專利名稱：恒流dc-dc轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請主要涉及集成電路，并且具體地涉及用于生成低靜態(tài)和高度精確的電流的恒流DC-DC轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
在某些應(yīng)用如與發(fā)光器件(LED)有關(guān)的應(yīng)用中需要高度穩(wěn)定和精確的電流。例如 LED需要高度精確的電流從而可以精確地控制LED的亮度。DC-DC轉(zhuǎn)換器在集成電路中常用于提供精確電流。在DC-DC轉(zhuǎn)換器中，生成不隨溫度變化、電壓變化和工藝變化而變化的參考電壓、然后參考電壓被轉(zhuǎn)換成也將是高度精確和穩(wěn)定的電流。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個實施例，一種器件包括正電源電壓節(jié)點；以及第一運(yùn)算放大器，包括第一輸入、第二輸入和耦合到第二輸入的輸出。該器件還包括第一電阻器，耦合于第一運(yùn)算放大器的第二輸入與正電源電壓節(jié)點之間；第二電阻器，耦合于第一運(yùn)算放大器的輸出與電接地之間，并且配置成接收流過第一電阻器的相同電流；第二運(yùn)算放大器，包括耦合到第二電阻器的第一輸入和耦合到輸出節(jié)點的輸出；以及第三電阻器，耦合于電接地與第二運(yùn)算放大器的第二輸入之間。


為了更完整地理解實施例及其優(yōu)點，現(xiàn)在參照與以下附圖結(jié)合的下文描述圖1圖示了用于提供穩(wěn)定輸出電流的DC-DC轉(zhuǎn)換器，其中使用電流鏡；以及圖2圖示了根據(jù)實施例的用于提供穩(wěn)定輸出電流的DC-DC轉(zhuǎn)換器，其中未使用電流鏡。
具體實施例方式所討論的具體實施例僅為舉例而不限制公開內(nèi)容的范圍。圖1圖示了 DC-DC轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器包括生成輸出電壓Vbg的帶隙參考生成器 RVG'0向運(yùn)算放大器Al’的正輸入提供輸出電壓Vbg。放大器Al’的負(fù)輸入耦合到晶體管 M3，的源極并且還通過電阻器Rset’耦合到電接地GND。由晶體管Ml’和M2’形成的電流鏡包括與晶體管M3’的漏極耦合的第一支路(具有晶體管Ml’的支路)和與電阻器R1’耦合的第二支路(具有晶體管M2’的支路)。運(yùn)算放大器A2’包括與電流鏡的第二支路耦合的正輸入和通過電阻器R2’耦合到電接地GND的負(fù)輸入。圖1中所示電路可以生成可以表達(dá)如下的穩(wěn)定輸出電流I I = nl*n2*Vbg/Rset' [等式 1]其中nl為晶體管M2’的驅(qū)動電流與晶體管Ml’的驅(qū)動電流之比，n2為電阻器R1’ 的電阻與電阻器R2’的電阻之比。觀察到輸出電流I受比值nl影響，該比值nl進(jìn)一步受晶體管Ml’和M2’的工藝和溫度變化所影響。另外，存在流過電流鏡的電流，這些電流被浪費(fèi)掉。因而根據(jù)一個實施例提供一種如圖2中所示改進(jìn)的恒流DC-DC轉(zhuǎn)換器。圖2圖示了用于將參考電壓發(fā)生器生成的DC(直流)參考電壓轉(zhuǎn)換成DC電流的恒流DC-DC轉(zhuǎn)換器的電路圖。恒流DC-DC轉(zhuǎn)換器包括用于生成穩(wěn)定參考電壓VA的參考電壓生成器RVG。在一個實施例中，參考電壓生成器RVG為帶隙參考電壓生成器。向運(yùn)算放大器Al的正輸入提供參考電壓VA。運(yùn)算放大器Al的負(fù)輸入耦合到晶體管Ml的漏極，該漏極又通過電阻器Rset耦合到正電源電壓VCC。正電源電壓VCC又由電源(未示出)提供。在一個實施例中，恒流DC-DC轉(zhuǎn)換器形成于芯片C中，并且晶體管Ml的漏極耦合到芯片C的外部焊盤或者管腳(下文稱為焊盤/管腳)P1。電阻器Rset可以在芯片C外部，盡管它也可以構(gòu)建于芯片C內(nèi)部。晶體管Ml的源極通過電阻器Rl耦合到電接地GND (或者VSS)。另外，晶體管Ml 的源極耦合到運(yùn)算放大器A2的正輸入。晶體管Ml用來減少運(yùn)算放大器Al的輸出阻抗，并且提高運(yùn)算放大器Al的驅(qū)動能力，以保證在晶體管Ml的漏極的電壓VB等于電壓VA。運(yùn)算放大器A2的負(fù)輸入也通過電阻器R2耦合到電接地GND (或者VSS)。也分別使用標(biāo)號Rl和 R2來表示電阻器Rl和R2的電阻。在一個實施例中，電阻Rl等于R2。在替代實施例中，比值n(Rl/R2)不等于1并且可以針對恒流DC-DC轉(zhuǎn)換器被用于的應(yīng)用來相應(yīng)地選擇。運(yùn)算放大器A2的負(fù)輸入可以耦合到芯片C的外部焊盤/管腳P3。在一個實施例中，運(yùn)算放大器A2的輸出直接連接到輸出節(jié)點P2，該節(jié)點也可以是相應(yīng)芯片C的外部焊盤/管腳。在替代實施例中，可以在運(yùn)算放大器A2的輸出與輸出節(jié)點 P2之間添加控制器電路以緩和輸出電流12。輸出節(jié)點P2可以耦合到負(fù)載器件LD，該器件可以是發(fā)光器件(LED)或者任何其它類型的加載器件。另外，負(fù)載器件LD耦合于運(yùn)算放大器A2的負(fù)輸入與輸出節(jié)點P2之間。負(fù)載器件LD可以是在芯片C外部的器件。由于在運(yùn)算放大器Al的正輸入與負(fù)輸入之間的虛擬連接，所以在晶體管Ml的漏極的電壓VB等于參考電壓生成器RVG生成的參考電壓VA。因而，流過晶體管Ml的源極-漏極路徑的電流Il可以表達(dá)如下Il = (VCC-VA)/Rset [等式 1]由于在運(yùn)算放大器A2的正輸入與負(fù)輸入之間的虛擬連接，所以在運(yùn)算放大器A2 的正輸入和負(fù)輸入上的電壓處于相同電平，因此電流12可以表達(dá)如下12 = n*I 1 = n* (VCC-VA) /Rset [等式 2]通過等式2觀察到電流12是穩(wěn)定和精確的，因為比值η、電源電壓VCC、參考電壓 VA和電阻Rset是穩(wěn)定和精確的。另外，可以通過調(diào)節(jié)電阻Rset來容易地調(diào)節(jié)輸出電流12， 因為比值η、電源電壓VCC和參考電壓VA是穩(wěn)定的。芯片C因此可以用作LED控制芯片。在實施例中，由于未使用電流鏡，所以節(jié)省了電流鏡消耗的電流并且消除了電流鏡所引起的變化和失配。雖然已經(jīng)詳細(xì)地描述示例實施例及其優(yōu)點，但是應(yīng)當(dāng)理解這里可以進(jìn)行各種改變、替換和變更而不脫離如所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神實質(zhì)和范圍。另外，本申請的范圍并不限于說明書中描述的過程、機(jī)器、制造品和物質(zhì)組成、裝置、方法和步驟的具體實施例。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的公開內(nèi)容將容易理解的那樣，根據(jù)本發(fā)明，可以利用與這里描述的對應(yīng)實施例實現(xiàn)基本上相同功能或者實現(xiàn)基本上相同結(jié)果的目前已經(jīng)存在或者以后將開發(fā)的過程、機(jī)器、制造品、物質(zhì)組成、裝置、方法或者步驟。
權(quán)利要求
1.一種器件，包括 正電源電壓節(jié)點；第一運(yùn)算放大器，包括第一輸入、第二輸入和耦合到所述第二輸入的輸出；第一電阻器，耦合于所述第一運(yùn)算放大器的所述第二輸入與所述正電源電壓節(jié)點之間；第二電阻器，耦合于所述第一運(yùn)算放大器的所述輸出與電接地之間，并且配置成接收流過所述第一電阻器的相同電流；第二運(yùn)算放大器，包括耦合到所述第二電阻器的第一輸入和耦合到輸出節(jié)點的輸出；以及第三電阻器，耦合于所述電接地與所述第二運(yùn)算放大器的第二輸入之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，還包括帶隙參考電壓生成器，包括與所述第一運(yùn)算放大器的所述第一輸入耦合的輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中所述第一運(yùn)算放大器和第二運(yùn)算放大器在一個芯片中，并且其中所述第二運(yùn)算放大器的所述第二輸入和所述輸出各自耦合到所述芯片的一個外部焊盤/管腳。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中所述第一運(yùn)算放大器的所述第二輸入耦合到所述芯片的一個附加外部焊盤/管腳。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，還包括負(fù)載器件，其在所述芯片外部并且耦合于所述芯片的所述外部焊盤/管腳與所述附加外部焊盤/管腳之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，還包括發(fā)光器件(LED)，耦合于所述第二運(yùn)算放大器的所述第二輸入與所述輸出之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，還包括晶體管，所述晶體管包括柵極，耦合到所述第一運(yùn)算放大器的所述輸出；第一源極/漏極，耦合到所述第一運(yùn)算放大器的所述第二輸入； 以及第二源極/漏極，耦合到所述第二電阻器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中所述第二源極/漏極直接連接到所述第二電阻器和所述第二運(yùn)算放大器的所述第一輸入。
9.一種器件，包括 正電源電壓節(jié)點；帶隙參考電壓生成器，包括用于輸出參考電壓的輸出；第一運(yùn)算放大器，包括耦合到所述帶隙參考電壓生成器的所述輸出的第一輸入、第二輸入、以及輸出；晶體管，包括與所述第一運(yùn)算放大器的所述輸出耦合的柵極；第一電阻器，包括耦合到所述正電源電壓節(jié)點的第一端子；以及耦合到所述第一運(yùn)算放大器的所述第二輸入和所述晶體管的第一源極/漏極的第二端子； 第二電阻器，將所述晶體管的第二源極/漏極耦合到電接地； 第二運(yùn)算放大器，包括與所述晶體管的所述第二源極/漏極耦合的第一輸入以及耦合到輸出節(jié)點的輸出；第三電阻器，將所述第二運(yùn)算放大器的第二輸入耦合到所述電接地；以及負(fù)載器件，耦合于所述第二運(yùn)算放大器的所述輸出接點與所述第二輸入之間，其中所述器件被配置成允許流過所述負(fù)載器件的電流等于流過所述第三電阻器的電流。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的器件，其中所述第一運(yùn)算放大器和第二運(yùn)算放大器在一個芯片中，并且其中所述第二運(yùn)算放大器的所述第二輸入和所述輸出各自耦合到所述芯片的一個外部焊盤/管腳。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的器件，其中所述第一運(yùn)算放大器的所述第二輸入耦合到所述芯片的一個附加外部焊盤/管腳。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的器件，其中所述負(fù)載器件包括發(fā)光器件(LED)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的器件，其中所述第一運(yùn)算放大器和第二運(yùn)算放大器的所述第一輸入為正輸入，并且所述第一運(yùn)算放大器和第二運(yùn)算放大器的所述第二輸入為負(fù)輸入。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的器件，其中所述晶體管的所述第二源極/漏極直接連接到所述第二電阻器和所述第二運(yùn)算放大器的所述第一輸入。
15.一種生成電流的方法，所述方法包括使用帶隙參考電壓生成器來生成參考電壓；在第一運(yùn)算放大器的第一輸入上施加所述參考電壓以將所述參考電壓映射到所述第一運(yùn)算放大器的第二輸入；使用所述參考電壓來生成流過第一電阻器的第一電流，其中所述第一電阻器耦合到所述第一運(yùn)算放大器的所述第二輸入；在第二電阻器上施加所述第一電流，其中所述第二電阻器耦合于第二運(yùn)算放大器的第一輸入與電接地之間；并且生成流過第三電阻器的第二電流，其中所述第三電阻器耦合于所述第二運(yùn)算放大器的第二輸入與所述電接地之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述第一運(yùn)算放大器和第二運(yùn)算放大器以及所述第二電阻器和第三電阻器在一個芯片內(nèi)部，其中所述方法還包括將負(fù)載器件連接到所述芯片而所述負(fù)載器件在所述芯片外部，并且其中所述第二電流流過所述負(fù)載器件。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述負(fù)載器件耦合于所述第二運(yùn)算放大器的輸出與所述第二運(yùn)算放大器的所述第二輸入之間。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述第一運(yùn)算放大器和第二運(yùn)算放大器以及所述第二電阻器和第三電阻器在一個芯片內(nèi)部，并且其中所述方法還包括將所述第一電阻器連接到所述第一運(yùn)算放大器的所述第二輸入，其中所述第一電阻器在所述芯片外部。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述生成第一電流的步驟包括向所述第一電阻器的相反端子上施加正電源電壓和所述參考電壓。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述第二電阻器直接連接到所述第二運(yùn)算放大器的所述第一輸入。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種恒流DC-DC轉(zhuǎn)換器。根據(jù)一個實施例，一種器件包括正電源電壓節(jié)點；以及第一運(yùn)算放大器，包括第一輸入、第二輸入和耦合到第二輸入的輸出。該器件還包括第一電阻器，耦合于第一運(yùn)算放大器的第二輸入與正電源電壓節(jié)點之間；第二電阻器，耦合于第一運(yùn)算放大器的輸出與電接地之間，并且配置成接收流過第一電阻器的相同電流；第二運(yùn)算放大器，包括耦合到第二電阻器的第一輸入和耦合到輸出節(jié)點的輸出；以及第三電阻器，耦合于電接地與第二運(yùn)算放大器的第二輸入之間。
文檔編號H02M3/155GK102469664SQ20101055628
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月19日
發(fā)明者宋偉, 李國軍 申請人:意法半導(dǎo)體研發(fā)(深圳)有限公司