專利名稱：限制電子裝置損耗功率的方法及電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明有關一限制電子裝置損耗功率的方法及電路，尤其是有關一適用于功率輸出裝置的保護電路及限制其損耗功率的方法。
背景技術：
對現今工業(yè)界所采用的高功率輸出裝置而言，其體積皆朝向小型化的趨勢發(fā)展，并且所需電流與所輸出的功率也越做越大。也因此，一個適當的保護機制成為必要以保護集成電路避免其輸出的電流過大而產生過熱的現象。
圖1所示為內含保護電路的現有功率輸出裝置的電流波形。如電流曲線101所示的瞬間突起的現象，即為當功率輸出裝置承受過大的電流時所產生的異?，F象，也就是說，其電流負載已超過所設定的限制。因此，保護電路會將功率輸出裝置關閉(如線段102所示)。但當功率輸出裝置處于關閉狀態(tài)時，溫度又會下降，使功率輸出裝置進入導通狀態(tài)，而當電流過大的異常狀態(tài)仍然存在時，再以所設定的額定電流輸出(如線段103所示)。若集成電路受到額定電流的長時間通過，則其溫度將再度升高。若達到集成電路內保護電路的臨限溫度時，將再使功率輸出裝置關閉。這樣將會使得所謂熱振蕩的效應發(fā)生，而造成電流在臨限溫度附近劇烈振蕩的情形。
為了解決電流在臨限溫度附近劇烈振蕩的情形，現今業(yè)界所廣泛采用的方法為在保護裝置當中，加入一遲滯電路，如線段104所示。然而，縱使保護電路內含遲滯機制，依然無法完全消除如線段104所示的電流劇烈振蕩現象。在集成電路的設計上，若功率輸出裝置在過熱的情況下長期使用，這樣的電流振蕩問題將會造成永久性的損害。與此同時，集成電路將因晶片與封裝的熱膨脹系數不同而產生龜裂。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一目的在于提供一用以控制電子裝置的損耗功率的方法和一保護電路，可控制電子裝置的輸出電流與臨限溫度進而限制電子裝置的損耗功率，以緩和電子裝置的輸出電流于臨限溫度附近的劇烈振蕩。
根據本發(fā)明一方面的一種保護電路，適用于一電子裝置，用以控制該電子裝置的損耗功率，其特點是它包括一信號放大裝置，用以處理一隨該電子裝置的溫度變化的電子信號而產生一經過放大的電子信號；以及一脈沖信號產生裝置，電連接于該信號放大裝置，用以接受該經過放大的電子信號而產生一脈沖信號，以控制該電子裝置的一開關電路的損耗功率。
根據上述構想，該電子裝置系為一功率輸出裝置。
根據上述構想，該信號放大裝置系為一運算放大器。
較佳者，該開關電路系與一負載電連接，而該負載可為一被動負載或為一主動負載。
根據上述構想，該脈沖信號產生裝置為一比較器。
根據本發(fā)明另一方面的一種保護電路，適用于一電子裝置，用以控制該電子裝置的損耗功率，其特點是包括一信號放大裝置，用以接受一第一電壓信號與一第二電壓信號以產生用以控制該電子裝置的一開關電路的導通電阻值的電子信號；其中，該第一電壓信號與該第二電壓信號是隨該電子裝置的溫度變化而產生交越。
根據本發(fā)明又一方面的一種控制電子裝置的損耗功率的方法，其特點是包括下列步驟提供一信號放大裝置；提供一固定的參考電壓信號；將一隨該電子裝置的溫度變化的電子信號與該參考電壓信號的差異通過該信號放大裝置放大而得到一經過放大的電子信號；提供一脈沖產生裝置；提供一調變信號；通過該脈沖產生裝置將該經過放大的電子信號以該調變信號調變而產生一脈沖信號；以及以該脈沖信號控制該電子裝置的一開關電路的損耗功率。
根據上述構想，該信號放大裝置為一運算放大器。
根據上述構想，該脈沖產生裝置為一比較器。
根據上述構想，該調變信號為一鋸齒波。
根據本發(fā)明再一方面的一種控制電子裝置的損耗功率的方法，其特點是包括下列步驟提供一第一電壓信號；提供一隨該電子裝置的溫度變化而與該第一電壓信號產生交越的一第二電壓信號；提供一信號放大裝置；以及將該第一電壓信號與第二電壓信號的差異通過該信號放大裝置放大而產生用以控制該電子裝置的一開關電路的導通電阻值的電子信號。
為更清楚理解本發(fā)明的目的、特點和優(yōu)點，下面將結合附圖對本發(fā)明的較佳實施例進行詳細說明。


圖1為現有的具有保護電路的功率輸出裝置電流波形圖；圖2為本發(fā)明的適用于功率輸出裝置的保護電路的一較佳實施例電路示意圖；圖3為本發(fā)明的適用于功率輸出裝置的保護電路的另一較佳實施例電路示意圖；以及圖4為本發(fā)明的具有保護電路的功率輸出裝置電流波形圖。
具體實施例方式
如圖2所示為本發(fā)明的限制電子裝置損耗功率的電路的一較佳實施例。在本實施例中采用脈寬調制(PWM)(pulse width modulation)的方法，以限制輸出的平均電流，使得電流平均值下降。其中電子裝置(在本實施例中為一功率輸出裝置)內的開關電路207，其可為一NMOS、PMOS、BJT或其它相似電路所組成，而其負載RL208可為一被動負載或主動負載。運算放大器(OPAMP)200的一輸入為一不隨溫度變化的參考電壓，而另一輸入為一電壓強度隨集成電路的溫度變化的電壓函數V(T)。而運算放大器即將參考電壓與電壓函數的電壓值間的差異放大而產生一輸出電壓205。該輸出電壓205輸入一比較器203后與一鋸齒波204做比較，而產生一脈沖信號輸出以脈沖寬度調制(PulseWidth Modulation，PWM)的方法便于控制電子裝置的開關電路207。
圖3為本發(fā)明的限制電子裝置損耗功率的另一較佳實施例。在本實施例中采用按電阻調制(ORM)(on resistance modulation)的方法，以調變電子裝置中開關電路的導通電阻值以控制其損耗功率。其中開關電路、負載、以及運算放大器皆與圖2相同，而以具有負溫度系數的溫度感測組件304(在本實施例中為一BJT)的基極-射極(VBE)電壓(即為電壓源303)為運算放大器300的一輸入。當電子裝置(在本實施例中為一功率輸出裝置)的開關電路流過大電流時，會產生等效功率(PSW)于電子裝置上，且其以熱量的形式表現出。開關電路的功率損耗可以以下式表示的P＝IOUT×VSW＝IOUT×(VS-IOUT×RL)(1)其中IOUT為電子裝置所輸出的電流，VS為輸入電壓。
一般而言，將功率轉換成溫度的等效電路，可用一相依電流源309與一熱阻307表示。相依電流源309代表消耗于集成電路上的功率PSW，而由集成電路到封裝外的等效熱阻RθJA會依封裝的不同而有差異。若使用表面黏著的小封裝(small out-line)而言，熱阻會在150℃/W左右。此等效電路所得到的溫度差ΔT704，為集成電路的溫度變化量。而具有正溫度系數的電壓產生組件所產生的電壓VPTAT0305與集成電路的溫度變化量ΔT704相結合，而以306表示。則最大臨限功率PSW_max為`Prw_max=TJmax-TARθJA---(2)]]>其中TJmax為所設計的臨限溫度，TJ為集成電路封裝內的溫度，TA為集成電路封裝外的環(huán)境溫度。
運算放大器300的輸入為VPTAT(其值為VPTAT0+TC×ΔT，TC為溫度系數)與VBE，其中VPTAT為一隨溫度上升而電壓值上升的電壓信號，VBE為一隨溫度上升而電壓值下降的電壓信號。實際上，該運算放大器300的兩輸入電壓信號并不限制于一隨溫度上升而電壓值上升的電壓信號與一隨溫度上升而電壓值下降的電壓信號，只要兩輸入電壓信號會隨著電子裝置的溫度變化而產生交越即可?？赏ㄟ^熱反饋回路去調整電子裝置的開關電路311的導通電阻值。當溫度升高，VPTAT與VBE將趨近于相等而使得運算放大器300在線性區(qū)操作，而借助控制開關電路311的導通導通電阻值。由式子(1)與(2)可知此熱反饋回路具有限制供率輸出裝置輸出功率的功能，且依據所設計的臨限溫度與所使用封裝<p>表I

本文所述的方法特別適用于煅燒薄壁多通道陶瓷體和具有厚截面的陶瓷制品。文中使用的煅燒指一種將陶瓷制品加熱到某一溫度使給定的陶瓷密致樺(燒結)和/或轉變成所需結晶相的方法。
應理解，雖然本發(fā)明結合某些闡述性和特定的實施方式進行了描述，但本發(fā)明并不受到它們的限制。例如，雖然本發(fā)明從微波方面描述控制方法，但應考慮這種控制方法適合使用其它高頻率的波長，如毫米波。應理解在不偏離所附權利要求所限定的本發(fā)明的主要精神和范圍內可進行各種修改。
權利要求
1.一種保護電路，適用于一電子裝置，用以控制該電子裝置的損耗功率，其特征在于它包括一信號放大裝置，用以處理一隨該電子裝置的溫度變化的電子信號而產生一經過放大的電子信號；以及一脈沖信號產生裝置，電連接于該信號放大裝置，用以接受該經過放大的電子信號而產生一脈沖信號，以控制該電子裝置的一開關電路的損耗功率。
2.如權利要求1所述的保護電路，其特征在于，該電子裝置為一功率輸出裝置。
3.如權利要求1所述的保護電路，其特征在于，該信號放大裝置為一運算放大器。
4.如權利要求1所述的保護電路，其特征在于，該開關電路與一負載電連接。
5.如權利要求4所述的保護電路，其特征在于，該負載為一被動負載或主動負載。
6.如權利要求1所述的保護電路，其特征在于，該脈沖信號產生裝置為一比較器。
7.一種保護電路，適用于一電子裝置，用以控制該電子裝置的損耗功率，其特征在于包括一信號放大裝置，用以接受一第一電壓信號與一第二電壓信號以產生用以控制該電子裝置的一開關電路的導通電阻值的電子信號；其中，該第一電壓信號與該第二電壓信號是隨該電子裝置的溫度變化而產生交越。
8.如權利要求7所述的保護電路，其特征在于，該第一電壓信號是由一具有正溫度系數的電壓產生組件所產生，而該第二電壓信號是由一具有負溫度系數的電壓產生組件所產生。
9.如權利要求8所述的保護電路，其特征在于，該具有負溫度系數的電壓產生組件為一雙極接面晶體管。
10.如權利要求7所述的保護電路，其特征在于，該信號放大裝置為一運算放大器，而該開關電路是與一負載電連接。
11.一種控制電子裝置的損耗功率的方法，其特征在于包括下列步驟提供一信號放大裝置；提供一固定的參考電壓信號；將一隨該電子裝置的溫度變化的電子信號與該參考電壓信號的差異通過該信號放大裝置放大而得到一經過放大的電子信號；提供一脈沖產生裝置；提供一調變信號；通過該脈沖產生裝置將該經過放大的電子信號以該調變信號調變而產生一脈沖信號；以及以該脈沖信號控制該電子裝置的一開關電路的損耗功率。
12.如權利要求11所述的方法，其特征在于，該信號放大裝置為一運算放大器，而該脈沖產生裝置為一比較器。
13.如權利要求11所述的方法，其特征在于，該調變信號為一鋸齒波。
14.一種控制電子裝置的損耗功率的方法，其特征在于包括下列步驟提供一第一電壓信號；提供一隨該電子裝置的溫度變化而與該第一電壓信號產生交越的一第二電壓信號；提供一信號放大裝置；以及將該第一電壓信號與第二電壓信號的差異通過該信號放大裝置放大而產生用以控制該電子裝置的一開關電路的導通電阻值的電子信號。
15.如權利要求14所述的方法，其特征在于，該第一電壓信號是由一具有正溫度系數的電壓產生組件所產生，而該第二電壓信號是由一具有負溫度系數的電壓產生組件所產生。
全文摘要
一限制電子裝置損耗功率的方法及電路，采用脈寬調制控制該電子裝置的輸出平均電流而使得電流平均值下降，它包括一運算放大器，用以處理一隨該電子裝置的溫度變化的電子信號而產生一經過放大的電子信號；以及一比較器，電連接于該運算放大器，用以接受該經過放大的電子信號而產生一脈沖信號以控制該電子裝置的一開關電路。而另一種限制電子裝置損耗功率的方法及電路，是以按電阻調制控制該電子裝置的開關電路的導通電阻值，它包括一運算放大器，用以接受一第一電壓信號與一第二電壓信號以產生用以控制該電子裝置的一開關電路的導通電阻值的電子信號，其中該第一電壓信號與該第二電壓信號是隨該電子裝置的溫度變化而產生交越。
文檔編號H03K17/08GK1414703SQ0113580
公開日2003年4月30日 申請日期2001年10月22日 優(yōu)先權日2001年10月22日
發(fā)明者魏大鈞, 莊明男 申請人:沛亨半導體股份有限公司