形成电流感测电路的方法及其结构技术

在一个实施例中，电流感测电路以一对串联的开关形成，所述串联开关用于导引负载电流并形成电流感测信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及电子学，更具体地，涉及形成半导体器件的方法 及结构。
技术介绍
以前，半导体工业利用各种方法和结构来形成用于电源控制器的 电流感测电路。电流感测电路一般接收负栽电流，其由电源控制器调 节并施加至连接到电源控制器的负栽。电流感测电路一般使负栽电流 流过感测电阻器，并且感测电阻器形成表示负栽电流值的电压。在一 些情况中，期望使用多个感测电阻器以便在负栽电流的不同值之间进 行选择。通常，晶体管与感测电阻器串联以导引通过感测电阻器和晶体管的负栽电流。在具有MP1517部件号的升压型变换器的数据页中 公开了这样的电流感测电路的一个例子，该升压变换器由加利福尼亚 州的Los Gatos的Monolithic Power Systems 7>司制造。在大部分情 况下，提供至电源控制器的感测电压的值经常变化，并在负栽电流值 中产生误差。因此，期望有一种电流感测电路，其形成更准确地表示负栽电流 值的电流感测信号。附图说明图1简要示出了具有根据本专利技术的电流感测电路的电源系统的一部分的实施例；图2简要示出了包括根据本专利技术的功率系统的一部分的半导体 器件的放大平面视图。为了说明的简单和明了，图中的元件不一定按照比例，并且在不同的图中相同的参考号代表相同的元件。此外，为了说明的简要，省 略了众所周知的步骤和元件的说明和细节。这里使用的栽流电极(current carrying electrode )是指器件的元件，例如MOS晶体管的 源极或漏极、或双极晶体管的发射极或集电极、或二极管的正极或负 极，其承载通过该器件的电流，控制电极是指器件的元件，例如MOS 晶体管的栅极或者双极晶体管的基极，其控制通过该器件的电流。虽 然这里把器件解释为确定的N沟道或P沟道器件，本领域的普通技术 人员应认识到，根据本专利技术，互补器件也是可能的。本领域的普通技 术人员应认识到，这里使用的词汇"在…期间"、"在...的时候"、以及 "当...时，，不是表示一旦开始操作马上就会出现反应的准确术语，而是 可能会在被初始操作激起的反应之间有一些微小但合理的延迟，例如 传播延迟。具体实施例方式图1简要示出了电源系统10的一部分的实施例。系统IO包括电 源控制器20，其配置成准确地调节提供至负栽13的负载电流25的值。 系统10在功率输入11和功率返回12之间接收功率.施加在输入11 和返回12之间的电压一般为来自诸如电池的DC源的DC电压。在大 部分情况下，感应器16和阻塞二极管(blocking diode)18连接在控制 器20的外部，以帮助提供至负栽13的电流25。电容器n还可以用 于帮助运行负栽13。在优选实施例中，负栽13包括多个串联的发光 二极管(LED),例如LED 14和LED 15。在一些实施例中，二极管 18可以包括在控制器20中。控制器20在分别连接至输入11和返回12的电压输入23和电压 返回24之间接收功率。控制器20—般包括开关控制电路36、电流感 测电路21、和可选的内部调节器或者调节器33。调节器33连接在输 入23和返回24之间以便接收输入电压并在输出34上提供内部工作 电压，该内部工作电压用于运行控制器20的元件，例如开关控制电 路36和电流感测电路21。开关控制电路36 —般为形成开关信号的 PWM控制电路，所述开关信号用于控制诸如晶体管43的功率开关并 调节电流25的值。在其他实施例中，电路36可以为包括脉冲频率调 制器(PFM)的其他类型的公知控制电路。在图1中示出的开关控制 电路36的示例性模块图形式包括时钟发生器或时钟37、参考发生器 或参考45、误差放大器46、斜波发生器或斜波38、 PWM比较器39、 控制块40和晶体管43。如本领域中所公知的，开关控制电路36接收 电流感测信号并响应性地形成开关信号，以控制晶体管43并调节电 流25的值。电路36还可以包括在图1中未示出的其他公知功能，例 如过电压保护、低电压保护、热切断(thermal shut-down)、峰值电流 限制或其他公知功能。电流感测电路21包括控制电路62、第一电流感测开关或晶体管 47、第二电流感测开关或晶体管52、第一耦合开关或晶体管49以及 第二耦合开关或晶体管50。控制电路62配置成接收来自控制输入31 的电流选择控制信号，并响应性地形成第一电流控制信号59和第二 电流控制信号58，信号59和信号58用于将来自节点48的信号耦合 至电路21的输出22或将来自节点51的信号耦合至输出22。控制电 路62 —般包括緩沖器56以及变极器(inverter) 57。在一个实施例 中，电流感测电路21在具有诸如电路36的开关控制电路的半导体基 底上形成.对于这样的实施例，感应器16、电容器17以及二极管18 一般在半导体基底之外。在一些实施例中，晶体管43或开关控制电 路36也可以在半导体基底之外，电路21在该半导体基底上形成。在运行中，施加至输入31的控制信号用于为电流25选择两个不 同值。此外，电路21配置成以导致形成电流25的值的非常精确的控 制的方式形成电流感测信号。开关控制电路36接收耦合至电路21的 输出22的电流感测信号。如本领域中所公知的，开关控制电路36响 应性地启动或禁止晶体管43以增加或减少负载电流25的值。如果晶 体管43被禁止，电流25自感应器16通过二极管18、通过负载13流 至电路36的控制器的电流输入27。如果晶体管43被启动，来自感应 器16的电流通过控制器20的PWM输出26、通过晶体管43流至返回24。当晶体管43被启动时，电容器17为负栽13提供电流。如果晶体管43被禁止，电路21在电路21的输入上接收来自输 入27的电流25。电路21还在输入31上接收电流选择控制信号，并 选择性地启动晶体管47和49或晶体管52和50，以在输出22上形成 电流感测信号。緩沖器56和变极器57形成选择性地启动两对晶体管 中一对的选择器电路。如果输入31上的电流选择控制信号为低，变 极器57的输出上的控制信号59为高，这启动了晶体管47和49,并 且緩冲器56的输出上的控制信号58为低，这禁止了晶体管50和52。 利用电流选择控制信号启动晶体管47选择性地将负栽电流25耦合至 第一电流感测元件或感测电阻器65。电阻器65在控制器20的第一感 测输入28上连接至电路21。电流25通过晶体管47流至节点48，通 过输入28并通过电阻器65流至返回12。流过电阻器65的导引 (steering)电流25在节点48上形成电流感测信号。因为晶体管49还 被电流控制信号选择性地启动，晶体管49将来自节点48的电流感测 信号耦合至输出22。误差放大器46接收电流感测信号，并且开关控 制电路36控制晶体管43以调节负栽电流25的值，使得由放大器46 接收的电流感测信号的值基本上等于来自参考45的参考信号的值。 导引的负栽电流25通过电阻器65在节点48上形成与横跨晶体管47 两端的电压降的值无关的电流感测信号。横跨晶体管47两端的电压 降的值可以根据包括晶体管47的导通电阻或Rdson的值的几个参数 来变化。导通电阻值可以根据各个参数例如温度、晶体管47的栅极-源极电压、以及甚至流过晶体管47的电流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电流感测电路，其包括：输入，其配置成接收来自负载的负载电流；第一开关，其配置成按指定路线将所述负载电流发送至第一感测元件；以及第二开关，其配置成将所述第一感测元件选择性地耦合至配置成调节所述负载电流的值的控制电路。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：休伯特格兰迪，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]