[发明专利]电流采样装置

说明书

技术领域

本发明涉及电流采样技术，特别是通用串行总线(USB)中的电流采样装置。

背景技术

随着电子产品的广泛使用，采用USB进行数据传输的方式得到迅速的发展。参考图1，USB装置可包括USB控制单元101、USB开关102以及USB端口103。在USB传输数据过程中，USB控制单元101根据USB开关102所反馈的指示信号(FLAG)产生控制信号，并将所述控制信号输入至USB开关102，通过USB开关102对USB端口103进行供电；USB端口在USB控制单元101的控制下进行数据传输。其中，USB开关中通常采用功率单元进行输出，所述功率单元的输入端连接USB开关的输入端(IN)，所述功率单元的输出端连接USB开关的输出端(OUT)，并且USB开关提供控制所述功率单元开启或关闭的控制电压V_g。为保证USB端口所输出的电流恒定，USB开关通常还包括电流采样电路，用于对USB开关中功率单元所输出的电流进行采样。

现有技术中，通常采用采样电阻对电流进行采样。按照USB使用规范，USB端口需要与之连接的USB开关有能力提供0.5安培(A)的工作电流，并且到所述USB端口的电压损耗不能超过100毫伏(mV)。因此，根据欧姆定律：

R=VI=0.10.5=0.2Ω=200mΩ,]]>

也就是说，等效的导通电阻不能超过200毫欧(mΩ)。考虑到PCB板布线、芯片封装、USB开关和USB端口的电阻值以及其他寄生电阻的影响，采样电阻必须很小。

参考图2，一种应用采样电阻的电流采样装置可包括：采样电阻202，电流限制反馈单元203。将所述电流采样电路对USB开关中的功率管201串联，并对其进行电流采样，其中，采样电阻202的一端与电流限制反馈单元203的一端相连接作为所述电流采样电路的第一端，连接至功率管201的衬底，采样电阻202的另一端与电流限制反馈单元203的另一端相连接作为所述电流采样电路的第二端，连接至功率管201的源极。

在USB开关工作过程中，输入电压V_in连接至所述电流采样电路的第一端，提供功率管201以及所述电流采样电路正常工作的电压，在控制电压V_g的作用下，功率管201导通，其漏极产生电流并向外输出。采样电阻202对串联的功率管201进行1∶1的电流采样，然后将采样电流转化为电压并反馈至电流限制反馈单元203，电流限制反馈单元203根据反馈的电压对流经功率管201中的电流进行控制。

上述应用采样电阻的电流采样电路的方案存在这样一些问题：由于将采样电阻与功率管串联连接，增加了USB开关的导通电阻；而且，通过采样电阻对流经功率管201的电流进行1∶1的电流采样，使得采样电流与输出电流相同，增加了电阻采样电路以及芯片的功耗；另外，由于采用低阻值的采样电阻，增加了芯片的面积；此外，在工艺实现上，电阻精度的偏差也限制了采样电流的精度。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种电流采样装置，占用芯片面积小，功耗低，导通电阻低，并且采样精度高。

为解决上述问题，本发明提供了一种电流采样装置，用于对USB开关中的功率单元进行采样，所述功率单元包括输入端、输出端和控制端，包括：采样单元、运算放大器和调节单元，其中，所述采样单元的输入端作为所述电流采样装置的第一输入端，与所述功率单元的输入端相连接；所述采样单元的控制端作为所述电流采样装置的第二输入端，与所述功率单元的控制端相连接；所述采样单元的输出端与所述调节单元的第一输入端、以及所述运算放大器的第一输入端相连接；所述运算放大器的第二输入端与所述功率单元的输出端相连接；所述调节单元的第二输入端与所述运算放大器的输出端相连接；所述调节单元的输出端作为所述电流采样装置的输出端。