專(zhuān)利名稱(chēng)：電壓調(diào)節(jié)器和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及調(diào)節(jié)器，更具體地涉及轉(zhuǎn)換電源。
馬達(dá)保護(hù)電路在許多種馬達(dá)上都能發(fā)現(xiàn)，其用于檢測(cè)故障，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)停止馬達(dá)。裝有馬達(dá)保護(hù)電路的一種常用的馬達(dá)是三相馬達(dá)。用于三相馬達(dá)的馬達(dá)保護(hù)電路通常由監(jiān)測(cè)每一個(gè)繞組中電流幅值的電路組成。必須將電流限制在預(yù)先規(guī)定的范圍以?xún)?nèi)，馬達(dá)才能按規(guī)程運(yùn)行。如果有一個(gè)繞組中的電流超過(guò)預(yù)先規(guī)定的范圍，便表示馬達(dá)繞組可能出了故障。
起初，所采用的馬達(dá)保護(hù)電路本質(zhì)上是機(jī)電型。機(jī)電系統(tǒng)由分立元件裝配而成。馬達(dá)制造商一直在繼續(xù)固態(tài)馬達(dá)保護(hù)電路的開(kāi)發(fā)來(lái)降低造價(jià)和生產(chǎn)的復(fù)雜性。固態(tài)馬達(dá)保護(hù)電路的問(wèn)題在于它們需要一些電壓源向電路供電。
可以用電池作為電源，但是要求馬達(dá)的使用者定期更換電池。用單獨(dú)電源向馬達(dá)保護(hù)電路供電并不經(jīng)濟(jì)。一個(gè)好方法是從馬達(dá)繞組自身引出電源使電路運(yùn)行。馬達(dá)繞組中的電流可以用電流互感器感應(yīng)耦合到幾個(gè)繞組來(lái)監(jiān)測(cè)。模擬電流互感器的輸出作為被控電流源，其取決于馬達(dá)的負(fù)載。例如，重負(fù)載馬達(dá)需要較大電流通過(guò)繞組，它也增大了電流互感器的電流。相反地，輕負(fù)載馬達(dá)需要較小的電流通過(guò)繞組，它也減小了電流互感器的電流。這一電流也可以用來(lái)產(chǎn)生馬達(dá)保護(hù)電路的供電電壓。
從感應(yīng)電流(從馬達(dá)繞組)來(lái)產(chǎn)生被調(diào)節(jié)的電壓源的一個(gè)方法是用電流對(duì)電容器充電。與電容器并聯(lián)的齊納二極管限制電容器的電壓。超過(guò)預(yù)先規(guī)定的電壓值時(shí)，齊納二極管便擊穿。采用這一技術(shù)形成的被調(diào)節(jié)電壓并不理想，原因有兩條第一，齊納二極管在大輸入電流時(shí)功率消耗也大；第二，在馬達(dá)繞組的大運(yùn)行范圍以?xún)?nèi)電壓的調(diào)節(jié)性很差。由于齊納二極管的內(nèi)阻，在大電流時(shí)調(diào)節(jié)性很差。
如果能夠研制一種電壓調(diào)節(jié)電路，由輸入電流來(lái)提供被調(diào)節(jié)的電壓，運(yùn)行于輸入電流的大變化范圍，并且降低功率消耗，將是非常有利的。


圖1為本發(fā)明電壓調(diào)節(jié)器的方塊圖；圖2所示為圖1中電壓調(diào)節(jié)器的輸出電壓隨時(shí)間的變化曲線；圖3為本發(fā)明電壓調(diào)節(jié)器的原理圖。
圖1所示為功率消耗最小的電壓調(diào)節(jié)器11的方塊圖。電壓調(diào)節(jié)器11有一輸入端12和提供被調(diào)節(jié)電壓的輸出端13。電壓調(diào)節(jié)器由二極管14，電容器16，比較器17和18，邏輯電路19以及開(kāi)關(guān)電路21組成。
二極管14的第一端聯(lián)至輸入端12上，第二端聯(lián)至輸出端13上。二極管14用于分隔輸入端12和輸出端13。電容器16儲(chǔ)存電荷，其第一端聯(lián)至輸出端13，第二端聯(lián)接為接受供電電壓(例如，接地端)。
比較器17和18用于檢測(cè)輸出端13的電壓。在最佳實(shí)施例中，比較器17有一非反相輸入端聯(lián)接到輸出端上，有一反相輸出端聯(lián)接以接受參考電壓VREF1，還有一輸出端。比較器18有一反相輸入端聯(lián)到輸出端13上，有一非反相輸出端聯(lián)接以接受參考電壓VREF2，只有一輸出端。比較器17和18均由輸出端13提供電壓。
邏輯電路19有第一和第二輸入端，分別聯(lián)至比較器17和18的輸出端上，還有一輸出端。邏輯電路19控制開(kāi)關(guān)電路21。開(kāi)關(guān)電路21使加在輸入端12的電流對(duì)地分流。開(kāi)關(guān)電路21聯(lián)接在輸入端12和供電電壓(例如，接地)之間，其控制輸入端聯(lián)接到邏輯電路19的輸出端上。
以下講述電壓調(diào)節(jié)器11的運(yùn)行。電壓調(diào)節(jié)器11用加于輸入端12的輸入電流，在輸出端13處產(chǎn)生被調(diào)節(jié)電壓，使功率消耗為最小。雖然圖1中未畫(huà)出來(lái)，輸出端13聯(lián)接到需要被調(diào)節(jié)電壓運(yùn)行的電路上，并且使電容器16放電。必須在輸入電流的大范圍內(nèi)提供被調(diào)節(jié)電壓。例如，輸入電流可以從50微安培到大于200毫安培的范圍內(nèi)。標(biāo)準(zhǔn)的電壓調(diào)節(jié)技術(shù)在大輸入電流范圍內(nèi)并不適用，因?yàn)樵黾拥墓β蕰?huì)在大輸入電流情況下被消耗掉。例如，與電容器16并聯(lián)的齊納二極管可以提供被調(diào)節(jié)電壓已是眾所周知的。齊納二極管在大輸入電流下產(chǎn)生的功率消耗帶來(lái)了功率消耗問(wèn)題。10伏的齊納二極管通過(guò)200毫安電流時(shí)，功率消耗為2瓦特。電壓調(diào)節(jié)器11不需要高電源組成裝置。
參考圖1，在輸入端12上加輸入電流。根據(jù)在輸出端13上的被調(diào)節(jié)電壓，有兩種運(yùn)行模式。第一種運(yùn)行模式是輸入電流通過(guò)二極管14對(duì)電容器16充電，電容器16儲(chǔ)存電荷供電給聯(lián)在輸出端13上的電路(未畫(huà)出)。比較器17檢測(cè)在輸出端13上的被調(diào)節(jié)電壓。比較器17向邏輯電路19提供信號(hào)，指示被調(diào)節(jié)電壓已經(jīng)超過(guò)了基準(zhǔn)電壓VREF1。然后，邏輯電路19向開(kāi)關(guān)電路21提供控制信號(hào)，使開(kāi)關(guān)電路21實(shí)現(xiàn)將輸入電流對(duì)地分流。這樣，電容器16不再由輸入電流充電。二極管14防止轉(zhuǎn)換電路使電容器放電。必須注意到在最佳實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)電路21使輸入端12接近于地電位。在分流時(shí)，使開(kāi)關(guān)電路21的電壓降最小以降低功率消耗。邏輯電路19能使開(kāi)關(guān)電路21將輸入電流分流，直至被調(diào)節(jié)電壓低于基準(zhǔn)電壓VREF2為止。
在第二種運(yùn)行模式中，電容器16向聯(lián)接在輸出端13上的電路(未畫(huà)出)供電(開(kāi)關(guān)電路21將輸入電流對(duì)地分流)。電容器16放電，被調(diào)節(jié)電壓從接近于VREF1的峰值下降。比較器18檢測(cè)輸出端13上的被調(diào)節(jié)電壓。比較器18向邏輯電路19提供信號(hào)，指示被調(diào)節(jié)電壓已經(jīng)低于基準(zhǔn)電壓VREF2。然后邏輯回路19向開(kāi)關(guān)電路21提供一個(gè)控制信號(hào)，使開(kāi)關(guān)電路21不再分流。輸入電流給電容器16充電，使被調(diào)節(jié)電壓從約等于VREF2的最小值升高。重復(fù)這一循環(huán)，即將電容器16充電到電壓VREF1，輸入電流通過(guò)開(kāi)關(guān)電路21對(duì)地分流，電容器16放電到VREF2，以及開(kāi)關(guān)電路21截止以使輸入電流對(duì)電容器16再充電。
圖2所示為圖1中低功率電壓調(diào)節(jié)器11的輸出端13上的電壓隨時(shí)間的變化曲線。起初，電容器16(圖1)為地電位。在輸入端12(圖1)上的輸入電流對(duì)電容器16充電，直到輸出端13的電壓超過(guò)VREF1為止，此時(shí)，開(kāi)關(guān)電路21(圖1)對(duì)輸入電流分流。如上文所述，輸出端13的被調(diào)節(jié)電壓保持在VREF1和VREF2之間。
圖3為消耗低功率的電壓調(diào)節(jié)器31的原理圖。電壓調(diào)節(jié)器31有輸入端32和輸出端33。電壓調(diào)節(jié)器31由二極管34，電容器36，比較器37和38，分壓器39，邏輯電路41和開(kāi)關(guān)電路42組成。
二極管34的第一端聯(lián)到輸入端32，第二端聯(lián)到輸出端33。二極管34用于分隔輸入端32和輸出端33。電容器36蓄存電荷，其第一端至輸出端33，第二端聯(lián)接為接受供電電壓(例如，接地)。
比較器37和38包括晶體管44，46，49和52-54，每一個(gè)晶體管有集電極，基極和射極，分別對(duì)應(yīng)第一電極，控制電極和第二電極。比較器37包括晶體管44和46，電流鏡式電路43，以及電阻47和48。在最佳實(shí)施例中，電流鏡式電路43晶體管49組成。晶體管49是分裂集電極PNP晶體管，其中，第一個(gè)集電極對(duì)應(yīng)于第一電極，第二集電極對(duì)應(yīng)于第三電極。晶體管49反射晶體管44的集電極電流到節(jié)點(diǎn)66，第一集電極聯(lián)到節(jié)點(diǎn)64，第二集電極聯(lián)于節(jié)點(diǎn)66，基極聯(lián)于節(jié)點(diǎn)64，射極聯(lián)于輸出端33。晶體管44和46是npn晶體管。晶體管44的發(fā)射區(qū)面積或?qū)щ娒娣e(NA)比晶體管46的發(fā)射區(qū)面積(A)大N倍。晶體管44的集電極聯(lián)于節(jié)點(diǎn)64，基極聯(lián)于節(jié)點(diǎn)68。晶體管46的集電極聯(lián)于節(jié)點(diǎn)66，基極聯(lián)于節(jié)點(diǎn)68，射極聯(lián)于節(jié)點(diǎn)67。電阻47的第一端聯(lián)于晶體管44的射極，第二端聯(lián)于節(jié)點(diǎn)67。電阻48的第一端聯(lián)于節(jié)點(diǎn)67，第二端聯(lián)接為接受供電電壓(例如，接地)。
比較器38在設(shè)計(jì)上與比較器37相同。比較器38包括晶體管53和54、電流鏡式電路51、電阻56和57。在最佳實(shí)施例中，電流鏡式電路51由晶體管52組成。晶體管52是分裂集電極PNP晶體管，其中，第一集電極對(duì)應(yīng)于第一電極，第二集電極對(duì)應(yīng)于第三電極。晶體管52將晶體管54的集電極電流反射到節(jié)點(diǎn)71，其第一集電極聯(lián)于節(jié)點(diǎn)72，第二集電極聯(lián)于節(jié)點(diǎn)71，基極聯(lián)于節(jié)點(diǎn)72，發(fā)射極聯(lián)于輸出端33。晶體管53和54為NPN晶體管。晶體管54的發(fā)射區(qū)面積或?qū)щ娒娣e(XA)比晶體管53的射極面積(A)大X倍。晶體管54的集電極聯(lián)于節(jié)點(diǎn)72，基極聯(lián)于節(jié)點(diǎn)69。晶體管53的集電極聯(lián)于節(jié)點(diǎn)71，基極聯(lián)于節(jié)點(diǎn)69，發(fā)射極聯(lián)于節(jié)點(diǎn)73。電阻56的第一端聯(lián)于晶體管54的發(fā)射極，第二端聯(lián)于節(jié)點(diǎn)73。電阻57的第一端聯(lián)于節(jié)點(diǎn)73，第二端聯(lián)接為接受供電電壓(例如，接地)。
分壓電路39提供了與輸出端33電壓對(duì)應(yīng)的比例電壓。在最佳實(shí)施例中，分壓電路39是一個(gè)電阻分壓器。也可以采用其它分壓電路，例如比例晶體管。分壓電路39由電阻58，59和61組成。電阻61的第一端聯(lián)于輸出端33，第二端聯(lián)于節(jié)點(diǎn)69。電阻59的第一端聯(lián)于節(jié)點(diǎn)69，第二端聯(lián)于節(jié)點(diǎn)68。電阻58的第一端聯(lián)于節(jié)點(diǎn)68，第二端聯(lián)接為接受電源電壓(例如，接地)。電阻分壓器將在輸出端33上的被調(diào)節(jié)電壓減小后加到比較器37和38上，并不會(huì)造成溫度漂移誤差，這是因?yàn)殡娮?8，59和61隨溫度作相同的變化。
邏輯電路41控制開(kāi)關(guān)電路42。在最佳實(shí)施例中，邏輯電路41為觸發(fā)器62。觸發(fā)器62有設(shè)置輸入端，聯(lián)于節(jié)點(diǎn)66，復(fù)位輸入端，聯(lián)于節(jié)點(diǎn)71，及一個(gè)Q輸出端。觸發(fā)器62由輸出端33的電壓供電。
開(kāi)關(guān)電路42使電流對(duì)地分流。當(dāng)分流電流使電壓調(diào)節(jié)器31的功率消耗為最小的時(shí)候，開(kāi)關(guān)電路42上的電壓幅值小。換言之，當(dāng)開(kāi)關(guān)電路42導(dǎo)通時(shí)，將輸入端32拉到地。在最佳實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)電路42是一個(gè)晶體管63。晶體管63為NPN晶體管，有集電極、基極和發(fā)射極，對(duì)應(yīng)于第一電極，控制電極和第二電極。晶體管63的集電極聯(lián)于輸入端32，基極聯(lián)于觸發(fā)器62的Q輸出端，發(fā)射極聯(lián)接為接受供電電壓(例如，接地)。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，很顯然可以采用其它變化作為對(duì)地分流，例如SCR，MOSFET，或機(jī)械開(kāi)關(guān)。
下面講述電壓調(diào)節(jié)器31的運(yùn)行。輸入電流加于輸入端32，以對(duì)電容器36充電。二極管34將輸入端32和輸出端33隔離。電容器36作用如同電池，在沒(méi)有輸入電流時(shí)仍保持輸出端33的被調(diào)節(jié)電壓。
比較器37決定了被調(diào)節(jié)電壓的上界。比較器37用于在輸出端33的被調(diào)節(jié)電壓大于第一預(yù)先規(guī)定電壓值時(shí)便檢測(cè)。比較器37響應(yīng)于分壓電路39在節(jié)點(diǎn)68提供的電壓。當(dāng)輸出端33的被調(diào)節(jié)電壓等于在第一予先規(guī)定電壓時(shí)，分壓電路39在節(jié)點(diǎn)68處提供了第一基準(zhǔn)電壓VREF1。比較器37向邏輯電路41提供零邏輯電平，表示在輸出端33的被調(diào)節(jié)電壓已經(jīng)超過(guò)第一預(yù)先規(guī)定電壓。由比較器37所提供的零邏輯電平設(shè)置邏輯電路41的觸發(fā)器62，從而使開(kāi)關(guān)電路42中的晶體管63導(dǎo)通。在最佳實(shí)施例中，晶體管63將輸入電流對(duì)地分流，使得晶體管63的集電極到發(fā)射極間電壓降盡可能地小，以使功率消耗為最小。在這一狀態(tài)下，電容器36不再由輸入電流充電。
在當(dāng)分壓電路39在節(jié)點(diǎn)68的電壓低于VREF1時(shí)，比較器37向邏輯電路41提供1邏輯電平。在最佳實(shí)施例中，比較器37從零邏輯電平反轉(zhuǎn)到1邏輯電平并不影響邏輯電路41。邏輯電路41將開(kāi)關(guān)電路42保持在導(dǎo)通狀態(tài)。
比較器38決定了被調(diào)節(jié)電壓的下界。比較器38用于在輸出端33的被調(diào)節(jié)電壓小于第二預(yù)先規(guī)定電壓值時(shí)檢測(cè)。導(dǎo)通開(kāi)關(guān)電路42(如上面所述)，使輸入電流不對(duì)電容器36充電。電容器36向電壓調(diào)節(jié)器電路31和其它聯(lián)于輸出端33的電路(未畫(huà)出)充電。電容器36隨時(shí)間的放電降低了輸出端33的被調(diào)節(jié)電壓。當(dāng)輸出端33的被調(diào)節(jié)電壓等于第二預(yù)定電壓值時(shí)，分壓電路39在節(jié)點(diǎn)69處提供了第二基準(zhǔn)電壓VREF2。當(dāng)被調(diào)節(jié)電壓小于第三預(yù)先規(guī)定電壓值時(shí)，比較器38提供1邏輯電平到觸發(fā)器62的復(fù)位輸入端。該1邏輯電平關(guān)斷開(kāi)關(guān)電路42，使輸入電流對(duì)電容器36充電。
當(dāng)分壓電路39在節(jié)點(diǎn)69處超過(guò)VREF2時(shí)，比較器38向邏輯電路41提供一個(gè)零邏輯電平。在最佳實(shí)施例中，比較器38從1邏輯電平反轉(zhuǎn)到零邏輯電平并不影響邏輯電路41。邏輯電路41將開(kāi)關(guān)電路42保持在關(guān)斷狀態(tài)。
通過(guò)選擇晶體管44和46的具體導(dǎo)電面積之比，以及電阻47和48的具體大小，將比較器37設(shè)計(jì)成提供零邏輯電平表示被調(diào)節(jié)電壓已經(jīng)超過(guò)了第一預(yù)先規(guī)定電壓值。比較器37的內(nèi)部開(kāi)關(guān)點(diǎn)由在第一基準(zhǔn)電壓VREF1下等電流偏置晶體管44和46確定。滿(mǎn)足這一條件時(shí)，節(jié)點(diǎn)68的電壓(V68)由方程式1來(lái)表示V68＝VREF1＝2*(R48/R47)*(kT/q)*In(N)+Vbe(T46)1)N是晶體管44和46的導(dǎo)電面積(發(fā)射區(qū)面積)之比，其中，晶體管44的導(dǎo)電面積比晶體管46大N倍。T為溫度，K為波茲曼常數(shù)，q為電荷，Vbe(T46)為晶體管46的基極與發(fā)射極間的電壓。方程式的第一項(xiàng)(2*(R48/R47)*(KT/q)*Ln(N))為正溫度系數(shù)，第二項(xiàng)(Vbe(T46))為負(fù)溫度系數(shù)。選擇VREF1等于硅的帶隙電壓(約為1.2V)，使正和負(fù)的溫度系數(shù)抵消，在內(nèi)部開(kāi)關(guān)點(diǎn)得到零溫度系數(shù)。
在比較器37的內(nèi)部開(kāi)關(guān)點(diǎn)上或下運(yùn)行產(chǎn)生一個(gè)輸出邏輯狀態(tài)。例如，當(dāng)分壓器電路39所提供的電壓大于第一基準(zhǔn)電壓VREF1時(shí)，晶體管46的電流大于晶體管44的電流。這便對(duì)應(yīng)于在輸出端33的被調(diào)節(jié)電壓超過(guò)第一預(yù)先規(guī)定電壓時(shí)的條件。在此狀態(tài)下，晶體管46的電流大于晶體管44的電流。因?yàn)殡娮?7退化了晶體管44的指數(shù)電壓—電流特性，正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所周知的。從晶體管44的電流使晶體管49偏置，晶體管49提供電流基本等于節(jié)點(diǎn)66的幅值。這樣一來(lái)，由晶體管49提供的電流小于晶體管46的電流，造成節(jié)點(diǎn)66的負(fù)電壓反轉(zhuǎn)，產(chǎn)生零邏輯電平。
相反，當(dāng)分壓電路所提供的電壓小于第一基準(zhǔn)電壓VREF1時(shí)，晶體管44的電流大于晶體管46的電流。這便對(duì)應(yīng)于被調(diào)節(jié)電壓小于第一預(yù)先規(guī)定電壓值。在此狀態(tài)下，晶體管44的電流大于晶體管46的電流，因?yàn)榫w管44的導(dǎo)電面積(發(fā)射區(qū)面積)比晶體管46大，使電阻47上的電壓不能大到足以使晶體管44明顯地去偏置。晶體管49反射晶體管44到節(jié)點(diǎn)66的電流。因而，晶體管49所提供的電流大于晶體管46的電流，造成節(jié)點(diǎn)66上的正反轉(zhuǎn)，產(chǎn)生1邏輯電平。
比較器38的運(yùn)行與比較器37相似，只是內(nèi)部開(kāi)關(guān)點(diǎn)改變?yōu)榈诙鶞?zhǔn)電壓VREF2。在第二基準(zhǔn)電壓VREF2時(shí)，比較器38的內(nèi)部開(kāi)關(guān)點(diǎn)由等電流偏置晶體管53和54確定。這一條件滿(mǎn)足時(shí)，節(jié)點(diǎn)69的電壓(V69)由方程式2表示。V69＝VREF2＝2*(R57/R56)*(kT/q)*In(X)+Vbe(T53)2)X是晶體管53和54的導(dǎo)電面積(發(fā)射區(qū)面積)之比，其中，晶體管54的導(dǎo)電面積比晶體管53大X倍。晶體管52將晶體管54的電流反射到節(jié)點(diǎn)71。在比較器38的第一運(yùn)行模式下(如上所述)，晶體管53的電流比晶體管54大。當(dāng)分壓器電路39的節(jié)點(diǎn)69處電壓大于VREF2時(shí)，便造成節(jié)點(diǎn)71的負(fù)電壓反轉(zhuǎn)，產(chǎn)生零邏輯狀態(tài)。在比較器38的第二運(yùn)行狀態(tài)下，晶體管54的電流大于晶體管53。當(dāng)節(jié)點(diǎn)69的電壓小于VREF2時(shí)，節(jié)點(diǎn)71產(chǎn)生正電壓反轉(zhuǎn)，產(chǎn)生1邏輯電平。
到此已經(jīng)介紹了電壓調(diào)節(jié)器電路。這一電壓調(diào)節(jié)器電路可以經(jīng)受高電流輸入驅(qū)動(dòng)，但并不消耗大量功率，不需要大電源裝置，并且是自偏置的(并不需要外部電壓源)。
在圖示并敘述了本發(fā)明的特定實(shí)施例的同時(shí)，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以作進(jìn)一步的修正及改進(jìn)?？梢岳斫?，本發(fā)明不僅局限于所示的特定形式，企圖使附屬的權(quán)利要求能包括不偏離本發(fā)明精神和范圍的全部修正。
權(quán)利要求
1.電壓調(diào)節(jié)器電路(11)，有接受輸入電流的輸入端，和提供被調(diào)節(jié)電壓的輸出端，其特征在于二極管(14)，有第一端和第二端，分別聯(lián)于電壓調(diào)節(jié)器電路(11)的輸入端和輸出端上；電容器(16)，用于儲(chǔ)存電荷，有一端聯(lián)于電壓調(diào)節(jié)器電路(11)的輸出端上；響應(yīng)被調(diào)節(jié)電壓的第一比較器(17)，用于當(dāng)被調(diào)節(jié)電壓大于第一基準(zhǔn)電壓時(shí)，檢測(cè)；響應(yīng)被調(diào)節(jié)電壓的第二比較器(18)，當(dāng)被調(diào)節(jié)電壓小于第二基準(zhǔn)電壓時(shí)，檢測(cè)；響應(yīng)所述第一和第二比較器的邏輯電路(19)，用于提供控制信號(hào)；響應(yīng)所述控制信號(hào)的開(kāi)關(guān)電路(21)，用于將電壓調(diào)節(jié)器回路的輸入電流分流，免于向所述電容器充電。
2.電壓調(diào)節(jié)器電路(31)，有接受輸入電流的輸入端，和提供被調(diào)節(jié)電壓的輸出端，其特征在于二極管(34)的第一端和第二端，分別聯(lián)于電壓調(diào)節(jié)器電路(31)的輸入端和輸出端上；電容器(36)用于儲(chǔ)存電荷，有一端聯(lián)于電壓調(diào)節(jié)器電路的輸出端上；分壓器電路(39)用于提供第一電壓和第二電壓，所述第一和第二電壓各自與被調(diào)節(jié)電壓有預(yù)先規(guī)定的比例；響應(yīng)所述第一電壓的第一比較器(37)，用于當(dāng)被調(diào)節(jié)電壓大于第一預(yù)先規(guī)定電壓時(shí)，檢測(cè)；響應(yīng)所述第二電壓的第二比較器(38)，用于當(dāng)被調(diào)節(jié)電壓小于第二預(yù)先規(guī)定電壓時(shí)，檢測(cè)；響應(yīng)所述第一和第二比較器(37，38)的邏輯電路(41)，用于提供控制信號(hào)；響應(yīng)所述控制信號(hào)的開(kāi)關(guān)電路(42)，用于使電壓調(diào)節(jié)器電路(31)的輸入電流分流，免于向電容器(36)充電。
3.權(quán)利要求2所述的電壓調(diào)節(jié)器電路，其特征在于所述分壓器電路(31)包括電阻分壓器，所述電阻分壓器包括第一電阻(61)，其第一端聯(lián)到電壓調(diào)節(jié)器電路(31)的輸出端，第二端用于提供所述第二電壓；第二電阻(59)，其第一端聯(lián)到所述第一電阻(61)的所述第二端上，其第二端提供所述第一電壓；還有第三電阻(58)，其第一端聯(lián)到所述第二電阻(59)的所述第二端上，其第二端聯(lián)接以接受電源。
4.權(quán)利要求2所述的電壓調(diào)節(jié)器電路(31)，其特征在于所述第一比較器(37)包括電流鏡式電路(43)，有第一端和第二端；所述第二導(dǎo)電型的第一晶體管(44)，其第一電極聯(lián)至所述電流鏡式電路的所述第一端上，有一響應(yīng)所述第一電壓的控制電極，還有一第二電極；所述第二導(dǎo)電型的第二晶體管(46)，其第一電極聯(lián)至所述電流鏡式電路(43)的所述第二端上，有一響應(yīng)所述第一電壓的控制電極，還有一第二電極；第一電阻(47)，其第一端聯(lián)至所述第一晶體管的所述第二電極上，其第二端聯(lián)至所述第二晶體管(46)的所述第二電極上；第二電阻(48)，其第一端聯(lián)至所述第二晶體管的所述第二電極上，有第二端聯(lián)接的接受電源電壓。
5.權(quán)利要求4所述的電壓調(diào)節(jié)器電路(31)，其特征在于所述第一比較器(37)的所述第一和第二晶體管(44，46)有一預(yù)定比率的導(dǎo)電面積，所述第一晶體管(44)的導(dǎo)電面積大于所述第二晶體管(46)的導(dǎo)電面積。
6.權(quán)利要求2所述的電壓調(diào)節(jié)器電路，其特征在于所述第二比較器(38)包括電流鏡式電路(51)，有第一端和第二端；第二導(dǎo)電型的第一晶體管(54)，其第一電極聯(lián)至所述電流鏡式電路(51)的所述第一端，有一響應(yīng)所述第二電壓的控制電極，還有一第二電極；所述第二導(dǎo)電型的第二晶體管(53)，其第一電極聯(lián)至所述電流鏡式電路(51)的所述第二端，有一響應(yīng)所述第二電壓的控制電極，還有一第二電極；第一電阻(56)，其第一端聯(lián)至所述第一晶體管(54)的所述第二電極，其第二端聯(lián)至所述第二晶體管(53)的所述第二電極；第二電阻(57)，其第一端聯(lián)至所述第二晶體管(53)的所述第二電極，其第二端聯(lián)接以接受電源電壓。
7.權(quán)利要求2所述的電壓調(diào)節(jié)器電路，其特征在于當(dāng)被調(diào)節(jié)電壓大于所述第一預(yù)定電壓時(shí)，所述邏輯電路(41)響應(yīng)所述第一比較器(37)，使所述開(kāi)關(guān)電路(42)導(dǎo)通，將輸入電流分流，免于向所述電容器(36)充電。
8.權(quán)利要求2所述的電壓調(diào)節(jié)器電路(31)，其特征在于所述邏輯電路(41)包括觸發(fā)器(62)，它有一響應(yīng)所述第一比較器(37)的設(shè)置輸入端，有一響應(yīng)所述第二比較器(38)的復(fù)位輸入端，還有一Q輸出端。
9.權(quán)利要求2所述的電壓調(diào)節(jié)器電路，其特征在于所述開(kāi)關(guān)電路(42)包括一晶體管(63)，其第一電極聯(lián)至電壓調(diào)節(jié)器電路(31)的輸入端，有響應(yīng)所述邏輯電路(41)的控制電極，還有第二電極聯(lián)接以接受電源電壓。
10.一種產(chǎn)生被調(diào)節(jié)電壓的方法，其特征在于提供電流以產(chǎn)生充電電壓；檢測(cè)所述充電電壓；當(dāng)所述充電電壓超過(guò)第一預(yù)先規(guī)定電壓值時(shí)，使所述電流分流；當(dāng)所述充電電壓低于第二預(yù)先規(guī)定電壓值時(shí)，停止對(duì)所述電流分流。
全文摘要
電壓調(diào)節(jié)器(11)，有輸入端(12)和輸出端(13)。其特征在于，有二極管(14)，電容器(16)，第一比較器(17)，第二比較器(18)，邏輯電路(9)和開(kāi)關(guān)電路(21)。電容器(16)由經(jīng)過(guò)二極管(14)的輸入電流充電。當(dāng)電容器(16)上的電壓超過(guò)第一基準(zhǔn)電壓時(shí)，接通開(kāi)關(guān)電路(21)，將輸入電流分流，免于向電容器(19)充電。當(dāng)電容器(16)上的電壓低于第二基準(zhǔn)電壓時(shí)，關(guān)斷開(kāi)關(guān)電路(21)，使輸入電流向電容器(19)充電。這樣，使輸出端(13)上的電壓維持在第一和第二預(yù)定電壓值之間。
文檔編號(hào)H02M3/156GK1112250SQ9510112
公開(kāi)日1995年11月22日 申請(qǐng)日期1995年1月6日 優(yōu)先權(quán)日1994年1月10日
發(fā)明者特洛伊·L·斯托克斯塔德, 羅伯特·L·維恩, 托馬斯·D·皮蒂 申請(qǐng)人:莫托羅拉公司