功率管的电流采样电路制造技术

本发明专利技术公开了一种功率管的电流采样电路，包括：采样电阻，与功率管连接；电压放大电路，包括分别与采样电阻的两端连接的第一输入端和第二输出端，电压放大电路用于将采样电阻两端的电压进行放大，并将放大后的电压通过第一输出端和第二输出端输出；反馈输出电路，与电压放大电路的第一输出端和第二输出端连接，反馈输出电路通过使得第一输出端的电压与第二输出端的电压相等，以输出表征流过功率管的电流的采样电流；以及电流偏置电路，包括第一电阻，用于根据第一电阻向电压放大电路提供偏置电流，以使得电压放大电路具有高精度且不随工艺corner改变的固定增益。艺corner改变的固定增益。艺corner改变的固定增益。

【技术实现步骤摘要】
功率管的电流采样电路


[0001]本专利技术涉及集成电路
，更具体地，涉及一种功率管的电流采样电路。

技术介绍

[0002]在电源系统中，通过控制开关型功率管，例如IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)或者MOSFET(Metal
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Oxide
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Semiconductor Field
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Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)的导通和关断来实现电能的变换和输出电压的稳定。
[0003]由于功率管需要流过很大的电流，其工作环境比较复杂，因此需要很多保护电路对功率管进行保护，所以在许多应用中，通常需要对功率管的电流进行检测，以使得功率管可以安全的运行和/或用于其他功能。
[0004]传统的采样方法使用采样电阻和运算放大器对功率管的电流进行采样。其中，采样电阻位于功率管的电流路径上，运算放大器工作在负反馈环路中。为了降低功率管电流路径上的损耗，通常采样电阻的电阻值很小，因此其两端的压降也会很小，这对运算放大器的失调和增益要求很高，同时图1中的晶体管Mp1和Mn1在正常工作都需要一个Vgs电压，所以在低压工作条件下，这种采样方法的应用受到了很大的限制，降低了系统的整体性能指标。

技术实现思路

[0005]鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种功率管的电流采样电路，采样范围不会受到输入电压和输出电压的限制，保证电路可以在全电压范围内都能正常工作，提高了系统的整体性能指标。
[0006]根据本专利技术实施例提供了一种功率管的电流采样电路，包括：采样电阻，与所述功率管连接；电压放大电路，包括分别与所述采样电阻的两端连接的第一输入端和第二输出端，所述电压放大电路用于将所述采样电阻两端的电压进行放大，并将放大后的电压通过第一输出端和第二输出端输出；反馈输出电路，与所述电压放大电路的所述第一输出端和所述第二输出端连接，所述反馈输出电路通过使得所述第一输出端的电压与所述第二输出端的电压相等，以输出表征流过所述功率管的电流的采样电流，其中，所述电流采样电路还包括：电流偏置电路，包括第一电阻，用于根据所述第一电阻向所述电压放大电路提供偏置电流，以使得所述电压放大电路具有与所述第一电阻的电阻值负相关的增益。
[0007]可选的，所述电流偏置电路还包括第一至第四晶体管，其中，所述第一电阻、第一晶体管和第三晶体管依次连接于电源电压和地之间，第二晶体管与所述第四晶体管依次连接于所述电源电压和地之间，所述第一晶体管和所述第二晶体管构成电流镜，所述第三晶体管和所述第四晶体管构成电流镜。
[0008]可选的，所述第一晶体管和所述第二晶体管分别为P型金属氧化物半导体场效应晶体管，所述第三晶体管和所述第四晶体管分别为N型金属氧化物半导体场效应晶体管。
[0009]可选的，所述电压放大电路包括：第五晶体管，其第一端与所述电源电压连接，其控制端与所述第二晶体管和所述第四晶体管的公共端连接，所述第五晶体管通过镜像的方式获得所述偏置电流；第六晶体管和第七晶体管，所述第六晶体管和所述第七晶体管的第一端均与所述第五晶体管的第二端连接，所述第六晶体管的控制端为所述第一输入端与所述采样电阻的一端连接，其第二端为所述第一输出端，所述第七晶体管的控制端为所述第二输入端与所述采样电阻的另一端连接，其第二端为所述第二输出端；第一负载电阻，其第一端与所述第六晶体管的第二端连接，其第二端接地；以及第二负载电阻，其第一端与所述第七晶体管的第二端连接，其第二端接地。
[0010]可选的，所述第五晶体管、所述第六晶体管和所述第七晶体管分别为P型金属氧化物半导体场效应晶体管。
[0011]可选的，所述反馈输出电路包括：运算放大器，其具有反相输入端、正相输入端和输出端，所述反相输入端与所述第六晶体管的第二端连接，所述正相输入端与所述第七晶体管的第二端连接，第八晶体管，其控制端与所述运算放大器的输出端连接，其第二端与所述第六晶体管的第二端连接，第一端用于输出所述采样电流。
[0012]可选的，所述误差放大器工作在负反馈状态，以通过环路调节使得所述第一输出端的电压与所述第二输出端的电压相等。
[0013]可选的，所述反馈输出电路还包括：第九晶体管，其第一端与所述电源电压连接，其第二端与所述第八晶体管的第一端连接；以及第十晶体管，其第一端与所述电源电压连接，其控制端与所述第九晶体管的控制端和第二端连接，其中，所述第九晶体管和所述第十晶体管构成电流镜，以将所述第八晶体管的电流通过所述第十晶体管的第二端输出为所述采样电流。
[0014]可选的，所述第八晶体管为N型金属氧化物半导体场效应晶体管，所述第九晶体管和所述第十晶体管分别为P型金属氧化物半导体场效应晶体管。
[0015]本专利技术实施例的功率管的电流采样电路具有以下的有益效果：通过简单的方式实现固定增益全差分误差放大器，增益不随PVT(Process、Voltage、Temperature)Corner改变，通过该误差放大器对采样电阻进行电压采样并放大，在通过双端输入单端输出运放将被放大的电压信号转换成电流信号，完成电流采样，电路结构简单，精度高，并且不受功率管工作电压范围限制，可以在功率管工作的全电压范围实现高精度的电流采样。
附图说明
[0016]通过以下参照附图对本专利技术实施例的描述，本专利技术的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
[0017]图1为现有技术的一种功率管的电流采样电路的示意性电路图；
[0018]图2为本专利技术实施例的一种功率管的电流采样电路的示意性电路图。
具体实施方式
[0019]以下将参照附图更详细地描述本专利技术的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
[0020]应当理解，在以下的描述中，“电路”可包括单个或多个组合的硬件电路、可编程电
路、状态机电路和/或能存储由可编程电路执行的指令的元件。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以直接耦合或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦合到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。
[0021]在本申请中，晶体管可以为P型MOSFET(P
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Metal
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Oxide
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Semiconductor Field
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Effect Transistor，P型金属氧化物半导体场效应晶体管)或N型MOSFET(N
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Metal
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Oxide
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Semiconductor Field
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Effect Transistor，N型金属氧化物半导体场效应晶体管)。P型MOS本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率管的电流采样电路，包括：采样电阻，与所述功率管连接；电压放大电路，包括分别与所述采样电阻的两端连接的第一输入端和第二输出端，所述电压放大电路用于将所述采样电阻两端的电压进行放大，并将放大后的电压通过第一输出端和第二输出端输出；反馈输出电路，与所述电压放大电路的所述第一输出端和所述第二输出端连接，所述反馈输出电路通过使得所述第一输出端的电压与所述第二输出端的电压相等，以输出表征流过所述功率管的电流的采样电流，其中，所述电流采样电路还包括：电流偏置电路，包括第一电阻，用于根据所述第一电阻向所述电压放大电路提供偏置电流，以使得所述电压放大电路具有与所述第一电阻的电阻值负相关的增益。2.根据权利要求1所述的电流采样电路，其中，所述电流偏置电路还包括第一至第四晶体管，其中，所述第一电阻、第一晶体管和第三晶体管依次连接于电源电压和地之间，第二晶体管与所述第四晶体管依次连接于所述电源电压和地之间，所述第一晶体管和所述第二晶体管构成电流镜，所述第三晶体管和所述第四晶体管构成电流镜。3.根据权利要求2所述的电流采样电路，其中，所述第一晶体管和所述第二晶体管分别为P型金属氧化物半导体场效应晶体管，所述第三晶体管和所述第四晶体管分别为N型金属氧化物半导体场效应晶体管。4.根据权利要求2所述的电流采样电路，其中，所述电压放大电路包括：第五晶体管，其第一端与所述电源电压连接，其控制端与所述第二晶体管和所述第四晶体管的公共端连接，所述第五晶体管通过镜像的方式获得所述偏置电流；第六晶体管和第七晶体管，所述第六晶体管和所述第七晶体管的第一端均与所述第五晶体管的第二端连接，所述第六晶体管的控制端为所述第一输入端与...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢程益，于翔，
申请(专利权)人：圣邦微电子北京股份有限公司，
类型：发明
国别省市：