一種瞬時受保護的隔離器制造技術

一種瞬時受保護的隔離器，公開了一種自動穩壓器，它具有多個穩壓輸出，這些穩壓輸出使用瞬時受保護的隔離器輸出級，以防止任何一個輸出上的系統故障條件，對其它輸出產生不利影響。在一個自動環境中，采用標稱14伏的電源，一個單獨的輸出可以取自-4伏至+26伏，而不會造成損害或在非故障輸出上有任何顯著的反應。該電路采用了相對較小的NPN輸出晶體管，因此，需要一個相對較低的值，來穩定旁路電容。

【技術實現步驟摘要】
—種瞬時受保護的隔離器
:本專利技術涉及穩壓器，尤其是那些打算在自動應用中使用的穩壓器。在一定的條件下，將需要一個自動穩壓器來提供多個輸出，使幾個獨立的裝置可以提供一個穩定的電壓。這些輸出各自采用一個隔離級，允許獨立或隔離的負載電源。
技術介紹
:一個自動系統的主要特點之一，是各部分的機殼接地來呈現不同的電位的傾向。在自動領域內，這是一個眾所周知的事實。不同的機殼接地可能會形成多達+4伏的差分。因此，當一個輸出變為短路到地時，它可以低至-4伏，另一個問題，就是穩壓器輸出會短路到高于正常的正電位。例如，高達26伏的電壓可以在不經意間與輸出端子相關聯。其結果是，在不利的條件下的自動穩壓輸出，可能會在26伏至-4伏的范圍內變化。期望的是穩壓器在這樣的極端條件下幸存下來而且沒有損害，對于多個輸出端，應用到一個輸出上的故障條件，將不會對其它輸出產生不利影響。另一種穩壓器的特征涉及其輸出阻抗。如果電路中的導通晶體管是PNP極性，這是常有的情況，集電極連接到輸出端子。這是高阻抗的晶體管元件，并就此產生的不穩定性，需要相對較大的旁路電容來解決。通常情況下，使用一個PNP輸出晶體管將需要一個至少為10微法的旁路電容。最好是鉭電容。在本專利技術中，采用的NPN輸出晶體管，要求低阻抗的發射極端子連接到輸出端子。該配置允許使用一個相對較小的0.06的微法電容。雖然使用一個小電容在一個單一的穩壓器中沒有很大的經濟意義，多個輸出設備可能需要使用一些比較昂貴的電容。這可能是有意義的。隨著進一步的考慮，當穩壓器是以一個單片集成電路(IC)的形式制作時，芯片面積基本上被輸出晶體管占據。當使用NPN型的輸出晶體管時，我們已經發現，相對于使用PNP型，這需要少得多的芯片面積。因此，本專利技術還產生一個IC的區域經濟。
技術實現思路
:本專利技術的一個目的是提供一個電壓調節器，具有多個隔離的輸出級，它們可以提供多個穩定的電壓源，在一個單一的參考源中共同操作，并基本上相互隔離。本專利技術的再一個目的是提供一個穩壓器的輸出級，可以承受，而不會損壞，負載瞬變上升時基本高于穩壓輸出，下降時基本低于地面電位。本專利技術的進一步目的是采用單片IC的結構形式，并采用一個NPN輸出晶體管，來生成一個芯片面積經濟，減少穩定的并聯電容器的大小。本專利技術的技術解決方案:這些和其它的目的是在按照如下方法配置的電路中實現的。該穩壓器電路包括一個參考電壓發生器，形成一個恒定電位下的溫度補償源。這個溫度補償源通常操作多個瞬時受保護的隔離器輸出級(TP10S)，其中每一個TPIOS產生一個不同的穩定電壓。每個TPIOS電路包括一個NPN導通晶體管，其導通是由一個高增益負反饋回路控制的，通過晶體管的操作來控制相對于參考電壓源的輸出。每個TPIOS電路還包括一種裝置，允許輸出端基本上被拉到低于地面，以及基本上高于負載電源電壓，而不會在電路元件上產生任何多余的壓力。此外，NPN輸出導通晶體管致力于將功率晶體管的發射極連接到輸出端子。這種低阻抗連接使穩壓器穩定下來，并允許使用一個相對較小的旁路電容。對比專利文獻:CN2652014Y鋰離子電池組安全充放電控制器200320112013.5【附圖說明】:圖1是一個使用PNP輸出晶體管的傳統的現有技術設備的原理方框圖。圖2是本專利技術的基本電路的原理方框圖。圖3是一個自動的多個輸出穩壓器的方框圖。圖4是根據本專利技術的一個TPIOS的原理方框圖。圖5是一個優選集成電路TPIOS的示意圖。【具體實施方式】:圖1示出了典型的現有技術的穩壓器。該電路的運行是從V_(典型的自動電池和充電電源)接+到端子10，接-到接地端子11。一個較大面積的功率PNP晶體管12，將端子10耦合到提供一個穩 定電位的輸出端子13上。通常情況下，端子13上的電壓約8伏。晶體管12的基極被電路14驅動，已知的電路提供給電路14 一個溫度穩定的電壓，并施加到參考端子15上。電阻器16和17形成一個分壓器，將代表穩壓輸出電壓的一小部分的反饋電壓，施加到運行中的驅動器電路上。應注意的是，晶體管12的集電極連接到輸出端子13上。由于這種電極是一個高阻抗節點，旁路電容器19必須有實質性的值，以提供一個低電源端子阻抗。通常情況下，電容器19將是一個10微法的鉭電容器，該電容器在傳統的電源線路頻率中具有適當低的阻抗。將會注意到，如果端子13上電壓降低了，由于一些系統故障，驅動器14的反饋將被打亂。如果驅動器14使晶體管12上的基極電壓降低，這將產生災難性的過剩的功率晶體管的功耗。此外，如果端子13上的電壓高于￥_，根據系統發生故障，可以看出，晶體管12的集電極將承擔發射極的角色。由于這樣的PNP晶體管通常是橫向建設，該設備可以在這個倒置的狀態工作得很好。由于驅動電路在一個接近V411的電位的基極上運作，晶體管12將大力傳送一個可能是災難性的電流。在同一時間，晶體管12和IC基板之間形成的寄生晶體管將會導通，因此，較大的襯底電流將會變低，由于上述的結果，由于系統故障，圖1的電路被視為容易導致失敗的電路。圖2是類似于圖1的原理方框圖，但是示出了本專利技術的核心。公開了 TP10S。凡涉及相同的元件的地方，采用相同的標號。NPN晶體管20是輸出導通元件，和一個大小相等的晶體管21通過二極管連接，并與晶體管20串聯耦合。對于具有相同的輸出電流能力的晶體管20，只需要圖1中PNP晶體管12的約三分之一的區域。因此，NPN晶體管20和21的結合區仍然只有PNP晶體管區域的三分之二，并得到一個顯著的集成電路芯片節省的面積。由于輸出端子13連接著晶體管20的發射極，該電路呈現一個低阻抗，因此，本質上是穩定的。雖然圖1中的電容器19是10微法拉(最少),有相同的額定輸出，圖2中的電容器22可低至約0.06微法或是更小的167倍。如果端子13上電壓升高，由于系統故障，可以看到的是，與橫向PNP晶體管不同，NPN晶體管20將無法在倒立狀態有效地發揮作用。電路中包括晶體管21，是為了在端子13上的電壓上升到上述晶體管20的V411電位，并超過齊納電壓時，防止齊納二極管導通。因此，有可能出現一種破壞性的電流，甚至高過電位。最后，如果端子13上的電壓接地，由于不利的系統故障，可以看出，驅動器14的反饋也被降低。電路結合驅動器14，以減少晶體管20的傳導性。此操作將在隨后更詳細地描述。因此，這樣的故障不會導致過多的晶體管導通。圖3是一個本專利技術的自動應用中的方框圖，其中多個TPIOS電路被一個調節器操作，它產生溫度下的不變量v#it。可以看出，該設備在那些23-25端子上提供了穩定的輸出電壓。顯然，如果需要的話，可以采用額外的輸出。當系統發生故障時，一個輸出被擾亂，其他的輸出將不會受到影響，這是很重要的。三個輸出顯示，每一個都包括三個小的旁路電容器26-28，并分別由TPIOS電路29-31提供。一個單一的參考電壓發生器32，在節點15處為三個TPIOS輸出級提供了一個溫度下穩定的參考電壓。在將要描述的優選實施例中，輸出電壓和是8伏。標稱14伏的電源,它代表一個充滿電的蓄電池,3個8伏的輸出可以用來為三個獨立的系統提供服務。每個輸出可以在+26伏和314伏之間變動，對其他輸出沒有任何不利影響。即使在這樣的系統故障下，受影響的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種瞬時受保護的隔離器，其特征是：在一個單一的直流電源下工作的復雜的輸出電壓穩壓器，其中，一個單一的電路提供多個穩定的輸出電壓和電流，它們單獨操作彼此獨立，以承受由不利的負載條件造成的輸出故障，如短路到地面或者較低處，或接到高電壓線上，多個瞬時受保護的隔離器輸出級（TPIOS）電路，每一個都包括：輸入端，用于提供一個參考電壓到TPIOS電路，一個具有發射極，基極和集電極的NPN輸出晶體管，提供了一個在其發射極的輸出電壓，一個主要的負反饋回路，把輸出電壓與參考電壓作比較，并驅動輸出晶體管的基極，從而使輸出電壓穩定，一個次要的負反饋回路，把一小部分的輸出電流與參考電流進行比較，并控制輸出晶體管的基極，以限制輸出電流達到預定的最大值。

【技術特征摘要】
1.一種瞬時受保護的隔離器，其特征是:在一個單一的直流電源下工作的復雜的輸出電壓穩壓器，其中，一個單一的電路提供多個穩定的輸出電壓和電流，它們單獨操作彼此獨立，以承受由不利的負載條件造成的輸出故障，如短路到地面或者較低處，或接到高電壓線上，多個瞬時受保護的隔離器輸出級(TPIOS)電路，每一個都包括:輸入端，用于提供一個參考電壓到TPIOS電路，一個具有發射極，基極和集電極的NPN輸出晶體管，提供了一個在其發射極的輸出電壓，一個主要的負反饋回路，把輸出電壓與參考電壓作比較，并驅動輸出晶體管的基極，從而使輸出電壓穩定，一個次要的負反饋回路，把一小部分的輸出電流與參考電流進行比較，并控制輸出晶體管的基極，以限制輸出電流達到預定的最大值。2.根據權利要求1所述的一種瞬時受保護的隔離器，其特征是:參考電壓是從一個恒定電壓的溫度不敏感的源中獲得的。3.根據權利要求2所述的一種瞬時受保護的隔離器，其特征是:多個輸出穩壓器中所述的主負反饋回路，包括:第一差分放大器，它具有耦合到參考電壓上的同相輸入端，耦合到輸出電壓的反相輸入端，和通過同相緩沖區耦合到輸出晶體管基極上的輸出端。4.根據權利要求3所述的一種瞬時受保護的隔離器，其特征是:多個輸出穩壓器中所述的第一差分放大器，包括一個電流源負載。5.根據權利要求4所述的一種瞬時受保護的隔離器，其特征是:多個輸出穩壓器中所述的第二負反饋回路包括一個第二差分放大器，其反相輸入端被耦合，以感測一個代表參考電流的電壓，其同相輸入端被耦合，以感測一個電壓，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：不公告發明人，
申請(專利權)人：蘇州貝克微電子有限公司，
類型：發明
國別省市：