一種高壓電流源及其提供方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電流源及其提供方法。該電流源產(chǎn)生充電電流并通過向電容充電產(chǎn)生供電電壓。該電流源包含：轉(zhuǎn)換電路，用于將線電壓轉(zhuǎn)換為低于線電壓的第二電壓；電流產(chǎn)生電路，接收第二電壓并產(chǎn)生充電電流；以及控制電路，基于供電電壓對(duì)電流產(chǎn)生電路進(jìn)行控制；其中當(dāng)供電電壓低于第一閾值電壓時(shí)，充電電流為第一電流值，當(dāng)供電電壓高于第二閾值電壓時(shí)，充電電流為第二電流值，其中第一閾值電壓低于第二閾值電壓，第一電流值低于第二電流值。該電流源提供了短路保護(hù)功能，并在正常工作期間停止工作，具有較低的功耗。
【專利說(shuō)明】一種高壓電流源及其提供方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電路，具體但不限于涉及帶短路保護(hù)的高壓電流源。

【背景技術(shù)】
[0002] 在幾乎所有的交流變直流（AC-DC)變換器領(lǐng)域，都需要用到高壓電流源。高壓電 流源通過對(duì)從交流電壓如220V交流市政電壓經(jīng)整流而得到的線電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換而得到。在 變換器的啟動(dòng)階段，高壓電流源向一電容充電獲得電壓，從而為變換器的控制電路供電。
[0003] 然而，傳統(tǒng)的高壓電流源通過對(duì)線電壓進(jìn)行簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)換得到，在變換器工作的全 程具有較高的能耗，且可靠性較差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種高電壓電流源及其提供方法，以解決能耗 高、可靠性較差的問題。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種電流源具有接收線電壓的輸入端和提供充電電流的 輸出端，其中充電電流向一電容充電使得在輸出端產(chǎn)生供電電壓，電流源包含：轉(zhuǎn)換電路， 用于將線電壓轉(zhuǎn)換為低于線電壓的第二電壓；電流產(chǎn)生電路，接收第二電壓并產(chǎn)生充電電 流；以及控制電路，耦接電流產(chǎn)生電路，控制電路接收供電電壓并基于供電電壓對(duì)電流產(chǎn)生 電路進(jìn)行控制；其中控制電路控制當(dāng)供電電壓低于第一閾值電壓時(shí)，充電電流為第一電流 值，當(dāng)供電電壓高于第二閾值電壓時(shí)，充電電流為第二電流值，其中第一閾值電壓低于第二 閾值電壓，第一電流值低于第二電流值。在一個(gè)實(shí)施例中，控制電路進(jìn)一步控制當(dāng)供電電 壓大于第三閾值電壓時(shí)關(guān)閉電流產(chǎn)生電路使得充電電流降為零值，其中第三閾值電壓大于 第二閾值電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，電流產(chǎn)生電路包含：第一電流產(chǎn)生電路，基于第二電壓產(chǎn) 生第一電流；第二電流產(chǎn)生電路，基于第一電流產(chǎn)生第二電流，第二電流產(chǎn)生電路包含三極 管，第一電流通過控制三極管的基極-發(fā)射極電壓來(lái)控制第二電流；以及電流鏡，具有輸入 端和輸出端，其中電流鏡的輸入端接收第二電流，電流鏡的輸出端提供正比于第二電流的 充電電流。在一個(gè)實(shí)施例中，第一電流產(chǎn)生電路包含：結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（JFET);電阻，和JFET 串聯(lián)連接；第一通路開關(guān)；第二通路開關(guān)，其中第一通路開關(guān)和第二通路開關(guān)并聯(lián)連接，且 并聯(lián)的第一通路開關(guān)和第二通路開關(guān)與電阻和JFET串聯(lián)連接，其中第一通路開關(guān)和第二 通路開關(guān)的控制端分別耦接控制電路；以及電流鏡，包含第一晶體管和第二晶體管，其中電 流鏡的第一晶體管耦接JFET，當(dāng)?shù)谝煌烽_關(guān)或第二通路開關(guān)中的任一個(gè)導(dǎo)通時(shí)，電流鏡 的第一晶體管、JFET以及電阻形成電流通路產(chǎn)生基礎(chǔ)電流，電流鏡的第二晶體管提供正比 于基礎(chǔ)電流的第一電流。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)供電電壓接近零值時(shí)，第一通路開關(guān)關(guān)斷，第 二通路開關(guān)導(dǎo)通；當(dāng)供電電壓繼續(xù)增大至一閾值電壓時(shí)，第一通路開關(guān)導(dǎo)通，第二通路開關(guān) 關(guān)斷；以及當(dāng)供電電壓繼續(xù)增大且外部控制信號(hào)處于預(yù)定狀態(tài)時(shí)，第一通路開關(guān)關(guān)斷。在一 個(gè)實(shí)施例中，JFET具有夾斷電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，第二電流產(chǎn)生電路具有輸入端和輸出 端，其中第二電流產(chǎn)生電路的輸入端耦接第一電流產(chǎn)生電路的輸出端，第二電流產(chǎn)生電路 的輸出端提供第二電流，第二電流產(chǎn)生電路進(jìn)一步包含：第三晶體管，耦接于第二電流產(chǎn)生 電路的輸入端和系統(tǒng)地之間，第三晶體管的控制端耦接控制電路，其中三極管的集電極耦 接第二電流產(chǎn)生電路的輸入端，三極管的發(fā)射極耦接系統(tǒng)地；第一電流調(diào)節(jié)電阻，具有第一 端和第二端，其中第一端耦接三極管的基極；第二電流調(diào)節(jié)電阻，具有第一端和第二端，其 中第一端耦接第一電流調(diào)節(jié)電阻的第二端，第二電流調(diào)節(jié)電阻的第二端耦接系統(tǒng)地；第四 晶體管，耦接于第二電流調(diào)節(jié)電阻的第一端和第二端之間，第四晶體管的控制端耦接控制 電路；以及第五晶體管，耦接在第一電流調(diào)節(jié)電阻的第一端和第二電流產(chǎn)生電路的輸出端 之間，第五晶體管的控制端耦接第二電流產(chǎn)生電路的輸入端；其中當(dāng)供電電壓大于一閾值 電壓時(shí)，第二晶體管導(dǎo)通用于將第二電流調(diào)節(jié)電阻短路，從而增大第二電流。在一個(gè)實(shí)施例 中，當(dāng)一外部控制信號(hào)呈預(yù)定狀態(tài)時(shí)，控制電路控制第三晶體管導(dǎo)通，第五晶體管關(guān)斷。在 一個(gè)實(shí)施例中，通過調(diào)節(jié)第一電流調(diào)節(jié)電阻和/或第二電流調(diào)節(jié)電阻用于調(diào)節(jié)充電電流。 在一個(gè)實(shí)施例中，第一電流調(diào)節(jié)電阻和第二電流調(diào)節(jié)電阻為高方塊多晶硅電阻，具有溫度 補(bǔ)償系數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，控制電路包括：JFET;第一電阻；第二電阻，其中JFET、第一電 阻和第二電阻串聯(lián)連接，串聯(lián)的JFET、第一電阻和第二電阻的一端接收供電電壓，另一端耦 接系統(tǒng)地，JFET和第一電阻的連接點(diǎn)提供第一控制信號(hào)用于控制第一電流產(chǎn)生電路在剛啟 動(dòng)時(shí)提供第一電流，第一電阻和第二電阻的連接點(diǎn)提供第二控制信號(hào)用于控制第二電流的 大??；以及反相器，具有輸入端和輸出端，其中反相器的輸入端接收外部控制信號(hào)并耦接第 一電流產(chǎn)生電路，反相器的輸出端耦接第二電流產(chǎn)生電路，當(dāng)外部控制信號(hào)處于預(yù)定狀態(tài) 時(shí)關(guān)閉第一電流產(chǎn)生電路和第二電流產(chǎn)生電路。在一個(gè)實(shí)施例中，JFET具有夾斷電壓。在 一個(gè)實(shí)施例中，通過調(diào)節(jié)第一電阻和第二電阻的比值用于調(diào)整短路保護(hù)閾值。在一個(gè)實(shí)施 例中，轉(zhuǎn)換電壓包含一JFET，JFET的第一端接收線電壓，JFET的第二端耦接電流產(chǎn)生電路 用于提供第二電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，JFET的控制端接地。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，一種具有短路保護(hù)功能的向隔離式電壓變換器提供電 源的方法，包括：將交流電整流成線電壓；將線電壓轉(zhuǎn)換成較低的第二電壓；基于第二電壓 產(chǎn)生第一電流，并基于第一電流產(chǎn)生第二電流；以及通過電流鏡基于第二電流產(chǎn)生充電電 流，充電電流用于向電容充電產(chǎn)生供電電壓，其中第二電流在供電電壓小于第一閾值電壓 時(shí)控制為第一電流值，第二電流在供電電壓大于第二閾值電壓時(shí)控制為第二電流值，其中 第二閾值電壓大于第一閾值電壓，第二電流值大于第一電流值。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法 進(jìn)一步包括當(dāng)供電電壓大于第三閾值電壓時(shí)，控制第一電流、第二電流和充電電流為零值。 在一個(gè)實(shí)施例中，將線電壓轉(zhuǎn)換成較低的第二電壓通過一JFET進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在一個(gè)實(shí)施例 中，基于第一電流產(chǎn)生第二電流包括通過第一電流控制三極管的基極-發(fā)射極電壓，且通 過三極管的基極-發(fā)射極電壓控制第二電流。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的電流源和提供方法，提供了短路保護(hù)功能，且當(dāng)系統(tǒng)正常工作時(shí)使 得電流源的充電電流為零值，具有低功耗的優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008] 為了更好的理解本發(fā)明，將根據(jù)以下附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述：
[0009] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的隔離式電壓變換器系統(tǒng)100的電路示意圖；
[0010] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的電流源200框圖示意圖；
[0011] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的電流源300的電路示意圖；
[0012] 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的一種具有短路保護(hù)功能的向隔離式電壓變換 器提供電源的方法400的流程示意圖。
[0013] 附圖沒有對(duì)實(shí)施例的所有電路或結(jié)構(gòu)進(jìn)行顯示。貫穿所有附圖相同的附圖標(biāo)記表 示相同或相似的部件或特征。

【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，圖中的一 些細(xì)節(jié)，如尺寸、形狀、角度以及其他特征僅僅是示意本技術(shù)的某一特定實(shí)施例。沒有這些 具體細(xì)節(jié)，本發(fā)明同樣可以實(shí)施。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)理解，盡管本發(fā)明中的詳細(xì)描述與特 定實(shí)施例相結(jié)合，但本發(fā)明仍有許多其他實(shí)施方式，在實(shí)際執(zhí)行時(shí)可能有些變化，但仍然包 含在本發(fā)明主旨范圍內(nèi)，因此，本發(fā)明旨在包括所有落入本發(fā)明和所述權(quán)利要求范圍及主 旨內(nèi)的替代例、改進(jìn)例和變化例等。
[0015] 說(shuō)明書和權(quán)利要求書中的"耦接"包括直接連接和通過中間體的間接連接。其中 間接連接可包括通過導(dǎo)體的連接，該導(dǎo)體具有一定的電阻阻值，也可有一定的寄生電容值 或電感值。間接連接還可包括通過其他中間體的連接，如二極管、開關(guān)管，或包括導(dǎo)體與其 它中間體的組合連接。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的電流源經(jīng)由線電壓產(chǎn)生一充電電流，該電流源具有短路保 護(hù)功能且具有較低的能耗。
[0017] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的隔離式電壓變換器系統(tǒng)100的電路示意圖。隔 離式電壓變換器系統(tǒng)100包含整流電路12、隔離式電壓變換器、控制器10以及電流源11。 隔離式電壓變換器系統(tǒng)100將一交流輸入電壓Vac，如85-265Vac轉(zhuǎn)換為一直流輸出電壓 Vout，用于為負(fù)載供電。在圖示的實(shí)施例中，一反激式電壓變換器包含原邊繞組L1，副邊繞 組L2和L3,主開關(guān)K以及輸出濾波電路13?？刂破?0耦接主開關(guān)K的控制端，在控制器 10的控制下，主開關(guān)K的開關(guān)動(dòng)作使副邊繞組L2產(chǎn)生感應(yīng)電壓，該感應(yīng)電壓經(jīng)濾波電路13 濾波產(chǎn)生輸出電壓Vout。然而應(yīng)當(dāng)知道，本發(fā)明實(shí)施例中的電流源也可應(yīng)用于反激式電壓 變換器以外的隔離式電壓變換器系統(tǒng)，或者非隔離式的電壓變換器系統(tǒng)。整流電路12具有 輸入端和輸出端，整流電路12的輸入端耦接交流輸入電壓Vac，整流電路12的輸出端提供 線電壓HV。隔離式電壓變換器具有輸入端和輸出端，隔離式電壓變換器的輸入端耦接整流 電路12的輸出端，隔離式電壓變換器的輸出端耦接負(fù)載，隔離式電壓變換器包含原邊繞組 L1、第一副邊繞組L2和第二副邊繞組L3,其中第一副邊繞組L2耦接隔離式電壓變換器的輸 出端，第二副邊繞組L3用于在正常工作中為控制器10提供供電電壓VCC。
[0018] 在正常的工作狀態(tài)中，一用于為控制器10供電以及輔助產(chǎn)生反饋信號(hào)C0MP的供 電電壓VCC經(jīng)由主開關(guān)K的開關(guān)動(dòng)作產(chǎn)生。如圖1所示，輔助繞組L3經(jīng)由主開關(guān)K的開 關(guān)動(dòng)作產(chǎn)生的感應(yīng)電壓用于產(chǎn)生供電電壓VCC。
[0019] 然而，在變換器系統(tǒng)的啟動(dòng)階段，主開關(guān)的開關(guān)動(dòng)作尚未進(jìn)入正常的工作狀態(tài)，第 二副邊繞組L3尚不能產(chǎn)生足夠大小的感應(yīng)電壓用于為控制器10供電。此時(shí)，需要電流源 11為控制器10提供電源。電流源11通過線電壓HV產(chǎn)生充電電流Ic，充電電流Ic通過為 一電容充電產(chǎn)生供電電壓VCC。在該實(shí)施例中，電流源11具有短路保護(hù)功能，即在供電電壓 VCC接近地電壓GND時(shí)產(chǎn)生小的充電電流Ic，以免累積較大的熱量，在VCC電壓上升到一定 程度時(shí)再增大充電電流Ic。而且為了降低控制器10的功耗，當(dāng)系統(tǒng)100正常工作時(shí)，即副 邊繞組L3產(chǎn)生的感應(yīng)電壓足夠大時(shí)，電流源11被關(guān)閉使充電電流Ic降為零值。
[0020] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的電流源200框圖示意圖。電流源200基于線電 壓HV產(chǎn)生充電電流Ic，并通過充電電流Ic向電容C1充電獲得供電電壓VCC。
[0021] 電流源200包含轉(zhuǎn)換電路21，電流產(chǎn)生電路22和控制電路23。其中轉(zhuǎn)換電路21 用于將線電壓HV轉(zhuǎn)換成較低電壓的第二電壓V2,例如將300伏特左右的線電壓轉(zhuǎn)換成70 伏特左右的第二電壓。其中線電壓HV和第二電壓V2為直流電壓。
[0022] 電流產(chǎn)生電路22耦接轉(zhuǎn)換電路21和控制電路23。電流產(chǎn)生電路22接收第二電 壓V2,并基于第二電壓V2在電流產(chǎn)生電路22的輸出端產(chǎn)生充電電流Ic。充電電流Ic向 電容C1進(jìn)行充電，生成供電電壓VCC。
[0023] 控制電路23耦接電流產(chǎn)生電路22,并接收供電電壓VCC和一外部控制信號(hào)SHUT。 控制電路23基于供電電壓VCC和外部控制信號(hào)SHUT對(duì)電流產(chǎn)生電路22進(jìn)行控制。當(dāng)供 電電壓VCC低于第一閾值電壓時(shí)，控制電路23控制電流產(chǎn)生電路22產(chǎn)生的充電電流Ic為 第一電流值，該第一電流值為較小的電流，或表示為Ic〈Ithl;當(dāng)供電電壓VCC高于第二閾 值電壓時(shí)，控制電路23控制電流產(chǎn)生電路22產(chǎn)生的充電電流Ic為第二電流值，為較大的 電流，或表不為Ic>Ith2，其中第二閾值電壓大于第一閾值電壓，第二電流值大于第一電流 值，表示為Ith2>Ithl。當(dāng)外部控制信號(hào)SHUT為預(yù)定狀態(tài)時(shí)，且供電電壓VCC高于某一閾 值電壓時(shí)，控制電路23控制電流產(chǎn)生電路22進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)，使得充電電流Ic降為零值。 在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)供電電壓大于第三閾值電壓時(shí)，外部控制信號(hào)SHUT呈預(yù)定狀態(tài)。在另 一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)電壓變換器的輸出電壓大于一閾值電壓時(shí)，外部控制信號(hào)SHUT呈預(yù)定狀 態(tài)。應(yīng)當(dāng)知道，"第一閾值電壓"、"第二閾值電壓"和"第三閾值電壓"僅用于指代可能抽象 存在的值，它不一定表現(xiàn)為一個(gè)具體的信號(hào)，如"第一閾值電壓"可與保證晶體管麗3為關(guān) 斷狀態(tài)的柵極電壓相關(guān)而不表現(xiàn)為實(shí)際信號(hào)的值，"第二閾值電壓"可與晶體管MN3處于導(dǎo) 通狀態(tài)的柵極電壓相關(guān)。這里的"外部"僅用于表示該信號(hào)可產(chǎn)生于電流源200之外，而不 在于對(duì)某個(gè)集成電路的外部、控制器外部或變換器的外部作任何限制。
[0024] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的電流源300的電路示意圖。電流源300包含轉(zhuǎn) 換電路31、電流產(chǎn)生電路和控制電路35。其中電流產(chǎn)生電路包含第一電流產(chǎn)生電路32，第 二電流產(chǎn)生電路33和電流鏡34。
[0025] 轉(zhuǎn)換電路31用于將線電壓HV轉(zhuǎn)換為較低的第二電壓V2。轉(zhuǎn)換電路31包含一結(jié) 型場(chǎng)效應(yīng)管（JFET)Jl。JFETJ1的第一端即轉(zhuǎn)換電路31的輸入端耦接線電壓節(jié)點(diǎn)用于接 收線電壓HV，JFETJ1的第二端即轉(zhuǎn)換電路31的輸出端耦接電流產(chǎn)生電路用于提供第二 電壓V2,JFETJ1的控制端耦接地GND。在另一個(gè)實(shí)施例中，JFETJ1的控制端可連接至另 外的節(jié)點(diǎn)，如耦接至控制電路35。在一個(gè)實(shí)施例中，JFETJ1為高壓JFET，能承受約700伏 特的電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，JFETJ1將約300伏特的線電壓轉(zhuǎn)換成約30伏特的第二電壓 V2〇
[0026] 第一電流產(chǎn)生電路32基于第二電壓V2產(chǎn)生第一電流II。第一電流產(chǎn)生電路32 包含晶體管J3、MP5、MN1、MP1、MP2以及電阻R3。其中第一晶體管MP1和第二晶體管MP2組 成電流鏡。圖示的晶體管MP1為金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管（M0SFET)，其源極耦接至轉(zhuǎn)換 電路31，用于接收第二電壓V2。晶體管MP1的漏極耦接晶體管J3。晶體管MP1的柵極和漏 極短接。晶體管J3為JFET，其源極端耦接晶體管MP1，晶體管J3的漏極端耦接電阻R3的 第一端，晶體管J3的控制端耦接地GND。電阻R3耦接于晶體管J3的第二端和晶體管MP5 的源極之間，使得電阻R3、晶體管J3和MP1串聯(lián)連接。晶體管MN1和晶體管MP5選擇性地 組成第一電流產(chǎn)生電路32的第一通路和第二通路，或稱第一通路開關(guān)和第二通路開關(guān)。第 一通路開關(guān)麗1和第二通路開關(guān)MP5并聯(lián)連接。晶體管MP5的漏極接地GND。晶體管MP5 的控制端耦接控制電路35并受控制電路35控制。當(dāng)供電電壓VCC接近零值時(shí)，如小于某 一閾值時(shí)，晶體管MP5處于導(dǎo)通狀態(tài)，晶體管麗1處于關(guān)斷狀態(tài)。當(dāng)供電電壓VCC上升，大 于某一閾值時(shí)，晶體管麗1導(dǎo)通，晶體管MP5關(guān)斷。晶體管麗1耦接于電阻R3的第二端和 地GND之間，晶體管MN1的控制端耦接控制電路35。當(dāng)供電電壓VCC繼續(xù)上升且當(dāng)一外部 控制信號(hào)SHUT處于預(yù)定狀態(tài)，如邏輯低電平時(shí)，晶體管MN1亦關(guān)斷。晶體管MP2的源極耦 接轉(zhuǎn)換電路31的輸出端，晶體管MP2的漏極耦接第二電流產(chǎn)生電路33,晶體管MP2的柵極 耦接晶體管MP1的柵極。晶體管J3將第二電壓V2轉(zhuǎn)換成更低的電壓。當(dāng)晶體管MP5或晶 體管麗1之中任一晶體管導(dǎo)通時(shí)，電流鏡的第一晶體管MP1、JFETJ3、電阻R3以及第一通 路開關(guān)MN1或第二通路開關(guān)MP5形成電流通路產(chǎn)生基礎(chǔ)電流110。在一個(gè)實(shí)施例中，基礎(chǔ)電 流110的值由第二電壓V2,晶體管J3的導(dǎo)通電壓和電阻R3確定。由第一晶體管MP1和第 二晶體管MP2組成的電流鏡將基礎(chǔ)電流110進(jìn)行鏡像轉(zhuǎn)換，在第一電流產(chǎn)生電路32的輸出 端輸出正比于基礎(chǔ)電流110的第一電流II。在一個(gè)實(shí)施例中，基礎(chǔ)電流110的值小于第一 電流II。
[0027] 第二電流產(chǎn)生電路33基于第一電流II產(chǎn)生第二電流12。第二電流產(chǎn)生電路33 包含三極管QN1，第三晶體管麗2、第四晶體管麗3、第五晶體管MN4、以及串聯(lián)的第一電流調(diào) 節(jié)電阻R4和第二電流調(diào)節(jié)電阻R5。三極管QN1的集電極耦接第一電流產(chǎn)生電路32的輸 出端用于接收第一電流II。三極管QN1的發(fā)射極耦接地GND。三極管QN1的基極耦接串聯(lián) 的電阻R4和R5的第一端。串聯(lián)的電阻R4和R5的第二端接地GND。晶體管麗2耦接于地 GND和第一電流產(chǎn)生電路32的輸出端之間。晶體管麗2的控制端受控制電路35控制，用于 在一外部控制信號(hào)呈預(yù)定狀態(tài)時(shí)導(dǎo)通晶體管MN2,關(guān)斷晶體管MN4。晶體管MN4耦接在電阻 R4與第二電流產(chǎn)生電路33的輸出端之間。
[0028] 電流鏡34包含晶體管MP3和MP4,用于將一邊的第二電流12鏡像放大，在電流鏡 34的第二邊輸出充電電流Ic用于為電容C1充電。其中晶體管MP3的柵極和MP4的柵極短 接，晶體管MP3的源極和MP4的源極短接并接收第二電壓V2用于提供供電，晶體管MP3的 柵極和其漏極短接、晶體管MP3的漏極和第二電流產(chǎn)生電路33的輸出端連接用于使第二電 流12流過晶體管MP3。晶體管MP4的漏極形成電流鏡34的輸出端，同時(shí)形成電流源300的 輸出端，使得充電電流Ic流過晶體管MP3的源極和漏極之間。在一個(gè)實(shí)施例中，晶體管MP4 與晶體管MP3分別為多個(gè)并聯(lián)的M0SFET晶體管單元，采用同一制造流程制作。在一個(gè)實(shí)施 例中，晶體管MP4的晶體管單元個(gè)數(shù)為MP3晶體管單元個(gè)數(shù)的M倍,使得充電電流Ic為第 二電流12的M倍：Ic=M*I2。通過調(diào)節(jié)充電電流Ic的大小可用于控制電壓變換器系統(tǒng)的 啟動(dòng)時(shí)間。
[0029] 控制電路35用于控制第二電流產(chǎn)生電路33在供電電壓VCC較低時(shí)輸出較低的充 電電流Ic，在供電電壓VCC較高時(shí)輸出較高的充電電流Ic，并且控制當(dāng)系統(tǒng)正常工作時(shí)，如 供電電壓VCC大于第三閾值電壓時(shí)，外部控制信號(hào)SHUT處于預(yù)定狀態(tài)，如低電平，此時(shí)關(guān)閉 電流源300,使得充電電流Ic為零值?？刂齐娐?5包括結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管J2、電阻R1、電 阻R2和反相器INT1。其中結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管J2、電阻R1和電阻R2串聯(lián)連接。結(jié)型場(chǎng)效 應(yīng)晶體管J2的漏極耦接供電電壓端VCC，電阻R2耦接系統(tǒng)地GND。晶體管J2和電阻R1的 連接點(diǎn)處提供第一控制信號(hào)用于控制第一電流產(chǎn)生電路32在啟動(dòng)時(shí)提供電流。在一個(gè)實(shí) 施例中，晶體管J2為具有8伏特夾斷電壓的JFET，當(dāng)供電電壓VCC低于8伏特時(shí)，晶體管 J2的源極端電壓隨供電電壓VCC變化；當(dāng)供電電壓VCC高于8伏特時(shí)，晶體管J2的源極端 電壓為8伏特。晶體管J2的夾斷電壓降低了當(dāng)供電電壓較大時(shí)系統(tǒng)的功耗，同時(shí)又保證了 當(dāng)供電電壓VCC較低時(shí)的電流提供功能和短路保護(hù)功能。電阻R1和電阻R2的連接點(diǎn)處提 供第二控制信號(hào)用于控制第二電流產(chǎn)生電路33以控制第二電流12的大小。這樣，當(dāng)供電 電壓VCC在較低時(shí)上升或下降時(shí)，第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)也相應(yīng)上升或下降。反相 器INT1的輸入端接收外部控制信號(hào)SHUT和第一電流產(chǎn)生電路32,輸出端耦接第二電流產(chǎn) 生電路33。外部控制信號(hào)SHUT控制當(dāng)系統(tǒng)正常工作時(shí)，如供電電壓VCC高于第三閾值時(shí)， 信號(hào)SHUT處于預(yù)定狀態(tài)，如邏輯低電平，關(guān)閉第一電流產(chǎn)生電路32。反相器INT1的輸出 端耦接第二電流產(chǎn)生電路33的晶體管MN2的控制端，用于控制當(dāng)系統(tǒng)正常工作，外部控制 信號(hào)SHUT處于預(yù)定狀態(tài)時(shí)，導(dǎo)通晶體管麗2,關(guān)斷晶體管MN4,使得第二電流產(chǎn)生電路33關(guān) 閉。
[0030] 當(dāng)系統(tǒng)剛啟動(dòng)時(shí)，供電電壓VCC為零值。此時(shí)，晶體管J2與電阻R1之間的電壓亦 為零值，P型晶體管MP5處于導(dǎo)通狀態(tài)。此時(shí)，電壓V2通過晶體管MP1、J3、電阻R3和晶體 管MP5形成的通路產(chǎn)生基礎(chǔ)電流110,其大小可通過調(diào)節(jié)電阻R3的阻值進(jìn)行調(diào)節(jié)。在一個(gè)實(shí) 施例中，晶體管J3具有一定的夾斷電壓，如8伏特，將晶體管J3的源極電壓限定在8伏特。 這樣，晶體管J3將第二電壓V2降低至8伏特的較低電壓V10,此時(shí)基礎(chǔ)電流

【權(quán)利要求】
1. 一種電流源，具有接收線電壓的輸入端和提供充電電流的輸出端，其中充電電流向 一電容充電使得在輸出端產(chǎn)生供電電壓，電流源包含： 轉(zhuǎn)換電路，用于將線電壓轉(zhuǎn)換為低于線電壓的第二電壓； 電流產(chǎn)生電路，接收第二電壓并產(chǎn)生充電電流；以及 控制電路，耦接電流產(chǎn)生電路，控制電路接收供電電壓并基于供電電壓對(duì)電流產(chǎn)生電 路進(jìn)行控制； 其中控制電路控制當(dāng)供電電壓低于第一閾值電壓時(shí)，充電電流為第一電流值，當(dāng)供電 電壓高于第二閾值電壓時(shí)，充電電流為第二電流值，其中第一閾值電壓低于第二閾值電壓， 第一電流值低于第二電流值。
2. 如權(quán)利要求1所述的電流源，其中控制電路進(jìn)一步控制當(dāng)供電電壓大于第三閾值電 壓時(shí)關(guān)閉電流產(chǎn)生電路使得充電電流降為零值，其中第三閾值電壓大于第二閾值電壓。
3. 如權(quán)利要求1所述的電流源，其中電流產(chǎn)生電路包含： 第一電流產(chǎn)生電路，基于第二電壓產(chǎn)生第一電流； 第二電流產(chǎn)生電路，基于第一電流產(chǎn)生第二電流，第二電流產(chǎn)生電路包含三極管，第一 電流通過控制三極管的基極-發(fā)射極電壓來(lái)控制第二電流；以及 電流鏡，具有輸入端和輸出端，其中電流鏡的輸入端接收第二電流，電流鏡的輸出端提 供正比于第二電流的充電電流。
4. 如權(quán)利要求3所述的電流源，其中第一電流產(chǎn)生電路包含： 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（JFET); 電阻，和JFET串聯(lián)連接； 第一通路開關(guān)； 第二通路開關(guān)，其中第一通路開關(guān)和第二通路開關(guān)并聯(lián)連接，且并聯(lián)的第一通路開關(guān) 和第二通路開關(guān)與電阻和JFET串聯(lián)連接，其中第一通路開關(guān)和第二通路開關(guān)的控制端分 別奉禹接控制電路；以及 電流鏡，包含第一晶體管和第二晶體管，其中電流鏡的第一晶體管耦接JFET，當(dāng)?shù)谝煌?路開關(guān)或第二通路開關(guān)中的任一個(gè)導(dǎo)通時(shí)，電流鏡的第一晶體管、JFET以及電阻形成電流 通路產(chǎn)生基礎(chǔ)電流，電流鏡的第二晶體管提供正比于基礎(chǔ)電流的第一電流。
5. 如權(quán)利要求4所述的電流源，其中： 當(dāng)供電電壓接近零值時(shí)，第一通路開關(guān)關(guān)斷，第二通路開關(guān)導(dǎo)通； 當(dāng)供電電壓繼續(xù)增大至一閾值電壓時(shí)，第一通路開關(guān)導(dǎo)通，第二通路開關(guān)關(guān)斷；以及 當(dāng)供電電壓繼續(xù)增大且外部控制信號(hào)處于預(yù)定狀態(tài)時(shí)，第一通路開關(guān)關(guān)斷。
6. 如權(quán)利要求4所述的電流源，其中JFET具有夾斷電壓。
7. 如權(quán)利要求3所述的電流源，其中第二電流產(chǎn)生電路具有輸入端和輸出端，其中第 二電流產(chǎn)生電路的輸入端耦接第一電流產(chǎn)生電路的輸出端，第二電流產(chǎn)生電路的輸出端提 供第二電流，第二電流產(chǎn)生電路進(jìn)一步包含： 第三晶體管，耦接于第二電流產(chǎn)生電路的輸入端和系統(tǒng)地之間，第三晶體管的控制端 耦接控制電路，其中三極管的集電極耦接第二電流產(chǎn)生電路的輸入端，三極管的發(fā)射極耦 接系統(tǒng)地； 第一電流調(diào)節(jié)電阻，具有第一端和第二端，其中第一端耦接三極管的基極； 第二電流調(diào)節(jié)電阻，具有第一端和第二端，其中第一端耦接第一電流調(diào)節(jié)電阻的第二 端，第二電流調(diào)節(jié)電阻的第二端耦接系統(tǒng)地； 第四晶體管，耦接于第二電流調(diào)節(jié)電阻的第一端和第二端之間，第四晶體管的控制端 奉禹接控制電路；以及 第五晶體管，耦接在第一電流調(diào)節(jié)電阻的第一端和第二電流產(chǎn)生電路的輸出端之間， 第五晶體管的控制端耦接第二電流產(chǎn)生電路的輸入端； 其中當(dāng)供電電壓大于一閾值電壓時(shí)，第二晶體管導(dǎo)通用于將第二電流調(diào)節(jié)電阻短路， 從而增大第二電流。
8. 如權(quán)利要求7所示的電流源，其中當(dāng)一外部控制信號(hào)呈預(yù)定狀態(tài)時(shí)，控制電路控制 第三晶體管導(dǎo)通，第五晶體管關(guān)斷。
9. 如權(quán)利要求7所述的電流源，其中通過調(diào)節(jié)第一電流調(diào)節(jié)電阻和/或第二電流調(diào)節(jié) 電阻用于調(diào)節(jié)充電電流。
10. 如權(quán)利要求7所述的電流源，其中第一電流調(diào)節(jié)電阻和第二電流調(diào)節(jié)電阻為高方 塊多晶硅電阻，具有溫度補(bǔ)償系數(shù)。
11. 如權(quán)利要求3所述的電流源，其中控制電路包括： JFET ； 第一電阻； 第二電阻，其中JFET、第一電阻和第二電阻串聯(lián)連接，串聯(lián)的JFET、第一電阻和第二電 阻的一端接收供電電壓，另一端耦接系統(tǒng)地，JFET和第一電阻的連接點(diǎn)提供第一控制信號(hào) 用于控制第一電流產(chǎn)生電路在剛啟動(dòng)時(shí)提供第一電流，第一電阻和第二電阻的連接點(diǎn)提供 第二控制信號(hào)用于控制第二電流的大??；以及 反相器，具有輸入端和輸出端，其中反相器的輸入端接收外部控制信號(hào)并耦接第一電 流產(chǎn)生電路，反相器的輸出端耦接第二電流產(chǎn)生電路，當(dāng)外部控制信號(hào)處于預(yù)定狀態(tài)時(shí)關(guān) 閉第一電流產(chǎn)生電路和第二電流產(chǎn)生電路。
12. 如權(quán)利要求11所述的電流源，其中JFET具有夾斷電壓。
13. 如權(quán)利要求11所述的電流源，其中通過調(diào)節(jié)第一電阻和第二電阻的比值用于調(diào)整 短路保護(hù)閾值。
14. 如權(quán)利要求1所述的電流源，其中轉(zhuǎn)換電壓包含一 JFET，JFET的第一端接收線電 壓，JFET的第二端耦接電流產(chǎn)生電路用于提供第二電壓。
15. 如權(quán)利要求14所述的電流源，其中JFET的控制端接地。
16. -種具有短路保護(hù)功能的向隔離式電壓變換器提供電源的方法，包括： 將交流電整流成線電壓； 將線電壓轉(zhuǎn)換成較低的第二電壓； 基于第二電壓產(chǎn)生第一電流，并基于第一電流產(chǎn)生第二電流；以及 通過電流鏡基于第二電流產(chǎn)生充電電流，充電電流用于向電容充電產(chǎn)生供電電壓，其 中第二電流在供電電壓小于第一閾值電壓時(shí)控制為第一電流值，第二電流在供電電壓大于 第二閾值電壓時(shí)控制為第二電流值，其中第二閾值電壓大于第一閾值電壓，第二電流值大 于第一電流值。
17. 如權(quán)利要求16所述的方法，進(jìn)一步包括當(dāng)供電電壓大于第三閾值電壓時(shí)，控制第 一電流、第二電流和充電電流為零值。
18. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中將線電壓轉(zhuǎn)換成較低的第二電壓通過一 JFET進(jìn)行 轉(zhuǎn)換。
19. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中基于第一電流產(chǎn)生第二電流包括通過第一電流控 制三極管的基極-發(fā)射極電壓，且通過三極管的基極-發(fā)射極電壓控制第二電流。
【文檔編號(hào)】H02M7/217GK104410303SQ201410699713
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月27日
【發(fā)明者】肖斌, 陳躍東 申請(qǐng)人:成都芯源系統(tǒng)有限公司