[发明专利]一种低电压电流限制电路

说明书

技术领域

本发明涉及到感测和限制晶体管产生的电流，以保证晶体管在一个安全的工作区域。特别是感测稳压电路中导通晶体管集电极产生的电流，并且当感测电流超过电流限制值时限制晶体管的基极驱动电流。

背景技术

稳压电路在正常工作时要求电源电压和稳压输出电压之间的电压差最小。这个电压差即为稳压器的压降。对于一个给定的电源电压，稳压器的压降限制了提供给负载的最大稳压。相反，对于一个给定的输出电压，稳压器的压降决定了校准所需的最低电源电压。低压降稳压电路相对于高压降稳压电路，可以在较低的电源电压下提供稳压输出电压。一个低压降稳压电路也可以以更高的效率工作，因为稳压电路的输入/输出电压差乘以输出电流等于功率转移到负载过程中调节器的功率耗散。由于这些和其他原因，低压差稳压电路有许多应用，同时可以提高稳压电路所在电路的性能并且减少其成本。例如，压降的改善使电源电压较小的散热器和磁性器件的使用成为可能。

稳压电路通过控制与负载串联的功率晶体管的压降控制负载电压。为了防止电源电路和稳压电路因遭受过载意外而永久损坏，稳压电路通常包括感测晶体管电流的电路，并且发生过载时限制此电流在预定的最大安全值下。

晶体管工作在高功率水平下发生损坏的机制被称为热失控现象。具体表现为：高功率水平下，晶体管的热不稳定性导致局部地区过热甚至烧坏。这种现象是集电极电流和集电极-发射极电压共同作用的结果。一般情况下，集电极电流在高电压下会引发热失控，虽然晶体管设计时确定了精确的电流和电压阈值以保证在安全工作区下，但是考虑到额外的温度系数，确定上述阈值通常是一个与经验相关的过程。

因此，用于稳压电路的电流限制电路应确保功率晶体管在安全工作范围内。理想情况下，这样的电流限制电路应该有一个高增益以提供一个清晰的电流限制，同时在晶体管产生的电流接近电流限制值时避免其发生退化。

然而，在三端集成稳压电路中，这样的电流限制电路存在几个问题。在这样一个稳压电路中，电流限制电路(如稳压电路中其他的电路一样)仅有一个输入/输出电压差。这一要求对于低压差稳压电路是一个较大的约束。此外，由于输入/输出电压差的变化取决于负载和线路情况，电流限制电路应该能够独立地限制电流而与输入/输出电压差的值无关，如上所述，它应该也能够在输入/输出电压差增加时减小电流限制值，以保护功率晶体管。

鉴于上述情况，需要为低压降三端稳压电路提供不增加稳压电路压降的电流限制电路。

进一步地，希望能够为这样一个稳压电路提供改进的高增益电流限制电路。

同时，改进的电流限制电路对应于输入/输出电压差的变化，应该能够改变电流限制值。

发明内容

因此，本发明的第一个目的是提供一种新的电流限制电路，此电流限制电路能够在单一的输入/输出电压差下工作。

本发明的第二个目的是提供一种新的电流限制电路，此电流限制电路能够充分独立地限制电流而与输入/输出电压差的值无关。

本发明的第三个目的是提供一种新的电流限制电路，此电流限制电路能够限制低压降稳压电路的输出电流，上述稳压电路能够在不到一伏的输入/输出电压差下工作。

本发明的第四个目的是提供一种新的电流限制电路，此电流限制电路有一个高的增益。

本发明的第五个目的是提供一种新的电流限制电路，此电流限制电路能够限制晶体管产生的电流在一个限制值内，并且这个限制值是晶体管集电极-发射极电压的函数。

技术解决方案

上述目的由一个电流限制电路完成，其中电流由稳压电路中的一个导通晶体管产生，并由连接到晶体管集电极的低值电阻感测。电阻两端电压与稳压电路的输出电流成正比，并且用来改变一对晶体管产生的电流比，这对晶体管的基极相连并由一个节点共同驱动。上述基极驱动存在低交流阻抗，使得晶体管对与高频率的输出电压变化的影响相隔离。上述晶体管对产生的电流提供给一对有源负载，其中包括一个通常工作在饱和状态下的晶体管。当输出电流达到预定的电流限制值时，晶体管对产生的电流使饱和晶体管脱离饱和。反过来，正向偏置晶体管使驱动电流从稳压电路中的导通晶体管分流，从而提供一个高增益的电流限制回路。回路的增益在限制电流时通过给有源负载提供一个少量的正反馈得到进一步提高。一个额外的温度补偿反馈回路包括一个折返网络，用来在高输入/输出电压差时减小电流限制值，这是通过电流限制发生时有效地改变电流的比值来实现的。

对比文献

发明专利：限流电路，申请号：201110037002.4。

附图说明