专利名称：功率限制稳压器的制作方法
技术领域：
本发明涉及电源中的功率限制领域。
诸如电视接收机之类的消费者电子电路印刷电路板的导体之间的大量空间是为稳压电路装置留设的。当导体至少其一联到能向负载提供大于15瓦功率的电源输出端或节点上时，这种稳压就对相邻导体之间的空间带来了严格的要求。因此，导体之间的空间需要大于当电源节点不能供应至少15瓦功率时的空间。这种需求就被称作15瓦节点需求。缺点是，这种较大空间将导致印刷电路板区较大。
电视接收机中的电源可能需要提供远远大于15瓦的总功率。电源可经过导体分配给各电路。有些电路是低于15瓦的低功耗电路。为了减小印刷电路板区另一方面又满足15瓦节点需求，可能需要限制由这种低功耗电路产生的最大功率使其少于15瓦，甚至当短路或元件故障出现时的异常状态更是如此。
当经给定电源节点得到的最大功率被限制到15瓦时，15瓦节点需求不再实用。优点在于，费用以及电路板区可被减少。另外，还需要在不牺性正常操作时的稳压的情况下实现这种功率限制。
在实现本发明特征的电源中，稳压后的电源被直流输入电源电压所激励。在稳压电源的第一输出端产生第一稳压后的电压。从该输出端所得到的功率可以大于15瓦。因此，直接联到输出端的导体要经受15瓦节点需求限制。输入电源电压还经对功率进行限制的电阻器和嵌位二极管耦合到稳压电源的第一输出端。该二极管在正常工作时被换极而连续导通。该二极管对远离第一输出端的二极管的一个端子上产生的第二电源电压嵌位或稳压。在正常状态下可得到低于15瓦功率的低功率电路的导体可经二极管的端子被激励。前述功率限制电路装置限制了最大功率，该功率甚至在出现故障时，经功率限制电路装置获得的该最大功率低于15瓦。
二极管在防止电流从第一输出端子流到低功率电路的方向换极，它受15瓦节点需求限制，因此，优点是，二极管的第二电源电压产生处的端子无15瓦节点需求限制。有利的是，第二电源电压由于二极管的嵌位而被第一稳压的电压所跟随和稳压。
实现本发明特征的电源包括一个将第一稳压电源电压加到第一负载的电压稳压器。一功率限制阻抗被用来将第二电源电压加到第二负载上。一嵌位电路装置用来将第二电源电压嵌位到第一稳压后的电压上，以对第二电源电压稳压。防止从第一电源电压的电压稳压器中将功率经嵌位电路装置传输到第二负载上。
图1示出实现本发明一个方面的电源；图2a和2b示出一族曲线，用于解释图1的电路装置的工作。
根据本发明的一个方面，由脉宽调制器(PWM)稳压的传统开关模式电源101在端子112产生用于激励电源100的输入电源电压VIN。
电压VIN经串行稳压器晶体管T1至负载111。晶体管T1的经稳压的基极电压Vz在一对串联耦舍的齐纳二极管Z1和Z3上产生。电阻R2在齐纳二极管Z1和Z2中加反向电流。结果，在晶体管T1的发射极上的输出电源电压VOUT1被稳压。在能提供大于15瓦功率的电源节点端子110上产生电压VOUT1。
限流电阻R1和嵌位二极管D1耦合在端子112与110之间，跨在晶体管T1的集电极与发射极之间。电平移动和温度被偿二极管D2将电阻R1与二极管D1之间的端子113上产生的电源电压VD1耦合到负载114上用于产生一输出电源电压VOUT2。电压VOUT2经导体50耦合到负载114用于激励该负载。
在正常工作中，二极管D1连续地导通。这种连续导通是通过选择使电阻R1的阻值足够小来保证的，这样，在电阻R1中的电流IR1等于或大于在二极管D2中的电流ID2。因而，电压VOUT2跟随并嵌位到电压VOUT1。二极管D2对嵌位二极管D1的正向电压变化提供温度补偿。电压VOUT2似等于电压VOUT1。
在正常工作中，经二极管D2以及相等同的电阻器RL激励的负载其消耗少于15瓦。电阻R1的值被选成使其经二极管D2激励的在负载上的消耗少于14瓦。这个值在任何负载情况下经二极管D2被选为少于15瓦。
在二极管D1中的电流iD1不能在与箭头所示相反的方向从晶体管T1至负载114。这样，电源不能经端子110加到负载114上。称作POUT2的经二极管D2的整个功率经电阻R1加上。随后，二极管D1将从端子110至端子113的电源传输隔开。由于电阻R1的电流或功率的限制作用，经二极管D2所加上的功率POUT2被限制到少于15瓦。因此，导体50不要经受15瓦节点需求限制。结果，优点是，导体50与诸如导体51的任何导体之间的空间150不需满足15瓦节点需求的限制。
当电流ID2过大时，电阻R1两端的电压降导致反偏二极管D1的电压VD1对应的电压降低。因而，二极管D1变成非导通，且电压VOUT2的稳压不再见效。这种情况其优点是，只要二极管D1导通，电压VOUT2就被二极管D1嵌位到电压VOUT1上。
图2a和2b分别示出作为图1的电阻R1与等同的负载电阻RL的电压VOUT2和功率POUT2的一族曲线。在图1、2a和2b中，相似或相同的符号代表相似或相同的元件。图1的电阻RL代表经二极管D2激励的整个或相等同的负载。功率POUT2是整个功率，它是二极管D2中的电流在由电阻RL所代表的负载中耗散的结果。
如图2a所示，对于R1为3.5欧的电阻，VOUT2在同载的较大变化范围内变化少于10％。如图2b所示，功率POUT2在图1的电阻RL和R1的值的整个变化范围内不超过14瓦。当图2b的功率POUT2较大时，例如为14瓦时，电压VOUT2减小，二极管D1变为非导通。二极管D1可防止功率从晶体管T1传输到负载114上。以此方式，二极管D1防止将功率POUT2的任何部分提供给晶体管T1。这样，端子113、二极管D2以及导体50无需面临15瓦节点需求限制。而端子110可能要面临15瓦节点需求限制。这是因为二极管D1防止了从晶体管T1向负载114传输功率的缘故。
权利要求
1.一种电源，包括用于将第一稳压后的电源电压(VOUT1)加到第一负载(111)上的电压稳压器(T1、Z1、Z2)；用于将第二稳压后的电源电压(VIN)加到第二负载(114)上的功率限制阻抗(R1)；其特征在于第一二极管D1，其第一端子(113)耦合到所述阻抗(R1)上，其第二端子(110)耦合到所述第一稳压的电源电压上，通过将所述第二电源电压嵌位到所述第一电源电压上来稳定所述第二电源电压，并将所述电压稳压器从所述第二负载上隔离开来，以防止所述电压稳压器激励所述第二负载。
2.如权利要求1的电源，其特征在于耦合在所述第二负载(114)与所述第一二极管(D1)之间的第二二极管(D1)，对在所述第一二极管中的变化提供温度补偿。
3.如权利要求1的电源，其特征在于所述阻抗(R1)包括一个电阻。
4.如权利要求1的电源，其特征在于所述第一二极管(D1)与所述电阻(R1)串联耦合。
5.如权利要求3的电源，其特征在于所述第二二极管(D2)与所述电阻(R1)串联，并置于所述电阻(R1)与所述第二负载(114)之间。
6.如权利要求1的电源，其特征在于所述稳压器(T1、Z1、Z2)包括串行的稳压器。
7.一种电源，包括用于将第一稳压后的电源电压(VOUT1)加到第一负载(111)上的电压稳压器(T1、Z1、Z2)；用于将第二稳压后的电源电压(VIN)加到第二负载(114)上的功率限制阻抗(R1)；其特征在于第一二极管(D1)，耦合到所述阻抗(R1)和所述第一稳压后的电压；所述第一二极管在所述第二负载的正常工作期间的第一模式时导通，其中所述第一二极管将所述第二电源电压嵌位到所述第一稳压的电源电压上；以及所述第一二极管在所述第二负载的异常工作期间的第二模式时不导通，其中所述第二电源电压随着由于异常状态使通过所述功率限制阻抗的电流增加而使所述第二电源电压降低，从而将传输到所述第二负载的功率限制到预定的最大值。
8.一种电源，包括用于将第一稳压后的电源电压(VOUT1)加到第一负载(111)上的电压稳压器(T1、Z1、Z2)；用于将第二稳压后的电源电压(VIN)加到第二负载(114)上的功率限制阻抗(R1)；其特征在于装置(D1)，耦合到所述阻抗和所述第一稳压后的电压上，用于将所述第二电源电压嵌位到所述第一稳压后的电压上以稳定所述第二电源电压，这样，可防止将所述电压稳压器的所述第一电源电压经所述嵌位装置加到所述第二负载上。
9.如权利要求8的电源，其特征在于所述嵌位装置(D1)包括一二极管。
全文摘要
一输入电源电压(VIN)源，经限流电阻(R
文档编号G05F1/56GK1122965SQ9510984
公开日1996年5月22日 申请日期1995年8月7日 优先权日1994年8月8日
发明者L·E·史密夫 申请人:汤姆森消费电子有限公司