[实用新型]电流感测装置

说明书

技术领域

本实用新型总体上涉及一种电流感测装置，特别是涉及一种用于功率LD-MOSFET(横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管)的电流感测装置。

背景技术

在常规的功率LD-MOSFET器件的电流感测中，一般采用图1所示的电路100。如图1所示，参考电流源Iref的电流流过参考电阻器160，以便向运算放大器140的正输入端提供参考电压Vref，运算放大器140的输出端连接到感测MOSFET120和功率MOSFET130的栅极G，运算放大器140的负输入端连接到感测MOSFET120的源极和分流电阻器150的一端，分流电阻器150的另一端连接到功率MOSFET130的源极S，以使得感测MOSFET120的源极通过分流电阻器150连接到功率MOSFET的源极S，并且感测MOSFET120和功率MOSFET130的漏极D连接在一起，其中感测MOSFET120和功率MOSFET130都是LD-MOSFET器件。

对于图1所示的电路，一般地通过测量具有已知电阻的分流电阻器150两端的电压来测量流过感测MOSFET120的电流，然后利用所测量的流过感测MOSFET120的电流和流过功率MOSFET130的电流与该流过感测MOSFET120的电流之间的比值来确定流过功率MOSFET130的电流。显然，期望该比值是基本恒定的或者具有较小的变化，从而可以利用所测量的流过感测MOSFET120的电流来相对精确地确定流过功率MOSFET130的电流。

然而，事实上，在采用图1所示的电路时，流过功率MOSFET130的电流与流过感测MOSFET120的电流之间的比值不是恒定的。相反，该比值的变化是比较大的。

图2示出了图1所示的电路100中的MOSFET器件的各项参数的仿真结果，以便于确定上述电流比值变化较大的原因，其中图1中的电路器件的参数如下：

Vref＝50mV(毫伏)，分流电阻器150的电阻＝50ohm(欧姆)；

感测MOSFET120的宽度W＝24μm(微米)，感测MOSFET120的指状分支数ng＝4；以及

功率MOSFET130的宽度W＝200mm(毫米)，功率MOSFET130的指状分支数ng＝200，并且功率MOSFET的限制电流为10A。

在将扫描电压VDS施加在功率MOSFET130的漏极与源极之间后，可以得到图2所示的曲线A-E，其中曲线A示出了流过功率MOSFET130的电流，曲线B示出了流过感测MOSFET120的电流，曲线C示出了分流电阻器150上的电压降(即，感测MOSFET120的源极电压)，曲线D示出了功率MOSFET130的栅极与源极之间的电压VGS，而曲线E示出了一数字信号，用于判断感测MOSFET120的电流是否已经达到其极值。在图2的曲线E中，例如使用标记OC来指示流过感测MOSFET的电流已经达到其极值。然而，如图2所示，当感测MOSFET的电流已经达到其极值时，功率MOSFET130的电流仅仅为6A，但其最大限制电流为10A。

换言之，在感测MOSFET120的电流已经达到其极值后，功率MOSFET130的电流与感测MOSFET120的电流之间的比值是不断增大的，从而无法利用所测量的流过感测MOSFET120的电流来精确地确定流过功率MOSFET130的电流。

通过上述曲线A-E，本发明人发现造成上述问题的表面原因在于：当功率MOSFET120的栅极与源极之间的电压VGS开始下降时，感测MOSFET120的电流被固定为其极值，但是功率MOSFET130的电流仍然随着扫描电压VDS的增大而增大。因此，在功率MOSFET的栅源电压VGS减小时，功率MOSFET的电流与感测MOSFET的电流之比增大。这导致了以下情况：感测MOSFET120工作在饱和区域中，而功率MOSFET130仍然工作在线性区域中。

此外，由于分流电阻器150具有小的电阻，因此该分流电阻器150上的电压降落较小，从而分流电阻器也不是造成上述问题的根本原因。

显然，利用例如图1所示的现有电路无法精确地确定流过功率MOSFET的电流大小。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型提供了一种新的能够克服上述现有技术缺陷的用于功率MOSFET器件的电流感测装置。