專利名稱：分段線性的熱折返電流產(chǎn)生電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電流產(chǎn)生電路，特別是分段線性的熱折返電流產(chǎn)生電路。
背景技術(shù)：
過(guò)流/過(guò)熱保護(hù)電路一直是電路可靠性設(shè)計(jì)中的一個(gè)重點(diǎn)，在正常溫度范圍內(nèi)電路正常工作，隨著溫度的升高，需要逐步降低芯片的工作電流，以保證芯片的安全，這就需要一個(gè)非線性的電流產(chǎn)生電路。傳統(tǒng)的電源方案中電源模塊輸出的最大電流是固定的，不隨溫度的改變而減小。在有些應(yīng)用場(chǎng)合這種電路會(huì)帶來(lái)安全隱患，如傳統(tǒng)的鋰電池充電采用恒流充電模式，如果鋰電池溫度上升時(shí)不減小充電電流，鋰電池就有爆炸的危險(xiǎn)。在LED照明領(lǐng)域也經(jīng)常采用恒流驅(qū)動(dòng)模式，當(dāng)環(huán)境溫度較高或其他原因?qū)е翷ED溫度較高時(shí)，需要適當(dāng)降低LED的驅(qū)動(dòng)電流，以提高LED的可靠性和壽命?！ぐl(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決在電源管理產(chǎn)品使用過(guò)程中，由于各種原因?qū)е码娐窚囟壬?，但是又不希望關(guān)斷電路，只需要降低工作電流的問(wèn)題，為此提供本實(shí)用新型的一種分段線性的熱折返電流產(chǎn)生電路，該電路當(dāng)溫度升高，工作電流減小，溫度越高，工作電流越小，從而有效的提高電路系統(tǒng)的可靠性和工作壽命。為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案其特殊之處是包括一 PN結(jié)二極管正向電壓VBE產(chǎn)生電路，一基準(zhǔn)電壓VR產(chǎn)生電路，一減法電路以及一 V/I轉(zhuǎn)換電路；所述PN結(jié)二極管正向電壓VBE產(chǎn)生電路用以提供一 PN結(jié)二極管的正向電壓VBE，所述基準(zhǔn)電壓VR產(chǎn)生電路用以提供一零溫度系數(shù)的基準(zhǔn)電壓VR，所述減法電路用來(lái)對(duì)所述二極管正向電壓VBE和基準(zhǔn)電壓VR做減法運(yùn)算，輸出一正比于(基準(zhǔn)電壓VR —正向電壓VBE )的電壓；所述V/I轉(zhuǎn)換電路用于處理所述減法電路的輸出電壓信號(hào)KX (基準(zhǔn)電壓VR —正向電壓VBE)，輸出分段線性的熱折返電流；所述二極管正向電壓VBE產(chǎn)生電路由一偏置電流電路和一個(gè)二極管組成；偏置電流電路的輸出端接二極管正端P，二極管負(fù)端N接地；所述減法電路為一運(yùn)算放大電路，該電路由電阻Rl、電阻R2、電阻R3、電阻R4以及運(yùn)算放大器Al組成；電阻R2 —端接所述正向電壓VBE產(chǎn)生電路的輸出端，電阻R2另一端接所述運(yùn)算放大器Al的負(fù)輸入端；電阻R4 —端接所述基準(zhǔn)電壓VR產(chǎn)生電路的輸出端，電阻R4另一端接運(yùn)算放大器Al的正輸入端；電阻Rl —端接運(yùn)算放大器Al的負(fù)輸入端，電阻Rl另一端接運(yùn)算放大器Al的輸出端；電阻R3 —端接運(yùn)算放大器Al的正輸入端，電阻R3另一端接地；所述V/I轉(zhuǎn)換電路由運(yùn)算放大器A2、電阻R5、三極管Q2和場(chǎng)效應(yīng)管M4、場(chǎng)效應(yīng)管M5組成；運(yùn)算放大器A2的正輸入端接所述減法電路中的運(yùn)算放大器Al的輸出端，運(yùn)算放大器A2的負(fù)輸入端接電阻R5 —端和三極管Q2的發(fā)射極，運(yùn)算放大器A2的輸出端接三極管Q2的基極，三極管Q2的集電極接場(chǎng)應(yīng)管M4的漏極，電阻R5另一端接地；場(chǎng)應(yīng)管M4和場(chǎng)效應(yīng)管M5的源極接電源，場(chǎng)效應(yīng)管M4和場(chǎng)效應(yīng)管M5的柵極接場(chǎng)效應(yīng)管M4的漏極和三極管Q2的集電極，場(chǎng)效應(yīng)管M5的漏極為V/I轉(zhuǎn)換電路的輸出端。本實(shí)用新型中所述三極管Q2也可以用場(chǎng)效應(yīng)管代替，如此本實(shí)用新型的分段線性的熱折返電流產(chǎn)生電路，其特殊之處是包括一 PN結(jié)二極管正向電壓VBE產(chǎn)生電路，一基準(zhǔn)電壓VR產(chǎn)生電路，一減法電路以及一 V/I轉(zhuǎn)換電路；所述PN結(jié)二極管正向電壓VBE產(chǎn)生電路用以提供一 PN結(jié)二極管的正向電壓VBE，所述基準(zhǔn)電壓VR產(chǎn)生電路用以提供一零溫度系數(shù)的基準(zhǔn)電壓VR，所述減法電路用來(lái)對(duì)所述二極管正向電壓VBE和基準(zhǔn)電壓VR做減法運(yùn)算，輸出一正比于(基準(zhǔn)電壓VR—正向電壓VBE)的電壓；所述V/I轉(zhuǎn)換電路用于處理所述減法電路的輸出電壓信號(hào)KX (基準(zhǔn)電壓VR —正向電壓VBE)，輸出分段線性的熱折返電流；所述二極管正向電壓VBE產(chǎn)生電路由一偏置電流電路和一個(gè)二極管組成；偏置電流電路的輸出端接二極管正端P，二極管負(fù)端N接地；所述減法電路為一運(yùn)算放大電路，該電路由電阻Rl、電阻R2、電阻R3、電阻R4以及 運(yùn)算放大器Al組成；電阻R2 —端接所述正向電壓VBE產(chǎn)生電路的輸出端，電阻R2另一端接所述運(yùn)算放大器Al的負(fù)輸入端；電阻R4 —端接所述基準(zhǔn)電壓VR產(chǎn)生電路的輸出端，電阻R4另一端接運(yùn)算放大器Al的正輸入端；電阻Rl —端接運(yùn)算放大器Al的負(fù)輸入端，電阻Rl另一端接運(yùn)算放大器Al的輸出端；電阻R3 —端接運(yùn)算放大器Al的正輸入端，電阻R3另一端接地；所述V/I轉(zhuǎn)換電路由運(yùn)算放大器A2、電阻R5、場(chǎng)效應(yīng)管Q2和場(chǎng)效應(yīng)管M4、M5組成；運(yùn)算放大器A2的正輸入端接所述減法電路中運(yùn)算放大器Al的輸出端，運(yùn)算放大器A2的負(fù)輸入端接電阻R5 —端和場(chǎng)效應(yīng)管Q2的源極，運(yùn)算放大器A2的輸出端接場(chǎng)效應(yīng)管Q2的柵極，場(chǎng)效應(yīng)管Q2的漏極接場(chǎng)應(yīng)管M4的漏極，電阻R5另一端接地；場(chǎng)應(yīng)管M4和場(chǎng)效應(yīng)管M5的源極接電源，場(chǎng)效應(yīng)管M4和場(chǎng)效應(yīng)管M5的柵極接場(chǎng)效應(yīng)管M4的漏極和場(chǎng)效應(yīng)管Q2的漏極，場(chǎng)效應(yīng)管M5的漏極為V/I轉(zhuǎn)換電路的輸出端。本實(shí)用新型用于產(chǎn)生一種分段線性的熱折返電流。本實(shí)用新型的分段線性的熱折返電流為場(chǎng)效應(yīng)管M5的漏極輸出電流。本實(shí)用新型中的場(chǎng)效應(yīng)管M4、場(chǎng)效應(yīng)管M5可以用三極管代替。本實(shí)用新型所述二極管正向電壓VBE產(chǎn)生電路由一偏置電流電路和一個(gè)二極管組成，該二極管也可以用三極管代替。

圖I是分段線性熱折返電流產(chǎn)生電路的原理示意圖；圖2是本實(shí)用新型中的一種應(yīng)用方案電路圖；圖3是本實(shí)用新型的輸出電流示意圖；圖4是本實(shí)用新型的多個(gè)電路級(jí)聯(lián)的輸出電流示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一分段線性的熱折返電流產(chǎn)生電路，包括一 PN結(jié)二極管正向電壓VBE產(chǎn)生電路，一基準(zhǔn)電壓VR產(chǎn)生電路，一減法電路以及一 V/I轉(zhuǎn)換電路；所述PN結(jié)二極管正向電壓VBE產(chǎn)生電路用以提供一PN結(jié)二極管的正向電壓VBE，所述基準(zhǔn)電壓VR產(chǎn)生電路用以提供一零溫度系數(shù)的基準(zhǔn)電壓VR，所述減法電路用來(lái)對(duì)所述二極管正向電壓VBE和基準(zhǔn)電壓VR做減法運(yùn)算，輸出一正比于(基準(zhǔn)電壓VR—正向電壓VBE)的電壓；所述V/I轉(zhuǎn)換電路用于處理所述減法電路的輸出電壓信號(hào)KX (基準(zhǔn)電壓VR —正向電壓VBE)，輸出分段線性的熱折返電流；所述二極管正向電壓VBE產(chǎn)生電路由一偏置電流電路和一個(gè)二極管組成；偏置電流電路的輸出端接二極管正端P，二極管負(fù)端N接地；所述減法電路為一運(yùn)算放大電路，該電路由電阻Rl、電阻R2、電阻R3、電阻R4以及 運(yùn)算放大器Al組成；電阻R2 —端接所述正向電壓VBE產(chǎn)生電路的輸出端，電阻R2另一端接所述運(yùn)算放大器Al的負(fù)輸入端；電阻R4 —端接所述基準(zhǔn)電壓VR產(chǎn)生電路的輸出端，電阻R4另一端接運(yùn)算放大器Al的正輸入端；電阻Rl —端接運(yùn)算放大器Al的負(fù)輸入端，電阻Rl另一端接運(yùn)算放大器Al的輸出端；電阻R3 —端接運(yùn)算放大器Al的正輸入端，電阻R3另一端接地；所述V/I轉(zhuǎn)換電路由運(yùn)算放大器A2、電阻R5、三極管Q2和場(chǎng)效應(yīng)管M4、場(chǎng)效應(yīng)管M5組成；運(yùn)算放大器A2的正輸入端接所述減法電路中的運(yùn)算放大器Al的輸出端，運(yùn)算放大器A2的負(fù)輸入端接電阻R5 —端和三極管Q2的發(fā)射極，運(yùn)算放大器A2的輸出端接三極管Q2的基極，三極管Q2的集電極接場(chǎng)應(yīng)管M4的漏極，電阻R5另一端接地；場(chǎng)應(yīng)管M4和場(chǎng)效應(yīng)管M5的源極接電源，場(chǎng)效應(yīng)管M4和場(chǎng)效應(yīng)管M5的柵極接場(chǎng)效應(yīng)管M4的漏極和三極管Q2的集電極，場(chǎng)效應(yīng)管M5的漏極為V/I轉(zhuǎn)換電路的輸出端。本實(shí)用新型中利用了三極管BE結(jié)的負(fù)溫度特性，溫度較低的時(shí)候，二極管正向電壓VBE>基準(zhǔn)電壓VR，減法電路處于飽和狀態(tài)，輸出為零，即KX (VR-VBE)=O,則V/I轉(zhuǎn)換電路輸出的電流為零。隨著溫度上升，二極管正向電壓VBE下降，直到二極管正向電壓VBE=基準(zhǔn)電壓VR。隨著溫度進(jìn)一步上升，二極管正向電壓VBE〈基準(zhǔn)電壓VR，減法電路的輸出電壓值開始由零逐漸變大，其中基準(zhǔn)電壓值的大小決定了電流開始上升的溫度點(diǎn)。所述PN結(jié)二極管正向電壓VBE產(chǎn)生電路用以提供一個(gè)PN結(jié)二極管的正向電壓VBE，基準(zhǔn)電壓VR產(chǎn)生電路用以提供一個(gè)零溫度系數(shù)的基準(zhǔn)電壓VR，所述減法電路用來(lái)對(duì)二極管正向電壓VBE和基準(zhǔn)電壓VR做減法運(yùn)算，輸出一個(gè)正比于(基準(zhǔn)電壓VR —二極管正向電壓VBE)的電壓；所述V/I轉(zhuǎn)換電路用于處理減法電路的輸出電壓信號(hào)KX (基準(zhǔn)電壓VR —二極管正向電壓VBE)，輸出分段線性的熱折返電流。圖3中的溫度點(diǎn)設(shè)置在100°C，It為V/I轉(zhuǎn)換電路輸出的電流，將該電流加入芯片的輸出電流采樣電路，即為可控制芯片的高溫工作電流。芯片溫度低于100°C時(shí)，電路正常工作，最大輸出電流為Ik，隨著溫度上升超過(guò)100°C后，最大輸出電流Ik (圖中虛線段)線性下降，溫度越高，最大輸出電流越小。此種電路廣泛應(yīng)用于高溫保護(hù)和高溫補(bǔ)償。本實(shí)用新型可用電路級(jí)聯(lián)產(chǎn)生分段線性的熱折返電流，例如，采用三個(gè)圖I的電路相加，即可得到圖4的電流產(chǎn)生電路，該電流可用于更高精度的溫度補(bǔ)償電路。實(shí)施例二本實(shí)用新型上例中三極管Q2也可以用場(chǎng)效應(yīng)管代替，如此本實(shí)用新型的分段線性的熱折返電流產(chǎn)生電路，區(qū)別于上例的是[0028]所述V/I轉(zhuǎn)換電路由運(yùn)算放大器A2、電阻R5、場(chǎng)效應(yīng)管Q2和場(chǎng)效應(yīng)管M4、M5組成；運(yùn)算放大器A2的正輸入端接所述減法電路中運(yùn)算放大器Al的輸出端，運(yùn)算放大器A2的負(fù)輸入端接電阻R5 —端和場(chǎng)效應(yīng) 管Q2的源極，運(yùn)算放大器A2的輸出端接場(chǎng)效應(yīng)管Q2的柵極，場(chǎng)效應(yīng)管Q2的漏極接場(chǎng)應(yīng)管M4的漏極，電阻R5另一端接地；場(chǎng)應(yīng)管M4和場(chǎng)效應(yīng)管M5的源極接電源，場(chǎng)效應(yīng)管M4和場(chǎng)效應(yīng)管M5的柵極接場(chǎng)效應(yīng)管M4的漏極和場(chǎng)效應(yīng)管Q2的漏極，場(chǎng)效應(yīng)管M5的漏極為V/I轉(zhuǎn)換電路的輸出端。其它構(gòu)造與上例的相同。作為本實(shí)用新型其它實(shí)施例，本實(shí)用新型中的場(chǎng)效應(yīng)管M4和場(chǎng)效應(yīng)管M也可以用三極管代替，它們的輸入、輸出與放大原理相似。
權(quán)利要求1.分段線性的熱折返電流產(chǎn)生電路，其特征是包括一PN結(jié)二極管正向電壓VBE產(chǎn)生電路，一基準(zhǔn)電壓VR產(chǎn)生電路，一減法電路以及一 V/I轉(zhuǎn)換電路；所述PN結(jié)二極管正向電壓VBE產(chǎn)生電路用以提供一 PN結(jié)二極管的正向電壓VBE，所述基準(zhǔn)電壓VR產(chǎn)生電路用以提供一零溫度系數(shù)的基準(zhǔn)電壓VR，所述減法電路用來(lái)對(duì)所述二極管正向電壓VBE和基準(zhǔn)電壓VR做減法運(yùn)算，輸出一正比于(基準(zhǔn)電壓VR—正向電壓VBE)的電壓；所述V/I轉(zhuǎn)換電路用于處理所述減法電路的輸出電壓信號(hào)KX (基準(zhǔn)電壓VR —正向電壓VBE)，輸出分段線性的熱折返電流； 所述二極管正向電壓VBE產(chǎn)生電路由一偏置電流電路和一個(gè)二極管組成；偏置電流電路的輸出端接二極管正端P，二極管負(fù)端N接地； 所述減法電路為一運(yùn)算放大電路，該電路由電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4以及運(yùn)算放大器Al組成；電阻R2 —端接所述正向電壓VBE產(chǎn)生電路的輸出端，電阻R2另一端接所 述運(yùn)算放大器Al的負(fù)輸入端；電阻R4 —端接所述基準(zhǔn)電壓VR產(chǎn)生電路的輸出端，電阻R4另一端接運(yùn)算放大器Al的正輸入端；電阻Rl —端接運(yùn)算放大器Al的負(fù)輸入端，電阻Rl另一端接運(yùn)算放大器Al的輸出端；電阻R3 —端接運(yùn)算放大器Al的正輸入端，電阻R3另一端接地； 所述V/I轉(zhuǎn)換電路由運(yùn)算放大器A2、電阻R5、三極管Q2和場(chǎng)效應(yīng)管M4、場(chǎng)效應(yīng)管M5組成；運(yùn)算放大器A2的正輸入端接所述減法電路中的運(yùn)算放大器Al的輸出端，運(yùn)算放大器A2的負(fù)輸入端接電阻R5 —端和三極管Q2的發(fā)射極，運(yùn)算放大器A2的輸出端接三極管Q2的基極，三極管Q2的集電極接場(chǎng)應(yīng)管M4的漏極，電阻R5另一端接地；場(chǎng)應(yīng)管M4和場(chǎng)效應(yīng)管M5的源極接電源，場(chǎng)效應(yīng)管M4和場(chǎng)效應(yīng)管M5的柵極接場(chǎng)效應(yīng)管M4的漏極和三極管Q2的集電極，場(chǎng)效應(yīng)管M5的漏極為V/I轉(zhuǎn)換電路的輸出端。
2.分段線性的熱折返電流產(chǎn)生電路，其特征是包括一PN結(jié)二極管正向電壓VBE產(chǎn)生電路，一基準(zhǔn)電壓VR產(chǎn)生電路，一減法電路以及一 V/I轉(zhuǎn)換電路；所述PN結(jié)二極管正向電壓VBE產(chǎn)生電路用以提供一 PN結(jié)二極管的正向電壓VBE，所述基準(zhǔn)電壓VR產(chǎn)生電路用以提供一零溫度系數(shù)的基準(zhǔn)電壓VR，所述減法電路用來(lái)對(duì)所述二極管正向電壓VBE和基準(zhǔn)電壓VR做減法運(yùn)算，輸出一正比于(基準(zhǔn)電壓VR—正向電壓VBE)的電壓；所述V/I轉(zhuǎn)換電路用于處理所述減法電路的輸出電壓信號(hào)KX (基準(zhǔn)電壓VR —正向電壓VBE)，輸出分段線性的熱折返電流； 所述二極管正向電壓VBE產(chǎn)生電路由一偏置電流電路和一個(gè)二極管組成；偏置電流電路的輸出端接二極管正端P，二極管負(fù)端N接地； 所述減法電路為一運(yùn)算放大電路，該電路由電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4以及運(yùn)算放大器Al組成；電阻R2 —端接所述正向電壓VBE產(chǎn)生電路的輸出端，電阻R2另一端接所述運(yùn)算放大器Al的負(fù)輸入端；電阻R4 —端接所述基準(zhǔn)電壓VR產(chǎn)生電路的輸出端，電阻R4另一端接運(yùn)算放大器Al的正輸入端；電阻Rl —端接運(yùn)算放大器Al的負(fù)輸入端，電阻Rl另一端接運(yùn)算放大器Al的輸出端；電阻R3 —端接運(yùn)算放大器Al的正輸入端，電阻R3另一端接地； 所述V/I轉(zhuǎn)換電路由運(yùn)算放大器A2、電阻R5、場(chǎng)效應(yīng)管Q2和場(chǎng)效應(yīng)管M4、M5組成；運(yùn)算放大器A2的正輸入端接所述減法電路中運(yùn)算放大器Al的輸出端，運(yùn)算放大器A2的負(fù)輸入端接電阻R5 —端和場(chǎng)效應(yīng)管Q2的源極，運(yùn)算放大器A2的輸出端接場(chǎng)效應(yīng)管Q2的柵極，場(chǎng)效應(yīng)管Q2的漏極接場(chǎng)應(yīng)管M4的漏極，電阻R5另一端接地；場(chǎng)應(yīng)管M4和場(chǎng)效應(yīng)管M5的源極接電源，場(chǎng)效應(yīng)管M4和場(chǎng)效應(yīng)管M5的柵極接場(chǎng)效應(yīng)管M4的漏極和場(chǎng)效應(yīng)管Q2的漏極，場(chǎng)效應(yīng)管M5的漏極 為V/I轉(zhuǎn)換電路的輸出端。
專利摘要能提高電路可靠性和使用壽命的分段線性的熱折返電流產(chǎn)生電路，包括PN結(jié)二極管正向電壓VBE產(chǎn)生電路、基準(zhǔn)電壓VR產(chǎn)生電路、減法電路以及一V/I轉(zhuǎn)換電路；二極管正向電壓VBE產(chǎn)生電路由一偏置電流電路和一個(gè)二極管組成；減法電路為一運(yùn)算放大電路，它由電阻R1、R2、R3、R4以及運(yùn)算放大器A1組成；V/I轉(zhuǎn)換電路由運(yùn)算放大器A2、電阻R5、三極管Q2和場(chǎng)效應(yīng)管M4、M5組成；運(yùn)算放大器A2的正輸入端接減法電路中的運(yùn)算放大器A1的輸出端，運(yùn)算放大器A2的負(fù)輸入端接電阻R5一端和三極管Q2的發(fā)射極，運(yùn)算放大器A2的輸出端接三極管Q2的基極，三極管Q2的集電極接場(chǎng)應(yīng)管M4的漏極；場(chǎng)效應(yīng)管M5的漏極為V/I轉(zhuǎn)換電路的輸出端。本實(shí)用新型用于保護(hù)電路高溫情況下安全運(yùn)行。
文檔編號(hào)G05F3/16GK202795122SQ20122040318
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月15日
發(fā)明者王春來(lái) 申請(qǐng)人:杭州科島微電子有限公司