专利名称：泄漏电流补偿电路及收发器的制作方法
技术领域：
本实用新型大体来说涉及一种泄漏电流补偿电路及收发器。
背景技术：
电压调节器可用来在变化的条件内供应大体恒定的输出电压。举例来说，尽管耦合到电压调节器的负载或所述电压调节器的温度会改变，但所述电压调节器可提供大体恒定的输出电压。一些电压调节器可通过利用反馈环路来实现此情形。可用各种电组件或机电组件(例如晶体管)来实施电压调节器。电压调节器可用于多种应用中，例如汽车、计算机、发电机及电力递送电路。
实用新型内容本实用新型的一个方面涉及一种电路，所述电路包括第一晶体管，其耦合到第一节点，所述第一晶体管经配置以产生驱动电流，所述驱动电流的产生导致来自所述第一晶体管的第一泄漏电流，所述驱动电流及所述第一泄漏电流在产生时各自流动到所述第一节点中；及泄漏电流补偿电路，其耦合到所述第一节点且包括第二晶体管，其经配置以产生第二泄漏电流；及电流镜，其包括第三晶体管及第四晶体管，第一电流镜经配置以接收并放大所述第二泄漏电流以产生泄漏补偿电流，所述泄漏补偿电流在产生时流动远离所述第一节点并穿过所述电流镜的所述第四晶体管。本实用新型的另一方面涉及一种收发器，所述收发器包括电路，其包括第一晶体管，其耦合到第一节点，所述第一晶体管经配置以产生驱动电流，所述驱动电流的产生导致来自所述第一晶体管的第一泄漏电流，所述驱动电流及所述第一泄漏电流在产生时各自流动到所述第一节点中；及泄漏电流补偿电路，其耦合到所述第一节点且包括第二晶体管，其经配置以产生第二泄漏电流；及电流镜，其包括第三晶体管及第四晶体管，第一电流镜经配置以接收并放大所述第二泄漏电流以产生泄漏补偿电流，所述泄漏补偿电流在产生时流动远离所述第一节点并穿过所述电流镜的所述第四晶体管；发射器，其经配置以在发射数据时使用所述驱动电流的至少第一部分；及接收器，其经配置以在接收数据时使用所述驱动电流的至少第二部分。
图I图解说明利用电压调节器来向实例性组件提供电压的实例性系统。图2图解说明实例性电压调节器。图3图解说明具有实例性泄漏电流补偿电路的实例性电压调节器。图4图解说明用于对电压调节器中的泄漏电流进行补偿的实例性方法。
具体实施方式
图I图解说明利用电压调节器118向(举例来说)汽车的实例性组件提供电压VCC120的实例性系统100。在图I的实例中，系统100包含电池102、局部互连网络(LIN)收发器104、LIN 116、微控制器106、高电压驱动器108、无刷直流(BLDC)电机110及如所展示而耦合的传感器112。电池102可为直流(DC)电压源。电池102可向汽车的各种组件提供电力。电池102可向LIN收发器104及高电压驱动器108供应电压VBATT 103。由于电池102可向多个组件提供电力，因此VBATT 103的电平可根据哪些组件正在从电池102汲取电力而随时间变化。汽车的特定组件可能需要不同于VBATT 103的电压电平的电压电平或比由电池102提供的电压电平更一致的电压电平。因此，系统100可包含电压调节器118以促进向一个或一个以上组件供应大体恒定的电压VCC 120。在图I的实例中，电压调节器118驻存于LIN收发器104内。虽然本实用新型描述及图解说明特定系统中的特定位置中的特定电压调节器，但本实用新型涵盖任何适合系统的任何适合位置中的任何适合电压调节器。电压调节器118可向高电压驱动器108、微控制器106及LIN收发器104的收发器114提供VCC120。虽然本实用新型涵盖向特定组件提供特定电压的电压调节器118，但本实用新型涵盖 向任何适合组件提供任何适合电压的电压调节器118。在特定实施例中，电压调节器118可包含泄漏电流补偿电路，如下文所描述。LIN 116可为可促进将各种传感器装置或致动器集成在汽车中的计算机连网总线系统。LIN 116可为具有与多个从控器通信的主控器的广播串行网络。LIN收发器104为LIN 16可与其通信的从控器的实例。LIN 116可耦合到其它LIN或其它通信总线，例如控制器区域网络(CAN)。在图I的实例中，LIN收发器104包含收发器114。收发器114可与LIN 116及微控制器106通信。举例来说，收发器114可在LIN 116与微控制器106之间中继数据或控制信号。在特定实施例中，收发器114可将从LIN 116接收的数据转换成适合于微控制器106的格式。类似地，收发器114可将从微控制器106接收的数据转换成适合于LINl 16的格式。在图I的实例中，微控制器106耦合到LIN收发器104且可经由LIN收发器104与LIN 116通信。微控制器106还可经由连接107与高电压驱动器108通信且经由连接113从传感器112接收信息。微控制器106可控制高电压驱动器108或BLDC电机110的各种操作。在特定实施例中，微控制器106可响应于从传感器112接收的反馈而将各种控制信号发送到高电压驱动器108。在适当的情况下，微控制器106可为一个或一个以上集成电路(IC)，例如通用微处理器、微控制器、可编程逻辑装置或阵列、专用IC(ASIC)。BLDC电机110可包含转子及定子，其中一个或多个永久磁铁形成所述转子且电磁铁形成所述定子。所述定子中的电磁铁可为导线线圈。高电压驱动器108连同微控制器106 一起可以电子方式对经驱动穿过所述线圈的电流进行换向以控制所述转子的位置或定向。BLDC电机110可接近传感器112而定位。在特定实施例中，传感器112可为霍尔效应传感器，其各自包括响应于BLDC电机的磁场而使其输出电压变化的变换器。传感器112可将关于BLDC电机110的操作的反馈提供到微控制器106。图2图解说明实例性电压调节器200。电压调节器200、VBAIT 201及VCC 202可(但未必需要)分别对应于图I的电压调节器118、VBATT 103及VCC 120。在图2的实例中，电压调节器200包含差分放大器212、晶体管216、220及222、电阻器206及208以及反馈路径229。差分放大器212可耦合到输入参考电压VREF 210及输出参考电压VCC_REF204。差分放大器212产生电流IDIFF 214，电流IDIFF 214流动到n型金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET) 216的栅极。晶体管216耦合到包括两个p型MOSFET 220及222的电流镜。所述电流镜可基于晶体管220及222的纵横比而放大电流IPRE_DRIVE 218以产生驱动电流IDRIVE 224。在特定实施例中，晶体管的纵横比为所述晶体管的宽度除以所述晶体管的长度。在特定实施例中，晶体管222的纵横比可为晶体管220的纵横比的许多倍。在特定实施例中，晶体管222的纵横比为晶体管220的纵横比的约一百倍。在此实施例中，IDRIVE 224的大小可为IPRE_DRIVE的大小的约一百倍。IDRIVE 224的一部分流动穿过电阻器Rl 206及R2 208 UtSlREF 228的一部分)，且另一部分流动到耦合到电压调节器200的一个或一个以上电路(作为I0UT227的一部分)。电压调节器200还包含节点231与差分放大器212的反相输入之间的反馈环路229。电压调节器200可向一个或一个以上电路提供供应电压VCC 202。在正常操作下， VCC 202可维持大体稳定的电压电平，例如，VCC 202的电压电平可与特定电压电平有非常小的偏差且随时间约为恒定的。VCC 202的电平可与VCC_REF 204的电平成正比关系。在正常操作中，经由反馈环路229的反馈可导致VCC_REF 204追踪VREF 210，且VCC_REF的电平可约等于VREF。在特定实施例中，VREF 210可为非常稳定的电压参考，例如带隙电压参考。因此，在正常操作中，VCC_REF 204及VCC 202也可为大体稳定的电压，因为VCC_REF追踪VREF 210且VCC与VCC_REF成正比。VCC 202的电压电平可根据以下方程式而由VCC_REF 204的电平以及两个电阻器206及208的值确定VCC = VCC_REF* (1+R1/R2)。使VCC 202保持大体恒定的反馈可如下发生。差分放大器212可将VCC_REF 204的电压电平与VREF 210的电压电平进行比较。差分放大器212可基于VREF 210与VCC_REF204的电平之间的差而产生电流IDIFF 216。如果VCC_REF 204上升到高于VREF 210，那么差分放大器212可减小电流IDIFF 214。此可减小电流IPRE_DRIVE 218及IDRIVE 224 (其可为IPRE_DRIVE的经缩放量)。此可导致电流IREF 228的下降以及VCC_REF 204及VCC202的较低值。类似地，如果VCC_REF 204下降到低于VREF210，那么差分放大器212可增加电流IDIFF 214，从而实现VCC_REF 204及VCC 202的上升。在一些情形下，晶体管222还可产生泄漏电流ILEAK 226。泄漏电流的量可取决于各种因子，包含(举例来说)晶体管222的尺寸、施加到晶体管222的一个或一个以上电压及晶体管222的温度。泄漏电流ILEAK 226在高温度或供应电压VBATT 201的高电平下可为相当大的。如上文所描述，电压调节器200可实施于汽车中。在特定实施例中，电压调节器200可定位于小汽车的易出现高温度的一部分(例如，车顶或发动机舱)中，且晶体管222可因此产生不利地影响电压调节器200及耦合到电压调节器200的电路的一定量的泄漏电流ILEAK 226。举例来说，由晶体管222产生的泄漏电流ILEAK 226可与IDRIVE 224组合以增加IOUT 227及IREF 228两者。IREF的增加可导致VCC 202及VCC_REF 204的增力口。如果泄漏电流ILEAK 226为足够大的，那么电压调节器200可不能够将VCC_REF 204下拉到VREF 210，且因此VCC 202可不追踪VREF的经缩放量，而是取决于ILEAK 226的大小。此可为不利的，因为电压VCC 202可不再为大体恒定的且可处于对于耦合到节点225的其它电路来说过大的电平。图3图解说明具有实例性泄漏电流补偿电路305的实例性电压调节器300。电压调节器300、VBATT 301及VCC 302可(但未必需要)分别对应于图I的电压调节器118、VBATT 103及VCC 120。电压调节器300可包含差分放大器310 ;晶体管316、320、322、330、334及336 ;电阻器306及308 ;以及反馈路径329。在图3的实例中，电压调节器300可为类似电压调节器200，但包含耦合到VBATT 301、GND 303及节点325的泄漏电流补偿电路305。泄漏补偿电路305可包含p型MOSFET 330及包括两个n型MOSFET 334及336的电流镜。由于晶体管330的栅极及源极耦合到VBATT 301，因此MOSFET 330在截止模式中操作且MOSFET 330所产生的任何电流(IPRE_C0MP 332)由泄漏电流组件支配。由晶体管330产生的泄漏电流的量可取决于上文所描述的相同因子，包含晶体管330的尺寸、施加到晶体管330的一个或一个以上电压及晶体管330的温度。在特定实施例中，晶体管330可位于接近晶体管322处，且两个晶体管330及322可被暴露于类似外部温度。 包含晶体管334及336的电流镜可基于晶体管334与336的相对纵横比而放大电流IPRE_C0MP 332以产生流动远离节点325的泄漏补偿电流ILEAK_C0MP 338。此可减小电流IREF 328及IOUT 327的量，因为由晶体管322产生的电流经由晶体管336转向。在特定实施例中，晶体管330、334及336的大小经配置使得ILEAK_C0MP 338的大小约等于ILEAK326的大小。举例来说，晶体管330可具有约等于晶体管320的纵横比的纵横比，且晶体管336的纵横比除以晶体管334的纵横比可大概等于晶体管322的纵横比除以晶体管320的纵横比。在此实施例中，ILEAK 326及ILEAK_C0MP 338可约等于彼此且ILEAK 326对反馈网络及耦合到节点325的其它电路的影响可由ILEAK_C0MP 338大致消除。因此，电压调节器300可以类似于上文所描述的电压调节器200的正常操作的方式操作。特定实施例可提供以下技术优点中的一者或一者以上或者不提供以下技术优点中的任一者。特定实施例可提供产生泄漏补偿电流的泄漏电流补偿电路，所述泄漏补偿电流对电压调节器的产生驱动电流的电路的泄漏电流进行补偿。在特定实施例中，所述泄漏电流补偿电路可汲取约等于产生所述驱动电流的所述电路的泄漏电流的泄漏补偿电流。因此，在特定实施例中，所述泄漏电流补偿电路不需要产生可观的泄漏补偿电流量，除非产生驱动电流的电路正在产生可观的泄漏电流量。在特定实施例中，所述泄漏补偿电流可依据温度而以指数方式增加。因此，可在较低温度(例如，约-40° F到约100° F)下产生相对小的泄漏补偿电流量，因此节省电力。图4图解说明用于对电压调节器中的泄漏电流进行补偿的实例性方法400。所述方法可在步骤402处开始，在所述步骤中感测指示电压调节器的输出电压的电压。在特定实施例中，所感测电压可为电压调节器的输出电压的一小部分。举例来说，所感测电压可为在节点处测量的电压，所述节点为所述输出电压的分压器的一部分。在步骤404处，将所感测电压与输入参考电压进行比较。在特定实施例中，所述输入参考电压可为大体稳定的参考电压。在特定实施例中，从一个或一个以上带隙电压参考导出所述输入参考电压。在此实施例中，所述输入参考电压可为温度相依的。在特定实施例中，通过差分放大器将所感测电压与输入参考电压进行比较。在步骤406处，基于所感测电压与输入参考电压之间的差而产生电流。在特定实施例中，所述电流可由一个或一个以上晶体管(例如MOSFET或BJT)产生。在特定实施例中，所述电流可在所感测电压上升到高于输入参考电压时下降且在所感测电压下降到低于输入参考电压时上升。[0024]在步骤408处，由第一电流镜的驱动晶体管产生经放大电流。在特定实施例中，经放大电流的量是基于通过所感测电压与输入参考电压之间的比较而产生的电流。在特定实施例中，第一电流镜包括驱动晶体管及额外晶体管。所述驱动晶体管可比所述额外晶体管大得多。在特定实施例中，所述驱动晶体管的纵横比为第一电流镜的额外晶体管的纵横比的至少一百倍。因此，经放大电流的大小可比所产生电流大得多。在步骤410处，调节晶体管产生泄漏电流。所述泄漏电流是除经放大电流以外还产生的且可与所述经放大电流同时产生。泄漏电流的量可基于许多因素，例如驱动晶体管的温度、大小及施加到驱动晶体管的一个或一个以上电压。在步骤412处，将经放大电流及泄漏电流发射到电压调节器的输出节点。所述输出节点可为电压调节器的将所述调节器的输出电压提供到一个或一个以上其它电路的节点。在步骤414处，由补偿晶体管产生第二泄漏电流。此晶体管可经配置以产生为由所述调节晶体管产生的泄漏电流的一小部分的泄漏电流。在特定实施例中，补偿晶体管具有等于在步骤408中所描述的第一电流镜的额外晶体管的纵横比的纵横比。所述补偿晶体管可经配置使得其不产生可观的泄漏电流，除非其被暴露于高温度(例如，100° F或高于100° F)。将由补偿晶体管产生的泄漏电流发射 到第二电流镜。在步骤416处，第二电流镜从电压调节器的输出节点汲取第二泄漏电流的经放大量，在此点处所述方法可结束。在特定实施例中，第二泄漏电流的经放大量约等于由驱动晶体管产生的泄漏电流的量。在从输出节点汲取第二泄漏电流的经放大量时，其对来自驱动晶体管的发射到输出节点的泄漏电流进行补偿，因此允许电压调节器好像存在甚少或不存在泄漏电流一样地起作用。虽然本实用新型将图4的方法的特定步骤描述及图解说明为以特定次序发生，但本实用新型涵盖图4的方法的以任何适合次序发生的任何适合步骤。此外，虽然本实用新型描述及图解说明实施图4的方法的特定步骤的特定组件，但本实用新型涵盖实施图4的方法的任何适合步骤的任何适合组件的任何适合组合。本文中，对计算机可读存储媒体的提及囊括拥有结构的一个或一个以上非暂时有 形计算机可读存储媒体。作为一实例且不以限制方式，计算机可读存储媒体可包含基于半导体的或其它IC(例如，现场可编程门阵列(FPGA)或ASIC)、硬盘、HDD、混合硬驱动器(HHD)、光盘、光盘驱动器(ODD)、磁光盘、磁光驱动器、软盘、软盘驱动器(FDD)、磁带、全息存储媒体、固态驱动器(SSD)、RAM驱动器、安全数字卡、安全数字驱动器或另一适合计算机可读存储媒体或者在适当的情况下这些各项中的两者或两者以上的组合。本文中，对计算机可读存储媒体的提及不包含不具有在35U. S. C. § 101下受专利保护的资格的任何媒体。本文中，对计算机可读存储媒体的提及不包含暂时形式的信号发射(例如传播的电或电磁信号自身)，从而其不具有在35U. S. C. § 101下受专利保护的资格。计算机可读非暂时存储媒体可为易失性、非易失性或在适当的情况下易失性与非易失性的组合。本文中，“或”为包含性而非互斥性，除非上下文另有明确指示或另有指示。因此，本文中，“A或B”意指“A、B或两者”，除非上下文另有明确指示或另有指示。此外，“及”既为联合的又为各自的，除非上下文另有明确指示或另有指示。因此，本文中，“A及B”意指“A及B，联合地或各自地”，除非上下文另有明确指示或另有指示。本实用新型囊括所属领域的技术人员将理解的对本文中的实例性实施例的所有改变、替代、变化、更改及修改。类似地，在适当的情况下，所附权利要求书囊括所属领域的技术人员将理解的对本文中的实例性实施例的所有改变、替代、变化、更改及修改。此外，在所附权利要求书中对经调适以、经布置以、能够、经配置以、经启用以、可操作以或操作以执行特定功能的设备或系统或者设备或系统的组件的提及囊括所述设备、系统、组件，不论其或所述特定功能是否被激活、接通或解除锁定，只要所述设备、系统或组件经如此调适、经如此布置、能够如此、经如此配置、经如此启 用、可如此操作或如此操作即可。
权利要求1.一种电路,其包括 第一晶体管，其耦合到第一节点，所述第一晶体管经配置以产生驱动电流，所述驱动电流的产生导致来自所述第一晶体管的第一泄漏电流，所述驱动电流及所述第一泄漏电流在产生时各自流动到所述第一节点中；及 泄漏电流补偿电路，其耦合到所述第一节点且包括 第二晶体管，其经配置以产生第二泄漏电流；及 电流镜，其包括第三晶体管及第四晶体管，第一电流镜经配置以接收并放大所述第二泄漏电流以产生泄漏补偿电流，所述泄漏补偿电流在产生时流动远离所述第一节点并穿过所述电流镜的所述第四晶体管。
2.根据权利要求I所述的电路，其中由所述第一晶体管产生的所述驱动电流的量是基于參考电压与所述第一节点处的电压的一小部分之间的差。
3.根据权利要求I所述的电路，其中 所述第二晶体管包括P型金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET ； 所述第二晶体管的栅极及源极耦合到所述电路的供应电压；且 所述第二晶体管的漏极耦合到所述电流镜。
4.根据权利要求I所述的电路，其中所述第一晶体管与第五晶体管构成另ー电流镜。
5.根据权利要求4所述的电路，其中另ー电流镜经配置以接收并放大由差分放大器根据參考电压与所述第一节点处的电压的一小部分之间的差而产生的电流。
6.根据权利要求5所述的电路，其中所述第二晶体管的纵横比约等于所述第五晶体管的纵横比。
7.根据权利要求6所述的电路，其中所述第四晶体管的纵横比除以所述第三晶体管的纵横比约等于所述第一晶体管的纵横比除以所述第五晶体管的所述纵横比。
8.—种收发器,其包括 电路，其包括 第一晶体管，其耦合到第一节点，所述第一晶体管经配置以产生驱动电流，所述驱动电流的产生导致来自所述第一晶体管的第一泄漏电流，所述驱动电流及所述第一泄漏电流在产生时各自流动到所述第一节点中；及 泄漏电流补偿电路，其耦合到所述第一节点且包括 第二晶体管，其经配置以产生第二泄漏电流；及 电流镜，其包括第三晶体管及第四晶体管，第一电流镜经配置以接收并放大所述第二泄漏电流以产生泄漏补偿电流，所述泄漏补偿电流在产生时流动远离所述第一节点并穿过所述电流镜的所述第四晶体管； 发射器，其经配置以在发射数据时使用所述驱动电流的至少第一部分；及接收器，其经配置以在接收数据时使用所述驱动电流的至少第二部分。
9.根据权利要求8所述的收发器，其中所述发射器及接收器耦合到局部互连网络LIN。
10.根据权利要求8所述的收发器，其中所述发射器及接收器耦合到汽车的局部互连网络LIN。
11.根据权利要求8所述的收发器，其中由所述第一晶体管产生的驱动电流的量是基于參考电压与所述第一节点处的电压的一小部分之间的差。
12.根据权利要求8所述的收发器，其中所述第二晶体管包括P型金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET ；所述第二晶体管的栅极及源极耦合到所述电路的供应电压；且所述第二晶体管的漏极耦合到所述第一电流镜。专利摘要本申请案涉及一种泄漏电流补偿电路及收发器。在一个实施例中，一种电路包括第一晶体管，其耦合到第一节点；及泄漏电流补偿电路，其耦合到所述第一节点且包括第二晶体管，其经配置以产生第二泄漏电流；及电流镜，其包括第三晶体管及第四晶体管。
文档编号G05F1/565GK202421929SQ20112057506
公开日2012年9月5日 申请日期2011年12月29日 优先权日2011年9月9日
发明者卢兰斯·萨米德 申请人:爱特梅尔公司