電流測(cè)量電路的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種電流測(cè)量電路，包括：主晶體管，具有：與第一控制端子相連的主柵極；限定了主漏極-源極路徑的與第一端子相連的主漏極和與第二端子相連的主源極；感測(cè)晶體管，具有：與第一控制端子相連的感測(cè)柵極；限定了感測(cè)漏極-源極路徑的與第一端子相連的感測(cè)漏極和感測(cè)源極；旁路開(kāi)關(guān)，具有：可控導(dǎo)電路徑，與主漏極-源極路徑并聯(lián)連接；以及第二控制端子，使能或阻止電流通過(guò)可控導(dǎo)電路徑；輸出放大器，具有：輸入端，與感測(cè)源極和可控導(dǎo)電路徑相連；輸出端，提供電流信號(hào)；以及控制器，根據(jù)電流信號(hào)設(shè)置第一控制端子的第一控制信號(hào)和第二控制端子的第二控制信號(hào)，以使能電流通過(guò)主晶體管和感測(cè)晶體管的每個(gè)相應(yīng)漏極-源極路徑或者可控導(dǎo)電路徑。
【專(zhuān)利說(shuō)明】電流測(cè)量電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)涉及一種電流測(cè)量電路，用于提供對(duì)第一端子和第二端子之間的電流加以表示的電流信號(hào)。具體而非排他地，本公開(kāi)涉及一種包括電流感測(cè)功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)的電流測(cè)量電路。

【背景技術(shù)】
[0002]在許多應(yīng)用中要求可以確定負(fù)載中流過(guò)的電流量的電路?？赡苄枰娏鳒y(cè)量電路來(lái)檢測(cè)可能損壞電子部件的電流電平，例如可能引起過(guò)熱的電流電平。一旦確定，可以相應(yīng)地控制電流電平。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出了一種電流測(cè)量電路，用于提供對(duì)第一端子和第二端子之間的電流加以表示的電流信號(hào)，所述電流測(cè)量電路包括:
[0004]主晶體管，具有主漏極、主源極和主柵極，其中主漏極和主源極限定了主漏極-源極路徑，主漏極與第一端子相連，主源極與第二端子相連，并且主柵極與第一控制端子相連；
[0005]感測(cè)晶體管，具有感測(cè)漏極、感測(cè)源極和感測(cè)柵極，其中感測(cè)漏極和感測(cè)源極限定了感測(cè)漏極-源極路徑，感測(cè)漏極與第一端子相連，并且感測(cè)柵極與第一控制端子相連；
[0006]旁路開(kāi)關(guān)，具有:
[0007]可控導(dǎo)電路徑，在第一端子和第二端子之間與主晶體管的主漏極-源極路徑并聯(lián)連接；以及
[0008]第二控制端子，用于使能或阻止電流通過(guò)可控導(dǎo)電路徑；
[0009]輸出放大器，具有:
[0010]輸入端，與感測(cè)晶體管的感測(cè)源極和旁路開(kāi)關(guān)的可控導(dǎo)電路徑兩者相連；以及
[0011]輸出端，用于提供電流信號(hào)；以及
[0012]控制器，配置為根據(jù)電流信號(hào)來(lái)設(shè)置第一控制端子的第一控制信號(hào)以及第二控制端子的第二控制信號(hào)，以便使能電流通過(guò):
[0013]主晶體管和感測(cè)晶體管的每一個(gè)相應(yīng)漏極-源極路徑；或者
[0014]旁路開(kāi)關(guān)的可控導(dǎo)電路徑。
[0015]通過(guò)提供與主晶體管和感測(cè)晶體管并聯(lián)的旁路開(kāi)關(guān)，可以通過(guò)一個(gè)路徑測(cè)量大電流并且通過(guò)第二路徑測(cè)量小電流。提供給輸出放大器的輸入端的電流值的范圍可以小于測(cè)量的電流值的范圍，因此可以減小輸出放大器的動(dòng)態(tài)范圍。因此，可以減小所要求的放大器的復(fù)雜度。相反，可以改進(jìn)放大器在動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)的精度。同樣，當(dāng)兩個(gè)路徑都使用公共放大器時(shí)，可以減小電路的復(fù)雜度.
[0016]控制器可以配置為:如果使能電流通過(guò)可控導(dǎo)電路徑，則當(dāng)電流信號(hào)大于第一閾值時(shí)，設(shè)置第一控制信號(hào)以便使能電流通過(guò)主晶體管和感測(cè)晶體管的每一個(gè)相應(yīng)漏極-源極路徑，并且設(shè)置第二控制信號(hào)以便阻止電流通過(guò)旁路開(kāi)關(guān)的可控導(dǎo)電路徑?？刂破骺梢耘渲脼?如果使能電流通過(guò)主晶體管和感測(cè)晶體管的每一個(gè)相應(yīng)漏極-源極路徑，則當(dāng)電流信號(hào)小于第二閾值時(shí)，設(shè)置第一控制信號(hào)以便阻止電流通過(guò)主晶體管和感測(cè)晶體管的每一個(gè)相應(yīng)漏極-源極路徑，并且設(shè)置第二控制信號(hào)以便使能電流通過(guò)旁路開(kāi)關(guān)的可控導(dǎo)電路徑。
[0017]控制器可以配置為:如果使能電流通過(guò)主晶體管和感測(cè)晶體管的每一個(gè)相應(yīng)漏極-源極路徑，則當(dāng)電流信號(hào)超過(guò)第三閾值時(shí)，設(shè)置第一控制信號(hào)以便阻止電流通過(guò)主晶體管和感測(cè)晶體管的每一個(gè)相應(yīng)漏極-源極路徑，并且設(shè)置第二控制信號(hào)以便阻止電流通過(guò)旁路開(kāi)關(guān)的可控導(dǎo)電路徑。
[0018]控制器可以配置為:在已經(jīng)超過(guò)第三閾值的情況下，響應(yīng)于用戶(hù)輸入或者在預(yù)定的時(shí)間間隔之后，設(shè)置第一控制信號(hào)以便使能電流通過(guò)旁路開(kāi)關(guān)的可控導(dǎo)電路徑和主晶體管和感測(cè)晶體管的每一個(gè)相應(yīng)漏極-源極路徑。
[0019]主晶體管的漏極面積可以至少比感測(cè)晶體管的漏極面積大一個(gè)數(shù)量級(jí)。感測(cè)比定義為主晶體管的漏極面積與感測(cè)晶體管的漏極面積之比。第一閾值可以近似等于第二閾值除以感測(cè)比。
[0020]主晶體管和感測(cè)晶體管可以設(shè)置在相同的襯底/管芯上。主晶體管和感測(cè)晶體管可以由電流感測(cè)晶體管構(gòu)成。
[0021]電流感測(cè)晶體管可以是電路所需要的唯一“熱”部件，因?yàn)榕月烽_(kāi)關(guān)只用于小電流。因?yàn)榭梢员苊獯箅娏鞣至麟娮杵?，所以可以避免與大電流分流電阻器的使用有關(guān)的安全性考慮。
[0022]電流測(cè)量電路可以包括感測(cè)電阻器，配置為接收流過(guò)感測(cè)晶體管的漏極-源極路徑的電流或流過(guò)旁路開(kāi)關(guān)的電流，并且其中放大器是電壓放大器。該放大器可以配置為對(duì)感測(cè)電阻器兩端的電壓進(jìn)行放大。
[0023]感測(cè)電阻器可以具有第一連接和第二連接。第一連接可以與旁路開(kāi)關(guān)以及感測(cè)晶體管的感測(cè)源極相連。第二連接可以與第二端子相連。
[0024]電流測(cè)量電路可以包括具有可控導(dǎo)電路徑的控制開(kāi)關(guān)?？煽貙?dǎo)電路徑可以串聯(lián)地設(shè)置在感測(cè)晶體管的感測(cè)源極和感測(cè)電阻器的第一連接之間。
[0025]電流測(cè)量電路可以包括電壓設(shè)置電路，配置為根據(jù)主晶體管的源極電壓來(lái)設(shè)置感測(cè)晶體管的源極電壓。控制開(kāi)關(guān)可以包括控制端子。電壓設(shè)置電路可以包括差分放大器，所述差分放大器具有與主晶體管的源極相連的反相輸入端、與感測(cè)晶體管的源極相連的非反相輸入端以及與控制開(kāi)關(guān)的控制端子相連的輸出端。
[0026]放大器可以是電流放大器。放大器可以是單一的模擬放大器。
[0027]旁路開(kāi)關(guān)可以是場(chǎng)效應(yīng)晶體管，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有限定其可控導(dǎo)電路徑的源極和漏極。
[0028]主晶體管、感測(cè)晶體管和/或旁路開(kāi)關(guān)可以設(shè)置在相同的器件封裝中。主晶體管、感測(cè)晶體管和/或旁路開(kāi)關(guān)可以設(shè)置在相同的管芯上。
[0029]可以提供一種包括這里公開(kāi)的任意電流感測(cè)電路的車(chē)輛。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0030]現(xiàn)在將參考附圖通過(guò)示例描述實(shí)施例，其中:
[0031]圖1示出了電流測(cè)量電路的示意圖；
[0032]圖2a示出了另一個(gè)電流測(cè)量電路的電路圖；
[0033]圖2b示出了圖2a的電流測(cè)量電路的示例總電流分布和相應(yīng)的輸出；以及
[0034]圖3示出了圖2a的電流測(cè)量電路的示意圖和相關(guān)聯(lián)控制器的方框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0035]這里公開(kāi)的實(shí)施例涉及電流測(cè)量電路，所述電流測(cè)量電路可以設(shè)置為用于智能功率開(kāi)關(guān)的自動(dòng)范圍縮放解決方案的一部分，以使能寬動(dòng)態(tài)范圍的電流監(jiān)測(cè)。電流測(cè)量電路也可以用于當(dāng)測(cè)量大電流時(shí)的過(guò)載保護(hù)。
[0036]分流電阻器常用于電流測(cè)量電路中。為了將額定最大電流下分流電阻器中的電壓降和功耗最小化，分流電阻應(yīng)該較小。因此，分路兩端可測(cè)量的電壓對(duì)于小電流將較低。如果需要測(cè)量較寬范圍的電流，對(duì)分路兩端的電壓進(jìn)行放大的輸出放大器的放大要求可能超過(guò)可行要求。這種限制主要是由于輸出放大器的偏移電壓導(dǎo)致的?，F(xiàn)有技術(shù)的穩(wěn)定放大器可以具有小至幾個(gè)微伏μ V的偏移電壓。如果要求高側(cè)電流感測(cè)，如針對(duì)不具有分割地的應(yīng)用所要求的，放大器也必須提供足夠的共模抑制。具有低至幾個(gè)毫伏mV的偏移電壓的高側(cè)電流感測(cè)放大器以及其中在多個(gè)分流電阻器之間實(shí)現(xiàn)選擇的手動(dòng)調(diào)節(jié)方案可以用于多用測(cè)量設(shè)備，但可能不夠滿(mǎn)足在一些電流測(cè)量應(yīng)用中所要求的較寬電流范圍內(nèi)提供準(zhǔn)確和精確測(cè)量的要求。
[0037]諸如電流感測(cè)功率金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)之類(lèi)的電流感測(cè)晶體管提供用于保護(hù)電子電路免受過(guò)流條件的有效裝置，并且提供測(cè)量負(fù)載電流的低損耗方法；在一些示例中，它們可以消除對(duì)于大電流分流電阻器的需要。這種功率晶體管技術(shù)實(shí)現(xiàn)了以低電壓降切換大電流，并且同時(shí)提供根據(jù)固定感測(cè)比η的無(wú)分流電流測(cè)量。
[0038]電流感測(cè)功率MOSFET可以包括在并聯(lián)設(shè)置的公共襯底/管芯上的幾千個(gè)晶體管單元，并且共享公共漏電極和柵電極。電流感測(cè)功率MOSFET內(nèi)的每一個(gè)晶體管單元或元件是相同的，使得在電流感測(cè)功率MOSFET的漏極端子處施加的電流在每一個(gè)晶體管單元或元件之間同樣地共享。在這些設(shè)計(jì)中，幾個(gè)晶體管的源電極與其余的源電極分離，并且與分離的源極端子相連。因此，可以認(rèn)為得到的電流感測(cè)MOSFET等價(jià)于兩個(gè)并聯(lián)的晶體管，這兩個(gè)晶體管具有公共的柵極端子和漏極端子，但是具有分離的源極端子。這兩個(gè)晶體管可以稱(chēng)作包括大部分晶體管單元的主FET和包括少得多的晶體管單元的感測(cè)FET。感測(cè)比η由主FET的漏極面積除以感測(cè)FET的漏極面積來(lái)限定。對(duì)于電流感測(cè)晶體管(也稱(chēng)作感測(cè)功率晶體管)的更多細(xì)節(jié)在NXP公司2009年6月24日rev.02的申請(qǐng)編號(hào)AN10322、題為 “current sensing power MOSFETs” 中提供，通過(guò) NXP 公司的網(wǎng)站可查閱:http://www.nxp.com/documents/applicat1n note/AN10322.pdf.
[0039]對(duì)于其中需要在合理的精度下測(cè)量較大范圍的不同電流的應(yīng)用，例如ΙΟΟμΑ至100Α,需要與感測(cè)FET的源極相連的放大器具有非常大的動(dòng)態(tài)范圍，以便能夠適當(dāng)?shù)馗袦y(cè)整個(gè)電流范圍。這種放大器由于其復(fù)雜性、不靈敏性、功耗或成本而導(dǎo)致對(duì)于許多應(yīng)用是無(wú)法實(shí)施的。
[0040]圖1說(shuō)明了在輸出115處提供對(duì)第一端子102和第二端子104之間的電流加以表示的電流信號(hào)的電流感測(cè)電路100的示意圖。電流感測(cè)電路100包括電流感測(cè)功率晶體管
106、旁路開(kāi)關(guān)108、輸出放大器110和控制器118。
[0041]除了功率晶體管106之外還提供旁路開(kāi)關(guān)108允許電流測(cè)量電路100提供:(i)通過(guò)功率晶體管106的大電流路徑，用于測(cè)量相對(duì)較大的電流；以及(ii)通過(guò)旁路開(kāi)關(guān)108的小電流路徑，用于測(cè)量相對(duì)較小的電流。可以通過(guò)輸出放大器測(cè)量通過(guò)小電流路徑和大電流路徑的電流。這種結(jié)構(gòu)允許減小放大器的動(dòng)態(tài)范圍要求，如下所述。
[0042]功率晶體管106可以是諸如在NXP申請(qǐng)編號(hào)AN10322中描述的功率FET，并且典型地包括許多子晶體管。這些子晶體管可以看作是分組為主晶體管和感測(cè)晶體管。
[0043]主晶體管具有主漏極、主源極105和主柵極。主漏極和主源極105限定了主漏極-源極路徑。感測(cè)晶體管具有感測(cè)漏極、感測(cè)源極107和感測(cè)柵極。感測(cè)漏極和感測(cè)源極107限定了感測(cè)漏極-源極路徑。
[0044]主漏極和感測(cè)漏極均與第一端子102相連。主柵極和感測(cè)柵極每一個(gè)均與第一控制端子109相連。因此，認(rèn)為主晶體管和感測(cè)晶體管具有公共漏極(D)和公共柵極(G)。第一控制端子109可以從控制器118接收第一控制信號(hào)，用于使能或防止電流通過(guò)功率晶體管106的每一個(gè)相應(yīng)漏極-源極路徑。
[0045]在使用中，感測(cè)晶體管只傳導(dǎo)施加至公共漏極端子的電流的一小部分，所述部分與感測(cè)比η成反比，所述感測(cè)比是依賴(lài)于主晶體管中晶體管單元的個(gè)數(shù)與感測(cè)晶體管中晶體管單元的個(gè)數(shù)之比的電流比(假設(shè)每一個(gè)晶體管具有相同的漏極面積)。針對(duì)將感測(cè)晶體管和主晶體管的源極端子105、107保持在相同電勢(shì)的條件來(lái)限定感測(cè)比。
[0046]為了確定第一端子102和第二端子104之間的電流，測(cè)量功率晶體管106的感測(cè)源極107處的電流。這樣測(cè)量的電流表示在感測(cè)晶體管的漏極-源極電流路徑中的電流?？梢詫⒐β示w管106的感測(cè)源極107處測(cè)量的電流與感測(cè)比η相乘，以便確定通過(guò)主晶體管的漏極-源極電流路徑的電流?？梢詫⒌谝欢俗?02和第二端子104之間的總電流確定為通過(guò)感測(cè)晶體管的漏極-源極電流路徑和主晶體管的漏極-源極電流路徑的電流之和。當(dāng)η較大時(shí)，總電流可以近似為主晶體管的漏極-源極路徑中的電流。
[0047]主晶體管的漏極-源極路徑連接在第一端子和第二端子102、104之間，使得當(dāng)使能公共柵極時(shí)，電流可以流過(guò)功率晶體管106。當(dāng)電流通過(guò)功率晶體管106時(shí)，總電流的大部分通過(guò)主晶體管，而總電流的較小的固定部分通過(guò)感測(cè)晶體管的漏極-源極路徑部分。
[0048]旁路開(kāi)關(guān)108具有在第一端子和第二端子102、140之間與主晶體管的漏極-源極路徑并聯(lián)連接的可控導(dǎo)電路徑。旁路開(kāi)關(guān)108具有第二控制端子111，所述第二控制端子可以從控制器118接收第二控制信號(hào)，以便使能或防止電流通過(guò)可控導(dǎo)電路徑。
[0049]按照這種方式，將兩個(gè)電流路徑并聯(lián)地設(shè)置在第一端子和第二端子102、104。在第一電流路徑中，電流通過(guò)第一端子102和第二端子104之間的功率晶體管106。這可以被稱(chēng)作大電流路徑，因?yàn)槠溆糜诔休d相對(duì)較大的電流。在第二電流路徑中，電流通過(guò)第一端子102和第二端子104之間的旁路開(kāi)關(guān)108。這可以被稱(chēng)作小電流路徑，因?yàn)槠溆糜诔休d較小的電流。
[0050]控制器118通過(guò)適當(dāng)?shù)乜刂婆月烽_(kāi)關(guān)108和功率晶體管106使能在大電流操作模式下使用第一大電流路徑測(cè)量大電流，并且在小電流操作模式下使用第二小電流路徑測(cè)量小電流。控制器118的這種操作導(dǎo)致了輸出放大器110對(duì)通過(guò)適當(dāng)路徑的電流進(jìn)行放大，使得可以按照有效地方式確定第一端子和第二端子102、104之間的總電流。具體地，在高操作模式下，放大器將總電流的在第一端子102和第二端子104之間流動(dòng)的那部分進(jìn)行放大。這是因?yàn)楦袦y(cè)晶體管根據(jù)感測(cè)比η將通過(guò)功率晶體管106的電流的小部分分接出來(lái)。當(dāng)通過(guò)感測(cè)晶體管的電流電平變得太低以至于不能被輸出放大器110適當(dāng)?shù)胤糯髸r(shí)，控制器18切換到小電流操作模式，使得代替地將通過(guò)旁路開(kāi)關(guān)208的電流提供給輸出放大器210的輸入。在這種切換之后，提供給輸出放大器110的輸入的電流的電平將增加，使得所述電平高到足夠輸出放大器110適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行處理。
[0051]輸出放大器110具有與小電流路徑和大電流路徑都相連的輸入113，以便依賴(lài)于通過(guò)控制器118如何設(shè)置第一和第二控制信號(hào)來(lái)接收與流過(guò)功率晶體管106或旁路開(kāi)關(guān)108的電流相關(guān)的信號(hào)。將輸出放大器110的輸入113參考第二端子104處的信號(hào)進(jìn)行放大。輸出放大器110可以包括公共放大器級(jí)，并且可以是電壓或電流放大器。輸出放大器110也具有輸出115，所述輸出配置為根據(jù)被使能的電流路徑中的電流來(lái)提供電流信號(hào)。按照這種方式，公共輸出放大器級(jí)可以配置為對(duì)在小電流路徑或大電流路徑的任一個(gè)上的信號(hào)進(jìn)行放大。公共輸出放大器級(jí)可以是單一的輸出放大器110。
[0052]控制器118配置為根據(jù)在放大器110的輸出115處提供的電流信號(hào)，確定是按照高功率操作模式還是低功率操作模式操作?？刂破?18配置為使能電流通過(guò)以下的任一個(gè):(i)通過(guò)在大電流操作模式下設(shè)置針對(duì)第一控制端子109的第一控制信號(hào)來(lái)使能電流通過(guò)主晶體管和感測(cè)晶體管的每一個(gè)相應(yīng)漏極-源極路徑(大電流路徑)；或者(ii)通過(guò)在小電流操作模式下設(shè)置針對(duì)第二控制端子111的第二控制信號(hào)來(lái)使能電流通過(guò)旁路開(kāi)關(guān)108的可控導(dǎo)電路徑(小電流路徑)。應(yīng)該理解的是應(yīng)該控制功率晶體管106和旁路開(kāi)關(guān)108，使得不能同時(shí)使能它們兩者，因?yàn)檫@將引起一些電流在每一個(gè)路徑中流動(dòng)。
[0053]控制器118還配置為如果第一端子102和第二端子104之間的電流達(dá)到或者超過(guò)最大電流電平，則禁止電流通過(guò)小電流路徑和大電流路徑兩者。在已經(jīng)經(jīng)過(guò)預(yù)定的時(shí)間間隔之后或者響應(yīng)于用戶(hù)輸入，控制器隨后可以重新使得電流通過(guò)大電流路徑。按照這種方式，電流測(cè)量電路可以用作可復(fù)位熔絲。下面參考圖2a、2b和3進(jìn)一步討論控制器的操作。
[0054]圖2a說(shuō)明了另一個(gè)電流測(cè)量電路200的電路圖。電流測(cè)量電路200的許多元件與圖1a的電流測(cè)量電路的元件類(lèi)似，并且不必再參考圖2a進(jìn)行討論。通常，向附圖中類(lèi)似的部件按照相應(yīng)的序列分配參考數(shù)字。
[0055]主晶體管的主源極205包括兩個(gè)觸點(diǎn):大電流源極觸點(diǎn)(S)和開(kāi)爾文(Kelvin)源極觸點(diǎn)(K)。大電流源極觸點(diǎn)(S)可以通過(guò)諸如接合引線之類(lèi)的阻抗來(lái)提供，使其可以處理相對(duì)較大的電流。開(kāi)爾文源極觸點(diǎn)(K)與主晶體管的主源極端子205相連，以便提供主晶體管源極電勢(shì)的精確確定。
[0056]旁路開(kāi)關(guān)208通過(guò)旁路晶體管提供，在該示例中所述旁路晶體管是場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)，但是也可以設(shè)置為雙極結(jié)型晶體管。旁路開(kāi)關(guān)208具有第二控制端子211，在該示例中所述第二控制端子由旁路FET的柵極提供。
[0057]電流測(cè)量電路200也包括差分放大器212 (除了參考圖1描述的輸出放大器210之外)、控制開(kāi)關(guān)214和感測(cè)電阻器219。因?yàn)樵谠撌纠休敵龇糯笃?10是電壓放大器，使用感測(cè)電阻器219。應(yīng)該理解的是如果代替地使用電流放大器，則不需要感測(cè)電阻器219。
[0058]感測(cè)電阻器219配置為依賴(lài)于使能小電流路徑還是大電流路徑來(lái)接收流過(guò)感測(cè)晶體管的漏極-源極路徑的電流或者流過(guò)旁路開(kāi)關(guān)208的電流。感測(cè)電阻器219具有第一連接216和第二連接217。感測(cè)電阻器219的第一連接216與旁路FET 208的漏極相連，并且也如下面進(jìn)一步詳細(xì)討論的選擇性地與感測(cè)晶體管的感測(cè)源極207相連。感測(cè)電阻器219的第二連接217與電流感測(cè)電路200的第二端子204相連。因此，感測(cè)電阻器219兩端的電壓降依賴(lài)于電流測(cè)量電路200是按照大電流模式還是小電流模式操作、而與在第一端子202和第二端子204之間通過(guò)功率晶體管206或者旁路FET208的任一個(gè)的電流成正比?？刂破?18根據(jù)輸出電流信號(hào)242確定按照哪一種模式操作，如下面參考圖2b的示例所討論的。
[0059]輸出放大器210 (在該示例中是電壓放大器)配置為對(duì)感測(cè)電阻器219兩端的電壓降進(jìn)行放大，并且在其輸出215處提供電流信號(hào)。
[0060]控制器218配置為在大電流模式下，通過(guò)設(shè)置針對(duì)第一控制端子209的第一控制信號(hào)，使能電流通過(guò)由功率晶體管206提供的大電流路徑?？刂破?18還配置為在大電流模式下，通過(guò)相應(yīng)地設(shè)置針對(duì)第二控制端子111的第二控制信號(hào)來(lái)防止電流通過(guò)小電流路徑(由芳路開(kāi)關(guān)108提供)。
[0061]在大電流模式下，感測(cè)電阻器219兩端的電壓降Vhigh是:
[0062]Vhigh — R.1sense — R.1 卜2/n
[0063]其中R是感測(cè)電阻器219的電阻，Isense是通過(guò)感測(cè)晶體管的漏極-源極電流，I1^2是第一端子202和第二端子204之間的總電流，以及“η”是功率晶體管206的感測(cè)比。也就是說(shuō)在大電流模式下，感測(cè)電阻器219兩端的電壓降與總電流除以感測(cè)比(或者以感測(cè)比縮放總電流)成正比。
[0064]控制器218配置為在小電流模式下，通過(guò)設(shè)置第二控制端子111的第二控制信號(hào)，來(lái)使能電流通過(guò)由旁路開(kāi)關(guān)108提供的小電流路徑。控制器218也配置為在小電流模式下，通過(guò)相應(yīng)地設(shè)置第一控制端子209的第一控制信號(hào)來(lái)阻止電流通過(guò)大電流路徑。
[0065]在小電流模式下，感測(cè)電阻器219兩端的電壓降V1ot是:
[0066]Vlow = R.1卜2
[0067]也就是說(shuō)，在小電流模式下，感測(cè)電阻器219兩端的電壓降與總電流成正比。
[0068]因?yàn)镮"大于Isense,當(dāng)操作模式從大電流模式改變?yōu)樾‰娏髂Ｊ綍r(shí)，感測(cè)電阻器219兩端的電壓降將增加。類(lèi)似地，當(dāng)從小電流模式改變?yōu)榇箅娏髂Ｊ綍r(shí)，電壓將下降。按照這種方式，展現(xiàn)給輸出放大器210的輸入的電壓值的范圍將小于僅使用第一端子202和第二端子204之間的單電流測(cè)量路徑的情況。在圖2b中圖表地示出了這種情況、并且下面將更加詳細(xì)地描述。
[0069]例如，感測(cè)電阻器219可以具有幾個(gè)毫歐至幾歐姆的電阻，并且因此導(dǎo)致了較小的電壓降。典型地，選擇感測(cè)電阻器219的電阻小于主晶體管導(dǎo)通(包括任意接合引線)時(shí)的漏極-源極路徑的電阻。整體上來(lái)說(shuō)，電流測(cè)量電路200因此可以汲取較小的靜態(tài)電流。
[0070]輸出放大器210基于感測(cè)電阻器219兩端的電壓降，提供電流信號(hào)作為對(duì)電流測(cè)量器件的第一端子和第二端子202、204之間的電流加以表不的放大器輸出信號(hào)。輸出放大器210可以通過(guò)單一的模擬放大器提供，可以將其稱(chēng)作公共放大器，因?yàn)槠鋵?duì)于通過(guò)功率晶體管206的電流路徑(大電流路徑)和通過(guò)旁路FET 208的電流路徑(小電流路徑)是公共的。
[0071]圖2b在上部曲線中說(shuō)明了在第一端子和第二端子202、204之間流動(dòng)的總電流I"的示例分布240?？傠娏鱅"具有在O和I",.安培之間的范圍。由圖2a的輸出放大器210的輸出215提供的相應(yīng)電流信號(hào)242、243在下部曲線中示出。在該示例中，電流信號(hào)242、243等于感測(cè)電阻器219兩端的電壓降乘以輸出放大器210的增益G(假設(shè)輸出放大器按照線性模式操作)。
[0072]在該示例中，針對(duì)電流分布起始處的時(shí)間段施加大電流操作模式250。大電流操作模式中的電流信號(hào)242表示總電流1^240除以功率晶體管的感測(cè)比η。也就是說(shuō)在大電流模式下，電流信號(hào)242具有電壓V242:
[0073]V242 — G.R.1sense
[0074]= G.R.L_2/n
[0075]在大電流流動(dòng)時(shí)，使總電流I"流過(guò)感測(cè)電阻器219 (分流電阻器)是不適當(dāng)?shù)?，因?yàn)檫@樣使用可能導(dǎo)致:i)感測(cè)電阻器219和旁路晶體管208過(guò)熱；ii)感測(cè)電阻器兩端上過(guò)大的電壓降，或者iii)電流超過(guò)輸出放大器210的最大預(yù)期范圍(飽和閾值)。
[0076]大電流操作模式250繼續(xù)，直到電流信號(hào)242下降小于第一閾值電平260為止。也就是說(shuō)，控制器218配置為使得如果電路處于大電流操作模式250，當(dāng)電流信號(hào)242小于第一閾值260時(shí)控制器218切換到小電流操作模式252。在該示例中，將第一閾值260直接與電流信號(hào)進(jìn)行比較。
[0077]在小電流操作模式下，電流信號(hào)243不再除以感測(cè)比η。因此，當(dāng)操作模式改變時(shí)存在電流信號(hào)中的不連續(xù)性，如在圖2b的下部曲線中可以看到的。
[0078]電路保持在小電流操作模式252，直到電流信號(hào)243上升大于第二閾值電平262。也就是說(shuō)，控制器218配置為使得如果電路處于小電流操作模式252，當(dāng)電流信號(hào)243變得大于第二閾值262時(shí)控制器218切換到大電流模式254。在該示例中，將第二閾值262與電流信號(hào)直接進(jìn)行比較。可以將第一和第二閾值電平260、262設(shè)置為使得提供滯后作用。
[0079]第一閾值電平260可以設(shè)置為使得小電流操作模式250中的電流信號(hào)242的最大值大致等于(但是由于滯后作用而低于)大電流操作模式252中的電流信號(hào)243的最大值。
[0080]這可以有效地使用將接收電流信號(hào)的輸出放大器的動(dòng)態(tài)范圍。因?yàn)殡娏餍盘?hào)242、243中的不連續(xù)性是由于感測(cè)比η的撤回或施加，可以將第一閾值大致地設(shè)置為大電流操作模式250中的電流信號(hào)242的最大值除以感測(cè)比η。也就是說(shuō)，可以將第一閾值260設(shè)置為用于與大電流模式中的電流信號(hào)242的電壓V242進(jìn)行比較的電壓V26tl:
[0081]V260 — G.R.1sense, max/n
[0082]= G.R.11^2jfflax/!!2,
[0〇83]其中Isense,max是允許流過(guò)感測(cè)晶體管的最大電流，并且ISENSE,max = 11-2, max/11 °
[0084]可以將當(dāng)電路處于小電流操作模式252時(shí)使用的第二閾值電平262設(shè)置為使得當(dāng)電路切換到小電流操作模式時(shí)，當(dāng)電流信號(hào)242達(dá)到電流信號(hào)242的最大值或者略微超過(guò)電流信號(hào)242的最大值時(shí)電路立即改變?yōu)榇箅娏鞑僮髂Ｊ?。因此，可以將第二閾?62設(shè)置為用于與小電流模式中的電流信號(hào)243的電壓V243進(jìn)行比較的電壓V262:
[0085]V262 = G.R.11^2jmaxZn.
[0086]如下部曲線中所示，放大器210的飽和電壓256在大電流操作模式250、254和小電流操作模式252中均大于電流信號(hào)的最大電平。因?yàn)楫?dāng)改變操作模式時(shí)的不連續(xù)性，由于電流信號(hào)中的重疊，飽和電壓256可以有利地小于當(dāng)輸出放大器只從單一的電流路徑接收輸入信號(hào)時(shí)將要求的電壓。如果電流信號(hào)超過(guò)飽和電壓256,那么輸出放大器210將飽和，導(dǎo)致了輸出電流信號(hào)的精度損耗。
[0087]控制器218還配置為提供電流過(guò)載保護(hù)功能。也就是說(shuō)，當(dāng)總電流超過(guò)最大閾值266,268時(shí)，控制器設(shè)置“無(wú)電流操作模式”，其中禁止電流通過(guò)功率晶體管和旁路開(kāi)關(guān)。也就是說(shuō)，控制器218也配置為如果第一端子和第二端子202、204之間的電流達(dá)到或超過(guò)最大電流電平I",_，則禁止電流通過(guò)小電流路徑和大電流路徑兩者。
[0088]在圖2b中，在下部曲線中參考大電流操作模式中的電流信號(hào)242說(shuō)明了最大閾值266。如果電路在大電流模式250、254下操作并且電流信號(hào)242將要超過(guò)最大閾值266，那么控制器218將設(shè)置第一控制信號(hào)以便阻止電流通過(guò)主晶體管和感測(cè)晶體管的每一個(gè)相應(yīng)漏極-源極路徑，并且將設(shè)置第二控制信號(hào)以便阻止電流通過(guò)旁路開(kāi)關(guān)208的可控導(dǎo)電路徑。最大閾值266可以設(shè)置為電壓V266，所述電壓與大電流模式250、254下可能通過(guò)的最大電流電平相關(guān)。也就是說(shuō):
[0089]V266 — G.R.1sense, max
[0090]=GlImAi
[0091]也就是說(shuō)，與大電流操作模式250中的電流信號(hào)242進(jìn)行比較的最大閾值266的電壓電平V266可以和與小電流操作模式252中的電流信號(hào)243進(jìn)行比較的第二閾值262的電壓電平V262相同。應(yīng)該理解的是即使最大閾值266和第二閾值262具有相同的電壓電平，當(dāng)在不同的操作模式下應(yīng)用它們時(shí)，它們與總電流1卜2的不同值相對(duì)應(yīng)。
[0092]在已經(jīng)阻止電流超過(guò)以停止過(guò)載條件之后，控制器218可以在經(jīng)過(guò)預(yù)定的時(shí)間間隔之后或者響應(yīng)于用戶(hù)輸入隨后重新使得電流通過(guò)大電流路。按照這種方式，電流測(cè)量電路可以用作可復(fù)位熔絲。
[0093]在替代實(shí)施例中，控制器可以根據(jù)已知的操作模式來(lái)處理電流信號(hào)，以便確定在第一端子和第二端子202、204之間的總電流I"的值。然后，可以如圖2b的頂部曲線所示，將單一的閾值電平264施加至I"以確定電路應(yīng)該按照大電流操作模式還是小電流操作模式操作。替代地，可以將一對(duì)密切相關(guān)的閾值施加至1卜2以便提供滯后作用。類(lèi)似地，可以將最大閾值268施加至總電流I"以確定是否切換到“無(wú)電流操作模式”。應(yīng)該理解的是總電流U40是從電流信號(hào)242、243得出的，因此總電流U40與閾值264、268的比較允許根據(jù)電流信號(hào)間接地控制電路中的電流。
[0094]對(duì)于必須處理16: I范圍電流、并且具有感測(cè)比η為1000的功率晶體管的電流測(cè)量電路，通過(guò)提供分離的小電流路徑和大電流路徑可以將公共輸出放大器210所要求的動(dòng)態(tài)范圍減小至13: I。這是因?yàn)檩敵龇糯笃?10的輸入213必須處理的電流/電壓值的范圍小于在第一端子202處接收的電流值的范圍，如圖2b所示。因此，可以減小對(duì)于輸出放大器210的設(shè)計(jì)的限制。因此，電流感測(cè)電路200可以使用公共輸出放大器210實(shí)現(xiàn)足夠精確和足夠縮放范圍的電流感測(cè)。利用校準(zhǔn)，可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)動(dòng)態(tài)范圍上百分之幾范圍內(nèi)的電流測(cè)量精度。在沒(méi)有校準(zhǔn)的情況下，由于感測(cè)比的典型乘積展寬，大電流的精度可以限制為約10%。在將感測(cè)晶體管置于與主晶體管相同溫度的示例中(例如因?yàn)樗鼈冊(cè)谙嗤墓苄?襯底上)，通常不要求溫度補(bǔ)償。
[0095]返回圖2a，差分放大器212是電壓設(shè)置電路的示例，所述電壓設(shè)置電路配置為根據(jù)主晶體管的源極電壓來(lái)設(shè)置感測(cè)晶體管的源極電壓，以便補(bǔ)償兩個(gè)源極之間的電勢(shì)差。例如，這種差異可能是由于電路中的損耗產(chǎn)生的。這種結(jié)構(gòu)可以稱(chēng)為提供虛擬地。用于讀取感測(cè)電流的虛擬地電流感測(cè)技術(shù)可以在電流感測(cè)電路200的操作溫度范圍內(nèi)提供在精度和抗噪方面的改進(jìn)性能。
[0096]差分放大器212具有與主晶體管的主源極205的開(kāi)爾文源極觸點(diǎn)(K)相連的反相輸入端、與感測(cè)晶體管的感測(cè)源極207相連的非反相輸入端以及用于對(duì)控制開(kāi)關(guān)214進(jìn)行控制的輸出。差分放大器212通過(guò)最小化或者減小其反相輸入端和非反相輸入端之間信號(hào)的任意電勢(shì)差來(lái)保持平衡。因此，將感測(cè)晶體管的感測(cè)源極207處的電勢(shì)與主晶體管的開(kāi)爾文源極(K)處的電勢(shì)平衡。按照這種方式，可以保持流過(guò)感測(cè)晶體管的漏極-源極路徑的電流和流過(guò)主晶體管的漏極-源極路徑的電流之間的恒定比率，并且因此感測(cè)比η可以用于根據(jù)大電流操作模式中的電流信號(hào)來(lái)精確地計(jì)算總電流。
[0097]在該示例中控制開(kāi)關(guān)214由控制FET提供，然而應(yīng)該理解的是也可以使用雙極型晶體管。控制開(kāi)關(guān)214具有串聯(lián)地設(shè)置在感測(cè)FET的源極和感測(cè)電阻器219的第一連接216之間的可控導(dǎo)電路徑。控制開(kāi)關(guān)214提供感測(cè)電流匯合或者返回到通過(guò)主晶體管的電流的路徑，并且因此減小了系統(tǒng)中的損耗。控制開(kāi)關(guān)214也包括控制端子，在該示例中所述控制端子由控制FET的柵極來(lái)提供?？刂贫俗优c差分放大器212的輸出相連。
[0098]功率晶體管206是電路中唯一的“熱”部件，因?yàn)榕月烽_(kāi)關(guān)108只在小電流下操作。另外，通過(guò)感測(cè)電阻器219的電流小于按照大電流操作模式在第一端子和第二端子202、204之間通過(guò)的總電流，因?yàn)橹挥锌傠娏鞯囊徊糠滞ㄟ^(guò)感測(cè)電阻器219。因此避免了大電流分流電阻器和相關(guān)聯(lián)的安全性考慮。只有單獨(dú)“熱”部件的設(shè)置也有利地減小了電路200的熱管理要求。
[0099]電流測(cè)量電路200可以用作高側(cè)測(cè)量電路或者低側(cè)測(cè)量電路，在高側(cè)測(cè)量電路的情況下第一端子204與電源相連、而第二端子206與負(fù)載相連，在低側(cè)測(cè)量電路的情況下第一端子204與負(fù)載相連、而第二端子206接地。高側(cè)測(cè)量可以展現(xiàn)出公共地的優(yōu)勢(shì)。低側(cè)測(cè)量意味著負(fù)載的地通過(guò)測(cè)量電路200與電源地相分離，導(dǎo)致了分離的地拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)?？梢杂欣乇苊夥蛛x的地，以便可以自由地互連地以限定低噪聲公共信號(hào)基準(zhǔn)。然而，高側(cè)測(cè)量可能導(dǎo)致控制電路的附加復(fù)雜性，因?yàn)楦邆?cè)測(cè)量要求DC/DC上轉(zhuǎn)換器來(lái)驅(qū)動(dòng)控制電路。通常，低側(cè)測(cè)量可以在低復(fù)雜度、良好包含的系統(tǒng)中使用，而高側(cè)測(cè)量可以有利地用于更復(fù)雜的系統(tǒng)。
[0100]圖3說(shuō)明了與圖2a類(lèi)似的電流測(cè)量電路300的示意圖，示出了控制器318的附加細(xì)節(jié)。
[0101]在該示例中，差分放大器312、控制開(kāi)關(guān)314和感測(cè)電阻器319設(shè)置在相同的器件封裝中。諸如旁路開(kāi)關(guān)308和/或輸出放大器310之類(lèi)的其他部件也可以設(shè)置在器件封裝內(nèi)。諸如功率晶體管106之類(lèi)的“熱”部件可以設(shè)置在分離的封裝中。替代地，功率晶體管106可以設(shè)置在與旁路開(kāi)關(guān)308相同的器件封裝中，以便減少部件管腳。將旁路開(kāi)關(guān)308和功率晶體管306設(shè)置在相同封裝中也意味著這些部件的溫度將是類(lèi)似的，并且因此減小了測(cè)量時(shí)可能的溫差效應(yīng)。實(shí)際上，功率晶體管306和旁路開(kāi)關(guān)308可以設(shè)置在相同的管芯/襯底上。
[0102]控制器318執(zhí)行圖2的控制器的功能，并且包括微控制器320、過(guò)載檢測(cè)器322和敏捷控制電路324?？刂破?18可以可選地包括過(guò)溫檢測(cè)器326。過(guò)溫檢測(cè)器326可以與可選的溫度傳感器328 (例如設(shè)置在與功率晶體管306相同封裝中的溫度感測(cè)二極管)相連。
[0103]微控制器320可以通過(guò)諸如多路復(fù)用器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)、微處理器、存儲(chǔ)器和其他外圍電路之類(lèi)的傳統(tǒng)硬件來(lái)提供。多路復(fù)用器從輸出放大器310接收電流信號(hào)、并且從溫度傳感器328接收溫度指示。ADC320將放大器310提供的電流信號(hào)數(shù)字化。通過(guò)小電流路徑和大電流路徑的提供也減小了對(duì)于ADC的設(shè)計(jì)限制，因?yàn)槿缟纤觯ㄟ^(guò)感測(cè)比減小了放大器輸出信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍。因此，也減小了需要通過(guò)ADC數(shù)字化的信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍。
[0104]可以將數(shù)字化的信號(hào)提供為電流監(jiān)測(cè)電路300的輸出。微控制器320配置為根據(jù)數(shù)字化的信號(hào)向敏捷控制電路324發(fā)送命令。微控制器320也可以從敏捷控制電路324接收信息，所述信息使能微控制器320根據(jù)電路是處于大電流操作模式還是處于小電流操作模式來(lái)處理數(shù)字化的信號(hào)。如上所述，可能要求這種信息以便正確地解釋ADC輸出信號(hào)的范圍，以便向輸出信號(hào)施加正確的縮放因子，并且確定第一端子和第二端子302、304之間的總電流。同樣，應(yīng)該知曉操作模式以便施加正確的閾值。
[0105]當(dāng)初始化時(shí)，微控制器320可以假設(shè)大電流通過(guò)第一端子和第二端子302、304之間，并且因此命令敏捷控制電路使能功率FET 306并且禁用旁路開(kāi)關(guān)308。這可以是安全性預(yù)防以便減小大電流通過(guò)感測(cè)電阻器319的可能性。
[0106]過(guò)載檢測(cè)器322配置為從輸出放大器310接收電流信號(hào)，并且當(dāng)電流信號(hào)大于過(guò)載電平時(shí)向敏捷控制電路324提供過(guò)流信號(hào)。如果電流信號(hào)大于過(guò)載電平，這意味著通過(guò)感測(cè)電阻器319的電流太高。因此，將過(guò)載檢測(cè)器322作為專(zhuān)用電路提供以確保通過(guò)敏捷控制電路324盡可能快地停止過(guò)載。如果電流信號(hào)太高，過(guò)載檢測(cè)器322向敏捷控制電路324發(fā)送過(guò)載信號(hào)，如果先前使能了旁路開(kāi)關(guān)，所述過(guò)載信號(hào)使能功率FET 306并且禁用旁路開(kāi)關(guān)308 ;或者如果先前使能了功率FET 306，所述過(guò)載信號(hào)禁用兩個(gè)路徑。
[0107]微控制器320可以在使能功率晶體管306并且數(shù)字化的信號(hào)下降到小于閾值電平的情況下命令敏捷控制電路324使能旁路開(kāi)關(guān)308并且禁用功率晶體管306，表示小電流在第一端子和第二端子之間流動(dòng)。通過(guò)從測(cè)量大電流路徑改變到小電流路徑，可以如上所述改進(jìn)測(cè)量的精度。
[0108]微控制器320可以提供可開(kāi)關(guān)熔絲的功能。作為熔絲，其可以通過(guò)微控制器接通/關(guān)斷。作為熔絲，如果電流超過(guò)給定閾值，兩個(gè)支路都被關(guān)斷，使得沒(méi)有電流流到負(fù)載?？梢栽陬A(yù)定的時(shí)間段之后或者響應(yīng)于用戶(hù)輸入來(lái)通過(guò)微控制器復(fù)位熔絲。
[0109]這里描述為“耦接”或“連接”的任意部件可以直接或間接耦接或連接。也就是說(shuō)，一個(gè)或多個(gè)部件可以位于描述為耦接或連接的兩個(gè)部件之間，同時(shí)仍然使能實(shí)現(xiàn)所要求的功能。
【權(quán)利要求】
1.一種電流測(cè)量電路，用于提供對(duì)第一端子和第二端子之間的電流加以表示的電流信號(hào)，所述電流測(cè)量電路包括: 主晶體管，具有主漏極、主源極和主柵極，其中主漏極和主源極限定了主漏極-源極路徑，主漏極與第一端子相連，主源極與第二端子相連，并且主柵極與第一控制端子相連；感測(cè)晶體管，具有感測(cè)漏極、感測(cè)源極和感測(cè)柵極，其中感測(cè)漏極和感測(cè)源極限定了感測(cè)漏極-源極路徑，感測(cè)漏極與第一端子相連，并且感測(cè)柵極與第一控制端子相連； 芳路開(kāi)關(guān)，具有: 可控導(dǎo)電路徑，在第一端子和第二端子之間與主晶體管的主漏極-源極路徑并聯(lián)連接；以及 第二控制端子，用于使能或阻止電流通過(guò)可控導(dǎo)電路徑； 輸出放大器，具有: 輸入端，與感測(cè)晶體管的感測(cè)源極和旁路開(kāi)關(guān)的可控導(dǎo)電路徑兩者相連；以及 輸出端，用于提供電流信號(hào)；以及 控制器，配置為根據(jù)電流信號(hào)來(lái)設(shè)置第一控制端子的第一控制信號(hào)以及第二控制端子的第二控制信號(hào)，以便使能電流通過(guò): 主晶體管和感測(cè)晶體管的每一個(gè)相應(yīng)漏極-源極路徑；或者 旁路開(kāi)關(guān)的可控導(dǎo)電路徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流測(cè)量電路，其中控制器配置為: 如果使能電流通過(guò)可控導(dǎo)電路徑，則當(dāng)電流信號(hào)大于第一閾值時(shí)，設(shè)置第一控制信號(hào)以便使能電流通過(guò)主晶體管和感測(cè)晶體管的每一個(gè)相應(yīng)漏極-源極路徑，并且設(shè)置第二控制信號(hào)以便阻止電流通過(guò)旁路開(kāi)關(guān)的可控導(dǎo)電路徑；以及 如果使能電流通過(guò)主晶體管和感測(cè)晶體管的每一個(gè)相應(yīng)漏極-源極路徑，則當(dāng)電流信號(hào)小于第二閾值時(shí)，設(shè)置第一控制信號(hào)以便阻止電流通過(guò)主晶體管和感測(cè)晶體管的每一個(gè)相應(yīng)漏極-源極路徑，并且設(shè)置第二控制信號(hào)以便使能電流通過(guò)旁路開(kāi)關(guān)的可控導(dǎo)電路徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電流測(cè)量電路，其中控制器配置為: 如果使能電流通過(guò)主晶體管和感測(cè)晶體管的每一個(gè)相應(yīng)漏極-源極路徑，則當(dāng)電流信號(hào)超過(guò)第三閾值時(shí)，設(shè)置第一控制信號(hào)以便阻止電流通過(guò)主晶體管和感測(cè)晶體管的每一個(gè)相應(yīng)漏極-源極路徑，并且設(shè)置第二控制信號(hào)以便阻止電流通過(guò)旁路開(kāi)關(guān)的可控導(dǎo)電路徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電流測(cè)量電路，其中控制器配置為:在已經(jīng)超過(guò)第三閾值的情況下，響應(yīng)于用戶(hù)輸入或者在預(yù)定的時(shí)間間隔之后，設(shè)置第一控制信號(hào)以便使能電流通過(guò)旁路開(kāi)關(guān)的可控導(dǎo)電路徑和主晶體管和感測(cè)晶體管的每一個(gè)相應(yīng)漏極-源極路徑。
5.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的電流測(cè)量電路，其中主晶體管的漏極面積至少比感測(cè)晶體管的漏極面積大一個(gè)數(shù)量級(jí)，其中感測(cè)比定義為主晶體管的漏極面積與感測(cè)晶體管的漏極面積之比。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電流測(cè)量電路，其中第一閾值近似等于第二閾值除以感測(cè)比。
7.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的電流感測(cè)電路，其中主晶體管和感測(cè)晶體管設(shè)置在相同的管芯上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電流感測(cè)電路，其中主晶體管和感測(cè)晶體管由電流感測(cè)晶體管構(gòu)成。
9.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的電流測(cè)量電路，包括:感測(cè)電阻器，配置為接收流過(guò)感測(cè)晶體管的漏極-源極路徑的電流或流過(guò)旁路開(kāi)關(guān)的電流，并且其中放大器是配置為對(duì)感測(cè)電阻器兩端的電壓進(jìn)行放大的電壓放大器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電流感測(cè)電路，其中感測(cè)電阻器具有第一連接和第二連接，其中第一連接與旁路開(kāi)關(guān)以及感測(cè)晶體管的感測(cè)源極相連，并且第二連接與第二端子相連。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電流感測(cè)電路，還包括: 具有可控導(dǎo)電路徑的控制開(kāi)關(guān)，可控導(dǎo)電路徑串聯(lián)地設(shè)置在感測(cè)晶體管的感測(cè)源極和感測(cè)電阻器的第一連接之間；以及 電壓設(shè)置電路，配置為根據(jù)主晶體管的源極電壓來(lái)設(shè)置感測(cè)晶體管的源極電壓；其中控制開(kāi)關(guān)包括控制端子，并且電壓設(shè)置電路包括差分放大器，所述差分放大器具有與主晶體管的源極相連的反相輸入端、與感測(cè)晶體管的源極相連的非反相輸入端以及與控制開(kāi)關(guān)的控制端子相連的輸出端。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的電流測(cè)量電路，其中輸出放大器是電流放大器。
13.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的電流測(cè)量電路，其中輸出放大器是單一的模擬放大器。
14.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的電流測(cè)量電路，其中旁路開(kāi)關(guān)是場(chǎng)效應(yīng)晶體管，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有限定其可控導(dǎo)電路徑的源極和漏極。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電流測(cè)量電路，其中主晶體管、感測(cè)晶體管和/或旁路開(kāi)關(guān)設(shè)置在相同的管芯上。
【文檔編號(hào)】G01R19/00GK104422810SQ201410424334
【公開(kāi)日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2014年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月27日
【發(fā)明者】史蒂文·埃爾茲 申請(qǐng)人:恩智浦有限公司