Узел тепловой защиты интегральных стабилизаторов напряжения
Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в интегральных полупроводниковых стабилизаторах постоянного напряжения и других устройствах, где возможны тепловые нагрузки. Цель изобретения - повышение эффективности и надежности устр-ва. Цель достигается за счет введения в устр-во теплового гистерезиса. При этом температура выключения и последующего включения интегрального стабилизатора разносится на 30-50fc. Такое построение устр-ва позволяет существенно снизить вероятность развития процесса электромиграции и вторичного пробоя транзисторов регулирующего элемента при длительном существовании тепловой перегрузки. 1 ил. , (Q W
COIO3 СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН ио 4 С 05 Р 1/569,.13
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4090503/24-07 . (22) 22.07.86 (46) 15.02.88. Бюл. ¹ 6 (71) Ленинградский электротехнический институт им. В.И.Ульянова (Ленина) (72) В.И. Анисимов, А, Б. Исаков, М.В.Капитонов и Ю.М.Соколов (53) 621.316.722. 1(088.8) (56) Патент США № 4176308, кл. G 05 Р i/569, 1979.
Linear integrated circuit ПАТА
ВООК, vol 27, 1982, р. 215, fig.
Р 178. (54) УЗЕЛ ТЕПЛОВОИ ЗАЩИТЫ ИНТЕГРАЛЬ:НЫХ СТАБИЛИЗАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в интегральных полупроводниковых стабилизаторах постоянного напряжения и других устройствах, где возможны тепловые нагрузки. Цель изобретения — повышение эффективности и надежности устр-ва. Цель достигается за счет введения в устр-во теплового гистерезиса. При этом температура выключения и последующего включения интегрального стабилизатора разносится на 30-50 С. Такое построение устр-ва позволяет существенно снизить вероятность развития процесса электромиграции и вторичного пробоя транзисторов регулирующего элемента при длительном существовании тепловой перегрузки. 1 ил.
1 13
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в полупроводниковых интегральных стабилизаторах постоянного напряжения и других электронных устройствах, в которых возможны тепловые перегрузки.
Целью изобретения является повышение эффективности и надежности узла тепловой защиты интегральных стабилизаторов напряжения.
Схема устройства приведена на чертеже.
Узел тепловой защиты содержит с первого по. десятый транзисторы 1-10 и с первого по седьмой резисторы
11-17. Эмиттеры транзисторов 1, 2 и
3 через резисторы 11, 12 и 13 соответственно соединены с входным выво-; дом 18 устройства, базы транзисторов
1, 2 и 3 подключены к коллектору транзистора 4, база которого соединена с коллекторами транзисторов 1 и 5, а эмиттер транзистора 4 — с эмиттером транзистора 7. Базы транзисторов 5 и 6 объединены и подключены к коллекторам транзисторов 2 и 6. Эмиттер транзистора 6 соединен с базой транзистора 10 и через последовательно включенные резисторы 14, 15 и 16 связан с общей шиной 19, к которой также подключены коллектор транзистора 7 и эмиттеры транзисторов 8, 9 и 10. Эмиттер транзистора 5 подключен к точке соединения резисторов
15 и 14. Первый коллектор 20 транзистора 3 соединен с коллектором транзистора 10 и с базой транзистора 9, а второй коллектор 21 транзистора 3 подключен к коллектору транзистора
9, к базе транзистора 8 и через ре- . зистор 17 — к точке соединения резисторов 15,14 и базы транзистора 7.
Коллектор транзистора 8 подключен к управляющему входу регулпрующего элемента 22. Транзистор 23 выполняет функцию источника тока в управляющей цепи регулирующего элемента 22.
Устройство работает следующим образом.
Статический режим источника опорного тока (элементы 1, 2, 4-7, 11, 12, 14) и температура срабатывания узла защиты задаются за счет рассогласования площадей переходов эмиттербаза транзисторов 5 и 6 ($, = S, I,(T) 1nN, 1 kT Ки q с опротивления резисторов 14-16, k — постоянная Больцмана, q — - заряд электрона, Т вЂ” абсолютная температура. Приведенные вьппе соотношения по20 казывают, что уставка тепловой защиты определяется только отношением площадей эмиттеров транзисторов 5 и 6 и отношением резисторов 14-16. Таким образом, температура срабатывания узла защиты практически не зависит от технологического разброса параметров элементов. При температуре кристалла, меньшей максимально допустимой температуры, падение напряжения на резисторах 1416 меньше, чем пороговое напряжение эмиттер - база U 9 „, „ транзистора 10, и узел защиты не влияет на работу стабилизатора. При увеличении 35 температуры кристалла падение напряжения на резисторах 14-16 возрастает, а напряжение эмиттер — база транзистора 10 уменьшается и в тот 40 момент когда они станут равны транЭ зистор 10 открывается, транзистор 9 закрывается и переключает ток коллектора 21 транзистора 3, транзистор 8 открывается и шунтирует управляющий 45 вход регулирующего элемента 22, вык лючая тем самым стабилизатор. Температура последующего включения стабилизатора меньше температуры его выключения за счет дополнительного падения напряжения на резисторе 16; 50 созданного током коллектора 21 транзистора 3 в момент срабатывания узла защиты. Температура срабатывания узла защиты определяется следующим образом: 4Е о где у = 1 + 2(R „ + R, )Я 1374206 10 фU 36 56 (Т„) +(g +g )4Ugg gj (Tx) где 45 4U (Т„) = " 1nN, kT 36K< " q 0+ (Т ) kTx 1 1 Izo (Ts) 1,(Тх) где Л, — ширина запрещенной зоны кремния; 0 36 о(Т,) И 8U as sg (Tx) — значения напряжения I эмиттер — база транзистора У Тотиев Tg р -U» (Т„) Приведенные соотношения позволя- 20 ют по требуемым значениям Т> и Т „.,„ рассчитать значения сопротивлений резисторов 14 и 16. Сопротивление резистора 17 выбирается исходя из условия обеспечения насыщения транзисто-, ра 8 при срабатывании узла защиты. Узел тепловой защиты имеет высокую крутизну срабатывания за счет действия положительной обратной связи по цепи: база транзистора 10, база транзистора. 9, коллектор транзистора 9, резисторы 15, 14, база транзистора 10. Так, при увеличении температуры кристалла до значения Т> коллекторный ток транзистора 8 воз- З5 растает на три порядка при изменении температуры кристалла всего на 11,5 С. Таким образом, предлагаемый узел тепловой защиты позволяет существенно повысить надежность интегральных стабилизаторов средней и большой мощности, имеет достаточно простую схемотехническую реализацию и малый ток потребления. Формула изобретения Узел тепловой защиты интегральных 50 стабилизаторов напряжения, содержащий десять транзисторов и семь резисторов, причем эмиттеры первого, второго и третьего транзисторов соответственно через первый,,второй и 55 третий резисторы соединены с входным выводом устройства, базы указанных 10 и разности напряжений эмиттер — база транзисторов 5 и 4 при некоторой температуре Т = Т .. Диапазон температур, в котором стабилизатор находится в выключенном состоянии после срабатывания узла тепловой защиты, определяется следующим .соотношением: транзисторов объединены и подключены C к коллектору четвертого транзистора, коллектор первого транзистора соединен с коллектором пятого транзис- тора, база которого подключена к базе шестого транзистора, эмиттер пятого транзистора через четвертый резистор соединен с эмиттером шестого транзистора, база седьмого транзистора соединена с первым выводом пятого резистора, коллектор седьмого транзистора подключен к общей шине, к первому выводу шестого резистора, к эмиттеру восьмого транзистора база которого подключена к коллектору девятого транзистора, соединенного с коллектором десятого транзистора, а коллектор десятого транзистора связан с управляющим входом регулирующего элемента, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения его эффективности и .надежности, база четвертого транзистора соединена с коллекторами первого и пятого транзисторов, базы пятого и шестого транзисторов связаны с объединенными коллекторами второго и IUpcTîãо транзисторов, эмиттер четвертого транзистора подключен к эМиттеру седьмого транзистора, база которого соединена с вторыми выводами шестого и седьмого резисторов, второй вывод пятого резистора соединен с эмиттером пятого транзистора, база десятого транзистора подключена к эмиттеру шестого транзистора, эмиттеры десятого и девятого транзисторов соединены с общей шиной, третий транзистор выполнен двухколлекторным, причем первый его коллектор подключен к коллектору девятого транзистора. 1374206 Составитель В,Есин Техред А.Кравчук Корректор М.Демчик Редактор И.Рыбченко Тираж 866 Подписное БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 602/44 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
