双向高精度NMOS功率管电流采样电路及方法技术

本发明专利技术涉及一种双向高精度NMOS功率管电流采样电路及方法。其包括：采样连接部，包括NMOS功率管M

【技术实现步骤摘要】
双向高精度NMOS功率管电流采样电路及方法


[0001]本专利技术涉及一种电流采样电路及方法，尤其是一种双向高精度NMOS功率管电流采样电路及方法。

技术介绍

[0002]随着传感技术的发展，越来越多的传感器系统使用微电子芯片作为感知物理量的方式；这些传感器系统工作时，将物理量先转换为电压信号或者电流信号，然后利用微电子芯片采样电信号，最后输出到终端。
[0003]上述转换得到的电信号中，电压信号可以直接由ADC采集，电流信号则需要先通过电流采样，将芯片外部的电流转化为芯片可以直接感知的信号。实际中，对电流采样实现方法有多种，可以直接在片外信号通路上串接电阻，但这样会有功耗损失，在电源系统中非常不适合。为了减小功率损失，某些系统中，利用电感的寄生电阻，即RDC采样，但这种电流采样只适合于有电感参与的系统。
[0004]图1中，示出了一种无需片外电阻的电流采样实施情况，图1中，M
P
为NMOS功率管，M
SNS
为采样管，I
SNS
为采样电流，NMOS功率管M
P
的栅极端与采样管M
SNS
的栅极端均接电压V
G_HS
，NMOS功率管M
P
的漏极端与采样管M
SNS
的漏极端均连接电压V1，NMOS功率管M
P
的源极端接电压V2。
[0005]图1中所示的电流采样，通过复制NMOS功率管M
P
的状态，通过采样管M
SNS
可等比例的将电流转换到芯片内部，电流路径无需额外电阻。但所述电流采样的主要缺点是只能针对一个方向的电流，如果电流的方向发生转变，则所述电流采样电路无法正常工作。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种双向高精度NMOS功率管电流采样电路及方法，其在无需额外引入片外电阻的情况下，可实现正负两个方向电流的采样，适应范围广，安全可靠。
[0007]按照本专利技术提供的技术方案，所述双向高精度NMOS功率管电流采样电路，包括：
[0008]采样连接部，包括NMOS功率管M
P
以及用于复制NMOS功率管M
P
状态的采样管M
SNS
，采样管M
SNS
的漏极端、NMOS功率管M
P
的漏极端均连接电压V1，NMOS功率管M
P
的源极端接电压V2；
[0009]误差放大部，与采样连接部内NMOS功率管M
P
的源极端以及采样管M
SNS
的源极端适配连接，用于对采样管M
SNS
源极端的电压进行环路控制，以使得采样管M
SNS
源极端的电压V
SNS
与NMOS功率管M
P
源极端的电压V2保持一致；
[0010]电流输出部，与误差放大部适配连接，误差放大部基于电压V1与电压V2的状态提供采样管M
SNS
的方向电流时，所述电流输出部基于所述误差放大部提供采样管M
SNS
的方向电流状态输出所需的采样电流；其中，误差放大部所提供采样管M
SNS
的方向电流与流过NMOS管M
P
的电流方向相一致。
[0011]所述误差放大部包括直流偏置电源、第一环路控制电流提供电路以及第二环路控
制电流提供电路，其中，
[0012]第一环路控制电流提供电路、第二环路控制电流提供电路与直流偏置电源适配电连接；
[0013]电压V1大于电压V2时，第一环路控制电流提供电路控制采样管M
SNS
源极端的电压V
SNS
与NMOS功率管M
P
源极端的电压V2保持一致，且提供从电压V1流向采样管M
SNS
源极端的方向电流；
[0014]电压V1小于电压V2时，第二环路控制电流提供电路控制采样管M
SNS
源极端的电压V
SNS
与NMOS功率管M
P
源极端的电压V2保持一致，且提供从采样管M
SNS
源极端流向电压V1的方向电流。
[0015]所述直流偏置电源包括PMOS管M
P3
、PMOS管M
P4
、PMOS管M
P5
、PMOS管M
P6
、PMOS管M
P7
以及PMOS管M
P8
，其中，
[0016]PMOS管M
P3
的源极端、PMOS管M
P4
的源极端、PMOS管M
P6
以及PMOS管M
P7
的源极端均与浮动电压V
FLY_VDD
连接，PMOS管M
P3
的栅极端、PMOS管M
P3
的漏极端、PMOS管M
P6
的栅极端以及PMOS管M
P7
的栅极端通过电流源I2与NMOS管M
N6
的漏极端、NMOS管M
N6
的栅极端以及NMOS管M
N7
的栅极端连接；
[0017]PMOS管M
P4
的栅极端与PMOS管M
P4
的漏极端、PMOS管M
P5
的源极端连接，PMOS管M
P5
的栅极端与PMOS管M
P5
的漏极端、NMOS管M
N7
的漏极端以及PMOS管M
P8
的栅极端连接；
[0018]PMOS管M
P6
的漏极端与NMOS管M
N9
的漏极端、NMOS管M
N9
的栅极端以及NMOS管M
N12
的栅极端连接，NMOS管M
N9
的源极端与NMOS管N
M8
的漏极端以及NMOS管M
N8
的栅极端连接；
[0019]PMOS管M
P7
的漏极端与PMOS管M
P8
的源极端、NMOS管M
N12
的漏极端以及第一环路控制电流提供电路适配连接，PMOS管M
P8
的漏极端、NMOS管M
N12
的源极端与NMOS管M
N11
的漏极端以及第二环路控制电流提供电路适配连接；
[0020]NMOS管M
N11
的栅极端与NMOS管M
N10
的栅极端、NMOS管M
N10
的漏极端以及电流源I3的输出端连接，电流源I3的电压端与浮动电压V
FLY_VDD
连接；
[0021]NMOS管M
N6本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双向高精度NMOS功率管电流采样电路，其特征是，包括：采样连接部，包括NMOS功率管M
P
以及用于复制NMOS功率管M
P
状态的采样管M
SNS
，采样管M
SNS
的漏极端、NMOS功率管M
P
的漏极端均连接电压V1，NMOS功率管M
P
的源极端接电压V2；误差放大部，与采样连接部内NMOS功率管M
P
的源极端以及采样管M
SNS
的源极端适配连接，用于对采样管M
SNS
源极端的电压进行环路控制，以使得采样管M
SNS
源极端的电压V
SNS
与NMOS功率管M
P
源极端的电压V2保持一致；电流输出部，与误差放大部适配连接，误差放大部基于电压V1与电压V2的状态提供采样管M
SNS
的方向电流时，所述电流输出部基于所述误差放大部提供采样管M
SNS
的方向电流状态输出所需的采样电流；其中，误差放大部所提供采样管M
SNS
的方向电流与流过NMOS管M
P
的电流方向相一致。2.根据权利要求1所述双向高精度NMOS功率管电流采样电路，其特征是：所述误差放大部包括直流偏置电源、第一环路控制电流提供电路以及第二环路控制电流提供电路，其中，第一环路控制电流提供电路、第二环路控制电流提供电路与直流偏置电源适配电连接；电压V1大于电压V2时，第一环路控制电流提供电路控制采样管M
SNS
源极端的电压V
SNS
与NMOS功率管M
P
源极端的电压V2保持一致，且提供从电压V1流向采样管M
SNS
源极端的方向电流；电压V1小于电压V2时，第二环路控制电流提供电路控制采样管M
SNS
源极端的电压V
SNS
与NMOS功率管M
P
源极端的电压V2保持一致，且提供从采样管M
SNS
源极端流向电压V1的方向电流。3.根据权利要求2所述双向高精度NMOS功率管电流采样电路，其特征是：所述直流偏置电源包括PMOS管M
P3
、PMOS管M
P4
、PMOS管M
P5
、PMOS管M
P6
、PMOS管M
P7
以及PMOS管M
P8
，其中，PMOS管M
P3
的源极端、PMOS管M
P4
的源极端、PMOS管M
P6
以及PMOS管M
P7
的源极端均与浮动电压V
FLY_VDD
连接，PMOS管M
P3
的栅极端、PMOS管M
P3
的漏极端、PMOS管M
P6
的栅极端以及PMOS管M
P7
的栅极端通过电流源I2与NMOS管M
N6
的漏极端、NMOS管M
N6
的栅极端以及NMOS管M
N7
的栅极端连接；PMOS管M
P4
的栅极端与PMOS管M
P4
的漏极端、PMOS管M
P5
的源极端连接，PMOS管M
P5
的栅极端与PMOS管M
P5
的漏极端、NMOS管M
N7
的漏极端以及PMOS管M
P8
的栅极端连接；PMOS管M
P6
的漏极端与NMOS管M
N9
的漏极端、NMOS管M
N9
的栅极端以及NMOS管M
N12
的栅极端连接，NMOS管M
N9
的源极端与NMOS管N
M8
的漏极端以及NMOS管M
N8
的栅极端连接；PMOS管M
P7
的漏极端与PMOS管M
P8
的源极端、NMOS管M
N12
的漏极端以及第一环路控制电流提供电路适配连接，PMOS管M
P8
的漏极端、NMOS管M
N12
的源极端与NMOS管M
N11
的漏极端以及第二环路控制电流提供电路适配连接；NMOS管M
N11
的栅极端与NMOS管M
N10
的栅极端、NMOS管M
N10
的漏极端以及电流源I3的输出端连接，电流源I3的电压端与浮动电压V
FLY_VDD
连接；NMOS管M
N6
的源极端、NMOS管M
N7
的源极端、NMOS管M
N8
的源极端以及NMOS管M
N11
的源极端均与电压V2连接。4.根据权利要求3所述双向高精度NMOS功率管电流采样电路，其特征是：所述第一环路控制电流提供电路包括PMOS管M
P12
、高压PMOS管M
HVP2
、NMOS管M
N2
、NMOS管M
N1
以及高压NMOS管
M
HVN1
，其中，PMOS管M
P12
的源极端接浮动电压V
FLY_VDD
，PMOS管M
P12
的漏极端与高压PMOS管M
HVP2
的源极端连接，高压PMOS管M
HVP2
的栅极端接电压V2，高压PMOS管M
HVP2
的漏极端与NMOS管M
N2
的漏极端、NMOS管M
N2
的栅极端、NMOS管M
N1
的栅极端以及电流输出部适配连接；NMOS管M
N1
的源极端以及NMOS管M
N2
的源极端接地，NM...

【专利技术属性】
技术研发人员：李响，蔡胜凯，董渊，
申请(专利权)人：上海紫鹰微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：