Ql的集電極164通過電阻器R1、電阻器R2和電阻器R7與電壓輸入104連接。離開晶體管Ql的發(fā)射極168的電流流向地端GND。第三齊納二極管CR3和電阻器R6與晶體管Ql的基極172串聯(lián)，并接收來自MOSFET源極132的處于輸出電壓Vcapl的電流輸出。齊納二極管CR3的陽極176和陰極180分別被導(dǎo)向晶體管Ql和電阻器R6。在本示例實施方式中，齊納二極管CRl、齊納二極管CR2和齊納二極管CR3各自具有不同的齊納電壓，其中，在三個齊納電壓中，CRl的齊納電壓最低，CR3的齊納電壓最高。
[0024]在操作中，晶體管Q2和晶體管Q3向DC電壓限制電路100供給電流。MOSFET Ml作為開關(guān)，用以傳送和切斷從晶體管Q2和晶體管Q3所接收的電流。晶體管Ql和齊納二極管CR3充當(dāng)開關(guān)控制器，用于將輸出電壓Vcapl的電平限制為齊納二極管CR3的齊納電壓。齊納二極管CR2和二極管Dl用于保護DC電壓限制電路100免遭受異常高的輸入電壓。
[0025]例如，當(dāng)電壓輸入104處的信號具有低于齊納二極管CRl的齊納電壓的電壓時，電流流經(jīng)晶體管Q2的發(fā)射極120到達(dá)MOSFET Ml。電流也流經(jīng)MOSFET Ml的柵極152，正的柵極-源極電壓使MOSFET Ml切換成導(dǎo)通并保持導(dǎo)通。電流流經(jīng)MOSFET Ml以給電容器C3和電容器C4充電。當(dāng)電壓輸入104處的電壓信號超過CRl的齊納電壓時，電流流經(jīng)晶體管Q3和MOSFET Ml，使得輸出電壓Vcapl可用在負(fù)載108以及電容器C3和電容器C4處。
[0026]當(dāng)齊納二極管CR2處的電壓超過CR2的齊納電壓時，電流流經(jīng)齊納二極管CR2和二極管Dl進入開關(guān)Ml的源極132，限制柵極電壓降低以保護MOSFET Ml。電流隨后可以流經(jīng)晶體管Q2和/或晶體管Q3以提供電壓Vcap，例如如前所述。因此，例如如果在錯誤接線的恒溫器的電壓輸入104處接收到異常高的電壓信號，則可以保護DC電壓限制電路100。在一個示例實施方式中，齊納二極管CRl具有8.2V的齊納電壓，齊納二極管CR2具有16V的齊納電壓。
[0027]當(dāng)電壓Vcapl已經(jīng)達(dá)到DC電壓限制電路100的按照齊納二極管CR3的齊納電壓而設(shè)置的上限(例如30V)時，電流流經(jīng)齊納二極管CR3和晶體管Ql的基極172。然后電流流經(jīng)晶體管Ql的集電極164和發(fā)射極168到達(dá)地端GND，直到電壓Vcapl回到小于齊納二極管CR3的齊納電壓的電壓電平。
[0028]DC電壓限制電路100的示例性組件如下:
[0029]Rl:12Ω
[0030]R2:43ΚΩ
[0031]R3:0.96ΚΩ
[0032]R4: IK Ω
[0033]R5:3.9ΚΩ
[0034]R6:10ΚΩ
[0035]R7:20ΚΩ
[0036]Ql:NSS60201
[0037]Q2:FCX493
[0038]Q3:NSS60201
[0039]CRl:MMSZ4694, Vz = 8.2V
[0040]CR2:MMSZ4703, Vz = 16V
[0041]CR3:MMSZ4713, Vz = 30V
[0042]Dl:MBR0540
[0043]Ml:DMN10H220
[0044]C3:820uf
[0045]C4:820uf
[0046]在圖3中用附圖標(biāo)記200總體上指示DC電壓限制電路的另一個示例實施方式。DC電壓限制電路200在電壓輸入204處接收電壓輸入信號，該電壓輸入信號例如為來自包括在恒溫器的竊電電路中的整流電路(圖3中未示出)的已整流的AC電壓。DC電壓限制電路200使用兩個電容器C5和C6提供輸出電壓Vcap2，例如用于為恒溫器負(fù)載208供電。電容器C5和電容器C6以并聯(lián)方式連接在輸出電壓Vcap2與地端GND之間。應(yīng)當(dāng)注意，盡管在本示例實施方式中提供了兩個電容器C5和C6，但是在其它實施方式中也可提供單個電容器或多于兩個電容器。
[0047]電壓Vcap2隨負(fù)載208以及在電容器C5和電容器C6上的電荷量而變化。在本實施方式中，DC電壓限制電路200將電壓Vcap2限制為30VDC，并且負(fù)載208是降壓電路(圖3中未示出)。然而應(yīng)當(dāng)注意，根據(jù)本實用新型的多個方面的各種DC電壓限制電路的實施方式可以用于將電壓限制為其它電壓值和/或用于提供在其它或附加類型的電路中使用的電壓輸出。
[0048]在本示例實施方式中，在恒溫器操作期間，電壓輸入204通常在24V與30V之間。然而當(dāng)用戶將氣候控制系統(tǒng)的24V變壓器上的接線錯誤連接至包括DC電壓限制電路200的恒溫器時，電壓輸入204會異常地高，例如在48VAC和60VAC之間。在本示例實施方式中，DC電壓限制電路200被配置成，在輸入電壓達(dá)到在其它方面可能導(dǎo)致過熱和/或過電壓條件的電平時，保護竊電電路和恒溫器。
[0049]再次參照圖3，在電壓輸入204和DC電壓限制電路200的其余部分之間設(shè)置小電阻器R8。電阻器R8與電阻器R9、NPN型晶體管Q4的集電極216、NPN型晶體管Q5的集電極220、以及電阻器RlO連接在節(jié)點212處，該電阻器RlO與齊納二極管CR4串聯(lián)?？梢蕴峁┤舾蓚€串聯(lián)的電阻器來代替單個電阻器R9。此外，通常應(yīng)當(dāng)注意，本文中描述成包含在各種實施方式中的各種組件在某些情況下可由各種在功能上等效的組件所代替。
[0050]晶體管Q4和晶體管Q5被配置成達(dá)林頓(Darlington)對。S卩，晶體管Q4和晶體管Q5以如下方式連接:其中一個晶體管所放大的電流被另一個晶體管進一步放大。在各實施方式中，相比于單獨采用的每個晶體管，Darlington配置可以提供更高的公共極/發(fā)射極電流增益。晶體管Q4的發(fā)射極224和晶體管Q5的基極232在節(jié)點228處連接。電阻器Rll連接在晶體管Q4的基極236和節(jié)點228之間。電阻器R12連接在節(jié)點228和晶體管Q5的發(fā)射極240之間。離開晶體管Q5的發(fā)射極240的處于電壓Vcap2的電流被提供至電容器C5、電容器C6和負(fù)載208。
[0051]晶體管Q4的基極236連接在電阻器R9和電阻器Rl3之間。電阻器Rl3連接在基極236和NPN型晶體管Q7的集電極244之間。晶體管Q7的發(fā)射極248連接至地端GND。齊納二極管CR5的陽極252與晶體管Q7的基極256連接。電阻器R14連接在晶體管Q7的陰極260與輸出電壓Vcap2之間。齊納二極管CR4的陽極262與NPN型晶體管Q6的基極264連接。晶體管Q6的集電極268與節(jié)點228連接。離開晶體管Q6的發(fā)射極272的電流處于輸出電壓Vcap2。
[0052]在操作中，Darlington晶體管Q4和晶體管Q5向DC電壓限制電路200供給電流。晶體管Q7和齊納二極管CR5充當(dāng)開關(guān)控制器，并用于將輸出電壓Vcap2的電平限制為齊納二極管CR5的齊納電壓，在本示例實施方式中，齊納二極管CR5的齊納電壓為30V。齊納二極管CR4和晶體管Q6用于保護晶體管Q5免遭受過熱。當(dāng)晶體管Q5停止供給電流(如下所述)時，晶體管Q4可繼續(xù)向電容器C5、電容器C6和負(fù)載208供給電流。
[0053]當(dāng)電壓輸入204處的信號具有低于齊納二極管CR4的齊納電壓的電壓時，電流流經(jīng)晶體管Q4和晶體管Q5，以在電容器C5、電容器C6和負(fù)載208處提供電壓Vcap2。當(dāng)電壓輸入204處的信號電壓超過CR4的齊納電壓(在本示例實施方式中為9.1V)時，電流開始從晶體管Q4的發(fā)射極224，經(jīng)過晶體管Q6的集電極268和發(fā)射極272，流至晶體管Q6的基極264。當(dāng)基本上減緩或停止經(jīng)過晶體管Q5的電流流動時，晶體管Q4繼續(xù)供給電流。
[0054]當(dāng)電壓Vcap2已經(jīng)達(dá)到DC電壓限制電路200的按照齊納二極管CR5的齊納電壓而設(shè)置的上限(例如30V)時，電流流經(jīng)齊納二極管CR5和晶體管Q7的基極256。然后電流流經(jīng)晶體管Q7的集電極244到達(dá)地端GND。
[0055]當(dāng)電壓輸入204異常高時，電路200將高電壓輸入轉(zhuǎn)換成向電容器C5和電容器C6充電的電流，以便將電容器的輸出電壓限制到期望值。在這種方式下，可以防止高電壓輸入直接供給后續(xù)電路，例如圖1中的電容器Cl和/或降壓電路34，從而例如為錯誤的布線情況提供保護。
[0056]DC電壓限制電路200的示例性組件如下:
[0057]R8:12Ω