電流平衡電路及方法
【專利摘要】一種用于平衡目標(biāo)電路中多個(gè)并聯(lián)的電路支路中的各個(gè)電流的電流平衡電路及方法。該電流平衡電路包括多個(gè)平衡晶體管，每個(gè)平衡晶體管具有集電極，發(fā)射極以及基極，每個(gè)平衡晶體管的集電極和發(fā)射極與各個(gè)電路支路串聯(lián)，以及選擇電路，用于選擇性地將電路支路中具有最小電流的電路支路連接到每個(gè)平衡晶體管的基極。
【專利說(shuō)明】電流平衡電路及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于平衡目標(biāo)電路中并聯(lián)的電路支路中的電流平衡電路以及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電流鏡像技術(shù)是創(chuàng)造跟隨基準(zhǔn)電流的一個(gè)電流源或多個(gè)電流源的已知方法。電流源可為(例如)發(fā)光二極管(LED)串。該基本概念基于雙結(jié)型晶體管(BJT)的使用在圖1中加以說(shuō)明。從本質(zhì)上說(shuō)，假設(shè)兩個(gè)BJT是匹配的或相同的。通常，集電極與基極連接在一起的支路的電流形成基準(zhǔn)電流。在圖1中，BJT Ql中的集電極電流Ikef作為基準(zhǔn)電流。
[0003]電路的方程如下:
[0004]
【權(quán)利要求】
1.一種用于平衡目標(biāo)電路中多個(gè)并聯(lián)的電路支路中的各個(gè)電流的電流平衡電路，該電流平衡電路包括: 多個(gè)平衡晶體管，每個(gè)平衡晶體管具有集電極，發(fā)射極以及基極，每個(gè)平衡晶體管的集電極和發(fā)射極與各個(gè)電路支路串聯(lián)；以及 選擇電路，用于選擇性地將電路支路中具有最小電流的電路支路連接到每個(gè)平衡晶體管的基極。
2.如權(quán)利要求1所述的電流平衡電路，其中該電流平衡電路為被動(dòng)電流平衡電路。
3.如權(quán)利要求1所述的電流平衡電路，其中該選擇電路自動(dòng)地且動(dòng)態(tài)地將電路支路中具有最小電流的電路支路連接到每個(gè)平衡晶體管的基極。
4.如權(quán)利要求1所述的電流平衡電路，其中該選擇電路包括用于每個(gè)電路支路的選擇開(kāi)關(guān)，每個(gè)選擇開(kāi)關(guān)在各個(gè)電路支路和連接到該電路支路的平衡晶體管的基極之間連接，該選擇電路選擇性地閉合選擇開(kāi)關(guān)中的一個(gè)以選擇性地將電路支路中具有最小電流的電路支路連接到每個(gè)平衡晶體管的基極。
5.如權(quán)利要求1所述的電流平衡電路，其中每個(gè)平衡晶體管的基極相互連接，從而當(dāng)選擇電路選擇性地將電路支路中具有最小電流的電路支路連接到平衡晶體管中的一個(gè)平衡晶體管的基極時(shí)，電路支路中具有最小電流的電路支路也與其他平衡晶體管的基極連接。
6.如權(quán)利要求4所述的電流平衡電路，其中該選擇電路包括用于每個(gè)電路支路的選擇二極管，每個(gè)選擇二極管從各個(gè)電路支路連接且向前偏置到第一點(diǎn)，每個(gè)選擇開(kāi)關(guān)與第二點(diǎn)連接，且該第一點(diǎn)與該第二點(diǎn)相互連接。`
7.如權(quán)利要求6所述的電流平衡電路，其中該第一點(diǎn)與該第二點(diǎn)通過(guò)限流電阻相互連接。
8.如權(quán)利要求6所述的電流平衡電路，其中每個(gè)選擇開(kāi)關(guān)為具有集電極，發(fā)射極及基極的開(kāi)關(guān)晶體管，每個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管的集電極與各個(gè)電流支路連接，每個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管的發(fā)射極與各個(gè)電路支路中平衡晶體管的基極連接，且每個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管的基極與該第二點(diǎn)連接。
9.如權(quán)利要求8所述的電流平衡電路，其中如果電路支路之間的電流的不平衡不足以驅(qū)使開(kāi)關(guān)晶體管中的任一開(kāi)關(guān)晶體管飽和，則電路支路中具有最大電流的電路支路的電流流向每個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管，與此同時(shí)每個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管工作于線性模式。
10.如權(quán)利要求8所述的電流平衡電路，其中每個(gè)平衡晶體管的基極相互連接，且其中若電路支路之間的電流的不平衡足以驅(qū)使連接到電路支路中具有最小電流的電路支路的選擇晶體管飽和，電路支路中具有最大電流的電路支路的電流流向連接到電路支路中具有最小電流的電路支路的選擇晶體管，從而將電路支路中具有最小電流的電路支路連接到相互連接的每個(gè)平衡晶體管的基極。
11.如權(quán)利要求8所述的電流平衡電路，該電流平衡電路包括用于每個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管的阻流二極管，每個(gè)阻流二極管連接于各個(gè)電路支路與各個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管的集電極之間，同時(shí)該阻流二極管向前偏置到該各個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管的集電極。
12.如權(quán)利要求4所述的電流平衡電路，其中該選擇電路包括連接于電路支路與選擇開(kāi)關(guān)之間的選擇電阻網(wǎng)絡(luò)，該選擇電阻網(wǎng)絡(luò)選擇性地閉合選擇開(kāi)關(guān)中的一個(gè)，以選擇性地將電路支路中具有最小電流的電路支路連接到每個(gè)平衡晶體管的基極。
13.如權(quán)利要求12所述的電流平衡電路，其中每個(gè)選擇開(kāi)關(guān)為具有集電極，發(fā)射極及基極的開(kāi)關(guān)晶體管，每個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管的集電極與各個(gè)電流支路連接，每個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管的發(fā)射極與各個(gè)電路支路中平衡晶體管的基極連接，且每個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管的基極與選擇電阻網(wǎng)絡(luò)連接。
14.如權(quán)利要求13所述的電流平衡電路，其中如果電路支路之間的電流的不平衡不足以驅(qū)使開(kāi)關(guān)晶體管中的任一開(kāi)關(guān)晶體管飽和，則電路支路中具有最大電流的電路支路的電流流向每個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管，與此同時(shí)每個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管工作于線性模式。
15.如權(quán)利要求13所述的電流平衡電路，其中每個(gè)平衡晶體管的基極相互連接，且其中若電路支路之間的電流的不平衡足以驅(qū)使連接到電路支路中具有最小電流的電路支路的選擇晶體管飽和，電路支路中具有最大電流的電路支路的電流流向連接到電路支路中具有最小電流的電路支路的選擇晶體管，從而將電路支路中具有最小電流的電路支路連接到相互連接的每個(gè)平衡晶體管的基極。
16.如權(quán)利要求13所述的電流平衡電路，該電流平衡電路包括用于每個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管的阻流二極管，每個(gè)阻流二極管連接于各個(gè)電路支路與各個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管的集電極之間，同時(shí)該阻流二極管向前偏置到該各個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管的集電極。
17.如權(quán)利要求1所述的電流平衡電路，該電流平衡電路包括用于每個(gè)平衡晶體管的穩(wěn)定電阻，每個(gè)穩(wěn)定電阻串聯(lián)于各個(gè)平衡晶體管的發(fā)射極與各個(gè)電路支路之間。
18.如權(quán)利要求1所述的電流平衡電路，該電流平衡電路包括反饋輔助電路，該反饋輔助電路連接到電路支路以進(jìn)一步平衡電路支路中的電流。
19.如權(quán)利要求18所述的電流平衡電路，其中該反饋輔助電路包括至少一個(gè)連接在兩個(gè)電路支路之間的運(yùn)算放大器，該運(yùn)算放大器具有連接到兩個(gè)電路支路中的一個(gè)的反相輸入端，連接到兩個(gè)電路支路中的另一個(gè)的非反相輸入端及連接到與兩個(gè)電路支路中的一個(gè)連接的平衡晶體管的基極的輸出端。
20.如權(quán)利要求19所述的電流平衡電路，其中該運(yùn)算放大器由電路支路中的一個(gè)電路支路兩端的電壓供電。
21.如權(quán)利要求20所述的電流平衡電路，其中該運(yùn)算放大器由具有RC濾波器的電源電路供電。
22.如權(quán)利要求1所述的電流平衡電路，其中選擇電路將電路支路的預(yù)定的電路支路的電流固定地設(shè)定為小于其他電路支路的電流的值。
23.如權(quán)利要求22所述的電流平衡電路，其中該預(yù)定的電路支路包括用于降低該預(yù)定的電路支路的電流的電流槽。
24.如權(quán)利要求23所述的電流平衡電路，其中電流槽為電阻性元件。
25.如權(quán)利要求24所述的電流平衡電路，其中該電阻性元件為電阻。
26.如權(quán)利要求22所述的電流平衡電路，其中該選擇電路包括連接于該預(yù)定電路支路與每個(gè)平衡晶體管的基極之間的連接件。
27.一種用于平衡目標(biāo)電路中多個(gè)并聯(lián)的電路支路中的各個(gè)電流的方法，該方法包括以下步驟: 提供多個(gè)平衡晶體管，每個(gè)平衡晶體管具有集電極，發(fā)射極以及基極，每個(gè)平衡晶體管的集電極和發(fā)射極與各個(gè)電路支路串聯(lián)；以及選擇性地將電路支路中具有最小電流的電路支路連接到每個(gè)平衡晶體管的基極。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其中電路支路中具有最小電流的電路支路用被動(dòng)電路選擇性地連接到每個(gè)平衡晶體管的基極。
29.如權(quán)利要求27所述的方法包括:自動(dòng)地且動(dòng)態(tài)地將電路支路中具有最小電流的電路支路連接每個(gè)平衡晶體管的基極。
30.如權(quán)利要求27所述的方法包括:通過(guò)從電路支路獲取反饋以及基于該反饋調(diào)整電流來(lái)使用反饋輔助進(jìn)一步平衡電路支路中的電流。
31.如權(quán)利要求27所述的方法包括:將電路支路的預(yù)定電路支路的電流固定地設(shè)定為小于其他電路支路的電流的值。
32.如權(quán)利要求31 所述的方法包括:提供電流槽以降低該預(yù)定的電路支路的電流。
【文檔編號(hào)】H05B37/02GK103444264SQ201180064775
【公開(kāi)日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2011年1月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年1月12日
【發(fā)明者】鐘文興, 李思南, 陳武, 許樹(shù)源 申請(qǐng)人:香港城市大學(xué)