国产精品1024永久观看,大尺度欧美暖暖视频在线观看,亚洲宅男精品一区在线观看,欧美日韩一区二区三区视频,2021中文字幕在线观看

  • <option id="fbvk0"></option>
    1. <rt id="fbvk0"><tr id="fbvk0"></tr></rt>
      <center id="fbvk0"><optgroup id="fbvk0"></optgroup></center>
      <center id="fbvk0"></center>

      <li id="fbvk0"><abbr id="fbvk0"><dl id="fbvk0"></dl></abbr></li>

      電氣保護器件的制作方法

      文檔序號:10353360閱讀:894來源:國知局
      電氣保護器件的制作方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001] 本實用新型涉及電氣保護器件。
      【背景技術(shù)】
      [0002] 眾所周知,電子設(shè)備中通常會使用保護器件,該保護器件基本上用于避免電流過 載以及可能由此引起的任何損壞。
      [0003] 非常常用的是傳統(tǒng)保險絲,傳統(tǒng)保險絲以優(yōu)異的方式執(zhí)行保護功能;但是,它們是 不可逆的。顯然,除非更換了熔斷的保險絲,否則受保護器件的完整功能無法恢復(fù)。
      [0004] 為克服此問題,通常優(yōu)選的是使用所謂的電子保險絲(電保險絲)。這種類型的器 件充分利用功率MOSFET,該功率MOSFET被配置成限制可傳遞到受保護負載的最大電流。但 是通常,過載的開始即會導(dǎo)致功率MOSFET飽和,并且以實質(zhì)并且永久的方式修改電子保險 絲的工作點,至少直到執(zhí)行重置操作為止。如圖1中所示,在實踐中,只要功率MOSFET仍在歐 姆區(qū)中,則隨著負載(用f表示)所需的電流增大,電子保險絲能夠提供受限于保護值Imp 的電流1〇。過電流可能將功率MOSFET置于飽和狀態(tài)下。最大電流有效地受限于保護值ITRIP, 但是功率MOSFET仍然處于飽和中,并且電子保險絲可以提供的最大飽和電流I sat小于保護 值ITRIP。為了恢復(fù)初始工作條件,在這種情況下,也必須執(zhí)行重置操作。顯而易見,如果受保 護的器件的常規(guī)工作條件包括介于最大飽和電流Isat與保護值Itrip之間的電流,則在電子 保險絲跳閘之后,除非執(zhí)行重置操作,否則無法向受保護的器件適當(dāng)?shù)毓╇姟?【實用新型內(nèi)容】
      [0005] 本實用新型的目的是提供能夠克服所述的限制的一種電氣保護器件。
      [0006] 根據(jù)本實用新型的一個實施例,提供了一種電氣保護器件,該電氣保護器件包括 輸入線路、輸出端子以及功率晶體管,該功率晶體管耦合在輸入線路與輸出端子之間。感測 晶體管耦合在輸入線路與輸出端子之間,并且具有主體端子??刂萍夞詈系焦β示w管以 及感測晶體管的相應(yīng)控制端子,并且被配置成將功率晶體管的第一電流限制于保護值。主 體驅(qū)動級耦合到主體端子,并且被配置成根據(jù)功率晶體管的操作條件來偏置感測晶體管的 主體端子。
      【附圖說明】
      [0007] 為更好地理解本實用新型,現(xiàn)在將純粹地通過非限定的示例并且參考附圖來描述 本實用新型的一個實施例,其中:
      [0008] 圖1是示出關(guān)于已知保護器件的電氣量(electrical quantity)的圖表;
      [0009] 圖2是根據(jù)本實用新型的一個實施例的電子設(shè)備的混合框圖和電氣圖,該電子設(shè) 備包括保護器件;
      [0010]圖3是示出關(guān)于圖2中的保護器件的電氣量的圖表;以及
      [0011]圖4是圖2中的保護器件的一個部件的截面圖。
      【具體實施方式】
      [0012] 參見圖2,電子設(shè)備1包括根據(jù)本實用新型的一個實施例的受保護的電子器件2和 保護器件3。
      [0013] 受保護的電子器件2可以是需要避免遭受過電流的任何類型的電子器件。作為非 限定的示例,受保護的電子器件2可以是硬盤或者USB供電單元。
      [0014] 保護器件3從電源5接收輸入電壓VIN,該電源位于電子設(shè)備1的內(nèi)部(例如,電池)或 者外部(例如,市電電力線);并且向受保護的電子器件2提供輸出電流I out。
      [0015] 保護器件3包括輸入線路8、功率晶體管10、感測晶體管11、電荷栗12、控制級電路 或控制級13、主體驅(qū)動級電路或主體驅(qū)動級15以及輸出端子17。
      [0016] 輸入線路8連接到電源5,以便接收輸入電壓V?。
      [0017]在一個實施例中,功率晶體管10是N-溝道MOS晶體管,并且其漏極端子耦合到輸入 線路8,并且其源極端子耦合到輸出端子17。在所描述的示例中,功率晶體管10的漏極到源 極電壓由輸入電壓Vin與輸出端子17上的輸出電壓Vqut之間的差值給出。功率晶體管10的柵 極端子耦合到控制級13的輸出,并且通過電阻器14耦合到電荷栗12的輸出。此外,功率晶體 管10的源極端子與其相應(yīng)的主體端子短路。功率電流Ip流過功率晶體管10,并且受限于保 護值Itr 1P(另參見圖3的段落,該附圖示出了功率電流Ip(用實線表示)隨著受保護的電子器 件2所需的電流(用虛線表示)的增大的變化)。
      [0018] 在一個實施例中,感測晶體管11是低壓N-溝道MOS晶體管,并且該感測晶體管的寬 長比(aspect ratio)相較于功率晶體管10的寬長比小了系數(shù)K。此外,感測晶體管11是具有 四個可用端子的晶體管。如圖4中所示,具體而言,感測晶體管11具有:位于具有第二導(dǎo)電型 (此處為P型)主體區(qū)域22中的全部都具有第一導(dǎo)電型(此處為N+型)的源極區(qū)域20和漏極區(qū) 域21。柵極區(qū)域23布置在主體區(qū)域22上、介于源極區(qū)域20與漏極區(qū)域21之間。通常,在MOS晶 體管中,源極區(qū)域和主體區(qū)域短路,如同功率晶體管10的情況一樣(再次參見圖4,該附圖示 出了功率晶體管10的源極區(qū)域40、漏極區(qū)域41、柵極區(qū)域42和主體區(qū)域43,以及分別用10a、 IOb和IOc表示的源極端子、漏極端子和柵極端子)。然而,在感測晶體管11中,除了源極端 子、漏極端子和柵極端子(分別用lla、llb和Ilc表示)之外,還提供了一個單獨的主體端子 lld,用于獨立于源極區(qū)域20和柵極區(qū)域21地偏置主體區(qū)域22。
      [0019] 再次參見圖2,感測晶體管11的漏極端子Ilb耦合到輸入線路8,并且其源極端子 Ila通過電阻性感測元件25耦合到輸出端子17,該電阻性感測元件構(gòu)成控制級13的一部分。 感測晶體管11的柵極端子Ilc耦合到電荷栗12的輸出以及控制級13的輸出。然而,主體端子 I Id耦合到主體驅(qū)動級15的輸出。感測電流Is流過感測晶體管11。
      [0020] 電荷栗12耦合到輸入線路8,并且可以根據(jù)控制級13的狀態(tài)而被致動,以驅(qū)動功率 晶體管10和感測晶體管11。
      [0021] 控制級13包括上文已提及的電阻性感測元件25,并且還包括控制放大器26和參考 電壓發(fā)生器27,該參考電壓發(fā)生器提供參考電壓V REF。電阻性感測元件25和參考電壓發(fā)生器 27具有共同的端子,具體而言連接到輸出端子17,并且各自具有連接到控制放大器26的對 應(yīng)的輸入的另外的端子??刂品糯笃?6的輸出連接到功率晶體管10的柵極端子以及感測晶 體管11的柵極端子11a,并且通過電阻器14連接到電荷栗12的輸出??刂品糯笃?6被配置成 根據(jù)電阻性感測元件25的電壓,來驅(qū)動功率晶體管10的柵極端子以及感測晶體管11的柵極 端子。
      [0022] 主體驅(qū)動級15被配置成根據(jù)功率晶體管的漏極到源極電壓來偏置感測晶體管11 的主體端子Ild(圖4),從而避免流經(jīng)功率晶體管10的電流在功率晶體管10本身變?yōu)轱柡蜖?態(tài)時被過度限制。在一個實施例中,具體而言,主體驅(qū)動級15被配置成偏置感測晶體管11的 主體端子lld,以便功率晶體管10的功率電流Ip與感測晶體管11的感測電流Is之間的比率大 體上恒定。
      [0023] 在一個實施例中,主體驅(qū)動級15包括按照跟隨器配置的形式的主體驅(qū)動放大器31 和感測網(wǎng)絡(luò)30。感測網(wǎng)絡(luò)30可以包括電阻器33和電流發(fā)生器34,該電阻器和電流發(fā)生器串 聯(lián)在輸出端子17與處于恒定電勢下(例如,處于接地電勢下)的線路35之間。具體而言,電阻 器33連接到輸出端子,而電流發(fā)生器34連接到恒定電勢線路35。
      [0024] 主體驅(qū)動放大器31具有:第一輸入31a,具體而言,該第一輸入是非反向的輸入,連 接到介于電阻器33與電流發(fā)生器34之間的中間節(jié)點;以及第二輸入31b,具體而言,該第二 輸入是反向的輸入,直接連接到輸出;從而,獲得跟隨器配置。
      [0025] 主體驅(qū)動放大器31的輸出還耦合到感測晶體管11的主體端子lld,并且使得能夠 向主體區(qū)域22施加主體電壓Vb。
      [0026]電流發(fā)生器34供應(yīng)恒定電流IC,并且因此在主體驅(qū)動放大器31的第一輸入31a上 存在等于(Vqut-RqIc)的驅(qū)動電壓Vd,其中Ro是電阻器33的電阻。鑒于對輸出電壓Vqut的依賴 性,所以主體驅(qū)動放大器31的第一輸入31a上的電壓,指示了功率晶體管10的漏極到源極電 壓,并且從而指示了功率晶體管10的狀態(tài)(在歐姆區(qū)域中的操作,或者在飽和狀態(tài)下的操 作)。此外,由于主體驅(qū)動放大器31按照跟隨器配置的形式、并且作為緩沖器操作,所以主體 電壓Vb等于驅(qū)動電壓Vd。
      [0027]起初,功率晶體管10和感測晶體管11在輸出電流IQUT,處于標(biāo)稱值范圍內(nèi)的條件下 被偏置以在歐姆區(qū)域中操作。在這些條件下,通過感測晶體管11的感測電流Is根據(jù)系數(shù)K與 通過功率晶體管I 〇的功率電流Ip成比例。
      [0028]只要由電阻性感測元件25上的感測電流Is決定的電壓小于參考電壓Vref(圖3),那 么控制放大器26(圖2)就完全不平衡,并且在與電荷栗12共同操作的情況下,驅(qū)使功率晶體 管10和感測晶體管11在歐姆區(qū)域中操作。如果受保護的電子器件2所需要的輸出電流I qut增 大(例如,根據(jù)圖3中的斜線),則控制放大器26調(diào)整功率晶體管10和感測晶體管11的柵極端 子上的電壓,從而使得電阻性感測元件25上的電壓將不超過參考電壓V REF。當(dāng)功率電流Ip達 到保護值Itrip時,具體而言,可得出下式:
      [0029] Vref = RsIs
      [0030] 其中Rs是電阻性感測元件25的電阻。
      [0031]如果Rqnp和Rons分別是功率晶體管10和感測晶體管11 (在歐姆區(qū)域中)的導(dǎo)通狀態(tài) 電阻,則通過向包括功率晶體管10、感測晶體管11和電阻性感測元件25的網(wǎng)孔應(yīng)用基爾霍 夫電壓定律,可得出下式:
      [0033]如果將感測晶體管11與功率晶體管10之間的幾何比率Ka限定如下 [0034] Ka=Rons/Ronp (2)
      [0035]那么,根據(jù)方程式(1),可得出下式:
      [0037]如果將功率電流Ip(處于保護值Itrip)與感測電流Is之間的比率指定為Ktrip,那么 根據(jù)方程式(1)和(3)可得出下式:
      [0041] 如果受保護的電子器件2的電流要求進一步增大,則功率晶體管10進入飽和區(qū)域, 并且輸出電壓Vqut減小,從而避免所提供的輸出電流Io進一步增大。
      [0042] 在飽和區(qū)域中,功率晶體管10和感測晶體管11的操作由以下定律描述:
      [0045] 其中
      當(dāng)前第1頁1 2 
      網(wǎng)友詢問留言 已有0條留言
      • 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點贊!
      1