专利名称：电流源装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电流源装置，特别是涉及一种可控制大电流源，用以提 供大电流给大功率电子装置，该种可控制大电流源的输出电流可为脉冲型 式，并且该输出电流的大小可依使用者需要调整。
背景技术：
图1为一种常用电流源装置100,可产生定值电流，其中使用一TLV431 稳压芯片102作为稳压装置、 一晶体管104作为电流产生器。TLV431稳压 芯片102将端点106的电压维持在一第一电压电平Vref,因此流经第一电阻 器R,的电流Ii为定值，IfVJR,。晶体管104的集电极电流近似发射极电 流，并且TLV431稳压芯片102的参考输入端(耦4妻端点106)阻抗极大，所
以输出电流1。近似I,, 1。-I^Vre(/R,。若输出电流1。偏离Vref/R。端点106的
电压会偏离第一电压电平Vref。 TLV431稳压芯片102在检测到端点106偏
离第一电压电平Vd时会调整电流产生器的控制端IIO(即晶体管104的基极)
电压。晶体管104所产生的输出电流I。会随着该控制端110电压改变，进而 改变端点106的电压，使端点106的电压维持在第一电压电平Vrer,同时输
出电流I。等于Vref/R,。
但是电流源装置IOO仅能用来产生较小的定值电流。举例说明，TLV431 稳压芯片102的第一电压电平大部分为1.24伏特，若希望提供较大的输出电 流I。(例如1安培)给负载108,则第一电阻器R,必须为1.24欧姆，第一电阻 器R,所消耗的功率会达到1.24瓦特(P-PV4A".24V^.24W)。对电流源装 置100而言，第一电阻器R,所消耗的功率过高。因此电流源装置100通常 仅用来产生500毫安以下的输出电流1。，并不适合用来驱动需要大电流的装 置，例如直流马达、功率发光二极管、或热产生器...等。
发明内容
本发明提出一种新的电流源装置，用以提供大电流给负载。此外，此种
电流源装置不但可以产生不同大小的输出电流，还可以产生脉沖式输出电流 给负载使用。
此种电流源装置包括一电流驱动装置、 一电压位移装置、以及一稳压装 置。该电流驱动装置包括一电流产生器以及一第一电阻器。该电流产生器与 该第一电阻器串接于一第一节点。该电流产生器具有一控制端并且产生一输 出电流以供一 负载使用。该电压位移装置耦接于该第 一节点与 一第二节点之 间，用以在该第二节点与该第一节点间产生一额定压降。该稳压装置的一输 入端与 一输出端分别耦接该第二节点与该控制端。该稳压装置藉由调整该控 制端的电压，维持该第二节点的电压为一第一电压电平。
该电压位移装置可包括一定电流源以及一第二电阻器。该第二电阻器耦 接于该第一与第二节点之间。该定电流源的定电流流经该第二电阻器以产生 固定压降。该输出电流为定电流。该稳压装置可包括一稳压芯片。该稳压芯 片的参考输入端与阴极分别耦接该第二节点与该控制端。该电压位移装置的 另一种实施方式还包括一第三电阻器以及一可变电压源。该第二电阻器耦接 于该第一与第二节点之间。该定电流源的定电流流经该第二电阻器。该第三 电阻器耦接于该可变电压源与该第二节点之间。该额定压降会随着该可变电 压源改变。该可变电压源的输出电压愈大，则该输出电流愈小。该电压位移 装置的另一种实施方式包括一第二电阻器、 一第三电阻器、以及一可变电压 源。该第二电阻器耦接于该第二节点与该第一节点之间。该第三电阻器耦接 于该可变电压源与该第二节点之间。该额定压降会随着该可变电压源改变。 该可变电压源的输出电压愈大，则该输出电流愈小。
此种电流源装置还可包括一 电流源开关装置。该电流源开关装置耦接该 控制端，并且藉由将该控制端耦接至一第二电压电平关闭该电流源装置。该 电流源开关装置可间歇地耦接该控制端至该第二电压电平，使该输出电流为 脉冲式电流。该电流源开关装置可包括一脉沖电压源以及一开关。若该脉冲 电压源为一第一电平，该开关会将该控制端耦接至该第二电压电平，以关闭 该电流源装置。若该脉沖电压源为一第二电平，该开关不再耦接该控制端至 该第二电压电平，该电流源装置可正常提供该输出电流。该开关可包括一第 四电阻器、 一第五电阻器、以及一晶体管。该第四电阻器耦接于该脉沖电压 源与该晶体管的基极之间。该第五电阻器并接于该晶体管的基极与发射极之 间。该晶体管的集电极与发射极分别耦接该控制端与该第二电压电平。
此种电流源装置还可包括至少 一个二极管以及一第六电阻器。该二极管 的阳极与阴极分别耦接该稳压装置的输出端与该控制端。该第六电阻器耦接 该二极管的阴极并且接地。该二极管所提供的压降用以确保该稳压装置处于 正常的稳压功能。该电流产生器可为一晶体管，亦可为一达灵顿电路。
图1为一种常用电流源装置100; 图2为本发明所提出的电流源装置200; 图3为本发明所提出的电流源装置300; 图4为本发明所提出的电流源装置400; 图5为本发明所提出的电流源装置500; 图6为本发明所提出的电流源装置600; 图7为本发明所提出的电流源装置700。
附图符号说明
100 常用电流源装置；
102 、 IC1 TLV431稳压芯片;
104 作为电流产生器的晶体管；
106 端点；
108 负载；
110 控制端；
200、 300、 400、 500、 600、 700 本发明的电流源装置;
202 电流驱动装置；
204、 304、 404 电压位移装置;
206 稳压装置；
208、 708 电流产生器；
210、 310、 410 第一节点;
212、 512、 612 控制端；
214 负载；
216 第二节点；518 电流源开关装置； 520 开关；
622 TLV431稳压芯片的阴极;
R广R6 电阻；
Q, 晶体管；
Icj 定电流源；
S广可变电压源；
Sp 脉沖电压源。
具体实施例方式
图2为本发明所提出的电流源装置200,其中包括一第一节点210、 一 第二节点216、 一电流驱动装置202、 一电压位移装置204以及一稳压装置 206。电流驱动装置202包括一电流产生器208(此例以一晶体管Q,实现该电 流产生器)以及一第一电阻器R,。电流产生器208与第一电阻器R,串接于一 第一节点210。晶体管Q,根据一控制端(即晶体管Q,的基极)212与第一节点 210(即晶体管Q,的发射极)的电压差产生一输出电流I。以供一负栽214使用。 电压位移装置204耦接于第一节点210与一第二节点216之间，用以在第二 节点216与第一节点210间产生一额定压降，使第一节点210的电压小于该 第二节点的电压。此例以一TLV431稳压芯片IC1实现稳压装置206。TLV431 稳压芯片IC1亦可被其它具有同样功能的芯片(如:TS431(ST)， LMV431(NS)， RC431 A(Fairchild), APL431L(ANPEC)， AT43 l(Aimtron)，
CAT431L(Catalyst)…等)或装置代替。TLV431稳压芯片IC1的参考输入端与 阴极分别耦接第二节点216与控制端212。若第二节点216的电压偏离一第 一电压电平Vref， TLV431稳压芯片IC1会调整控制端212的电压以改变输 出电流I。，进而改变第一节点210的电压，以维持第二节点216的电压于第 一电压电平V,.ef。电压位移装置204包括一定电流源lG以及一第二电阻器 R2。第二电阻器R2耦接于第一与第二节点(210与216)之间。使用者可根据
需要，设计定电流源Ic与第二电阻器R2的大小。定电流源Ic会在第二电阻
器R2上产生固定压降VR2(IG),故第一节点210的电压会被维持在固定值 VrerVR2(IG),输出电流I。为定电流。若TLV431稳压芯片IC1的第一电压电 平Vw为1.24伏特，输出电流I。为1安培，Ic为0.94mA， R2为1K欧姆，
该额定压降为0.94V，则第一节点210的电压为0.3V,第一电阻器R,仅须 为0.3欧姆，第 一 电阻器R,所消耗的功率仅为0.3瓦特 (P=I*V=1A*0.3V=0.3W)。与电流源装置100相比较，电流源装置200的第 一电阻器R,的电阻値与所消耗的功率均降低许多，所以本发明的电流源装 置相当适合用来提供大电流源。任何可使第 一节点210的电压小于第一电压
电平Vref,并且可降低第一电阻器R,所消耗的功率的装置，皆可用来实现电
压位移装置204。
图3为本发明所提出的电流源装置300的实施例。图3与图2的不同处 在于电压位移装置304。电压位移装置304包括一第二电阻器R2、 一定电流
源IG、 一第三电阻器R3、以及一可变电压源Sv。定电流源Ic;在第二电阻器 R2上会产生固定压降VR2(IG)。流经第三电阻器R3的电流Iv为(Sv-Vref)/ R3。 Iv在第二电阻器R2上所产生的压降为VR2(IV), VR2(Iv)的大小会随着可变电压 源Sv改变，所以该额定压降(￥^(10>+ vr2(Iv))会随着可变电压源Sv改变，第
一节点310的电压亦会随着可变电压源Sv改变。当该可变电压源Sv的输出
电压大于该第一电压电平Vref时，vr2(Iv)为正，该额定压降(vr2(lG)+vr2(Iv)) 大于该固定压降VR2(IG)。当该可变电压源Sv的输出电压小于该第一电压电 平Vref时,vr2(I、,)为负,该额定压降(￥[12(10)+vr2(I》)小于该固定压降VR2(IG)。 可藉由改变可变电压源Sv的输出电压改变输出电流I。。可变电压源Sv的输
出电压愈大，则输出电流1。愈小。第一节点310的电压为Vrer(VR2(IG)+
VR2(IV))。在可变电压源Sv的输出电压小于该第一电压电平Vref时，电流Iv
若过大，第一节点310的电压Vrer(VR2(IG)+ vr2(I、))有可能会大于第二节点的 电压V^。在本发明一实施例中，第三电阻器R3远大于第二电阻器R"通常 为10倍)，以防止第一节点310的电压大于V,.ef。
图4为本发明所提供的电流源装置400的实施例。图4与图3不同之处 仅在电压位移装置404。电压位移装置404包括一第二电阻器R2、 一第三电
阻器R3、以及一可变电压源Sv。流经第三电阻器R3的电流Iv为(Sv-V「ef)/R3。 Iv在第二电阻器R2上所产生的压降为vr2(Iv)(即该额定压降)，Vr2(Iv)的大小
会随着可变电压源Sv改变，所以第一节点410的电压亦会随着可变电压源
Sv改变。当该可变电压源Sv大于该第一电压电平Vw时，该第一节点410的 电压小于该第二节点的电压。当该可变电压源Sv小于该第一电压电平Vref
时，该第一节点的电压大于该第二节点的电压。因此，可藉由改变可变电压
源Sv的输出电压改变输出电流I。。可变电压源Sv的输出电压愈大，则输出 电流I。愈小。
图5为本发明所^是出的电流源装置500的实施例。与图2相较，电流源 装置500还包括一电流源开关装置518。电流源开关装置518耦接控制端512, 可将控制端512耦接至一第二电压电平(此例为接地)，以关闭晶体管Q,，使 #T出电流I。为零、电流源装置500关闭。电流源开关装置518可间歇地将控 制端512接地，使输出电流I。为脉沖式电流。电流源开关装置518包括一脉 沖电压源Sp以及一开关520。开关520包括一第四电阻器FU、 一第五电阻器 R5、以及一晶体管Q2。第四电阻器R4耦接于脉冲电压源Sp与晶体管Q2的 基极之间。第五电阻器Rs并接于晶体管Q2的基极与发射极之间。晶体管 Q2的集电极与发射极分别耦接控制端512与地端。若脉沖电压源Sp为一第 一电平(高电压电平)，晶体管Q2会导通并且将控制端512接地，以关闭电流 源装置500。若脉沖电压源Sp为一第二电平(低电压电平)，晶体管Q2不导通， 电流源装置500可正常提供输出电流I。。电流源装置300、 400亦可加装电 流源开关装置518,以提供脉冲式输出电流。电流源开关装置518可被使用 在本发明的电流源装置的任何变形中。任何将电流源开关装置518耦接在电 流产生器的控制端上，以达到启动/关闭电流源装置、或产生脉沖式输出电流 等目的的装置，皆属于本发明所欲保护的范围。
TLV431稳压芯片IC1的阴极与阳极的压降必须大于等于IC1的一最小 工作电压(minimum operate voltage),方能使TLV431稳压芯片IC1正常运作。 图6为本发明所提出的电流源装置600的实施例，用以确保TLV431稳压芯 片IC1可正常运作。与电流源装置200相比较，电流源装置600还包括至少 一个二极管D,以及一第六电阻器R6。 二极管D！的阳极与阴极分别耦接 TLV431稳压芯片IC1的阴极622与控制端612。当晶体管Q,导通时，二极 管D,所提供的压降、Q,的基极与栅极的压降与R,的压降之和须大于等于该 最小工作电压，以确保TLV431稳压芯片IC1处于正常的稳压功能。在本发 明其它电流源装置的实施例中，皆可以利用图6所描述的技术确保其稳压装 置正常运作。
图7为本发明所提出的电流源装置700的实施例。与电流源装置200相 较，电流源700使用的电流产生器708为一达灵顿电路。本发明所提出的电 流源装置的电流产生器皆可以图7所示的达灵顿电路、或任何具有相同功能
的装置代替。
本说明书所介绍的实施例是用来帮助了解本发明，而非用来限制本发明 的范围。任何基于本说明书的权利要求所发展出来的技术或产品，皆属于本 说明书所欲保护的范畴。
权利要求
1.一种电流源装置，包括一第一节点与一第二节点；一电流驱动装置，包括一电流产生器以及一第一电阻器，该电流产生器与该第一电阻器串接于该第一节点，该电流产生器具有一控制端并且产生一输出电流以供一负载使用；一电压位移装置，耦接于该第一节点与该第二节点之间，用以在该第二节点与该第一节点间产生一额定压降；以及一稳压装置，该稳压装置具有一输入端与一输出端分别耦接该第二节点与该控制端，该稳压装置会调整该控制端的电压以维持该第二节点的电压为一第一电压电平。
2. 如权利要求1所述的电流源装置，其中该电压位移装置包括一定电流 源以及一第二电阻器，该第二电阻器耦接于该第一与第二节点之间，该定电流源的定电流流经该第二电阻器以产生一固定压降，其中该第一节点的电压 小于该第二节点的电压。
3. 如权利要求2所述的电流源装置，其中该电压位移装置还包括一第三 电阻器以及一可变电压源，该第三电阻器耦接于该可变电压源与该第二节点 之间，该额定压降会随着该可变电压源改变，该可变电压源的输出电压愈大， 则该输出电流愈小。
4. 如权利要求3所述的电流源装置，其中当该可变电压源的输出电压大 于该第一电压电平时，该额定压降大于该固定压降。
5. 如权利要求3所述的电流源装置，其中当该可变电压源的输出电压小 于该第一电压电平时，该额定压降小于该固定压降。
6. 如权利要求3所述的电流源装置，其中该第三电阻器的电阻值大于该 第二电阻器的电阻值。
7. 如权利要求1所述的电流源装置，其中该稳压装置包括一稳压芯片， 该稳压芯片的参考输入端与阴极分别耦接该第二节点与该控制端。
8. 如权利要求1所述的电流源装置，其中该电压位移装置包括一第二电 阻器、 一第三电阻器、以及一可变电压源，该第二电阻器耦接于该第二节点 与该第一节点之间，该第三电阻器耦接于该可变电压源与该第二节点之间，该额定压降会随着该可变电压源改变，该可变电压源的输出电压愈大，则该 输出电流愈小。
9. 如权利要求8所述的电流源装置，其中当该可变电压源的电压大于该 第一电压电平时，该第一节点的电压小于该第二节点的电压。
10. 如权利要求8所述的电流源装置，其中当该可变电压源的电压小于该 第一电压电平时，该第一节点的电压大于该第二节点的电压。
11. 如权利要求1所述的电流源装置，还包括一电流源开关装置，耦接该 控制端，藉由将该控制端耦接至一第二电压电平，该电流源开关装置关闭该 电流源装置。
12. 如权利要求11所述的电流源装置，其中该电流源开关装置可间歇地 耦接该控制端至该第二电压电平，使该输出电流为脉沖式电流。
13. 如权利要求12所述的电流源装置，其中该电流源开关装置包括一脉 冲电压源以及一开关，其中，若该脉沖电压源为一第一电平，该开关会将该 控制端耦接至该第二电压电平，以关闭该电流源装置；若该脉冲电压源为一 第二电平，该开关不再耦接该控制端至该第二电压电平，该电流源装置可正 常提供该输出电流。
14. 如权利要求13所述的电流源装置，其中该开关包括一第四电阻器、 一第五电阻器、以及一晶体管，该第四电阻器耦接于该脉沖电压源与该晶体 管的基极之间，该第五电阻器并接于该晶体管的基极与发射极之间，该晶体 管的集电极与发射极分别耦接该控制端与该第二电压电平。
15. 如权利要求1所述的电流源装置，还包括至少一个二极管以及一第六 电阻器，该二极管的阳极与阴极分别耦接该稳压装置的输出端与该控制端， 该第六电阻器耦接该二极管的阴极并且接地，该二极管所提供的压降用以确 保该稳压装置处于正常的稳压功能。
16. 如权利要求1所述的电流源装置，其中该电流产生器为一达灵顿电路。
全文摘要
一种电流源装置包括一电流驱动装置、一电压位移装置以及一稳压装置。该电流驱动装置包括一电流产生器以及一第一电阻器。该电流产生器与该第一电阻器串接于一第一节点。该电流产生器具有一控制端并且产生一输出电流以供一负载使用。该电压位移装置耦接于该第一节点与一第二节点之间，用以在该第二节点与该第一节点间产生一额定压降。该稳压装置的一输入端与一输出端分别耦接该第二节点与该控制端。该稳压装置藉由调整该控制端的电压，维持该第二节点的电压为一第一电压电平。
文档编号G05F1/56GK101109970SQ20061010563
公开日2008年1月23日 申请日期2006年7月17日 优先权日2006年7月17日
发明者谢景志 申请人:明基电通股份有限公司