[实用新型]一种高摆幅可编程电流源

说明书

技术领域

本实用新型属于电流源，具体涉及一种高摆幅可编程电流源。

背景技术

在高压电源领域，需要电流大小可调、输出电流恒定的电流源时，一般实现方法如图1所示的可编程电流源电路。首先产生一路基准参考电流，然后通过电流镜，产生多路与基准参考电流成比例的镜像电流，通过开关控制，选择一路或者多路镜像电流，产生所需大小的电流。

图2为现有可编程电流源的基准电路100和镜像电路101的电路图。基准电路100由高压PMOS管M1和M2组成。基准参考电流IREF流过基准电路100，产生电流镜管栅端偏置电压VBIAS、级联管栅端偏置电压VCAS。镜像电路101，由高压PMOS管M3、M4、M5组成。M3为电流镜管，电流镜管栅端偏置电压VBIAS为M3提供栅端偏置电压，使得M3工作在饱和区，根据公式，M3的漏端输出电流：Id=0.5K′(W/L)(Vgs-Vth)²(1+λVds)，只要Vgs和Vds不变，输出电流Id不变。M4为级联管，使得电流源输出端IOUT电压变化时，M3的漏源电压Vds基本不变，用于增加电流源的输出阻抗，提高输出电流稳定性。M5为开关管，用于选择镜像电路101是否接入可编程电流源，控制电流源的电流大小。

上述传统的高压电源域可编程电流源存在输出摆幅受限的问题。分析其原因：一是高压管的阈值电压比低压管的阈值电压大，在满足相同电流精度和良率的情况下，高压管所需的饱和压降Vds更大；二是开关管加在电流通路上，要消耗电压降。假设电源电压VCC为9V，高压PMOS管阈值电压Vth为1.5V，电流源输出摆幅最高为：VCC-Vds_BIAS-Vds_CAS-Vds_switch，其中，Vds_BIAS为电流镜管的漏源电压，Vds_CAS为级联管的漏源电压，Vds_switch为开关管的漏源电压。要使各器件工作在饱和区，临界状态下：Vds_BIAS=1V、Vds_CAS=0.5V、Vds_switch=0.3V，负载上的压降最高为：VCC-1V-0.5V-0.3V=7.2V，负载电阻为4KΩ时，电流源无法提供所需的2mA电流。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种高摆幅可编程电流源，以增加可编程电流源的输出摆幅，使其在输出电流不同、负载情况不同的情况下，尽量保持可编程电流源输出电流的稳定性。

实现本实用新型目的采用的技术方案如下：

本实用新型提供的高摆幅可编程电流源，包括基准电路、镜像电路、保护电路；

所述基准电路由第一低压PMOS管和第一、二高压PMOS管组成；第一高压PMOS管的源端接电源电压，漏端和栅端与第二高压PMOS管的栅端连接在一起接级联管栅端偏置电压；第一低压PMOS管的源端接电源电压，栅端和第二高压PMOS管的漏端连接在一起接电流镜管栅端偏置电压，漏端接第二高压PMOS管的源端；

所述镜像电路由第二低压PMOS管、第三、四、五、六、七高压PMOS管组成；第二低压PMOS管的源端接电源电压，栅端接第四、五高压PMOS管的漏端，漏端接第三高压PMOS管的源端；第三高压PMOS管的栅端接第六、七高压PMOS管的漏端，漏端接电流源输出；

所述保护电路由第八、九高压PMOS管组成，跨接在第二低压PMOS管的源端和栅端之间；第八高压PMOS管的源端接电源电压，漏端和栅端连到第九高压PMOS管的源端；第九高压PMOS管的漏端和栅端连在一起接电流镜管栅端偏置电压。