电流平衡电路及方法
【专利摘要】一种用于平衡目标电路中多个并联的电路支路中的各个电流的电流平衡电路及方法。该电流平衡电路包括多个平衡晶体管，每个平衡晶体管具有集电极，发射极以及基极，每个平衡晶体管的集电极和发射极与各个电路支路串联，以及选择电路，用于选择性地将电路支路中具有最小电流的电路支路连接到每个平衡晶体管的基极。
【专利说明】电流平衡电路及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于平衡目标电路中并联的电路支路中的电流平衡电路以及方法。
【背景技术】
[0002]电流镜像技术是创造跟随基准电流的一个电流源或多个电流源的已知方法。电流源可为(例如)发光二极管(LED)串。该基本概念基于双结型晶体管(BJT)的使用在图1中加以说明。从本质上说，假设两个BJT是匹配的或相同的。通常，集电极与基极连接在一起的支路的电流形成基准电流。在图1中，BJT Ql中的集电极电流Ikef作为基准电流。
[0003]电路的方程如下:
[0004]
【权利要求】
1.一种用于平衡目标电路中多个并联的电路支路中的各个电流的电流平衡电路，该电流平衡电路包括: 多个平衡晶体管，每个平衡晶体管具有集电极，发射极以及基极，每个平衡晶体管的集电极和发射极与各个电路支路串联；以及 选择电路，用于选择性地将电路支路中具有最小电流的电路支路连接到每个平衡晶体管的基极。
2.如权利要求1所述的电流平衡电路，其中该电流平衡电路为被动电流平衡电路。
3.如权利要求1所述的电流平衡电路，其中该选择电路自动地且动态地将电路支路中具有最小电流的电路支路连接到每个平衡晶体管的基极。
4.如权利要求1所述的电流平衡电路，其中该选择电路包括用于每个电路支路的选择开关，每个选择开关在各个电路支路和连接到该电路支路的平衡晶体管的基极之间连接，该选择电路选择性地闭合选择开关中的一个以选择性地将电路支路中具有最小电流的电路支路连接到每个平衡晶体管的基极。
5.如权利要求1所述的电流平衡电路，其中每个平衡晶体管的基极相互连接，从而当选择电路选择性地将电路支路中具有最小电流的电路支路连接到平衡晶体管中的一个平衡晶体管的基极时，电路支路中具有最小电流的电路支路也与其他平衡晶体管的基极连接。
6.如权利要求4所述的电流平衡电路，其中该选择电路包括用于每个电路支路的选择二极管，每个选择二极管从各个电路支路连接且向前偏置到第一点，每个选择开关与第二点连接，且该第一点与该第二点相互连接。`
7.如权利要求6所述的电流平衡电路，其中该第一点与该第二点通过限流电阻相互连接。
8.如权利要求6所述的电流平衡电路，其中每个选择开关为具有集电极，发射极及基极的开关晶体管，每个开关晶体管的集电极与各个电流支路连接，每个开关晶体管的发射极与各个电路支路中平衡晶体管的基极连接，且每个开关晶体管的基极与该第二点连接。
9.如权利要求8所述的电流平衡电路，其中如果电路支路之间的电流的不平衡不足以驱使开关晶体管中的任一开关晶体管饱和，则电路支路中具有最大电流的电路支路的电流流向每个开关晶体管，与此同时每个开关晶体管工作于线性模式。
10.如权利要求8所述的电流平衡电路，其中每个平衡晶体管的基极相互连接，且其中若电路支路之间的电流的不平衡足以驱使连接到电路支路中具有最小电流的电路支路的选择晶体管饱和，电路支路中具有最大电流的电路支路的电流流向连接到电路支路中具有最小电流的电路支路的选择晶体管，从而将电路支路中具有最小电流的电路支路连接到相互连接的每个平衡晶体管的基极。
11.如权利要求8所述的电流平衡电路，该电流平衡电路包括用于每个开关晶体管的阻流二极管，每个阻流二极管连接于各个电路支路与各个开关晶体管的集电极之间，同时该阻流二极管向前偏置到该各个开关晶体管的集电极。
12.如权利要求4所述的电流平衡电路，其中该选择电路包括连接于电路支路与选择开关之间的选择电阻网络，该选择电阻网络选择性地闭合选择开关中的一个，以选择性地将电路支路中具有最小电流的电路支路连接到每个平衡晶体管的基极。
13.如权利要求12所述的电流平衡电路，其中每个选择开关为具有集电极，发射极及基极的开关晶体管，每个开关晶体管的集电极与各个电流支路连接，每个开关晶体管的发射极与各个电路支路中平衡晶体管的基极连接，且每个开关晶体管的基极与选择电阻网络连接。
14.如权利要求13所述的电流平衡电路，其中如果电路支路之间的电流的不平衡不足以驱使开关晶体管中的任一开关晶体管饱和，则电路支路中具有最大电流的电路支路的电流流向每个开关晶体管，与此同时每个开关晶体管工作于线性模式。
15.如权利要求13所述的电流平衡电路，其中每个平衡晶体管的基极相互连接，且其中若电路支路之间的电流的不平衡足以驱使连接到电路支路中具有最小电流的电路支路的选择晶体管饱和，电路支路中具有最大电流的电路支路的电流流向连接到电路支路中具有最小电流的电路支路的选择晶体管，从而将电路支路中具有最小电流的电路支路连接到相互连接的每个平衡晶体管的基极。
16.如权利要求13所述的电流平衡电路，该电流平衡电路包括用于每个开关晶体管的阻流二极管，每个阻流二极管连接于各个电路支路与各个开关晶体管的集电极之间，同时该阻流二极管向前偏置到该各个开关晶体管的集电极。
17.如权利要求1所述的电流平衡电路，该电流平衡电路包括用于每个平衡晶体管的稳定电阻，每个稳定电阻串联于各个平衡晶体管的发射极与各个电路支路之间。
18.如权利要求1所述的电流平衡电路，该电流平衡电路包括反馈辅助电路，该反馈辅助电路连接到电路支路以进一步平衡电路支路中的电流。
19.如权利要求18所述的电流平衡电路，其中该反馈辅助电路包括至少一个连接在两个电路支路之间的运算放大器，该运算放大器具有连接到两个电路支路中的一个的反相输入端，连接到两个电路支路中的另一个的非反相输入端及连接到与两个电路支路中的一个连接的平衡晶体管的基极的输出端。
20.如权利要求19所述的电流平衡电路，其中该运算放大器由电路支路中的一个电路支路两端的电压供电。
21.如权利要求20所述的电流平衡电路，其中该运算放大器由具有RC滤波器的电源电路供电。
22.如权利要求1所述的电流平衡电路，其中选择电路将电路支路的预定的电路支路的电流固定地设定为小于其他电路支路的电流的值。
23.如权利要求22所述的电流平衡电路，其中该预定的电路支路包括用于降低该预定的电路支路的电流的电流槽。
24.如权利要求23所述的电流平衡电路，其中电流槽为电阻性元件。
25.如权利要求24所述的电流平衡电路，其中该电阻性元件为电阻。
26.如权利要求22所述的电流平衡电路，其中该选择电路包括连接于该预定电路支路与每个平衡晶体管的基极之间的连接件。
27.一种用于平衡目标电路中多个并联的电路支路中的各个电流的方法，该方法包括以下步骤: 提供多个平衡晶体管，每个平衡晶体管具有集电极，发射极以及基极，每个平衡晶体管的集电极和发射极与各个电路支路串联；以及选择性地将电路支路中具有最小电流的电路支路连接到每个平衡晶体管的基极。
28.如权利要求27所述的方法，其中电路支路中具有最小电流的电路支路用被动电路选择性地连接到每个平衡晶体管的基极。
29.如权利要求27所述的方法包括:自动地且动态地将电路支路中具有最小电流的电路支路连接每个平衡晶体管的基极。
30.如权利要求27所述的方法包括:通过从电路支路获取反馈以及基于该反馈调整电流来使用反馈辅助进一步平衡电路支路中的电流。
31.如权利要求27所述的方法包括:将电路支路的预定电路支路的电流固定地设定为小于其他电路支路的电流的值。
32.如权利要求31 所述的方法包括:提供电流槽以降低该预定的电路支路的电流。
【文档编号】H05B37/02GK103444264SQ201180064775
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2011年1月12日 优先权日:2011年1月12日
【发明者】钟文兴, 李思南, 陈武, 许树源 申请人:香港城市大学