NL8401648A - INTEGRATED VOLTAGE CONTROL CIRCUIT WITH TRANSIENT PROTECTION. - Google Patents
INTEGRATED VOLTAGE CONTROL CIRCUIT WITH TRANSIENT PROTECTION. Download PDFInfo
- Publication number
- NL8401648A NL8401648A NL8401648A NL8401648A NL8401648A NL 8401648 A NL8401648 A NL 8401648A NL 8401648 A NL8401648 A NL 8401648A NL 8401648 A NL8401648 A NL 8401648A NL 8401648 A NL8401648 A NL 8401648A
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- transistor
- voltage
- current
- control circuit
- base
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
- G05F3/02—Regulating voltage or current
- G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is dc
- G05F3/10—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
- G05F3/16—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
- G05F3/20—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
- G05F3/30—Regulators using the difference between the base-emitter voltages of two bipolar transistors operating at different current densities
-
- 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
- G05F1/565—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 sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor
- G05F1/569—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 sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor for protection
- G05F1/571—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 sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor for protection with overvoltage detector
-
- 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
- G05F1/59—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 including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
- G05F1/595—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 including plural semiconductor devices as final control devices for a single load semiconductor devices connected in series
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
- G05F3/02—Regulating voltage or current
- G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is dc
- G05F3/10—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
- G05F3/16—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
- G05F3/20—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)
- Amplifiers (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
Description
• tr N.O. 32440Tr N.O. 32440
Geïntegreerde spanningsregelschakeling met bescherming tegen transiënten.__Integrated voltage control circuit with protection against transients .__
De uitvinding heeft in het algemeen betrekking op spanningsregel-schakelingen, en heeft meer in het bijzonder betrekking op een geïnte-greerde-schakelingspanningsregulator die hoge transiënte spanningsaf-wijkingen, zoals bij gemotoriseerde vervoerstoepassingen voorkomen, kan 5 hebben.The invention generally relates to voltage control circuits, and more particularly relates to an integrated circuit voltage regulator which may have high transient voltage deviations, such as occur in motorized transport applications.
Elektronische stelsels hebben vaak spanningsregulatoren of regel-schakelingen die bij een ongeregelde voedingsspanning elektrische stroom opnemen en die een geregelde spanning aan een elektrische belasting afgeven. Bij de moderne systemen zijn vele belastingsschakelingen, 10 die elektrische voeding nodig hebben, geïntegreerde schakelingen. Geïntegreerde schakelingen en daarmee in samenhang gebruikte sensoren hebben betrekkelijk lage spanningen, kenmerkend van zes volt of minder, nodig. Het is in samenhang met deze schakelingen en sensoren gebruikelijk geworden om een spanningsregeling te verschaffen met behulp van 15 geïntegreerde-schakelingspanningsregulatoren die op een afzonderlijke chip of op dezelfde chip als de geïntegreerde schakeling van voeding worden voorzien.Electronic systems often have voltage regulators or control circuits that draw electrical current at an unregulated supply voltage and deliver a regulated voltage to an electrical load. In modern systems, many load circuits, 10 requiring electrical power, are integrated circuits. Integrated circuits and sensors used in conjunction with them require relatively low voltages, typically of six volts or less. In conjunction with these circuits and sensors, it has become common to provide voltage control using integrated circuit voltage regulators that are powered on a separate chip or on the same chip as the integrated circuit.
Monolytisch geïntegreerde schakelingen worden in toenemende mate in gemotoriseerde vervoerstoepassingen gebruikt. De gemotoriseerde ver-20 voersomgeving stelt bijzonder strenge spanningsregeleisen. Er kunnen in de voedingsgeleiders spanningstransiënten van 80 of 90 volt van beide polariteiten ten opzichte van aarde optreden als gevolg van de wisselwerking van de alternator en de hoofdspanningsregulator, wanneer de motor afgeschakeld of snel gestart wordt of wanneer een batterijkabel 25 weggenomen wordt of bepaalde andere elektrische verbindingen verbroken worden. Daarenboven moeten gemotoriseerde vervoersinrichtingen over een breed bereik van temperaturen kunnen werken.Monolytic integrated circuits are increasingly used in motorized transport applications. The motorized transport environment places particularly strict voltage control requirements. Voltage transients of 80 or 90 volts of either polarity to ground may occur in the supply conductors due to the interaction of the alternator and the main voltage regulator, when the engine is turned off or started quickly, or when a battery lead is removed or some other electrical disconnected. In addition, motorized transport devices must be able to operate over a wide range of temperatures.
Derhalve moet een spanningsregulator voor vele elektronische scha-! kelingen in de gemotoriseerde vervoerstoepassingen een betrekkelijk 30 strak geregelde lage spanning verschaffen vanuit een voedingsspanning die aan positieve en negatieve spanningsafwijkingen die vele malen de grootte van de geregelde spanning bedragen onderhevig is. Verder moet de spanningsregulator een dergelijke regeling of regulatie over een breed temperatuurbereik kunnen verschaffen. Uiteindelijk zijn bij gemo-35 toriseerde vervoerstoepassingen de kosten en betrouwbaarheid van groot belang. De kosten moeten tot een minimum beperkt worden waarvoor derhalve een betrekkelijk eenvoudig schakelingsontwerp nodig is dat gemak- 8401648 2 1 Γ kelijk vervaardigd kan worden.Therefore, a voltage regulator for many electronic damage must be! Motorized transport applications provide a relatively tightly regulated low voltage from a supply voltage that is subject to positive and negative voltage deviations many times the size of the controlled voltage. Furthermore, the voltage regulator must be able to provide such regulation or regulation over a wide temperature range. Ultimately, in motorized transport applications, cost and reliability are of great importance. Costs must be kept to a minimum which therefore requires a relatively simple circuit design that can be easily fabricated.
Een probleem dat bij schakelingen, die voorzien zijn van bipolaire transistoren, ontmoet wordt is dat dergelijke transistoren, die span-ningstransiënten van de bij gemotoriseerde vervoerstoepassingen ver-5 wachte grootte kunnen hebben, moeilijk gefabriceerd worden met behulp van de gebruikelijke processen voor het vervaardigen van monolytisch geïntegreerde schakelingen. Dienovereenkomstig moeten geïntegreerde-schakelingspanningsregulatoren in gemotoriseerde vervoerstoepassingen enige vorm van bescherming tegen transiënte spanningen hebben. Ver-10 schillende schakelingsontwerpen en technieken voor het verschaffen van bescherming tegen transiënte spanningen zijn bekend.A problem encountered in circuits equipped with bipolar transistors is that such transistors, which may have voltage transients of the size expected in motorized transport applications, are difficult to fabricate using the conventional processes for manufacturing monolytic integrated circuits. Accordingly, integrated circuit voltage regulators in motorized transport applications must have some form of protection against transient voltages. Various circuit designs and techniques for providing protection against transient voltages are known.
Eén benadering is uit het Amerikaanse octrooischrift 4.319.179 van W. Jett Jr. van 9 maart 1982 bekend. Bij deze benadering wordt een transistor, die een hoge spanning kan verdragen of hebben, toegepast en 15 opgenomen tussen een regeldoorlaatinrichting en een foutversterker die de doorlaatinrichting stuurt. Het vermogen om een hoge spanning te verdragen wordt verkregen door middel van een schakeling die de impedantie tussen de basis van de transistor en aarde reduceert in het geval van een matige transiënte spanning op de voedingsgeleider. Wanneer een hoge 20 transiënte spanning optreedt wordt de basis in wezen naar aarde kortgesloten.One approach is from U.S. Patent 4,319,179 to W. Jett Jr. of March 9, 1982. In this approach, a transistor, which can tolerate or have a high voltage, is applied and interposed between a control pass device and an error amplifier driving the pass device. The ability to tolerate a high voltage is obtained through a circuit that reduces the impedance between the base of the transistor and ground in the case of a moderate transient voltage on the power supply conductor. When a high transient voltage occurs, the base is essentially shorted to ground.
Ofschoon een dergelijke schakeling het vermogen van de transistor om spanning te verdragen vergroot is de maximaal toelaatbare spanning nog beperkt tot een weinig minder dan de doorslagspanning van de tran-25 sistor wanneer deze met zijn basis kortgesloten naar aarde is verbonden. Deze spanningsbeperking kan voor vele gemotoriseerde vervoerstoepassingen onvoldoende hoog zijn. De toepassing van een spanning hoger dan de doorslagspanning voor een willekeurig schatbare duur resulteert in de vernietiging van de transistor en een storing in de regulator.Although such a circuit increases the transistor's ability to withstand voltage, the maximum allowable voltage is still limited to a little less than the breakdown voltage of the transistor when it is short-circuited to ground. This voltage limitation may be insufficient for many motorized transport applications. The application of a voltage higher than the breakdown voltage for an arbitrarily estimated duration results in the destruction of the transistor and a malfunction in the regulator.
30 Verder resulteert de toepassing van een spanning die de basiselektrode naar aarde doet kortsluiten in verlies van vermogen aan spanningsrege-ling. Zelfs een kortstondig verlies van regeling kan een foutieve werking van de door de regulator gevoede logische schakelingen tot gevolg hebben, üiteindelijk zijn bepaalde andere transistoren in de regulator 35 betrekkelijk onbeschermd, en kunnen zij onder bepaalde omstandigheden aan destructieve spanningen onderworpen zijn.Furthermore, the application of a voltage that short-circuits the base electrode to ground results in loss of voltage control voltage. Even a momentary loss of control can result in an erroneous operation of the logic circuits fed by the regulator. Ultimately, certain other transistors in the regulator 35 are relatively unprotected, and may be subject to destructive voltages under certain conditions.
Vele van de beperkingen van bekende ontwerpen voor bescherming tegen spanningstransiënten zijn in de onderhavige spanningsregulator vermeden, welke regulator een aanzienlijk toegenomen doorslaggrens voor de 40 gehele regulator en een spanningsregeling tot aan de doorslaggrens ver- 8401648 J t 3 schaft. Bij omstandigheden van transistordoorslag wordt de stroom door de regulator door inwendige impedanties beperkt. Derhalve zal een overschrijding van de transistordoorslagspanning niet noodzakelijkerwijs resulteren in vernietiging van de regulator.Many of the limitations of known designs for protection against voltage transients have been avoided in the present voltage regulator, which regulator provides a significantly increased breakdown limit for the entire regulator and voltage regulation up to breakdown limit 8401648 J t 3. In transistor breakdown conditions, current through the regulator is limited by internal impedances. Therefore, exceeding the transistor breakdown voltage will not necessarily result in destruction of the regulator.
5 De uitvinding verschaft een geïntegreerde-schakelingspanningsregu- lator voorzien van een doorlaattransistor van een eerste geleidingsty-pe, die tegen transiënte spanningsafwijkingen van beide polariteiten beschermd is door middel van een voorregeltransistor, die een elektrische stroom aan de doorlaattransistor toevoert, en een omgekeerd voor-10 gespannen diode die het verbindingspunt van de doorlaat en voorregel-transistoren verbindt met een bron van referentiepotentiaal. Eerste en tweede basisaandrijfmiddelen verschaffen constante basisaandrijfsigna-len aan de doorlaat en voorregeltransistoren waardoor de voorregeltransistor en zijn basisaandrijfmiddelen de doorlaattransistor tegen tran-15 siënte spanningen van een eerste polariteit beschermen en de diode de doorlaattransistor tegen transiënte spanningen van een tweede polariteit beschermt.The invention provides an integrated circuit voltage regulator comprising a first transistor type pass transistor which is protected against transient voltage deviations of both polarities by a bias transistor which supplies an electric current to the pass transistor and a reverse voltage transistor. 10 voltage diode connecting the junction of the forward and biasing transistors to a source of reference potential. First and second base driving means provide constant base driving signals to the pass and bias transistors whereby the bias transistor and its base drive means protect the bias transistor against transient voltages of a first polarity and the diode protects the bias transistor against transient voltages of a second polarity.
De voorregeltransistor kan een weerstand in serie daarmede hebben om de stroom door de transistor te beperken wanneer deze in elektrische 20 doorslagtoestand komt als gevolg van een buitensporige spanning van de tweede polariteit. De weerstand kan een gediffundeerde weerstand van een eerste geleidingstype in een elektrisch geïsoleerde put van een tweede geleidingstype zijn teneinde transiënte spanningen van de eerste polariteit verder te blokkeren. De basisaandrijfmiddelen voor de door-25 laattransistor kunnen een zenerdiode en een stroombron omvatten die een voldoende stroom verschaft om doorslag van de dio'de te onderhouden. Een bescherming van de basis van de doorlaattransistor tegen buitensporige spanningsafwijkingen van de eerste polariteit kan verschaft worden door middel van een gediffundeerde weerstand en een transistor op dezelfde 30 wijze als de bescherming die verkregen wordt door de voorregeltransistor en gediffundeerde weerstand. De zenerdiode beschermt de basis van de doorlaattransistor tegen buitensporige spanningsafwijkingen van de tweede polariteit.The biasing transistor may have a resistor in series therewith to limit the current through the transistor when it enters an electrical breakdown state due to an excessive voltage of the second polarity. The resistor may be a diffused resistance of a first conductivity type in an electrically insulated well of a second conductivity to further block transient voltages of the first polarity. The base drive means for the pass transistor may include a zener diode and a current source which provides sufficient current to sustain breakdown of the diode. Protection of the base of the forward transistor against excessive voltage variations of the first polarity can be provided by a diffused resistor and a transistor in the same manner as the protection obtained by the biasing transistor and diffused resistor. The zener diode protects the base of the forward transistor from excessive voltage deviations from the second polarity.
De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de teke-35 ning, waarin fig. 1 een schema geeft van een eerste uitvoeringsvorm van een spanningsregulator volgens de uitvinding; en fig. 2 een schema geeft van een tweede uitvoeringsvorm van een spanningsregulator volgens de uitvinding.The invention will be further elucidated with reference to the drawing, in which Fig. 1 shows a diagram of a first embodiment of a voltage regulator according to the invention; and Fig. 2 shows a diagram of a second embodiment of a voltage regulator according to the invention.
40 In fig. 1 is een ingangsklem 11 aangegeven voor het opnemen van 8401648 4 een ongeregelde spanning die aan aanzienlijke positieve en negatieve spanningstransiënten onderworpen is. Deze spanning wordt geregeld en als een constante spanning aan een uitgangsklem 12 toegevoerd. De re-gelschakeling is ontworpen om op voordelige wijze als monolytisch gein-5 tegreerde schakeling onder toepassing van gebruikelijke epitaxiale fabricageprocessen vervaardigd te worden.40 In FIG. 1, an input terminal 11 for picking up 8401648 4 is an unregulated voltage which is subject to significant positive and negative voltage transients. This voltage is controlled and applied as a constant voltage to an output terminal 12. The control circuit is designed to be advantageously manufactured as a monolytically integrated circuit using conventional epitaxial manufacturing processes.
Bij de regelschakeling wordt de uiteindelijke regeling of regulatie verkregen door middel van een regeldoorlaattransistor 13 die als een NPN transistor is aangegeven waarvan de emitter met de uitgangsklem 10 12 is verbonden. De ingangsklem 11 is via een voorregelschakeling 14 verbonden met de collector van de transistor 13. Een constante spanning voor de basissturing van de transistor 13 wordt verkregen door middel van een zenerdiode 15 van de kathode die verbonden is met de basis van de transistor en waarvan de anode met aarde of een andere referentiepo-15 tentiaalbron 16 is verbonden. De diode 15 wordt door middel van een voorspanschakeling 17 tot in doorslag voorgespannen. Zoals in detail hierna zal worden toegelicht zijn zowel de voorregelschakeling 14 als de voorspanningsschakeling 17 ontworpen om te verhinderen dat buitensporige positieve en negatieve spanningstransiënten de regeldoorlaat-20 transistor 13 bereiken.In the control circuit, the final control or regulation is obtained by means of a control pass transistor 13 which is indicated as an NPN transistor, the emitter of which is connected to the output terminal 12. The input terminal 11 is connected via a pre-control circuit 14 to the collector of the transistor 13. A constant voltage for the basic control of the transistor 13 is obtained by means of a zener diode 15 of the cathode which is connected to the base of the transistor and of which the anode is connected to ground or other reference potential source 16. The diode 15 is biased to breakdown by means of a biasing circuit 17. As will be explained in detail below, both the pre-control circuit 14 and the bias circuit 17 are designed to prevent excessive positive and negative voltage transients from reaching the control pass-through transistor 13.
De voorregelschakeling 14 heeft een PNP transistor 20 waarvan de emitter via een weerstand 21 met de voedingsklem 11 en waarvan de collector met de collector van de regeldoorlaattransistor 13 is verbonden. Ten behoeve van hierna toe te lichten doeleinden is de weerstand 21 bij 25 voorkeur een gediffundeerde weerstand van P-type materiaal in een elektrisch geïsoleerde N type put. Het verbindingspunt van de collectoren van de transistoren 13 en 20 is verbonden met aarde 16 via een diode 22 waarvan de kathode met de collectorjunctie en waarvan de anode met aarde is verbonden. De basis van de transistor 20 is verbonden met de af-30 voerelektrode van een veldeffecttransistor (FET) 23 waarvan de poort-elektrode met aarde 16 en waarvan de bronelektrode met de collector van een NPN transistor 24 is verbonden. De transistor 24 is onderling verbonden met een NPN transistor 25 om een stroomspiegel te vormen. Meer in het bijzonder zijn de bases van de transistoren 24 en 25 met elkaar 35 en zijn de emitters van de transistoren met aarde 16 verbonden. De collector van de transistor 25 is verbonden met de bases van de transistoren en via een weerstand 26 met de uitgangsklem 12. Van een veldeffecttransistor 27 is de afvoer verbonden met de basis van de transistor 20 en zijn de bron en poort verbonden met aarde 16.The pre-control circuit 14 has a PNP transistor 20 whose emitter is connected via a resistor 21 to the supply terminal 11 and whose collector is connected to the collector of the control-pass transistor 13. For purposes explained below, resistor 21 is preferably a diffused resistor of P-type material in an electrically insulated N-type well. The junction of the collectors of the transistors 13 and 20 is connected to ground 16 via a diode 22 whose cathode is connected to the collector junction and whose anode is connected to earth. The base of the transistor 20 is connected to the drain electrode of a field effect transistor (FET) 23 whose gate electrode is connected to ground 16 and whose source electrode is connected to the collector of an NPN transistor 24. Transistor 24 is interconnected with an NPN transistor 25 to form a current mirror. More specifically, the bases of transistors 24 and 25 are connected to each other and the emitters of the transistors are connected to ground 16. The collector of the transistor 25 is connected to the bases of the transistors and through a resistor 26 to the output terminal 12. From a field effect transistor 27, the drain is connected to the base of the transistor 20 and the source and gate are connected to ground 16.
40 Bij een feitelijke uitvoering was de voorregelschakeling 14 ont- 8401648 ! ( 5 worpen om de positieve spanning aan de collector van de regeldoorlaat-transistor 13 te beperken tot bij benadering 34 volt, waardoor deze transistor 13 tegen buitensporige positieve voedingstransiënten beschermd werd. Deze klemwerking wordt verschaft door de diode 22 waarbij 5 de transistor 20 dient voor beperking van de stroom wanneer de diode 22 doorslaat. De transistor 20 en de weerstand 21 beperken de stroom wanneer de voedingsspanning ten opzichte van aarde negatief gaat. Meer in het bijzonder vormen zowel de transistor 20 als de weerstand 21 voorgespannen dioden wanneer zij aan een negatieve voedingsspanning onderwor-10 pen zijn. Daarom zullen noch de transistor noch de weerstand onder deze spanningspolariteitcondities stroom geleiden.40 In actual implementation, the pre-control circuit 14 was 8401648! (5 throws to limit the positive voltage at the collector of the control pass transistor 13 to approximately 34 volts, protecting this transistor 13 from excessive positive power transients. This clamping action is provided by the diode 22 where 5 serves the transistor 20 limiting the current when the diode 22 trips. The transistor 20 and the resistor 21 limit the current when the supply voltage to ground is negative. More specifically, both the transistor 20 and the resistor 21 form biased diodes when connected to a negative supply voltage are therefore subject, therefore neither the transistor nor the resistor will conduct current under these voltage polarity conditions.
De hasisaandrijving voor de transistor 20 wordt verkregen door middel van de weerstand 26 en de uit de transistoren 24 en 25 bestaande stroomspiegel. De emitterstroom in de transistor 25 wordt bepaald door 15 de geregelde spanning aan de uitgangsklem 12 en de weerstandswaarde van de weerstand 26. De transistoren 24 en 25 zijn met geschikte parameters uitgevoerd teneinde deze emitterstroom met een gewenst veelvoud (bijvoorbeeld 5 maal) in de transistor 24 te doen vergroten. De collector-stroom in de transistor 24 wordt via de veldeffecttransistor.23 toege-20 voerd aan de basis van de transistor 20. De veldeffecttransistor 23 dient voor het begrenzen van de spanning waaraan de collector van de transistor 24 onderworpen is teneinde de transistor tegen de invloed van grote positieve voedingsspanningstransiënten te beschermen. De veldeffecttransistor 27 verzekert een voldoende basisaandrijfstroom 25 voor de transistor 20 om het starten van de regelschakeling te initiëren.The hasis drive for the transistor 20 is obtained by means of the resistor 26 and the current mirror consisting of the transistors 24 and 25. The emitter current in transistor 25 is determined by 15 the regulated voltage at output terminal 12 and the resistance value of resistor 26. Transistors 24 and 25 are configured with suitable parameters to provide this emitter current with a desired multiple (e.g. 5 times) in the transistor 24 to increase. The collector current in the transistor 24 is applied through the field effect transistor 23 to the base of the transistor 20. The field effect transistor 23 serves to limit the voltage to which the collector of the transistor 24 is subjected to the transistor against the protect the influence of large positive supply voltage transients. The field effect transistor 27 ensures a sufficient base driving current 25 for the transistor 20 to initiate the start of the control circuit.
De voorspanschakeling 17 verschaft een stroom die voldoende is om de zenerdiode 15 in doorslag te houden terwijl de basis van de transistor 13 tegen buitensporige spanningstransiënten beschermd wordt. De 30 voorspanschakeling bevat een stroomspiegel bestaande uit de PNP transistoren 30 en 31 waarvan de emitters via een weerstand 32 met de voe-dingsklem 11 verbonden zijn. De transistoren 30 en 31 en de weerstand 32 blokkeren op dezelfde wijze als de transistor 20 en de weerstand 21 negatieve voedingstransiënten. De collector van de transistor 30 is 35 verbonden met de afvoeren van de veldeffecttransistoren 33 en 34 waarvan de poorten met aarde 16 zijn verbonden. De bronelektrode van de veldeffecttransistor 33 is verbonden met de basis van de NPN transistor 35 en de collector van een NPN transistor 36. De bronelektrode van de veldeffecttransistor 34 is verbonden met de collector van de transistor 40 35. De emitter van de transistor 35 is rechtstreeks met de basis van de 8401648 6The biasing circuit 17 provides a current sufficient to keep the zener diode 15 breakdown while protecting the base of the transistor 13 from excessive voltage transients. The biasing circuit contains a current mirror consisting of the PNP transistors 30 and 31, the emitters of which are connected via a resistor 32 to the power supply terminal 11. Transistors 30 and 31 and resistor 32 block negative power transients in the same manner as transistor 20 and resistor 21. The collector of transistor 30 is connected to the drains of the field effect transistors 33 and 34 whose ports are connected to ground 16. The source electrode of the field effect transistor 33 is connected to the base of the NPN transistor 35 and the collector of an NPN transistor 36. The source electrode of the field effect transistor 34 is connected to the collector of the transistor 40. The emitter of the transistor 35 is directly with the base of the 8401648 6
1 I1 I
transistor 36 en via een weerstand 37 met aarde 16 verbonden. De emitter van de transistor 36 is eveneens met aarde 16 verbonden.transistor 36 and connected to ground 16 via a resistor 37. The emitter of transistor 36 is also connected to ground 16.
In bedrijf is de collectorstroom in de transistor 30 gelijk aan de som van de stromen door de veldeffecttransistoren 33 en 34. De emitter-5 stroom van de transistor 30 wordt in de transistor 31 met een vooraf bepaalde faktor (bijvoorbeeld 4 maal) vermenigvuldigd en als voorspan-stroom voor de zenerdiode 15 toegevoerd. Door het deel van de collectorstroom in de transistor 30, dat door de veldeffecttransistor 33 vloeit, wordt de transistor 35 ingeschakeld die de aan de veldeffect-10 transistor 34 toegevoerde stroom via de weerstand 37 naar aarde 16 geleidt. De transistor 36 begrenst de collectorstroom van de transistor 35 tot een waarde bepaald door de basis-emitterspanning van de transistor 36 gedeeld door de weerstandswaarde van de weerstand 37. De stroom door de veldeffecttransistor 33 wordt op effectieve wijze door de ka-15 rakteristieken van die inrichting beperkt tot de stroom die deze geleidt wanneer zijn poort en bron kortgesloten zijn. Derhalve wordt een vaste stroom aan de voorspandiode 15 verschaft. De veldeffecttransistor 34 dient voor het beschermen van de transistor 35 tegen positieve voe-dingstransiënten. Wanneer de stroom door de transistor 30 strak gere-20 geld is wordt de aan de kathode van de diode 15 toegevoerde stroom eveneens strak geregeld en wordt de spanning aan de basis van de transistor 13 beschermd tegen de invloeden van positieve en negatieve voe-dingstransiënten.In operation, the collector current in transistor 30 is equal to the sum of the currents through the field effect transistors 33 and 34. The emitter-5 current of transistor 30 is multiplied in transistor 31 by a predetermined factor (e.g. 4 times) and as bias current for the zener diode 15 is supplied. The portion of the collector current in transistor 30 which flows through the field effect transistor 33 turns on the transistor 35 which conducts the current applied to the field effect transistor 34 through the resistor 37 to ground 16. FIG. The transistor 36 limits the collector current of the transistor 35 to a value determined by the base emitter voltage of the transistor 36 divided by the resistance value of the resistor 37. The current through the field effect transistor 33 is effectively controlled by the characteristics of that device limited to the current it conducts when its gate and source are shorted. Therefore, a fixed current is supplied to the biasing diode 15. The field effect transistor 34 serves to protect the transistor 35 from positive power transients. When the current through transistor 30 is tightly regulated, the current applied to the cathode of diode 15 is also tightly controlled and the voltage at the base of transistor 13 is protected from the influences of positive and negative power transients.
Bij de boven toegelichte uitvoeringsvorm van fig. 1 verschaft de 25 zenerdiode 15 een spanningsreferentie aan de doorlaattransistot 13. Bij een dergelijke kenmerkende uitvoeringsvorm werden de waarden van de schakelingscomponenten gekozen om een geregelde spanning van ongeveer 5,4 volt te verschaffen. Bij de uitvoeringsvorm van de schakeling van fig. 2 wordt een bandintervalreferentie gebruikt om een temperatuur ge-30 stabiliseerde geregelde spanning van ongeveer 3,2 volt op te wekken. Behalve voor wat betreft de spanningsreferentie-inrichting of schakeling zijn de schakelingen van de fig. 1 en 2 in wezen identiek. Dezelfde componenten in de schakelingen van de beide figuren zijn door dezelfde verwijzingscijfers aangeduid. Een beschrijving van de uitvoe-35 ringsvorm van fig. 2 zal tot de referentieschakeling voor de bandinter-valspanning beperkt blijven.In the embodiment of Figure 1 explained above, the Zener diode 15 provides a voltage reference to the forward transistor 13. In such a typical embodiment, the values of the circuit components were chosen to provide a controlled voltage of about 5.4 volts. In the circuit embodiment of Figure 2, a band interval reference is used to generate a temperature stabilized regulated voltage of about 3.2 volts. Except for the voltage reference device or circuit, the circuits of FIGS. 1 and 2 are essentially identical. The same components in the circuits of the two figures are denoted by the same reference numerals. A description of the embodiment of Figure 2 will be limited to the reference circuit for the band interval voltage.
De referentieschakeling voor de bandintervalspanning van fig. 2 bevat een NPN transistor 40 waarvan de collector verbonden is met de uitgangsklem 12 en aan de basis waarvan een signaal wordt toegevoerd 40 vanaf een spanningsdeler bestaande uit in serie tussen de uitgangsklem 8401648 r 7 12 en aarde 16 opgenomen weerstanden 41 en 42# De emitter van de transistor 40 is via de weerstanden 45 en 46 respectievelijk verbonden met collectoren van een paar NPN transistoren 43 en 44. De weerstandswaar-den van de weerstanden 45 en 46 kunnen ongelijk zijn. De collector van 5 de transistor 43 is verbonden met de bases van de transistoren 43 en 44. De collector van de transistor 44 is verbonden met de basis van een NPN transistor 47 waarvan de collector met de basis van de doorlaat-transistor 13 en waarvan de emitter met aarde 16 is verbonden. De emitter van de transistor 43 is rechtstreeks met aarde 16 en de emitter van 10 de transistor 44 is via een weerstand 48 rechtstreeks met aarde 16 verbonden. De transistoren 43 en 44 en de weerstand 48 vormen samen een logaritmische stroombron.The band interval voltage reference circuit of FIG. 2 includes an NPN transistor 40 whose collector is connected to the output terminal 12 and at the base of which a signal is applied 40 from a voltage divider consisting in series between the output terminal 8401648 r 7 12 and ground 16 included resistors 41 and 42 # The emitter of transistor 40 is connected via resistors 45 and 46 to collectors of a pair of NPN transistors 43 and 44, respectively. The resistance values of resistors 45 and 46 may be unequal. The collector of transistor 43 is connected to the bases of transistors 43 and 44. The collector of transistor 44 is connected to the base of an NPN transistor 47 whose collector is connected to the base of the pass transistor 13 and whose emitter is connected to ground 16. The emitter of transistor 43 is directly connected to ground 16 and the emitter of transistor 44 is directly connected to ground 16 via a resistor 48. Transistors 43 and 44 and resistor 48 together form a logarithmic current source.
In bedrijf wordt de spanning aan de basis van de transistor 13 bepaald door de toestand van de transistor 47 die op zijn beurt door de 15 transistor 40 gestuurd wordt. De spanning aan de basis van de transistor 40 is een temperatuurgestabiliseerde referentiespanning die gelijk is aan de som van de basis-emitterspanningsvallen van de transistoren 40 en 47 en de spanningsval over de weerstand 46. De stroom door de weerstand 46 wordt bepaald door de logaritmische stroombron. Daarom 20 heeft de spanning over de weerstand 46 een positieve temperatuurcoëffi-ciënt die de negatieve temperatuurcoëfficiënten van de basis-emitter-overgangen van de transistoren 40 en 47 compenseert. De uit de weerstanden 41 en 42 bestaande spanningsdeler verschaft een bijstelling van de referentiespanning.In operation, the voltage at the base of transistor 13 is determined by the state of transistor 47 which is in turn driven by transistor 40. The voltage at the base of transistor 40 is a temperature-stabilized reference voltage equal to the sum of the base-emitter voltage drops of transistors 40 and 47 and the voltage drop across resistor 46. Current through resistor 46 is determined by the logarithmic current source . Therefore, the voltage across resistor 46 has a positive temperature coefficient that compensates for the negative temperature coefficients of the base-emitter junctions of transistors 40 and 47. The voltage divider consisting of resistors 41 and 42 provides an adjustment of the reference voltage.
25 In de schakeling van fig. 2 verschaft de bandintervalreferentie een lager geregelde spanning dan de zenerdiode 15 in fig. 1. De diode 15 in fig. 2 dient voor bescherming tegen willekeurige buitensporige positieve spanningstransiënten die te snel zijn voor een adequaat antwoord door de bandintervalreferentiespanning.In the circuit of Fig. 2, the band interval reference provides a lower regulated voltage than the zener diode 15 in Fig. 1. The diode 15 in Fig. 2 serves to protect against arbitrary excessive positive voltage transients that are too fast for an adequate response by the band interval reference voltage .
30 Volgens bovenvermelde toelichting wordt de geïntegreerde-schake- lingspanningsregulator volgens de uitvinding gekenmerkt door een aanzienlijk hogere doorslaggrens dan bij de bekende gexntegreerde-schake-lingsregulatoren. De regeling is niet verloren totdat de doorslaggrens overschreden is. In het geval van transistordoorslag gaan de inwendige 35 schakelingsimpedanties door met het beperken van de stroom door de regulator zodat deze onder alle vermoedelijk te verwachten condities onbeschadigd blijft.According to the above-mentioned explanation, the integrated circuit voltage regulator according to the invention is characterized by a considerably higher breakdown limit than with the known integrated circuit regulators. The control is not lost until the breakdown limit is exceeded. In the case of transistor breakdown, the internal circuit impedances continue to limit the current through the regulator so that it remains undamaged under all likely conditions to be expected.
Ofschoon twee uitvoeringsvormen van de uitvinding aangegeven en toegelicht zijn, kunnen verschillende wijzigingen aangebracht worden 40 zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.Although two embodiments of the invention have been indicated and illustrated, various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
04016480401648
Claims (10)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US49834383A | 1983-05-26 | 1983-05-26 | |
US49834383 | 1983-05-26 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NL8401648A true NL8401648A (en) | 1984-12-17 |
NL192891B NL192891B (en) | 1997-12-01 |
NL192891C NL192891C (en) | 1998-04-02 |
Family
ID=23980681
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NL8401648A NL192891C (en) | 1983-05-26 | 1984-05-23 | Voltage control circuit with protection against transients. |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59225416A (en) |
DE (1) | DE3419010A1 (en) |
NL (1) | NL192891C (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6251416U (en) * | 1985-09-13 | 1987-03-31 | ||
IT1227731B (en) * | 1988-12-28 | 1991-05-06 | Sgs Thomson Microelectronics | VOLTAGE REGULATOR WITH VERY LOW VOLTAGE DROP, SUITABLE TO SUPPORT HIGH VOLTAGE TRANSITORS |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3428820A (en) * | 1966-05-19 | 1969-02-18 | Motorola Inc | Electroresponsive controls |
US4029974A (en) * | 1975-03-21 | 1977-06-14 | Analog Devices, Inc. | Apparatus for generating a current varying with temperature |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1291019B (en) * | 1963-11-23 | 1969-03-20 | Fernseh Gmbh | Transistor protection circuit |
US4319179A (en) * | 1980-08-25 | 1982-03-09 | Motorola, Inc. | Voltage regulator circuitry having low quiescent current drain and high line voltage withstanding capability |
-
1984
- 1984-05-22 DE DE19843419010 patent/DE3419010A1/en active Granted
- 1984-05-22 JP JP10354384A patent/JPS59225416A/en active Granted
- 1984-05-23 NL NL8401648A patent/NL192891C/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3428820A (en) * | 1966-05-19 | 1969-02-18 | Motorola Inc | Electroresponsive controls |
US4029974A (en) * | 1975-03-21 | 1977-06-14 | Analog Devices, Inc. | Apparatus for generating a current varying with temperature |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
ELECTRONIC ENGINEERING, vol. 44, no. 535, september 1972, blz. 61-63, Londen, GB; L.S. CORNISH: "Transient-testing vital to airborne systems reliability" * |
ELECTRONIC ENGINEERING, vol. 52, no. 638, mei 1970, blz. 65-85, Londen, GB; M.A. REHMAN: "Integrated circuit voltage reference" * |
FUNKSCHAU, vol. 42, no. 2, 2 januari 1970, blz. 51-52, M}nchen, DE; D. ULRICH: "Stabilisiertes Labor-Netzger{t f}r grossen Ausgangsspannungsbereich" * |
IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, vol. SC-14, no. 6, december 1979, blz. 1048-1049, IEEE, New York, US; K. FUKAHORI et al.: "A high precision micropower operational amplifier" * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3419010C2 (en) | 1989-04-06 |
JPS59225416A (en) | 1984-12-18 |
JPH0571968B2 (en) | 1993-10-08 |
NL192891C (en) | 1998-04-02 |
DE3419010A1 (en) | 1984-11-29 |
NL192891B (en) | 1997-12-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6069782A (en) | ESD damage protection using a clamp circuit | |
US4495536A (en) | Voltage transient protection circuit | |
US4319179A (en) | Voltage regulator circuitry having low quiescent current drain and high line voltage withstanding capability | |
US6100728A (en) | Coil current limiting feature for an ignition coil driver module | |
US6650520B2 (en) | Power supply reverse bias protection circuit for protecting both analog and digital devices coupled thereto | |
US4884161A (en) | Integrated circuit voltage regulator with transient protection | |
US7288856B2 (en) | Reverse battery protection circuit for power switch | |
CN109768040B (en) | Semiconductor integrated circuit for regulator | |
US20060023381A1 (en) | System and method for protecting a load from a voltage source | |
JP2531818B2 (en) | Semiconductor integrated circuit | |
US20030222499A1 (en) | Series pass over-voltage protection circuit for a motor vehicle electrical system | |
US6738245B2 (en) | Series-pass over-voltage protection circuit having multiple transistors in parallel | |
JPS6160652B1 (en) | ||
JPH0668709B2 (en) | Voltage stabilizer | |
US6967378B2 (en) | Semiconductor integrated circuit device configured to prevent the generation of a reverse current in a MOS transistor | |
US20230418317A1 (en) | Band-gap reference source circuit and electronic apparatus | |
US6856495B2 (en) | Series pass over-voltage protection circuit having low quiescent current draw | |
JPH03166816A (en) | Semiconductor integrated circuit device | |
NL8401648A (en) | INTEGRATED VOLTAGE CONTROL CIRCUIT WITH TRANSIENT PROTECTION. | |
US3250979A (en) | Regulated power supply for electric motors | |
US10879691B2 (en) | Unlockable switch inhibitor | |
EP1401077B1 (en) | A circuit for protection against polarity reversal in the supply of an electric circuit | |
EP0442391A2 (en) | Circuit arrangement for protecting an input of an integrated circuit fed from a supply voltage source from overvoltages | |
KR101783273B1 (en) | Undervoltage protection system | |
JP2598147B2 (en) | Semiconductor integrated circuit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A85 | Still pending on 85-01-01 | ||
BA | A request for search or an international-type search has been filed | ||
BB | A search report has been drawn up | ||
BC | A request for examination has been filed | ||
V4 | Discontinued because of reaching the maximum lifetime of a patent |
Effective date: 20040523 |