【技术实现步骤摘要】
智能开关及其电流采样电路、驱动电路
[0001]本技术涉及集成电路
，更具体地，涉及一种智能开关及其电流采样电路、驱动电路。
技术介绍
[0002]在通常的汽车应用中，智能开关被广泛用于驱动不同种类的负载，例如电机、继电器、灯泡和照明灯中的LED模块。为了监测不同类型负载的工作状态，例如监测负载电流的大小，在智能开关中设置一个电流采样电路对负载电流进行采样以输出采样电流，微处理器根据该采样电流判断当前负载的工作状态。
[0003]现有技术中的电流采样电路通过采样管以及钳位管和误差放大器使智能开关的采样端输出的采样电流和负载电流保持恒定的比例关系。在理想情况下，采样电流和负载电流之间的比值只与采样管和智能开关的主开关管的宽长比有关。然而，在实际工作过程中，一方面，当负载处于轻载状态时，误差放大器的失调电压与功率管的导通电阻的比值不容忽略，从而影响采样电流和负载电流的比例关系，影响电流采样精度。另一方面，当负载为感性阻抗时，智能开关输出端的端口电压并非恒定不变而是会发生较快的变化，需要误差放大器有较大的带宽使采样管的源极电压能够快速适应智能开关输出端的端口电压变化，从而保证主开关管和采样管的源漏电压一致；当负载为阻性时，对误差放大器的带宽无特别要求，这样会造成资源的浪费。
技术实现思路
[0004]鉴于上述问题，本技术的目的在于提供一种智能开关及其电流采样电路、驱动电路，可以降低误差放大器中的失调电压，提高电流采样的精度。
[0005]根据本技术的第一方面，提供一种电流采样电路，用于智能...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电流采样电路，用于智能开关，其特征在于，所述电流采样电路包括镜像单元、调节单元以及反馈单元，所述镜像单元与所述智能开关的主开关管组成电流镜；所述调节单元的第一端与所述主开关管的第二端连接，所述调节单元的第二端与所述镜像单元的第二端连接；所述调节单元用于调节所述镜像单元的第二端电压以快速适应所述主开关管的第二端电压或调节所述主开关管的第二端电压以快速适应所述镜像单元的第二端电压；所述反馈单元的第一端与所述智能开关的输出端连接，所述反馈单元的第二端与所述调节单元的第三端连接，所述反馈单元的第三端与所述镜像单元的第二端连接，所述反馈单元的第四端与所述智能开关的采样端连接；所述反馈单元接收所述主开关管的端电压和所述镜像单元的端电压，控制所述主开关管的端电压和所述镜像单元的端电压相等，并输出采样电流。2.根据权利要求1所述的电流采样电路，其特征在于，所述镜像单元包括第一晶体管；所述反馈单元包括：误差放大器，接收所述主开关管的端电压和所述第一晶体管的端电压，输出误差信号；第二晶体管，接收所述误差信号，根据所述误差信号导通以使所述主开关管的端电压和所述第一晶体管的端电压相等，并输出采样电流。3.根据权利要求2所述的电流采样电路，其特征在于，所述调节单元还包括第四端和第五端，所述调节单元的第四端与所述智能开关的输出端连接，所述调节单元的第五端接收采样控制信号。4.根据权利要求2所述的电流采样电路，其特征在于，所述调节单元包括第二十二晶体管，其中，所述第二十二晶体管的第一端和控制端与所述第一晶体管的第二端连接，第二端与所述主开关管的第二端连接，所述第二十二晶体管的控制端与所述误差放大器的第二输入端连接。5.根据权利要求3所述的电流采样电路，其特征在于，所述调节单元包括第二十二晶体管、第二十三晶体管和第二十四晶体管；其中，所述第二十二晶体管的第一端和控制端与第一晶体管的第二端连接，第二端与主开关管的第二端连接；所述第二十三晶体管的第一端与所述智能开关的输出端以及所述误差放大器的第一输入端连接，第二端与所述主开关管的第二端连接，控制端接收采样控制信号；所述第二十四晶体管的第一端与所述误差放大器的第二输入端连接，第二端与所述第二十二晶体管的控制端连接。6.根据权利要求5所述的电流采样电路，其特征在于，所述第二十三晶体管和所述第二十四晶体管用于对所述智能开关的输出端的端口电压进行静电放电。7.根据权利要求4所述的电流采样电路，其特征在于，第二十二晶体管控制第一晶体管的第二端电压随着智能开关的输出端的端口电压变化，当智能开关的输出端的端口电压突变为地电压时，所述采样电流突变；当微控制器检测到所述采样电流突变时控制所述主开关管关断。8.根据权利要求4所述的电流采样电路，其特征在于，当第二十二晶体管的栅源电压大
于所述第二十二晶体管的阈值电压时，所述第二十二晶体管导通，第一晶体管的第二端电压经由第二十二晶体管与所述智能开关的输出端连接以控制输出端的端口电压随着第一晶体管的第二端电压变化。9.根据权利要求2
‑
5中的任一项所述的电流采样电路，其特征在于，所述误差放大器包括：第一斩波模块，接收所述主开关管的端电压和所述第一晶体管的端电压，并用于对所述主开关管的端电压和所述第一晶体管的端电压进行斩波调制以产生第一电压信号和第二电压信号；主运放模块，用于根据第一电压信号和第二电压信号产生低频误差信号，以及根据失调电压产生高频噪声信号；补偿模块，用于根据所述高频噪声信号产生补偿电流，并将所述补偿电流提供给所述主运放模块，所述补偿电流用于对所述主运放模块进行补偿以降低失调电压。10.根据权利要求9所述的电流采样电路，其特征在于，第二晶体管的控制端接收所述低频误差信号，用于根据所述低频误差信号导通以使所述主开关管的端电压和第一晶体管的端电压相等，并输出采样电流。11.根据权利要求9所述的电流采样电路，其特征在于，所述主运放模块包括：偏置单元，用于根据基准电流源产生偏置电压；放大单元，用于根据偏置电压以及第一电压信号和第二电压信号产生误差信号，且所述放大单元在动作过程中产生失调电压；斩波单元，用于将所述误差信号从高频移至低频以输出低频误差信号和将所述失调电压从低频移至高频以输出高频噪声信号；尾电流单元，与所述放大单元连接，用于向所述放大单元提供尾电流。12.根据权利要求11所述的电流采样电路，其特征在于，所述偏置单元根据基准电流源产生第一偏置电压至第四偏置电压。13.根据权利要求11所述的电流采样电路，其特征在于，所述放大单元包括第一差分支路和第二差分支路，其中，第一差分支路接收第一电压信号，第二差分支路接收第二电压信号。14.根据权利要求11所述的电流采样电路，其特征在于，所述尾电流包括第一尾电流和第二尾电流，其中，第一尾电流与放大单元的第一差分支路连接，第二尾电流与放大单元的第二差分支路连接。15.根据权利要求14所述的电流采样电路，其特征在于，所述补偿电流包括第一补偿电流和第二补偿电流，其中，第一补偿电流用于对第一尾电流进行补偿，第二补偿电流用于对第二尾电流进行补偿。16.根据权利要求15所述的电流采样电路，其特征在于，当第一电压信号大于第二电压信号时，第二补偿电流大于第一补偿电流；当第一电压信号小于第二电压信号时，第一补偿电流大于第二补偿电流。17.根据权利要求13所述的电流采样电路，其特征在于，所述放大单元包括第十晶体管至第二十一晶体管，其中，第十晶体管经由斩波单元与第十六晶体管、第十八晶体管、斩波单元、第二十晶
体管串联连接在供电电压和接地端之间；第十一晶体管经由斩波单元与第十七晶体管、第十九晶体管、斩波单元、第二十一晶体管串联连接在供电电压和接地端之间；第十二晶体管、第十四晶体管串联连接在第十一晶体管与斩波单元之间的节点和接地端之间，作为第一差分支路，第十四晶体管向第一差分支路提供第一尾电流；第十三晶体管和第十五晶体管串联连接在第十晶体管与斩波单元之间的节点和接地端之间，作为第二差分支路，其中，第十五晶体管向第二差分支路提供第二尾电流；第十晶体管和第十一晶体管的控制端接收第二偏置电压；第十二晶体管的控制端接收主开关管的端电压，第十三晶体管的控制端接收第一晶体管的端电压；第十四晶体管和第十五晶体管的控制端接收第一偏置电压；第十六晶体管和第十七晶体管的控制端接收第三偏置电压；第十八晶体管和第十九晶体管的控制端接收第四偏置电压；第二十晶体管和第二十一晶体管的控制端与第十六晶体管和第十八晶体管之间的节点连接。18.根据权利要求17所述的电流采样电路，其特征在于，第十晶体管、第十一晶体管、第十六晶体管、第十七晶体管均为PMOS管；第十二晶体管、第十三晶体管、第十四晶体管、第十五晶体管、第十八晶体管、第十九晶体管、第二十晶体管、第二十一晶体管均为NMOS管。19.根据权利要求11所述的电流采样电路，其特征在于，所述斩波单元接收第一至第四开关信号，第一开关信号和第三开关信号相同；第二开关信号和第四开关信号相同，且第一开关信号和第二开关信号为完全相反的信号。20.根据权利要求9所述的电流采样电路，其特征在于，所述补偿模块包括：噪声放大单元，用于对所述高频噪声信号进行两级放大处理以输出第一差分噪声信号和第二差分噪声信号，以及将两级放大后的第一差分噪声信号和第二差分噪声信号进行比较以转化成单比特数字信号；数字累进单元，用于将单比特数字信号转换为多比特数字信号，并根据所述多比特数字信号产生多个控制信号；漂移校准单元，用于根据多个控制信号将多个电流源分配输出以得到第一补偿电流和第二补偿电流。21.根据权利要求20所述的电流采样电路，其特征在于，所述噪声放大单元包括滤波电容、两级放大器、单比特量化器和锁存器，其中，滤波电容连接在主运放模块的输出端和两级放大器的第一输入端之间，用于将高频噪声信号从主运放模块的输出信号中分离出来；两级放大器的第一输入端接收高频噪声信号，第二输入端接收共模电平，用于对所述高频噪声信号进行两级放大处理以输出第一差分噪声信号和第二差分噪声信号；单比特量化器用于将第一差分噪声信号和第二差分噪声信号进行比较以输出量化信号；锁存器用于将量化信号锁存为单比特数字信号。22.根据权利要求21所述的电流采样电路，其特征在于，当第一差分噪声信号与第二差
分噪声信号之间的差值为负时，单比特量化器输出的量化信号为低电平，锁存器锁存的单比特数字信号为高电平；当第一差分噪声信号与第二差分噪声信号之间的差值为正时，单比特量化器输出的量化信号为高电平，锁存器锁存的单比特数字信号为低电平。23.根据权利要求21所述的电流采样电路，其特征在于，在每个时钟周期内，单比特数字信号为高电平时，多比特数字信号从最低位开始累加1；当单比特数字信号为低电平时，多比特数字信号从最低位开始递减1。24.根据权利要求20所述的电流采样电路，其特征在于，所述控制信号包括多个粗调控制信号和多个细调控制信号。25.根据权利要求24所述的电流采样电路，其特征在于，所述漂移校准单元包括粗调子单元；其中，粗调子单元包括第一电流源至第三电流源和相应的第一粗调开关至第三粗调开关，第一电流源经由第一粗调开关与第一输出端连接，第二电流源经由第二粗调开关与第二输出端连接，第三电流源经由第三粗调开关与细调子单元连接，第一粗调控制信号和第二粗调控制信号为相反的信号，分别控制第一粗调开关和第二粗调开关的导通与关断，第三粗调控制信号始终控制第三粗调开关导通。26.根据权利要求25所述的电流采样电路，其特征在于，所述漂移校准单元还包括：细调子单元，用于将第三电流源分为多个电流支路，根据细调控制信号控制多个电流支路的导通与关断从而将第三电流源的部分电流流入第一输出端，部分电流流入第二输出端；其中，所述第一补偿电流和所述第二补偿电流按照最小步进电流调节。27.根据权利要求1所述的电流采样电路，其特征在于，所述主开关管为NMOS管，第二晶体管为PMOS管。28.根据权利要求27所述的电流采样电路，其特征在于，第一开关管为NMOS管。29.根据权利要求5所述的电流采样电路，其特征在于，第二十二晶体管为NMOS管，第二十三晶体管和第二十四晶体管为PMOS管。30.一种智能开关，其特征在于，包括：主开关管，连接在供电端和接地端之间；电流采样电路，包括镜像单元、调节单元以及反馈单元，所述镜像单元与所述智能开关的主开关管组成电流镜；所述反馈单元的第一端与所述智能开关的输出端连接，所述反馈单元的第二端与所述调节单元的第三端连接，所述反馈单元的第三端与所述镜像单元的第二端连接，所述反馈...
【专利技术属性】
技术研发人员：周宇捷，
申请(专利权)人：杭州士兰微电子股份有限公司，
类型：新型
国别省市：
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