CN101176257B - 集成驱动器电路设备 - Google Patents

集成驱动器电路设备 Download PDF

Info

Publication number
CN101176257B
CN101176257B CN2006800162156A CN200680016215A CN101176257B CN 101176257 B CN101176257 B CN 101176257B CN 2006800162156 A CN2006800162156 A CN 2006800162156A CN 200680016215 A CN200680016215 A CN 200680016215A CN 101176257 B CN101176257 B CN 101176257B
Authority
CN
China
Prior art keywords
current
voltage
output
operational amplifier
equipment according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN2006800162156A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101176257A (zh
Inventor
V·谢尔菲
R·T·波特
J·莫特兹格
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Texas Instruments Inc
Original Assignee
Texas Instruments Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Texas Instruments Inc filed Critical Texas Instruments Inc
Publication of CN101176257A publication Critical patent/CN101176257A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101176257B publication Critical patent/CN101176257B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/0175—Coupling arrangements; Interface arrangements
    • H03K19/017581—Coupling arrangements; Interface arrangements programmable

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

提供一种集成电路驱动器结构(801)，其包括放大器(813)、电流反射镜模块(815)和外部电流设置电阻器(RSET)，所述集成电路驱动器结构是可数字地配置的，以在电流输出模式或远距离检测电压输出模式工作，其输出电平由外部电压控制。电流反射镜模块包括多个电流源，全部电流源都有由放大器(813)的输出提供的相同栅偏压。在任何时候，至少一个电流源被连接，以提供参考电流给电阻器(RSET)，而所有其他的电流源被连接，以向朝着负载(816)的负载电流输出反射参考电流。电流增益比率是基于被连接以向电阻器供电的电流源的数量和被连接以反射参考电流的电流源的数量。

Description

集成驱动器电路设备
技术领域
本发明涉及集成驱动器电路结构，其是数字地可配置的，以在电流输出模式或远距离检测电压输出模式工作。背景技术 
背景技术
在工业自动化领域中，可编程逻辑控制器和场扩展模块控制大量的电子致动器。由于致动器的范围广泛及其不同的性能要求，因此存在大量多种的信号驱动，其提供具有不同驱动电压或电流范围的致动信号。在这些范围之间，存在许多专有的信号接口，所述专有的信号接口要求电子驱动的定制，以和所需的致动器输入相匹配。 
为了避免为每种类型的致动器进行独立的电路板设计，希望有一种综合的解决办法，其提供精确电压控制的、有可缩放输出电平的电流和电压源。 
传统的控制回路需要分路电阻器，以测量这个分路电阻器两端的电压降，并将结果送回到放大器的负输入端子(例如，经由仪表放大器和电阻器)，由此闭合电流控制回路。发明内容 
发明内容
本发明提供了一种驱动器电路，其克服了前述的限制。具体地，提供了集成的驱动器电路结构，该驱动器是可数字地配置的，以在电流输出模式或电压输出模式工作，特别地，该驱动器的输出范围由电阻器预先设置，且其输出电平由外部电压控制。 
在特定实施方式中，外部控制电压确定在电流输出模式中输出端子处可获得的电流，或确定在电压输出模式中输出端子处可获得的电压。集成电路包括运算放大器、电压-电流转换器和电流反射镜。运算放大器的第一输入被连接到控制端子。运算放大器的第二输入越过外部设置电阻器被连接到电流反射镜的输出，或被连接到电压-电流转换器的输出。运算放大器的输出为电流反射镜晶体管提供栅极驱动。在电流输出模式中，反馈通过电流反射镜而闭合，设置电阻器(set resistor)两端产生的参考电流被反射到输出端子。电压-电流转换器有连接在外部负载两端的电压检测输入。在电压输出模式中，反馈通过在输出端子处设置电压的电压-电流转换器的输出而闭合。 
在电流输出模式，参考电流(或基准电流)被反射到在前馈装置中的负载，具体地经由动态匹配电流反射镜，这样不需要具有分路电阻器、仪表放大器(INA)和电压-电流转换电阻器的电流控制回路。特别地，电流反射镜中使用的动态元件匹配方法确保遍及大范围的输出电流的高精确度。对在高输出电流的电压余量(voltage headroom)或功耗效率的限制被消除。尽管栅极驱动器(其确定了被迫通过电流设置电阻器的参考电流)优选地包括作为闭合控制回路一部分的运算放大器，但是反馈回路短路，这导致迅速的馈给。典型地，对于那种回路，不需要另外的(外部的)补偿。
在电流反射镜中实现的动态元件匹配确保了遍及大的输出电流范围内的高精确度，而不需要另外的微调。此外，电压余量和功耗效率的电流依赖性几乎被消除。另外，电压-电流转换器(不被用于控制回路中)可以用来提供负载电压信息。
在实施方式中，电流反射镜包括多个电流源，全部电流源具有由运算放大器提供的相同栅偏压。至少一个电流源被连接以提供所述参考电流给外部设置电阻器，而所有其他的电流源被连接至输出端子。
在改进的实施方式中，提供时钟控制的开关装置，其遍及电流反射镜中的全部电流源，循环使用至少一个被连接以提供参考电流的电流源。这种循环使用可以随机地或遵循某种模式完成，例如，确保全部电流源被选择的次数大致相等。
在进一步的实施方式中，集成电路包括内部开关，其用于选择性地将电压-电流转换器的输出连接到运算放大器的输入或电压检测端子。
在进一步的实施方式中，电压-电流转换器包括两个另外的端子， 量程电阻器(scale resistor)可以被连接在所述两个端子两端。量程电阻器允许输出电压量程独立于输出电流量程设置。通过为电流输出模式中的电流范围选择外部电阻器，和为电压输出模式中的电压范围选择另一个外部电阻器，可以容易地实现独立地选择电流和电压输出的范围。有利地，这些电阻器的值对负载的功率效率和电压余量没有影响。
在另一种实施方式中，所述装置可以经由其连接到总线系统的接口而远程地配置。
在进一步的实施方式中，所述装置可以用于故障和负载阻抗监视目的，例如通过监视所述装置的不同端子。
在更进一步的实施方式中，所述装置包括切断功能性，例如，经由其接口。通过禁止到电流反射镜的栅极驱动，这样的输出禁止能力可以容易地实现在电路中。因此，不需要另外的(外部的)开关，且这样的开关两端没有电压降。
附图说明
在下面的附图中显示并说明了本发明的多个实施例，其中：
图1显示了集成电路，其可配置在电流输出模式或电压输出模式工作，但是该电路由外部电压控制，并且可以由数字信号配置； 
图2显示了有多个电流源的说明性电路；和 
图3显示了有多个数字配置输入和多个控制输出的接口。 
具体实施方式
图1显示了集成驱动器电路结构801(有端子802到809、CS1、CS2、OD和812)，其包括放大器813(有负的和正的输入及输出)、电流反射镜模块815和外部电流设置电阻器RSET。电流设置电阻器RSET经由端子802和地线GND被连接到放大器813的负输入。应该注意，电阻器RSET可以不连接到地线GND，而是替代地连接到另外的参考电压。控制电压Vin经由端子803被施加于放大器813的正输入。电流反射镜模块815有第一输出，其可以经由开关S1连接至放大器813的负输入和电阻器RSET之间的节点802。电流反射镜模块815有第二输出，负载816通过输 出端子DRV809连接到所述第二输出。放大器813的输出提供栅极控制电压给电流反射镜模块815。
电流反射镜模块815包括多个电流源，全部电流源具有由放大器813的输出提供的相同栅偏压。在任何时候，电流反射镜模块815的电流源数量中的至少一个被连接以提供参考电流到电流设置电阻器RSET。电流反射镜815的所有其他电流源被连接，以将参考电流反射到朝向负载816的负载电流输出。因此，电流反射镜815基于被连接以提供参考电流到电流设置电阻器RSET的电流源的数量，以及基于被连接以朝向负载816反射参考电流的电流源的数量，提供电流增益比率。在所显示的实例中，1∶X的比率意味着总计提供了1+X个电流源，其中一个电流源被连接以提供参考电流到电流设置电阻器RSET，而X个电流源被连接以反射电流到负载电流输出。应该注意，关于比率“1∶X”，X不需要是整数，和/或“1”不需要表示仅仅“一个”电流源。换句话说，“3∶10”、“4∶20”、“8∶2”等的比率的实现也是可能的。
在优选实施方式中，为增加电流反射镜的精确度，应用了一种动态元件匹配的方法。这是通过如下方法实现的：提供时钟控制的开关装置，所述开关装置遍及电流反射镜的全部电流源循环使用被连接以提供参考电流的(至少一个)电流源。通过提供X+1个同样的晶体管作为电流源并周期性地转换连接到电流反射镜每一侧的晶体管的布局(constellation)，归因于工艺变化的晶体管不匹配可以被显著地减少。
进一步地提供电压-电流转换器814，如图1中显示。电压-电流转换器814有两个输入，分别地连接到端子807和808，负载816连接在所述端子807和808之间。电压-电流转换器814还有输出，其被连接到开关S2，且有两个被连接到端子805和806的附加输入，外部电阻器RGN可以被连接在所述端子805和806之间，以设置电压-电流转换器814的电压输出量程或数值范围。
端子CS1、CS2用于选择电源设备的模式。通过施加数字信号到这些端子，电路可以配置为在电流输出模式或在电压输出模式工作。另外，监视信号可以由电路提供，例如用于监控电路801和/或其之间连接的负载的目的。
在电流输出模式，参考电流ICOPY从电流反射镜模块815经由开关 S1按路线传送到端子802。输出电流由输入电压Vin设置，所述输入电压Vin由放大器迫使而越过电阻器RSET。在电流反射镜模块815中，这个参考电流被朝向输出端子809反射(且可能被放大)。如上面描述的，动态元件匹配确保电流反射镜所要求的精度。电流ISUM从电压-电流转换器814的输出经由开关S2按路线传送到端子804，由此而提供在端子804被监视的负载两端的电势差。 
在电压输出模式，电流ISUM经由开关S2按路线传送到端子802，由此闭合反馈回路。在端子808和807之间的输出电压由输入电压Vin控制。电压输出的量值可以独立于电流输出量值由电阻器RGN设置。电流ICOPY经由开关S1按路线传送到端子812。这种配置允许负载电流经由端子812被监视。 
通过观察端子812和/或804的输出，故障状态可以被探测，或者负载阻抗可以被监视。
图2显示了电源设备的接口901。该接口包括控制信号CS1、CS2、OD、以及到开关S1和S2和到电流反射镜模块815的控制输出。
控制信号OD控制输出使能：高使能、低禁能。控制信号CS1、CS2控制配置模式如下：“00”是电压模式(见图1：S1连接到端子812而S2连接到端子802)，“01”是电流模式(见图1：S1连接到端子802而S2连接到端子804)，以及“10”和“11”用作可配置的模式(见图1：S1连接到端子812而S2连接到端子804)。模式“10”和“11”之间的不同是设置电流限制。
图3显示了有多个电流源M1，……，MN+1的实例电路。电流源是PMOS晶体管，其源极被连接到正的电源轨。电流源的栅极被相互连接且具有偏置源。电流输出IIN或电流输入IOUT可以被连接到每个PMOS晶体管的漏极。这样的连接由开关控件201控制。因此，每个PMOS晶体管有两个开关SWA和SWB，它们与其漏极串联，以允许漏极被连接到输入反射镜引线或输出反射镜引线。 
本发明所涉及领域的那些技术人员将意识到，对所描述的示例性实施例可以做出其他的和进一步的修改，而不偏离本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种集成驱动器电路设备，其是数字地可配置的，以在电流输出模式或电压输出模式工作，其输出电平由施加到控制端子的外部控制电压控制，其特征在于：
所述外部控制电压确定在所述电流输出模式中输出端子处可获得的电流，并且所述外部控制电压确定在所述电压输出模式中所述输出端子处可获得的电压；其中
所述集成驱动器电路包括运算放大器、电压-电流转换器和电流反射镜；
所述运算放大器的第一输出被连接至所述控制端子；
所述电压-电流转换器有连接在外部负载两端的电压检测输入；
在所述电流输出模式，所述运算放大器的第二输入被连接至所述电流反射镜的电流源和外部设置电阻器，所述运算放大器的输出提供栅偏压给所述电流反射镜，且所述电流反射镜反射参考电流到所述输出端子；
在所述电压输出模式，所述运算放大器的所述第二输入被连接到所述电压-电流转换器的输出，且所述运算放大器的输出驱动所述输出端子，以设置所述负载两端的电压。
2.根据权利要求1所述的设备，
其中所述集成驱动器电路包括内部开关，其用于选择性地连接所述电压-电流转换器的输出到所述运算放大器的输入，或到所述设备的负载电压检测端子。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述集成驱动器电路包括内部开关，所述开关用于选择性地连接所述电流反射镜的负载电流副本端子到所述运算放大器的输入，或到所述设备的负载电流检测端子。
4.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述电流反射镜包括多个电流源，全部电流源有由所述运算放大器的输出提供的相同栅偏压，至少一个所述电流源被连接以提供所述参考电流到所述外部设置电阻器。
5.根据权利要求4所述的设备，其中所有其他的电流源被连接至所述输出端子，以反射所述参考电流。
6.根据权利要求5所述的设备，其中提供时钟控制开关装置，该装置遍及所述电流反射镜中的全部所述电流源，循环使用被连接而提供所述参考电流的至少一个电流源。
7.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述电压-电流转换器包括两个端子，量程电阻器被连接在所述两个端子之间，以独立于所述电流输出量程设置所述电压输出量程。
8.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述设备经由其接口用于远程控制目的。
9.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述设备用于监视故障或负载阻抗的目的。
10.根据权利要求8所述的设备，其中所述接口包括切断所述设备的功能性。
CN2006800162156A 2005-05-13 2006-05-12 集成驱动器电路设备 Active CN101176257B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005022338.9 2005-05-13
DE102005022338A DE102005022338A1 (de) 2005-05-13 2005-05-13 Integrierte Treiberschaltungsstruktur
PCT/EP2006/062279 WO2006120247A1 (en) 2005-05-13 2006-05-12 Integrated driver circuit structure

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101176257A CN101176257A (zh) 2008-05-07
CN101176257B true CN101176257B (zh) 2011-06-15

Family

ID=36914311

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2006800162156A Active CN101176257B (zh) 2005-05-13 2006-05-12 集成驱动器电路设备

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7425848B2 (zh)
EP (1) EP1882308B1 (zh)
JP (1) JP2008541589A (zh)
CN (1) CN101176257B (zh)
DE (1) DE102005022338A1 (zh)
WO (1) WO2006120247A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2531552B (en) * 2014-10-21 2017-12-27 Polatis Ltd Crosstalk reduction technique for multi-channel driver circuits
EP3644157B1 (en) * 2018-10-24 2022-12-14 Sciosense B.V. Electric circuit arrangement to control current generation

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6005414A (en) * 1997-06-03 1999-12-21 Linear Technology Corporation Mixed-mode multi-protocol serial interface driver
CN1449597A (zh) * 2000-06-30 2003-10-15 英特尔公司 具有补偿驱动强度的缓冲器
US6704050B1 (en) * 1999-04-23 2004-03-09 Polaroid Corporation Active-pixel image sensing device with linear mode voltage to current conversion
CN1561577A (zh) * 2001-12-07 2005-01-05 哉英电子股份有限公司 半导体集成电路
US20050007075A1 (en) * 2003-06-19 2005-01-13 Woo Lee Won Battery charger circuits using constant current/constant voltage mode using maintenance offset currents and methods of operating the same

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL7700807A (nl) * 1977-01-27 1978-07-31 Philips Nv Stroomstabilisator.
US4315207A (en) * 1980-06-20 1982-02-09 Advanced Micro Devices, Inc. Current controlled battery feed circuit
US4967140A (en) * 1988-09-12 1990-10-30 U.S. Philips Corporation Current-source arrangement
DE19951944A1 (de) * 1999-10-28 2001-05-03 Mannesmann Rexroth Ag Elektrische Schaltungsanordnung zur Umformung einer Eingangsspannung
ITVA20020038A1 (it) * 2002-05-30 2003-12-01 St Microelectronics Srl Regolatore di tensione
US7050914B2 (en) * 2004-10-22 2006-05-23 Aimtron Technology Corp. Current sensing circuit

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6005414A (en) * 1997-06-03 1999-12-21 Linear Technology Corporation Mixed-mode multi-protocol serial interface driver
US6704050B1 (en) * 1999-04-23 2004-03-09 Polaroid Corporation Active-pixel image sensing device with linear mode voltage to current conversion
CN1449597A (zh) * 2000-06-30 2003-10-15 英特尔公司 具有补偿驱动强度的缓冲器
CN1561577A (zh) * 2001-12-07 2005-01-05 哉英电子股份有限公司 半导体集成电路
US20050007075A1 (en) * 2003-06-19 2005-01-13 Woo Lee Won Battery charger circuits using constant current/constant voltage mode using maintenance offset currents and methods of operating the same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CN 1561577 A,全文.

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008541589A (ja) 2008-11-20
US20060255841A1 (en) 2006-11-16
CN101176257A (zh) 2008-05-07
EP1882308B1 (en) 2014-04-16
DE102005022338A1 (de) 2006-11-16
EP1882308A1 (en) 2008-01-30
US7425848B2 (en) 2008-09-16
WO2006120247A1 (en) 2006-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101569236B (zh) 用于使发光二极管的至少一个串联电路运行的触发装置和方法
US7705483B2 (en) DC-DC converter control circuit, DC-DC converter, power supply unit, and DC-DC converter control method
CN101194216B (zh) 输出电平电压调节电路
CN104009516B (zh) 控制电源供应组件的方法及装置
US20080018174A1 (en) Power control apparatus and method thereof
CN102545587A (zh) 具有共用功能的电源电路和用于操作电源电路的方法
CN101376340B (zh) 双控制螺线管系统
WO1992017829A1 (en) Digital interface unit
CN101176257B (zh) 集成驱动器电路设备
CN117155296B (zh) 一种电流环路误差放大电路及驱动芯片
US9240844B2 (en) Optocoupler arrangement and input and/or output module
JPWO2004077674A1 (ja) 半導体装置
CN1014195B (zh) 双线回路电路
CN1964151A (zh) 具有由单触发脉冲信号操作的放电开关元件的电源装置
CN101636991B (zh) 数据通信设备、数据通信系统和数据通信方法
CN106773905A (zh) 一种基于电源时序消抖控制的开关量输出电路
US10257917B2 (en) Selective power supply device for incandescent lamp or light-emitting diode
CN100403226C (zh) 用于直流至直流转换器的衰减放大器电路
JP4876254B2 (ja) 回路装置
CN214626961U (zh) 一种新型电压切换电路及通信逻辑转换电路
CN219981086U (zh) 一种自适应切换的串并联电路
KR102573440B1 (ko) 반도체 스위치를 이용한 펄스 전원 장치 및 이의 고속 게이트 제어 방법
US5418488A (en) Device for establishing a current in an analog part of an integrated logic and analog circuit
US6236547B1 (en) Zener zapping device and zener zapping method
CN107017872B (zh) 输入电路

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20210305

Address after: American Texas

Patentee after: TEXAS INSTRUMENTS Inc.

Address before: Freixing, Germany

Patentee before: TEXAS INSTRUMENTS DEUTSCHLAND GmbH

TR01 Transfer of patent right