一种高精宽范围电流检测电路制造技术

本发明专利技术公开了一种高精宽范围电流检测电路，包含辅助运放A1、功率管MP、采样管MS、PMOS管PM1、电阻RS、运放OP、电荷泵、驱动模块和高压域浮动地模块，通过对负载电流IL进行比例采样并利用采样电阻RS将电流信号转换为电压信号VSENS，采用辅助运放A1将采样管MS和功率管MP的源极电位强制均衡，功率管MP的源极电压被采样并反馈至运放OP，运放OP输出信号传送至驱动模块，驱动模块供电由电荷泵和高压域浮动地模块提供，驱动模块通过动态调节功率管MP栅极电压。本发明专利技术降低运放输入端失配并在负载电流最高到最低范围内保持精确到电流检测比例精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种检测电路，特别是一种高精宽范围电流检测电路，属于半导体集成电路。

技术介绍

1、在现代电子系统中，高边开关已成为不可或缺的电路元件。该器件不仅广泛应用于汽车电子领域作为关键负载开关，还能集成保护功能，用于实现热插拔控制及浪涌抑制等应用场景。特别是在负载开关应用中，为确保系统能够实时监测负载状态并将诊断信息准确传送至主控单元，必须对输出电流进行精密检测，并实现精准的功率调控。

2、现有技术主要采用采用两类技术方案来实现高边开关的电流检测功能：

3、第一种技术方案采用电阻式检测架构（如图6所示）。该方案通过在负载回路串联检测电阻rsense来获取电流信号，借助运算放大器的虚短特性将检测电压传递至rout电阻，进而在pmos管上产生与负载电流成比例的采样电流，其量值为(rsense×iload)/r1。最终该电流信号通过输出电阻rout转换为可测量的电压信号vout。

4、虽然这种检测架构具有设计简单的优势，但在工程实践中存在明显局限：一方面，当系统需要处理大电流负载时，检测电阻上会产生可观的功率损耗；另一方本文档来自技高网...

【技术保护点】

1. 一种高精宽范围电流检测电路，其特征在于：包含辅助运放A1、功率管MP、采样管MS、PMOS管PM1、电阻RS、运放OP、电荷泵Charge Pump、驱动模块DRIVER和高压域浮动地模块HVSS_Gen，功率管MP的漏极、采样管MS的漏极和电荷泵Charge Pump的输入端连接电源电压VCC，功率管MP的栅极与采样管MS的栅极和驱动模块DRIVER的输出端连接，功率管MP的源极与辅助运放A1的正相输入端、负载LOAD和运放OP的反相输入端连接并产生输出电压OUT，采样管MS的源极与辅助运放A1的反相输入端和PMOS管PM1的源极连接，辅助运放A1的输出端与PMOS管PM1的栅极...

【技术特征摘要】

1. 一种高精宽范围电流检测电路，其特征在于：包含辅助运放a1、功率管mp、采样管ms、pmos管pm1、电阻rs、运放op、电荷泵charge pump、驱动模块driver和高压域浮动地模块hvss_gen，功率管mp的漏极、采样管ms的漏极和电荷泵charge pump的输入端连接电源电压vcc，功率管mp的栅极与采样管ms的栅极和驱动模块driver的输出端连接，功率管mp的源极与辅助运放a1的正相输入端、负载load和运放op的反相输入端连接并产生输出电压out，采样管ms的源极与辅助运放a1的反相输入端和pmos管pm1的源极连接，辅助运放a1的输出端与pmos管pm1的栅极连接，pmos管pm1的漏极与电阻rs的一端连接并产生电压信号vsens，电阻rs的另一端接地，运放op的正相输入端连接基准电压vref，运放op的输出端与驱动模块driver的输入端连接，电荷泵charge pump的输出端与驱动模块driver的高压端连接并产生电压信号vcp，高压域浮动地模块hvss_gen的输出端与驱动模块driver的低压端连接并产生电压信号hvss。

2.根据权利要求1所述的一种高精宽范围电流检测电路，其特征在于：所述辅助运放a1包含主跨导放大器gm1、跨阻放大器r、辅助跨导放大器gm2、开关s1～s7和电容c1，开关s1的一端作为辅助运放a1的反相输入端，开关s2的一端与开关s3的一端和开关s4的一端连接并作为辅助运放a1的正相输入端，开关s1的另一端与开关s3的另一端和主跨导放大器gm1的反相输入端连接，开关s2的另一端与开关s4的另一端和主跨导放大器gm1的正相输入端连接，主跨导放大器gm1的输出端与跨阻放大器r的输入端和辅助跨导放大器gm2的输出端连接，跨阻放大器r的输出端与开关s5的一端、开关s6的一端和电容c1的一端连接并产生输出信号vout1，开关s5的另一端作为辅助运放a1的输出端，电容c1的另一端接地，开关s6的另一端与辅助跨导放大器gm2的反相输入端连接，开关s7的一端与辅助跨导放大器gm2的正相输入端连接，开关s7的另一端连接偏置电压vcm。

3.根据权利要求2所述的一种高精宽范围电流检测电路，其特征在于：所述开关s1、s2、s5由控制信号φ1控制，开关s3、s4、s6、s7由控制信号φ2控制，控制信号φ1和控制信号φ2是一对反相信号。

4.根据权利要求1所述的一种高精宽范围电流检测电路，其特征在于：所述驱动模块driver包含nmos管m1、nmos管m2、pmos管m3、pmos管m4、pmos管m5、nmos管m6、pmos管m7、pmos管m8、pmos管m9、nmos管m10、nmos管m11、电流源ib1、电流源ib2、电流源ib3、反相器inv和开关s8～s11，nmos管m1的漏极与nmos管m1的栅极和nmos管m2的栅极连接并作为驱动模块driver的输入端，nmos管m1的源极与nmos管m2的源极和电流源ib1的一端连接，nmos管m2的漏极与pmos管m3的漏极、pmos管m3的栅极、pmos管m4的栅极和pmos管m5的栅极连接，pmos管m4的漏极与反相器inv的输入端和电流源ib2的一端连接于节点a，pmos管m5的漏极与开关s8的一端连接，开关s8的另一端与开关s9的一端、开关s10的一端、nmos管m10的漏极、nmos管m10的栅极和nmos管m11的栅极连接，开关s9的另一端与nmos管m6的漏极连接，反相器inv的输出端与nmos管m6的栅极连接，开关s10的另一端与pmos管m8的漏极连接，pmos管m8的栅极与pmos管m7的栅极、pmos管m7的漏极和电流源ib3的一端和pmos管m9的栅极连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏浩然，王冰夏，朱丽丽，靳瑞英，
申请(专利权)人：上海帝迪集成电路设计有限公司，
类型：发明
国别省市：