專(zhuān)利名稱(chēng):電流限制器電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及電流限制器電路,尤其涉及能夠基于對(duì)開(kāi)關(guān)器件的 控制端進(jìn)行的高電流注入來(lái)感應(yīng)和限制過(guò)度電流過(guò)沖的高速電路。這 個(gè)電路是單向性的,限制電流增加但不限制電流減小。
背景技術(shù):
例如,諸如蜂窩電話、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、便攜個(gè)人計(jì)算機(jī)、 攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)或MP3播放器之類(lèi)的便攜和移動(dòng)裝置在不能獲得交 流電源時(shí)需要由操作的電池供電。例如,用于這樣操作模式的電路由 將電池和裝置分離并表現(xiàn)0. 1-0. 5Q范圍內(nèi)低阻性的可控開(kāi)關(guān)器件 組成。由于這個(gè)電路還可以作為電池充電電路,因此,它可以在任何 時(shí)候在電池對(duì)裝置進(jìn)行供電的同一端子處連接到諸如壁式插頭適配 器之類(lèi)的DC電源。在這個(gè)時(shí)刻,可控開(kāi)關(guān)器件仍然處于低電阻模式, 從而,存在于DC電源(例如,6V)和電池(例如,3.6V)之間的電 壓差將導(dǎo)致流經(jīng)可控開(kāi)關(guān)器件流向電池的電流過(guò)沖(例如,典型地 5A: (6V-3. 6V) /0. 5Q或者更大)。雖然該可控開(kāi)關(guān)器件通常由可 以減小該電流(例如,降至1A)的驅(qū)動(dòng)電路控制,然而,這個(gè)限制 是基于電流調(diào)整的緩慢處理,該電流調(diào)整通常花費(fèi)幾微秒時(shí)間,這個(gè) 時(shí)間由檢測(cè)電流過(guò)沖所需的時(shí)間和充電并因此關(guān)閉可控開(kāi)關(guān)器件所 需的時(shí)間共享。而且,從電池對(duì)裝置供電的反向模式向壁式插頭適配 器對(duì)電池充電的正向模式轉(zhuǎn)變典型地以對(duì)應(yīng)于壁式插頭適配器連接 的時(shí)間常量的5V/" s的斜率發(fā)生。因此,鑒于這些限時(shí)電流過(guò)沖會(huì) 危害電池正常性能并減少電池壽命,所存在的減少這些過(guò)沖時(shí)間的解 決方案在技術(shù)上證明是不可行的。發(fā)明內(nèi)容因此,本發(fā)明的一個(gè)目的是為了提供用于電池充電電路的電流 限制器電路結(jié)構(gòu),以通過(guò)柵控開(kāi)關(guān)器件非??焖俚貦z測(cè)和限制任何電 流變化。為了改進(jìn)安全性,電流限制器電路被制成單向性的,被配置 以限制電流增加但不限制電流減小。通過(guò)如權(quán)利要求1所述的可變電流放大器電路結(jié)構(gòu)、如權(quán)利要 求13所述的電流限制器電路結(jié)構(gòu)、如權(quán)利要求17所述的電池充電電 路結(jié)構(gòu)以及如權(quán)利要求18所述的方法可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。因此,電流限制器電路包括可變電流放大器電路和由驅(qū)動(dòng)電路 通過(guò)具有低阻抗的阻性元件控制的柵控開(kāi)關(guān)裝置。可變電流放大器電 路的輸出連接到柵控開(kāi)關(guān)裝置的控制端,從而允許可變電流放大器電 路對(duì)后者進(jìn)行控制。由于該阻性元件,這個(gè)控制對(duì)于在可變電流放大 器電路輸出端的高電流注入是有效的。而且,可變電流放大器電路在它的輸入端包括檢測(cè)級(jí),該檢測(cè) 級(jí)包括電容性元件,從而用以快速地檢測(cè)和傳送對(duì)應(yīng)于電流變化的電 壓變化;隨后是調(diào)整級(jí),該調(diào)整級(jí)用于將受該變化和由偏置電壓控制 的電流影響的晶體管偏置電壓調(diào)整為靜態(tài)值;以及可變放大級(jí),該可 變放大級(jí)基于具有不同電流反射系數(shù)的電流鏡的可變負(fù)載,從而只在 檢測(cè)到電壓增加時(shí)向柵控開(kāi)關(guān)裝置的控制端注入高電流。晶體管的柵 極被連接至檢測(cè)級(jí)的輸出端,該檢測(cè)級(jí)從而非常緩慢地放電,并因此 使驅(qū)動(dòng)裝置在通過(guò)柵控開(kāi)關(guān)裝置控制電流之前有足夠的時(shí)間。要被可 變放大級(jí)處理的電流可以在通過(guò)與保護(hù)電阻串連的二極管時(shí)以指數(shù) 方式增大。因此,要被可變放大級(jí)注入的電流將更高,并將導(dǎo)致對(duì)控 制端進(jìn)行充電和關(guān)閉柵控開(kāi)關(guān)裝置的時(shí)間更短。而且,可變電流放大電路有一個(gè)在它的輸出端連接的灌電流源, 該灌電流源吸收被放大的電流,經(jīng)過(guò)放大的電流不被注入柵控開(kāi)關(guān)裝 置的控制端。它的電流吸收能力很差,從而使得不能忽視驅(qū)動(dòng)裝置的 作用。從而,電流限制器電路限制增大電流但不限制減小電流的單向 工作用以滿足更高的安全要求。另外,電流限制器電路可以被耦接至電池充電電路,從而用以 限制任何從電源裝置流經(jīng)柵控開(kāi)關(guān)裝置流向電池的電流過(guò)沖。在從屬的權(quán)利要求中定義了更進(jìn)一步的有利實(shí)施例。
現(xiàn)在,參照附圖,基于優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述,其中 圖l示出了按照本發(fā)明原理在充電-播放模式下耦接至電流限制器電路的電池充電電路的示意性框圖;圖2示出了通過(guò)恒定負(fù)載提高線性電流的電流限制器電路; 圖3示出了通過(guò)恒定負(fù)載提高非線性電流的電流限制器電路; 圖4a示出了按照本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例的通過(guò)可變負(fù)載提高非線性電流的電流限制器電路;圖4b示出了按照本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例在200ns期間(參照時(shí)間周期II)具有20pA灌電流源的0. 3A電流過(guò)沖的仿真結(jié)果。
具體實(shí)施方式
在下文中,為了更好地描述諸如在圖4a和圖4b中所描述的第 一優(yōu)選實(shí)施例,將首先介紹圖l、圖2和圖3中所分別描述的在充電 -播放模式下耦接至電流限制器電路的電池充電電路、通過(guò)恒定負(fù)載 提高線性電流的電流限制器電路、通過(guò)恒定負(fù)載提高非線性電流的電 流限制器電路的示意性框圖。在圖1中,通過(guò)端子in和out耦接至可變電流放大電路200的 電池充電電路包括可與DC電源100和附件110連接的端子CHG、可 與電池IO連接的端子BAT以及耦接在兩個(gè)端子之間并被驅(qū)動(dòng)電路40 通過(guò)阻性元件30所控制的柵控開(kāi)關(guān)器件20,該阻性元件具有阻值足 夠低的電阻R0,不會(huì)干擾驅(qū)動(dòng)電路40的作用。附件110可以是連接 至端子CHG用以由電池10供電的USB插頭。在保持連接時(shí),DC電源 100還可以共用同一端子CHG,用以對(duì)電池IO進(jìn)行充電,由此產(chǎn)生了 從端子CHG向端子BAT的電流過(guò)沖。圖2描述了電流限制器電路,其中,柵控開(kāi)關(guān)器件PO和阻性元 件R0對(duì)應(yīng)于圖1中的框20和30??勺冸娏鞣糯箅娐?00示意性地 包括用以檢測(cè)、調(diào)整和放大的三級(jí)。檢測(cè)級(jí)使電容C能夠在向控制第一電流(例如,10pA)的N溝道晶體管Nl的柵極端GateN傳送電壓 變化之前檢測(cè)到任何電壓變化,從而,任何電壓變化都將導(dǎo)致第一電 流的電流變化。調(diào)整級(jí)允許在柵極端GateN的偏置電壓被調(diào)整為靜止 模式的值。從而,第一電流首先被一個(gè)雙P溝道晶體管Pl、 P2電流 鏡反射,該電流鏡具有被電流鏡中的每一晶體管的寬長(zhǎng)比(W/L,其 中W和L分別是溝道的寬度和長(zhǎng)度)確定的電流反射系數(shù)(例如,O. 1), 然后被一個(gè)雙N溝道晶體管N2、 N3電流鏡反射,例如,該電流鏡具 有同樣的電流反射系數(shù)(例如,0.1)。隨后,將經(jīng)過(guò)反射的第一電 流(例如,10pAX0. 1X0. 1=0. lpA)和由電流源CS1流出的參考電 流(例如,lOOnA)進(jìn)行比較。隨后,比較結(jié)果將調(diào)整柵極電壓GateN 和流經(jīng)Nl的電流。放大級(jí)對(duì)通過(guò)具有大于1的寬長(zhǎng)比的電流鏡的第一電流進(jìn)行放 大。第一電流被具有大電流反射系數(shù)(例如,40)的P溝道晶體管電 流鏡Pl、 P3反射以增強(qiáng)第一電流的放大倍數(shù)(例如,10pAX 40=400pA)。在靜態(tài)模式下,由兩個(gè)P溝道晶體管電流鏡P1、 P3反射的經(jīng)過(guò) 放大的第 一 電流(例如,40A)不足以補(bǔ)償電流源CS2的灌電流(例 如450pA),從而,支路GateP、 out將被灌入例如50pA的低電流, 增強(qiáng)柵控開(kāi)關(guān)器件P0的傳導(dǎo)模式。在圖1的DC電源100被連接至 端子CHG之后,當(dāng)電容C檢測(cè)到正電壓變化dV/dt時(shí),在柵極端GateN 處的偏置電壓被上升的電壓V (CHG)突然上拉,而電流過(guò)沖突然經(jīng) 過(guò)作為具有低電阻的電阻器的柵控開(kāi)關(guān)器件P0。隨后,該正變化被 偏置電壓傳送至第一電流,該電流在被具有大電流反射系數(shù)(例如 40)的P溝道晶體管電流鏡Pl、 P3放大之前,將從例如10pA上升 至25(iA 。由此產(chǎn)生的電流將變成高電流峰值,例如, 25|liAx40=1000)liA,這個(gè)電流峰值超過(guò)了電流源CS2的吸收電流的能 力(例如450pA)。過(guò)電流峰值通過(guò)輸出端out被注入,這個(gè)電流很 大,以致阻性元件R0將作為開(kāi)路電路。從而,在通過(guò)柵控開(kāi)關(guān)器件 P0停止電流增長(zhǎng)時(shí),柵極端GateP將由該過(guò)電流充電。由于依賴(lài)于柵極端GateN的高阻抗導(dǎo)致電容C放電的時(shí)間很長(zhǎng),因此,由偏置電壓驅(qū)動(dòng)的第一電流會(huì)非常緩慢地返回它的靜態(tài)值(例 如,10pA)。通過(guò)P溝道晶體管電流鏡(Pl, P3),經(jīng)過(guò)反射的第一電流將回流至它的靜態(tài)值(例如40A),并再次由電流源CS2 (例 如,450)LiA)所支配。從而,在柵控開(kāi)關(guān)器件PO的柵極在柵極端GateP 緩慢放電時(shí),低的灌電流(例如50pA)將再次從端子GateP向輸出 端out環(huán)流。它會(huì)導(dǎo)致流經(jīng)它的電流也緩慢增大。這種緩慢使驅(qū)動(dòng)電 路40能得到足夠的時(shí)間以接管電流限制。然而,當(dāng)電容C檢測(cè)到負(fù) 的電壓變化dV/dt,在柵極端GateN的偏置電壓會(huì)被減小的電壓V(CHG)突然下拉,并導(dǎo)致第一電流的減小。不管放大級(jí)如何,電流 源CS2的吸收電流能力(例如450pA)非常重要,以保持在柵極端 GateP對(duì)柵控器件PO的柵極進(jìn)行放電,并增強(qiáng)傳導(dǎo)模式,該傳導(dǎo)模 式由不能關(guān)閉柵控開(kāi)關(guān)器件PO的驅(qū)動(dòng)電路40的同一動(dòng)作控制。這樣經(jīng)過(guò)恒定負(fù)載(也就是電流鏡Pl、 P3)提高流經(jīng)Rl的第一 電流的線性電流的電流限制器電路有幾個(gè)缺點(diǎn)在靜態(tài)模式下在最后 一個(gè)晶體管P3中的大電流消耗(例如400nA),受限的電流注入率(例如從500pA到lmA的電流峰值),這對(duì)柵控開(kāi)關(guān)器件PO的柵極 非常緩慢地充電,以及它的不限制電流減小的性能,這個(gè)性能對(duì)于通 過(guò)快速停用柵控開(kāi)關(guān)器件PO限制的安全因素而言是非常重要的。最 后,利用這個(gè)電路,可以在lps內(nèi)獲得3A的電流過(guò)沖??梢匀鐖D3所示的那樣改進(jìn)該電路,其中,將晶體管N1的源極 接地的阻性元件Rl (例如100kQ )現(xiàn)在被諸如二極管DO之類(lèi)的非線 性阻抗取代,該二極管被串連阻性元件R2 (例如10kQ )保護(hù)不被燒 毀。從而,圖3描述了通過(guò)恒定負(fù)載提高非線性電流的電流限制器電 路。當(dāng)電容C檢測(cè)到正電壓變化dV/dt時(shí),在柵極端GateN處的偏置 電壓被上升的電壓V (CHG)突然上拉。在以指數(shù)方式增大流經(jīng)二極 管DO的第一電流時(shí),連接到該偏置電壓的源極電勢(shì)也增大。受到阻 性元件R2的限制,電流增大從而可以達(dá)到100pA,并導(dǎo)致4mA的電 流峰值,該電流峰值從放大級(jí)輸出,并加速柵控開(kāi)關(guān)器件PO的柵極 的充電。憑借這種改進(jìn),在電流增大被停止并返回0之前,電流過(guò)沖 可以在lu s內(nèi)減少到0. 8A。隨后,通過(guò)柵控開(kāi)關(guān)器件P0的電流將緩慢增大。然而,這個(gè)電路仍然顯示兩個(gè)缺點(diǎn)靜態(tài)模式下在最后一 個(gè)晶體管P3中的大電流消耗(例如,400nA),以及它的不限制電 流減小的性能??梢匀鐖D4a所示的那樣更進(jìn)一步地改進(jìn)該電路,其中,本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例被示出,并存在于通過(guò)可變負(fù)載提高非線性電流的 電流限制器電路中。兩個(gè)電路之間的比較顯示,檢測(cè)級(jí)和調(diào)整級(jí)沒(méi)有被改變,支路N1、 R2、 D0被復(fù)制在由同樣的偏置電壓驅(qū)動(dòng)的支路N4、 R3、 Dl中,并因此被同樣的電流(例如lOpA)流過(guò),負(fù)載P1被改 變成與P4串連的負(fù)載P5, P4與具有例如15pA的電流源CS3并聯(lián), 現(xiàn)在,灌電流源CS2具有更差的電流吸收能力(例如,20pA),晶 體管P3具有比之前例如1/40的比率充分小的寬長(zhǎng)比W/L。在靜態(tài)模 式下,流經(jīng)晶體管P5的電流(例如10pA)足夠低,以被電流源CS3 可以提供的15pA所補(bǔ)償。從而,晶體管N4的負(fù)載由晶體管P5和電 流源CS3組成,晶體管P4被后者短路。它導(dǎo)致電流將被具有電流反 射系數(shù)(例如1)的電流鏡P3、 P5放大,該電流反射系數(shù)比之前的 電流鏡Pl、 P3的電流反射系數(shù)(例如40)小得多。灌電流源CS2 (例 如20|iA)因此將可以補(bǔ)償該被放大的低電流,以及它的低電流吸收 能力將不會(huì)干擾驅(qū)動(dòng)電路40的作用。當(dāng)電容C檢測(cè)到正電壓變化 dV/dt時(shí),在柵極端GateN的柵極上的偏置電壓增大,在每個(gè)晶體管 Nl和N4中有電流峰值大約120nA的非線性電流增大。流經(jīng)晶體管 P5的電流(例如120pA)不再能夠被電流源CS3可以提供的15pA的 電流所補(bǔ)償。從而,現(xiàn)在可以認(rèn)為后者被晶體管P4旁路,以至于電 流鏡P3、 P5被具有更大的電流反射系數(shù)100的電流鏡P3、 P4+P5所 取代。從而,經(jīng)過(guò)放大的電流100xl20pA42mA將大大超過(guò)電流源 CS2的電流吸收能力,并將非常迅速地對(duì)柵控開(kāi)關(guān)器件的柵極進(jìn)行充 電。當(dāng)電容C檢測(cè)負(fù)電壓變化dV/dt時(shí),柵極端GateN上的偏置電壓 減小,以及在每一個(gè)晶體管Nl和N4中有一個(gè)非線性電流減小,該非 線性電流減小將被電流鏡P3、 P5反射。灌電流源CS2將完全補(bǔ)償被 反射的電流,以及,由于它的較弱的電流吸收能力,將不再吸收對(duì)柵 控開(kāi)關(guān)器件的柵極的放電的電流。驅(qū)動(dòng)電路40的作用不會(huì)被忽視,以至于這樣的電路操作單向性,限制電流的快速增大,但不限制電流 的快速減小。為了更好地說(shuō)明本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例的性能,圖4b示出了在200ns期間(參照時(shí)間周期II)具有20|iA灌電流源CS2的0. 3A電 流過(guò)沖的仿真結(jié)果,其中,時(shí)間周期I對(duì)應(yīng)柵控開(kāi)關(guān)器件PO的反向 模式,時(shí)間周期II對(duì)應(yīng)壁式插頭適配器的插入后的過(guò)沖,時(shí)間周期 III對(duì)應(yīng)柵控開(kāi)關(guān)器件PO的截止?fàn)顟B(tài),時(shí)間周期IV對(duì)應(yīng)偏置電壓調(diào) 整過(guò)程,以及時(shí)間周期V對(duì)應(yīng)柵控開(kāi)關(guān)器件PO的前向模式。注意,諸如根據(jù)第一優(yōu)選實(shí)施例所述的本發(fā)明可以在將所有元 件的極性取反后擴(kuò)展到第二優(yōu)選實(shí)施例,并且由此使得第二優(yōu)選實(shí)施 例來(lái)檢測(cè)和限制具有負(fù)的陡前沿的大電流增加??傊枋隽嘶谠谳敵龆薿ut的高電流注入,用以檢測(cè)和限 制大電流增加的電流結(jié)構(gòu)。特別地,由驅(qū)動(dòng)電路40通過(guò)低阻性元件 R0控制的、被電流過(guò)沖經(jīng)過(guò)的柵控開(kāi)關(guān)器件P0,在使其控制端由高 注入電流充電時(shí)將由本發(fā)明的電路可選擇地驅(qū)動(dòng)。從而,當(dāng)由具有正 斜率的陡前沿脈沖產(chǎn)生的大電壓增加被電容C檢測(cè)到并被傳送到柵 極端GateN時(shí),由于電容C通過(guò)柵極端GateN緩慢放電,所以在把從 晶體管P3發(fā)出的顯著電流峰值注入柵控開(kāi)關(guān)器件P0的柵極端GateP 時(shí),本發(fā)明的電路將驅(qū)動(dòng)電路40旁路。電流放大導(dǎo)致的被注入電流 峰值是通過(guò)利用具有大電流反射系數(shù)的電流鏡P4+P5、 P3產(chǎn)生的,并 被二極管DO、 Dl的出現(xiàn)而得到增強(qiáng)。在靜態(tài)模式下,或當(dāng)由負(fù)斜率 的陡前沿脈沖產(chǎn)生的大電壓減小被電容C檢測(cè)到并被傳送到柵極端 GateN時(shí),晶體管P4被流經(jīng)二極管Dl流出電流的電流源CS3變得短 路,以至于電流鏡P4+P5、 P3實(shí)質(zhì)上被具有更低電流反射系數(shù)的電流 鏡P5、 P3取代。結(jié)果,灌電流源CS2的低電流足夠吸收被電流鏡P3、 P5反射的更低的電流,隨后,將允許驅(qū)動(dòng)電路40接管開(kāi)關(guān)器件P0 的控制。最后,這個(gè)電路結(jié)構(gòu)單向工作,通過(guò)柵控開(kāi)關(guān)器件PO,限 制電流的快速增大,但不限制電流的快速減小。最后,但仍然很重要的是,注意,在包括權(quán)利要求的說(shuō)明書(shū)中 所使用的術(shù)語(yǔ)"包括"是為了說(shuō)明所聲明的特征、裝置、步驟或部件的存在,而不是為了排除一個(gè)或多個(gè)其他特征、裝置、步驟、部件或 它們的組合的存在或附加。另外,在權(quán)利要求中的元件之前的單詞"一 個(gè)"或"一種"不排除多個(gè)這樣元件的存在。而且,任何參考符號(hào)并 非限制本權(quán)利要求的范圍。
權(quán)利要求
1.一種可變電流放大器電路結(jié)構(gòu),用以可變地對(duì)電流進(jìn)行放大,所述可變電流放大器電路結(jié)構(gòu)包括輸入端(in)和輸出端(out);檢測(cè)級(jí),用以檢測(cè)電壓變化,所述電壓變化是在第一晶體管(N1)的第一控制端(GateN)被傳送的,該第一晶體管控制第一電流,所述電壓變化導(dǎo)致所述第一電流的電流變化,所述檢測(cè)級(jí)具有耦接至所述輸入端(in)的輸入;調(diào)整級(jí),用以將在所述第一控制端(GateN)處的偏置電壓以及由所述偏置電壓控制的所述第一電流分別調(diào)整為第一和第二靜態(tài)值,所述第一靜態(tài)值是不受所述電壓變化影響的電壓值,所述第二靜態(tài)值是不受所述電流變化影響的電流值;可變放大級(jí),用以基于第一電流鏡(P3,P5)和第二電流鏡(P3,P4+P5)的可選擇的布置,可變地對(duì)第二電流進(jìn)行放大,其中,所述第一電流鏡(P3,P5)和第二電流鏡(P3,P4+P5)包括至少兩個(gè)晶體管,所述第二電流是所述第一電流的復(fù)制,第二電流鏡(P3,P4+P5)具有比所述第一電流鏡(P3,P5)大得多的電流反射系數(shù),由所述第二電流鏡(P3,P4+P5)放大的所述第二電流通過(guò)所述輸出端(out)被注入,直到所述第一電流被調(diào)整至所述第二靜態(tài)值。
2. 按照權(quán)利要求1所述的可變電流放大器電路結(jié)構(gòu),其中,所 述檢測(cè)級(jí)包括電容性元件(C)。
3. 按照權(quán)利要求2所述的可變電流放大器電路結(jié)構(gòu),其中,所 述第二電流是由第二晶體管(N4)控制的。
4. 按照權(quán)利要求3所述的可變電流放大器電路結(jié)構(gòu),其中,所述第一電流鏡(P3, P5)和第二電流鏡(P3, P4+P5)形成所述第二 晶體管(N4)的一個(gè)負(fù)載。
5. 按照權(quán)利要求1-4任何一項(xiàng)所述的可變電流放大器電路結(jié) 構(gòu),其中,所述電流變化是指數(shù)方式的。
6. 按照權(quán)利要求5所述的可變電流放大器電路結(jié)構(gòu),其中,所 述第一電流和第二電流中的每一個(gè)均流經(jīng)一個(gè)二極管(D0, Dl)。
7. 按照權(quán)利要求6所述的可變電流放大器電路結(jié)構(gòu),其中,所 述二極管(D0, Dl)和阻性元件(R2, R3)串聯(lián)連接。
8. 按照權(quán)利要求1-7任何一項(xiàng)所述的可變電流放大器電路結(jié) 構(gòu),其中,所述第一電流鏡(P3, P5)和第二電流鏡(P3, P4+P5) 共用一個(gè)共用的晶體管(P3),剩余的晶體管(P4, P5)串聯(lián)連接。
9. 按照權(quán)利要求8所述的可變電流放大器電路結(jié)構(gòu),其中,第 三電流源(CS3)與所述第二電流鏡(P3, P4+P5)的所述剩余的晶體 管(P4, P5)中的一個(gè)(P4)并聯(lián)連接,所述第三電流源(CS3)流 出要被所述第一電流鏡(P3, P5)反射的所述第二電流。
10. 按照權(quán)利要求9所述的可變電流放大器電路結(jié)構(gòu),其中, 第二電流源(CS2)在所述輸出端(out)與所述共用晶體管(P3)串 聯(lián),所述第二電流源(CS2)具有接近所述第二靜態(tài)值的較弱的電流 吸收能力,并吸收被所述第一電流鏡(P3, P5)反射的所述第二電流。
11. 按照前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的可變電流放大器電路 結(jié)構(gòu),其中,所述晶體管(Nl, N4, P3, P4, P5)是金屬氧化物半導(dǎo) 體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(M0SFET)。
12. 按照權(quán)利要求11所述的可變電流放大器電路結(jié)構(gòu),其中,所述第一 (Nl)和第二 (N4)晶體管具有與所述共用晶體管(P3)以 及所述剩余的晶體管(P4, P5)不同的極性。
13. —種電流限制器電路結(jié)構(gòu),用以限制電流增加,所述電流 限制器電路結(jié)構(gòu)至少包括如在前述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所限定的可變電流放大器電路結(jié)構(gòu);柵控開(kāi)關(guān)裝置(P0, 20),所述柵控開(kāi)關(guān)裝置(P0, 20)被第 三電流經(jīng)過(guò),并具有第一端子(CHG)、第二端子(BAT)和第二控制 端(GateP),其中,所述第一端子(CHG)連接到所述輸入端(in), 所述第二控制端(GateP)連接到所述輸出端(out);驅(qū)動(dòng)裝置(40),用以通過(guò)阻性元件(R0, 30)控制所述柵控 開(kāi)關(guān)裝置(P0, 20),其中,所述阻性元件(R0, 30)具有足夠小的 電阻值以不影響所述驅(qū)動(dòng)裝置的作用,并且在由所述第二電流鏡(P3, P4+P5)所放大的所述第二電流通過(guò)所述輸出端(out)被注入時(shí),所 述阻性元件(R0, 30)的電阻值被認(rèn)為是無(wú)窮大,所述輸出電流響應(yīng) 于所述柵控開(kāi)關(guān)裝置(P0, 20)上的電壓變化對(duì)所述第二控制端 (GateP)進(jìn)行充電,以停止所述第三電流的增加。
14. 按照權(quán)利要求13所述的電流限制器電路結(jié)構(gòu),其中,所述 柵控開(kāi)關(guān)裝置(P0, 20)是雙向開(kāi)關(guān)裝置。
15. 按照權(quán)利要求13或14所述的電流限制器電路結(jié)構(gòu),其中, 所述柵控開(kāi)關(guān)裝置(P0, 20)是功率金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (功率M0SFET)、絕緣柵雙極晶體管(IGTB),雙極結(jié)晶體管(BJT) 或其他任何可控半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件。
16. 按照權(quán)利要求15所述的電流限制器電路結(jié)構(gòu),其中,所述 柵控開(kāi)關(guān)裝置(P0, 20)具有與所述共用晶體管(P3)以及所述剩余的晶體管(P4, P5)相同的極性。
17. —種電池充電電路結(jié)構(gòu),用以對(duì)工作在充電-播放模式下的電池進(jìn)行充電,所述電池充電電路結(jié)構(gòu)至少包括如權(quán)利要求13-16所限定的電流限制器電路結(jié)構(gòu),其中電池(10)將被連接至所述第二端子(BAT),所述電池(10)對(duì)連接到所述第一端子(CHG)的裝置(110)供電;電源裝置(100)將被連接至所述第一端子(CHG),以對(duì)所述電池(10)進(jìn)行充電,如果與所述電池(10)存在電壓差,則所述連接的電源裝置(100)產(chǎn)生所述電壓變化。
18. —種用以檢測(cè)和限制電流增大的方法,至少包括下列步驟 在控制第一電流的第一控制端(GateN)處檢測(cè)電壓變化; 將在所述第一控制端(GateN)處的受所述電壓變化影響的偏置電壓調(diào)整為一個(gè)靜態(tài)值,所述靜態(tài)值是一個(gè)不受所述電壓變化影響的 值;將所述第一電流復(fù)制為第二電流;在通過(guò)第一電流鏡(P3, P5)或第二電流鏡(P3, P4+P5)可選 擇地反射所述第二電流時(shí),可變地對(duì)所述第二電流進(jìn)行放大,其中, 所述第二電流鏡(P3, P4+P5)具有比所述第一電流鏡(P3, P5)大 得多的電流反射系數(shù);將被所述第二電流鏡(P3, P4+P5)反射的所述第二電流注向柵 控開(kāi)關(guān)裝置(P0, 20)連接的輸出端(out),以便通過(guò)所述柵控開(kāi) 關(guān)裝置(P0, 20)停止電流增大,所述注入步驟在所述偏置電壓返回 所述靜態(tài)值時(shí)結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于基于在輸出端(out)高電流注入來(lái)檢測(cè)和快速限制大電流增加的電路結(jié)構(gòu)。特別地,由驅(qū)動(dòng)電路(40)通過(guò)低阻元件(R0)控制的、被電流過(guò)沖經(jīng)過(guò)的柵控開(kāi)關(guān)器件(P0)在使它的控制端由注入的高電流充電時(shí),可以由本發(fā)明的電路可選擇地驅(qū)動(dòng)。從而,在由具有正斜率的陡前沿脈沖產(chǎn)生的大電壓增加由電容(C)檢測(cè)并被傳送到柵極端(GateN)時(shí),由于電容(C)通過(guò)柵極端(GateN)緩慢放電,在向柵控開(kāi)關(guān)器件(P0)的柵極端(GateP)注入從晶體管(P3)發(fā)出的顯著電流波峰時(shí),本發(fā)明的電路將驅(qū)動(dòng)電路(40)旁路。電流放大導(dǎo)致注入的電流峰值是通過(guò)利用具有大電流反射系數(shù)的電流鏡(P4,P3)完成的并且由二極管(D0,D1)的出現(xiàn)而得到增強(qiáng)。在靜止模式下,或在具有負(fù)斜率的陡前沿脈沖產(chǎn)生的大電壓減小由電容(C)檢測(cè)并被傳送到柵極端(GateN)時(shí),晶體管(P4)被經(jīng)二極管(D1)流出電流的電流源變得短路,從而,電流鏡(P4+P5,P3)實(shí)質(zhì)上被具有低得多的電流反射系數(shù)的電流鏡(P5,P3)取代。結(jié)果,灌電流源(CS2)的低電流足夠吸收由電流鏡(P3,P5)反射的更低的電流,并從而允許驅(qū)動(dòng)電路(40)接管開(kāi)關(guān)器件(P0)的控制。最后,這個(gè)電流結(jié)構(gòu)單向工作,限制大電流增加不限制通過(guò)柵控開(kāi)關(guān)器件(P0)的大電流減小。
文檔編號(hào)G05F1/56GK101243370SQ200680029869
公開(kāi)日2008年8月13日 申請(qǐng)日期2006年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月17日
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