一種輸出電流可調的電流驅動電路制造技術

本發明專利技術是一種可以調整輸出電流大小的電流驅動電路。包括電壓限幅合成模塊（１１）和壓控電流驅動模塊（１２），電壓限幅合成模塊將信號電壓與參考電壓進行合成，控制壓控電流驅動模塊輸出與參考電壓相關的電流。該電流驅動電路可以用于集成電路的電流驅動級，從而通過調整參考電壓的大小，設定集成電路的輸出電流的大小。電路結構簡單、易于實現、成本低廉。（*該技術在2023年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
?一種輸出電流可調的電流驅動電路本專利技術涉及進行電流驅動的電子電路和集成電路，尤其是可以設定輸出電流大小的集成電路的電流驅動級。現在，我們在車站候車室、機場候機室可以看到各種由發光二極管LED組成的大屏幕點陣顯示屏，上面發布了車輛班次信息、航班信息等；數碼管是一種由多個(或多組)可以獨立控制的發光二極管的管芯組成“8”字形的顯示器件，用在銀行可以顯示存貸款的利率和當前匯率等，用在證券公司可以顯示當前股市、股價信息等，另外，還可以用在電子儀器上顯示各種數據等。這里的發光二極管和數碼管屬于電流發光器件，其發光亮度與通過該器件的電流有一定的關系；另外，在設計微型電動機的驅動電路時，通常也要考慮驅動電流與電動機轉速的關系。在設計通用的電流驅動集成電路時，一般我們會提供較大的電流驅動能力，但由于最終的產品應用不同，有可能需要調節其驅動能力。例如，一款通用的電流驅動電路，其靜態電流驅動能力為100mA，對于直徑10mm的發光二極管也許驅動正常，但是對于直徑3mm的發光二極管就有可能因為驅動電流過大而損壞發光二極管；數碼管也是一樣，0.5英寸數碼管的電流承受能力只有2英寸數碼管的幾分之一；即使電流承受能力沒問題，有時我們也需要通過調節驅動電流控制發光器件的顯示亮度或者電動機的轉速。當前在調節電流驅動能力方面有兩個方法：一種方法是在電流驅動輸出端串接限流電阻，由于電流驅動輸出端的輸出電壓有限，所以串接電阻的阻值越大則輸出電流越小；另一種方法是脈寬調制，即以一定時間為周期，每個周期內僅部分時間輸出電流，其余時間不輸出電流，所以電流輸出時間占整個周期的比例越小則在負載上得到的平均輸出電流越小。前一種方法，因為各個電流驅動輸出端都要串接限流電阻而使得整個電路的元器件增多，不符合當前電子產品應該精致小巧的大趨勢，一般每個數碼管要7個電阻，如果帶小數點則要8個電阻，而且各個電阻的阻值不能相差太大，否則顯示亮度不均勻。后一種方法，因為增加脈寬調制電路而使驅動電路本身有些復雜，并且由于在脈寬調制過程中，驅動電流時有時無，一方面，整個電路的峰值電流較大，容易干擾其它電路；另一方面，由于方波信號在頻譜上包含有大量的諧波，從而產生較多的電磁輻射，不利于環保。-->本專利技術的目的是，提供一種結構簡單、成本低廉的輸出電流可調的電流驅動電路。本專利技術的技術構思是：CMOS場效應管(晶體管)是一種電壓控制器件，其柵極電壓可以影響溝道電阻，也就能夠控制輸出電流；所以，將輸入的信號電壓與某一參考電壓進行合成，由合成電壓控制CMOS器件的溝道電阻；這樣，通過調節參考電壓的大小就可以影響CMOS器件的輸出電流。另外，CMOS器件包括PMOS和NMOS，兩者具有類似的工作原理，兩者的主要差別在于電氣極性相反。CMOS屬于4端器件，包括：柵極(G端)、源極(S端)、漏極(D端)、襯底(B端)，但在一般的CMOS集成電路中，襯底都具有默認的連接。在本專利技術中，除非單獨注明，PMOS的襯底默認連接到整個電流驅動電路的正電源端(VCC)，NMOS的襯底默認連接到整個電流驅動電路的接地端(GND)。考慮到CMOS數字集成電路的一般特性，在本專利技術中不再區分CMOS器件的源極與漏極；并且對于多個同類CMOS器件進行并聯的描述，在本專利技術中將等同于單個CMOS器件。除非單獨注明，本專利技術所述的某點電壓是指該點相對于整個電流驅動電路的接地端的電壓。實現本專利技術的技術方案是：電流驅動電路包括參考電壓輸入端(VREF)、電壓限幅合成模塊(11)、壓控電流驅動模塊(12)。電壓限幅合成模塊將輸入的信號電壓與參考電壓合成為控制電壓，壓控電流驅動模塊根據控制電壓的大小輸出相應的電流。整個電流驅動電路還包括：正電源端(VCC)、接地端或者稱為負電源端(GND)、信號電壓輸入端(IN)、電流驅動輸出端(OUT)。上述方案中，電壓限幅合成模塊包括一個由M1(PMOS)和M2(NMOS)組成的反相器。該反相器的輸入端，即M1和M2的柵極相連接后，作為整個電流驅動電路的信號電壓輸入端(IN)；該反相器的輸出端(VC)，即M1和M2的漏極相連接后，連接到壓控電流驅動模塊的輸入端；該反相器的正電源端，即M1的源極，連接到整個電流驅動電路的正電源端(VCC)；該反相器的負電源端，即M2的源極，連接到參考電壓輸入端(VREF)。上述方案中，壓控電流驅動模塊包括一個M3(PMOS)，實際電路通常由多個PMOS并聯以獲得足夠的電流驅動能力，但用于電流驅動時，多個PMOS并聯等同于單個較大尺寸的PMOS。M3的柵極連接到電壓限幅合成模塊的輸出端(VC)；M3的源極連接到整個電流驅動電路的正電源端(VCC)；M3的漏極作為整個電流驅動電路的電流驅動輸出端(OUT)。在上述方案中，當參考電壓為0V時，電壓限幅合成模塊輸出的控制電壓的幅度為0V至整個電流驅動電路的正電源電壓；當參考電壓為1V時，電壓限幅合成模塊輸出的控制電壓的幅度為1V至整個電流驅動電路的正電源電壓。由于參考電壓不同時，壓控電流驅-->動模塊的M3的柵極所獲得的控制電壓不同，所以其溝道電阻以及輸出電流都會作相應的變化。實際的CMOS器件屬于非線性電子元器件，柵極電壓對溝道電阻的影響還同時受源漏電壓的影響。在本專利技術的技術方案以及此方案的實際應用電路中，參考電壓在一定范圍內的逐步增大，會使得壓控電流驅動模塊的輸出電流逐步減小，直到電流減小到0；當參考電壓為0V時(理論上還可以為負值，輸出電流可能更大，但實際電路中一般不會出現這類情況，所以不必考慮)，壓控電流驅動模塊的輸出電流達到最大值。因為PMOS和NMOS具有類似的工作原理，差別主要在于電氣極性相反，所以在需要輸出負電流或者稱為吸入電流時，只要基于本專利技術技術方案的原理對前述電路作下述調整：將電壓限幅合成模塊的反相器的正電源端，即M4(PMOS，原標號是M1)的源極，改接到參考電壓輸入端(VRO，原標號是VREF)；將電壓限幅合成模塊的反相器的負電源端，即M5(NMOS，原標號是M2)的源極，改接到整個電流驅動電路的接地端(GND)；用M6(NMOS)替換壓控電流驅動模塊的原M3(PMOS)，并將M6的源極改接到整個電流驅動電路的接地端(GND)。在這個電路中，參考電壓在一定范圍內的逐步減小，會使得壓控電流驅動模塊的輸出負電流逐步減小，直到電流減小到0；當參考電壓等于整個電流驅動電路的正電源電壓時(理論上還可以大于正電源電壓，輸出負電流可能更大，但實際電路中一般不會出現這類情況，所以不必考慮)，壓控電流驅動模塊的輸出負電流達到最大值。輸出負電流也就是吸入電流，可以用于驅動共陽數碼管(數碼管中多個發光二極管的陽極已經連接在一起，所以只能在各個發光二極管的陰極進行負電流驅動)；而輸出正電流，可以用于驅動共陰數碼管(陰極共用，陽極正電流驅動)。在實際應用中，整個電流驅動電路可以是一個獨立的電子電路，也可以是某個集成電路的電流驅動級。電流驅動級的信號電壓輸入端可以直接連接到該集成電路的其它功能模塊。例如，對多個數碼管進行動態顯示掃描的集成電路，其電流驅動級的信號電壓就是來自于當前所激活的數碼管的字段數據寄存器。基于上述方案的實際集成電路中，多個電流驅動級可以共用一個參考電壓輸入端，使得各電流驅動級具有基本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種輸出電流可調的電流驅動電路，具有信號電壓輸入端和電流驅動輸出端，其特征是：包括一個參考電壓輸入端；包括一個電壓限幅合成模塊，用于將信號電壓和參考電壓合成為控制電壓；包括一個壓控電流驅動模塊，用于根據控制電壓的大小 輸出相應的電流。

【技術特征摘要】
1、一種輸出電流可調的電流驅動電路，具有信號電壓輸入端和電流驅動輸出端，其特征是：包括一個參考電壓輸入端；包括一個電壓限幅合成模塊，用于將信號電壓和參考電壓合成為控制電壓；包括一個壓控電流驅動模塊，用于根據控制電壓的大小輸出相應的電流。2、根據權利要求1所述的電流驅動電路，其特征是：電壓限幅合成模塊包括一個反相器，該反相器的負電源端連接到參考電壓輸入端。3、根據權利要求1所述的電流驅動電路，其特征是：電壓限幅合成模塊包括一個反相器，該反相器的正電源端連接到參考電壓輸入端。4、根據權利要求2或3所述的電流驅動電路，其特征是：電壓限幅合成模塊中的反相器由一個PMOS器件和一個NMOS器件構成，兩個器件的柵極相連接，并作為整個電流驅動電路的信號電壓輸入端。5、根據權利要求2所述的電流驅動電路，其特征是：壓控電流驅動模塊包括PMOS器件，其源極連接到電流驅動電路的正電源端，漏極作為電...

【專利技術屬性】
技術研發人員：尹啟鳳，
申請(專利權)人：尹啟鳳，
類型：發明
國別省市：84[中國|南京]