線性電流調(diào)整器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種線性電流調(diào)整器，包含一第一放大器、一電流轉(zhuǎn)換單元、一第一電阻、一參考電流源、一調(diào)整單元以及一參考電壓電路；上述第一放大器具有反向輸入端、非反向輸入端以及輸出端；電流轉(zhuǎn)換單元，將第一放大器非反向輸入端的電壓值，轉(zhuǎn)換成調(diào)整電流輸出；第一電阻耦接第一放大器的該反向輸入端與輸出端；參考電流源耦接第一放大器的反向輸入端與第一電阻；調(diào)整單元耦接參考電流源，并輸出一電流信號用以調(diào)整參考電流源的一參考電流；以及參考電壓電路，其中一輸入端耦接一參考電壓，其另一輸入端耦接至第一放大器的輸出端。
【專利說明】線性電流調(diào)整器【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電流調(diào)整器，且特別涉及一種線性電流調(diào)整器。
【背景技術(shù)】
[0002]由于節(jié)能省電的需求，LED目前以被廣泛的應(yīng)用于各種領(lǐng)域，凡是電子產(chǎn)品、家電產(chǎn)品、汽車、交通號志、廣告牌等需要點光源或面光源的場合，都已成為LED的應(yīng)用市場。無論LED是經(jīng)由升壓、降壓、升壓/降壓或線性穩(wěn)壓器驅(qū)動，連接每一個驅(qū)動電路最常見的就是需要控制光的輸出亮度。目前，針對LED亮度的控制方法，主要為數(shù)字調(diào)光與模擬調(diào)光兩種。
[0003]數(shù)字調(diào)光即讓驅(qū)動電流從零到目標(biāo)電流值間來回切換，最常見的方法是利用脈沖寬度調(diào)變(PWM)來設(shè)定循環(huán)與工作周期，但是經(jīng)常會伴隨著電磁兼容性與電磁干擾的問題產(chǎn)生，造成潛在頻率的問題。
[0004]相較而言，根據(jù)LED驅(qū)動器的輸出電流變化與亮度成比例的關(guān)系，以線性調(diào)節(jié)LED的模擬調(diào)光方式，比較容易實行。因此，尋找一個高線性度的電流調(diào)整器以穩(wěn)定控制LED的亮度，已成為本【技術(shù)領(lǐng)域】一個重要的課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明提供一種線性電流調(diào)整器，通過調(diào)整參考電流源的參考電流，以設(shè)定第一放大器的其中一輸入端的電壓值，并借助于電流轉(zhuǎn)換單元，將該電壓值轉(zhuǎn)成調(diào)整電流輸出，以實現(xiàn)電流調(diào)整的功能，并應(yīng)用此電流調(diào)整的功能于LED亮度的控制。
[0006]此外，本發(fā)明可借助 具有可變電阻的調(diào)整單元去調(diào)整參考電流源的電流值，且當(dāng)電流調(diào)整器的參數(shù)為設(shè)定值時，可變電阻的電阻值與上述電壓值即呈線性關(guān)系，并可直接調(diào)整其電阻值來線性設(shè)定調(diào)整電流，此調(diào)整電流除了可應(yīng)用于LED亮度外，亦可應(yīng)用于充電器中的充電電流，通過調(diào)整可變電阻的電阻值來對充電電流微調(diào)，而省去更換充電器硬件的不便與耗時。
[0007]依據(jù)本發(fā)明一實施例的線性電流調(diào)整器，包含:
[0008]—第一放大器、一電流轉(zhuǎn)換單兀、一第一電阻、一參考電流源、一調(diào)整單兀以及一參考電壓電路；上述第一放大器具有反向輸入端、非反向輸入端以及輸出端。電流轉(zhuǎn)換單兀，將第一放大器的非反向輸入端的電壓值，轉(zhuǎn)換成調(diào)整電流輸出；第一電阻，I禹接第一放大器的該反向輸入端與輸出端；參考電流源，I禹接第一放大器的反向輸入端與一電阻；調(diào)整單元，耦接參考電流源，并輸出一電流信號用以調(diào)整參考電流源的一參考電流；以及一參考電壓電路，具有二輸入端，其中一該輸入端輸入一參考電壓，另一該輸入端，稱接至第一放大器的輸出端。
[0009]上述的參考電壓電路為一誤差放大器或一比較器，且該參考電壓電路還包括一輸出端，該輸出端輸出一電壓信號至一功率級電路。
[0010]依據(jù)本發(fā)明另一實施例，上述的參考電流源根據(jù)參考電壓產(chǎn)生參考電流。[0011]依據(jù)本發(fā)明另一實施例，上述的調(diào)整單元具有一可變電阻，用以調(diào)整參考電流。
[0012]依據(jù)本發(fā)明另一實施例，上述的調(diào)整單元還包含一第二放大器、一固定電流源、一第一開關(guān)兀件以及一第一鏡像電流源。且第二放大器，具有反向輸入端、非反向輸入端與輸出端；固定電流源，耦接可變電阻與第二放大器的該非反向輸入端，并輸出一固定電流；第一開關(guān)元件，具有第一端、第二端與第三端，第一開關(guān)元件的第二端耦接第二放大器的輸出端，第三端耦接第二放大器的反向輸入端與一第二電阻；以及第一鏡像電流源，耦接第一開關(guān)元件的第一端，并輸出該電流信號，其中，該電流信號與該固定電流成正比。
[0013]依據(jù)本發(fā)明另一實施例，上述的電流調(diào)整器，其中，固定電流源位于集成電路(IC)的內(nèi)部，且該可變電阻位于集成電路的外部。
[0014]依據(jù)本發(fā)明另一實施例，上述的參考電流源包含一第三放大器、一第二開關(guān)元件以及一第二鏡像電流源。第三放大器，具有反向輸入端、非反向輸入端與輸出端，其中第三放大器的反向輸入端輸入?yún)⒖茧妷海坏诙_關(guān)兀件，具有第一端、第二端與第三端，第二開關(guān)元件的第二端耦接第三放大器的輸出端，第一端耦接第三放大器的非反向輸入端與一第三電阻；以及第二鏡像電流源，耦接第二開關(guān)元件的第三端，并輸出參考電流，其中，參考電流與參考電壓成正比。
[0015]依據(jù)本發(fā)明另一實施例，上述的電流調(diào)整器，其中的第二電阻等于第三電阻。
[0016]依據(jù)本發(fā)明另一實施例，上述的第一放大器的非反向輸入端的電壓值與可變電阻的電阻值成正比。
[0017]依據(jù)本發(fā)明另一實施例，上述的該第一放大器的非反向輸入端的電壓值等于可變電阻的電阻值與固定電流的 電流值的乘積。
[0018]綜上所述，本發(fā)明的具有下列優(yōu)點:
[0019]1、本發(fā)明的線性電流調(diào)整器，可適用于需要電流調(diào)整應(yīng)用的電子商品上，例如:LED與充電器；
[0020]2、借助于調(diào)整參考電流源，以實現(xiàn)電流調(diào)整的功能；以及
[0021]3、借助于調(diào)整可變電阻，以直接線性調(diào)整電流，并可省去更換充電器硬件的不便與耗時。
[0022]以下將以實施方式對上述的說明作詳細(xì)的描述，并對本發(fā)明的技術(shù)方案提供更進(jìn)
一步的解釋。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征、優(yōu)點與實施例能更明顯易懂，所附【專利附圖】

【附圖說明】如下:
[0024]圖1為本發(fā)明的線性電流調(diào)整器的一實施例的電路示意圖；
[0025]圖2為本發(fā)明的線性電流調(diào)整器的調(diào)整單元的一實施例的電路示意圖；
[0026]圖3為本發(fā)明的線性電流調(diào)整器的參考電流源的一實施例的電路示意圖；
[0027]圖4為本發(fā)明的線性電流調(diào)整器的一實施例的高線性度電壓調(diào)整示意圖。
[0028]【主要元件附圖標(biāo)記說明】
[0029]第一放大器110
[0030]電流轉(zhuǎn)換單元120[0031]第一電阻Rl
[0032]參考電流源130
[0033]調(diào)整單元140
[0034]參考電壓電路150
[0035]輸出電流1
[0036]第一放大器的非反向輸入端的電壓值Vl
[0037]調(diào)整電流Ia
[0038]電流信號Im
[0039]參考電流Iref
[0040]參考電壓Vref
[0041]工作電壓VDD
[0042]固定電流Id
[0043]第二放大器141
[0044]固定電流源142
[0045]可變電阻Rj
[0046]第二電阻R2
[0047]第一開關(guān)元件Ml
[0048]第一鏡像電流源143
[0049]第三放大器131
[0050]第二開關(guān)元件M2
[0051]第二鏡像電流源Π2
[0052]第三鏡像電流源133
[0053]電流放大系數(shù)β
[0054]第三電阻R3
【具體實施方式】
[0055]為了使本發(fā)明的敘述更加詳盡與完備，可參照所附的附圖及以下所述各種實施例，附圖中相同的號碼代表相同或相似的元件。另一方面，眾所周知的元件與步驟并未描述于實施例中，以避免對本發(fā)明造成不必要的限制。
[0056]在“【具體實施方式】”與“權(quán)利要求書”中，除非文中對于冠詞有所特別限定，否則“一”與“該”可泛指一個或多個。
[0057]圖1為本發(fā)明的線性電流調(diào)整器的一實施例的電路示意圖。此線性電流調(diào)整器包含一第一放大器110、一電流轉(zhuǎn)換單兀120、一第一電阻R1、一參考電流源130、一調(diào)整單兀140以及一參考電壓電路150。
[0058]上述第一放大器110具有一反向輸入端、一非反向輸入端與一輸出端。電流轉(zhuǎn)換單兀120,將第一放大器110的非反向輸入端的電壓值VI,轉(zhuǎn)換成一調(diào)整電流Ia輸出。第一電阻Rl耦接至第一放大器110的反向輸入端與輸出端。參考電流源130，耦接至第一放大器110的反向輸入端與第一電阻R1。調(diào)整單元140，耦接至參考電流源130，并輸出一電流信號Im用以調(diào)整參考電流源130的一參考電流Iref。[0059]參考電壓電路150具有二輸入端,其中一該輸入端輸入一參考電壓Vref,另一輸入端耦接至第一放大器110的輸出端。本實施例中，參考電壓電路150以誤差放大器為例，但本發(fā)明不以此為限，參考電壓電路亦可選用比較器或相似的電路。參考電路150用以將其一端(耦接至第一放大器HO的該端)的電位，等效于參考電路150的另一端的電位，即參考電壓Vref的電位,并由參考電路150的輸出端輸出一電壓信號至一功率級電路(圖中未示)。 [0060]根據(jù)上述的電流調(diào)整器，可獲得第一放大器110的非反向輸入端的電壓值VI，如下公式(I)計算:
[0061]Vl= (Im-1ref) XRl+Vref…(I)
[0062]其中，Vl指第一放大器110的非反向輸入端的電壓值，Im指電流信號，Iref指電流源130的參考電流，Rl指第一電阻，Vref指參考電壓。經(jīng)由公式(I)可得，電壓值Vl隨著電流信號Im呈線性變化，電流信號Im用來調(diào)整參考電流源130的參考電流Iref，經(jīng)由調(diào)整參考電流Iref，以設(shè)定第一放大器110的非反向輸入端的電壓值VI，再將電壓值Vl經(jīng)由電流轉(zhuǎn)換單元120，將電壓值Vl轉(zhuǎn)成調(diào)整電流Ia輸出，此調(diào)整電流Ia可用來調(diào)整電子元件的輸出電流1，以LED與充電器為例，即可用來調(diào)整流經(jīng)LED的電流，進(jìn)而控制LED的亮度，亦可利用此調(diào)整電流對充電器的電流進(jìn)行微調(diào)，以控制充電器的充電時間。其中，上述電流轉(zhuǎn)換單元120利用一電阻電路來實現(xiàn)。
[0063]圖2為本發(fā)明的線性電流調(diào)整器的調(diào)整單元140的一實施例的電路示意圖。如圖2所不，調(diào)整單兀140包含一第二放大器141、一固定電流源142、一可變電阻Rj、一第一開關(guān)兀件Ml和一第一鏡像電流源143。
[0064]上述第二放大器141,具有一反向輸入端、一非反向輸入端與一輸出端。固定電流源142，耦接第二放大器141的非反向輸入端，并輸出一固定電流Id。可變電阻Rj耦接該固定電流源142。第一開關(guān)兀件Ml具有一第一端、一第二端與一第三端,第一開關(guān)兀件Ml的第二端耦接第二放大器141的該輸出端，第三端耦接第二放大器141的反向輸入端與一第二電阻R2。第一鏡像電流源143，具有電流放大系數(shù)α并耦接第一開關(guān)元件Ml的該第一端，且輸出電流信號Im。
[0065]根據(jù)上述的調(diào)整單元140，可獲得電流信號Im，如下公式(2)計算:
[0066]Im=a XIdXRj/R2...(2)
[0067]其中，Im指第一鏡像電流源143的輸出電流信號，α指第一鏡像電流源143的電流放大系數(shù)，Id指固定電流源142的輸出固定電流，Rj指可變電阻，R2指第二電阻。經(jīng)由公式(2)可得，電流信號Im與固定電流源142的輸出固定電流Id成正比，且經(jīng)由改變可變電阻Rj的電阻值，即可改變輸出電流信號Im，進(jìn)而調(diào)整參考電流源130的參考電流Iref (請參照圖1)。
[0068]上述固定電流源142可為集成電路(IC)內(nèi)部的固定電流源，且可變電阻Rj位于集成電路外部，借助于外部調(diào)整可變電阻Rj的電阻值，即可控制集成電路內(nèi)部的電流值，如此，可省去更換硬件的不便與耗時。
[0069]圖3為本發(fā)明的性度電流調(diào)整器的參考電流源130的一實施例的電路示意圖。如圖3所示，參考電流源包含一第三放大器131、一第二開關(guān)元件M2、一第二鏡像電流源132以及一第三鏡像電流源133。上述第三放大器131具有一反向輸入端、一非反向輸入端與一輸出端，其中第三放大器131的非反向輸入端輸入?yún)⒖茧妷篤ref。第二開關(guān)兀件M2具有一第一端、一第二端與一第三端，第二開關(guān)元件M2的第二端耦接第三放大器131的輸出端，第一端耦接第三鏡像電流源133的一端，第三端耦接第三放大器131的反向輸入端與一第三電阻R3。第二鏡像電流源132，具有電流放大系數(shù)β并耦接第三鏡像電流源133的另一端第二開關(guān)元件M2的第三端，且輸出參考電流Iref。
[0070]根據(jù)上述的參考電流源130，可獲得參考電流Iref，如下公式(3)計算:
[0071]Iref = β XVref/R3...(3)
[0072]其中，Iref指參考電流源130輸出的參考電流Iref，β指第二鏡像電流源132的電流放大系數(shù)i3，Vref指參考電壓，R3指第三電阻。由公式(3)可得知，參考電流源130根據(jù)參考電壓Vref產(chǎn)生參考電流Iref，當(dāng)所需要的的參考電流Iref越大，可選擇越大的參考電壓Vref，即參考電流Iref與參考電壓Vref正比。
[0073]根據(jù)公式(I)~公式(3)，當(dāng)R2=R3且α=β時，可獲得下列公式(4):
[0074]Vl= (IdRj-Vref) Rl a /R2+Vref …(4) [0075]當(dāng)RlX a =R2或R1=R2且α =1時，可獲得下列公式(5):
[0076]Vl=IdRj…(5)
[0077]其中，Vl指第一放大器110的非反向輸入端的電壓值，Id指固定電流源142的輸出固定電流，Rj指可變電阻，Vref指參考電壓，β指第二鏡像電流源132的電流放大系數(shù)，β、α指第一鏡像電流源143的電流放大系數(shù)，Rl指第一電阻，R2指第二電阻，R3指第三電阻。
[0078]根據(jù)公式(5)，可得知第一放大器110的非反向輸入端的電壓值Vl與可變電阻Rj成正比，如圖4所示，圖4為本發(fā)明的線性電流調(diào)整器的一實施例的高線性度電壓調(diào)整示意圖。借助于調(diào)整可變電阻Rj的電阻值，可獲得高線性度的非反向輸入端的電壓值VI，再將非反向輸入端的電壓值Vl經(jīng)由電流轉(zhuǎn)換單元120，轉(zhuǎn)成調(diào)整電流Ia輸出，即可獲得具有高線性度的調(diào)整電流Ia，此調(diào)整電流Ia可用來控制LED的亮度或?qū)Τ潆娖鞯碾娏鬟M(jìn)行調(diào)整。
[0079]雖然本發(fā)明已公開如上實施方式，但是并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，能夠可作各種的更改與修飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種線性電流調(diào)整器，其特征在于，包含: 一第一放大器，具有一反向輸入端、一非反向輸入端與一輸出端； 一電流轉(zhuǎn)換單兀，將該第一放大器的非反向輸入端的電壓值轉(zhuǎn)換成一調(diào)整電流輸出； 一第一電阻，I禹接該第一放大器的該反向輸入端與該輸出端； 一參考電流源，稱接該第一放大器的該反向輸入端與該第一電阻； 一調(diào)整單元，耦接該參考電流源，并輸出一電流信號用以調(diào)整該參考電流源的一參考電流；以及 一參考電壓電路，具有二輸入端，其中一該輸入端輸入一參考電壓，另一該輸入端I禹接至該第一放大器的輸出端。
2.如權(quán)利要求1所述的線性電流調(diào)整器，其特征在于，該參考電壓電路為一誤差放大器或一比較器,且該參考電壓電路還包括一輸出端,該輸出端輸出一電壓信號至一功率級電路。
3.如權(quán)利要求1所述的線性電流調(diào)整器，其特征在于，該參考電流源根據(jù)該參考電壓產(chǎn)生該參考電流。
4.如權(quán)利要求1所述的線性電流調(diào)整器，其特征在于，該調(diào)整單元具有一可變電阻，用以調(diào)整該參考電流。
5.如權(quán)利要求4所述的線性電流調(diào)整器，其特征在于，該調(diào)整單元還包含: 一第二放大器，具有一反向輸入端、一非反向輸入端與一輸出端； 一固定電流源，耦接該可變電阻與該第二放大器的該非反向輸入端，并輸出一固定電流； 一第一開關(guān)兀件，具有一第一端、一第二端與一第三端，該第一開關(guān)兀件的第二端I禹接該第二放大器的該輸出端，第三端耦接該第二放大器的該反向輸入端與一第二電阻；以及一第一鏡像電流源，耦接該第一開關(guān)元件的該第一端，并輸出該電流信號，其中，該電流信號與該固定電流成正比。
6.如權(quán)利要求5所述的線性電流調(diào)整器，其特征在于，該固定電流源位于一集成電路的內(nèi)部，且該可變電阻位于該集成電路的外部。
7.如權(quán)利要求5所述的線性電流調(diào)整器，其特征在于，該參考電流源包含: 一第三放大器,具有一反向輸入端、一非反向輸入端與一輸出端，其中該第三放大器的非反向輸入端輸入該參考電壓； 一第二開關(guān)元件，具有一第一端、一第二端與一第三端，該第二開關(guān)元件的第二端耦接該第三放大器的該輸出端，第一端耦接一第三鏡像電流源的一端，第三端耦接該第三放大器的該反向輸入端與一第三電阻；以及 一第二鏡像電流源，耦接該第三鏡像電流源的另一端，并輸出該參考電流，其中，該參考電流與該參考電壓成正比。
8.如權(quán)利要求7所述的線性電流調(diào)整器，其特征在于，該第二電阻等于該第三電阻。
9.如權(quán)利要求8所述的線性電流調(diào)整器，其特征在于，該第一放大器的非反向輸入端的電壓值與該可變電阻的電阻值成正比。
10.如權(quán)利要求8所述的線性電流調(diào)整器，其特征在于，該第一放大器的非反向輸入端的電壓值等于該可變電阻的電阻值與該固定電流的電流值的乘積。
【文檔編號】H05B37/02GK103547009SQ201210235062
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2012年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月9日
【發(fā)明者】丁明強(qiáng) 申請人:晶洋微電子股份有限公司