[发明专利]恒流DC-DC转换器

说明书

技术领域

本申请主要涉及集成电路，并且具体地涉及用于生成低静态和高度精确的电流的恒流DC-DC转换器。

背景技术

在某些应用如与发光器件(LED)有关的应用中需要高度稳定和精确的电流。例如LED需要高度精确的电流从而可以精确地控制LED的亮度。DC-DC转换器在集成电路中常用于提供精确电流。在DC-DC转换器中，生成不随温度变化、电压变化和工艺变化而变化的参考电压、然后参考电压被转换成也将是高度精确和稳定的电流。

发明内容

根据一个实施例，一种器件包括：正电源电压节点；以及第一运算放大器，包括第一输入、第二输入和耦合到第二输入的输出。该器件还包括：第一电阻器，耦合于第一运算放大器的第二输入与正电源电压节点之间；第二电阻器，耦合于第一运算放大器的输出与电接地之间，并且配置成接收流过第一电阻器的相同电流；第二运算放大器，包括耦合到第二电阻器的第一输入和耦合到输出节点的输出；以及第三电阻器，耦合于电接地与第二运算放大器的第二输入之间。

附图说明

为了更完整地理解实施例及其优点，现在参照与以下附图结合的下文描述：

图1图示了用于提供稳定输出电流的DC-DC转换器，其中使用电流镜；以及

图2图示了根据实施例的用于提供稳定输出电流的DC-DC转换器，其中未使用电流镜。

具体实施方式

所讨论的具体实施例仅为举例而不限制公开内容的范围。

图1图示了DC-DC转换器，该转换器包括生成输出电压Vbg的带隙参考生成器RVG’。向运算放大器A1’的正输入提供输出电压Vbg。放大器A1’的负输入耦合到晶体管M3’的源极并且还通过电阻器Rset’耦合到电接地GND。由晶体管M1’和M2’形成的电流镜包括与晶体管M3’的漏极耦合的第一支路(具有晶体管M1’的支路)和与电阻器R1’耦合的第二支路(具有晶体管M2’的支路)。运算放大器A2’包括与电流镜的第二支路耦合的正输入和通过电阻器R2’耦合到电接地GND的负输入。

图1中所示电路可以生成可以表达如下的稳定输出电流I：

I＝n1*n2*Vbg/Rset′    [等式1]

其中n1为晶体管M2’的驱动电流与晶体管M1’的驱动电流之比，n2为电阻器R1’的电阻与电阻器R2’的电阻之比。观察到输出电流I受比值n1影响，该比值n1进一步受晶体管M1’和M2’的工艺和温度变化所影响。另外，存在流过电流镜的电流，这些电流被浪费掉。因而根据一个实施例提供一种如图2中所示改进的恒流DC-DC转换器。

图2图示了用于将参考电压发生器生成的DC(直流)参考电压转换成DC电流的恒流DC-DC转换器的电路图。恒流DC-DC转换器包括用于生成稳定参考电压VA的参考电压生成器RVG。在一个实施例中，参考电压生成器RVG为带隙参考电压生成器。向运算放大器A1的正输入提供参考电压VA。运算放大器A1的负输入耦合到晶体管M1的漏极，该漏极又通过电阻器Rset耦合到正电源电压VCC。正电源电压VCC又由电源(未示出)提供。在一个实施例中，恒流DC-DC转换器形成于芯片C中，并且晶体管M1的漏极耦合到芯片C的外部焊盘或者管脚(下文称为焊盘/管脚)P1。电阻器Rset可以在芯片C外部，尽管它也可以构建于芯片C内部。

晶体管M1的源极通过电阻器R1耦合到电接地GND(或者VSS)。另外，晶体管M1的源极耦合到运算放大器A2的正输入。晶体管M1用来减少运算放大器A1的输出阻抗，并且提高运算放大器A1的驱动能力，以保证在晶体管M1的漏极的电压VB等于电压VA。运算放大器A2的负输入也通过电阻器R2耦合到电接地GND(或者VSS)。也分别使用标号R1和R2来表示电阻器R1和R2的电阻。在一个实施例中，电阻R1等于R2。在替代实施例中，比值n(R1/R2)不等于1并且可以针对恒流DC-DC转换器被用于的应用来相应地选择。运算放大器A2的负输入可以耦合到芯片C的外部焊盘/管脚P3。

在一个实施例中，运算放大器A2的输出直接连接到输出节点P2，该节点也可以是相应芯片C的外部焊盘/管脚。在替代实施例中，可以在运算放大器A2的输出与输出节点P2之间添加控制器电路以缓和输出电流I2。输出节点P2可以耦合到负载器件LD，该器件可以是发光器件(LED)或者任何其它类型的加载器件。另外，负载器件LD耦合于运算放大器A2的负输入与输出节点P2之间。负载器件LD可以是在芯片C外部的器件。