一种功率开关过流检测电路及电流检测电路制造技术

本发明专利技术公开了一种功率开关过流检测电路及电流检测电路，过流检测电路包括功率开关、镜像开关、参考电流源、高端比较器，电流检测电路还包括状态机，镜像开关的输入端及驱动端分别与功率开关的输入端及驱动端连接，镜像开关的输出端连接参考电流源及高端比较器的第一输入端，功率开关的输出端连接高端比较器的第二输入端，高端比较器的输出端连接状态机，状态机用于根据高端比较器的输出信号控制参考电流大小及输出电流检测结果。本发明专利技术无外部精密电阻，能够大幅减少热损耗，电路极简单，信号链路短，累积失配小，最终误差小，成本低。成本低。成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种功率开关过流检测电路及电流检测电路


[0001]本专利技术属于电流检测
，尤其涉及一种功率开关过流检测电路及电流检测电路。

技术介绍

[0002]功率管在供电过程中难免遇到大电流的场景，如输出被误短接到地，这需要做过流保护。再如，现有供电设备需要实时检测负载电流的大小，这需要做电流检测。因此在现实生活中，电流检测技术必不可少。
[0003]现有技术一，如图1所示，通过在功率管输出端串接一个精密电阻，输出电流流过电阻产生压降，该压降经过放大后由ADC采样转换为数据输出。其缺点是输出电阻上流过电流产生了热损耗，而且输出电流越大损耗越大。其次，为减少热损耗，该电阻阻值小，导致电阻两端产生的压降也小，因此电流检测的误差大。
[0004]现有技术二，如图2所示，通过电流镜像转换电路将功率管的电流镜像到一个电阻上，实现输出电流到电压的转换，然后经过放大后做ADC采样并转换为数据输出。其缺点是，为使电流镜像更精确，镜像电路结构复杂。其次，需要先转换为电压再做ADC转换，信号链路长，而且ADC增加成本。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：为了解决现有技术中功率开关的电流检测存在损耗大成本大的问题，本专利技术提供一种功率开关过流检测电路及电流检测电路。
[0006]技术方案：一种功率开关电流检测电路，包括功率开关、镜像开关、参考电流源、高端比较器及状态机，镜像开关的输入端及驱动端分别与功率开关的输入端及驱动端连接，镜像开关的输出端连接参考电流源及高端比较器的第一输入端，功率开关的输出端连接高端比较器的第二输入端，高端比较器的输出端连接状态机，状态机用于根据高端比较器的输出信号控制参考电流大小及输出电流检测结果。
[0007]进一步地，所述状态机采用二分法或者按顺序依次查找的方法不断调节参考电流，得到电流检测值。
[0008]进一步地，所述参考电流源为数控参考电流源，状态机通过输出控制字控制参考电流大小。
[0009]进一步地，所述镜像开关与功率开关为同型MOS管或三极管。
[0010]进一步地，还包括电平转换器，所述电平转换器的输入端与高端比较器的输出端连接，电平转换器的输出端与状态机输入端连接。
[0011]一种功率开关过流检测电路，包括功率开关、镜像开关、参考电流源及高端比较器，镜像开关的输入端及驱动端分别与功率开关的输入端及驱动端连接，镜像开关的输出端连接参考电流源及高端比较器的第一输入端，功率开关的输出端连接高端比较器的第二输入端，高端比较器的输出端输出过流检测结果。
[0012]进一步地，还包括电平转换器，所述电平转换器的输入端与高端比较器的输出端连接。
[0013]进一步地，所述镜像开关与功率开关为同型MOS管或三极管。
[0014]一种功率开关电流检测方法，使用上述的功率开关电流检测电路，包括以下步骤：步骤一：设功率开关输出电流为I
OUT
，功率开关的宽长比与镜像开关的宽长比的比例为N:1；参考电流值由状态机输出的控制字决定，设控制字为i，i的取值范围为[min,max]，min=p，max=q，控制字为i时的参考电流值为I
REF
[i]，I
REF
[i]的值随i增大而增大；步骤二：对控制字赋值i= integer((min+max)/2)，状态机输出i控制参考电流源输出相应的参考电流；步骤三：判断是否I
REF
＜I
OUT
/N，若是，则min= integer((min+max)/2)；否则， max= integer((min+max)/2)；步骤四：判断是否max
‑
min≤1，若否，返回步骤二；若是，则i= integer( (min+max)/2)，I
OUT
=I
REF
[i]×
N，输出I
OUT
的值。
[0015]一种功率开关电流检测方法，使用上述的功率开关电流检测电路，包括以下步骤：步骤一：设功率开关输出电流为I
OUT
，功率开关的宽长比与镜像开关的宽长比的比例为N:1；参考电流值由状态机输出的控制字决定，设控制字为i，i的取值范围为[p,q]，控制字为i时的参考电流值为I
REF
[i]，I
REF
[i]的值随i增大而增大,初始设置i=p或i=q；步骤二：状态机输出i控制参考电流源输出相应的参考电流，对于i的初始值不同分为两种情况执行：若初始值i=p，判断是否I
REF
[i]＜I
OUT
/N，若是，则i=i+1,并循环执行步骤二；否则，I
OUT
=(I
REF
[i
‑
1]+I
REF
[i])/2
×
N；若初始值i=q，判断是否I
REF
[i]＞I
OUT
/N，若是，则i=i
‑
1,并循环执行步骤二；否则，I
OUT
=(I
REF
[i]+I
REF
[i+1])/2
×
N。
[0016]有益效果：本专利技术提供一种功率开关过流检测电路及电流检测电路，相比较现有技术在输出端串联电阻的方法而言，无外部精密电阻，能够大幅减少热损耗；电路极简单。相比较现有技术通过电流镜像后转换为电压，再经放大后ADC转换得到检测结果的方法而言，不需要复杂的电流镜像电路，如钳位用的运放等，直接用比较器作比较，信号链路短，累积失配小，最终误差小；无需ADC，而是由状态机直接转换为数字信号输出，成本大大降低。加入状态机的电流检测电路，可以检测得到功率开关输出的电流值，误差小；对于无状态机的过流检测电路，可以根据需要设定参考电流的大小，准确地判断功率开关的输出电流是否超过预设的最大输出电流阈值，电路简单，结果准确，成本低廉。
附图说明
[0017]图1为现有技术一功率开关的电流检测电路的原理框图；图2为现有技术二功率开关的电流检测电路的原理框图；图3为实施例一功率开关的电流检测电路的原理框图；图4为实施例一电路检测方法的流程图；图5为实施例二电路检测方法的流程图；图6为实施例三功率开关的过流检测电路的原理框图；
图7为实施例三功率开关为PMOS管的原理框图；图8为实施例四功率开关为NMOS管的原理框图。
具体实施方式
[0018]下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步解释说明。
[0019]实施例一：一种功率开关电流检测电路，如图3所示，包括功率开关、镜像开关、参考电流源、高端（电源端）比较器、电平转换器及状态机，镜像开关的输入端及驱动端分别与功率开关的输入端及驱动端连接，镜像开关的输出端连接参考电流源及高端比较器的第一输入端，功率开关的输出端连接高端比较器的第二输入端，高端比较器的输出端经电平转换器连接状态机，状态机用于根据电平转换器的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率开关电流检测电路，其特征在于，包括功率开关、镜像开关、参考电流源、高端比较器及状态机，镜像开关的输入端及驱动端分别与功率开关的输入端及驱动端连接，镜像开关的输出端连接参考电流源及高端比较器的第一输入端，功率开关的输出端连接高端比较器的第二输入端，高端比较器的输出端连接状态机，状态机用于根据高端比较器的输出信号控制参考电流大小及输出电流检测结果。2.根据权利要求1所述的功率开关电流检测电路，其特征在于，所述状态机采用二分法或者按顺序依次查找的方法不断调节参考电流，得到电流检测值。3.根据权利要求1或2所述的功率开关电流检测电路，其特征在于，所述参考电流源为数控参考电流源，状态机通过输出控制字控制参考电流大小。4.根据权利要求1或2所述的功率开关电流检测电路，其特征在于，所述镜像开关与功率开关为同型MOS管或三极管。5.根据权利要求1或2所述的功率开关电流检测电路，其特征在于，还包括电平转换器，所述电平转换器的输入端与高端比较器的输出端连接，电平转换器的输出端与状态机输入端连接。6.一种功率开关过流检测电路，其特征在于，包括功率开关、镜像开关、参考电流源及高端比较器，镜像开关的输入端及驱动端分别与功率开关的输入端及驱动端连接，镜像开关的输出端连接参考电流源及高端比较器的第一输入端，功率开关的输出端连接高端比较器的第二输入端，高端比较器的输出端输出过流检测结果。7.根据权利要求6所述的功率开关过流检测电路，其特征在于，还包括电平转换器，所述电平转换器的输入端与高端比较器的输出端连接。8.根据权利要求6或7所述的功率开关过流检测电路，其特征在于，所述镜像开关与功率开关为同型MOS管或三极管。9.一种功率开关电流检测方法，使用如权利要求1
‑
5任一所述的功率开关电流检测电路，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：设功率开关输出电流为I
OUT
，功率开关的宽长比与镜像开关的宽长比的比例为N:1；参考电流值由状态机输出的控制字决定，设控制字为i，i的取值范围为[min,max]，min=p，max=q，控制字为i时的参考电流值为I
REF
[i]，I
REF
[i]的值随i增大而增大；步骤二：对控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：王春华，
申请(专利权)人：南京沁恒微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：