電流控制裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電流控制裝置，并具體地但非排他地涉及無損有源電流源和/或電流 吸收器。
【背景技術】
[0002] 電流控制電路通常設置在電流源和電路之間，以用于從電路吸收電流，或用于將 電流傳遞到電路。理想的電流控制電路可調節電流源與電路之間的電流，從而提供快速的 動態響應、低噪聲、以及高能效的電流控制。
[0003] 目前，這些電流控制電路利用線性型的串聯電源設備（linear type series-pass device)或利用開關模式電源（switched-mode power supply)以控制電流。
[0004] 線性型的線性電源設備一般可提供快速的動態響應、小的輸出波紋電流和低的輸 出噪聲，且它們不需要輸出濾波器。然而，線性電源設備存在低能效和較低的能量密度的問 題。此外，線性電源設備僅允許單向的能量流動，這在雙向操作中是不理想的。
[0005] 另一方面，開關模式電源通常具有高能效和比較高的能量密度，且由于它們允許 雙向操作，因此相同的電路可被同時用作電流源和電流吸收器。然而，開關模式電源具有比 較慢的動態響應、比較大的輸出波紋電流和相對高的開關噪聲。另外，開關模式電源往往需 要比較大的輸出濾波器。
[0006] 本發明的目的是為了解決該需要，或者更具體地，提供改進的電流控制裝置以用 于調節電流源與電路之間的電流。
【發明內容】
[0007] 根據本發明的第一方面，提供一種電流控制裝置，其用于調節在負載與外部電路 之間流動的電流，該電流控制裝置包括：電流控制回路，其具有用于控制在負載與外部電路 之間流動的電流量；以及電壓控制回路，其具有用于控制橫跨電流調節器兩端的電壓的電 壓調節器。
[0008] 在第一方面的一個實施例中，電壓控制回路用于控制橫跨電流調節器的電壓，以 使橫跨電流調節器的電壓最小化。
[0009] 在第一方面的一個實施例中，電流控制裝置用于調節從負載傳遞到外部電路或從 外部電路傳遞到負載的電流量。
[0010] 在第一方面的一個實施例中，電流控制回路用于控制在負載與外部電路之間流動 的電流，以使電流量大體上與預設的電流值匹配。
[0011] 在第一方面的一個實施例中，電流控制回路進一步包括：電流檢測器，其用于檢測 在負載與外部電路之間流動的電流量；和電流控制器，其用于將所檢測到的電流量與預設 的電流值比較，以及用于將控制信號輸出到電流調節器，以控制電流調節器的輸出電流，從 而控制在負載與外部電路之間流動的電流，以使該電流量大體上與預設的電流值相匹配。
[0012] 在第一方面的一個實施例中，電壓控制回路用于控制橫跨電流調節器的電壓，以 使橫跨電流調節器的電壓大體上與預設的電壓值相匹配。
[0013] 在第一方面的一個實施例中，電壓控制回路進一步包括：電壓傳感器，其用于檢 測橫跨電流調節器的電壓；以及電壓控制器，其用于將所檢測到的橫跨電流調節器的電壓 與預設的電壓值比較，并用于將控制信號輸出到電壓調節器以控制電壓調節器的輸出電壓 (例如，通過控制開關頻率和/或占空比），從而控制橫跨電流調節器的電壓，以使該電壓大 體上與預設的電壓值相匹配。
[0014] 在第一方面的一個實施例中，電壓調節器的輸出電壓被控制成大體上與橫跨外部 電路的電壓相匹配。
[0015] 在第一方面的一個實施例中，電流調節器包括線性型的電源裝置。
[0016] 在第一方面的一個實施例中，電流調節器包括雙極性結型晶體管。
[0017] 在第一方面的一個實施例中，在負載與外部電路之間流動的電流為雙極性結型晶 體管的集電極電流。
[0018] 在第一方面的一個實施例中，電流控制器用于控制雙極性結型晶體管的基極電流 量，以控制雙極性結型晶體管的集電極電流量。
[0019] 在第一方面的一個實施例中，電流控制器包括比例積分（PI)控制器。
[0020] 在第一方面的一個實施例中，電壓調節器包括開關模式電壓變換器。
[0021] 在第一方面的一個實施例中，電壓傳感器用于檢測雙極性結型晶體管的集-射極 電壓；以及電壓控制器用于控制開關模式電壓變換器的輸出電壓（例如，通過控制開關頻 率和/或占空比），以使雙極性結型晶體管的集-射極電壓最小化。
[0022] 在第一方面的一個實施例中，開關模式電壓變換器包括降壓變換器，其具有 MOSFET開關，以用于控制雙極性結型晶體管的集-射極電壓。
[0023] 在第一方面的一個實施例中，負載包括電池或電阻組件。
[0024] 在第一方面的一個實施例中，電流控制裝置用于同時調節從負載傳遞到外部電路 的電流量和從外部電路傳遞到負載的電流量。
[0025] 在第一方面的一個實施例中，電壓調節器包括雙向開關模式電壓變換器。
[0026] 在第一方面的一個實施例中，電流調節器包括并聯連接的兩個單方向線性電源設 備，單方向線性電源設備中的每一個用于使得電流在其中一個方向上流動。也就是說，兩個 單方向線性電源設備使得電流在不同的方向上流動。
[0027] 在第一方面的一個實施例中，電壓傳感器用于檢測橫跨兩個單方向線性電源設備 的電壓。
[0028] 在第一方面的一個實施例中，兩個單方向線性電源設備為雙極性結型晶體管。
[0029] 根據本發明的第二方面，提供一種電流源控制裝置，其用于調節從電源傳遞到外 部電路的電流，電流源控制裝置包括：電流控制回路，其用于控制從所述電源流動到所述外 部電路的電流量的雙極性結型晶體管；電壓控制回路，其用于控制橫跨所述雙極性結型晶 體管的電壓以使橫跨所述雙極性結型晶體管的電壓最小化的開關模式電壓變換器。
[0030] 在第二方面的一個實施例中，電流控制回路進一步包括：電流檢測器，其用于檢測 從電源流動到外部電路的電流量；以及電流控制器，其用于將所檢測到的電流量與預設的 電流值比較，以及用于將控制信號輸出到雙極性結型晶體管，以控制雙極性結型晶體管的 輸出電流，從而控制從電源流動到外部電路的電流，以使該電流量大體上與預設的電流值 相匹配。
[0031] 在第二方面的一個實施例中，電壓控制回路進一步包括：電壓傳感器，其用于檢測 橫跨雙極性結型晶體管的電壓；以及電壓控制器，其用于將所檢測到的橫跨雙極性結型晶 體管的電壓與預設的電壓值比較，以及用于將輸出信號輸出到開關模式電壓變換器，以控 制開關模式電壓變換器的輸出電壓（例如，通過控制開關頻率和/或占空比），從而控制橫 跨雙極性結型晶體管的電壓以使該電壓大體上與預設的電壓值相匹配。
[0032] 根據本發明的第三方面，提供一種電流吸收器控制裝置，其用于調節從外部電路 傳遞到負載的電流，該電流吸收器控制裝置包括：電流控制回路，其具有用于控制從所述外 部電路流動到所述負載的電流量的雙極性結型晶體管；以及電壓控制回路，其具有用于控 制橫跨所述雙極性結型晶體管的電壓以便使橫跨所述雙極性結型晶體管的電壓最小化的 開關模式電壓變換器。
[0033] 在第三方面的一個實施例中，電流控制回路進一步包括：電流檢測器，其用于檢測 從外部電路流動到負載的電流量；以及電流控制器，其用于將所檢測到的電流量與預設的 電流值比較，以及用于將控制信號輸出到雙極性結型晶體管，以控制雙極性結型晶體管的 輸出電流，從而控制從外部電路流動到負載的電流，以使該電流量大體上與預設的電流值 相匹配。
[0034] 在第三方面的一個實施例中，電壓控制回路進一步包括：電壓傳感器，其用于檢測 橫跨雙極性結型晶體管的電壓；以及電壓控制器，其用于將所檢測到的橫跨雙極性結型晶 體管的電壓與預設的電壓值比較，以及用于將控制信號輸出到開關模式電壓變換器，以控 制開關模式電壓變換器的輸出電壓（例如，通過控制開關頻率和/或占空比），從而控制橫 跨雙極性結型晶體管的電壓，以使該電壓大體上與預設的電壓值相匹配。
[0035] 在第三方面的一個實施例中，負載包括電池或電阻組件。
[0036] 根據本發明的第四方面，提供一種雙向電流控制裝置，其用于控制從外部電路傳 遞到負載或從負載傳遞到外部電路的電流，該雙向電流控制裝置包括：電流控制回路，其具 有兩個并聯連接的雙極性結型晶體管，每一個所述雙極性結型晶體管都設置成使得電流在 一個方向上流動，所述雙極性結型晶體管用于控制從所述外部電路流動到所述負載或從所 述負載流動到所述外部電路的電流量；以及電壓控制回路，其用于控制橫跨所述雙極性結 型晶體管中的至少一個的電壓以使所述橫跨至少一個雙極性結型晶體管的電壓最小化的 開關模式電壓變換器。
【附圖說明】
[0037] 現將參考附圖并通過展示例的方式來描述本發明的實施方式，其中：
[0038] 圖IA展示出了一個基本的電流源的電路圖；
[0039] 圖IB展示出了 一個基