TW200417117A - Direct current stabilizing power supply - Google Patents

Description

200417117 玖、發明說明 [發明所屬之技術領域] 。特別係關於具有 出之輸出電晶體之 本發明係關於直流安定化電源裝置 可將輸入電壓變換成輸出電壓並將其輪 直流安定化電源裝置。 [先前技術] 在傳統之直流安定化電源裝置中，為變換輸出電晶體 的特性使其亦能對應小電流輸出與大電流輸出，而有一種 採用外接輸出電晶體之直流安定化電源裝置。 第3圖係顯示傳統之具有外接輸出電晶體的直流安定 化電源裝置的-個電路的構成例。係將直流電壓源2的正 極側連接於外接輸出電晶體，亦即n通道型M〇sfet (Metai_0xide_Semic〇nduct〇r Field Effect 丁㈣仏…金氧 半導體場效電晶體)1的汲極，而直流電壓源2的負極侧則 形成接地。MOSFET1的源極介由電流檢測用電阻R1連接 於輸出端子3。此外，負載電阻此的其中一端係連接於輪 出端子3，而負載電阻RL的另一端則形成接地。 直流電壓源2輸出電壓Vin。且，電壓Vin的數值會依 所使用的電源，即直流電壓源2的改變而有所變化。例如·· 電壓vIN的數值會依照在直流電壓源2中使用電池或使用 DC接合态（adapter)而有所不同。M〇SFET1係由源極輪出 攸電壓VIN僅降壓源極.汲極間電壓量的電壓。此外， MOSFET1的源極.汲極間電壓會隨著傳送至閘極的控制訊 號而有所改變。因此，輪出端子3的輸出電壓V〇係成為 5 315253 200417117 、 MOSFET1的源極·汲極間電壓後的值。（電 流檢測用電阻R1 歐 欠 屯i下P牛值很小，故在此加以忽略。） v°11由運算放大器4 %負回授作用變換為與基 電壓Ά相同之數值’由輸出端子3輸出。 此外電机檢測用電阻R1與輸出端子3的接合節點 :連接運算放大器4的反轉輸入端子。運算放大器4的非 反轉輸入端子連接其進發网 逆接基丰電壓源5的正極側，而基準電壓源 #::極側則形成接地。此外，運算放大器4的輸出端子 係連接於MOSFET1的閘極。 攄j準電壓源5輸出基準電壓Vref。運算放大器4係根 :輪出電壓V。與基準電壓Vref之間的差輸出控制訊號。 動時，：使在負載RL發生變動時或電壓VIN的值發生變 的ir η 1可使輸出電壓V°保持一定值。藉由運算放大器4 之數:杈動作’輸出電壓V。會與基準電壓Vref保持相同 動於2電圖：直流安定化電源裝置中’為防止流 _FET1 I 電流1〇形成過電流，必須限制 V 、汲極電流，當汲極電流變大時即降低輸出電壓 R:、、軍：？亥汲極電流的保護電路係由電流檢測用電阻 電阻R2所構成。开放大⑽7、疋電流源8,以及外接 6的mrETi與電阻ri的接合節點連接有運算放大器 器4的接人子，在電阻R1與輸出端子3與運算放大 °即點則連接有運算放大器6的反轉輸入端子。 315253 6 200417117 此外，運算放大器 非反轉輸入端子。 6的輪出端子係連接於運算放大器

此外，運算放大器7的反轉輸入端子係連接定電流源 8以及外接電㈣的-端。定電流源8可以獲得定電壓 VC。外接電阻R2 #另外—端形成接地。由運算放大器7 的輸出端子所輸出之訊號係控制運算放大器4的增益。 以上述之方式構成之保護電路係以以下之方式進行 動作、。刪FET1㈣極電流流動於電流檢測用€阻^。 而’運算放大器6則檢測出電流檢測用電阻ri的兩端電 位差，並根據檢測出之電位差輸出電壓訊號。運算放大器 7將依據運算放大器6的輸出與外接電阻r 2的電阻值所定 之電壓值之間的差之控制訊號輸出至運算放大器4。運算 放大H 4依據由運算放大器7所輸出之控制訊號改變增 益，使MOSFET1的汲極電流不超過所定值以上的方式， 防止輸出電流1〇的過電流。藉此，第3圖所示之傳統的直 流安定化電源裝置之I〇_V〇特性會如第4圖所示形成7字 形曲線。 此外，如第3圖所示的傳統之直流安定化電源裝置係 將運算放大器4、運算放大器6、運算放大器7,以及定電 流源8搭載於一個半導體積體電路内。此外，在該半導體 積體電路’係分別外接了 MOSFET1、電流檢測用電阻ri， 以及外接電阻R2。 第3圖之直流安定化電源裝置，如上所述，可防止輪 出電流1〇變成過電流。但，即使電壓vIN發生變化時由於 315253 7 200417117 輸出電流I〇的限制值依然為固定不變，因此當電壓I增 大MOSFET1的源極.汲極間電壓亦隨之增大時，便= 致在MOSFET1内部發生熱破壞。 如果為在半導體積體電路内設置輸出電晶體之構成 之直流安定化電源裝置’即可進行熱關閉(如⑹— own)，以防止輪出電晶體的熱破壞。但帛 ==化電源裳置，因輸出電晶體係為外接:的 故無法測$輸出電晶體附近的溫度。 事置Γ種特開平8_12356°號公報中所開示之電源 達到提供予負載裳置的電壓的安定化之目二厂 [發明内容]，件之FET的熱破壞之電源裝置。 ^月之目的在於提供一種即使在外接輸出雷曰舻 的十月況下亦能防止輸出電 輪出電曰曰體 裝置。 电日日體的熱破壞之直流安定化電源 構成係具傷=目的’本發明之直流安定化電源裝置之 輸出電晶體:控=㈣壓變換成輪出電壓並加以輸出之 於—定之控制電路=輸出電晶體以維持前述輸出電廢值 流檢測電路；产測二測前述輸出電晶體之輸出電流的電 電壓檢測電路欢丈！1述輸出電晶體之輸入輸出間電廢值的 檢，路二::::Γ㈣電路之輸出與前述 出來限制前述輪出带r 以及根據前述乘算電路的輸 日日體的瓦特數（wattage)之保護電路。 315253 8 200417117 此外’除上述構成之外，至少前述控制電路係搭載於 半導體積體電路中，而前述輸出電晶體亦可外接於前述半 導體積體電路。 [實施方式] 以下芩照圖式說明本發明之一實施形態。第丨圖係顯 不本發明之直流安定化電源裝置的一個電路構成例。又， 第1圖中與第3圖相同之部份以同一符號表示，並省略其 詳細之說明。 ^ 第1圖所示之本發明之直流安定化電源裝置，其構成 除了在第3圖所示之傳統的直流安定化電源裝置外另新增 運异放大器9以及乘算電路丨〇。第丨圖之直流安定化電源 裝置，係將運算放大器4、運算放大器6、運算放大器7、 定電流源8、運算放大器9，以及乘算電路1〇搭載在一個 半導體積體電路上。此外，在該半導體積體電路上則分別 外接了 MOSFET卜電流檢測用電阻R1、以及外接電阻R2。 運异放大器9的非反轉輸入端子係連接於m〇sfeti 的汲極與直流電壓源2的接合節點上。而運算放大器9的 f轉輸入端子則連接於M〇SFET1的源極與電阻丄以及運 算放大器6的非反轉輸入端子之間的接合節點上。 此外’運异放A 11 6的輸出端子與運算放大器7的非 反轉輸入端子，不同於第 源裝置兩者並非直接連接， 3圖所示之傳統的直流安定化電 而是介由乘算電路10而連接。 運算放大器6的輸出端子連接於乘算電路Μ的—端的輸入 側’而運算放大ϋ 9的輸出端子則連接於乘算電路1〇的另 315253 9 2UU417117 運算放大器 一端的輸入側。此外，乘算電路丨〇的輸出側與 7的非反轉輸入端子相連接。 運算放大器9檢測MQSFetw源極1㈣的電壓， 亚依據檢測出之電壓輸出電壓訊號。此外，運算放大器6 檢測M〇SFET1較極電流，並依據其檢測^電流二出 電壓訊號。乘算電路10乘算運算放大器9的輸出和運算放 大器6的輸出。因此，乘算電路1〇的輸出會與μ⑽阳 的瓦特數（wattage)成比例。乘算電路1〇的輪出會傳送至運 算放大器7。 θ 運算放大器係根據乘算電路10的輪出，亦即依據與 MOSFET1的瓦特數成比例之值以及外接電阻R2的電阻值 斤定之電[值之間的差產生控制訊號’並將該控制訊號輸 出至運算放大器4。此外，為了不使M〇SFETl的瓦特數超 過所定的值，由運算放大電路7所輸出之控制訊號來控制 運算放大器4的增益。 因此，第1圖所示之本發明之直流安定化電源裝置之 V0-I0特性如第2圖所示。第2圖係顯示在使電壓vin進行 二種位準變化後各種情形下的V〇-l〇特性。 電壓VIN最大時其特性曲線為v〇-i〇特性曲線丨丨，電 壓vIN為第二大時其特性曲線為v0_I〇特性曲線ι2，電壓 VIN最小時其特性曲線為ν〇-Ι〇特性曲線1 3。 當電壓VIN愈大時MOSFET1的源極汲極間電壓也愈 大，讓MOSFET1的瓦特數達到所定值的汲極電流則會變 得愈小，因此輸出電流1〇的限制值也會變小。（請參考第2 315253 200417117 圖中的點P!、P2、P3。） 如上所述’當電壓V Λ，^ , 1 V ί N的值產生變化時，相對應其變 化輸出電流1〇的限制值亦會隨 J曰|通之艾化。此外，根據ν〇-ι〇 之特性，從開始限制輸出雷、、六τ 铷出^ L的點，任取一輸出電壓V〇 減少的點，MOSFET1的F 4主畆加人 瓦特數都會形成由外接電阻R2的 電阻值所設定的瓦特數。亦gp . ^ 方即’在限制輸出電流1〇的範圍 内’即可獲得依循外接電阻R2…值所設定之瓦特數 值的v0-w。藉此，即可防止m〇sfeti_壞。 此外，在第1圖所示之本發明之直流安定化電源裝置 中’由於係採用檢測出M0SFET1的汲極電流和汲極源 極間電壓’再由該等檢測出的值求出M〇SFET1之瓦特數 的方式’故不需要考慮M0SFET1本身的特性。因此，由 電流檢測用電⑯R1、外接電阻R2、運算放大器6、運算 放大器7、定電流源8、運算放大器9,以及乘算電路 所構成的保護電路，可對應各種不同種類的fet。此外， 示了 FET外，也可以使用其他種類的電晶體做為輪出曰 體。 曰曰 此外，第1圖所示之本發明之直流安定化電源裝置， 由於係利用外接電阻R2的電阻值來設定m〇sfe丁1的瓦特 數的限制值’因此藉由改變外接電阻R2的種類，即可軟 易地改變]\40SFET1的瓦特數的限制值。故得以對應各種 不同種颂的輸出電晶體。此外，由於電流檢測用電阻汉1 亦為外接電阻，因此根據輸出電晶體的汲極電流亦可軔 地變更電流檢測用電阻R1的種類。 易 315253 11 200417117 此外，為減低電流檢測用電阻R1之電力損失，而將 電流檢測用電阻R1的電阻值設定得較小（通常為數十 ，數百mQ)，故運算放大器6以制高精密度的運算放大 器較佳。另-方面’由於有時會發生連接在輸出端子3上 之負載產生短路，使輸出電壓V〇變為零，並導致m〇sfeti 的源極.汲極間電壓變得非常大的情況，因此運算放大器 9以使用動態範圍（dynamic range)較大的運算放大器較 此外，本實施形態雖針對以外接輪出電晶體構成的直 =安定化電源裝置進行說明，但本發明之直流安定化電源 I置並不侷限於此種裝置’亦可使用在半導體積體電路中 内建輸出電晶體構成之直流安定化電源裝置。 [圖式簡單說明] 弟1圖為顯示本發明之亩、、六史々儿 个知Θ夂1 /爪女疋化電源裝置的一個 路構成例之圖。 弟2圖為顯示第1圖所示 ^ 口 ^不之1/;,L女定化電源裝置的 v〇-I〇特性之圖。 第3圖為顯示傳統之直流 且/瓜女疋化電源裝置的一個電路 構成例之圖。 第4圖為顯示第3圖所示之直流安定化電源裝置的 V〇-I〇特性之圖。 MOSFET 輸出端子 直流電壓源 7、9 運算放大器 315253 12 200417117 5 基準電壓源 8 定電流源 10 乘算電路 R1 電流檢測用電阻 R2 外接電阻 13 315253

Claims (1)

1. ZUU417117 拾二申請專利範園·· 種直⑽安定化電源裝置、 將輪入的電斤A /、由以下構件構成： 電晶體’· 成輪出電壓並加以輸出之輪d 於 控制前述輪出電晶體使 定之控制電路； 引述輸出電壓的數值維詞 路 檢測前述輪出電晶體 别出電流之電流檢測電 檢測前述輪出電晶體的輸入輪 測電路； 出間電壓之電壓檢 乘算前述電流檢測電路的輪 路的輸出之乘算電路；以1 I、則逑電壓檢測電 根據前述乘算電路的輪出_前 特數之保護電路。 印％日日體瓦 2·如申請專利範圍第〗項之直 只心且/瓜女疋化電源裝 至少則述控制電路係搭載於半導 /、 述輸出電晶體係外接於前述半導體積體2笔路，而前 3·如申請專利範圍第丨項之直流安定化電源裝i 前述電流檢測電路係由:流動有前述輪出電晶體之 輸出電流之電流檢測用電阻；以及檢 <、、 — 電阻的兩端電壓之運算放大器所構成，且述電欢測用 y、前述㈣f路隸躲何料以路， ^流檢測用電㈣外接於前料導 .如申請專利廳1項之直流安定化電源袭置，其中， 315253 14 200417117 前述保護電路具有電阻，並藉由前述電阻的電阻值 設定前述輸出電晶體瓦特數的限制值，且 至少前述控制電路係搭載於半導體積體電路，而前 述電阻係外接於前述半導體積體電路。 5 ·如申睛專利範圍第1項之直流安定化電源裝置，其中， •前述電流檢測電路係由：流動有前述輪出電晶體之 =電流之電流檢測用電阻;以及檢測前述電流檢測用 电阻之兩端電壓的運算放大器所構成，且 前述保護電路具有電阻，並藉由 設定前奸、认， 田別迷電阻之電阻值 月J返輪出電晶體瓦特數的限制 5 ^ 列值，同時 | w述控制電路係搭載於半 輸出電曰辦、，， ¥體積體電路，前述 J m电日日體，可述電流檢測用電阻 接於前述半導體積體電路。 述電阻係外 315253 15