[发明专利]精确的电流限制电路

说明书

本发明涉及电流限制电路，具体涉及高精确的电流限制电路。

电流限制电路通常在电子装置设计中采用，用于对流经一个电路的电流设置一个预定的界限。大多数而不是所有的新式汽车使用气袋来限制在不幸的碰撞事故中的乘客就是一个例子。该气袋是由引爆装置(通常称为点火器(Squib))来打气，该引爆装置在检测到碰撞时点火。许多车辆有两个、四个或更多个气袋来保护所有乘客。每个气袋通常有一个点火器，当由电流触发时，点火器点火并给该气袋打气。电流源主要地来自汽车的电池。

在碰撞期间在电池不能工作的情况下，大电容器作为备用，维持在充电状态下例如20伏，以提供电流来使点火器点火。因为点火器的电阻可能改变，有可能使一个低电阻的点火器消耗可用电容器电荷的不成比例的电量，剩下的电荷不足以点燃其它更高电阻的点火器。为了保证所有的点火器以可得到的电容器电荷来点火，电流限制电路向每个点火器供给一个预定电流，也就是说，无一点火器得到不成比例数量的可用电容器电荷。

现有技术的电流限制电路典型地含有无源元件(例如金属电阻器)，它们容易在整个温度范围内变化。然而，希望电流限制电路能在整个随温度范围内保持高精度允差。

据此，现在需要一种高精度电流限制电路，该电路能在整个温度范围内工作。

图1示出一个实施例的电流限制电路的原理图；

图2示出另一个实施例电流限制电路的原理图。

参见图1，该图示出使用常规集成电路工艺过程适于制造集成电路(IC)的电流限制电路10。电流限制电路10可是点火器控制IC的一部分。电流源晶体管12和14在它们的基极接收11.3伏的基准电位V_REF。晶体管12和14的发射极耦合到电源的导线16，该导线16工作于正的电源电位V_CC(例如12伏)。晶体管12的集电极在节点20耦合到晶体管18的集电极。晶体管22和24的栅极也耦合到节点20。晶体管14的集电极耦合到晶体管26的集电极和基极以及晶体管18的基极，以形成一个电流镜配置。晶体管18和26可以是MOS器件。晶体管26的发射极和晶体管22的源极耦合到电流源28，它以工作于地电位电源导线30为基准。

电流源28由ENABLE(启动)控制信号启动并提供具有零温度系数的1.0毫安的基准电流I₂₈。本技术领域对于具有零温度系数的电流源是公知的，例如美国专利4,673,867所描述的，引用在这里作为参考。晶体管22和24的公共漏极耦合到端子34，而晶体管18的发射极和晶体管24的源极耦合到端子36。可替代地，晶体管22的漏极可以耦合到电源导线16。点火器38耦合在端子36和电源导线30之间。电容器电荷源40耦合到端子34。

电流限制电路10按如下方式工作：当电流源28不工作时，无电流流过晶体管26。鉴此，来自电流源晶体管14的电流流入晶体管18的基极，借此，使它完全导通并把节点20拉到节点36的饱和电压内。据此，晶体管22和24的栅—源极电压(V_GS)小于它们的导通阈值。当电流限制电路10不工作时，无电流通过功率晶体管24。

为了使点火器38点火，由ENABLE控制信号启动电流源28，来接收来自晶体管22和26的具有零温度系数的基准电流。电流源28确定流过晶体管22的电流。从晶体管26的发射极经过晶体管18的基极—集电极结和晶体管22的栅极—源极结形成反馈环路，以调整晶体管26的发射极上的电压为基本上等于晶体管18的发射极上的电压。晶体管24的固有栅极电容对环路提补偿。因晶体管22和24共享节点20上的公共栅极电压，故晶体管22的V_GS基本上等于晶体管24的V_CS。电流源晶体管12和14分别通过晶体管18和26传导基本上等于约10微安的电流。晶体管24尺寸为1000倍的晶体管22的尺寸，因而传导1000倍的晶体管22的电流。电流源28工作，以限制通过晶体管22的电流，据此电流限制晶体管24约在990毫安。由ENABLE控制信号启动电流源28时，通过晶体管24的电流使点火器38点火并给气袋(未示出)打气。借助于零温度系数的电流源28，晶体管24的电流限制允差可保持到约±8％。