恒流電路和使用恒流電路的發光二級管驅動器件制造技術

恒流電路包括：第一晶體管；第二晶體管，具有攔截導彈已經通過的柵極和源極的柵極和源極，并且具有連接到負載的漏極；調壓電路部分，控制第一晶體管的漏極電壓，恒定電流產生電路部分，向第一晶體管提供恒定電流；以及檢測電路部分，通過在調壓電路部分和恒定電流產生電路部分之間的連接部分處的電壓和預定參考電壓之間進行電壓比較，在第一晶體管和第二晶體管的至少一個工作在線性區域中時，確定第一晶體管和第二晶體管的至少一個是否不能輸出與所述第一恒定電流成比例的電流。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及恒流電路，更具體地，涉及用于驅動例如發光二級管(LED)的恒流電路 以及使用恒流電路的發光二級管驅動器件。
技術介紹
通常，使用恒定電流來驅動顯示設備的發光二級管(LED)以降低LED的亮度的分 散。當根據發光二級管的應用而調整亮度時，改變恒流電路的電流設置。但是，發光二級管 的電壓降依賴于驅動電流而變換。由于此特征，輸出端處的電壓(即在恒流電路的輸出端處 的電壓)可能極大地變化。通常，在恒流電路中，MOS晶體管的漏極電極被用作輸出端。但是，在此情況下，存 在問題當輸出端處的電壓極大地改變時，由于MOS晶體管的溝道長度調制效應，輸出電流 可能改變，因此，發光二級管的亮度可能改變。為了解決此問題，存在圖9所示的恒流電路。在圖9中，NMOS晶體管Mill、M112、M141和M142構成低電壓級聯型電流鏡電路。 此外，輸出電流iout被提供給連接到輸出端OUT的外部負載110。通過將電流iref乘以基 于NMOS晶體管Mlll和NMOs晶體管M112之間的晶體管尺寸比率確定的比率獲得輸出電流 iout。誤差放大電路0P102控制NMOS晶體管M116以便電阻器Rlll和NMOS晶體管M116 之間的連接部分的電壓等于參考電壓Vref。在此情況下，當電阻器Rlll的電阻值是rill 時，通過公式iref2=Vref/rlll獲得流經電阻器Rlll的電流iref2。電流iref2被PMOS晶 體管Ml 15和Ml 14反射(reflect)以變為電流iref I，PMOS晶體管Ml 15和Ml 14構成電流 鏡電路。構成向外部負載110提供電流的輸出電路的NMOS晶體管MllUMl 12、M141和M142 形成級聯型電流鏡電路。因此，無論輸出端OUT處的電壓如何，NMOS晶體管M112的漏極電 壓變得等于NMOS晶體管Mlll的漏極電壓。結果，在輸出端OUT處的電壓改變對輸出電流 iout具有小的影響。但是，在用于向輸出端OUT提供電流的輸出晶體管由串聯的NMOS晶體管M112和 M142構成的情況下，即使當輸出電路由低電壓級聯型電流鏡電路構成時，輸出端OUT處的 電壓也可能增加。輸出晶體管需要該電壓以工作在其中可以維持恒定電流準確性的飽和區 域中。例如，當NMOS晶體管M111、M112、M141和M142是相同的導電型晶體管并且具有相 同的晶體管尺寸并且閾值電壓、柵極-源極電壓和過驅動電壓分別由Vthn、Vgs2和Vov表 示時，獲得以下公式(a)。Vds I=Vb ias-Vgs2 (a)當偏壓電壓Vbias被設置為Vbias=Vgs2+Vov以便NMOS晶體管M112可以工作在 線性區域和飽和區域之間的邊界處時，以上公式(a)改變為以下公式(b)。Vdsl=Vov (b)類似于NMOS晶體管Ml 12，當NMOS晶體管M142也工作在線性區域和飽和區域之間的邊界處時，NMOS晶體管M142的漏極-源極電壓Vds2由以下公式(c)表示。Vds2=Vov (c)因此,輸出端OUT處的最小電壓Vomin由以下公式(d)表不。Vomin=Vdsl+Vds2=2 XVov (d)在通常的CMOS處理中，最小電壓Vomin在從O. 6V到1. OV的范圍內。當輸出端 OUT處的電壓高時，恒流電路的輸出晶體管消耗的功耗變大。此外，為了輸出大電流來驅動發光二級管，需要使用具有非常大尺寸的輸出晶體管。由于此特征，當使用串聯的兩個MOS 晶體管來構成輸出晶體管時，芯片面積可能極大地增加。此外，NMOS晶體管M142的漏極-源極電壓依賴于輸出端OUT處的電壓而極大地變化。另一方面，NMOS晶體管M141的漏極-源極電壓變動等于值(Vthn+Vov)-Vov=Vthn。但是，NMOS晶體管M141的漏極-源極電壓不同于NMOS晶體管M142的漏極-源極電壓。SP， NMOS晶體管Ml 11的漏極-源極電壓不同于NMOS晶體管Ml 12的漏極-源極電壓。因此，在輸出電流iout中可能產生系統錯誤。為了解決這樣的問題，如圖10所示，存在其中即使當外部負載改變時輸出電流也不改變并且即使當輸出端處的電壓低時恒流電路也穩定地工作在飽和區域中的恒流電路 (例如參見專利文獻1)，其中該外部負載連接到該恒流電路的輸出端。在此情況下，當適當地調整可變電阻器R時，不使用級聯型電流鏡電路，NMOS晶體管NTl的漏極-源極電壓等于NMOS晶體管NT2的漏極-源極電。壓。因此，可以準確地輸出恒定電流而不產生系統錯誤。 但是，NMOS晶體管NT2的漏極電壓僅可以在從NMOS晶體管NT2工作在飽和區域中的電壓到NMOS晶體管NT2的柵極-源極電壓的范圍內調整。即，可以輸出恒定電流而不產生系統錯誤的輸出端OUT處的電壓Vo的范圍表示為Vov2 ^ Vo ^ Vthn+Vov2，其中Vthn 和Vov2分別表示NMOS晶體管NT2的閾值電壓和過驅動電壓。因此，存在問題可能大大限制輸出端OUT處的電壓Vo的可變范圍。為了解決這樣的問題，存在如圖11所示的恒流電路(例如參見專利文獻2)。在圖11中，可以通過電平移動(level-shifting)并將輸出端電壓反饋到電流鏡電路來擴展其中可以維持生產電力的準確性的輸出端電壓范圍。[專利文獻I]日本公開專利申請No.09-319323[專利文獻2]日本公開專利申請No.2008-22721
技術實現思路
本專利技術要解決的問題另一方面，在其中提供給發光二級管的陽極端的電壓降低并且恒流電路不能生產預定電流的狀態下，需要檢測此狀態并調整提供給發光二級管的陽極端的電壓。但是，在圖11所示的恒流電路中，檢測輸出晶體管工作在飽和區域的最小電壓。 因此，在恒流電路變得不能輸出預定電流之前調整提供給發光二級管的陽極端的電壓。因此，效率差。考慮到以上情況做出本專利技術，并且本專利技術可以提供恒流電路和使用該恒流電路的發光二級管驅動器件，其可以實質上擴展輸出高度準確的輸出電流的輸出端處的操作電壓 范圍，并且還提聞效率。解決問題的手段根據本專利技術的方面，提供了產生預定的恒定電流并將該預定的恒定電流提供給負 載的恒流電路。該恒流電路包括由MOS晶體管構成的第一晶體管，使得根據輸入到該第一 晶體管的柵極的控制信號的電流流動；由MOS晶體管構成的第二晶體管，具有與第一晶體 管相同的導電類型，該第二晶體管的柵極和源極分別對應于并且連接到所述第一晶體管的 柵極和源極，所述第二晶體管的漏極連接到負載，所述第二晶體管向該負載提供電流，該電 流是根據輸入到所述第二晶體管的柵極的控制信號；以及調壓電路部分，根據所述第二晶 體管的漏極電壓控制所述第一晶體管的漏極電壓。所述恒流電路還包括恒定電流產生電 路部分，由經由所述調壓電路部分向所述第一晶體管提供預定的第一恒定電流的第一電流 源構成；電平移動電路部分，對所述調壓電路部分和所述恒定電流產生電路部分之間的連 接部分的電壓進行電平移動，并且向所述第一晶體管和所述第二晶體管的柵極輸出電平移 動過的電壓；以及檢測電路部分，在所述第一晶體管和所述第二晶體管的至少一個工作在 線性區域中時，確定所述第一晶體管和所述第二晶體管的至少一個是否不能輸出與所述第 一恒定電流成比例的電流。此外，所述檢測電路部分通過在所本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.06.29 JP 2010-1479821.一種恒流電路，產生預定的恒定電流并將該預定的恒定電流提供給負載，該恒流電路包括 由MOS晶體管構成的第一晶體管，使得根據輸入到該第一晶體管的柵極的控制信號的電流流動； 由MOS晶體管構成的第二晶體管，具有與第一晶體管相同的導電類型，該第二晶體管的柵極和源極分別對應于并且連接到所述第一晶體管的柵極和源極，所述第二晶體管的漏極連接到負載，所述第二晶體管向該負載提供電流，該電流是根據輸入到所述第二晶體管的柵極的控制信號； 調壓電路部分，根據所述第二晶體管的漏極電壓控制所述第一晶體管的漏極電壓； 恒定電流產生電路部分，由經由所述調壓電路部分向所述第一晶體管提供預定的第一恒定電流的第一電流源構成； 電平移動電路部分，對所述調壓電路部分和所述恒定電流產生電路部分之間的連接部分的電壓進行電平移動，并且向所述第一晶體管和所述第二晶體管的柵極輸出被電平移動過的電壓；以及 檢測電路部分，在所述第一晶體管和所述第二晶體管的至少一個工作在線性區域中時，確定所述第一晶體管和所述第二晶體管的至少一個是否不能輸出與所述第一恒定電流成比例的電流， 其中，所述檢測電路部分通過在所述調壓電路部分和所述恒定電流產生電路部分之間的連接部分處的電壓和預定參考電壓之間進行電壓比較來進行確定。2.根據權利要求1的恒流電路， 其中所述檢測電路部分產生具有與所述第一恒定電流相同的電流值的第四恒定電流，將所述第四恒定電流提供給具有與所述第一晶體管相同的導電類型的第六晶體管，并將所述第六晶體管的輸入端的電壓設置為參考電壓，通過對所述第六晶體管的輸入端的電壓進行電平移動而獲得所述電壓，所述第四恒定電流被輸入到所述輸入端，并且將被電平移動過的電壓輸入到所述第六晶體管的柵極。3.根據權利要求1或2的恒流電路， 其中所述電平移動電路部分包括 第三晶體管，由MOS晶體管構成，并且具有連接到所述調壓電路部分和所述恒定電流產生電路部分之間的連接部分的柵極，以及 第二恒流源，向所述第三晶體管提供預定的第二恒定電流，以及所述第三晶體管和所述第二恒流源形成源極跟隨器電路，并且所述第三晶體管和所述第二恒流源之間的連接部分連接到所述第一晶體管和所述第二晶體管的柵極，以便所述電平移動電路部分將所述調壓電路部分和所述恒定電流產生電路部分之間的連接部分的電壓電平移動達所述第三晶體管的柵極-源極電壓。4.根據權利要求3的恒流電路， 其中所述檢測電路部分包括 由MOS晶體管構成的所述第六晶體管，其使得根據輸入到所述第六晶體管的柵極的控制信號的電流流動， 第四電流源，向所述第六晶體管提供預定的第四恒定電流，電平移動電路，對所述第六晶體管和所述第四電流源之間的連接部分的電壓進行電平移動，并向所述第六晶體管的柵極輸出電平移動過的電壓，以及 電壓比較電路，在參考電壓和所述調壓電路部分與所述恒定電流產生電路部分之間的連接部分的電壓之間進行電壓比較，并產生和輸出指示電壓比較的結果的信號，所述參考電壓是所述第六晶體管和所述第四電流源之間的連接部分的電壓。5.根據權利要求4的恒流電路， 其中所述電平移動電路包括 第七晶體管，具有連接到所述第六晶體管和所述第四電流源之間的連接部分的柵極，并且由具有與所述第三晶體管相同的導電類型的MOS晶體管構成，以及第五恒流源，向所述第七晶體管提供預定的第五恒定電流，以及所述第七晶體管和所述第五恒流源形成源極跟隨器電路，并且所述第七晶體管和所述第五恒流源之間的連接部分連接到所述第六晶體管的柵極，以便所述電平移動電路將所述第七晶體管和所述第五恒流源之間的連接部分的電壓電平移動達所述第七晶體管的柵極-源極電壓。6.根據權利要求5的恒流電路， 其中所述第七晶體管的電流放大倍數小于所述第三晶體管的電流放大倍數。7.根據權利要求5的恒流電路， 其中所述第七晶體管的閾值大于所述第三晶體管的閾值。8.根據權利要求5到7的任意一項的恒流電路， 其中所述第五恒流源產生具有大于所述第二恒定電流的電流值的電流值的第五恒定電流。9.根據權利要求1到8的任意一項的恒流電路， 其中所述調壓電路部分包括 第四晶體管，連接在所述恒定電流產生電...

【專利技術屬性】
技術研發人員：野田一平，
申請(專利權)人：株式會社理光，
類型：
國別省市：