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(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一限制電子裝置損耗功率的方法及電路，尤其是有關(guān)一適用于功率輸出裝置的保護(hù)電路及限制其損耗功率的方法。
背景技術(shù)：
對現(xiàn)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(gè)適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)機(jī)制成為必要以保護(hù)集成電路避免其輸出的電流過大而產(chǎn)生過熱的現(xiàn)象。
圖1所示為內(nèi)含保護(hù)電路的現(xiàn)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(xiàn)象，即為當(dāng)功率輸出裝置承受過大的電流時(shí)所產(chǎn)生的異?，F(xiàn)象，也就是說，其電流負(fù)載已超過所設(shè)定的限制。因此，保護(hù)電路會(huì)將功率輸出裝置關(guān)閉(如線段102所示)。但當(dāng)功率輸出裝置處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，溫度又會(huì)下降，使功率輸出裝置進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，而當(dāng)電流過大的異常狀態(tài)仍然存在時(shí)，再以所設(shè)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(shí)間通過，則其溫度將再度升高。若達(dá)到集成電路內(nèi)保護(hù)電路的臨限溫度時(shí)，將再使功率輸出裝置關(guān)閉。這樣將會(huì)使得所謂熱振蕩的效應(yīng)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(xiàn)今業(yè)界所廣泛采用的方法為在保護(hù)裝置當(dāng)中，加入一遲滯電路，如線段104所示。然而，縱使保護(hù)電路內(nèi)含遲滯機(jī)制，依然無法完全消除如線段104所示的電流劇烈振蕩現(xiàn)象。在集成電路的設(shè)計(jì)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(huì)造成永久性的損害。與此同時(shí)，集成電路將因晶片與封裝的熱膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生龜裂。

發(fā)明內(nèi)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(hù)電路，可控制電子裝置的輸出電流與臨限溫度進(jìn)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(jù)本發(fā)明一方面的一種保護(hù)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(diǎn)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(chǎn)生一經(jīng)過放大的電子信號；以及一脈沖信號產(chǎn)生裝置，電連接于該信號放大裝置，用以接受該經(jīng)過放大的電子信號而產(chǎn)生一脈沖信號，以控制該電子裝置的一開關(guān)電路的損耗功率。
根據(jù)上述構(gòu)想，該電子裝置系為一功率輸出裝置。
根據(jù)上述構(gòu)想，該信號放大裝置系為一運(yùn)算放大器。
較佳者，該開關(guān)電路系與一負(fù)載電連接，而該負(fù)載可為一被動(dòng)負(fù)載或?yàn)橐恢鲃?dòng)負(fù)載。
根據(jù)上述構(gòu)想，該脈沖信號產(chǎn)生裝置為一比較器。
根據(jù)本發(fā)明另一方面的一種保護(hù)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(diǎn)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(chǎn)生用以控制該電子裝置的一開關(guān)電路的導(dǎo)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(chǎn)生交越。
根據(jù)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(diǎn)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(jīng)過放大的電子信號；提供一脈沖產(chǎn)生裝置；提供一調(diào)變信號；通過該脈沖產(chǎn)生裝置將該經(jīng)過放大的電子信號以該調(diào)變信號調(diào)變而產(chǎn)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(guān)電路的損耗功率。
根據(jù)上述構(gòu)想，該信號放大裝置為一運(yùn)算放大器。
根據(jù)上述構(gòu)想，該脈沖產(chǎn)生裝置為一比較器。
根據(jù)上述構(gòu)想，該調(diào)變信號為一鋸齒波。
根據(jù)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(diǎn)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(chǎn)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(chǎn)生用以控制該電子裝置的一開關(guān)電路的導(dǎo)通電阻值的電子信號。
為更清楚理解本發(fā)明的目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。


圖1為現(xiàn)有的具有保護(hù)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(hù)電路的一較佳實(shí)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(hù)電路的另一較佳實(shí)施例電路示意圖；以及圖4為本發(fā)明的具有保護(hù)電路的功率輸出裝置電流波形圖。
具體實(shí)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(shí)施例。在本實(shí)施例中采用脈寬調(diào)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(shí)施例中為一功率輸出裝置)內(nèi)的開關(guān)電路207，其可為一NMOS、PMOS、BJT或其它相似電路所組成，而其負(fù)載RL208可為一被動(dòng)負(fù)載或主動(dòng)負(fù)載。運(yùn)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(qiáng)度隨集成電路的溫度變化的電壓函數(shù)V(T)。而運(yùn)算放大器即將參考電壓與電壓函數(shù)的電壓值間的差異放大而產(chǎn)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(chǎn)生一脈沖信號輸出以脈沖寬度調(diào)制(PulseWidth Modulation，PWM)的方法便于控制電子裝置的開關(guān)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(shí)施例。在本實(shí)施例中采用按電阻調(diào)制(ORM)(on resistance modulation)的方法，以調(diào)變電子裝置中開關(guān)電路的導(dǎo)通電阻值以控制其損耗功率。其中開關(guān)電路、負(fù)載、以及運(yùn)算放大器皆與圖2相同，而以具有負(fù)溫度系數(shù)的溫度感測組件304(在本實(shí)施例中為一BJT)的基極-射極(VBE)電壓(即為電壓源303)為運(yùn)算放大器300的一輸入。當(dāng)電子裝置(在本實(shí)施例中為一功率輸出裝置)的開關(guān)電路流過大電流時(shí)，會(huì)產(chǎn)生等效功率(PSW)于電子裝置上，且其以熱量的形式表現(xiàn)出。開關(guān)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(zhuǎn)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(huì)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(huì)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(shù)的電壓產(chǎn)生組件所產(chǎn)生的電壓VPTAT0305與集成電路的溫度變化量ΔT704相結(jié)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(shè)計(jì)的臨限溫度，TJ為集成電路封裝內(nèi)的溫度，TA為集成電路封裝外的環(huán)境溫度。
運(yùn)算放大器300的輸入為VPTAT(其值為VPTAT0+TC×ΔT，TC為溫度系數(shù))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(shí)際上，該運(yùn)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(huì)隨著電子裝置的溫度變化而產(chǎn)生交越即可?？赏ㄟ^熱反饋回路去調(diào)整電子裝置的開關(guān)電路311的導(dǎo)通電阻值。當(dāng)溫度升高，VPTAT與VBE將趨近于相等而使得運(yùn)算放大器300在線性區(qū)操作，而借助控制開關(guān)電路311的導(dǎo)通導(dǎo)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(jù)所設(shè)計(jì)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(jié))和/或轉(zhuǎn)變成所需結(jié)晶相的方法。
應(yīng)理解，雖然本發(fā)明結(jié)合某些闡述性和特定的實(shí)施方式進(jìn)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(yīng)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(yīng)理解在不偏離所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的主要精神和范圍內(nèi)可進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種保護(hù)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(chǎn)生一經(jīng)過放大的電子信號；以及一脈沖信號產(chǎn)生裝置，電連接于該信號放大裝置，用以接受該經(jīng)過放大的電子信號而產(chǎn)生一脈沖信號，以控制該電子裝置的一開關(guān)電路的損耗功率。
2.如權(quán)利要求1所述的保護(hù)電路，其特征在于，該電子裝置為一功率輸出裝置。
3.如權(quán)利要求1所述的保護(hù)電路，其特征在于，該信號放大裝置為一運(yùn)算放大器。
4.如權(quán)利要求1所述的保護(hù)電路，其特征在于，該開關(guān)電路與一負(fù)載電連接。
5.如權(quán)利要求4所述的保護(hù)電路，其特征在于，該負(fù)載為一被動(dòng)負(fù)載或主動(dòng)負(fù)載。
6.如權(quán)利要求1所述的保護(hù)電路，其特征在于，該脈沖信號產(chǎn)生裝置為一比較器。
7.一種保護(hù)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(chǎn)生用以控制該電子裝置的一開關(guān)電路的導(dǎo)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(chǎn)生交越。
8.如權(quán)利要求7所述的保護(hù)電路，其特征在于，該第一電壓信號是由一具有正溫度系數(shù)的電壓產(chǎn)生組件所產(chǎn)生，而該第二電壓信號是由一具有負(fù)溫度系數(shù)的電壓產(chǎn)生組件所產(chǎn)生。
9.如權(quán)利要求8所述的保護(hù)電路，其特征在于，該具有負(fù)溫度系數(shù)的電壓產(chǎn)生組件為一雙極接面晶體管。
10.如權(quán)利要求7所述的保護(hù)電路，其特征在于，該信號放大裝置為一運(yùn)算放大器，而該開關(guān)電路是與一負(fù)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(jīng)過放大的電子信號；提供一脈沖產(chǎn)生裝置；提供一調(diào)變信號；通過該脈沖產(chǎn)生裝置將該經(jīng)過放大的電子信號以該調(diào)變信號調(diào)變而產(chǎn)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(guān)電路的損耗功率。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，該信號放大裝置為一運(yùn)算放大器，而該脈沖產(chǎn)生裝置為一比較器。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，該調(diào)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(chǎn)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(chǎn)生用以控制該電子裝置的一開關(guān)電路的導(dǎo)通電阻值的電子信號。
15.如權(quán)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(shù)的電壓產(chǎn)生組件所產(chǎn)生，而該第二電壓信號是由一具有負(fù)溫度系數(shù)的電壓產(chǎn)生組件所產(chǎn)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(diào)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(yùn)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(chǎn)生一經(jīng)過放大的電子信號；以及一比較器，電連接于該運(yùn)算放大器，用以接受該經(jīng)過放大的電子信號而產(chǎn)生一脈沖信號以控制該電子裝置的一開關(guān)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(diào)制控制該電子裝置的開關(guān)電路的導(dǎo)通電阻值，它包括一運(yùn)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(chǎn)生用以控制該電子裝置的一開關(guān)電路的導(dǎo)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(chǎn)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(quán)日2001年10月22日
發(fā)明者魏大鈞, 莊明男 申請人:沛亨半導(dǎo)體股份有限公司