电流控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电流控制装置，并具体地但非排他地涉及无损有源电流源和/或电流 吸收器。
【背景技术】
[0002] 电流控制电路通常设置在电流源和电路之间，以用于从电路吸收电流，或用于将 电流传递到电路。理想的电流控制电路可调节电流源与电路之间的电流，从而提供快速的 动态响应、低噪声、以及高能效的电流控制。
[0003] 目前，这些电流控制电路利用线性型的串联电源设备（linear type series-pass device)或利用开关模式电源（switched-mode power supply)以控制电流。
[0004] 线性型的线性电源设备一般可提供快速的动态响应、小的输出波纹电流和低的输 出噪声，且它们不需要输出滤波器。然而，线性电源设备存在低能效和较低的能量密度的问 题。此外，线性电源设备仅允许单向的能量流动，这在双向操作中是不理想的。
[0005] 另一方面，开关模式电源通常具有高能效和比较高的能量密度，且由于它们允许 双向操作，因此相同的电路可被同时用作电流源和电流吸收器。然而，开关模式电源具有比 较慢的动态响应、比较大的输出波纹电流和相对高的开关噪声。另外，开关模式电源往往需 要比较大的输出滤波器。
[0006] 本发明的目的是为了解决该需要，或者更具体地，提供改进的电流控制装置以用 于调节电流源与电路之间的电流。
【发明内容】
[0007] 根据本发明的第一方面，提供一种电流控制装置，其用于调节在负载与外部电路 之间流动的电流，该电流控制装置包括：电流控制回路，其具有用于控制在负载与外部电路 之间流动的电流量；以及电压控制回路，其具有用于控制横跨电流调节器两端的电压的电 压调节器。
[0008] 在第一方面的一个实施例中，电压控制回路用于控制横跨电流调节器的电压，以 使横跨电流调节器的电压最小化。
[0009] 在第一方面的一个实施例中，电流控制装置用于调节从负载传递到外部电路或从 外部电路传递到负载的电流量。
[0010] 在第一方面的一个实施例中，电流控制回路用于控制在负载与外部电路之间流动 的电流，以使电流量大体上与预设的电流值匹配。
[0011] 在第一方面的一个实施例中，电流控制回路进一步包括：电流检测器，其用于检测 在负载与外部电路之间流动的电流量；和电流控制器，其用于将所检测到的电流量与预设 的电流值比较，以及用于将控制信号输出到电流调节器，以控制电流调节器的输出电流，从 而控制在负载与外部电路之间流动的电流，以使该电流量大体上与预设的电流值相匹配。
[0012] 在第一方面的一个实施例中，电压控制回路用于控制横跨电流调节器的电压，以 使横跨电流调节器的电压大体上与预设的电压值相匹配。
[0013] 在第一方面的一个实施例中，电压控制回路进一步包括：电压传感器，其用于检 测横跨电流调节器的电压；以及电压控制器，其用于将所检测到的横跨电流调节器的电压 与预设的电压值比较，并用于将控制信号输出到电压调节器以控制电压调节器的输出电压 (例如，通过控制开关频率和/或占空比），从而控制横跨电流调节器的电压，以使该电压大 体上与预设的电压值相匹配。
[0014] 在第一方面的一个实施例中，电压调节器的输出电压被控制成大体上与横跨外部 电路的电压相匹配。
[0015] 在第一方面的一个实施例中，电流调节器包括线性型的电源装置。
[0016] 在第一方面的一个实施例中，电流调节器包括双极性结型晶体管。
[0017] 在第一方面的一个实施例中，在负载与外部电路之间流动的电流为双极性结型晶 体管的集电极电流。
[0018] 在第一方面的一个实施例中，电流控制器用于控制双极性结型晶体管的基极电流 量，以控制双极性结型晶体管的集电极电流量。
[0019] 在第一方面的一个实施例中，电流控制器包括比例积分（PI)控制器。
[0020] 在第一方面的一个实施例中，电压调节器包括开关模式电压变换器。
[0021] 在第一方面的一个实施例中，电压传感器用于检测双极性结型晶体管的集-射极 电压；以及电压控制器用于控制开关模式电压变换器的输出电压（例如，通过控制开关频 率和/或占空比），以使双极性结型晶体管的集-射极电压最小化。
[0022] 在第一方面的一个实施例中，开关模式电压变换器包括降压变换器，其具有 MOSFET开关，以用于控制双极性结型晶体管的集-射极电压。
[0023] 在第一方面的一个实施例中，负载包括电池或电阻组件。
[0024] 在第一方面的一个实施例中，电流控制装置用于同时调节从负载传递到外部电路 的电流量和从外部电路传递到负载的电流量。
[0025] 在第一方面的一个实施例中，电压调节器包括双向开关模式电压变换器。
[0026] 在第一方面的一个实施例中，电流调节器包括并联连接的两个单方向线性电源设 备，单方向线性电源设备中的每一个用于使得电流在其中一个方向上流动。也就是说，两个 单方向线性电源设备使得电流在不同的方向上流动。
[0027] 在第一方面的一个实施例中，电压传感器用于检测横跨两个单方向线性电源设备 的电压。
[0028] 在第一方面的一个实施例中，两个单方向线性电源设备为双极性结型晶体管。
[0029] 根据本发明的第二方面，提供一种电流源控制装置，其用于调节从电源传递到外 部电路的电流，电流源控制装置包括：电流控制回路，其用于控制从所述电源流动到所述外 部电路的电流量的双极性结型晶体管；电压控制回路，其用于控制横跨所述双极性结型晶 体管的电压以使横跨所述双极性结型晶体管的电压最小化的开关模式电压变换器。
[0030] 在第二方面的一个实施例中，电流控制回路进一步包括：电流检测器，其用于检测 从电源流动到外部电路的电流量；以及电流控制器，其用于将所检测到的电流量与预设的 电流值比较，以及用于将控制信号输出到双极性结型晶体管，以控制双极性结型晶体管的 输出电流，从而控制从电源流动到外部电路的电流，以使该电流量大体上与预设的电流值 相匹配。
[0031] 在第二方面的一个实施例中，电压控制回路进一步包括：电压传感器，其用于检测 横跨双极性结型晶体管的电压；以及电压控制器，其用于将所检测到的横跨双极性结型晶 体管的电压与预设的电压值比较，以及用于将输出信号输出到开关模式电压变换器，以控 制开关模式电压变换器的输出电压（例如，通过控制开关频率和/或占空比），从而控制横 跨双极性结型晶体管的电压以使该电压大体上与预设的电压值相匹配。
[0032] 根据本发明的第三方面，提供一种电流吸收器控制装置，其用于调节从外部电路 传递到负载的电流，该电流吸收器控制装置包括：电流控制回路，其具有用于控制从所述外 部电路流动到所述负载的电流量的双极性结型晶体管；以及电压控制回路，其具有用于控 制横跨所述双极性结型晶体管的电压以便使横跨所述双极性结型晶体管的电压最小化的 开关模式电压变换器。
[0033] 在第三方面的一个实施例中，电流控制回路进一步包括：电流检测器，其用于检测 从外部电路流动到负载的电流量；以及电流控制器，其用于将所检测到的电流量与预设的 电流值比较，以及用于将控制信号输出到双极性结型晶体管，以控制双极性结型晶体管的 输出电流，从而控制从外部电路流动到负载的电流，以使该电流量大体上与预设的电流值 相匹配。
[0034] 在第三方面的一个实施例中，电压控制回路进一步包括：电压传感器，其用于检测 横跨双极性结型晶体管的电压；以及电压控制器，其用于将所检测到的横跨双极性结型晶 体管的电压与预设的电压值比较，以及用于将控制信号输出到开关模式电压变换器，以控 制开关模式电压变换器的输出电压（例如，通过控制开关频率和/或占空比），从而控制横 跨双极性结型晶体管的电压，以使该电压大体上与预设的电压值相匹配。
[0035] 在第三方面的一个实施例中，负载包括电池或电阻组件。
[0036] 根据本发明的第四方面，提供一种双向电流控制装置，其用于控制从外部电路传 递到负载或从负载传递到外部电路的电流，该双向电流控制装置包括：电流控制回路，其具 有两个并联连接的双极性结型晶体管，每一个所述双极性结型晶体管都设置成使得电流在 一个方向上流动，所述双极性结型晶体管用于控制从所述外部电路流动到所述负载或从所 述负载流动到所述外部电路的电流量；以及电压控制回路，其用于控制横跨所述双极性结 型晶体管中的至少一个的电压以使所述横跨至少一个双极性结型晶体管的电压最小化的 开关模式电压变换器。
【附图说明】
[0037] 现将参考附图并通过展示例的方式来描述本发明的实施方式，其中：
[0038] 图IA展示出了一个基本的电流源的电路图；
[0039] 图IB展示出了 一个基