專利名稱：可動(dòng)態(tài)調(diào)整輸出電流與限制輸入電流大小的驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種用于驅(qū)動(dòng)高電流負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路裝置，特別是與一種可動(dòng)態(tài)調(diào)整的電路裝置有關(guān)，此電路裝置可藉由限制輸入電流，與動(dòng)態(tài)檢測(cè)輸出電流來防止過驅(qū)動(dòng)(overdriving)高電流負(fù)載。
(2)背景技術(shù)雙極性晶體管的驅(qū)動(dòng)電路常被用來驅(qū)動(dòng)要求高尖端電流的負(fù)載(load)，例如，使用于馬達(dá)驅(qū)動(dòng)過程中，當(dāng)進(jìn)行馬達(dá)的加速或減速時(shí)，其常會(huì)要求供應(yīng)一高尖端電流，此部分的技術(shù)描述于美國(guó)專利US5684427中，然而根據(jù)此篇專利所描述的電路結(jié)構(gòu)，并未提供一保護(hù)電路來避免輸入于驅(qū)動(dòng)電路的電流超過所需，換句話說，美國(guó)專利所述的電路結(jié)構(gòu)并無法控制供應(yīng)與驅(qū)動(dòng)電路的電流是否超過所要求的大小，因此常會(huì)造成輸入電流過大，形成過驅(qū)動(dòng)(overdriving)驅(qū)動(dòng)電路的情形。
而另一方面，于這種驅(qū)動(dòng)高電流負(fù)載的驅(qū)動(dòng)電路中，有一相對(duì)較大的電流會(huì)流過負(fù)載的電源接腳，一控制信號(hào)被用來作為此電流的切換。這種電流的切換過程或充放電過程，常會(huì)造成一些不需要的電磁感應(yīng)效應(yīng)(electromagneticinductive)，即形成一額外的電壓與電流雜訊，此電壓與電流的關(guān)系可以下式表示i=1L∫vdt]]>v=L×didt]]>其中L為負(fù)載本身所具有的電感。由于負(fù)載本身具有大電感，因此常會(huì)在驅(qū)動(dòng)電路的輸出端處因電磁感應(yīng)效應(yīng)而引出大電流、電壓雜訊，換句話說于驅(qū)動(dòng)電路輸出端的電流或電壓即不再是原本的額定大小，亦會(huì)造成過驅(qū)動(dòng)負(fù)載的情況。
因此為了避免傳統(tǒng)上因未具有保護(hù)電路造成輸入端電流過大，形成過驅(qū)動(dòng)(overdriving)驅(qū)動(dòng)電路的情況，和避免因?yàn)楦唠娏髫?fù)載內(nèi)部的大電感，造成電磁感應(yīng)效應(yīng)而在驅(qū)動(dòng)電路的輸出端導(dǎo)引出額外的電流、電壓。因此極需一種電路設(shè)計(jì)，能同時(shí)于驅(qū)動(dòng)電路輸入端提供保護(hù)電路，以避免過驅(qū)動(dòng)高電流負(fù)載，并于驅(qū)動(dòng)電路輸出端處動(dòng)態(tài)檢測(cè)輸出端電流，避免輸出端電流超出額定值。
(3)發(fā)明內(nèi)容鑒于上述的發(fā)明背景，由于傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電路輸入端不具有保護(hù)裝置，常造成輸入驅(qū)動(dòng)電路的電流過大，產(chǎn)生過驅(qū)動(dòng)(overdriving)的情況，而高電流負(fù)載本身所具有的大電感，在充放電的過程中，亦會(huì)于驅(qū)動(dòng)電路的輸出端引發(fā)出額外的電流、電壓。因此本發(fā)明即是針對(duì)上述的缺點(diǎn)提出一種具保護(hù)電路，且能動(dòng)態(tài)調(diào)整驅(qū)動(dòng)電路輸出端電流的電路設(shè)計(jì)，利用對(duì)驅(qū)動(dòng)電路輸出端電流的動(dòng)態(tài)調(diào)整，即時(shí)將超出額定值的輸出端電流降低，同時(shí)本發(fā)明于輸入端處所提供的保護(hù)電路裝置，亦可限制所輸入的電流大小，避免形成過大的驅(qū)動(dòng)電流。
根據(jù)上述的描述，本發(fā)明的主要目的是提供一可動(dòng)態(tài)改變輸出端電流的驅(qū)動(dòng)電路裝置，用以根據(jù)預(yù)先設(shè)定的容許電流值，即時(shí)將超過此容許大小的輸出端電流拉下，以避免造成輸出端電流的徒增。
本發(fā)明的另一目的是提供一具有保護(hù)電路的驅(qū)動(dòng)電路裝置，此保護(hù)電路可限制流入此驅(qū)動(dòng)電路的電流大小，避免形成過大的驅(qū)動(dòng)電流，造成過驅(qū)動(dòng)負(fù)載的情形。
根據(jù)上述的目的，本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)電路是由三單元所構(gòu)成，于輸出端處的輸入電流限制單元，負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路單元和輸出電流檢測(cè)和動(dòng)態(tài)調(diào)整單元。其中輸入電流限制單元是用以將輸入電流限制在一額定范圍內(nèi)，避免過大的輸入電流被傳送至負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路單元中。而負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路單元是接收由輸入電流限制單元所傳送而來的輸入電流，以產(chǎn)生一驅(qū)動(dòng)電流來驅(qū)動(dòng)負(fù)載。輸出電流檢測(cè)和動(dòng)態(tài)調(diào)整單元，其是用來檢測(cè)負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路單元中的驅(qū)動(dòng)電流大小，并將此驅(qū)動(dòng)電流轉(zhuǎn)換成一電壓信號(hào)，來與一預(yù)先設(shè)定完成的參考電壓值進(jìn)行比較，若此電壓信號(hào)小于此參考電壓值，此輸出電流檢測(cè)和動(dòng)態(tài)調(diào)整單元并不會(huì)進(jìn)行負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路單元的驅(qū)動(dòng)電流調(diào)整，反之，若此電壓信號(hào)大于此參考電壓值，此輸出電流檢測(cè)和動(dòng)態(tài)調(diào)整單元將會(huì)調(diào)降此負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路單元的驅(qū)動(dòng)電流，避免過大的驅(qū)動(dòng)電流。
(4)


為更清楚理解本發(fā)明的目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，附圖中圖1所示為本發(fā)明具有保護(hù)電路設(shè)計(jì)與可動(dòng)態(tài)調(diào)整輸出電流的驅(qū)動(dòng)電路的概略電路圖；圖2A所示為本發(fā)明的輸入電流限制單元的詳細(xì)電路圖；圖2B所示為本發(fā)明的負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路單元的詳細(xì)電路圖；圖2C所示為本發(fā)明的輸出電流檢測(cè)和動(dòng)態(tài)調(diào)整單元的詳細(xì)電路圖；圖3所示為晶體管集極電流與集極射極間電壓的關(guān)系圖形；圖4所示為本發(fā)明具有保護(hù)電路設(shè)計(jì)與可動(dòng)態(tài)調(diào)整輸出電流的驅(qū)動(dòng)電路的詳細(xì)電路圖；圖5所示為本發(fā)明動(dòng)態(tài)調(diào)整供應(yīng)給負(fù)載電流大小的流程圖；以及圖6所示為本發(fā)明產(chǎn)生一驅(qū)動(dòng)電流以供應(yīng)給驅(qū)動(dòng)電路的流程圖。
(5)具體實(shí)施方式
在不限制本發(fā)明的精神及應(yīng)用范圍之下，以下即以一實(shí)施例，介紹本發(fā)明的實(shí)施；熟悉本領(lǐng)域技術(shù)人員在了解本發(fā)明的精神后，當(dāng)可應(yīng)用本發(fā)明的電路設(shè)計(jì)于各種不同的驅(qū)動(dòng)電路中，藉由本發(fā)明的電路設(shè)計(jì)，可將傳統(tǒng)中因?yàn)樗?qū)動(dòng)的負(fù)載內(nèi)部電感所引發(fā)的電磁感應(yīng)效應(yīng)，因輸出端處缺乏動(dòng)態(tài)調(diào)整輸出電流裝置，造成輸出端電流與額定值不相符的情況改正，同時(shí)本發(fā)明亦于輸入端處提供一保護(hù)電路裝置，來限制輸入驅(qū)動(dòng)電路的電流大小，避免因形成過大的驅(qū)動(dòng)電流，造成過驅(qū)動(dòng)(overdriving)驅(qū)動(dòng)電路的情況。
以下即以一實(shí)施例介紹本發(fā)明的電路設(shè)計(jì)，但值得注意的是本發(fā)明的實(shí)施當(dāng)不僅限于下述的實(shí)施例。
參考圖1所示，為本發(fā)明具有保護(hù)電路設(shè)計(jì)與可動(dòng)態(tài)調(diào)整輸出電流的驅(qū)動(dòng)電路100的概略電路圖，其中本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)電路100是由三單元所構(gòu)成，于輸出端處的輸入電流限制單元102，負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路單元104和輸出電流檢測(cè)和動(dòng)態(tài)調(diào)整單元106。其中輸入電流限制單元102是用以將輸入電流限制在一額定范圍內(nèi)，避免過大的輸入電流被傳送至負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路單元104中。而負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路單元104是接收由輸入電流限制單元102所傳送而來的輸入電流，以產(chǎn)生一驅(qū)動(dòng)電流來驅(qū)動(dòng)負(fù)載。輸出電流檢測(cè)和動(dòng)態(tài)調(diào)整單元106，其是用來檢測(cè)負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路單元104中的驅(qū)動(dòng)電流大小，并將此驅(qū)動(dòng)電流轉(zhuǎn)換成一電壓信號(hào)，來與一預(yù)先設(shè)定完成的參考電壓值進(jìn)行比較，若此電壓信號(hào)小于此參考電壓值，此輸出電流檢測(cè)和動(dòng)態(tài)調(diào)整單元106并不會(huì)進(jìn)行負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路單元104的驅(qū)動(dòng)電流調(diào)整，反之，若此電壓信號(hào)大于此參考電壓值，此輸出電流檢測(cè)和動(dòng)態(tài)調(diào)整單元106將會(huì)調(diào)降此負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路單元104的驅(qū)動(dòng)電流，避免過大的驅(qū)動(dòng)電流。
請(qǐng)同時(shí)參閱圖1與圖2A，其中圖2A所示為本發(fā)明輸入電流限制單元102的詳細(xì)電路圖，其是由兩電流鏡(current mirror)201和202所共同組成，而此輸入電流限制單元102的輸出端203處所傳送出的電流，是作為負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路單元104(如圖1所示)的輸入電流。本輸入電流限制單元102是作為一保護(hù)電路用，換句話說，假設(shè)電流鏡201的參考電流源Iref205大小為10單位，亦即表示輸出端203處最大可接受電流大小為10單位，則本發(fā)明的輸入電流限制單元102即可將輸出端203處的輸出電流大小限制在10單位以下。例如若輸出端203處的輸出電流大小超出10單位，本發(fā)明的電流限制單元102即會(huì)提供一超額電流路徑，將超出的電流部分經(jīng)此電流路徑導(dǎo)出，來確保輸出電流大小在10單位，其操作方法如下所述。
假設(shè)電流鏡201的參考電流源Iref大小為10單位，而此時(shí)由Iin電流源所導(dǎo)引出的電流I1為12單元，明顯的，若此電流送至輸出端203處將會(huì)超出所設(shè)定的最大額定電流，10單位，的大小，因此本發(fā)明會(huì)利用一超額電流路徑，將超出的2單位電流大小導(dǎo)引出。于電流鏡201處，假若晶體管Q1和Q2相同，跟據(jù)電流鏡的基本電路原理，參考電流源Iref的電流大小會(huì)反應(yīng)至晶體管Q2的集極端，亦即集極端電流I2的大小會(huì)等于參考電流源Iref的電流大小，均為10單位。而另一方面，若晶體管Q5和Q6相同，由于其基極端均與Iin電流源相連接，因此晶體管Q5的集極端電流I3亦為12單位，則此時(shí)，流入電流鏡202處的電流將僅為2單位，假若晶體管Q3和Q4相同，據(jù)電流鏡的基本電路原理，此2單位的I1電流亦會(huì)反應(yīng)至晶體管Q4的集極端，亦即晶體管Q4的集極端電流I4亦為2單位，因此，輸出端203處的電流大小將僅余10單位，亦即所設(shè)定的最大額定值。因此本發(fā)明的保護(hù)電路設(shè)計(jì)，可避免于輸出端203處產(chǎn)生超出額定值的電流，而形成過大的輸出電流，造成過驅(qū)動(dòng)(overdriving)負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路單元104的情況。而另一方面，若由Iin電流源204所導(dǎo)引出的電流I1僅為9單元，此時(shí)由電流鏡202所提供的超額電流路徑并不會(huì)動(dòng)作，因此于輸出端203處的輸出電流仍為9單位。
請(qǐng)并行參閱圖1與圖2B，其中圖2B所示為本發(fā)明負(fù)載驅(qū)動(dòng)單元104的詳細(xì)電路圖，其是至少包括一達(dá)令頓(Darlington)對(duì)302所構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路，用來驅(qū)動(dòng)負(fù)載303，此負(fù)載可為馬達(dá)或其他要求大驅(qū)動(dòng)電流的裝置。一電流源304外接于此達(dá)令頓對(duì)302，并藉由此達(dá)令頓對(duì)302放大電流，來供應(yīng)負(fù)載303所使用，而此達(dá)令頓對(duì)302所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)電流大小是由晶體管Q7和Q8所控制，其中晶體管Q7的基極外接輸入電流限制單元102的輸出端203處所輸出的電流，并經(jīng)由晶體管Q7放大后供晶體管Q8的基極所用，達(dá)令頓(Darlington)對(duì)302所輸出的電流I5的大小會(huì)受晶體管Q8的基極電流所限。
由于外接的負(fù)載303，是為一要求高驅(qū)動(dòng)電流的負(fù)載，亦即負(fù)載本身通常具有極高的電感值，且于驅(qū)動(dòng)負(fù)載的過程中，常會(huì)有一些充放電過程，因此會(huì)造成電磁感應(yīng)效應(yīng)(electromagnetic inductive)，即形成一額外的電壓與電流雜訊。換句話說，供應(yīng)負(fù)載303所使用的驅(qū)動(dòng)電流，除了達(dá)令頓對(duì)302所供應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電流I5外，尚包括負(fù)載本身所產(chǎn)生的感應(yīng)電流，此感應(yīng)電流若過大的話，會(huì)對(duì)負(fù)載303產(chǎn)生過驅(qū)動(dòng)的情況。因此本發(fā)明于負(fù)載驅(qū)動(dòng)單元104的輸出端，另行加入一輸出電流檢測(cè)和動(dòng)態(tài)調(diào)整單元106，來檢測(cè)負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路單元104中負(fù)載303端的輸出電流大小。換句話說，輸出電流檢測(cè)和動(dòng)態(tài)調(diào)整單元106是分別連接于負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路單元104的輸出端305和306，其中于輸出端305處主要是用以檢測(cè)負(fù)載303的輸出電流大小，此輸出電流大小除了驅(qū)動(dòng)電流I5外，亦可能包括負(fù)載本身所產(chǎn)生的感應(yīng)電流，而于輸出端306處主要是藉由調(diào)整晶體管Q8的基極電流大小，來控制晶體管Q8的集極輸出電流I5，使得整個(gè)供應(yīng)與負(fù)載的電流，即使負(fù)載本身另行產(chǎn)生感應(yīng)電流，由于集極輸出電流I5已受調(diào)整，因此并不會(huì)出現(xiàn)過驅(qū)動(dòng)(overdriving)負(fù)載的情況。其調(diào)整的方法，是將所檢測(cè)的負(fù)載輸出電流轉(zhuǎn)換成一電壓信號(hào)，來與一預(yù)先設(shè)定完成的參考電壓值進(jìn)行比較，并進(jìn)行晶體管Q8的基極電流動(dòng)態(tài)調(diào)整。
請(qǐng)同時(shí)參閱圖1、圖2B與圖2C，其中圖2C所示為本發(fā)明輸出電流檢測(cè)和動(dòng)態(tài)調(diào)整單元106的詳細(xì)電路圖，其是至少包括一運(yùn)算放大器401(OPAmplifier)與一比較器402(comparator)。其中運(yùn)算放大器401的一輸入端403是與負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路單元104的輸出端305連接，而另一輸入端404則連接于晶體管Q9的集極端，而晶體管Q9的基極端則與晶體管Q8的基極端相連接。而另一方面，比較器402的一端，是連接于一參考電壓值Vref，其是用以與所檢測(cè)的負(fù)載輸出電流所轉(zhuǎn)換成的電壓信號(hào)進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果進(jìn)行晶體管Q8的基極電流動(dòng)態(tài)調(diào)整。其中此參考電壓值是由使用者根據(jù)負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路單元104中，可接受驅(qū)動(dòng)負(fù)載的最大電流而決定，亦即由達(dá)令頓對(duì)302所供應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電流I5，和負(fù)載本身所產(chǎn)生的感應(yīng)電流總大小，需小于或等于使用者所設(shè)定的可接受驅(qū)動(dòng)負(fù)載的最大電流。由于此電流檢測(cè)和動(dòng)態(tài)調(diào)整單元106的主要作用，是用以檢測(cè)于負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路單元104中負(fù)載輸出電流大小是否會(huì)超過一預(yù)先設(shè)定值，因此本發(fā)明利用比例關(guān)系，將負(fù)載輸出電流映射至比較器402的另一輸入端，來與所設(shè)定的參考電壓進(jìn)行比較，其操作方法如下所述。
運(yùn)算放大器401的一輸入端403是與負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路單元104的輸出端305連接，用以檢測(cè)負(fù)載的輸出電流大小，而另一輸入端404則連接于晶體管Q9的集極端，且晶體管Q9的基極端則與晶體管Q8的基極端相連接。由于運(yùn)算放大器401的輸入電阻幾近于無限大，因此兩輸入端無電流流入，且增益接近于無限大，因此運(yùn)算放大器401的兩輸入端403與404處的電壓幾近相同，換句話說，即施加于晶體管Q8與Q9集極和射極間的電壓(VCE)幾近相同。
因?yàn)閷?duì)一般雙極性晶體管而言，其集極和射集間的電壓(VCE)與集極電流(IC)間的關(guān)系如圖3所示，隨著集極和射極間的電壓(VCE)升高，其集極電流(IC)亦隨之升高，因此本發(fā)明利用運(yùn)算放大器401兩輸入端403與404處的電壓幾近相同的特性，讓施加于晶體管Q8與Q9的集極和射集間的電壓相等，再加以晶體管Q9的基極端與晶體管Q8的基極端相連接，由于雙極性接面晶體管的端電流大小與接面面積成比例關(guān)系，因此若將晶體管Q8與Q9間設(shè)計(jì)成一樣，僅接面有一比例關(guān)系，則晶體管Q8與Q9間的集極電流大小的比例，將會(huì)等同于彼此間的接面比例。另一方面，晶體管Q10與Q11的基極，共同連接于運(yùn)算放大器401的輸出端，且其中晶體管Q10的基極與集極間被串接在一起，且射極端共同連接于一相同的外加電壓，形成一電流鏡結(jié)構(gòu)。同樣的，若將晶體管Q10與Q11間設(shè)計(jì)成一樣，僅接面有一比例關(guān)系，則晶體管Q10與Q11間的集極電流大小比例亦將等同于彼此間的接面比例。
另外于晶體管Q11的集極端外接一電阻，其主要的目的是將晶體管Q11的集極電流轉(zhuǎn)換成電壓，以與一預(yù)先設(shè)定的參考電壓Vref，通過比較器402進(jìn)行比較。值得注意的是，使用者可藉由對(duì)電阻R的大小進(jìn)行設(shè)定，與各晶體管間的面積設(shè)定而決定出參考電壓值的大小，其關(guān)系如下所述Vref＝I·R其中，I為晶體管Q11的集極電流，而R為外接電阻大小。當(dāng)晶體管Q11的集極電流所轉(zhuǎn)換出的電壓值小于參考電壓值Vref時(shí)，代表負(fù)載303(如圖2B所示)的輸出電流大小仍于可接受的范圍，亦即并不會(huì)造成過驅(qū)動(dòng)(overdriving)負(fù)載的情況產(chǎn)生。然而，若晶體管Q11的集極電流所轉(zhuǎn)換出的電壓值大于參考電壓值Vref時(shí)，代表負(fù)載303的輸出電流大小超出可接受的范圍，亦即若不加以調(diào)整則過驅(qū)動(dòng)(overdriving)負(fù)載的情況將會(huì)產(chǎn)生，其中負(fù)載輸出電流大小除了驅(qū)動(dòng)電流I5外，亦可能包括負(fù)載本身所產(chǎn)生的感應(yīng)電流。當(dāng)晶體管Q11的集極電流所轉(zhuǎn)換出的電壓值大于參考電壓值Vref時(shí)，比較器402將會(huì)開使動(dòng)作，根據(jù)比較器的基本操作原理，其會(huì)類似一個(gè)吸引電流源(sink current source)，亦即會(huì)提供一額外的電流路徑給晶體管Q8與Q9，造成晶體管Q8與Q9的部分基極電流流入此吸引電流源造成基極電流下降，因此由晶體管Q8的基極電流所導(dǎo)引出的集極輸出電流I5，由于基極電流下降，因此集極輸出電流I5亦會(huì)下降，使得整個(gè)供應(yīng)給負(fù)載的電流，因?yàn)榧瘶O輸出電流I5已受調(diào)整，即使負(fù)載本身另行產(chǎn)生感應(yīng)電流，并不會(huì)出現(xiàn)過驅(qū)動(dòng)(overdriving)負(fù)載的情況。
參閱圖4所示為本發(fā)明具有保護(hù)電路設(shè)計(jì)與可動(dòng)態(tài)調(diào)整輸出電流的驅(qū)動(dòng)電路的詳細(xì)電路圖，且假設(shè)此時(shí)負(fù)載可接受的最大驅(qū)動(dòng)電流為100單位。而當(dāng)晶體管Q8的集極電流大小為100單位時(shí)，且根據(jù)本發(fā)明晶體管Q8與Q9間設(shè)計(jì)成一樣，僅接面有一比例關(guān)系，且其比例關(guān)系可任意設(shè)定，假設(shè)此時(shí)設(shè)計(jì)成100∶1，則此時(shí)晶體管Q8與Q9間的集極電流大小的比例亦為100∶1，因此晶體管Q9的集極電流大小將為1單位。而另一方面，晶體管Q10與Q11的基極，共同連接于運(yùn)算放大器401的輸出端，且其中晶體管Q10的基極與集極間被串接在一起，且射極端共同連接于一相同之外加電壓，形成一電流鏡結(jié)構(gòu)。因此，若將晶體管Q10與Q11間設(shè)計(jì)成一樣，僅接面有一比例關(guān)系為10∶1，然值得注意的是，此設(shè)定值大小可依電路設(shè)計(jì)來加以改變，且而晶體管Q10的集極電流大小約等同于晶體管Q9的集極電流大小為1單位，因此晶體管Q11的集極電流大小將為0.1單位。換句話說，根據(jù)上述的設(shè)計(jì)，晶體管Q8的集極電流大小與晶體管Q11的集極電流大小比為1000∶1，而比較器402的參考電壓值Vref設(shè)計(jì)成負(fù)載可接受的最大驅(qū)動(dòng)電流為100單位，換句話說，流經(jīng)電阻R的最大電流，亦即晶體管Q11的集極電流，僅能在0.1單位之下，比較器402才不會(huì)被啟動(dòng)。
因此，當(dāng)由晶體管Q8所導(dǎo)引出的驅(qū)動(dòng)電流I5已為100單位時(shí)，若負(fù)載本身亦產(chǎn)生感應(yīng)電流假設(shè)為10單位，此時(shí)反應(yīng)至Q11的集極電流大小將為0.11單位，超出所能接受的最大電流(0.1單位)，此時(shí)比較器402將會(huì)開使動(dòng)作，提供一額外的電流路徑，使得流入晶體管Q8與Q9的基極電流同步下降，此時(shí)由晶體管Q8的基極電流所導(dǎo)引出的集極輸出電流I5即會(huì)下降，使得整個(gè)供應(yīng)與負(fù)載303的電流，由于集極輸出電流I5已受調(diào)整，即使負(fù)載本身另行產(chǎn)生感應(yīng)電流，也不會(huì)出現(xiàn)過驅(qū)動(dòng)(overdriving)負(fù)載的情況。同樣的，由于晶體管Q10的集極電流下降，反映至晶體管Q11的集極電流亦下降，當(dāng)晶體管Q11的集極電流下降至0.1單位時(shí)，此時(shí)比較器402將被關(guān)閉，亦即整個(gè)供應(yīng)與負(fù)載303的電流將保持在100單位。
請(qǐng)參閱圖5所示為本發(fā)明動(dòng)態(tài)調(diào)整供應(yīng)給負(fù)載電流大小的流程圖。首先于步驟501輸出電流檢測(cè)和動(dòng)態(tài)調(diào)整單元106會(huì)檢測(cè)供應(yīng)給負(fù)載的電流大小。接著于步驟502處會(huì)判斷此檢測(cè)的電流大小是否會(huì)大于一特定值，其中此特定值大小可由使用者根據(jù)驅(qū)動(dòng)負(fù)載所能接受的最大電流來加以設(shè)定。若此檢測(cè)信號(hào)小于此特定值大小，會(huì)回到步驟501再次檢測(cè)供應(yīng)給負(fù)載的電流大小，反之則進(jìn)入步驟503，此時(shí)會(huì)觸動(dòng)一比較器，提供一額外的電流路徑，使得流入晶體管Q8的基極電流下降。而于步驟505時(shí)，降低晶體管的集極電流，使得供應(yīng)給負(fù)載的電流大小同步降低。
請(qǐng)參閱圖6所示為本發(fā)明產(chǎn)生一驅(qū)動(dòng)電流以供應(yīng)給驅(qū)動(dòng)電路的流程圖。首先于步驟601電流源產(chǎn)生一輸入電流。接著于步驟602，會(huì)將此輸入電流與一參考電流進(jìn)行比較，若此輸入電流與大于此參考電流，會(huì)回到步驟601，再次檢測(cè)此輸入電流的大小，反之則進(jìn)入步驟603，將輸入電流減去輸入電流與參考電流的差值以產(chǎn)生一驅(qū)動(dòng)電流。
如熟悉本技術(shù)的人員所了解的，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用以限定本發(fā)明的申請(qǐng)專利范圍；凡其它未脫離本發(fā)明所揭示的精神下所完成的等效改變或等效替換，均應(yīng)包含在下述的權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種可動(dòng)態(tài)調(diào)整輸出電流與限制輸入電流大小的驅(qū)動(dòng)電路裝置，其中該驅(qū)動(dòng)電路裝置具有一額定輸入電流大小與一額定輸出電流大小，該裝置至少包含一輸入電流限制單元，其是用以輸出該額定輸入電流，其中該輸入電流限制單元可提供一旁路電路將超出該額定輸入電流大小的部分從該旁路電路導(dǎo)出，以確保所輸出的電流大小等于該額定輸入電流大??；一驅(qū)動(dòng)單元，用以接收該輸入電流并產(chǎn)生一驅(qū)動(dòng)電流來驅(qū)動(dòng)一負(fù)載；以及動(dòng)態(tài)監(jiān)視與調(diào)整單元，用以檢測(cè)該驅(qū)動(dòng)電流，并可將該驅(qū)動(dòng)電流轉(zhuǎn)換成一電壓信號(hào)以與一預(yù)先設(shè)定的參考電壓進(jìn)行比較，若該比較結(jié)果顯示出該驅(qū)動(dòng)電流大于該額定輸出電流大小，則即時(shí)降低該驅(qū)動(dòng)電流。
2.如權(quán)利要求1所述的可動(dòng)態(tài)調(diào)整輸出電流與限制輸入電流大小的驅(qū)動(dòng)電路裝置，其特征在于，所述的輸入電流限制單元還至少包括第一與第二晶體管，該兩晶體管基極共同連接于一輸入電流源，來分別于該第一與第二晶體管的集極端產(chǎn)生第一電流與第二電流；第一電流鏡，其中該第一電流鏡的輸入電流是由一參考電流源所提供，而其輸出端連接于該第一晶體管的集極；第二電流鏡，分別連接于該第一電流鏡的輸出端與該第一晶體管的集極，其中該第二電流鏡的輸入電流為該第一電流減去該參考電流；以及一額定輸入電流輸出端，用以輸出一額定輸入電流，其分別連接于該第二晶體管的集極端與該第二電流鏡的輸出端，其中該額定輸入電流為該第二電流減去該第二電流鏡的輸入電流。
3.如權(quán)利要求2所述的可動(dòng)態(tài)調(diào)整輸出電流與限制輸入電流大小的驅(qū)動(dòng)電路裝置，其特征在于所述的該額定輸入電流輸出端的輸出電流大小即為該額定輸入電流大??；及/或所述的該第一晶體管與該第二晶體管是使用相同的制造參數(shù)。
4.如權(quán)利要求1所述的可動(dòng)態(tài)調(diào)整輸出電流與限制輸入電流大小的驅(qū)動(dòng)電路裝置，其特征在于，所述的驅(qū)動(dòng)單元還至少包括一達(dá)令頓對(duì)，用以驅(qū)動(dòng)一負(fù)載；一第一晶體管，其基極端是用以接收該額定輸入電流，并于射極端產(chǎn)生一放大電流；以及一第二晶體管，其基極端是用以接收該第一晶體管的射極端電流，以于集極端產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電流。
5.如權(quán)利要求4所述的可動(dòng)態(tài)調(diào)整輸出電流與限制輸入電流大小的驅(qū)動(dòng)電路裝置，其特征在于，所述的負(fù)載為一馬達(dá)。
6.如權(quán)利要求1或4所述的可動(dòng)態(tài)調(diào)整輸出電流與限制輸入電流大小的驅(qū)動(dòng)電路裝置，其特征在于，所述的動(dòng)態(tài)監(jiān)視與調(diào)整單元，還至少包括一第三晶體管，其基極端是與該第二晶體管的基極相接；一運(yùn)算放大器，具有第一輸入端、第二輸入端和一輸出端，其中該第一輸入端連接于該第二晶體管的集極端，該第二輸入端連接于該第三晶體管的集極端，其是用以確保該第二晶體管與第三晶體管具有相同的集極/射極電壓，且該第二晶體管與第三晶體管的基極端相接，因此該第二晶體管與第三晶體管的集極電流成比例關(guān)系；一電流鏡，其輸入端連接于該運(yùn)算放大器的輸出端，其參考電流是由第三晶體管的集極電流所提供，該電流鏡的輸出端具有一電阻，用以將輸出電流轉(zhuǎn)換成第一電壓；以及一比較器，具有第一輸入端、第二輸入端和一輸出端，其中該第一輸入端接收該第一電壓，該第二輸入端具有一參考電壓，而該輸出端分別連接于該第二晶體管與第三晶體管的基極端，并根據(jù)該第一電壓與該參考電壓的比較結(jié)果，若該比較結(jié)果顯示出該驅(qū)動(dòng)電流大于該額定輸出電流大小，則即時(shí)降低該第二晶體管的集極電流。
7.如權(quán)利要求6所述的可動(dòng)態(tài)調(diào)整輸出電流與限制輸入電流大小的驅(qū)動(dòng)電路裝置，其特征在于，所述的電阻大小可根據(jù)該可接受的額定輸出電流大小來進(jìn)行調(diào)整。
8.一種可動(dòng)態(tài)調(diào)整輸出電流與限制輸入電流大小的驅(qū)動(dòng)電路裝置，其特征在于，該驅(qū)動(dòng)電路裝置具有一額定輸入電流大小與一額定輸出電流大小，該裝置至少包含一輸入電流限制單元，其是用以輸出該額定輸入電流，其中該輸入電流限制單元可提供一旁路電路將超出該額定輸入電流大小的部分從該旁路電路導(dǎo)出，以確保所輸出的電流大小等于該額定輸入電流大??；一驅(qū)動(dòng)單元，至少包括第一與第二晶體管，用以接收該額定輸入電流來產(chǎn)生一驅(qū)動(dòng)電流以驅(qū)動(dòng)一負(fù)載，其中該額定輸入電流是由該第一晶體管的基極所接收并經(jīng)由該第一晶體管射極放大后傳輸至該第二晶體管的基極，用以于該第二晶體管的集極端產(chǎn)生該驅(qū)動(dòng)電流；以及一動(dòng)態(tài)監(jiān)視與調(diào)整單元，至少包括一第三晶體管，其基極端是與該第二晶體管的基極相接；一運(yùn)算放大器，具有第一輸入端、第二輸入端和一輸出端，其中該第一輸入端連接于該第二晶體管的集極端，該第二輸入端連接于該第三晶體管的集極端，其是用以確保該第二晶體管與第三晶體管具有相同的集極/射極電壓，且該第二晶體管與第三晶體管的基極端相接，因此該第二晶體管與第三晶體管的集極電流會(huì)成比例關(guān)系；一電流鏡，其輸入端連接于該運(yùn)算放大器的輸出端，其參考電流是由第三晶體管的集極電流所提供，該電流鏡的輸出端具有一電阻，用以將輸出電流轉(zhuǎn)換成第一電壓；以及一比較器，具有第一輸入端、第二輸入端和一輸出端，其中該第一輸入端接收該第一電壓，該第二輸入端具有一參考電壓，而該輸出端分別連接于該第二晶體管與第三晶體管的基極端，并根據(jù)該第一電壓與該參考電壓的比較結(jié)果，若該比較結(jié)果顯示出該驅(qū)動(dòng)電流大于該額定輸出電流大小，則即時(shí)降低該第二晶體管的集極電流。
9.如權(quán)利要求8所述的可動(dòng)態(tài)調(diào)整輸出電流與限制輸入電流大小的驅(qū)動(dòng)電路裝置，其特征在于，所述的第二晶體管與第三晶體管的集極電流與該電流輸出電流成比例關(guān)系。
10.一種可動(dòng)態(tài)調(diào)整輸出電流與限制輸入電流大小的驅(qū)動(dòng)電路裝置，其中該驅(qū)動(dòng)電路裝置具有一額定輸入電流大小與一額定輸出電流大小，該裝置至少包含第一與第二晶體管，該兩晶體管基極共同連接于一輸入電流源，以分別于該第一與第二晶體管的集極端產(chǎn)生第一電流與第二電流；第一電流鏡，其中該第一電流鏡的輸入電流是由一參考電流源所提供，而其輸出端連接于該第一晶體管的集極；第二電流鏡，分別連接于該第一電流鏡的輸出端與該第一晶體管的集極，其中該第二電流鏡的輸入電流為該第一電流減去該參考電流；一額定輸入電流輸出端，用以輸出一額定輸入電流，其分別連接于該第二晶體管的集極端與該第二電流鏡的輸出端，其中該額定輸入電流為該第二電流減去該第二電流鏡的輸入電流；一第三晶體管，用以連接該額定輸入電流輸出端，其基極端是用以接收該額定輸入電流，并于射極端產(chǎn)生一放大電流；一第四晶體管，其基極端是用以接收該第三晶體管的射極端電流，以于集極端產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電流，以驅(qū)動(dòng)一負(fù)載；一第五晶體管，其基極端是與該第四晶體管的基極相接；一運(yùn)算放大器，具有第一輸入端、第二輸入端和一輸出端，其中該第一輸入端連接于該第四晶體管的集極端，該第二輸入端連接于該第五晶體管的集極端，其是用以確保該第四晶體管與第五晶體管具有相同的集極/射極電壓，且該第四晶體管與第五晶體管的基極端相接，因此該第四晶體管與第五晶體管的集極電流會(huì)成比例關(guān)系；一電流鏡，其輸入端連接于該運(yùn)算放大器的輸出端，其參考電流是由第五晶體管的集極電流所提供，該電流鏡的輸出端具有一電阻，用以將輸出電流轉(zhuǎn)換成第一電壓；以及一比較器，具有第一輸入端、第二輸入端和一輸出端，其中該第一輸入端接收該第一電壓，該第二輸入端具有一參考電壓，而該輸出端分別連接于該第四晶體管與第五晶體管的基極端，并根據(jù)該第一電壓與該參考電壓的比較結(jié)果，若該比較結(jié)果顯示出該驅(qū)動(dòng)電流大于該額定輸出電流大小，則即時(shí)降低該第四晶體管的集極電流。
全文摘要
本發(fā)明有關(guān)一種可動(dòng)態(tài)調(diào)整輸出端電流與限制輸入電流大小的驅(qū)動(dòng)電路裝置，能對(duì)驅(qū)動(dòng)單元輸出端電流進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，即時(shí)將超出額定值的輸出端電流降低，同時(shí)于驅(qū)動(dòng)單元的輸入端處提供保護(hù)電路裝置，限制所輸入的電流大小，避免形成過驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元的情形。
文檔編號(hào)H03K17/60GK1581693SQ03152299
公開日2005年2月16日 申請(qǐng)日期2003年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月5日
發(fā)明者陳界祥 申請(qǐng)人:華邦電子股份有限公司