專利名稱：具有過電流保護的電壓調(diào)節(jié)電路的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明是關于一種過電流保護電路，尤指一種適用于具有過電流保護的電壓調(diào)節(jié)電路。
背景技術(shù)：
已知的線性電壓調(diào)節(jié)器(Linear Regulator)一般使用運算放大器及主動開關來構(gòu)成降壓轉(zhuǎn)換電路，以將一輸入電壓降壓并產(chǎn)生一輸出電壓。一般來說，線性電壓調(diào)節(jié)器是將主動開關操作于線性區(qū)，以使得主動開關能作為一可變電阻，此外線性電壓調(diào)節(jié)器并利用運算放大器及補償電路作為控制回路，以維持輸出電壓的穩(wěn)定。
然而上述電路結(jié)構(gòu)中，由于主動開關工作于線性電阻區(qū)，因而主動開關常會產(chǎn)生許多熱能。若輸出負載或流經(jīng)主動開關的電流超過一額定值，則將導致主動開關過熱而燒毀。甚至因主動開關燒毀而產(chǎn)生短路現(xiàn)象，使得負載直接與輸入電壓端電性連接。如此，將會使得負載上的電壓超過負載輸入額定電壓，而導致該負載燒毀或損害。針對此問題，已知技術(shù)使用一過壓保護電路來保護該負載。然而，此種已知技術(shù)僅能在開關未損毀時保護該負載，而無法保護該主動開關，若主動開關燒毀而產(chǎn)生短路現(xiàn)象，亦會導致負載燒毀或損害。
針對上述問題，已知線性電壓調(diào)節(jié)器使用一過電流保護電路來保護該主動開關。圖1是一已知具有過電流保護電路的線性電壓調(diào)節(jié)器的電路圖，其由運算放大器110、齊納二極管(Zener diode)120、過電流保護電路130、金氧半晶體管(MOS晶體管)140、及電阻R1、電阻R2及電阻R3所組成。過電流保護電路130偵測電阻R3上的電壓Vη。由于流經(jīng)金氧半晶體管140的電流ID亦流過電阻R3，故電流ID越大，電壓Vη也越大。當電壓Vη超過一特定值時，該過電流保護電路130則產(chǎn)生一訊號，以使得金氧半晶體管140關閉，以便能避免金氧半晶體管140損壞。
然而在圖1的電路中，為了偵測金氧半晶體管140上是否產(chǎn)生過電流，金氧半晶體管140需串接一額外的電阻R3，但流經(jīng)金氧半晶體管140的電流ID會持續(xù)流過電阻R3，并產(chǎn)生功率損耗。由于在線性電壓調(diào)節(jié)器中，金氧半晶體管140已作為一可變電阻，使得線性電壓調(diào)節(jié)器的整體操作效率比較低。若為了達成過電流保護，再增加額外電阻R3，將使得線性電壓調(diào)節(jié)器的整體操作效率更低。
此外，傳統(tǒng)的線性調(diào)節(jié)器與過電流保護電路通常封裝在同一顆集成電路(IC)中。因此，對于同一顆IC而言，其僅能針對一特定的負載電流，若要流經(jīng)更大的負載電流，則必須相對更換其它IC，如此將非常不方便。為了解決此一問題，已知技術(shù)是將線性調(diào)節(jié)器與過電流保護電路直接設置于印刷電路板上，然而，如此做法將會浪費印刷電路板的可用空間，且過電流保護電路實施在印刷電路板上仍然是一種復雜的做法。故已知的具有過流保護的降壓轉(zhuǎn)換電路仍有改進的必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的之一在于，提供一種具有過電流保護的電壓調(diào)節(jié)電路，其是能保護其上的轉(zhuǎn)換器，避免因過電流而燒毀，此外并能減低功率損耗與避免產(chǎn)生不必要的熱能。通過偵測驅(qū)動器的輸出電壓，并比較該驅(qū)動器的輸出電壓與參考電壓，由此來進行過電流保護，以提高線性電壓調(diào)節(jié)電路的效率。
根據(jù)本發(fā)明的申請專利范圍，是揭露一種具有過電流保護的電壓調(diào)節(jié)電路，該具有過電流保護的電壓調(diào)節(jié)電路包括線性電壓調(diào)節(jié)器、電壓控制器、及過電流保護電路。線性電壓調(diào)節(jié)器具有轉(zhuǎn)換器與驅(qū)動器，轉(zhuǎn)換器與電壓輸入端及電壓輸出端電性連接，驅(qū)動器的輸出端與轉(zhuǎn)換器電性連接，并控制轉(zhuǎn)換器的動作；電壓控制器分別與電壓輸出端、驅(qū)動器的輸出端、驅(qū)動器的第一輸入端電性連接，以提供一回授電壓；過電流保護電路與驅(qū)動器電性連接，過電流保護電路偵測驅(qū)動器的一輸出電壓，并比較輸出電壓與一比較電壓值，以便當輸出電壓大于比較電壓值時，過電流保護電路控制驅(qū)動器來關閉該轉(zhuǎn)換器。
根據(jù)本發(fā)明的申請專利范圍，是揭露一種具有過電流保護的電壓調(diào)節(jié)電路。該電壓調(diào)節(jié)電路包括轉(zhuǎn)換器、驅(qū)動器、電壓控制器、及過電流保護電路。上述轉(zhuǎn)換器分別與電壓輸入端及電壓輸出端電性連接。驅(qū)動器的輸出端與轉(zhuǎn)換器電性連接，并控制轉(zhuǎn)換器的動作。電壓控制器分別與線性電壓調(diào)節(jié)器的電壓輸出端、驅(qū)動器的輸出端、驅(qū)動器的第一輸入端電性連接，以提供一回授電壓。過電流保護電路與驅(qū)動器電性連接，過電流保護電路偵測驅(qū)動器的一輸出電壓，并比較輸出電壓與比較電壓值，以便當輸出電壓大于比較電壓值時，過電流保護電路控制驅(qū)動器來關閉轉(zhuǎn)換器。
由本發(fā)明所提供的具有過電流保護的電壓調(diào)節(jié)電路，是能保護其上的轉(zhuǎn)換器，避免因過電流而燒毀，此外并能減低功率損耗與避免產(chǎn)生不必要的熱能。
于本發(fā)明的一實施例中，驅(qū)動器可包括第一運算放大器及第一晶體管，第一運算放大器具有第一輸入端與第二輸入端，第一運算放大器的第一輸入端接收參考電壓電(Vref)，且第一運算放大器的第二輸入端與電壓控制器電性連接。
于本發(fā)明的一實施例中，過電流保護電路包括具有一第一輸入端與一第二輸入端的第二運算放大器與電流源，第二運算放大器的第一輸入端與第一運算放大器的輸出端電性連接，第二運算放大器的第二輸入端與電流源電性連接。
上述第二運算放大器的第二輸入端并與一參考電阻電性連接，以供電流源所提供的電流流經(jīng)參考電阻而提供一比較電壓值。
上述第一運算放大器還具有一第一電源供應端，第二運算放大器還具有一輸出端，且第二運算放大器的輸出端通過第一晶體管與該第一運算放大器的第一電源供應端電性連接，以便當?shù)谝贿\算放大器的輸出電壓大于比較電壓值時，第二運算放大器關閉第一晶體管，進而使得第一運算放大器停止操作，以關閉轉(zhuǎn)換器，其中第一晶體管可為一P型場效應晶體管。
于本發(fā)明的一實施例中，轉(zhuǎn)換器為主動開關。于本發(fā)明的一實施例中，主動開關可為場效應晶體管。在其它實施例中，主動開關亦可為雙極性接面晶體管。另外，于本發(fā)明的一實施例中，電壓控制器可為被動網(wǎng)路。
于本發(fā)明的一實施例中，第一運算放大器可具有第三輸入端，第二運算放大器還具有一輸出端，且第二運算放大器的輸出端與第一運算放大器的第三輸入端電性連接，以便當?shù)谝贿\算放大器的輸出電壓大于比較電壓值時，第二運算放大器控制第一運算放大器輸出低輸出電壓，以關閉轉(zhuǎn)換器。


為進一步說明本發(fā)明的具體技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合實施例及附圖詳細說明如后，其中
圖1是一已知具有過電流保護電路的電壓調(diào)節(jié)器的電路圖。
圖2是本發(fā)明較佳實施例具有過電流保護的電壓調(diào)節(jié)電路的方塊圖。
圖3是本發(fā)明較佳實施例具有過電流保護的電壓調(diào)節(jié)電路的電路圖。
圖4是本發(fā)明另一實施例具有過電流保護的電壓調(diào)節(jié)電路的電路圖。
具體實施例方式
圖2是本發(fā)明一實施例具有過電流保護的電壓調(diào)節(jié)電路的方塊圖。如圖2所示，該電壓調(diào)節(jié)電路包括線性電壓調(diào)節(jié)器210、過電流保護電路240、及電壓控制器250。線性電壓調(diào)節(jié)器210具有轉(zhuǎn)換器230與驅(qū)動器220，轉(zhuǎn)換器230分別與電壓輸入端Vin及電壓輸出端Vout電性連接。驅(qū)動器220的輸出端與轉(zhuǎn)換器230電性連接，且驅(qū)動器220并能控制轉(zhuǎn)換器230的動作。
電壓控制器250分別與電壓輸出端Vout、驅(qū)動器220的輸出端、驅(qū)動器220的一輸入端電性連接，以提供一回授電壓Vfbk。過電流保護電路240分別與驅(qū)動器220的輸出端及線性電壓調(diào)節(jié)器電210性連接。過電流保護電路240用以偵測驅(qū)動器220的輸出電壓，并比較驅(qū)動器220的輸出電壓與一比較電壓值，以便當輸出電壓大于比較電壓值時，過電流保護電路240控制驅(qū)動器220來關閉轉(zhuǎn)換器230。
于本發(fā)明的一實施例中，驅(qū)動器220、過電流保護電路240、及電壓控制器250可整合至同一顆集成電路(IC)。如此，則可依據(jù)不同的負載電流，更換具有不同額定負載電流的轉(zhuǎn)換器230，使得電路設計上更加彈性。亦即，在設計具有過電流保護的電壓調(diào)節(jié)電路時，面對不同的負載電流，僅需更換轉(zhuǎn)換器230，無需像已知技術(shù)將線性調(diào)節(jié)器與過電流保護電路同時更換而增加電路設計成本。
圖3是本發(fā)明較佳實施例的具有過電流保護的電壓調(diào)節(jié)電路的電路圖。如圖3所示，驅(qū)動器220包括第一運算放大器221及第一晶體管222。于本實施例中，第一晶體管222為P型場效應晶體管。在其它實施例中，第一晶體管222亦可為其它類型的晶體管或主動開關，則此時第一晶體管222的連接方式亦會隨的改變，對于業(yè)界熟習此項技術(shù)者應不為難，故不另贅述于此。
上述第一運算放大器221具有第一輸入端(+)與第二輸入端(-)。第一運算放大器221的第一輸入端(+)接收一參考電壓電(Vref)，第一運算放大器221的第二輸入端(-)與電壓控制器250電性連接。
電壓控制器250是一被動網(wǎng)路(passive network)，其一第一輸入端連接至第一運算放大器221的輸出端，其第二輸入端連接至轉(zhuǎn)換器230的輸出端，藉此電壓控制器250可依據(jù)第一運算放大器221的輸出端電壓及轉(zhuǎn)換器220的輸出端電壓產(chǎn)生回授電壓Vfbk。
上述過電流保護電路240包括具有第一輸入端(+)與第二輸入端(-)的第二運算放大器241、電流源242、參考電阻243、及緩沖器244。第二運算放大器241的第一輸入端(+)經(jīng)由緩沖器244與第一運算放大器221的輸出端電性連接。第二運算放大器241的第二輸入端(-)與電流源242電性連接。當然，在其它實施中，第二運算放大器241的第一輸入端(+)亦可直接與第一運算放大器221的輸出端電性連接。
第二運算放大器241的第二輸入端(-)并與參考電阻243的一端電性連接，參考電阻243的另一端則連接至一低電位，其中該低電位為零伏特。由此，可讓電流源242所提供的電流流經(jīng)參考電阻243而在第二運算放大器241的第二輸入端(-)處提供一比較電壓值。
上述第一運算放大器221還具有第一電源供應端2211。第二運算放大器241還具有一輸出端，且第二運算放大器241的輸出端通過第一晶體管222與第一運算放大器221的第一電源供應端2211電性連接。當?shù)谝贿\算放大器221的輸出電壓大于比較電壓值時，第二運算放大器241的輸出端產(chǎn)生一高電位。由于第一晶體管222為一PMOS晶體管，故第二運算放大器241產(chǎn)生的高電位會關閉第一晶體管222。由于第一晶體管222被關閉，進而使得Vcc無法供應第一運算放大器221，故第一運算放大器221停止操作，以關閉該轉(zhuǎn)換器230。
于本實施例中，轉(zhuǎn)換器230為一主動開關，其可為場效應晶體管，例如于本實施例中，轉(zhuǎn)換器230較佳為N型場效應晶體管。在其它實施例中，轉(zhuǎn)換器230亦可為雙極性接面晶體管，或者為其它類型的晶體管，當然此時的電路連接將會相對地改變，對于業(yè)界熟習此項技術(shù)者應不為難，故不另贅述于此。
圖4是本發(fā)明另一較佳實施例的電路圖。于圖4中，驅(qū)動器220包括第一運算放大器223。第一運算放大器223還具有第三輸入端(-)2232。第二運算放大器241還具有一輸出端，且第二運算放大器241的輸出端與第一運算放大器223的第三輸入端(-)電性連接，以便當?shù)谝贿\算放大器223的輸出電壓大于比較電壓值時，第二運算放大器241控制第一運算放大器23輸出一低輸出電壓，以關閉該轉(zhuǎn)換器230，其中低輸出電壓為負12伏或0伏。
由上述說明可知，本發(fā)明的較佳實施例通過偵測驅(qū)動器的輸出電壓，并比較該驅(qū)動器的輸出電壓與參考電壓，由此來進行過電流保護，如此將可避免已知技術(shù)所采用的感測電阻R3所產(chǎn)生的功率損耗，以提高線性電壓調(diào)節(jié)電路的效率。
上述實施例僅是為了方便說明而舉例而已，本發(fā)明所主張的權(quán)利范圍自應以申請專利范圍所述為準，而非僅限于上述實施例。
權(quán)利要求
1. 一種具有過電流保護的電壓調(diào)節(jié)電路，其特征在于，包括一線性電壓調(diào)節(jié)器，具有一轉(zhuǎn)換器與一驅(qū)動器，該轉(zhuǎn)換器與一電壓輸入端及一電壓輸出端電性連接，該驅(qū)動器的一輸出端與該轉(zhuǎn)換器電性連接，并控制該轉(zhuǎn)換器的動作；一電壓控制器，分別與該線性電壓調(diào)節(jié)器的電壓輸出端、該驅(qū)動器的輸出端、該驅(qū)動器的一第一輸入端電性連接，以提供一回授電壓；以及一過電流保護電路，與該驅(qū)動器電性連接，該過電流保護電路偵測該驅(qū)動器的一輸出電壓，并比較該輸出電壓與一比較電壓值，以便當該輸出電壓大于該比較電壓值時，該過電流保護電路控制該驅(qū)動器來關閉該轉(zhuǎn)換器。
2.如權(quán)利要求1項所述的具有過電流保護的電壓調(diào)節(jié)電路，其特征在于，其中該驅(qū)動器包括一第一運算放大器及一第一晶體管，該第一運算放大器具有一第一輸入端與一第二輸入端，該第一運算放大器的第一輸入端接收一參考電壓電，該第一運算放大器的第二輸入端與該電壓控制器電性連接。
3.如權(quán)利要求2項所述的具有過電流保護的電壓調(diào)節(jié)電路，其特征在于，其中該過電流保護電路包括一具有一第一輸入端與一第二輸入端的第二運算放大器與一電流源，該第二運算放大器的第一輸入端與該第一運算放大器的輸出端電性連接，該第二運算放大器的第二輸入端與該電流源電性連接。
4.如權(quán)利要求3項所述的具有過電流保護的電壓調(diào)節(jié)電路，其特征在于，其中該第二運算放大器的第二輸入端并與一參考電阻電性連接，俾供該電流源所提供的電流流經(jīng)該參考電阻而提供一比較電壓值。
5.如權(quán)利要求4項所述的具有過電流保護的電壓調(diào)節(jié)電路，其特征在于，其中該第一運算放大器還具有一第一電源供應端，該第二運算放大器還具有一輸出端，且該第二運算放大器的輸出端通過該第一晶體管與該第一運算放大器的第一電源供應端電性連接，以便當該第一運算放大器的輸出電壓大于該比較電壓值時，該第二運算放大器關閉該第一晶體管，進而使得該第一運算放大器停止操作，以關閉該轉(zhuǎn)換器。
6.如權(quán)利要求1項所述的具有過電流保護的電壓調(diào)節(jié)電路，其特征在于，其中該轉(zhuǎn)換器為一主動開關。
7.如權(quán)利要求6項所述的具有過電流保護的電壓調(diào)節(jié)電路，其特征在于，其中，該主動開關為一場效應晶體管或雙極性接面晶體管。
8.如權(quán)利要求1項所述的具有過電流保護的電壓調(diào)節(jié)電路，其特征在于，其中該電壓控制器是一被動網(wǎng)路。
9.如權(quán)利要求4項所述的具有過電流保護的電壓調(diào)節(jié)電路，其特征在于，其中該第一運算放大器還具有一第三輸入端，該第二運算放大器還具有一輸出端，且該第二運算放大器的輸出端與該第一運算放大器的第三輸入端電性連接，以便當該第一運算放大器的輸出電壓大于該比較電壓值時，該第二運算放大器控制該第一運算放大器輸出一低輸出電壓，以關閉該轉(zhuǎn)換器。
10.一種具有過電流保護的電壓調(diào)節(jié)電路，其特征在于，包括一轉(zhuǎn)換器，其與一電壓輸入端及一電壓輸出端電性連接；一驅(qū)動器，該驅(qū)動器的一輸出端與該轉(zhuǎn)換器電性連接，并控制該轉(zhuǎn)換器的動作；一電壓控制器，分別與該線性電壓調(diào)節(jié)器的電壓輸出端、該驅(qū)動器的輸出端、該驅(qū)動器的一第一輸入端電性連接，以提供一回授電壓；以及一過電流保護電路，與該驅(qū)動器電性連接，該過電流保護電路偵測該驅(qū)動器的一輸出電壓，并比較該輸出電壓與一比較電壓值，以便當該輸出電壓大于該比較電壓值時，該過電流保護電路控制該驅(qū)動器來關閉該轉(zhuǎn)換器。
11.如權(quán)利要求10項所述的具有過電流保護的電壓調(diào)節(jié)電路，其特征在于，其中該驅(qū)動器包括一第一運算放大器及一第一晶體管，該第一運算放大器具有一第一輸入端與一第二輸入端，該第一運算放大器的第一輸入端接收一參考電壓電，該第一運算放大器的第二輸入端與該電壓控制器電性連接。
12.如權(quán)利要求11項所述的具有過電流保護的電壓調(diào)節(jié)電路，其特征在于，其中該過電流保護電路包括一具有一第一輸入端與一第二輸入端的第二運算放大器與一電流源，該第二運算放大器的第一輸入端與該第一運算放大器的輸出端電性連接，該第二運算放大器的第二輸入端與該電流源電性連接。
13.如權(quán)利要求12項所述的具有過電流保護的電壓調(diào)節(jié)電路，其特征在于，其中該第二運算放大器的第二輸入端并與一參考電阻電性連接，以便供該電流源所提供的電流流經(jīng)該參考電阻而提供一比較電壓值。
14.如權(quán)利要求13項所述的具有過電流保護的電壓調(diào)節(jié)電路，其特征在于，其中該第一運算放大器還具有一第一電源供應端，該第二運算放大器還具有一輸出端，且該第二運算放大器的輸出端通過該第一晶體管與該第一運算放大器的第一電源供應端電性連接，以便當該第一運算放大器的輸出電壓大于該比較電壓值時，該第二運算放大器關閉該第一晶體管，進而使得該第一運算放大器停止操作，以關閉該轉(zhuǎn)換器。
15.如權(quán)利要求10項所述的具有過電流保護的電壓調(diào)節(jié)電路，其特征在于，其中，該驅(qū)動器、該電壓控制器、及該過電流保護電路整合至一集成電路中。
全文摘要
本發(fā)明是有關于具有過電流保護的電壓調(diào)節(jié)電路，包括一線性電壓調(diào)節(jié)器、一電壓控制器、及一過電流保護電路。線性電壓調(diào)節(jié)器具有一轉(zhuǎn)換器與一驅(qū)動器，轉(zhuǎn)換器與一電壓輸入端及一電壓輸出端連接，驅(qū)動器的輸出端與轉(zhuǎn)換器連接，并控制轉(zhuǎn)換器的動作。電壓控制器分別與電壓輸出端、驅(qū)動器的輸出端、驅(qū)動器的第一輸入端連接，以提供回授電壓。過電流保護電路與驅(qū)動器的輸出端及線性電壓調(diào)節(jié)器連接，過電流保護電路偵測驅(qū)動器的輸出電壓，并比較輸出電壓與一比較電壓值，以便當輸出電壓大于比較電壓值時，過電流保護電路控制該驅(qū)動器來關閉轉(zhuǎn)換器。
文檔編號G05F1/569GK101082823SQ20061008306
公開日2007年12月5日 申請日期2006年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月29日
發(fā)明者林存森, 潘瑞舜, 洪祥睿, 楊孫成, 鄭慶福 申請人:華碩電腦股份有限公司