[实用新型]电流感测放大器和电流感测系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求提交于2014年12月15日、标题为“CurrentSenseAmplifierwithExtendedInputVoltageRangeandPrecisionAdjustment”、发明人为L.O.R.P.C.Stǎnescu和N.的临时美国申请序号62/092004的优先权，通过引用将其并入本文。

技术领域

本实用新型涉及电流感测放大器和电流感测系统。

背景技术

电流感测放大器应用范围很广，包括汽车、供电、计算、医疗、 电信、工业和无线应用。电流感测放大器监测流过电路内的负载的电 流。可以将所述监测归类为低端感测(其中感测放大器检测耦合在负 载和接地之间的电阻器两端的电压)或者高端感测(其中感测放大器 检测耦合在供电轨和负载之间的电阻器两端的电压)。

影响用于高端感测的感测放大器的一个设计约束是在放大器的输 入处呈现的最大的可允许共模(CM)电压(即，应用于两个放大器 输入的导致差分输入电压为零的大小相等的电压)。这是因为高端感 测配置可能使放大器输入接触到比低端配置中通常呈现的共模电压高 得多的共模电压，如果施加的电压超过放大器输入器件的限制，那么 可能损害或破坏放大器的输入器件。设计和制造具有低的输入相关 (referredtoinput,RTI)偏移电压(即，除以了放大器的闭环增益的 输出偏移电压)和高的共模抑制比(CMRR)(其等于差分增益与共 模增益的绝对值的比)并且还能够承受高于供电轨的高的CM输入电 压(包括瞬时尖峰)的准确和灵敏的感测放大器会是有挑战性的。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是解决与现有技术中存在的一个或更多 个问题相关的问题。

因此，此处公开了具有扩大的输入共模(CM)电压范围的一个 或多个电流感测放大器。

根据本实用新型的一个方面，提供一种电流感测放大器，具有扩 大的共模CM输入电压范围。该电流感测放大器包括：与正供电轨耦 合的低电压LVp型金属氧化物半导体PMOS输入模块，其中所述正 供电轨提供包括施加到所述电流感测放大器的正输入信号IN+电压和 内部的供电电压之间的最大值的电压；以及与所述正供电轨耦合的电 压调节器，所述电压调节器生成经由高电压接地HV_GND线提供到 所述LVPMOS输入模块的相对于所述正供电轨的电压降低了的电压 电平。其中所述LVPMOS输入模块的至少一部分由所述正供电轨和 所述HV_GND线之间的电压差来供电。并且，其中所述电压调节器 将所述电压差维持在所述LVPMOS输入模块内的一个或多个LV器 件的操作范围内。

根据一个实施例，该电流感测放大器还包括：LVn型金属氧化物 半导体NMOS输入模块，与IN+输入节点和接地耦合并且包括至少一 个高电压HV器件，所述HV器件保护所述LVNMOS输入模块内的 一个或多个LV器件，其中LVNMOS输入模块由所述IN+输入节点 和接地之间的电压差供电；以及求和模块，与所述LVPMOS输入模 块的输出和所述LVNMOS输入模块的输出耦合并且将所述LV PMOS输入模块的输出和所述LVNMOS输入模块的输出作为输入接 受。其中对于低于第一阈值的第一CM电压范围，所述求和模块的输 出与所述LVPMOS输入模块的输出成正比。其中对于高于所述第一 阈值并且低于第二阈值的第二CM电压范围，所述求和模块的输出与 所述LVPMOS输入模块的输出和所述LVNMOS输入模块的输出的 和成正比。并且，其中对于高于所述第二阈值的第三CM电压范围， 所述求和模块的输出与所述LVNMOS输入模块的输出成正比。

根据一个实施例，其中所述LVNMOS输入模块包括耦合在HV 输出器件和所述LVNMOS模块的对应的输出之间的一个或多个二极 管，所述一个或多个二极管中的每个定向为使得电流从每个输出流出； 并且其中所述LVNMOS输入模块还包括耦合在所述LVNMOS输入 模块内的所述至少一个HV器件和所述一个或多个LV器件之间的至 少一个额外的二极管，所述至少一个额外的二极管定向为使得电流流 向接地。