[发明专利]基于MOSFET传感器的精密电流测量电路

说明书

基于MOSFET传感器的精密电流测量电路，所述MOSFET传感器是指采用MOSFET的导通电阻作为电流传感电阻，所述MOSFET分布在电路芯片中被测电流的电流路径上，所述精密电流测量是指测量精度达到或者接近使用精密电阻传感器所达到的精度。本发明通过背景校准技术，实现了基于MOSFET传感器进行电流测量，但是避免了由于MOSFET的导通电阻随结温，栅源电压和工艺离散性而带来的误差，从而提高了测量精度，避免了使用精密测量电阻带来的额外功耗。

技术领域

本发明涉及精密电流测量电路，特别是一种基于MOSFET传感器的精密电流测量电路，所述MOSFET传感器是指采用MOSFET的导通电阻作为电流传感电阻，所述MOSFET分布在电路芯片中被测电流的电流路径上，所述精密电流测量是指测量精度达到或者接近使用精密电阻传感器所达到的精度。本发明通过背景校准技术，实现了基于MOSFET传感器进行电流测量，但是避免了由于MOSFET的导通电阻随结温，栅源电压和工艺离散性而带来的误差，从而提高了测量精度，避免了使用精密测量电阻带来的额外功耗。

背景技术

当前的精密电流测量所使用的传感器主要分为两类：中低电流(<100Amp)使用精密电阻或者借用MOS管的导通电阻，大电流使用霍尔传感器或者变压器。对于使用电阻的电流传感器，电阻会带来插入损耗，增加系统功耗。电流流过电阻发热会改变电阻阻值，从而降低测量精度。为了降低自身发热的影响，不得不选用低温漂，大面积的电阻，从而提高了系统的成本。对于基于MOS管导通电阻的电流传感器，测量精度受到MOS管的栅极电压、工作温度和工艺离散性的影响，测量精度较低。在很多应用中，电流的测量都是决定系统性能的关键因素。和较为直接的电压测量不一样，电流一般不能直接测量，而必须通过传感器把电流转化为电压以后再进行测量。传感器的精度和稳定性直接决定了电流测量的精度和稳定性。

在精密电流测量的许多应用中，例如电池保护电路，电机驱动电路等，被测电流路径上会有工作在开关状态的MOSFET，因而MOSFET在导通时的Ron就被用来作为传感器，测量路径上的电流。这种方法避免使用额外的精密测量电阻，从而避免了额外的系统功耗。但是和精密测量电阻不一样，MOSFET的导通电阻Ron受到多方面因素的影响。首先Ron受栅极驱动电压的影响，栅电压越高Ron越小；其次Ron受温度的影响比低温漂测量电阻要大很多；第三Ron受制造工艺偏差的影响，绝对精度比精密测量电阻低很多。本发明人面对上面三个影响因素，采用周期性背景校准技术对基于MOSFET导通电阻的电流传感器进行校准，使得基于MOSFET传感器的电流测量技术能够实现精密测量，从而完成了本发明基于MOSFET传感器的精密电流测量电路。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种基于MOSFET传感器的精密电流测量电路，所述MOSFET传感器是指采用MOSFET的导通电阻作为电流传感电阻，所述MOSFET分布在电路芯片中被测电流的电流路径上，所述精密电流测量是指测量精度达到或者接近使用精密电阻传感器所达到的精度。本发明通过背景校准技术，实现了基于MOSFET传感器进行电流测量，但是避免了由于MOSFET的导通电阻随结温，栅源电压和工艺离散性而带来的误差，从而提高了测量精度，避免了使用精密测量电阻带来的额外功耗。

本发明技术方案如下：

基于MOSFET传感器的精密电流测量电路，其特征在于，包括MOSFET传感器和周期性背景校准电路，所述周期性背景校准电路对所述MOSFET传感器的差分输出电压进行校准后作为系统输出的精密电流测量结果输出。

所述周期性背景校准电路包括数字乘法器、模数转换器和控制逻辑电路，所述数字乘法器分别连接系统输出端、所述模数转换器和所述控制逻辑电路，所述模数转换器连接所述MOSFET传感器，所述系统输出端连接所述控制逻辑电路。