TWI355785B - Voltage regulator - Google Patents

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    • 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
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Description

1355785 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關包含過電流保護電路之電壓調整器。 【先前技術】 圖3爲習知電壓調整器中之下垂（drooping)式過電 流保護電路的電路圖，當短路發生在過電流保護電路之輸 出端時，此過電流保護電路產生如圖4所示之短路電流， 且因此被稱爲下垂式。 此電路係由：誤差放大器11，用以放大基準電壓電路 10之基準電壓與在用來分割電壓調整器之電壓Vout之分 洩（bleeder )電阻器13和14之節點處的電壓Va間之差 電壓；及輸出電晶體12所組成。當誤差放大器11的輸出 電壓爲 Verr，基準電壓電路10之輸出電壓爲 Vref，且 Vref>Va 時，貝(J Verr 減少。當 VrefSVa 時，Verr 增加。 當Verr減少時，於在此情況中爲P-ch MOS電晶體之 輸出電晶體1 2處，閘極-源極電壓增加且ON電阻減少。 因此，輸出電壓Vout增加。當Verr增加時，輸出電晶體 12的 ON電阻增加且輸出電壓減小，藉以使輸出電壓 Vout保持恆定。當負載電阻器20增加且輸出電流增加時 ，輸出電晶體12的閘極-源極電壓增加，流入具有和輸出 電晶體1 2共用之閘極電壓的電晶體1 5中之電流也增加。 有了流入電晶體1 5中之較大的電流，流入電阻器1 6中之 電流增加。當電流等於或大於預定値時，由電阻器1 6所 -4- 1355785 造成之電壓增加超過電晶體17的臨界値，電晶體17被打 開且電流流入電阻器1 8中。然後，電晶體1 7被打開，輸 出電晶體1 2的閘極電壓增加，且輸出電壓減小，藉此， 過電流保護操作。 相對於習知電壓調整器中之下垂式過電流保護電路， 不管輸出電壓爲何，當過電流保護操作時所產生的電流爲 恆定的。輸出電壓被控制爲低，但是輸出電流保持爲高， 且使施加於電路上之負載保持爲大（見JP 2003-029856 A (第6頁圖3))。 【發明內容】 爲了解決習知問題，因此，本發明之目的在於獲得到 過電流保護電路，此過電流保護電路能夠藉由添加簡單的 電路至習知之下垂式過電流保護電路中，以控制當過電流 保護操作時所產生的短路電流。 依據本發明之電壓調整器被建構來藉由依據輸出電壓 之値來控制輸出電晶體的閘極電壓，以改變當過電流保護 操作時所產生之短路電流的値。 依據本發明，僅藉由添加簡單的電路至習知之下垂式 過電流保護電路中，有可能控制當過電流保護操作時所產 生之短路電流爲低。 【實施方式】 實施例 -5- 1355785 圖1爲依據本發明之電壓調整器的電路圖，電壓調整 器包含一基準電壓電路10、分洩（bleeder )電阻器13和 14、一輸出電晶體12、一負載電阻器20、一用於下垂式 過電流保護電路之電晶體15、一電晶體17、一電晶體19 、及一電阻器16，這些組件係和習知電壓調整器中之組件 相同。 和習知之下垂式過電流保護電路的不同在於由：一使 用供閘極電壓用之分壓電阻器之分壓點的電晶體1 ; 一具 有連接至電晶體1之汲極側的閘極及一和閘極共用之汲極 的電晶體2 ;及一共同連接至電晶體2之閘極的電晶體3 ，電晶體3的汲極側被連接至電晶體1 7的汲極和電晶體 1 9的閘極。 參照圖1之電路來敘述本發明的操作。 首先，當輸出電壓係正常時，分洩電阻器之分壓點具 有高於電晶體1之臨界電壓的電壓，並且電晶體1係處於 ON狀態。接著，流經電晶體1之電流使電流經由電晶體 2而流入電晶體3。因此，當電晶體1係處於ON狀態， 而同時偵測到高輸出電壓時，電晶體3被打開以控制電阻 値爲小的値。 其次，當短路由於某原因而發生在輸出端時，在輸出 端處之電壓減小且其輸出電流增加。因此，流入電晶體15 之電流也增加。當由電阻器16所造成之電壓增加超過電 晶體1 7的臨界値時，電晶體1 7被打開。當打開電晶體1 7 時所產生之電流超過流入電晶體3之電流時，電晶體1 9 -6 - 1355785 的閘極電壓減小，且因此輸出電晶體1 2的閘極電壓增加 ，藉此，過電流保護電路作用。 此時，隨著在過電流保護操作下之輸出電壓的減小’ 電晶體1的閘極電壓減小，且流入電晶體2之電流被抑制 。因此，過電流保護至少對流入電晶體1 7之電流的値起 作用。此外，因爲電晶體3按照和可變電晶體相同的方式 作用，所以當輸出電壓變得更小時，短路電流被控制爲更 小，如同在圖2之過電流保護特性中所示者。 又，在此實施例中，分洩電阻器之分壓點和誤差放大 .器之輸入具有共同的電位，但是它們並不需要具有共同的 電位。很明顯地，當比分壓點之電壓還更低的電壓被輸入 至電晶體閘極時，沒有任何問題發生。 又，分洩電阻器被使用於用來監視輸出電壓値之電路 ，但是藉由分開提供一電阻器等等以供監視用，能夠獲得 到等效特性。 此外，藉由以空乏型電晶體來建構電晶體1，輸出電 壓能夠被控制爲更低的電壓。 【圖式簡單說明】 在伴隨之圖形中： 圖1係依據本發明之電壓調整器的電路圖； 圖2係解釋依據本發明之電壓調整器中之過電流保護 特性的圖形表示； 圖3係習知電壓調整器的電路圖； -7- 1355785 圖4係解釋習知電壓調整器中之過電流保護特性的圖 形表示。 【主要元件符號說明】 1 :電晶體 2 :電晶體 3 :電晶體
1 0 :基準電壓電路 1 1 :誤差放大器 1 2 :輸出電晶體 1 3 :分洩電阻器 1 4 :分洩電阻器 1 5 :電晶體 1 6 :電阻器 1 7 :電晶體 1 8 :電阻器 1 9 :電晶體 20 :負載電阻器 -8-

Claims (1)

1355785 十、申請專利範圍 1. —種電壓調整器，包括： ~分壓電阻電路，用以分割該電壓調整器之輸出電壓 * —基準電壓電路； ~~誤差放大器，用以比較該分壓電阻電路之電壓與該 基準電壓電路之電壓； —輸出電晶體，用以控制該電壓調整器之該輸出電壓 ’而同時接收該誤差放大器的輸出；以及 一過電流保護電路，包括一具有連接至該輸出電晶體 之閘極的第一電晶體、一連接至該第一電晶體之汲極的電 阻器、一輸出電壓監視電路、一具有連接至該輸出電壓監 視電路之輸出端的閘極之輸出電壓偵測電晶體、一具有連 接至該第一電晶體之該汲極的輸入端之電流鏡電路、一第 二電晶體，具有一連接至該第一電晶體之該汲極的閘極， 及一連接至該電流鏡電路之輸出端的汲極、及一第三電晶 體，具有一連接至該電流鏡電路之該輸出端的閘極，及一 連接至該輸出電晶體之該閘極的汲極。 2. 如申請專利範圍第1項之電壓調整器，其中，該輸 出電壓監視電路爲該分壓電阻電路。 3. 如申請專利範圍第1或2項之電壓調整器，其中， 該輸出電壓偵測電晶體包括一空乏型輸出電壓偵測電晶體 -9-
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