专利名称：低温度系数电压调节器的制作方法
技术领域：
本实用新型有关电压调节器，特别有关低温度系数电压的调节器，且适用于低电压(小于7伏)的工作范围。
电压调节器广泛用于电源供应器等电路中，用以提供调节的电压，在电源电压或负载变动时，可以提供稳定的供应电压，在精密仪器的电源供应及充电电路方面，电压调节器尤为有用。
参见图1所示习知电压调节器的电路图，其中电源供应器的输出电压Vo系用来供应电子元件100的电力，此电子元件可以为光耦合器，且经由电阻R3与一通用参考电压集成电路(例如TL431)相接，输出电压Vo经电阻R1及R2构成的分压电路与此通用参考电压集成电路TL431相接。当电源供应器的输出电压Vo升高时，经由电阻R2的回授电压会高于通用参考电压集成电路TL431的一内部参考电压(例如2.5伏)，使通用参考电压集成电路TL431作用而使更多电流流过光耦合器，这样即可使电源供应器的输出电压Vo下降，达成电压调节的目的。然而图1所示电路的温度系数，亦即在温度变化下电压的漂移相当大，使电压的稳定度受影响，且此电压调节器的价格亦不低廉，约为美金0.1元。
为了降低温度系数，可以用一个低温度系数的参考电压IC来取代上述电路的通用参考电压ICTL431，此低温度系数的参考电压IC可以降低电压调节器对温度的敏感度，然而价格较为昂贵，约为美金0.4元。
除了用特定的集成电路来进行低温度系数的电压调节，亦可以用分立元件来组成低温度系数的电压调节电路，以达成节省成本的目的。参见图2所示另一习知电压调节器的电路图，在此电路中，光耦合器经由一电阻R3与一晶体管相接，输出电压Vo经由一齐纳二极管与一由电阻R1及R2构成的分压电路而接至晶体管的基极，藉由齐纳二极管的逆向连接特性而达成电压调节效果。
在上述电路中，如果R2＞＞R1，则电源供应器的输出电压Vo可以近似成Vo≈Vbe十Vz亦即晶体管基极-射极电压Vbe及齐纳二极管逆向电压Vz的和。而此调节电路的温度系数为ΔVbe/ΔK+ΔVz/ΔK其中对于晶体管而言，ΔVbe/Δk约为-2mv/K。齐纳二极管逆向电压Vz的温度系数ΔVz/ΔK则与其偏压电压及偏压电流相关，参见图4，偏压电流越大则温度系数越大，尤为重要的是，在齐纳二极管逆向电压Vz大于4到6伏时，其温度系数为正值，视其偏压电流而定。齐纳二极管逆向电压Vz约需为6.5伏，以使其温度系数为2mv/K，而与晶体管的温度系数-2mV/K相抵消。但是在此状况下，电源供应器的输出电压Vo为6.5+0.6＝7.1伏，此并非为一般常用的电压。就一般常用的5伏电压的电源供应器而言，齐纳二极管的电压为5-0.6＝4.4伏，在此偏压下，齐纳二极管的温度系数为-2.5mV/K，使得此电压调节器的温度系数为-4.5mv/K。若此电压调节器在使用时有50K的温度变化，则电压漂移高达-4.5×50＝-225mv。因此，虽然此电路的成本仅有美金0.03元，但是不适用于低电压，亦即5伏左右的用途。
再者，在使用低温度系数集成电路时，当内部参考电压为2.5伏时，温度系数约为0.2mv/K，换言之，在5伏应用时，其温度系数仅为0.4mv/K，但是价格高昂则为其缺点。
因此本实用新型的目的则在于提供一低温度系数电压的调节器，且适用于低电压(小于7伏)的工作范围，以改进习知技艺的缺点。
为达成上述目的，本实用新型采用以下技术方案一种低温度系数电压调节器，其特征在于它包含由第一晶体管及第二晶体管组成的误差放大器，所述第一晶体管的射极连接至一齐纳二极管，所述电压调节器的输出电压通过一分压电路连接到所述第一晶体管的基极。藉此配置，可以使第一晶体管的温度系数与齐纳二极管的温度系数相抵消，以使电压调节器可以在低电压下操作。
所述齐纳二极管的偏压为2.7伏或其近似值，且所述误差放大器的输出电压为3伏或以上。
所述分压电路为多数电阻串接成的分压电路。
本实用新型的优点是电压调节器可以利用便宜的晶体管、齐纳二极管及电阻组成，可在低电压下工作，且具有低温度系数的功效，因此可以广泛的使用于低电压(小于7伏)操作的各种电源供应器及充电电路。
为使本实用新型的目的及特点更为人清楚了解，兹举实例并配合
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图1为一习知电压调节器的电路图；图2为另一习知电压调节器的电路图；图3为本实用新型的电压调节器电路图；图4为齐纳二极管的温度系数变化图。
本实用新型电压调节器包含由两个晶体管组成的误差放大器，且其中一个晶体管的射极连接至一个齐纳二极管，藉由此配置，可以使电源供应器的输出电压的温度系数为晶体管温度系数与齐纳二极管温度系数的差值，齐纳二极管可以在负值温度系数下工作，使得本实用新型电压调节器适于在低电压下工作。
参见图3，本实用新型的电压调节器包含由两个晶体管TR1、TR2组成的误差放大器，且晶体管TR1的射极连接至工作电压为2.7伏的齐纳二极管Z1，此电路尚且包含电阻R1-R7。晶体管TR1的基极电压为误差放大器的回授电压，且可以表示成Vo×R2(R1+R2)而参考电压Vref为Vz-Vbe为了达成调节电压的功能，上面两式必须相等，在电源供应器的输出电压Vo为5伏的状况下，参考电压Vref为2.1伏，因此电阻R1、R2要选择使(R1十R2)/R2＝2.38。
而参考电压Vref的温度系数则为ΔVz/ΔK-ΔVbe/ΔK换言之，如果设计使齐纳二极管的温度系数与晶体管的温度系数相等，则可以使此电压调节器的温度系数降至最低。
参见图4，当齐纳二极管Z1的工作电压为2.7伏时，其温度系数为-2.2mv/K，晶体管的温度系数为-2mv/K，因此参考电压Vref的温度系数为-0.2mv/K，对于5伏的输出电压调节，电源供应器的输出电压Vo的温度系数为2.38×0.2mv/K＝0.476mv/K。即使电压调节器的温度变化50度，其电压漂移仅有23.8mv，远较习知分立元件电压调节器的电压漂移值低。此电压漂移值可以调整齐纳二极管偏压电流而更进一步降低。而且本实用新型的电压调节器成本低廉，约仅有美金0.04元。
以上所述，仅为本实用新型的一具体实施例，惟本实用新型的构造并不局限于此，任何熟悉此项技艺者在本实用新型的领域内所实施的变化或修饰，皆被涵盖在本实用新型的专利范围内。
权利要求1.一种低温度系数电压调节器，其特征在于它包含由第一晶体管及第二晶体管组成的误差放大器，所述第一晶体管的射极连接至一齐纳二极管，所述电压调节器的输出电压通过一分压电路连接到所述第一晶体管的基极。
2.如权利要求1所述的低温度系数电压调节器，其特征在于所述齐纳二极管的偏压为2.7伏或其近似值，且所述误差放大器的输出电压为3伏或以上。
3.如权利要求1所述的低温度系数电压调节器，其特征在于所述分压电路为多数电阻串接成的分压电路。
专利摘要一种低温度系数电压调节器,其包含第一及第二晶体管组成的误差放大器,第一晶体管的射极连接至一偏压为2.7伏的齐纳二极管,输出电压经分压电路连接到第一晶体管的基极。如此可使第一晶体管的温度系数与齐纳二极管的温度系数相抵消,使电压调节器可以在低电压下操作。本实用新型可以利用便宜的晶体管、齐纳二极管及电阻组成,可在低电压下工作,具有低温度系数的功效,可广泛用于低电压操作的各种电源供应器及充电电路。
文档编号G05F1/46GK2400814SQ9925542
公开日2000年10月11日 申请日期1999年12月2日 优先权日1999年12月2日
发明者刘伟堂 申请人:柏怡电子有限公司