Узел тепловой защиты интегральных стабилизаторов напряжения

.Ульян ехничесва (Ленив,ПАТАЯЕГР эле енени ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) УЗЕЛ ТЕПЛОВОИ ЗАЩИТЫ ИН(57) Изобретение относится кротехнике и может найти прим,ЯО 1374206 в интегральных полупроводниковыхстабилизаторах постоянного напряж ния и других устроиствах, где возможны тепловые нагрузки, Цель изобретения - повышение эффективности инадежности устр-ва. Цель достигается за счет введения в устр-во теплового гистерезиса. При этом температура выключения и последующего включения интегрального стабилизатораразносится на 30-50 С. Такое построение устр-ва позволяет существенно снизить вероятность развития процесса электромиграции и вторичногопробоя транзисторов регулирующегоэлемента при длительном существовании тепловой перегрузки. 1 ил.1 13Изобретение относится к электротехнике и может быть использованов полупроводниковых интегральныхстабилизаторах 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 начертеже,Узел тепловой защиты содержит спервого по. десятый транзисторы 1-10и с первого по седьмой резисторы11-17. Эмиттеры транзисторов 1, 2 и3 через резисторы 11, 12 и 13 соответственно соединены с входным выво.дом 18 устройства, базы транзисторов1, 2 и 3 подключены к коллекторутранзистора 4, база которого соедииена с коллекторами транзисторов 1и 5, а эмиттер транзистора 4 - с эмиттером транзистора 7, Базы транзисторов 5 и 6 объединены и подключены кколлекторам транзисторов 2 и 6. Эмиттер транзистора 6 соединен с базойтранзистора 10 и через последовательно включенные резисторы 14, 15 и 16связан с общей шиной 19, к которойтакже подключены коллектор транзистора 7 и эмиттеры транзисторов 8, 9и 10. Эмиттер транзистора 5 подключен к точке соединения резисторов15 и 14. Первый коллектор 20 транзистора 3 соединен с коллектором транзистора 10 и с базой транзистора 9,а второй коллектор 21 транзистора 3подключен к коллектору транзистора9, к базе транзистора 8 и через ре- .зистор 17 - к точке соединения резисторов 15,14 и базы транзистора 7.Коллектор транзистора 8 подключен куправляющему входу регулпрующегоэлемента 22, Транзистор 23 выполняетфункцию источника тока в управляющей цепи регулирующего элемента 22.Устройство работает следующимобразом.Статический режим источника опорного тока (элементы 1, 2, 4-7, 11,12, 14) и температура срабатыванияузла защиты задаются за счет рассогласования площадей переходов эмиттербаза транзисторов 5 и 6 (Б, = Б зИ, И = 3-10). При этом ток 1источника опорного тока и падение напряже 74206ния П на резисторах 12, 14-16, которое задает температуру срабатывания узла защиты, определяются следующим образом:1,(Т) - 1 пМ,1 1 ТКи Чг де К- К, - сопротивления резисторов 14-16,К - постоянная Больцмана,ц - заряд электрона,Т - абсолютная температура.Приведенные вьппе соотношения по 20казывают, что уставка тепловой защиты определяется только отношениемплощадей эмиттеров транзисторов 5 и6 и отношением резисторов 14-16. Таким образом, температура срабатыванияузла защиты практически не зависитот технологического разброса параметров элементов.При температуре кристалла, меньшеймаксимально допустимой температуры,падение напряжения на резисторах 1416 меньше, чем пороговое напряжениеэмиттер - база Ц Б ,транзистора 10, и узел защиты не влияет наработу стабилизатора, При увеличении35температуры кристалла падение напряжения на резисторах 14-16 возрастает, а напряжение эмиттер - базатранзистора 10 уменьшается и в тот40момент когда они станут равны транФзистор 10 открывается, транзистор 9закрывается и переключает ток коллектора 21 транзистора 3, транзистор 8открывается и шунтирует управляющий45вход регулирующего элемента 22, выключая тем самым стабилизатор, Температура последующего включения стабилизатора меньше температуры еговыключения за счет дополнительногопадения напряжения на резисторе 16;50созданного током коллектора 21 транзистора 3 в момент срабатывания узлазащиты.Температура срабатывания узла защиты определяется следующим образом:554 Еогде = 1 + 2(К+ К,)/К,где дЕ, - ширина запрещенной зоныкремния;0 ЭБ 1 о(Т х) и30 э 6б (Т) - значениЯ напРЯжениЯэмиттер - база транзистора УТоткл Т р Ц+ (Т) Приведенные соотношения позволя ют по требуемым значениям Т 1,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, ба- ЗО за транзистора. 9, коллектор транзистора 9, резисторы 15, 14, база транзистора 10. Так, при увеличении температуры кристалла до значения Т коллекторный ток транзистора 8 возрастает на три порядка при изменении температуры кристалла всего на 1- 1,5 С. Таким образом, предлагаемый узел тепловой защиты позволяет существенно повысить надежность интегральных стабилизаторов средней и большой мощности, имеет достаточно простую схемотехническую реализацию й 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 первыйвторой и 55 третий резисторы соединены с входным выводом устройства, базы указанных 10 и разности напряженийэмиттер - база транзисторов 5 и 4 при некоторойтемпературе Т = Т. Диапазон температур, в котором стабилизатор находится в выключенном состоянии после срабатывания узла тепловой защиты, определяется следующим .соотношением: транзисторов объединены и подключеныФ 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 щ и й с я 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 шестого 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 едактор И.Рыбченко Подписта СССР Тираж 866 БНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и о 13035, Москва, Ж, Раушская