專利名稱：遙感電壓鉗位電路的制作方法
概括地說，本發(fā)明涉及電源領(lǐng)域，具體地說，涉及利用反饋路徑遙感負(fù)載上輸出電壓的電源。
在制造電子裝置時(shí)，可能需要在獨(dú)立的印刷電路板上設(shè)置不同的電路和子系統(tǒng)。如果電子裝置需要若干塊印刷電路板，將一塊印刷電路板專用于裝置的電源可能是頗有利的。其余的印刷電路板可以包括負(fù)載，例如可能包括多個(gè)數(shù)字集成電路。
圖2中示出了一種先有技術(shù)的電源20。電能的路由是從電源20的輸出端通過可以裝在電源印刷電路板外圍的連接件P1通往可能包括多個(gè)數(shù)字負(fù)載的負(fù)載RLOAD。
了解靠近負(fù)載RLOAD的點(diǎn)上實(shí)際輸出電壓RLOAD，以致電源20能提高輸出電壓VOUT，補(bǔ)償輸出電壓VOUT和負(fù)載電壓VLOAD之間的電壓降可能是很有用的。如圖2中所示，從靠近負(fù)載RLOAD的一點(diǎn)通過連接件P1到誤差放大器EA的輸入端設(shè)置遙感反饋路徑FB就能達(dá)到上述效果。如果負(fù)載電壓VLOAD不處于其分配的容限內(nèi)，誤差放大器EA和控制電路21就能調(diào)節(jié)開關(guān)器件Q1的導(dǎo)通時(shí)間，以提高輸出電壓VOUT，從而提高負(fù)載電壓VLOAD。
在電子裝置內(nèi)最后組裝之前，單獨(dú)地測(cè)試各印刷電路板可能是有利的。例如電源20可以在模擬負(fù)載條件下測(cè)試。為了便于這種測(cè)試，電源20可以包括如圖2中所示的耦合于電源輸出端和遙感反饋路徑FB之間的電阻R2。電阻R2為輸出電壓VOUT提供通往誤差放大器EA的反饋路徑，從而使誤差放大器EA在電源20的輸出端無負(fù)載的情況下感測(cè)和調(diào)節(jié)輸出電壓VOUT。另外，電阻R2大到足以在電源20組裝在電子裝置內(nèi)時(shí)，不影響由遙感反饋路徑FB所提供的遙感功能。
由于例如連接件P1的間歇連接、遙感反饋路徑FB上的瞬變現(xiàn)象或尖峰信號(hào)、或短路負(fù)載條件的故障狀況，可能發(fā)生中斷負(fù)載電壓VLOAD的情況。在任何這樣的情況下，或者由于其它的機(jī)理，遙感反饋路徑FB上的負(fù)載電壓VLOAD可能因電阻R2把輸出電壓VOUT與遙感反饋路徑FB隔離開來而下降至低電平。在這種情況下，通過把輸出電壓VOUT提高至可能不可接受的高電平，誤差放大器EA使電源20補(bǔ)償負(fù)載電壓VLOAD的下降，從而可能損壞耦合在電源20輸出端上的負(fù)載。
在本文中所教導(dǎo)的根據(jù)發(fā)明性方案的設(shè)備中，如上所述，在設(shè)備響應(yīng)故障條件而試圖增加其輸出電壓電位的情況下，電源的輸出電壓電位，保持在預(yù)定電壓電位以下。
根據(jù)本發(fā)明方案的一個(gè)方面，這種設(shè)備包括電壓電位源；用以感測(cè)負(fù)載的電壓電位的裝置；用以使感測(cè)裝置與電壓電位源隔離的裝置；用以調(diào)節(jié)電壓電位、輸入端與感測(cè)裝置相耦合的裝置；以及耦合于電壓電位源和感測(cè)裝置的鉗位裝置。
鉗位裝置可以包括陽極耦合電壓電位源及陰極耦合感測(cè)裝置的二極管。
隔離裝置可以包括電阻。
調(diào)節(jié)裝置可以包括具有同相輸入端和反相輸入端的放大器，同相輸入端耦合放大器基準(zhǔn)電壓電位，一個(gè)開關(guān)器件則耦合放大器的輸出端。
感測(cè)裝置可以包括從負(fù)載耦合至放大器反相輸入端的反饋路徑。
根據(jù)本文中所教導(dǎo)的本發(fā)明方案的另一方面，這種設(shè)備包括電壓電位源，用以感測(cè)負(fù)載上的電壓電位的裝置；用以使感測(cè)裝置與電壓電位源隔離的裝置；以及耦合于電壓電位源和感測(cè)裝置的開關(guān)器件。
開關(guān)器件可以包括陽極耦合于電壓電位源及陰極耦合于感測(cè)裝置的二極管。開關(guān)器件可以在電壓電位源和負(fù)載之間的電壓電位差超過預(yù)定值之后使電流導(dǎo)通。當(dāng)開關(guān)器件使電流導(dǎo)通時(shí)，它可以使隔離裝置不起作用。隔離裝置可以包括電阻。
在本文中所教導(dǎo)的本發(fā)明方案的各實(shí)施例中，由于至少兩個(gè)原因，二極管作為鉗位裝置或作為開關(guān)器件是特別有利的。首先，二極管為從設(shè)備流向負(fù)載的電流提供低阻路徑，而不影響在設(shè)備正常工作期間由感測(cè)裝置所提供的遙感功能。其次，相對(duì)于二極管所需要消耗的功率量來說，二極管占用的設(shè)備印刷電路板上的空間較小。
從結(jié)合附圖閱讀的下面描述。本發(fā)明的上述及其它特征和優(yōu)點(diǎn)就會(huì)顯得很清楚，其中相同的標(biāo)號(hào)表示相同的元件。


圖1是根據(jù)本發(fā)明方案的電源電路的示意圖。
圖2是先有技術(shù)補(bǔ)償拓?fù)?buck-topology)電源電路。
圖1中所示的補(bǔ)償拓?fù)潆娫?0從回掃電源變壓器(未示出)的副繞組獲得15.5V的輸入電壓VIN。電源10通過連接件P1向負(fù)載提供基本穩(wěn)定的5V輸出電壓VOUT，負(fù)載包括圖1中用電阻器RLOAD表示的多個(gè)數(shù)字集成電路。
電力切換調(diào)節(jié)器U1包括誤差放大器EA，開關(guān)器件Q1。誤差放大器EA的同相輸入端的基準(zhǔn)電壓VREF、以及開關(guān)器件Q1的控制電路21。圖1中電力切換調(diào)節(jié)器U1是用摩托羅拉公司(Motorola)公司制造的工業(yè)零件號(hào)為MC34167TV的集成電路所表示的。然而，電力切換調(diào)節(jié)器U1也可以包括任何功能與MC 34167TV相當(dāng)?shù)募呻娐?，例如由SGS湯姆遜電子公司(Thomson Electionics)所制造的工業(yè)零件號(hào)為L(zhǎng)4960的集成電路等。
電源10的電力級(jí)11包括二極管D1、電感器L1以及電容器C11、C12和C13，這些電容器的功能相當(dāng)于圖2的電容器C1。電感器L1的第一端子耦合到電力切換調(diào)節(jié)器U1的插腳2。二極管D1的陰極與電感器L1的第一端子相連接，陽極則與電源10的基準(zhǔn)電壓電位相耦合。電容器C2與二極管D1并聯(lián)耦合。電容器C11、C12和C13的第一端子與電感器L1的第二端子相耦合，電容器C11、C12和C13的第二端子則與電源10的基準(zhǔn)電壓電位相耦合。
電阻器R2的第一端子與電容器C11、C12和C13的第一端子相耦合，第二端子則與電阻器R3的第一端子相耦合。二極管D2的陽極與電阻器R2的第一端子相耦合，陰極則與電阻器R2的第二端子相耦合。
電阻器R3的第二端子與電阻器R4的第一端子相耦合。電阻器R4的第一端子還與電力切換調(diào)節(jié)器U1的插腳1相耦合。電阻R4的第二端子與電源10的基準(zhǔn)電壓電位相耦合。
電阻器R2的第一端子與連接件P1的第一組插腳相耦合。電阻器R2的第二端子與連接件P1的第二組插腳相耦合。數(shù)字負(fù)載RLOAD的第一端子與連接件P1的第一和第二組插相耦合。數(shù)字負(fù)載RLOAD的第二端子與電源10的基準(zhǔn)電壓電位相耦合。如圖1中所示，數(shù)字負(fù)載RLOAD的有效負(fù)載電阻可能為大約5Ω。
誤差放大器EA的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)22是由電容器C5和電阻器R5所組成的。電容器C5的第一端子與電阻器R3的第二端子相連接，第二端子則與電阻器R5的第一端子相連接。電阻器R5的第二端子則與電力切換調(diào)節(jié)器U1的插腳5相耦合。
電力切換調(diào)節(jié)器U1和電力級(jí)11以本領(lǐng)域內(nèi)周知的方式將輸入電壓VIN轉(zhuǎn)換成輸出電壓VOUT?？梢栽诳拷鼣?shù)字負(fù)載RLOAD的點(diǎn)上測(cè)量負(fù)載電壓VLOAD，以保證負(fù)載電壓VLOAD處于其所分配的容限內(nèi)。負(fù)載電壓VLOAD是通過連接件P1的第二組插腳沿著遙感反饋路徑FB反饋的，電壓VLOAD在加到電力切換調(diào)節(jié)器U1之前則由用電阻器R3和R4所組成的分壓器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分壓。負(fù)載電流不會(huì)通過遙感反饋網(wǎng)絡(luò)FB流回電源10。如果負(fù)載電壓VLOAD不處在其所分配的容限內(nèi)，誤差放大器EA和控制電路21就調(diào)節(jié)開關(guān)器件Q1的導(dǎo)通時(shí)間，從而調(diào)節(jié)輸出電壓VOUT，使得負(fù)載電壓回到處于其所被分配的容限內(nèi)的電平上。
電源10中包含電阻R2，便于在最后組裝前測(cè)試電源10。在電源10的測(cè)試過程中，電阻器R2提供從輸出電壓VLOAD至電力切換調(diào)節(jié)器U1的插腳1的反饋路徑，從而在電源10的輸出端無負(fù)載的狀況下允許電力切換調(diào)節(jié)器U1感測(cè)及調(diào)節(jié)輸出電壓VOUT。電阻器R2大到足以在電源10組裝在電子裝置內(nèi)時(shí)不影響由遙感反饋路徑FB所提供的遙感功能。
二極管D2保護(hù)數(shù)字負(fù)載RLOAD，不致于出現(xiàn)輸出電壓VOUT上升到輸入電壓VIN的電平的情形。如果遙感反饋路徑上FB的負(fù)載電壓VLOAD下降到一個(gè)過低的值，就可能出現(xiàn)這種情形。例如由于連接件P1的第一組插腳間歇連接，就可能發(fā)生這種情形。不管引起負(fù)載電壓VLOAD下降的特定機(jī)理怎么樣，這種狀況可能導(dǎo)致電阻器R2與數(shù)字負(fù)載RLOAD有害地形成分壓器網(wǎng)絡(luò)。在數(shù)字負(fù)載RLOAD的第一端子上的負(fù)載電壓VLOAD因而變?yōu)?
，即大約2.5mv。由于相對(duì)于電阻器R2的值，數(shù)字負(fù)載RLOAD的有效負(fù)載電阻頗小，所以負(fù)載電壓VLOAD可以下降到不可接受的低電平。因此，只要數(shù)字負(fù)載RLOAD的有效負(fù)載電阻相對(duì)于電阻器R2保持頗小，數(shù)字負(fù)載RLOAD的有效負(fù)載電阻就能顯著地大于5Ω。
感測(cè)到負(fù)載電壓VLOAD的這種下降，電力切換調(diào)節(jié)器U1試圖通過把輸出電壓VOUT上升到一個(gè)能變成與輸入電壓VIN一樣高的電平而進(jìn)行補(bǔ)償。輸出電壓VOUT的這種上升可能損壞構(gòu)成數(shù)字負(fù)載RLOAD的多個(gè)數(shù)字集成電路。
當(dāng)輸出電壓VOUT開始上升時(shí)，二極管D2成為正向偏置，從而把輸出電壓VOUT鉗位在負(fù)載電壓VLOAD加二極管D2的正向壓降，一旦二極管D2正向偏置，它還為流向數(shù)字負(fù)載RLOAD的輸出電流IOUT提供低阻通路。
由于至少兩個(gè)理由，以這種方式采用二極管D2是頗有利的。第一，在電源10的正常工作期間，二極管D2不導(dǎo)通，因而對(duì)由遙感反饋路徑FB所提供的遙感功能無劣化作用。第二，相對(duì)于二極管所需要消耗的功率量，二極管D2在電源印刷電路板上也占用較小的空間。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，包括電壓電位源(VOUT)；用以感測(cè)負(fù)載(RLOAD)上的所述電壓電位的裝置(FB)；用以使所述感測(cè)裝置(FB)與所述電壓電位源(VOUT)隔離的裝置(R2)；以及用以調(diào)節(jié)所述電壓電位、輸入端與所述感測(cè)裝置(FB)耦合的裝置(U1)；其特征在于與所述電壓電位源(VOUT)和所述感測(cè)裝置(FB)相耦合的鉗位裝置(FB)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于，所述電壓電位(VOUT)不超過預(yù)定值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于，所述鉗位裝置(D2)為從所述設(shè)備流向負(fù)載(RLOAD)的電流提供低阻路徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述鉗位裝置的特征在于，陽極與所述電壓電位源(VOUT)相耦合陰極與所述感測(cè)裝置(FB)相耦合的二極管(D2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述調(diào)節(jié)裝置(U1)的特征在于具有與放大器基準(zhǔn)電壓電位相耦合的同相輸入端及反相輸入端的放大器(EA)；以及與所述放大器(EA)的輸出端相耦合的開關(guān)器件(Q1)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的設(shè)備，其中所述感測(cè)裝置(FB)的特征在于從所述負(fù)載(RLOAD)耦合到所述放大器(EA)的所述反相輸入端的反饋路徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述隔離裝置的特征在于電阻(R2)。
8.一種設(shè)備，包括電壓電位源(VOUT)；用以感測(cè)負(fù)載(RLOAD)上的所述電壓電位的裝置(FB)；以及用以將所述感測(cè)裝置(FB)與所述電壓電位源(VOUT)隔離的裝置(R2)；其特征在于，與所述電壓電位源(VOUT)和所述感測(cè)裝置(FB)相耦合的開關(guān)器件(D2)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的設(shè)備，其特征在于，在所述電壓電位源(VOUT)和所述負(fù)載(RLOAD)之間的所述電壓電位差超過預(yù)定值之后，所述開關(guān)器件(D2)使電流導(dǎo)通。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的設(shè)備，其特征在于，所述開關(guān)器件(D2)使所述隔離裝置(R2)不起作用。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的設(shè)備，其中所述開關(guān)器件(D2)的特征在于陽極與所述電壓電位源(VOUT)相耦合、陰極與所述感測(cè)裝置(FB)相耦合的二極管(D2)。
12.根據(jù)權(quán)利要求8的設(shè)備，其中所述隔離裝置(R2)的特征在于電阻(R2)。
13.一種設(shè)備，包括電壓電位源(VOUT)；用以感測(cè)負(fù)載電壓電位(VLOAD)的反饋路徑(FB)；以及耦合在所述電壓電位源和所述反饋路徑之間的電阻(R2)；其特征在于與所述電阻并聯(lián)耦合的二極管(D2)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的設(shè)備，其特征在于在所述電壓電位源(VOUT)的所述電壓電位超過所述負(fù)載電壓電位(VLOAD)預(yù)定值之后，所述二極管(D2)使電流導(dǎo)通。
全文摘要
一種設(shè)備向諸如多個(gè)集成電路的遙遠(yuǎn)負(fù)載(R
文檔編號(hào)G05F1/569GK1166639SQ9610853
公開日1997年12月3日 申請(qǐng)日期1996年7月24日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月25日
發(fā)明者R·E·芬斯勒 申請(qǐng)人:湯姆森消費(fèi)電子有限公司