專利名稱：用于電量計(jì)量的集成mosfet電流感測的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于監(jiān)測電池充電或電池充電狀態(tài)(state of charge)的電量計(jì)量 (fuel gauging)的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電量計(jì)量技術(shù)可以通過監(jiān)測電池特性和充電狀態(tài)并且根據(jù)需要對充電參數(shù)做出調(diào)節(jié)而預(yù)測并且增加電池壽命。對于大多數(shù)電量計(jì)量算法需要的重要輸入數(shù)據(jù)中的一個(gè)是電池電流的準(zhǔn)確采樣。電池電流測量所需要的高準(zhǔn)確度，以及在所有條件下測量電池充電和放電電流的需要在以前需要在電池充電和放電路徑內(nèi)部具有額外感測元件。該額外感測元件(典型地是小電阻器)在電池充電和放電兩者期間增加功率損耗，其與通過電池電流感測元件的電壓和電流成比例。圖1示出前面的現(xiàn)有技術(shù)。電流感測元件(典型地如由Rsense示出的電阻器) 與電池組串聯(lián)連接。該電流感測元件然后用于通過將該感測電阻器兩端的電壓降轉(zhuǎn)換成數(shù)字表示來測量電池電流。典型地，還提供熱敏電阻來感測電池的溫度以用于電池性能的更準(zhǔn)確預(yù)測并且用于故障檢測(該讀數(shù)也被數(shù)字化)。該信息然后提供給電量計(jì)量算法。蜂窩電話、膝上型計(jì)算機(jī)等的典型的電池組將包括過電流保護(hù)，其將保護(hù)以防御過大的充電和放電電流。為該目的，當(dāng)然需要測量電池電流，并且因此典型的電池組將包括與實(shí)際電池串聯(lián)的電流感測電阻器，外加兩個(gè)具有相反本體連接的串聯(lián)連接的MOSFET以便能夠關(guān)斷過大的充電電流或過大的放電電流。另外，充電電流一般由外部電流感測電阻器感測，該電阻器與耦合于開關(guān)調(diào)整器的輸出的另一個(gè)晶體管開關(guān)串聯(lián)。所有這些裝置必須能夠傳導(dǎo)所允許的最大電流，并且因此都是相對大的，并且在感測電阻器的情況下由于它們的容量和準(zhǔn)確度要求從而是相對昂貴的。此外，當(dāng)然特別地與充電器串聯(lián)的許多開關(guān)和感測電阻器是發(fā)熱和功率損耗的可觀來源，并且對于實(shí)際上封裝在電池組中的那些裝置而言，開關(guān)和感測電阻器兩端的電壓降在系統(tǒng)關(guān)閉前將要求更高的電池電壓，由此將放電電壓限制于更高的電壓并且從而將電池的有用容量限制于更低的容量。


圖1是圖示導(dǎo)致更高的功率耗散的額外電流感測元件(Rsense)的現(xiàn)有技術(shù)使用的圖。圖2是用于充電/放電功率MOSFET在三極管區(qū)域中的操作的本發(fā)明的實(shí)施例。圖3示出圖2的實(shí)施例，但具有對MOSFET A和MOSFET A/K的不同源極漏極電壓的校正。圖4圖示用于充電功率MOSFET在飽和區(qū)中的操作的本發(fā)明的實(shí)施例，其包括圖3 的不同源極漏極電壓的校正。圖5圖示包含進(jìn)入電池組的與圖2的相似的實(shí)施例。圖6圖示包含進(jìn)入電池組的與圖3的相似的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的一些實(shí)施例在所有條件下測量電池充電和放電電流，同時(shí)排除對與電池電流串聯(lián)的額外感測元件的需要并且消除該額外感測元件。這減少了功率耗散從而實(shí)現(xiàn)當(dāng)電池向負(fù)載供電時(shí)更長的電池放電時(shí)間，以及當(dāng)將電池充電時(shí)更低的裝置溫度和功率要求。電池電流測量通過以下完成1.創(chuàng)建參考電壓，其代表在全量程電流(即，將碰到的最大充電/放電電流)時(shí)將出現(xiàn)在電池充電/放電功率MOSFET兩端的電壓(V_Full_scale)。2.使用開關(guān)電容器或其他模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)將電池充電/放電功率MOSFET兩端的電壓(作為V_Full_SCale參考電壓的分?jǐn)?shù))轉(zhuǎn)換成數(shù)字表示。該數(shù)字表示則是可以用作電量計(jì)量操作的一部分的電池電流測量信息。前面提到的內(nèi)容在圖2中圖示。如可從該圖看見的，充電/放電p-MOSFET A(具有面積A)耦合在電池組和系統(tǒng)負(fù)載與充電器之間(p-MOSFET在本文中用于表示ρ溝道 M0SFET)。充電/放電p-MOSFET A由充電/放電控制來控制，除異常放電電池外，每當(dāng)電池正在充電或每當(dāng)電池正在向系統(tǒng)負(fù)載供電時(shí)，充電/放電控制將通過將P-MOSFET A的柵極耦合于電路地線來使P-MOSFET A完全導(dǎo)通。在優(yōu)選實(shí)施例中，雖然如果期望的話可使用兩個(gè)晶體管，P-MOSFET A的本體連接根據(jù)電流流過該MOSFET的方向而被切換。在該方面，在跟著的權(quán)利要求中對第一場效應(yīng)晶體管(A)的引用應(yīng)該解釋為對一個(gè)場效應(yīng)晶體管或?qū)Υ?lián)連接的兩個(gè)場效應(yīng)晶體管的引用。同樣，當(dāng)電池正在充電時(shí)本文和跟著的權(quán)利要求中對該第一場效應(yīng)晶體管(A)的源極和漏極的引用應(yīng)該是對該第一場效應(yīng)晶體管(A)的源極和漏極(因?yàn)楫?dāng)電池正通過負(fù)載放電時(shí)源極和漏極或至少它們的功能反轉(zhuǎn))。充電器當(dāng)然不是一直被供電或甚至連接，使得電池組的充電狀態(tài)將在全充電狀態(tài)和認(rèn)為是全放電狀態(tài)的充電狀況之間的某處變化。具有面積A/K(其中K是大的)的第二 P-MOSFET A/K的源極連接到充電/放電p-MOSFET A的源極，并且第二 p-MOSFET Α/Κ的柵極連接到充電/放電P-MOSFET A的柵極與充電/放電控制電路。該第二 p-MOSFET Α/Κ的漏極耦合于電流參考(I_Full_SCale)/K。該電流I_Full_SCale代表在該特定應(yīng)用中充電 /放電P-MOSFET A將受到的最大電流。在典型系統(tǒng)中，K值將是大約10，000，使得通過該第二 p-MOSFET A/K的電流將代表非常小的功率損耗，即僅當(dāng)充電/放電p-MOSFET A導(dǎo)通時(shí)將出現(xiàn)的功率損耗。充電/放電p-MOSFET A兩端的電壓施加于A-D轉(zhuǎn)換器，正如第二p-MOSFET A/K兩端的電壓。對于由充電/放電控制提供給這兩個(gè)p-MOSFET的柵極源極電壓，第二 p-MOSFET A/K的源極到漏極電壓將是將出現(xiàn)在充電/放電p-MOSFET A兩端的電壓(如果對于當(dāng)前柵極源極電壓，它傳導(dǎo)全量程電流I_Full_SCale的話)。在圖2中充電/放電p-MOSFET A的實(shí)際源極到漏極電壓(標(biāo)記電池電流表示)將是取決于通過P-MOSFET A的實(shí)際電流的第二P-MOSFET Α/Κ兩端的電壓的某個(gè)分?jǐn)?shù)，并且當(dāng)然將具有將取決于電池組在充電還是在放電的極性。因此，通過使用第二 P-MOSFET Α/Κ的源極到漏極電壓V_Full_SCale參考作為A-D 轉(zhuǎn)換器的參考，并且使用充電/放電p-MOSFET A的源極到漏極電壓作為輸入到A-D轉(zhuǎn)換器的電池電流表示信號，A-D轉(zhuǎn)換器的輸出將代表在任何特定時(shí)間通過充電/放電p-MOSFET A的該分?jǐn)?shù)的全量程電流I_Full_SCale。因?yàn)槿砍屉娏鱅_Full_SCale是已知的，將A-D 轉(zhuǎn)換器的輸出施加于此則提供在大小和方向(充電或放電)兩個(gè)方面的電池電流信息給電量計(jì)。圖2的實(shí)施例假設(shè)充電/放電p-MOSFET A和第二 p-MOSFET Α/Κ在線性區(qū)中操作并且具有固定的電阻比(真正的線性)。如果這是真的，在任何時(shí)間的充電/放電P-MOSFET A的源極到漏極電壓(與充電/放電p-MOSFET A如果完全傳導(dǎo)的話則其源極到漏極電壓將具有的電壓相比)是在任何特定時(shí)間通過充電/放電P-MOSFET A的全量程電流的分?jǐn)?shù)的準(zhǔn)確測量。在這些條件下，第二 P-MOSFET Α/Κ的源極到漏極電壓是充電/放電p-MOSFET A 如果傳導(dǎo)I_Full_SCale的話則其源極到漏極電壓將具有的電壓，因此這兩個(gè)p-MOSFET的源極到漏極電壓的比率提供充電/放電p-MOSFET A實(shí)際傳導(dǎo)的全量程電流的分?jǐn)?shù)。在圖2中，即使當(dāng)在線性區(qū)中操作p-MOSFET A和第二 A/K時(shí)，將存在由于第二 P-MOSFET A/K隨通過充電/放電p-MOSFET A的電流而變化的源極到漏極電壓引起的錯(cuò)誤。 特別地，這兩個(gè)p-MOSFET的源極電壓是相同的，但這兩個(gè)p-MOSFET的漏極電壓僅當(dāng)充電/ 放電p-MOSFET A中的電流等于I_Full_scale時(shí)是相同的。當(dāng)充電/放電p-MOSFET A中的電流較小時(shí)，電流源I_Full_SCale/K將把第二 p-MOSFET A/K的漏極電壓拉低，使得這兩個(gè)p-MOSFET用不同的源極漏極電壓操作。該效應(yīng)可以如在圖3中示出的通過在充電/放電pp-MOSFET A的柵極和第二 p-MOSFET A/K的柵極之間增加補(bǔ)償電壓VCOMP來補(bǔ)償。特別地，第二 p-MOSFET A/K的目的是在縮放基礎(chǔ)上復(fù)制充電/放電pp-MOSFET A 的電阻，使得在這兩個(gè)P-MOSFET中，相對源極漏極電壓反映相對源極漏極電流。然而，在 P-MOSFET的線性操作區(qū)中，由于對于線性區(qū)中的任何特定柵極源極電壓的該漏極電流與漏極到源極電壓的關(guān)系的曲線的曲率，P-MOSFET的源極漏極電壓中的增加將不會完全增加與源極漏極電壓中的該增加成比例的通過P-MOSFET的電流。該效應(yīng)可通過向第二 p-MOSFET A/K提供與第二 pp-MOSFET晶體管A/K的漏極源極電壓成比例的柵極電壓增量VCOMP來補(bǔ)償。這維持兩個(gè)P-MOSFET的電阻中的比率很好地處于系統(tǒng)所需要的準(zhǔn)確度內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，該補(bǔ)償通過考慮兩個(gè)晶體管在溝道的中點(diǎn)的柵極到溝道電壓來設(shè)置。特別地， 參照圖3，如果Vr印小于Vbatt，那么p-MOSFET A/K的溝道的中點(diǎn)將比p-MOSFET A的中點(diǎn)低(Vbatt-Vr印)/2。因此p-M0SFET A/K的柵極電壓比p-M0SFET A的柵極電壓低數(shù)量 (Vbatt-Vrep)/2 ο現(xiàn)在參照圖4，可以看見本發(fā)明的另外的實(shí)施例。該實(shí)施例適合當(dāng)充電/放電 P-MOSFET A操作時(shí)使用或可在飽和區(qū)中操作。該實(shí)施例具有一些對應(yīng)于在之前描述的實(shí)施例中的部件的部件，并且因此這里將不重復(fù)這樣的描述。如可在圖4中看見的，已經(jīng)增加第三和第四MOSFET A/K，其也是p-MOSFET并且具有面積A/K。另外，提供第五p_M0S器件 MP5，其具有由放大器AMPl控制的柵極。放大器AMPl是差分輸入放大器，其具有連接到充電/放電p-MOSFET A的漏極和該第四MOSFET的漏極的輸入，并且控制p-M0SFET MP5的柵極來確保充電/放電p-MOSFET A和該第四MOSFET的漏極電壓是相等的。因此通過該第四MOSFET A/K的電流將與通過充電/放電p-MOSFET A的電流成正比(1/K倍)(即使充電/ 放電p-MOSFET A在飽和區(qū)中操作)。該電流由電流鏡IMIRROR鏡像到該第三MOSFET的漏極，該第三MOSFET的柵極連接到電路地線。這確保該第三MOSFET將在所有情況下在線性區(qū)中操作，其中從該第三MOSFET的源極流到漏極的電流等于鏡像電流IMIRR0R。在圖4中，注意如果電流鏡IMIRROR相應(yīng)地成比例，第二和第三MOSFET的K值可不同于第四MOSFET和MOSFET A的K值(雖然沒有原因不使用相同的K值)。同樣注意，放大器AMP 1確保第四MOSFET的漏極處于與MOSFET A的漏極相同的電壓，并且電流鏡IMIRROR 迫使相同的電流通過第三MOSFET (當(dāng)流過第四MOSFET時(shí))，使得第三MOSFET的漏極將處于與MOSFET A的漏極相同的電壓，或Vbatt。如在圖3中，第二 MOSFET的源極漏極電壓的變化的影響通過相對于第三MOSFET 的柵極的地線連接而在它的柵極上施加電壓VCOMP來抵消第二 MOSFET隨它的源極到漏極電壓的電阻變化，從而得到抵消。因此，雖然因?yàn)槿绻鞒潆奝-MOSFET A在線性區(qū)中操作則電路也將同樣操作，它的使用沒有被這樣限制，可使用圖4的實(shí)施例，其中主充電p-MOSFET 在飽和區(qū)中操作。然而它僅在一個(gè)方向操作，可以說而非在充電和放電期間。然而該實(shí)施例和較早描述的實(shí)施例可在超出電池充電器的應(yīng)用中使用，例如其中需要監(jiān)測通過開關(guān)晶體管的電流并且感測電阻器由于它的大小、成本、電壓和功率損耗或任何其他原因而沒有吸引力的任何應(yīng)用等。現(xiàn)在參照圖5，可看見本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。該實(shí)施例的概念是集成MOSFET電流感測電路包括在電池組自身內(nèi)，并且因此具有當(dāng)否則將出現(xiàn)過大負(fù)載或過大充電電流時(shí)斷開電池的能力。圖5圖示包含在電池組內(nèi)的與圖2的相似的實(shí)施例，具有耦合于電量計(jì)用于與系統(tǒng)控制器通信的接口。這樣，消除了電池組中現(xiàn)有技術(shù)的感測電阻器(正如在電池組外面的現(xiàn)有技術(shù)的感測電阻器和耦合晶體管或多個(gè)耦合晶體管)。這導(dǎo)致顯著的成本節(jié)省以及給定電池的電池性能的提高。圖6是相似的，并且包含與本文之前描述的圖3的相似的實(shí)施例，再次具有耦合于接口來提供通過數(shù)據(jù)端口的通信能力的電量計(jì)。在該方面， 不要求高數(shù)據(jù)率，并且因此可使用相對簡單的接口，例如通過示例1 和l-Wire (Dallas semiconductor的串行通信系統(tǒng)，Dallas semiconductor現(xiàn)在是本發(fā)明的受讓人Maxim Integrated Products的全資子公司)等。當(dāng)傳感器位于電池組中時(shí)，當(dāng)電流開始變得過大時(shí)，傳感器還可關(guān)斷主晶體管p-MOSFET A(通過將模數(shù)轉(zhuǎn)換器的范圍限制于小于全計(jì)數(shù)輸出的某個(gè)值)，使得稍微超過該計(jì)數(shù)的任何值可被認(rèn)為是過大電流。本質(zhì)上，本發(fā)明的電路采用電流流動的幅度和方向的形式提供電池電流信息，其可集成來提供庫侖計(jì)數(shù)器類型的輸出。本發(fā)明的優(yōu)選使用是與電壓電量計(jì)一起，其將電池模擬的最佳特性與庫侖計(jì)數(shù)器的最佳特性結(jié)合來提供電池組的充電狀態(tài)，其具有如主要由庫侖計(jì)數(shù)器確定的良好短期特性，以及如主要由電池模擬提供的良好長期特性，而不管電池組究竟是完全充電還是完全放電。從而電池模擬基本消除庫侖計(jì)數(shù)器的長期漂移特性， 同時(shí)基本消除由于庫侖計(jì)數(shù)器的電池模擬中的短期不準(zhǔn)確度。這實(shí)現(xiàn)了在電池組的所有操作狀態(tài)下監(jiān)測電池組的充電狀態(tài)中的高準(zhǔn)確度而與它的充電率、它的放電率或它在不使用期間的自放電率無關(guān)。本發(fā)明已經(jīng)使用實(shí)現(xiàn)p-MOSFET的示范性實(shí)施例說明，雖然可根據(jù)期望使用例如但不限于n-MOSFET等其他器件類型和其他電路。從而盡管本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)為說明的目的而不為限制的目的在本文中公開并且描述，本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將理解可在其中做出形式和細(xì)節(jié)上的各種改變而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.在用于感測流過場效應(yīng)晶體管的電流的電流傳感器中，設(shè)備包括第一場效應(yīng)晶體管；第二場效應(yīng)晶體管，所述第一和第二場效應(yīng)晶體管具有相同類型，每個(gè)具有源極、漏極和柵極；所述第一和第二場效應(yīng)晶體管的源極耦合在一起，以及所述第一和第二場效應(yīng)晶體管的柵極耦合在一起；所述第二場效應(yīng)晶體管的漏極耦合于電流源；以及電路，其耦合于所述第一和第二場效應(yīng)晶體管的源極和漏極以用于提供指示流過所述第一場效應(yīng)晶體管的電流的輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的電流傳感器，其中耦合于所述第一和第二場效應(yīng)晶體管的源極和漏極以用于提供指示流過所述第一場效應(yīng)晶體管的電流的輸出的所述電路包括對相對于所述第二場效應(yīng)晶體管的源極到漏極電壓的所述第一場效應(yīng)晶體管的源極到漏極電壓做出響應(yīng)的電路。
3.如權(quán)利要求2所述的電流傳感器，其中對所述第二場效應(yīng)晶體管的源極到漏極電壓與所述第一場效應(yīng)晶體管的源極到漏極電壓的比率做出響應(yīng)的所述電路包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器將所述第二場效應(yīng)晶體管的源極到漏極電壓作為參考， 以及將所述第一場效應(yīng)晶體管的源極到漏極電壓作為輸入。
4.如權(quán)利要求1所述的電流傳感器，其中所述第一和第二場效應(yīng)晶體管的柵極通過電壓源耦合在一起來向所述第二場效應(yīng)晶體管的柵極電壓提供校正以校正所述第一和第二場效應(yīng)晶體管的不同漏極電壓。
5.如權(quán)利要求4所述的電流傳感器，其中所述電壓源的電壓具有等于所述第一和第二場效應(yīng)晶體管之間的漏極電壓之差除以2的幅度。
6.如權(quán)利要求5所述的電流傳感器，其中所述第一場效應(yīng)晶體管是所述電流傳感器要感測流過其的電流的場效應(yīng)晶體管。
7.如權(quán)利要求6所述的電流傳感器，其中所述第一場效應(yīng)晶體管具有比所述第二場效應(yīng)晶體管更大的面積。
8.如權(quán)利要求1所述的電流傳感器，進(jìn)一步包括第三和第四場效應(yīng)晶體管，所述第一、第二和第四場效應(yīng)晶體管具有比所述第三場效應(yīng)晶體管更小的面積；所述第一、第二、第三和第四場效應(yīng)晶體管的源極耦合在一起，以及所述第三和第四場效應(yīng)晶體管的柵極耦合在一起；使所述第三和第四場效應(yīng)晶體管的漏極保持在相同電壓的電路；將所述第四場效應(yīng)晶體管的漏極中的電流鏡像到所述第一場效應(yīng)晶體管的漏極的電流鏡；所述第一場效應(yīng)晶體管的柵極偏置成使得所述第一場效應(yīng)晶體管在線性區(qū)中操作；所述第三場效應(yīng)晶體管是所述電流傳感器要感測流過其的電流的場效應(yīng)晶體管，所述電流與所述第一場效應(yīng)晶體管中的電流成比例。
9.如權(quán)利要求8所述的電流傳感器，其中耦合于所述第一和第二場效應(yīng)晶體管的源極和漏極以用于提供指示流過所述第一場效應(yīng)晶體管的電流的輸出的所述電路包括對相對于所述第二場效應(yīng)晶體管的源極到漏極電壓的所述第一場效應(yīng)晶體管的源極到漏極電壓做出響應(yīng)的電路。
10.如權(quán)利要求9所述的電流傳感器，其中對相對于所述第二場效應(yīng)晶體管的源極到漏極電壓的所述第一場效應(yīng)晶體管的源極到漏極電壓做出響應(yīng)的所述電路包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器將所述第二場效應(yīng)晶體管的源極到漏極電壓作為參考， 以及將所述第一場效應(yīng)晶體管的源極到漏極電壓作為輸入。
11.如權(quán)利要求1所述的電流傳感器，進(jìn)一步包括 電池組；模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其對相對于所述第一場效應(yīng)晶體管的源極到漏極電壓的所述第二場效應(yīng)晶體管的源極到漏極電壓做出響應(yīng)；耦合于所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出的電量計(jì)； 耦合于所述電量計(jì)的輸出的接口；所述傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、電量計(jì)和接口位于所述電池組中； 所述接口能夠從所述電池組外面訪問。
12.如權(quán)利要求11所述的電流傳感器，其中所述傳感器配置成當(dāng)通過所述第一場效應(yīng)晶體管的電流開始變得過大時(shí)關(guān)斷所述第一場效應(yīng)晶體管。
13.在用于感測流過第一場效應(yīng)晶體管的電流的電流傳感器中，設(shè)備包括第二場效應(yīng)晶體管，所述第一和第二場效應(yīng)晶體管具有相同類型，每個(gè)具有源極、漏極和柵極，所述第二場效應(yīng)晶體管小于所述第一場效應(yīng)晶體管；所述第一和第二場效應(yīng)晶體管的源極耦合在一起，以及所述第一和第二場效應(yīng)晶體管的柵極耦合在一起；所述第二場效應(yīng)晶體管的漏極耦合于電流源；以及電路，其耦合于所述第一和第二場效應(yīng)晶體管的源極和漏極，并且對相對于所述第二場效應(yīng)晶體管的源極到漏極電壓的所述第一場效應(yīng)晶體管的源極到漏極電壓做出響應(yīng)以用于提供指示流過所述第一場效應(yīng)晶體管的電流的輸出。
14.如權(quán)利要求13所述的電流傳感器，其中對相對于所述第一場效應(yīng)晶體管的源極到漏極電壓的所述第二場效應(yīng)晶體管的源極到漏極電壓做出響應(yīng)的所述電路包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器將所述第二場效應(yīng)晶體管的源極到漏極電壓作為參考， 以及將所述第一場效應(yīng)晶體管的源極到漏極電壓作為輸入。
15.如權(quán)利要求13所述的電流傳感器，其中所述第一和第二場效應(yīng)晶體管的柵極通過電壓源耦合在一起來向所述第二場效應(yīng)晶體管的柵極電壓提供校正以校正所述第一和第二場效應(yīng)晶體管的不同漏極電壓。
16.如權(quán)利要求15所述的電流傳感器，其中所述電壓源的電壓具有等于所述第一和第二場效應(yīng)晶體管之間的漏極電壓之差除以2的幅度。
17.在用于感測流過第一場效應(yīng)晶體管的電流的電流傳感器中，設(shè)備包括第二、第三和第四場效應(yīng)晶體管，其中全部具有相同類型并且全部具有比所述第一場效應(yīng)晶體管更小的面積，每個(gè)場效應(yīng)晶體管具有源極、漏極和柵極；所有所述場效應(yīng)晶體管的源極耦合在一起，所述第一和第二場效應(yīng)晶體管的柵極耦合在一起，以及所述第三和第四場效應(yīng)晶體管的柵極耦合在一起；使所述第一和第二場效應(yīng)晶體管的漏極保持在相同電壓的電路；將所述第二場效應(yīng)晶體管的漏極中的電流鏡像到所述第三場效應(yīng)晶體管的漏極的電流鏡；所述第三場效應(yīng)晶體管的柵極偏置成使得所述第三場效應(yīng)晶體管在線性區(qū)中操作；所述第四場效應(yīng)晶體管的漏極耦合于電流源；以及電路，其耦合于所述第三和第四場效應(yīng)晶體管的源極和漏極以用于提供指示流過所述第一場效應(yīng)晶體管的電流的輸出。
18.如權(quán)利要求17所述的電流傳感器，其中耦合于所述第三和第四場效應(yīng)晶體管的源極和漏極以用于提供指示流過所述第一場效應(yīng)晶體管的電流的輸出的所述電路包括對相對于所述第四場效應(yīng)晶體管的源極到漏極電壓的所述第三場效應(yīng)晶體管的源極到漏極電壓做出響應(yīng)的電路。
19.如權(quán)利要求17所述的電流傳感器，其中對相對于所述第四場效應(yīng)晶體管的源極到漏極電壓的所述第三場效應(yīng)晶體管的源極到漏極電壓做出響應(yīng)的所述電路包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器將所述第四場效應(yīng)晶體管的源極到漏極電壓作為參考， 以及將所述第三場效應(yīng)晶體管的源極到漏極電壓作為輸入。
全文摘要
用于電量計(jì)量的集成MOSFET電流感測。要被感測所通過的電流的第一MOSFET耦合于相同類型的第二MOSFET，該第二MOSFET偏置成具有與該第一MOSFET相同的電阻。該第二MOSFET具有比該第一MOSFET小得多的面積，并且耦合于代表通過該第一MOSFET的最大電流的電流源。相對于該第二MOSFET兩端的電壓的第一MOSFET兩端的電壓提供通過該第一MOSFET的電流的測量。公開各種實(shí)施例，包括在電池組中的實(shí)施例，其用于消除對額外的以及昂貴的外部部件的需要。
文檔編號G01R19/25GK102539899SQ20111030638
公開日2012年7月4日 申請日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月21日
發(fā)明者D·哈林頓, J·A·沃薩姆, J·B·范登維梅倫伯格, M·L·小皮克 申請人:馬克西姆綜合產(chǎn)品公司