一種輸出隨著控制電壓均衡升高的電流源的製作方法

2023-05-10 19:22:56

一種輸出隨著控制電壓均衡升高的電流源的製作方法
【專利摘要】一種輸出隨著控制電壓均衡升高的電流源，能在兩個輸入電壓範圍內提供平穩的電流轉換功能，這樣，該電源就能為需要不止一個電源的電子電路供電。在一個具體實例中，這樣的電源包括一個蓄電池以及一個由交流電源控制的直流電源。這樣的電流源被設計來提供基準電流。該基準電流根據來自每根電源線的電流建立鏡像電流，以此來提供所需要的輸出電流。
【專利說明】一種輸出隨著控制電壓均衡升高的電流源
【背景技術】:
[0001] 本發明涉及到電子電路，尤其是用於產生輸出隨著控制電壓均衡升高的電流源。【技術領域】:
[0001]圖1是先前技術中的多發射極PNP型電晶體100的示意圖。這樣的電晶體可以作為電流控制裝置，為連接在集電極101上的電子電路提供電源，響應連接在一個或多個發射極上的一個或多個電壓源，圖1中展示了其中兩個發射極102-1和102-N。電晶體100的基極104不是通常的直接接地，例如通過控制電路(圖中沒有展示出電路107的細節)。
[0002]圖1中電晶體100的一個典型作用是給個人電腦或是任何使用外部直流電源的電子設備供電，調整來自電源線或電池的交流電。例如，經過調整的交流電源電壓Vl加在發射極102-1上，電池的電壓VN加在發射極102-N上，電流IP就會由集電極101產生，因為受基極104控制，這樣就會在集電極101處產生穩壓。當電壓Vl和VN間存在差值，熱電壓形式為kt/q (27攝氏度時為26毫伏或是更大)，集電極101就會產生一個最低量的電流Imin0相反地，當Vl和VN的差值小於熱電壓，例如，當電晶體100的一個使用者需要將發射極102-1到102-N連接在一起，集電極101就會產生一個大於IP的電流Imax。集電極101的限流用來保護電晶體或是負載。不同於使用與端子101或102-1到102-N串聯的電阻上的壓降，根據固有電路的複雜性，限流功能可以通過基極104獲得，因為在高電流密度下使用電晶體100或者將集電極通過連線105連接至基極端時，電晶體100的電流增益是眾所周知的。
[0003]圖1是一個一般穩壓電路的原理圖，該穩壓電路使用具有一個或多個電壓的電源工作。如果電晶體100的傳導控制電路「基極驅動」 107如圖這樣的，只要發射極102-1到102-N中的一個或多個獲得Vl到VN足夠的電源電壓供應，電晶體100的集電極101處就是一個穩壓節點。Vl到VN中至少有一個的最小可接受電壓為電晶體的飽和電壓Vsat，例如
5.1伏，高於所需要的穩壓輸出5伏。使用與發射極引線102-1到102-N或是與集電極101串聯的電阻的標準方法是不需要的。如果電晶體100的電流增益是已知的，限流功能就可以通過在基極驅動100上進行限流獲得。當電晶體100為橫向PNP時，在高電流密度下的電流增益就是已知的。通過增加反饋集電極105，由集電極101和105的傳導比率來確定電流增益，電晶體100的電流增益就更容易獲得。需要注意的是，該反饋在PNP電晶體被獨立柵極器件例如場效應管代替時也可以應用。
[0004]當102-1到102-N中的一部分發射極導通時，通常需要提供增加流過電晶體100的基極104的基極電流的端子，因為電晶體100可以更好地控制具有一系列發射極導通情況下的電源。
[0005]實際的具有隨著控制電壓均衡升高的電流源被作為增加流過圖1中基極104電流的端子，在專門的穩壓功能中出現的問題，以及更多需要依靠多電壓電源工作的電子電路中的普遍問題。
【發明內容】
:
[0006]一種新穎的電路，能在兩個輸入電壓範圍內提供平穩的電流轉換功能，這樣，該電源就能為需要不止一個電源的電子電路供電。
[0007]本發明的技術解決方案:
[0008]在一個具體實例中，這樣的電源包括一個蓄電池以及一個由交流電源控制的直流電源。這樣的電流源被設計來提供基準電流。該基準電流根據來自每根電源線的電流建立鏡像電流，以此來提供所需要的輸出電流。一個進一步的改進就是要理解，當電源Vl到VN間並聯更多的電源時，電晶體就可以處理更多的電流，在使用者具有較少不同電源的情況下，就可以在任何特定電晶體中建立起獨立的發射極。當電源電壓Vl到VN中的兩個或是更多均衡的時候，限流就會增加。本發明的電路用來在電壓對均衡時增加限流。需要理解的是，本發明的電路限流方面有更廣泛的用途，這裡只舉了一個簡單的例子。
[0009]對比專利文獻:CN202043055U輸出電流源201120124461.1
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0010]圖1展示了先前技術中適用於電流控制設備的多發射極PNP電晶體的示意圖；
[0011]圖2展示了本發明的一個具體實例的原理圖，該實例從一個或多個多輸入電源中提供一個輸出電流；
[0012]圖3描繪了能夠根據本
【發明內容】
產生所需要的轉換功能的一個例子曲線圖；
[0013]圖4展示了根據本發明原理製造的一個實例電路的原理圖；
[0014]圖5展示了本發明一個可選實例的原理圖。
【具體實施方式】:
[0015]如圖3所示，我們需要在一定電壓範圍內(VI和V2)提供平滑連續的電流轉換功能，圖3展示了一個根據本
【發明內容】
的能夠產生所需要電流轉換功能的例子。圖3中所示的電流轉換功能表明，IP大致等於兩倍的Imin，並且轉換功能的鐘形曲線與電晶體對的有效飽和電流成比例，電晶體對中的兩組電晶體依靠相同的控制電壓工作。自然地，其他電流強度的IP以及其他形狀的轉換功能曲線，根據本發明的指導內容，都是可行的。
[0016]圖4為根據本發明指導內容構建的一個實例電路300的原理圖，該電路能提供如圖3所示轉換曲線，並且能為圖1中電晶體的基極104提供合適的控制信號。輸入電壓Vl應用在電壓總線301上，輸入電壓V2應用在電壓總線302上。與正電壓相對的是，電晶體303通過集電極303-1將電流導入地。一個成比例的電流通過集電極303-2流入電流源306。電晶體304與集電極303-2中的電流鏡像對稱，並且電晶體305又將電晶體304中的電流鏡像對稱至輸出端307。在相同的形式下，與正電壓V2相對的是，電晶體313通過集電極313-1將電流導入地。一個成比例的電流通過集電極313-2流入電流源316。電晶體314與集電極313-2中的電流鏡像對稱，並且電晶體315又將電晶體314中的電流鏡像對稱至輸出端307。
[0017]在首選實例中，電晶體303、304、305、313、314和315的飽和電流是相等的，並且為了方便裝配，這些電晶體所有的發射極的尺寸都是相同的。這時，輸出電流1ut與Iin的比值(由電流源306和316產生的電流)一定是幾個不連續值中的一個。[0018]輸出電流1ut可以表示為:
【權利要求】
1.一種輸出隨著控制電壓均衡升高的電流源，其特徵是:電路包括:第一極性的第一電源輸入引線；上述第一極性的第二電源輸入引線；第二極性的第三電源輸入引線；提供輸出電流的輸出引線；第一電流鏡電路包括:一個第一電晶體，其第一電流傳輸引線耦合在上述第一電源引線上，第二電流傳輸引線耦合在上述第三電源引線上，第三電流傳輸引線耦合在上述第三電源引線上，控制引線耦合在上述第三電流傳輸引線上；第二電晶體，其第一電流傳輸引線耦合在上述第二電源引線上，第二電流傳輸引線耦合在上述第一電晶體的控制引線上，控制引線耦合在上述第一電晶體的控制引線上；一個第三電晶體，其第一電流傳輸引線耦合在上述第二電源引線上，第二電流傳輸引線耦合在上述輸出引線上，控制引線耦合在上述第一電晶體的控制引線上；第二電流鏡電路包括:一個第四電晶體，其第一電流傳輸引線耦合在上述第二電源引線上，第二電流傳輸引線耦合在上述第三電源引線上，第三電流傳輸引線耦合在上述第三電源引線上，控制引線耦合在上述第三電流傳輸引線上；一個第五電晶體，其第一電流傳輸引線耦合在上述第一電源引線上，第二電流傳輸引線耦合在上述第一電晶體的控制引線上，控制引線耦合在上述第四電晶體的控制引線上；一個第六電晶體，其第一電流傳輸端耦合在上述第一電源引線上，第二電流傳輸引線耦合在上述輸出引線上，控制引線耦合在上述第四電晶體的控制引線上。
2.根據權利要求1所述的一種輸出隨著控制電壓均衡升高的電流源，其特徵是:電路包括:第一極性的第一電源輸入引線；上述第一極性的第二電源輸入引線；第二極性的第三電源輸入引線；提供輸出電流的輸出引線；第一電流鏡電路包括:用於建立第一電流的第一端子，第一電流從上述第一電源引線流至上述第三電源引線，第一端子的控制引線具有與上述第一電流相關的控制電壓；將來自上述第一電源引線的電流反射至上述第三電源引線的端子，其控制引線耦合在上述第一端子的控制引線上；將來自上述第二電源引線的電流反射至上述第三電源引線的端子，其控制引線耦合在上述第一端子的控制引線上；將來自上述第二電源引線的電流反射至上述輸出端，其控制引線耦合在上述第一端子的控制引線上；第二電流鏡端子包括:用於建立第二電流的第二端子，第一電流從上述第二電源引線流至上述第三電源引線，第二端子的控制引線具有與上述第二電流相關的控制電壓；將來自上述第一電源引線的電流反射至上述第三電源引線的端子，其控制引線耦合在上述第二端子的控制引線上；將來自上述第二電源引線的電流反射至上述第三電源引線的端子，其控制引線耦合在上述第二端子的控制引線上；將來自上述第一電源引線的電流反射至上述輸出端，其控制引線耦合在上述第二端子的控制引線上。
【文檔編號】G05F1/56GK203561911SQ201320755847
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年11月26日 優先權日:2013年11月26日
【發明者】不公告發明人 申請人:蘇州貝克微電子有限公司