专利名称：电压调节器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电压调节器。
背景技术：
下面将参照图2对传统的电压调节器进行描述图2为传统的电压调节器配置的一个实例的电路方框图。
如图2所示，电压调节器201具有多个外部终端，也就是电压输入端102、GND端103以及电压输出端104，该电压调节器201的构成如下能够输出恒定电压的参考电压电路105，按照适当的比例对电压输出端104的电压进行分压的分压电路106，通过比较两个输入电压来调整输出电压的误差放大器电路107，以及能够调整阻抗的输出电路108。
误差放大器电路107通过使输出电路108对阻抗进行调整来使得分压电路106的输入电压等于参考电压电路105的输出电压。因此，即使输入电压发生波动时该电压调节器201也能使得电压输出端104的输出电压保持恒定。
在图2中，分压电路106由电阻构成，输出电路108由一个增强型PMOS晶体管构成。各种外部负载例如CPU和微型计算机根据对电压调节器201的应用都同该电压输出端104相连。该电压调节器201在输出电路108中产生一个由下面的表达式(1)表示的损耗。
Pt＝(Vin-Vout)x Iout(1)其中Pt为损耗(W)，Vin为输入电压(V)，Vout为输出电压(V)以及Iout为输出电流(A)。
当输入电压较高并且输出电流很大时(外部负载的阻抗较低)，在损耗就会增加。一般的，实现该电压调节器的塑料封装或类似装置都规定了一个允许的损耗，并且由用户来设置使用条件使得其不要超过允许的损耗。大部分损耗都是以热量的形式生成的。
但是，对于常用的电压调节器，如果是错误地在超过允许损耗的情况下使用，则该电压调节器的特性就会丧失并且生成的热量还会毁坏该调节器。因此，要求用户进行热辐射和安全性的测试以避免发生在超过允许损耗的情况下错误地使用电压调节器的情况。
发明内容
为解决上述问题，本发明的电压调节器包括用来检测损耗的装置，通过该装置电压调节器可以检测到损耗的增加并且自动的输出保护性的操作来降低该损耗。
本发明的电压调节器包括一个损耗检测电路，该电路的作用就是当损耗增加时降低输出电压。当该损耗检测电路被激活时，输出电压降低了输出电流，也就降低了损耗。结果，防止过度损耗的自动保护功能就被加到该电压调节器中，这样就可以实现一个具有高安全性的电压调节器，即使使用条件被错误地设置，该调节器也不会被毁坏并且其特性也不会丧失。
根据本发明，电压调节器包括一个误差放大器电路，该电路接收参考电压生成电路的一个输出来作为它的一个输入；一个输出电路，该电路由误差放大器电路的一个输出控制；一个分压电路，该电路同输出电路串联，误差放大器电路接收该分压电路的一个分压来作为它的另一个输入；一个第一损耗检测电路，该电路位于误差放大器电路的一个输入端和GND端之间；一个第二损耗检测电路，该电路位于输出电路的一个电压输入端和误差放大器电路的一个输出端之间。
这里，对于损耗检测电路，可以采用其中的增强型PMOS晶体管的栅极和源极电连接的温度检测电路或者其中的增强型NMOS晶体管的栅极和源极电连接的温度检测电路。
在附图中图1为本发明的电压调节器配置的一个实例的电路方框图；图2为传统的电压调节器配置的一个实例的电路方框图；图3为本发明的电压调节器配置的另一个实例的电路方框图；图4为本发明的电压调节器配置的又另一个实例的电路方框图。
具体实施例方式
下面将参照附图对本发明的实施例进行描述。
图1为本发明的电压调节器配置的一个实例的电路方框图。
电压调节器101包括一个位于误差放大器电路107的一个输入端和GND端103之间的损耗检测电路109，其中由参考电压电路105生成的参考电压输入到上述输入端中。另外，还有一个损耗检测电路110位于误差放大器电路107的输出端和电压输入端102之间。该电压调节器101的其它部分同图2中所示的相同。
在输出恒定电压的电压调节器101中，损耗检测电路109和损耗检测电路110都被设置为检测输出电路108的损耗，并且分别具有一个仅当损耗超过一个固定值时的降低的阻抗。当损耗检测电路109的阻抗降低时，参考电压被降低以便更接近于GND端103的电势。这样，误差放大器电路107的输出电压就会增加，并且电压调节器101将会在降低电压输出端104的一个输出电压的指示下采用反馈。还有，当损耗检测电路110的阻抗降低时，由于误差放大器电路107的一个输出已被降至更接近于电压输入端102的电势，所以电压输出端104的输出电压也会降低。在这里，由于输出电流是由下面的表达式表示的，所以当输出电压降低时，输出电流也会降低。从上述的表达式(1)中可以看出，当输出电流降低时损耗就会变小。
Iout＝Vout/Rout(2)其中Vout为输出电压(V)，Iout为输出电流(A)，Rout为外部负载(Ω)。
另外，该损耗检测电路109和损耗检测电路110都被设置为监测输出电路108的损耗，并且分别具有一个当损耗小于一个固定值时的充分增加的阻抗。因此，当损耗变小时，本发明的电压调节器101将返回到它能够再输出恒定电压的状态。这样，由于电压调节器101具有防止过度损耗的自动保护功能，就可以实现一个具有高安全性的电压调节器，即使错误地设置了使用条件该调节器也不会被毁坏并且其特性也不会丧失。
在这里，根据使用情况，损耗检测电路109和损耗检测电路110可以自由设置药检测地损耗量。还有，即使只有损耗检测电路109和损耗检测电路110中的一个，也可以达到上述的效果。进一步，只要能够检测损耗并降低输出电压，该损耗检测电路可以位于任何地方和具有任意种电路配置。
图3为本发明的电压调节器配置的另一个实例的电路方框图；电压调节器301使用JP04-065546B中所示的参考电压电路305代替了参考电压电路105。该参考电压电路305具有相互串联的耗尽型NMOS晶体管和增强型NMOS晶体管并输出恒定电压。在参考电压电路305中，耗尽型NMOS晶体管和增强型NMOS晶体管的基极都分别同它们的源极电连接。但是，基极的电势可以被设置为其它的电势。例如耗尽型NMOS晶体管的基极可以同GND端103电连接。还有，还提供了一个温度检测电路309来作为损耗检测电路109的一个实例。该温度检测电路309使用增强型NMOS晶体管并使得随后将被断开的栅极和源极电连接。还有，提供了一个温度检测电路310来作为损耗检测电路110的一个实例。该温度检测电路310使用增强型PMOS晶体管并使得随后将被断开的栅极和源极电连接。该电压调节器301的其它部分同图1中所示的相同。
该温度检测电路309和温度检测电路310通常被设为关状态并具有足够大的阻抗。但是，这些电路监测由于输出电路108的损耗而生成的热量并且设置成具有一个只有当温度超过一个固定值时利用热损失的小阻抗。因此，由于该温度检测电路309和温度检测电路310同该损耗检测电路109和损耗检测电路110具有相同的功能，所以电压调节器301可以获得同电压调节器101相同的效果。
该温度检测电路309和温度检测电路310可以很容易通过调整晶体管的特性例如大小和纯度来在阻抗降低时调整温度。结果，由于当温度达到一个预期的温度时输出电压会降低以及该电压调节器301具有自动的防止过热的功能，就可以实现一个具有高安全性的电压调节器，即使错误地设置了使用条件该调节器也不会被毁坏并且其特性也不会丧失。
还有，当使用一个电路例如参考电压电路305时，参考电压电路305和温度检测电路309中的增强型NMOS晶体管可以由相同类型的晶体管构成。但是，如果这些晶体管的大小都被调整过并且温度检测电路309中的增强型NMOS晶体管被设置成导致热损失早发生，则可以很容易地实现过热保护操作。另外，虽然参考电压电路305的阻抗是由耗尽型NMOS晶体管的大小来确定的，但是实际上该阻抗较大并且最多只有几个uA的电流能够通过。因此，在检测温度时，只要温度检测电路309的阻抗小于参考电压电路305的阻抗就足够了，这只要通过对增强型NMOS晶体管的热损失特性进行调整就可以很容易地实现。
没有必要进行说明的是温度检测电路309和温度检测电路310可以根据实际的应用自由设置需要进行检测的温度。另外，即使只有温度检测电路309和温度检测电路310中的一个也可以达到上述的效果。进一步，只要能够检测损耗并降低输出电压，该损耗检测电路可以位于任何地方和具有任意种配置。例如，可以采用在反偏压方向上电流无法通过的二极管来分别代替温度检测电路309和温度检测电路310，以便于利用二极管或温度传感器的热损失特征。
图4为本发明的电压调节器配置的又另一个实例的电路方框图。
电压调节器401还进一步包括外部终端一个开/关端401和一个逻辑电路402。所述逻辑电路402由一个滞后反相器和一个普通反相器构成。另外，还用温度检测电路409代替了温度检测电路309。该温度检测电路409除了它的栅极同逻辑电路402的滞后反相器的输出端相连之外同温度检测电路309是相同的。还有，使用温度检测电路410代替了温度检测电路310。该温度检测电路410除了它的栅极同逻辑电路402的普通反相器的输出端相连之外同温度检测电路310是相同的。电压调节器101的其它部分同图2所示的相同。
也就是说，电压调节器401除了具有电压调节器301的功能之外还具有开/关功能。当开/关端401被设为具有电压输入端102的电势时(下文中指Hi)，温度检测电路409的栅极假设为具有GND端103的电势(下文中指Lo)并且通过关掉温度检测电路409的增强型NMOS晶体管来增加阻抗。另外，温度检测电路410的栅极假设为电势Hi并且通过关掉温度检测电路410的增强型PMOS晶体管来增加阻抗。这样，该调节器就可以在开启后输出恒定电压。另一方面，当开/关端的电势为Lo时，温度检测电路409的栅极假设为Hi电势并且通过开启温度检测电路409的增强型NMOS晶体管来降低阻抗。还有，温度检测电路410的栅极假设为Lo电势并且通过开启温度检测电路410的增强型PMOS晶体管来降低阻抗。这样就关掉了所述调节器。
在这里，当调节器为开状态时，温度检测电路409和温度检测电路410具有足够高阻抗并且同温度检测电路309和温度检测电路310具有完全相同的状态。由于热损失特性当然一样，所以电压调节器410可以获得同电压调节器301相同的效果。
如上所述，本发明在不增加电路数量的情况下采用了具有开关功能的电路配置和防止过热的自动保护功能。因此，在不增加成本的情况下就实现了一个具有高安全性的电压调节器，即使错误设置了使用条件该调节器也不会被毁坏并且其特性也不会丧失。
另外，由于本发明采用了用于检测损耗的保护系统，输出的电流根据输入给电压调节器的输入电压的变化而变化。也就是说，从表达式(1)中可以看出，如果该电压调节器的输入/输出电压间的差别很小的话，则在损耗达到某一程度之前可以输出更大的电流。本发明并不限于例如仅用来检测恒定过载电流的保护系统，并且在这方面还有更多的实际应用。
进一步讲，虽然该实施例采用了CMOS晶体管电路为例进行描述，但显而易见的是，本发明还可以采用双极晶体管电路或其它电路，并且不仅限于该在本发明的电压调节器中，提供了能够在损耗增加时降低输出电压的损耗检测电路，获得的效果就是实现了一个具有高安全性的电压调节器，即使在超过允许损耗的情况下错误使用，该调节器也不会被毁坏并且其特性也不会丧失。此外，另一效果就是可以减少由用户进行的热辐射和安全性的测试。
因此，可以看出本发明提供了一个电压调节器。本领域内的技术人员可以清楚地知道，本发明在实际应用中可以采取除该优选实施例以外的其他方式来实现，该实施例只是用来举例说明但并不仅限与此，并且本发明仅受到下面的权利要求的限制。
权利要求
1.一种电压调节器，包括一个错误放大器电路，该电路接收参考电压生成电路的一个输出来作为它的一个输入；一个输出电路，该电路由错误放大器电路的一个输出控制；一个分压电路，该电路同输出电路串联，错误放大器电路接收该分压电路的一个分压来作为它的另一个输入；以及一个第一损耗检测电路，该电路位于错误放大器电路的一个输入端和GND端之间。
2.如权利要求1所述的电压调节器，其特征在于，还包括一个第二损耗检测电路，该电路位于输出电路的一个电压输入端和错误放大器电路的一个输出端之间。
3.如权利要求2所述的电压调节器，其特征在于，所述第一损耗检测电路和第二损耗检测电路监测由损耗和输出电流生成的热量，其中该损耗是由输入端和输出端之间的电压差生成的，并且当温度大于任意值时输出电压被降低。
4.如权利要求3所述的电压调节器，其特征在于，所述第一损耗检测电路和第二损耗检测电路具有当所述温度大于任意值时降低阻抗的功能。
5.如权利要求4所述的电压调节器，其特征在于，所述用于监测热量的第一损耗检测电路和第二损耗检测电路为温度传感器。
6.如权利要求4所述的电压调节器，其特征在于，当所述温度大于任意值时降低阻抗的功能利用了半导体元件的热损耗特性。
7.一种电压调节器，包括一个用来监测损耗和输出电流的检测电路，其中该损耗是由输入端和输出端之间的电压差生成的，并且当损耗之和大于任意值时输出电压被降低。
全文摘要
本发明的目的就是提供一种具有高安全性的电压调节器，该电压调节器即使在具有大量损耗的情况下使用，例如错误的在超过允许损耗的情况下使用，也不会被毁坏并且其特性也不会丧失。本发明的电压调节器提供了一种能够在损耗增加时降低输出电压的损耗检测电路。当该损耗检测电路被激活时，输出电压降低并且输出电流也减小，因此损耗也就降低了。
文档编号G05F1/575GK1391148SQ02126268
公开日2003年1月15日 申请日期2002年6月8日 优先权日2001年6月8日
发明者樱井敦司 申请人:精工电子有限公司