具有电流传感器的电路及电流调节电路制造技术

本实用新型专利技术涉及具有电流传感器的电路及电流调节电路。在一种形式中，本公开提供了一种具有电流感测元件的电路，其包括电流感测元件、目标信号发生器和误差信号发生器。该电流感测元件具有第一端子和第二端子并且适于耦接在其电流将被感测的电流路径中。当电流感测元件传导目标电流时，该目标信号发生器生成用于表示电流感测元件的状况的目标信号。该误差信号发生器具有用于响应于流过电流感测元件的电流和所述目标信号这两者来提供误差信号的输出端。在另一种形式中，电流调节电路包括电流传导元件诸如螺线管，以及与电流传导元件和电流感测元件串联耦接的电流控制元件。

Circuit and current regulating circuit with current sensor

The utility model relates to a circuit with a current sensor and a current regulating circuit. In one form, the present disclosure provides a circuit with a current sensing element, which includes a current sensing element, a target signal generator and an error signal generator. The current sensing element has a first terminal and a second terminal and is adapted to be coupled to the current path whose current will be sensed. When the current sensing element conducts the target current, the target signal generator generates a target signal for representing the status of the current sensing element. The error signal generator has an output terminal for providing an error signal in response to the current flowing through the current sensing element and the target signal. In another form, a current regulating circuit includes a current conducting element, such as a solenoid, and a current control element coupled to a current conducting element and a current sensing element.

【技术实现步骤摘要】
具有电流传感器的电路及电流调节电路
本专利申请整体涉及电传感器，并且更具体地涉及具有电流传感器的电路和使用电流感测元件的电流调节电路。
技术介绍
各种机电系统使用螺线管来切换或致动高电流电路。例如，在汽车中，传输系统使用换档手柄来机械地激活螺线管以接合一组齿轮。在另一个示例中，点火钥匙或按钮使用螺线管来接合起动电机。在又一个示例中，防抱死制动系统(ABS)以受控的方式电子接合汽车制动器，以防止车轮抱死和打滑。这些系统中的电子控制器需要精确地调节通过螺线管的电流的量。例如，用于传输系统的传输控制单元(TCU)可将螺线管电流调节到1-2安培(A)，其中准确度为约1.5％或更小。电子控制器沿反馈回路使用电流感测元件来进行调节，以执行准确的电流调节。设计既便宜又能实现所需准确度的电流感测元件是困难的。例如，典型的电流感测元件电路通过测量与螺线管串联连接的低值电阻器两端的电压来检测电流。如果电阻器的值为基本上恒定的，则所测得的电压与具有所需准确度的电流成比例。然而，感测电阻器的值随温度改变并且在其工作寿命中改变。此外，当电阻器与便宜的半导体集成电路中的其他组件组合时，这些方差变得更差。此外，用于测量电压的放大器也可受到不准确度的各种来源的影响，诸如在以大的共模电压和温度漂移进行操作时的增益准确度。为了克服这些问题，已知的电流感测元件已使用各种修整和校准技术，但这些技术增加了系统复杂性和成本。
技术实现思路
根据本专利申请的一个方面，提供一种具有电流传感器的电路，所述电流传感器包括：电流感测元件，所述电流感测元件具有第一端子和第二端子并且适于耦接在其电流将被感测的电流路径中；目标信号发生器，所述目标信号发生器用于在所述电流感测元件传导目标电流时生成用于表示所述电流感测元件的状况的目标信号；和误差信号发生器，所述误差信号发生器具有用于响应于流过所述电流感测元件的电流和所述目标信号来提供误差信号的输出端。在一个实施方案中，所述电流感测元件包括：感测电阻器。在一个实施方案中，所述电流感测元件包括感测晶体管的电流传导元件；并且所述目标信号发生器包括所述感测晶体管的漏极感测元件。在一个实施方案中，当所述电流感测元件传导所述目标电流时，所述目标信号发生器生成用于表示跨所述电流感测元件两端的电压降的目标电压。在一个实施方案中，所述目标信号发生器具有耦接到所述电流感测元件的所述第一端子和所述第二端子中的一者的第一端子、用于接收参考电压的第二端子以及用于提供所述目标信号的第三端子；并且所述目标信号发生器包括：电流源，所述电流源具有用于接收参考电压的第一端子以及用于提供目标电流的第二端子；和匹配的电阻器，所述匹配的电阻器具有耦接到所述电流源的第二端子的第一端子，以及耦接到所述电流感测元件的第一端子和第二端子中的对应一者的第二端子，其中所述匹配的电阻器具有与所述电流感测元件的电阻匹配的电阻。在一个实施方案中，所述目标信号发生器包括：数模转换器，所述数模转换器具有用于接收参考电压的第一端子、用于接收输入代码的第二端子、耦接到电流感测元件的第三端子以及用于提供所述目标电流的输出端子。在一个实施方案中，所述电路为电流调节电路，所述电路还包括：电流传导元件，所述电流传导元件具有耦接到第一电源电压端子的第一端子以及耦接到所述电流传感器的第一端子的第二端子；电流控制元件，所述电流控制元件具有控制电极、耦接到所述电流传导元件的第二端子的第一端子以及耦接到第二电源电压端子的第二电流电极；和控制电路，所述控制电路具有耦接到所述误差信号发生器的输出端的输入端以及用于向所述电流控制元件的所述控制电极提供控制信号的输出端，其中所述控制电路改变所述控制信号以减小所述误差信号。在一个实施方案中，所述电流传导元件包括螺线管。根据本专利申请的另一个方面，提供一种电流调节电路，所述电流调节电路包括：电流传导元件；电流传感器；和电流控制元件，所述电流控制元件与所述电流传导元件和所述电流传感器串联耦接，并且响应于控制信号而为传导性的，其中所述电流传感器包括：电流感测元件，所述电流感测元件串联耦接在所述电流传导元件和所述电流控制元件之间；减法器，所述减法器用于在所述电流控制元件为传导性时提供用于表示由所述电流感测元件所传导的电流和目标电流之间的差值的误差信号；和积分器，所述积分器用于通过对所述误差信号进行积分来形成经积分的误差信号。在一个实施方案中，所述电流调节电路还包括：控制电路，所述控制电路具有用于接收所述经积分的误差信号的输入端以及用于提供所述控制信号的输出端。根据本专利申请提供的具有电流传感器的电路以及电流调节电流，其中的电流感测元件提供了优于已知的电流感测元件设计以及优于使用它们的电流调节电路的各种优点。首先，通过从测量信号减去目标信号并且基于误差信号调节回路，电流调节电路避免对高准确度、昂贵组件诸如高准确度电阻器的需要。唯一需要的是目标信号发生器中的组件(诸如电阻器)与在电流感测元件中所使用的组件匹配。因此，可使用便宜并且可能集成的组件。第二，电流调节电路不会经历显著的温度和寿命灵敏度。因为它们为匹配的，因此电流感测元件和目标信号发生器可随温度并且在其寿命中漂移，但是它们的漂移将趋于匹配并因此相互抵消。第三，通过生成误差信号作为测量信号和目标信号之间的差值，电流感测元件避免由浮动参考所引起的问题。附图说明图1以局部框图和局部示意图形式示出了根据现有技术的电流调节电路；图2以局部框图和局部示意图形式示出了根据实施方案的电流调节电路；图3以局部框图和局部示意图形式示出了根据图2的电流调节电路的实施方案的电流调节电路；图4以局部框图和局部示意图形式示出了根据图2的电流调节电路的另一实施方案的电流调节电路；图5以局部框图和局部示意图形式示出了适于在电流调节电路中使用的积分器；图6以局部框图和局部示意图形式示出了根据图2的电流调节电路的又一实施方案的电流调节电路；图7以示意图形式示出了电流调节电路的一部分，其示出了目标信号发生器的第一形式；图8以示意图形式示出了电流调节电路的一部分，其示出了目标信号发生器的第二形式；图9以示意图形式示出了适于在图3、图7和图8的目标信号发生器中使用的分段电阻器；图10以框图形式示出了适于在图3、图4和图6-图8的目标信号发生器使用中的电流源；图11以框图形式示出了适于在图7和图8的目标信号发生器中使用的电压源；图12以局部框图和局部示意图形式示出了根据图2的电流调节电路的另一实施方案的电流调节电路；图13以局部框图和局部示意图形式示出了根据图2的电流调节电路的又一实施方案的电流调节电路；图14以框图形式示出了可在图2的电流调节电路中使用的第一数字转换器电路；图15以框图形式示出了可在图2的电流调节电路中使用的第二数字转换器电路；图16以局部框图和局部示意图形式示出了可在图2的电流调节电路中使用的第三数字转换器电路；图17以局部框图和局部示意图形式示出了可在图2的电流调节电路中使用的第四数字转换器电路；并且图18以示意图形式示出了可在图4、图6、图12和图13的电流调节电路中的任一电流调节电路中使用的感测晶体管。在下面的描述中，在不同的附图中使用相同的参考数字来指示相同或类似的项目。除非另有说明，否则字词“耦接”及其相关联的动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有电流传感器的电路，其特征在于，所述电流传感器包括：电流感测元件，所述电流感测元件具有第一端子和第二端子并且适于耦接在其电流将被感测的电流路径中；目标信号发生器，所述目标信号发生器用于在所述电流感测元件传导目标电流时生成用于表示所述电流感测元件的状况的目标信号；和误差信号发生器，所述误差信号发生器具有用于响应于流过所述电流感测元件的电流和所述目标信号来提供误差信号的输出端。

【技术特征摘要】
2016.10.19 US 15/297,3241.一种具有电流传感器的电路，其特征在于，所述电流传感器包括：电流感测元件，所述电流感测元件具有第一端子和第二端子并且适于耦接在其电流将被感测的电流路径中；目标信号发生器，所述目标信号发生器用于在所述电流感测元件传导目标电流时生成用于表示所述电流感测元件的状况的目标信号；和误差信号发生器，所述误差信号发生器具有用于响应于流过所述电流感测元件的电流和所述目标信号来提供误差信号的输出端。2.根据权利要求1所述的电路，其中所述电流感测元件包括：感测电阻器。3.根据权利要求1所述的电路，其中：所述电流感测元件包括感测晶体管的电流传导元件；并且所述目标信号发生器包括所述感测晶体管的漏极感测元件。4.根据权利要求1所述的电路，其中当所述电流感测元件传导所述目标电流时，所述目标信号发生器生成用于表示跨所述电流感测元件两端的电压降的目标电压。5.根据权利要求4所述的电路，其中：所述目标信号发生器具有耦接到所述电流感测元件的所述第一端子和所述第二端子中的一者的第一端子、用于接收参考电压的第二端子以及用于提供所述目标信号的第三端子；并且所述目标信号发生器包括：电流源，所述电流源具有用于接收参考电压的第一端子以及用于提供目标电流的第二端子；和匹配的电阻器，所述匹配的电阻器具有耦接到所述电流源的第二端子的第一端子，以及耦接到所述电流感测元件的第一端子和第二端子中的对应一者的第二端子，其中所述匹配的电阻器具有与所述电流感测元件的电阻匹配的电阻。6.根据权利要求4所述的电路，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：JP·埃格蒙特，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：新型
国别省市：美国,US