[发明专利]电流测量电路

说明书

技术领域

本公开涉及一种电流测量电路，用于提供对第一端子和第二端子之间的电流加以表示的电流信号。具体而非排他地，本公开涉及一种包括电流感测功率场效应晶体管(FET)的电流测量电路。

背景技术

在许多应用中要求可以确定负载中流过的电流量的电路。可能需要电流测量电路来检测可能损坏电子部件的电流电平，例如可能引起过热的电流电平。一旦确定，可以相应地控制电流电平。

发明内容

根据本发明的第一方面，提出了一种电流测量电路，用于提供对第一端子和第二端子之间的电流加以表示的电流信号，所述电流测量电路包括：

主晶体管，具有主漏极、主源极和主栅极，其中主漏极和主源极限定了主漏极-源极路径，主漏极与第一端子相连，主源极与第二端子相连，并且主栅极与第一控制端子相连；

感测晶体管，具有感测漏极、感测源极和感测栅极，其中感测漏极和感测源极限定了感测漏极-源极路径，感测漏极与第一端子相连，并且感测栅极与第一控制端子相连；

旁路开关，具有：

可控导电路径，在第一端子和第二端子之间与主晶体管的主漏极-源极路径并联连接；以及

第二控制端子，用于使能或阻止电流通过可控导电路径；

输出放大器，具有：

输入端，与感测晶体管的感测源极和旁路开关的可控导电路径

两者相连；以及

输出端，用于提供电流信号；以及

控制器，配置为根据电流信号来设置第一控制端子的第一控制信号以及第二控制端子的第二控制信号，以便使能电流通过：

主晶体管和感测晶体管的每一个相应漏极-源极路径；或者

旁路开关的可控导电路径。

通过提供与主晶体管和感测晶体管并联的旁路开关，可以通过一个路径测量大电流并且通过第二路径测量小电流。提供给输出放大器的输入端的电流值的范围可以小于测量的电流值的范围，因此可以减小输出放大器的动态范围。因此，可以减小所要求的放大器的复杂度。相反，可以改进放大器在动态范围内的精度。同样，当两个路径都使用公共放大器时，可以减小电路的复杂度.

控制器可以配置为：如果使能电流通过可控导电路径，则当电流信号大于第二阈值时，设置第一控制信号以便使能电流通过主晶体管和感测晶体管的每一个相应漏极-源极路径，并且设置第二控制信号以便阻止电流通过旁路开关的可控导电路径。控制器可以配置为：如果使能电流通过主晶体管和感测晶体管的每一个相应漏极-源极路径，则当电流信号小于第一阈值时，设置第一控制信号以便阻止电流通过主晶体管和感测晶体管的每一个相应漏极-源极路径，并且设置第二控制信号以便使能电流通过旁路开关的可控导电路径。

控制器可以配置为：如果使能电流通过主晶体管和感测晶体管的每一个相应漏极-源极路径，则当电流信号超过第三阈值时，设置第一控制信号以便阻止电流通过主晶体管和感测晶体管的每一个相应漏极-源极路径，并且设置第二控制信号以便阻止电流通过旁路开关的可控导电路径。

控制器可以配置为：在已经超过第三阈值的情况下，响应于用户输入或者在预定的时间间隔之后，设置第一控制信号以便使能电流通过旁路开关的可控导电路径和主晶体管和感测晶体管的每一个相应漏极-源极路径。

主晶体管的漏极面积可以至少比感测晶体管的漏极面积大一个数量级。感测比定义为主晶体管的漏极面积与感测晶体管的漏极面积之比。第一阈值可以近似等于第二阈值除以感测比。

主晶体管和感测晶体管可以设置在相同的衬底/管芯上。主晶体管和感测晶体管可以由电流感测晶体管构成。

电流感测晶体管可以是电路所需要的唯一“热”部件，因为旁路开关只用于小电流。因为可以避免大电流分流电阻器，所以可以避免与大电流分流电阻器的使用有关的安全性考虑。

电流测量电路可以包括感测电阻器，配置为接收流过感测晶体管的漏极-源极路径的电流或流过旁路开关的电流，并且其中放大器是电压放大器。该放大器可以配置为对感测电阻器两端的电压进行放大。

感测电阻器可以具有第一连接和第二连接。第一连接可以与旁路开关以及感测晶体管的感测源极相连。第二连接可以与第二端子相连。

电流测量电路可以包括具有可控导电路径的控制开关。可控导电路径可以串联地设置在感测晶体管的感测源极和感测电阻器的第一连接之间。