[发明专利]一种用于集成电路的电流检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是集成电路领域，尤其是一种用于集成电路的电流检测装置。

背景技术

在现有技术中，公知的技术是在高速超大规模集成电路中，负载具有工作电压较低、电流较大、各种工作状态相互转换时对应的电流变化率较高等特点，所以电流检测电路在高效率电流模式电源管理芯片或者其他功率电子等模拟应用中有着无法比拟的作用。当前学术界、工业界都投入了大量的精力研究电流检测方法以及相对应的高性能电流检测电路。其中有些电路虽然检测精度比较高，但是存在外加电路过于复杂以及功耗大、速度慢和稳定性不够等多种问题，使用效果并不是很理想。

现在采用的技术大致分为三类：1、传统的SENSE电阻技术，2、R_DS检测技术，3、电感电流检测技术，

传统的SENSE电阻技术是放置一个已知阻值的sense电阻耦合在电感末端，如图1，这样只需要设计一个基本的电流检测电路检测出电阻两端的电压就能间接的检测出电感上流过的电流，技术虽然简单，但是电阻上流过的电流相当大消耗的功耗也大，影响了电源转换器的转换效率。

R_DS检测技术，利用MOS管处于线性区可以作为电阻的特点，如图2，检测功率管两端的电压从而检测出功率管的电流。但是这种技术的精度不高，功率管的RDS是非线性的，其值随工艺的变化而变化，随温度的变化也会导致50%的浮动，所以电流检测出来并不精确。

电感电流检测技术，如图3，这种技术使用低通滤波电路过滤电感上的电压，再检测流过电感等效串联电阻的电流。电感电流检测技术必须事先知道电感的电感值和ESR值，然后相应地选择R和C的大小，分立元件较多。对于集成电路来说，因为要集成电容电阻，这种技术并不特别适用。这种技术检测精度取决于电感的大小通常比较高，但是使用技术相对复杂的多。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种用于集成电路的电流检测装置，该装置将低损耗、高精度的电流检测和共源共栅的场效应管进行结合，实现了电流侦测的精确高效快捷，实用价值高。

本方案是通过如下技术措施来实现的：一种用于集成电路的电流检测装置，包括电流检测模块、反馈模块、电流复制模块；电流检测模块，用于检测负载电流，并将检测到的负载电流转换为避负载电流小的参考电流，将参考电流提供给电流复制模块；反馈模块，用于对电流检测模块的电压进行反馈，使电流检测模块输出的参考电流与负载电流保持同步变化；电流复制模块，对电流检测模块检测大的参考电流进行复制，并输出电流信号。

所述的电流检测模块包括第一场效应管M1和第二场效应管M2,第一场效应管 M1的源极S接地，第一场效应管M1的漏极D与负载电流Iload连接，第一场效应管的栅极G与第二场效应管M2的栅极G连接，第二场效应管M2的源极S接地。第二场效应管M2比第一场效应管M1尺寸小10⁵倍。

所述反馈模块包括运算放大器1C1，运算放大器1C1的同相输入端与第一场效应管M1的漏极D连接，运算放大器1C1的反相输入端与第二场效应管M2的漏极D连接，运算放大器1C1的输出端与第三场效应管M3的栅极G连接，第三场效应管M3的源极S与第二场效应管M2的漏极D连接。用于对构成电流检测电路的第一场效应管M1（PowerFET）和第二场效应管M2（Sense FET）的漏极电压进行钳位，应用其正输入端和负输入端电压相等的特性，确保两个MOS管的漏极电压相等。运算放大器的输出端接到第三场效应管M3的栅极，负反馈特性使得放大器输出电压信号会自动调整，以保证运算放大器正输入端和负输入端的电压相等，M3的栅极电压恰好使M3维持电流I_S。第一场效应管M1（功率管）和第二场效应管M2（电流侦测管）的源极都接地，所以功率管和电流侦测管对应的漏极和源极电压是相等的，且它们的栅极互连，驱动电压也相等。功率管和侦测管相匹配，且侦测管比功率管尺寸小10⁵倍，可知流过侦测管的电流为Is=Iload/10⁵。