一種誤差放大器的制造方法
【專利摘要】一種誤差放大器，描述了在使用跨導(dǎo)型功率放大器的并行電流或電壓自主校準(zhǔn)器中應(yīng)用的誤差放大器系統(tǒng)。誤差放大器在使用跨導(dǎo)型功率放大器的線性或開(kāi)關(guān)式電壓或電流校準(zhǔn)器中的應(yīng)用,使每個(gè)校準(zhǔn)器的外部節(jié)點(diǎn)容易通過(guò)簡(jiǎn)單的平行線模塊化并聯(lián)：輸入功率,功率輸出,誤差放大器的輸出,誤差放大器的輸入,通過(guò)單個(gè)校準(zhǔn)器分擔(dān)總輸出功率來(lái)提高系統(tǒng)的總輸出功率,包括a.一個(gè)放大器在反向和源極方向不對(duì)稱輸出電流能力；b.當(dāng)?shù)洼敵鲭娏髦迪拗朴行r(shí),感應(yīng)電路略微改變放大器的參考輸入電壓，從而產(chǎn)生正反饋，確保在任何時(shí)候并行操作放大器中只有一個(gè)工作，其他放大器因限流而不工作，并控制系統(tǒng)的輸出。
【專利說(shuō)明】一種誤差放大器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]誤差放大器系統(tǒng)在使用跨導(dǎo)型功率放大器的并行電流或電壓自主校準(zhǔn)器中的應(yīng)用；例如，電流型控制的直流/直流轉(zhuǎn)換器。更特別地，誤差放大器與不對(duì)稱輸出電流控制連接在一起，使完全冗余、并行操作系統(tǒng)的自主控制更可靠，控制電流增加的能力。
【背景技術(shù)】
[0002]電流型控制的直流到直流電壓轉(zhuǎn)換器常用作并行操作動(dòng)力電池的模塊化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。其次，開(kāi)發(fā)一個(gè)專用系統(tǒng)，只需要符合適當(dāng)數(shù)量的電池來(lái)實(shí)現(xiàn)所需的功率。
[0003]圖1所示為一個(gè)跨導(dǎo)型功率放大器用作電壓調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)換器單元。供應(yīng)電壓VS連接到輸入節(jié)點(diǎn)I提供跨導(dǎo)放大器2的電力。誤差放大器3將參考電壓VREF與輸出端10處的電壓VOUT的部分電壓Vfrac進(jìn)行比較，其中Vfrac為支路9上的電壓，并控制跨導(dǎo)放大器2的控制終端8的電壓，從而輸出電流11在電阻負(fù)載7上生成所需的輸出電壓V0UT。通常，VREF約等于VFRAC。輸出電壓VOUT的部分電壓VFRAC通常由電阻Rl和R2組成的分壓器網(wǎng)絡(luò)形成，其中分壓器網(wǎng)絡(luò)兩端分別與跨導(dǎo)放大器2的輸出端和地面耦合。
[0004]圖2所示為多個(gè)并連的現(xiàn)有技術(shù)跨導(dǎo)模塊，其中跨導(dǎo)模塊用于提高系統(tǒng)的輸出電流能力。圖2系統(tǒng)由三個(gè)轉(zhuǎn)換器模塊30a、30b和30c組成；30a、30b和30c的每個(gè)模塊由一個(gè)跨導(dǎo)型功率放大器(直流變換器)32、誤差放大器34和參考電壓36即VREF組成。每個(gè)模塊的每個(gè)元件的識(shí)別號(hào)碼以a、b或c為下標(biāo)顯示。每個(gè)模塊中都存在沒(méi)有字母標(biāo)注的元件。
[0005]一個(gè)轉(zhuǎn)換電源電壓應(yīng)用于直流輸入終端38，并且輸入終端38電耦合到每個(gè)直流變換器32的輸入端40。直流變換器的輸出端42電耦合到節(jié)點(diǎn)44。節(jié)點(diǎn)44同時(shí)也耦合到電壓分壓器電阻46、負(fù)載電阻50和輸出節(jié)點(diǎn)52上。分壓器電阻46也耦合到節(jié)點(diǎn)48。節(jié)點(diǎn)48耦合到分壓器電阻54。電壓分壓器電阻54和負(fù)載電阻50均耦合到地面。
[0006]節(jié)點(diǎn)48稱合至誤差放大器輸入56a。誤差放大器56a的輸入電壓與參考36即VREF的比確定是否有錯(cuò)誤發(fā)生。在節(jié)點(diǎn)44直流電壓誤差通過(guò)誤差放大器34a放大，并應(yīng)用于誤差放大器的輸出58a。誤差放大器的輸出58a的電壓接到跨導(dǎo)型功率放大器32的輸入64?？刂戚斎?4的信號(hào)驅(qū)動(dòng)跨導(dǎo)型功率放大器32的輸出電流IOUT 43，在負(fù)載50上產(chǎn)生所需的輸出電壓，從而使得感應(yīng)電壓56a約等于參考電壓62a。系統(tǒng)中輸出電流45為每個(gè)獨(dú)立模塊輸出電流43的總和。如果每個(gè)模塊30中跨導(dǎo)放大器32的跨導(dǎo)相等，因?yàn)槊總€(gè)模塊控制電壓64相等，所有模塊將平均分配電流45。因?yàn)樵试S功耗使得每個(gè)模塊的輸出電流限制在IMAX，所以系統(tǒng)的η個(gè)模塊總輸出電流為η * ΙΜΑΧ。該系統(tǒng)中η=3。該系統(tǒng)的一個(gè)缺點(diǎn)是只用誤差放大器。靈敏誤差放大器元件34a控制整個(gè)系統(tǒng)，通常稱為主導(dǎo)裝置。如果主誤差放大器34a停止工作，整個(gè)系統(tǒng)將停止，即系統(tǒng)不是完全冗余。本方案的其他的缺點(diǎn)是，每個(gè)模塊的兩個(gè)控制連接點(diǎn)(64，58或在集成方案中引腳)都需要實(shí)現(xiàn)并行操作。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種誤差放大器電路，用于高可靠性完全冗余自主的模塊化應(yīng)用程序。
[0008]這本發(fā)明的第二個(gè)的本發(fā)每個(gè)模塊只有一個(gè)控制通路功能。
[0009]本發(fā)明的目的和其他一些目的被達(dá)到了，下面首先闡述。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)解決方案:
本專利所描述的發(fā)明是一個(gè)誤差放大器系統(tǒng)在并行電壓或電流校準(zhǔn)器中的應(yīng)用，其中校準(zhǔn)器運(yùn)用了跨導(dǎo)型功率放大器。誤差放大器可用于線性穩(wěn)壓器或直流到直流轉(zhuǎn)換器。該系統(tǒng)包括多個(gè)誤差放大器。每個(gè)誤差放大器有輸出端，輸出與其他誤差放大器的輸出電率禹合在一起，每個(gè)輸出端建立非對(duì)稱電流控制。非對(duì)稱控制電流有一個(gè)電流源或電流供應(yīng)能力大于消耗或反向電流能力。此外，當(dāng)放大器操作在飽和狀態(tài)，每個(gè)放大器內(nèi)部的感應(yīng)電路感應(yīng)到外面的線性范圍的變化，并改變其參考輸入電壓實(shí)現(xiàn)正反饋，因此創(chuàng)建一個(gè)小的滯后，確保放大器在正反饋和負(fù)反饋之間無(wú)振轉(zhuǎn)換。
[0011]對(duì)比專利文獻(xiàn):CN202385060U誤差運(yùn)算放大器 201120566884.9，CN202798590U誤差放大器201220465272.5。
[0012]【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
圖1所示為一個(gè)使用跨導(dǎo)型功率放大器的電壓調(diào)節(jié)器模塊。
[0013]圖2所不為一個(gè)先有技術(shù)原理圖。
[0014]圖3顯所示為本發(fā)明的原理圖。
[0015]圖4和圖5所示為本發(fā)明的第一和第二電路誤差放大器的實(shí)現(xiàn)。
[0016]各圖和電路中相同元件用相同的字符表示便于理解。
[0017]【具體實(shí)施方式】:
圖3所示電路與圖2所示的先有技術(shù)原理圖類似，下列項(xiàng)目除外。分壓器電阻46和54之間的節(jié)點(diǎn)48和誤差放大器的輸入56a、56b和56c耦合。誤差放大器的輸出58連接到內(nèi)部跨導(dǎo)放大器32的控制輸入端64。每個(gè)誤差放大器輸出端58a、58b和58c相互I禹合，形成一個(gè)共同的控制節(jié)點(diǎn)78。電阻72與參考電壓電路以及誤差放大器電流控制節(jié)點(diǎn)74串聯(lián)在一起。
[0018]任何時(shí)刻，本發(fā)明只有誤差放大器34a、34b和34c中的一個(gè)誤差放大器運(yùn)行。只有當(dāng)參考輸入端62工作在最高電壓時(shí)，誤差放大器才運(yùn)行。其他誤差放大器不運(yùn)行，因此最大反向電流減小。誤差放大器的不對(duì)稱輸出電流能力使得運(yùn)行的誤差放大器源電流大于未運(yùn)行的總和，從而控制節(jié)點(diǎn)78的電壓，并通過(guò)這個(gè)電壓輸出電流控制整個(gè)系統(tǒng)的電壓。
[0019]每個(gè)誤差放大器電路有一個(gè)內(nèi)部感應(yīng)電路感應(yīng)自己何時(shí)工作。電流控制節(jié)點(diǎn)74在放大器不工作時(shí)輸入微小的電流。電流節(jié)點(diǎn)74引起在電阻72的小電壓降落，低于未工作的誤差放大器輸入端62的參考電壓,使得未工作的放大器不打開(kāi),并由于副作用關(guān)閉，包括工作的誤差放大器由于其有限的輸出阻抗而產(chǎn)生的輸出負(fù)載影響、噪聲和漂移。
[0020]圖4中所示的電路是一個(gè)誤差放大器的實(shí)現(xiàn)電路圖。圖4的誤差放大器是一個(gè)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)除了限流電路和晶體管150。該電路有一個(gè)電壓供應(yīng)節(jié)點(diǎn)81和一個(gè)地面節(jié)點(diǎn)82。輸入端的電路由一個(gè)差分放大器91組成。差分放大器91的反相輸入84耦合到PNP晶體管86的基極，同相參考輸入88耦合到PNP晶體管90的基極。晶體管86和90的集電極耦合到兩個(gè)NPN型晶體管組成的電流鏡93的集電極，即PNP晶體管86的集電極耦合到NPN型晶體管92的集電極。PNP型晶體管90的集電極耦合到NPN型晶體管94的集電極。晶體管92和94的基極稱合在一起，并稱合到晶體管92的集電極。晶體管92和94的發(fā)射極耦合到地面節(jié)點(diǎn)82。
[0021]晶體管86的發(fā)射極耦合到電阻器96。晶體管90的發(fā)射器耦合到另一個(gè)電阻98。電阻96和98耦合到晶體管100的集電極。晶體管100和102是一對(duì)用于差分放大器91偏差的PNP型電流鏡101。晶體管100和102的基極耦合在一起。晶體管102的發(fā)射極通過(guò)電阻104耦合到電源電壓81。
[0022]晶體管100的發(fā)射極通過(guò)電阻106耦合到電源電壓81。晶體管102的集電極耦合到晶體管102和100的基極，同時(shí)與一個(gè)電阻108耦合。電阻108也耦合到地面82。如下面所描述的，晶體管100的發(fā)射極在電流限制方面起作用。晶體管100的發(fā)射極耦合到NPN型晶體管110的集電極。晶體管110的發(fā)射極耦合到地面82。晶體管110的基極耦合到NPN型晶體管112的基極和集電極。
[0023]晶體管112的發(fā)射極耦合到地面82。晶體管112的集電極也耦合到反向電流檢測(cè)電阻114和PNP晶體管116的集電極。反向電流檢測(cè)電阻RsinklH也是耦合到地面。晶體管116的發(fā)射極耦合到誤差放大器的輸出118。晶體管102的基極驅(qū)動(dòng)PNP晶體管120的基極。晶體管120的發(fā)射極耦合到電阻122。電阻122耦合到電源81。晶體管120的集電極耦合到NPN型晶體管124的集電極和基極，以及高驅(qū)動(dòng)晶體管126的基極輸出。
[0024]晶體管94的集電極耦合到晶體管128的基極、電容器130和二極管132的正極。晶體管128的集電極耦合到電源81。晶體管128的發(fā)射極耦合到晶體管134基極和電阻136。同時(shí)電阻136也耦合到地面82。晶體管134的集電極耦合到二極管132負(fù)極、晶體管138的基極和電容器130的第二終端。晶體管134的發(fā)射極耦合到電阻140。電阻140的另一端耦合到地面82。
[0025]PNP晶體管138的集電極稱合晶體管138的基極和晶體管134的集電極以及晶體管116的基極。晶體管138的發(fā)射極耦合到NPN型晶體管124的發(fā)射極。晶體管126的集電極耦合到PNP晶體管142的基極和源電流檢測(cè)電阻144。源電流檢測(cè)電阻144也耦合到電源81。PNP晶體管142的發(fā)射極耦合到電源81。晶體管142的集電極耦合到晶體管146的集電極和基極和晶體管148的基極。晶體管146和148的發(fā)射極連接到地面82。晶體管148的集電極耦合晶體管120的發(fā)射極。
[0026]NPN型晶體管的基極與晶體管110和112的基極相連，發(fā)射極與地相連，集電極接到放大器的同相輸入端88。
[0027]電流限制方面工作如下:反相負(fù)載電流流過(guò)檢測(cè)電阻Rsinkll4。只要該電阻電壓低于VBE (室溫下約為700 mV)晶體管110和150關(guān)閉，從而他們的集電極電流約為零。隨著放大器反向電流增加，晶體管110電壓降落超過(guò)VBE，打開(kāi)并拉低晶體管100發(fā)射極電壓。從而減小差分放大器101晶體管86和90的偏置電流，主要放大器晶體管128和134的基極可用電流，最終晶體管116的基極輸出有效電流限制可用輸出反向電流。反向限流環(huán)路增益受到晶體管110和112的發(fā)射極比例影響。如果反向電流限制有效，晶體管110和150的集電極因?yàn)榛鶚O-發(fā)射極間與晶體管110并聯(lián)的二極管導(dǎo)電。在這種情況下，通過(guò)晶體管150反向電流流入節(jié)點(diǎn)88，并引起圖3該節(jié)點(diǎn)所有外接電阻的電壓降。
[0028]源偏置電流限制的觸發(fā)電平必須高于最大數(shù)量的并行操作系統(tǒng)的最大反向電流之和。同樣電路隨著低偏置極限運(yùn)行。如果源電流檢測(cè)電阻144電壓降落超過(guò)IVBE電壓降，晶體管142打開(kāi)，其電流流過(guò)電流鏡的晶體管146 - 148，并拉低晶體管120的發(fā)射極，從而限制了晶體管120的集電極電流和輸出晶體管126可用基極電流。
[0029]圖5所示為另一個(gè)可能實(shí)現(xiàn)的誤差放大器。這種不對(duì)稱的輸出電流能力是一個(gè)射極跟隨器輸出極固有特性，當(dāng)最大電流源被上拉電流218乘以輸出晶體管220的增益系數(shù)β限制時(shí)，最大反向電流被下拉電流222限制。
[0030]如果工作在最大反相輸出電流，主放大器晶體管214幾乎是在飽和狀態(tài)，并且216打開(kāi)，反相電流流入節(jié)點(diǎn)226(放大器的同相輸入)從而形成正反饋。電流值受電阻228控制。
【權(quán)利要求】
1.一種誤差放大器，其特征是，組成包括:a.多個(gè)誤差放大器，每個(gè)放大器有一個(gè)輸出端；b.每個(gè)輸出端之間電I禹合連接；c.每個(gè)輸出端建立一個(gè)不對(duì)稱電流容量的方法，不對(duì)稱電流能力包括供應(yīng)電流能力大于消耗電流能力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種誤差放大器，其特征是:每個(gè)誤差放大器還包括:a.—個(gè)參考電壓源；b.第一放大器輸入稱合到參考電壓；c.第二放大器輸入稱合到系統(tǒng)中第二放大器的輸入d.—個(gè)有當(dāng)前最大反相輸出的非平衡限流輸出；e.—個(gè)感應(yīng)電路,應(yīng)用于放大器在當(dāng)前最大反相輸出，并形成一個(gè)反相信號(hào)時(shí)的感應(yīng)操作；f.響應(yīng)信號(hào)時(shí)改變參考電壓的正反饋方法。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種誤差放大器，其特征是:其電流源能力大于所有電流吸收能力之和。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種誤差放大器，其特征是:還包括一個(gè)運(yùn)算放大器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種誤差放大器，其特征是:跨導(dǎo)型功率放大器多個(gè)供應(yīng)階段之間相互電耦合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種誤差放大器，其特征是:每一個(gè)供應(yīng)階段包含一個(gè)誤差放大器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種誤差放大器，其特征是:跨導(dǎo)型功率放大器是一種直流到直流轉(zhuǎn)換器和線性穩(wěn)壓器。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種誤差放大器，其特征是:一個(gè)應(yīng)用于直流電壓到直流電壓轉(zhuǎn)換器的誤差放大器系統(tǒng)，其組成包括:a.多個(gè)直流轉(zhuǎn)換器階段電耦合以增加載流能力；b.多個(gè)由運(yùn)算放大器組成的誤差放大器；c.每個(gè)階段有一個(gè)誤差放大器；d.每個(gè)誤差放大器包括:(I) 一個(gè)同相輸入端；(2) —個(gè)反相輸入端；(3) —個(gè)輸出端,I禹合到同相輸入端和反相輸入端；e.每個(gè)輸出與其他輸出之間電I禹合；f.每個(gè)誤差放大器的建立和不對(duì)稱電流限制方法，電流源第一載流能力大于第二反向載流能力，即每個(gè)誤差放大器第一載流能力大于所有第二載流能力之和。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種誤差放大器，其特征是:誤差放大器包括:a.多個(gè)差動(dòng)放大器，每個(gè)放大器包括:(I)第一輸入端，其中，每個(gè)放大器的第一輸入端耦合到其他放大器的第一輸入端；第二輸入端，其中每個(gè)放大器的第二輸入端耦合到其他放大器的第二輸入端；(2) —個(gè)輸出端，每一個(gè)放大器的輸出端I禹合到其他放大器的輸出端；(3) —個(gè)輸出控制電流源；3) —個(gè)反向輸出控制電流；(4)一個(gè)不對(duì)稱輸出控制電流；(5) —個(gè)最大反相電流輸出電平；(6) —個(gè)用于感應(yīng)放大器是否工作在最大反向電流輸出電平狀態(tài)的感應(yīng)電路；(7)當(dāng)感應(yīng)電路感應(yīng)到放大器工作在最大反相輸出電平狀態(tài)，產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)的方法；8)改變參考電壓響應(yīng)反饋信號(hào)的方法；b.—個(gè)參考電壓通過(guò)控制電流源耦合到第二輸入端，其中控制電流源可以作為所有反相輸出控制電流的信號(hào)源。
【文檔編號(hào)】H03F3/45GK103618508SQ201310599489
【公開(kāi)日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請(qǐng)人:蘇州貝克微電子有限公司