[发明专利]内外设定恒定电流的自适应控制装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及设定一种设定恒定电流的装置及方法，尤其涉及一种内外设定恒定电流的自适应控制装置及方法。

背景技术

在集成电路中，往往需要输出恒定的电流给相应器件，这个恒定的电流要求对工作条件以及外部条件变化不敏感。例如，变化的电源电压、温度、工艺引起输出电流产生的变化，几乎可以忽略。

恒定的电流可以用恒定的电压与恒定的电阻来产生。由于早期集成电路制作工艺水平的限制，虽然可以获得一个随电源电压、温度变化几乎可以忽略的恒定电压，但很难在芯片内部直接获得一个恒定阻值的电阻。而分立电阻的阻值一般都比较精确，并且随工作条件的变化很小。所以在芯片封装过程中，单独封装一个引脚出来，在这个引脚和地之间接一个分立电阻和芯片内部的恒定电压来实现恒定电流的输出。

如图1所示，一种采用分立电阻实现恒定电流的系统中，恒定电流产生装置1包括：基准电压产生单元11、运算放大器12、NMOS管M10、比例电流镜(Current Mirror)13、外置电阻连接端14和电流输出端16。恒定电流产生装置1被封装在芯片内部，通过单独的外置电阻连接端14与外置分立电阻R14相连，产生的恒定电流Iref经过比例电流镜13放大，得到的放大恒定电流Iout通过电流输出端16提供给外部发光二极管D1。

基准电压产生单元11产生的基准电压V112是一个随电源电压、温度、工艺的变化可以忽略的电压信号。基准电压V112加在运算放大器12正输入端，通过电路调整，在运算放大器12负反馈端得到一个和基准电压V112电压值相等的反馈电压V114。当基准电压V112与反馈电压V114相等时，流过NMOS管M10的电流Iref就由公式(1)可得：

Iref=V114R14---(1)]]>

当基准电压V112电压恒定，外置分立电阻R14也是一个恒定阻值的电阻，那么产生的Iref也是一个恒定电流。通过比例电流镜13镜像放大，就可以得到一个放大恒定输出电流Iout。

随着集成电路工艺的不断进步，可以制作绝对阻值比较准确，具有不同温度系数的电阻，电路设计人员通过同时采用具有负温度系数的电阻和具有正温度系数的电阻，通过温度补偿的方法获得温度系数相对较小的电阻，这样就可以将这个电阻集成在集成电路内部，使集成电路应用简单，而且这个方案的成本也有所降低。

如图2所示，一种采用内置电阻实现恒定电流的系统。在恒定电流产生装置1’内部，集成了一个正温度系数的电阻R151和一个负温度系数的电阻R152，通过温度补偿的方法，获得了温度系数相对较小的内置电阻R15。其他部件的工作原理与图1中分立电阻实现的恒定电流产生装置1相同。

但是，采用内置电阻实现恒定电流的方法，只能获得温度系数相对较小的内置电阻，恒定电流产生装置内电阻的温度系数分布很离散，绝对阻值不能满足高精度输出电流的需求。此时，需要在电路设计中增加电阻微调电路，以方便在电路封装前测试时通过修调技术(trimming)，对内置电阻做微调以保证其绝对阻值和温度系数满足电流精度要求。这样无疑增加了电路设计以及测试的复杂度。而且由于集成电路工艺的限制得到的输出电路的温度系数相对外接分立电阻的方式来说比较大。同时，由于这个电阻是内置的，用户不能根据自己的要求方便的调整输出电流的大小。

发明内容

本发明要解决上述两种电流设定方法所存在的问题，同时发挥各自优点，提供一种新的内外设定恒定电流的自适应控制装置和方法。