上的第二电阻R2上的电压差(压降)的变化,而通过对电流源电路的元器件选型组配,这个电势差的变化可以(几乎恰好)抵偿第二三极管的BE结的导通门限随温漂的变化,根据对回路Loo23进行基尔霍夫定律分析,这可以使得在三极管Q2导通而三极管Q1随之截止(即整个电路进入断路限流状态)的时刻之前,第一电阻R1中的电流所能达到的最大值(即限流阈值),是稳定的,不随温漂而变化的。换言之,在环境温度发生漂移的情况下,第一三极管Q1进入截止状态的前一时刻的电流,并不会随温度漂移而发生变化,或者说串联支路R1、Q1的限流阈值,不会随温度漂移而发生变化。
在一些优选的实施例中,第二电阻的阻值与第一电阻的阻值的比值,大于以下任一数值:5、10、50、100、500、1000、5000、10000、50000、100000或者500000。
假设限流保护电路中不设置电流源L1,第二电阻R2,如图5所示。当电路发生限流保护或者即将发生限流保护时,第一电阻R1压降Ur1=Ube=0.7V,则第一电阻R1上的功耗=Ube*Ube/R1=0.49/R1。而如图1中所示,在增加了电流源L1,第二电阻R2后,Ur1=Ube–Ur2=0.1V(此处,调节电流源使电阻R2分压0.6V),这样,本申请这些实施例中,并未通过直接改变第一电阻或者通过改变第一电阻与负载电路之间的关系,而是通过设置限流保护电路内部的电阻的阻值比例,就可以控制“影响对外输出效率”的第一电阻上的功耗,从而提升对外的输出效率。具体地,第一电阻R1上的功耗=0.1*0.1/R1=0.01/R1,损耗则小很多,尤其是在大电流输出时。这很大程度上提升了输出效率。
在一些实施例中,电流采样单元R1和第一三极管Q1,串联连接于第一节点T1和第二节点T2之间。这种节点T1、T2,在电路中可被实施为显式的或者隐式的电路节点,例如可以被实施为:两者之间的PCB连线上的一小段、或者是两者之间的PCB走线上的一个连接点,或者是一个显式的输入引线、输出引线,等等。
第二三极管Q2,跨接于第一节点和第一三极管Q1的控制极之间,第二三极管Q2的控制极耦接于电流采样单元R1和第一三极管Q1之间的连接点。
第二三极管Q2,受控于来自电流采样单元R1的采样信号而截止或导通;第一三极管Q1与第二三极管Q2工作于互斥的开关状态。例如,第一三极管Q1,通过其控制极受控于第二三极管Q2:响应于第二三极管Q2进入截至状态,第一三极管Q1进入导通状态;响应于第二三极管Q2进入导通状态,第一三极管Q1进入截至状态。
具体地,当限流支路R1、Q1中的电流到达限流阈值时,电阻R2、R1上的电压之和,可以导通第二三极管Q2的BE结,从而三极管Q2进入导通状态,这将三极管Q1基极处上拉为高电位,从而三极管Q1进入截止状态,限流分支R1、Q1进入断路状态。在进入断路状态之后,电阻R1、R2上的压降之和,低于三极管Q2的BE结的导通门限,于是,三极管Q2截止(或者说:关断),三极管Q1的基极,通过电阻R3又被下拉至低电平,则三极管Q2再次导通。如导通之后,流经限流支路的电流值依然超过限流阈值,则限流支路会重新进入断路状态,即循环进行上述的过程。而如导通之后,流经限流支路R1、Q1的电流值已经不再超过限流阈值,则限流支路会不再进入断路状态,而与限流保护电路相连接的负载电路,也被持续供电,正常工作。
如图1所示,限流保护电路中的分压单元,可被实施为第二电阻R2,跨接于i)电流采样单元R1和第一三极管Q1之间的节点,和ii)第二三极管Q2的控制极。
可选地,电流源电路L1,电流源电路L1中的输出电流随温度漂移而变化,其电流流入端连接于第二三极管Q2的控制极。
电流采样单元可被实施为第一电阻R1,分压单元被实施为第二电阻R2。
第一电阻R1跨接于a)第一三极管Q1的发射极和b)第二三极管Q2的发射极;
第二电阻R2跨接于c)第二三极管Q2的基极和d)第一三极管Q1的发射极之间;
第二三极管Q2的发射极连接于第一节点T1;
第一三极管Q1的集电极连接于第二节点T2;
第一三极管Q1的基极,连接于第二三极管Q2的集电极;
可选地,一些实施例的限流保护电路还包括第三电阻R3,其第一端连接于:第一三极管Q1的基极和/或第二三极管Q2的集电极;
可选地,一些实施例的限流保护电路中,第二可控开关Q2的控制极,连接于电流采样单元R1和第一可控开关Q1之间的连接点/节点。一旦电流采样单元达到限流阈值,则可截止第一可控开关Q1。
第一电阻跨接于第一三极管Q1的发射极和第二三极管Q2的发射极之间,第二电阻跨接于第一三极管Q1的发射极和第二三极管Q2的基极之间;
第一电阻R1的第一端、第二电阻R2的第一端,连接于第一三极管Q1的发射极。
如图1所示,可选地,第一三极管Q1和第二三极管Q2为PNP器件,第一节点T1作为整个限流保护电路的电流流入端。第二节点T2作为电流流出端,用于连接负载电路RL1;电流源电路L1的电流流入端II1,连接于第二三极管Q2的基极;第三电阻的第二端和电流源电路L1的电流流出端OO1,两者均接低电平;第二电阻R2的第二端、电流源电路L1的电流流入端II1,连接于第二三极管Q2的基极。
如图3或图4所示,可选地,第一三极管Q1和第二三极管Q2,为NPN器件,第一节点作为整个限流保护电路的电流流出端。第二节点作为电流流入端,用于连接负载电路;电流源电路L1的电流流出端,连接于第二三极管Q2的基极;电流源电路L1的电流流入端(图中未标记),连接于为限流保护电路提供的模拟电源;第三电阻R3的第二端,连接于针对限流保护电路的控制端CTL23;第二电阻的第二端、电流源电路的电流流出端(图中未标记),均连接于第二三极管Q2的基极。第一电阻R1的第一端、第二电阻的第一端,共同连接于第一三极管Q1的发射极。
其中,NPN三极管,基极(B)比发射极(E)高0.7V;PNP三极管中,发射极(E)比基极(B)高0.7V,因为两者的PN结的方向不一样。
应当注意:在上述、下述的一些实施例中,“跨接”、“连接”均不限于两个元器件或者组件之间的直接相连,而可以被实施为:直接连接,或者通过电阻等器件形成的间接的连接。例如在图1中,三极管Q2的BE结与电阻R1之间的连接关系,可以理解为:三极管Q2的BE结,通过电阻R2,跨接于电阻R1的两端,以及三极管Q2的基极,通过电阻R2连接于三极管Q1的发射极,这些器件之间形成了间接的“连接”、“跨接”的电路结构。
因此,可以使用表达“耦合”和“连接”以及他们的派生词来描述一些实施例。应该理解的是,这些术语不意指为彼此为同义词。例如,一些实施例可以使用术语“连接”来描述,以指示两个或多个元件彼此直接物理的或电的接触。在另一示例中,一些实施例可以使用术语“耦合”来描述,以指示两个或多个元件直接物理的或电的接触。然而,术语“耦合”还可以意味着两个或多个元件没有彼此直接接触,但是仍彼此共同操作或互动。实施例不限于该上下文。
第一三极管Q1(a first transistor)的集电极,用于连接负载电路RL1。
第二可控开关Q2的控制极,为第二三极管Q2的基极,通过第二电阻R2,连接于第一电阻R1和第一三极管Q1的发射极之间的连接点。
电流采样单元R1和第一可控开关Q1,串联于第一节点T1和第二节点T2之间;
第一电阻R1的第一端连接于第一节点T1,第一电阻R1的第二端连接于第一三极管Q1的发射极,第一三极管Q1的集电极连接于第二节点T2。
【限流保护电路的工作过程分析】
如图1所示的限流保护电路,包括第一电阻R1、第二电阻R2、偏置电阻R3、电流源L1、以及两个起开关作用的PNP三极管Q1、PNP三极管Q2。
当限流保护电路中不设置电流源电路L1时,如图5所示,在电流源电路(或简称:电流源)中,利用PNP三极管Q2和采样电阻R1,控制三极管Q1的开关状态来限制限流支路R1、Q1中的电流不超过某个限流阈值,限流阈值的大小I≈Ube/R1(Ube为三极管Q2的基极和发射极之间的PN结的导通门限,或者称为be结管压差,约0.7V)。当限流支路R1、Q1中的电流较小时,采样电阻R1上的压降小,PNP三极管Q2因其be结压差(即:其他一些实施例中的PN结压降)未达到导通门限而不导通,由于三极管Q1的基极连接有偏置电阻R3且该电阻R3接地,从而PNP三极管Q1处于导通状态,电流经过采样电阻R1,PNP三极管Q1输出到负载RL1。
当输出电流增大时,流过采样电阻R1的电流也就变大,此时,在采样电阻R1两端的压降就变大,当采样电阻R1上的电压达到PNP三极管Q2的be结的导通门限时,PNP三极管Q2导通,PNP三极管Q2集电极电位约等于Vin,而PNP三极管Q2集电极又与三极管Q1的基极相连接,所以,使PNP三极管Q1截止,此时限流支路的输出电流为0,则采样电阻R1上的电压变为0,则在如图5所示的回路Loo23中的PNP三极管Q2的BE结压降为0,三极管Q2也进入截止状态,而PNP三极管Q1由于其基极电位重新拉低而重新导通,依次循环,从而达到限流的目的。但是该电路在在应用过程中,会遇到以下两个问题:
1).限流大小I=Ube/R1,Ube为PNP三极管Q2的be结的开启电压/导通门限,由于三极管PN结受温度的影响很大,温度每上升1℃,Ube将下降2~2.5mV,从而造成限流支路上的限流阈值的大小I受环境温度影响很大。
2).采样电阻的阻值R1=Ube/I(Ube为三极管基极与发射极之间的PN结的导通门限/管压差,约0.7V,I为限流阈值),电阻R1上的功耗为P=Ube*I。由于I*R1=Ube,当限流阈值I的数值较大时,采样电阻R1的取值将变小,则其功耗变大,将造成采样电阻R1在器件选择上的很大限制(阻值小,功率大:不符合一般的电子器件的固有特性),而且有很大一部分耗散功率加载在采样电阻R1上,造成输出效率低。
故在图5的基础上,一些更加优选的如图1所示的实施例中,会再增设一个带温度补偿能力的电流源电路来解决以上问题,其电流输出,随温度漂移而补偿的能力,与三极管Q2的B极和E极之间的PN结的压降随温漂而变化的特性相对应。当电流源L1工作时,将有持续直流电流叠加到电阻R2上,通过采样电阻R1,电阻R2,电流源输出到地,该电流将在电阻R2上形成一个稳定的电压Ur2,由于PNP三极管Q2的be结(亦即其他一些实施例中的PN结)的管压差Ube=Ur1+Ur2,当发生过流时,采样电阻R1上的功耗P=Ur1*I,只要电流源电流和电阻R2的阻值选取合理(例如R2阻值远大于R1),采样电阻R1上的功耗就小,其器件选择性更丰富,电路的可制造性更强。
并且,在这种限流保护电路的结构中,限流支路、限流保护电路的输入输出压降小,提高输出效率。该图1所示的限流保护电路中,Ir1=Ir2+Iq1,但是由于实际上Ir1远大于Ir2(不在一个数量级上,Ir2相对于Ir1可忽略不计),亦即:Ir1≈Iq1。对应地,电阻R2的阻值远大于电阻R1的阻值,例如:R1=10mΩR2=499Ω,两者相差50000倍。在电阻R1、R2的这种阻值配置下,即便在温度漂移的情况下,如在限流保护的断路状态发生时的Ir1数值是基本不变的,则输出电流Iq1也将基本不变。通过三极管Q2造成限流阈值基本恒定的前提是:三极管Q2的BE结电压Ube=Ur1+Ur2等于一个固定电压,正常环境温度下,默认0.7V。当温度升高时,Ube变小,假设变为0.6V,由于该电流源电路的输出电流具有随温度漂移而变化的特性,则产生的Ir2电流随温度升高而变小,使其在电阻R2上的电压Ur2也变小,根据Ube=Ur1+Ur2,如果等式两侧的Ube和Ur2同时等幅变小,则可保证Ur1的数值基本不变,那么输出电流Iq1也基本不变。反之,温度降低也是类似的。
从另一个角度进行说明,当温度升高时,虽然PNP三极管Q2的be结的导通门限电压值(简称:导通门限)Ube变小,但是由于电流源的输出电流也具有温度变化特性,其输出的电流值也会随温度升高而自动变化,例如,电流源所提供的直流电流会随温度升高而减小,从而在电阻R2上的压差Ur2降低,由于Ur1=Ube-Ur2,在Ube、Ur2这两者同时受温漂影响而变小的情况下,只要合理地选择具有特定的“电流随温度变化曲线”的电流源电路、电阻R2的阻值,则电流源和电阻R2相互配合可确保Ube、Ur2两者的差值保持基本恒定,从而保证采样电阻R1上的电压差不变,则在三极管Q1进入限流保护的断路状态的时刻,流经R1的电流数值也基本不会因为温度漂移而发生变化,因此,尽管存在温度漂移的影响,但限流支路的输出电流BR1的上限阈值(亦即:限流保护电路的限流阈值)保持基本不变,例如,电阻R1和第一三极管Q1构成的串联支路的限流值的误差小于±5%、±2%、±1%或者±0.1%。反之,该电路在温度降低(假定其他条件不变)时,也可保持该电路的输出电流的上限阈值,基本不随温度降低而变化。与上述同理,不再赘述。
如图2所示,图中的电流源电路L1’示出了图1中的电流源电路L1的一种具体实施方式。另外,控制电路CTL23,用于进一步控制第一三极管Q1的开关状态。这个实施例的电流源电路L1’是一种压控电流源,可以被实施为三极管放大电路,包括第五三极管、一个或多个二极管,该多个二极管串联连接,所述一个或多个二极管,与所述第五三极管的BE结并联,所述一个或多个二极管的阳极端,直接连接于(或通过第六电阻间接连接于)所述第五三极管Q5的基极;所述一个或多个二极管D1、D2的阴极端,直接连接于(或通过第八电阻间接连接于)所述第五三极管Q5的发射极。
电流源电路L1’更进一步包括第五三极管Q5、一个或多个二极管D1、D2,第四电阻R4,第六电阻R6,第七电阻R7,第八电阻R8。所述电流源电路L1’的电流流入端为所述第五三极管Q5的集电极,所述电流流出端为所述第五三极管Q5的发射极。所述第四电阻,第六电阻,一个或多个二极管D1、D2,依次串联于电路模拟电源与地线之间,一个或多个二极管D1、D2的导通方向与所述第五三极管的BE结的导通方向一致。第五三极管Q5的基极连接于第四电阻、第六电阻之间的连接节点;第五三极管Q5的集电极,通过所述第七电阻R7接地,所述第五三极管Q5的发射极,通过第八电阻R8接地。由于一个或多个二极管D1、D2串联于第五三极管的发射极和基极之间,作为该第五三极管的输入电压的全部或者一部分,使所述第五三极管运行于放大状态而非开关状态,而一个或多个二极管D1、D2的导通门限/导通压降,也会随温漂而变化,这种变化会使第五三极管的输出电流相应变化,从而使得整个电流源L1’的输入电流或者输入电压,可以随温漂而变化,而如对一个或多个二极管D1、D2的数量、型号进行适当选择,则可以实现该电流源L1’随温漂而变化的输出电流,在回路Loo23中补偿第二三极管的BE结的导通压降/导通门限随温漂的变化。这里,二极管D1、D2的导通压降作为第五三极管的输入电压的一部分,而该压控电流源L1’的另一部分输入电压,则由电阻R6上的压降提供。
从整体上看,在本实施例的方案中,以一个或多个二极管D1、D2的导通压降/导通门限随温漂变化的特性,通过三极管Q5的电流放大能力,并将电流源L1’的可变的输出电流耦合入回路Loo23中,抵消/补偿了三极管Q2中的BE结的导通门限随温漂的变化特性,从而使得整个限流保护电路的限流阈值可以保持(基本)不变。
假设恒流电路未设置电流源L1,电阻R2,如图5所示。当电路发生限流保护或者即将发生限流保护时,电阻R1压降Ur1=Ube=0.7V,则电阻R1上的功耗=Ube*Ube/R1=0.49/R1。
相比而言,如图1在限流保护电路中进一步设置电流源L1,电阻R2之后,Ur1=Ube–Ur2=0.1V(调节电流源使电阻R2分压0.6V),这样,电阻R1上的功耗=0.1*0.1/R1=0.01/R1,损耗则小很多,尤其是在大电流输出时。这大大提升了输出效率。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,各个可选的技术特征,均可以被以任意合理的方式结合于与其他实施例中,各个实施例之间、各个标题下的内容也可以发生任意的合理组合。每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于系统实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的,而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式,除非上下文清楚地表示其它含义,“多种”一般包含至少两种。应当理解,本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,本文中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
虽然以上描述了本申请的具体实施方式,但是本领域的技术人员应当理解,这仅是举例说明,本申请的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本申请的原理和实质的前提下,可以对这些实施方式做出多种变更或修改,但这些变更和修改均落入本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种限流保护电路,其特征在于,包括:
电流采样单元、第一三极管,两者串联连接;
第二三极管,其基极、发射极之间的PN结与所述电流采样单元,位于一个回路中;
所述第一三极管,受控于所述第二三极管,以当所述串联连接中的电流超过限流阈值时关断;
电流源电路,耦合于所述回路,可操作以随温度漂移自动调节所述回路的部分电流路径中的电流,从而使得所述限流阈值,随温度漂移而产生的变化比例不超过预定值。
2.根据权利要求1所述的限流保护电路,其特征在于,
所述电流源电路为恒流源,具有随温度变化特性,与所述PN结的随温度变化的特性相对应/适配,从而,由所述电流源电路的电流随温度漂移的变化而在所述电流路径上引起的电压变化,补偿/抵消所述PN结的导通门限随温度漂移的变化;或者,
所述电流源电路的电流输出,耦合至所述回路中的部分路径中,所述电流源电路的电流输出可随温度漂移而变化,从而使得:a)所述部分电流路径上的电压降,不管温度漂移而保持与所述PN结的导通门限相当;或者b)所述部分电流路径上的电压降,保持跟随所述PN结的随温度漂移而变化的导通门限;和/或,
所述预定值为以下任一数值:0.1%、0.5%、1%、2%、5%或者10%。
3.根据权利要求1或2所述的限流保护电路,其特征在于,还包括分压单元,跨接于i)电流采样单元和第一三极管之间的节点,和ii)所述第二三极管的基极;
所述电流采样单元为第一电阻,所述分压单元为第二电阻;
所述第二电阻的阻值大于所述第一电阻的阻值;
所述第二电阻的阻值与所述第一电阻的阻值的比值,大于以下任一数值:5、10、50、100、500、1000、5000、10000、50000、100000或者500000。
4.根据权利要求3所述的限流保护电路,其特征在于,所述限流保护电路还包括第一端子;
所述第二三极管,跨接于所述第一端子和所述第一三极管的基极之间,所述第二三极管的基极耦接于所述电流采样单元和所述第一三极管之间的连接节点;
所述第二三极管,受控于来自所述电流采样单元的采样信号而截止或导通;所述第一三极管与所述第二三极管工作于互斥的开关状态。
5.根据权利要求4所述的限流保护电路,其特征在于,
所述限流保护电路还包括第二端子,第三电阻;
所述电流采样单元和所述第一三极管,串联连接于所述第一端子和所述第二端子之间;
所述第三电阻的第一端连接于:所述第一三极管的基极和/或所述第二三极管的集电极;
A)所述第一三极管和所述第二三极管,为PNP器件,所述第一端子作为所述限流保护电路的电流流入端;所述第二端子作为电流流出端,用于连接负载电路;
所述电流源电路的电流流入端,连接于所述第二三极管的基极,或者连接于所述第二三极管的基极与所述第一三极管的发射极之间的连接节点;或者,所述电流源电路的电流流入端,通过所述第二电阻连接于所述第一三极管的发射极;
所述第三电阻的第二端和所述电流源电路的电流流出端,两者均接低电平/接地;所述第二电阻的第二端、所述电流源电路的电流流入端,均连接于所述第二三极管的基极;
或者,
B)所述第一三极管和所述第二三极管,为NPN器件,所述第一端子作为所述限流保护电路的电流流出端;所述第二端子作为电流流入端,用于连接负载电路;
所述电流源电路的电流流出端,连接于所述第二三极管的基极,或者,连接于所述第二三极管的基极与所述第一三极管的发射极之间的连接节点;或者,所述电流源电路的电流流出端,通过所述第二电阻连接于所述第一三极管的发射极;
所述电流源电路的电流流入端,连接于针对所述限流保护电路的电源;所述第三电阻的第二端,连接于针对所述限流保护电路的控制端;
所述第二电阻的第二端、所述电流源电路的电流流出端,连接于所述第二三极管的基极。
6.根据权利要求5所述的限流保护电路,其特征在于,
a)所述电流源电路的电流的随温度漂移而变化的特性,与b)所述第二三极管的基极和发射极之间的所述PN结的导通门限随温度漂移而变化的特性,相对应/适配;
所述电流源电路中的输出电流随温度漂移而变化,其电流流入端连接于所述第二三极管的基极;
所述第一三极管,通过其控制极受控于所述第二三极管:响应于所述第二三极管进入截至状态,所述第一三极管进入导通状态;响应于所述第二三极管进入导通状态,所述第一三极管进入截至状态;
所述部分电流路径/电流路径,包括第一电阻和/或第二电阻;
所述第一电阻跨接于a)所述第一三极管的发射极和b)所述第二三极管的发射极;
所述第二电阻跨接于c)所述第二三极管的基极和d)所述第一三极管的发射极之间;
所述第二三极管的发射极连接于所述第一端子;
所述第一三极管的集电极连接于所述第二端子;
所述第一三极管的基极,连接于所述第二三极管的集电极;
所述限流保护电路还包括第一可控开关、第二可控开关;
所述第二可控开关的控制极,连接于所述电流采样单元和所述第一可控开关之间的连接点/节点;
所述第一电阻跨接于所述第一三极管的发射极和所述第二三极管的发射极之间,所述第二电阻跨接于所述第一三极管的发射极和所述第二三极管的基极之间;
所述第一电阻的第一端、所述第二电阻的第一端,连接于所述第一三极管的发射极;
i)所述第二三极管的基极和发射极之间的PN结,ii)所述第一电阻,两者位于一个回路中;
所述回路还包括所述第二电阻;
所述电流源电路的温度变化特性,与所述第二三极管的PN结的温度变化特性相对应,以使得:A)由所述电流源电路中的电流在所述第一电阻和/或第二电阻上造成的电压变化,抵消所述PN结的导通门限随温度漂移的变化;或者
B)当所述电流采样单元中的电流达到限流阈值时,由所述电流源电路中的电流在所述第二电阻上造成的电压变化,抵消所述PN结的导通门限随温度漂移的变化;
所述第一三极管的集电极,用于连接负载电路;
所述第二可控开关的控制极,为第二三极管的基极,通过所述第二电阻,连接于所述第一电阻和所述第一三极管的发射极之间的连接点;
所述电流采样单元和所述第一可控开关,串联于所述第一端子和所述第二端子之间;
所述第一电阻的第一端连接于所述第一端子,所述第一电阻的第二端连接于所述第一三极管的发射极,所述第一三极管的集电极连接于所述第二端子;所述电流源电路为压控电流源,作为三极管电流放大电路,包括NPN型的第五三极管、一个或多个二极管;所述多个二极管,串联连接;
所述一个或多个二极管,跨接于所述第五三极管的BE结两端,或者与所述第五三极管的BE结并联,所述一个或多个二极管以其导通压降为所述压控电流源/第五三极管提供输入电压;所述一个或多个二极管的阳极端,连接于所述第五三极管的基极;所述一个或多个二极管的阴极端,连接于所述第五三极管的发射极;所述电流源电路的电流流入端,对应于所述第五三极管的集电极,所述电流源电路的电流流出端,对应于所述第五三极管的发射极;或者,
所述电流源电路为压控电流源,作为三极管电流放大电路,包括PNP型的第五三极管、一个或多个二极管;所述多个二极管,串联连接;
所述一个或多个二极管,跨接于所述第五三极管的BE结两端,或者与所述第五三极管的BE结并联,所述一个或多个二极管以其导通压降为所述压控电流源/第五三极管提供输入电压;所述一个或多个二极管的阳极端,连接于所述第五三极管的发射极;所述一个或多个二极管的阴极端,连接于所述第五三极管的基极;所述电流源电路的电流流出端,对应于所述第五三极管的集电极,所述电流源电路的电流流入端,对应于所述第五三极管的发射极;
其中,所述一个或多个二极管的导通压降,随温度漂移而变化。
7.一种限流保护电路,其特征在于,包括:
第一节点,
第二节点,
电流采样单元和第一可控开关,串联于所述第一节点和第二节点之间;
第二可控开关,跨接于所述第一节点和所述第一可控开关的控制极之间;
其中,所述第二可控开关的控制极连接于所述电流采样单元和所述第一可控开关之间。
8.根据权利要求7所述的限流保护电路,其特征在于,还包括电流源电路、第二电阻,第二三极管;
所述第二电阻,跨接于i)电流采样单元和第一可控开关之间的节点,和ii)所述第二可控开关的控制极;
所述电流源电路的电流输出,随温度漂移而变化的特性,与所述第二三极管的基极和发射极之间的PN结的导通门限随温度漂移而变化的特性相对应;所述电流源电路的电流输出随温度漂移而变化,其电流流入端连接于所述第二可控开关的控制极;
所述第二可控开关的控制极,耦接于所述第一可控开关与所述第二电阻之间,从而,所述第二可控开关,响应于来自所述电流采样单元的采样电信号的变化,切换工作于导通状态或者截止状态;
所述第一可控开关,通过其控制极受控于所述第二可控开关:响应于所述第二可控开关进入截至状态,所述第一可控开关进入导通状态;响应于所述第二可控开关进入导通状态,所述第一可控开关进入截至状态;
所述电流采样单元为第一电阻;
i)所述第二三极管的基极和发射极之间的PN结,ii)所述第一电阻,两者位于一个回路中;
所述回路还包括所述第二电阻;
所述电流源电路的温度变化特性,与所述第二三极管的PN结的温度变化特性相对应,以使得:A)由所述电流源电路中的电流在所述第一电阻和/或第二电阻上造成的电压变化,抵消所述第二三极管的PN结的导通门限随温度漂移的变化;或者B)当所述电流采样单元中的电流达到限流阈值时,由所述电流源电路中的电流在所述第二电阻上造成的电压变化,抵消所述第二三极管的PN结的导通门限随温度漂移的变化;或者,
所述电流源电路为恒流源,具有随温度变化特性,与所述第二三极管的PN结的随温度变化的特性相对应/适配,从而,当所述电流采样单元中的电流达到限流阈值的邻域时,由所述电流源电路的电流随温度漂移的变化而在所述回路的电流路径上引起的电压变化,补偿/抵消所述第二三极管的PN结的导通门限随温度漂移的变化;或者,
所述电流源电路的电流输出,耦合至所述回路中的部分电流路径中,所述电流源电路的电流输出可随温度漂移而变化,以使得:a)所述部分电流路径上的电压,不管温度漂移而保持与所述第二三极管的PN结的导通门限相当;或者b)所述部分电流路径上的电压降,保持跟随所述第二三极管的PN结的随温度漂移而变化的导通门限;从而使得所述限流阈值,随温度漂移而产生的变化比例不超过预定值;所述预定值为以下任一数值:0.1%、0.5%、1%、2%、5%或者10%;
所述第二电阻的阻值大于所述第一电阻的阻值;
所述第二电阻的阻值与所述第一电阻的阻值的比值,大于以下任一数值:5、10、50、100、500、1000、5000、10000、50000、100000或者500000。
9.根据权利要求8所述的限流保护电路,还包括:
第一三极管,串联连接于所述第一节点和所述第二节点之间;
第二三极管,跨接于所述第一节点和所述第一三极管的基极之间,所述第二三极管的基极耦接于所述电流采样单元和所述第一三极管之间的连接点;
所述第二三极管,受控于来自所述电流采样单元的采样信号而截止或导通;所述第一三极管与所述第二三极管工作于互斥的开关状态;
所述第二电阻,跨接于i)电流采样单元和第一三极管之间的节点,和ii)所述第二三极管的基极;
a)所述电流源电路的电流随温度漂移而变化的特性,与b)所述第二三极管的基极和发射极之间的所述PN结的导通门限随温度漂移而变化的特性,相对应/适配;
所述电流源电路中的输出电流随温度漂移而变化,其电流流入端连接于所述第二三极管的基极;或者连接于所述第二三极管的基极与所述第一三极管的发射极之间的连接节点;或者,所述电流源电路的电流流入端,通过所述第二电阻连接于所述第一三极管的发射极;
所述第一三极管,通过其控制极受控于所述第二三极管:响应于所述第二三极管进入截至状态,所述第一三极管进入导通状态;响应于所述第二三极管进入导通状态,所述第一三极管进入截至状态;
所述第一电阻跨接于a)所述第一三极管的发射极和b)所述第二三极管的发射极;
所述第二电阻跨接于c)所述第二三极管的基极和d)所述第一三极管的发射极之间;
所述第二三极管的发射极连接于所述第一节点;
所述第一三极管的集电极连接于所述第二节点;
所述第一三极管的基极,连接于所述第二三极管的集电极;
还包括第三电阻,其第一端连接于:所述第一三极管的基极和/或所述第二三极管的集电极;
所述第二可控开关的控制极,连接于所述电流采样单元和所述第一可控开关之间的连接点/节点;
所述第一电阻跨接于所述第一三极管的发射极和所述第二三极管的发射极之间,所述第二电阻跨接于所述第一三极管的发射极和所述第二三极管的基极之间;
所述第一电阻的第一端、所述第二电阻的第一端,连接于所述第一三极管的发射极;
A)所述第一三极管和所述第二三极管,为PNP器件,所述第一节点作为所述限流保护电路的电流流入端;所述第二节点作为电流流出端,用于连接负载电路;所述电流源电路的电流流入端,连接于所述第二三极管的基极;所述第三电阻的第二端和所述电流源电路的电流流出端,两者均接低电平/接地;所述第二电阻的第二端、所述电流源电路的电流流入端,均连接于所述第二三极管的基极;或者,
B)所述第一三极管和所述第二三极管,为NPN器件,所述第一节点作为所述限流保护电路的电流流出端;所述第二节点作为电流流入端,用于连接负载电路;
所述电流源电路的电流流出端,连接于所述第二三极管的基极,或者连接于所述第二三极管的基极与所述第一三极管的发射极之间的连接节点;或者,或者,所述电流源电路的电流流出端,通过所述第二电阻连接于所述第一三极管的发射极;
所述电流源电路的电流流入端,连接于为所述限流保护电路提供的模拟电源/高电平;所述第三电阻的第二端,连接于针对所述限流保护电路的控制端;所述第二电阻的第二端、所述电流源电路的电流流出端,均连接于所述第二三极管的基极;
所述部分电流路径或者电流路径,包括第一电阻和/或第二电阻;
所述第一三极管的集电极,用于连接负载电路;
所述第二可控开关的控制极,为第二三极管的基极,通过所述第二电阻,连接于所述第一电阻和所述第一三极管的发射极之间的连接点;
所述电流采样单元和所述第一可控开关,串联于所述第一节点和所述第二节点之间;
所述第一电阻的第一端连接于所述第一节点,所述第一电阻的第二端连接于所述第一三极管的发射极,所述第一三极管的集电极连接于所述第二节点;所述电流源电路为压控电流源,作为三极管电流放大电路,包括NPN型的第五三极管、一个或多个二极管;所述多个二极管,串联连接;
所述一个或多个二极管,跨接于所述第五三极管的BE结两端,或者与所述第五三极管的BE结并联,所述一个或多个二极管以其导通压降为所述第五三极管提供输入电压;所述一个或多个二极管的阳极端,连接于所述第五三极管的基极;所述一个或多个二极管的阴极端,连接于所述第五三极管的发射极;所述电流源电路的电流流入端,对应于所述第五三极管的集电极,所述电流源电路的电流流出端,对应于所述第五三极管的发射极;或者,
所述电流源电路为压控电流源,作为三极管电流放大电路,包括PNP型的第五三极管、一个或多个二极管;所述多个二极管,串联连接;
所述一个或多个二极管,跨接于所述第五三极管的BE结两端,或者与所述第五三极管的BE结并联,所述一个或多个二极管以其导通压降为所述第五三极管提供输入电压;所述一个或多个二极管的阳极端,连接于所述第五三极管的发射极;所述一个或多个二极管的阴极端,连接于所述第五三极管的基极;所述电流源电路的电流流出端,对应于所述第五三极管的集电极,所述电流源电路的电流流入端,对应于所述第五三极管的发射极;
其中,所述一个或多个二极管的导通压降,随温度漂移而变化。
10.一种应急照明设备,包括如权利要求1-9中任一项的限流保护电路,其中,所述应急照明设备为以下之一:应急照明控制器,应急照明集中电源,应急照明配电箱,或者,应急照明分配电装置。
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