一种带限流保护的低端输出电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种带限流保护的低端输出电路，通过三极管或场效应管与电阻组成逻辑电路，形成镜像电流源与恒流源，并通过该镜像电流源与恒流源相结合，实现对低端输出电路的电流限制保护，并且极大降低了输出电路的输出压降；本实用新型成本低廉，易于实现，可靠性高，适用于要求输出压降极低的场合。
【专利说明】一种带限流保护的低端输出电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种低端输出电路，尤其涉及一种带限流保护的低端输出电路。
【背景技术】
[0002]如图1所示的一种现有的低端输出电路，其中RL为负载，Ql为输出开关管；当输入为低电平时，Ql关闭，无输出；当输入为高电平时，Ql开启，输出端将负载连接到地；该现有技术未对输出电路设置保护功能，当输出短路或过流时，电路无保护，Ql会烧毁。
[0003]如图2所示的另一种现有的低端输出电路，其中RL为负载，Ql为输出开关管，R2为采样电阻，Q2与R2构成限流保护电路；当输入为低电平时，Ql关闭，Q2关闭，电路无输出；当输入为高电平时，Ql开启，将负载通过R2连接到地；当输出过流或短路时，采样电阻R2上的电压增大，当增大到超过Q2的开启电压时，Q2开启，Ql的基极电压被拉低，使Ql关闭，这时R2上的电压变低，Q2关闭，Ql的基极电压又变高，Ql开启。如此反复，Ql的输出电流1ut稳定在Q2的基极开启电压Vbeo除以电阻R2的阻值，即lout = Vbeo/R2 ;此电路虽然具有短路及过流保护，但其输出电压降较高，一般Ql输出时饱和压降在0.3v,电阻R2上的压降为Vbeo，一般为0.7v，所以总压降在Iv以上。
[0004]综上所述，目前现有技术中尚缺少一种过流保护电路，使得在电路短路或过流时，在保护输出电路的基础上，能够有效降低输出压降。
实用新型内容
[0005]本实用新型为了解决上述现有技术的缺陷问题，提供了一种带限流保护的低端输出电路。
[0006]为了实现上述技术效果，本实用新型的技术方案如下:
[0007]—种带限流保护的低端输出电路，包括第一三极管11和第三三极管13 ;所述第一三极管11的控制端与所述输出电路的信号输入端相连接，所述第一三极管11的输入端与所述输出电路的信号控制端相连接，所述第一三极管11的输出端与所述第三三极管13的控制端相连接，所述第三三极管13的输入端与所述输出电路的信号输出端相连接，所述第三三极管13的输出端接地；
[0008]所述输出电路还包括第二三极管12、第二电阻22以及第四三极管14 ；
[0009]所述第二三极管12的输入端连接在所述第一三极管11的输入端与所述输出电路的信号控制端之间，所述第二三极管12的输出端连接在所述第一三极管11的控制端与所述输出电路的信号输入端之间；所述第二电阻22两端分别加载在所述第二三极管12的控制端和输入端上；所述第四三极管14的控制端与所述第三三极管13的控制端相连接，所述第一三极管11的输出端连接在所述第三三极管14和所述第四三极管14的控制端之间，所述第四三极管14的输入端连接在所述第二电阻22与所述第二三极管12的控制端之间，所述第四三极管14的输出端接地。
[0010]由于低端输出电路的环境所限，所述第一三极管11与所述第二三极管12均为PNP型三极管，所述第三三极管13与所述第四三极管14均为NPN型三极管；
[0011]所述第三三极管13与所述第四三极管14组成镜像电流源，保证当第三三极管13与第四三极管14的基极电压相同时，基极电流也相同，进而保证二者的集电极电流相同；所述第一三极管11、第二三极管12、第四三极管14以及第二电阻22组成恒流源，所述输出电路通过镜像电流源与恒流源相配合，使所述第三三极管13上的输出电流与所述第四三极管14上的电流保持一致，且该输出电流的上限值远小于现有的输出电路水平。
[0012]所述输出电路包括第五三极管15 ；
[0013]所述第五三极管15的控制端与所述输出电路的信号输入端相连接，所述第五三极管15的输入端连接在所述第一三极管11的控制端与所述第二三极管12的输出端之间，所述第五三极管15的输出端接地。
[0014]本实用新型的原理如下:
[0015]第三三极管13为输出管，当所述输出电路的信号输入端给出低电平时，第五三极管15关闭，第一三极管11关闭，则第四三极管14的基极电压为低，第四三极管14关闭；由于第三三极管13与第四三极管14的基极相连，故第三三极管13也是关闭的，此时第二电阻22两端电压为零，第二三极管12也是关闭的，电路无输出。
[0016]当所述输出电路的信号输入端给出高电平时，第五三极管15开启，第一三极管11的基极电压被拉低，第一三极管11开启，第三三极管13、第四三极管随之开启，输出端输出。
[0017]第二电阻22为采样电阻，当所述输出电路短路或过流时，第二电阻22两端电压升高，当该电压超过第二三极管12的基极开启电压时，第二三极管12开启，并将第一三极管11基极电压拉高，使得第一三极管11关闭，第四三极管14基极电压变低，第四三极管14也关闭；此时，第二电阻22上的电压降低，第二三极管12关闭，第一三极管11的基极电压降低，第一三极管11再次开启，将第四三极管14的基极电压拉高，第四三极管14再次开启，如此反复；最后流过第四三极管14及第二电阻22上的电流稳定为第二三极管12的基极开启电压除以第二电阻22的阻值。
[0018]由于第三三极管13与第四三极管14基极相连，所以二者基极电压相等，又由于二者的型号相同，所以其基极电流相同，所以其上流过的最大电流为第二三极管12的基极开启电压除以第二电阻22的阻值。
[0019]当第三三极管13正常输出时，第三三极管13处于饱和状态，其输出压降为0.3v,当输出电路短路或过流时，第三三极管13处于限流状态，最大输出电流为第二三极管12的基极开启电压除以第二电阻22的阻值。
[0020]所述输出电路包括第一电阻21、第三电阻23以及第四电阻24，作为各三极管的保护电阻；
[0021]所述第一电阻21 —端与所述输出电路的信号输入端相连接，另一端与所述第五三极管15的控制端相连接；
[0022]所述第三电阻23 —端与所述第一三极管11的输出端相连接，另一端连接在所述第三三极管13的控制端与所述第四三极管14的控制端之间；
[0023]所述第四电阻24 —端与所述第五三极管15的输入端相连接，另一端连接在所述第一三极管11的控制端与所述第二三极管12的输出端之间。
[0024]所述第一电阻21的作用保护第五三极管15，防止其因过载而烧坏。
[0025]所述第二电阻22的作用是控制第二三极管的开启，实现对所述输出电路的过流保护。
[0026]所述第三电阻23的作用是保护第三三极管13和第四三极管14，防止其因过载而烧坏。
[0027]所述第四电阻24的作用保护第一三极管11，防止其因过载而烧坏。
[0028]为了进一步降低输出电路的输出压降，所述输出电路中的三极管可替换为场效应管，即所述第一三极管11、第二三极管12、第三三极管13、第四三极管14以及第五三极管15分别替换为第一场效应管31、第二场效应管32、第三场效应管33、第四场效应管34以及第五场效应管35 ；
[0029]所述第三场效应管33与所述第四场效应管34均为N沟道增强型场效应管，所述第一场效应管31和第二场效应管32均为P沟道增强型场效应管。
[0030]将三极管替换为场效应管后，所述输出电路的输出压降可降至30mV左右。
[0031]与现有技术相比，本实用新型采用镜像电流源，实现了对低端输出电路在其短路或过流时起到保护作用，同时本实用新型的输出电路输出压降极低，且成本低廉，易于实现，可靠性高，
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1为第一种现有的低端输出电路的结构示意图；
[0033]图2为第二种现有的低端输出电路的结构示意图；
[0034]图3为本实用新型第一种实施例的一种带限流保护的低端输出电路的结构示意图；
[0035]图4为本实用新型第二种实施例的一种带限流保护的低端输出电路的结构示意图；
[0036]附图标记
[0037]11-第一三极管；12-第二三极管；13-第三三极管；14-第四三极管；
[0038]15-第五三极管；21_第一电阻；22_第二电阻；23_第三电阻；
[0039]24-第四电阻；31_第一场效应管；32_第二场效应管；
[0040]33-第三场效应管；34_第四场效应管；35_第五场效应管；
[0041]下面结合附图及实施方式对本实用新型作进一步详细的说明:
【具体实施方式】
[0042]实施例1
[0043]如图3所示，一种带限流保护的低端输出电路，包括第一三极管11、第二三极管12、第三三极管13、第四三极管14、第五三极管15 ;其中，所述第一三极管11和第二三极管12均为PNP型三极管，所述第三三极管13、第四三极管14、第五三极管15均为NPN型三极管。
[0044]所述第一三极管11的基极与所述第五三极管15的集电极相连接，所述第一三极管11的发射极与所述输出电路的信号控制端相连接，所述第一三极管11的集电极分别与所述第三三极管13和所述第四三极管14的基极相连接；图3中的VB端即为所述输出电路的信号控制端。
[0045]所述第三三极管13的发射极接地，所述第三三极管13的集电极与所述输出电路的信号输出端相连接；所述第四三极管14的发射极接地，所述第四三极管14的集电极与第二三极管12的基极相连接。
[0046]所述第五三极管15的基极与所述输出电路的信号输入端相连接，所述第五三极管15的发射极接地。
[0047]所述第二三极管12的基极分别与所述第四三极管14的集电极以及所述输出电路的信号控制端相连接，所述第二三极管12的发射极连接在所述第一三极管11的发射极与所述输出电路的信号控制端之间，所述第二三极管12的集电极与所述第一三极管11的基极相连接。
[0048]各三极管的基极分别与保护电阻相连接，所述保护电阻包括第一电阻21、第二电阻22、第三电阻23以及第四电阻24。
[0049]所述第一电阻21 —端与所述输出电路的信号输入端相连接，另一端与所述第五三极管15的基极相连接。
[0050]所述第二电阻22 —端连接在所述输出电路的信号控制端与所述第二三极管12的发射极之间，另一端连接在所述第二三极管12的基极与所述第四三极管14的集电极之间。
[0051]所述第三电阻23 —端与所述第一三极管11的集电极相连接，另一端分别与所述第三三极管13的基极以及所述第四三极管14的基极相连接。
[0052]所述第四电阻24 —端连接在所述第一三极管11的基极与所述第二三极管12的集电极之间，另一端与所述第五三极管15的集电极相连接。
[0053]实施例2
[0054]如图4所示，一种带限流保护的低端输出电路，包括第一场效应管31、第二场效应管32、第三场效应管33、第四场效应管34、第五场效应管35 ;其中，所述第一场效应管31和第二场效应管32均为P沟道增强型场效应管，所述第三场效应管33、第四场效应管34、第五场效应管35均为N沟道增强型场效应管。
[0055]所述第一场效应管31的栅极与所述第五场效应管35的漏极相连接，所述第一场效应管31的源极与所述输出电路的信号控制端相连接，所述第一场效应管31的漏极分别与所述第三场效应管33的栅极和所述第四场效应管34的栅极相连接；图4中的VB端即为所述输出电路的信号控制端。
[0056]所述第三场效应管33的源极接地，所述第三场效应管33的漏极与所述输出电路的信号输出端相连接；所述第四场效应管34的源极接地，所述第四场效应管34的漏极与第二场效应管32的栅极相连接。
[0057]所述第五场效应管35的栅极与所述输出电路的信号输入端相连接，所述第五场效应管35的源极接地。
[0058]所述第二场效应管32的栅极分别与所述第四场效应管34的漏极以及所述输出电路的信号控制端相连接，所述第二场效应管32的源极连接在所述第一场效应管31的源极与所述输出电路的信号控制端之间，所述第二场效应管32的漏极与所述第一场效应管31的栅极相连接。
[0059]各场效应管的栅极分别与保护电阻相连接，所述保护电阻包括第一电阻21、第二电阻22、第三电阻23以及第四电阻24。
[0060]所述第一电阻21 —端与所述输出电路的信号输入端相连接,另一端与所述第五场效应管35的栅极相连接。
[0061]所述第二电阻22 —端连接在所述输出电路的信号控制端与所述第二场效应管32的源极之间，另一端连接在所述第二场效应管32的栅极与所述第四场效应管34的漏极之间。
[0062]所述第三电阻23 —端与所述第一场效应管31的集电极相连接，另一端分别与所述第三场效应管33的栅极以及所述第四场效应管34的栅极相连接。
[0063]所述第四电阻24 —端连接在所述第一场效应管31的栅极与所述第二场效应管32的漏极之间，另一端与所述第五场效应管35的漏极相连接。
[0064]以上结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的【具体实施方式】，本领域的技术人员在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所护的范围情况下，还可得到很多形式，这些均在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种带限流保护的低端输出电路，包括第一三极管(11)和第三三极管(13);所述第一三极管(11)的控制端与所述输出电路的信号输入端相连接，所述第一三极管(11)的输入端与所述输出电路的信号控制端相连接，所述第一三极管(11)的输出端与所述第三三极管(13)的控制端相连接，所述第三三极管(13)的输入端与所述输出电路的信号输出端相连接，所述第三三极管(13)的输出端接地； 其特征在于: 所述输出电路还包括第二三极管(12)、第二电阻(22)以及第四三极管(14)； 所述第二三极管(12)的输入端连接在所述第一三极管(11)的输入端与所述输出电路的信号控制端之间，所述第二三极管(12)的输出端连接在所述第一三极管(11)的控制端与所述输出电路的信号输入端之间；所述第二电阻(22)两端分别加载在所述第二三极管(12)的控制端和输入端上；所述第四三极管(14)的控制端与所述第三三极管(13)的控制端相连接，所述第一三极管(11)的输出端连接在所述第三三极管(14)和所述第四三极管(14)的控制端之间，所述第四三极管(14)的输入端连接在所述第二电阻(22)与所述第二三极管(12)的控制端之间，所述第四三极管(14)的输出端接地； 所述第一三极管(11)与所述第二三极管(12)均为PNP型三极管，所述第三三极管(13)与所述第四三极管(14)均为NPN型三极管。
2.根据权利要求1所述的一种带限流保护的低端输出电路， 所述输出电路包括第五三极管(15)； 所述第五三极管(15)的控制端与所述输出电路的信号输入端相连接，所述第五三极管(15)的输入端连接在所述第一三极管(11)的控制端与所述第二三极管(12)的输出端之间，所述第五三极管(15)的输出端接地。
3.根据权利要求2所述的一种带限流保护的低端输出电路，其特征在于: 所述输出电路包括第一电阻(21)、第三电阻(23)以及第四电阻(24)； 所述第一电阻(21) —端与所述输出电路的信号输入端相连接，另一端与所述第五三极管(15)的控制端相连接； 所述第三电阻(23) —端与所述第一三极管(11)的输出端相连接，另一端连接在所述第三三极管(13)的控制端与所述第四三极管(14)的控制端之间； 所述第四电阻(24) —端与所述第五三极管(15)的输入端相连接，另一端连接在所述第一三极管(11)的控制端与所述第二三极管(12)的输出端之间。
4.根据权利要求3所述的一种带限流保护的低端输出电路，其特征在于: 所述输出电路中的三极管可替换为场效应管，即所述第一三极管(11)、第二三极管(12)、第三三极管(13)、第四三极管(14)以及第五三极管(15)分别替换为第一场效应管(31)、第二场效应管(32)、第三场效应管(33)、第四场效应管(34)以及第五场效应管(35)； 所述第三场效应管(33)与所述第四场效应管(34)均为N沟道增强型场效应管，所述第一场效应管(31)和第二场效应管(32)均为P沟道增强型场效应管。
【文档编号】H03K19/0175GK204156519SQ201420638494
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年10月30日 优先权日:2014年10月30日
【发明者】贾春冬 申请人:北京经纬恒润科技有限公司