本實(shí)用新型涉及一種電流采樣裝置，具體地說，涉及一種實(shí)現(xiàn)電流線性采樣的電流采樣裝置。

背景技術(shù)：

請參照圖1，圖1為現(xiàn)有技術(shù)一電流采樣裝置結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，圖1示出的為模擬電流采樣方式，功率管N3處在飽和區(qū)，利用功率管N3的柵源電壓去控制采樣管N3_1的電流，因?yàn)樘幵陲柡蛥^(qū)的MOS管，相同柵源電壓的MOS管的電流與寬長比W/L相關(guān)，假設(shè)采樣管N3_1的寬長比是W/L，功率管N3為n個(gè)采樣管的并聯(lián)，所以寬長比是n*W/L，那么采樣管N3_1的電流就是功率管N3的1/n；當(dāng)采樣管N3_1的電流大于基準(zhǔn)IREF1時(shí)，比較器A輸出低電平，表明系統(tǒng)進(jìn)入過流狀態(tài)。實(shí)際上本方式忽略了溝道調(diào)制效應(yīng)，實(shí)際功率管的漏極電壓與采樣管的漏極電壓不同，會(huì)對電流的采樣精度產(chǎn)生一定的影響；此方式還有個(gè)缺點(diǎn)就是無法采樣工作在線性區(qū)的功率管。

請參照圖2，圖2為現(xiàn)有技術(shù)另一電流采樣裝置結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，圖2示出的為電阻采樣方式，本采樣方式大部分是功率管N4工作在數(shù)字開關(guān)狀態(tài)。采用大功率MOS管，就是利用了其極小的導(dǎo)通阻抗，而要采樣其電流，把采樣電阻Rcs放在大功率管通路，是明顯不合適的，增加了功率管N4漏極到地的等效電阻，所以電阻采樣方式將采樣電阻Rcs放在采樣管N4_1的源級，利用采樣電阻Rcs的電壓及功率管N4與采樣管N4_1的面積比檢測功率管N4的輸出電流，采樣電阻Rcs的電壓超過VREF1基準(zhǔn)時(shí)，比較器A輸出高電平，表明系統(tǒng)進(jìn)入過流狀態(tài)。

上述兩種方式都存在采樣電流非線性的問題，并且一致性做的很差，只能用于電流采樣要求不高的場合，因此急需開發(fā)一種克服上述缺陷的電流采樣裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種電流采樣裝置，其中，所述電流采樣裝置用以線性采樣流經(jīng)負(fù)載的電流，所述電流采樣裝置包含：

第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)單元，包含第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)管及第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管，所述第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)管、所述負(fù)載及所述第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管依次電性耦接，所述第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)管及所述第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)電源輸出的電流依次流經(jīng)所述第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)管、所述負(fù)載及所述第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管：

運(yùn)放單元，包含正輸入端、負(fù)輸入端及輸出端，所述正輸入端耦接于所述負(fù)載，所述第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)所述運(yùn)放單元通過所述正輸入端接收流經(jīng)所述負(fù)載的電流；

線性采樣單元，電性耦接于所述負(fù)輸入端、所述輸出端及所述第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管，所述線性采樣單元接收所述運(yùn)放單元輸出的流經(jīng)所述負(fù)載的電流后輸出采樣電流。

上述的電流采樣裝置，其中，所述線性采樣單元包含：

第一采樣管，其柵極電性耦接于所述輸出端，所述第一采樣管的源極電性耦接于所述負(fù)輸入端，所述第一采樣管的漏極輸出所述采樣電流；及

第二采樣管，其漏極電性耦接于所述第一采樣管的源極，所述第二采樣管的柵極電性耦接于所述第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的柵極，所述第二采樣管的源極接地。

上述的電流采樣裝置，其中，當(dāng)所述第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)管、所述第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管、所述第一采樣管及所述第二采樣管導(dǎo)通時(shí)，所述第二采樣管的漏極電平與所述第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的漏極電平相同，所述采樣電流為I＝k×I2，其中k為所述運(yùn)放單元的放大倍數(shù)，I2為流經(jīng)所述第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的電流。

上述的電流采樣裝置，其中，還包含第一控制單元及第二控制單元，所述第一控制單元電性耦接于所述第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的柵極，所述第一控制單元輸出第一控制信號控制所述第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)管導(dǎo)通，所述第二控制單元電性耦接于所述第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的柵極及所述第二采樣管的柵極，所述第二控制單元輸出第二控制信號控制所述第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管及所述第二采樣管導(dǎo)通。

上述的電流采樣裝置，其中，所述第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的源極電性耦接于所述電源，所述第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的漏極電性耦接于所述負(fù)載，所述第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的漏極電性耦接于所述負(fù)載，所述第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的源極接地。

上述的電流采樣裝置，其中，還包含第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)單元，所述第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)單元包含第三驅(qū)動(dòng)開關(guān)管及第四驅(qū)動(dòng)開關(guān)管，所述第三驅(qū)動(dòng)開關(guān)管、所述負(fù)載及所述第四驅(qū)動(dòng)開關(guān)管依次電性耦接，所述第三驅(qū)動(dòng)開關(guān)管及所述第四驅(qū)動(dòng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)電源輸出的電流依次流經(jīng)所述第三驅(qū)動(dòng)開關(guān)管、所述負(fù)載及所述第四驅(qū)動(dòng)開關(guān)管，所述線性采樣單元還包含第三采樣管，所述第三采樣管的柵極電性耦接于所述第四驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的柵極，所述第三采樣管的源極接地，所述第三采樣管的漏極電性耦接于所述第一采樣管的源極。

上述的電流采樣裝置，其中，所述第一控制單元還電性耦接于所述第四驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的柵極，所述第一控制單元輸出第四控制信號控制所述第四驅(qū)動(dòng)開關(guān)管及所述第三采樣管導(dǎo)通，所述第二控制單元電性耦接于所述第三驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的柵極，所述第二控制單元輸出第三控制信號控制所述第三驅(qū)動(dòng)開關(guān)管導(dǎo)通。

上述的電流采樣裝置，其中，所述第三驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的源極電性耦接于所述電源，所述第三驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的漏極電性耦接于所述負(fù)載及所述第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的漏極，所述第四驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的漏極電性耦接于所述負(fù)載及所述第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的漏極，所述第四驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的源極接地。

上述的電流采樣裝置，其中，還包含開關(guān)單元，所述開關(guān)單元包含第一開關(guān)及第二開關(guān)，所述第一開關(guān)電性耦接于所述負(fù)載、所述第二控制單元及所述正輸入端，所述第二開關(guān)電性耦接于所述負(fù)載、所述第一控制單元及所述正輸入端，所述第一開關(guān)接收所述第二控制信號后導(dǎo)通，所述第二開關(guān)接收所述第四控制信號后導(dǎo)通。

上述的電流采樣裝置，其中，當(dāng)所述第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)管、所述第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管、所述第一開關(guān)、所述第一采樣管及所述第二采樣管導(dǎo)通時(shí)，所述第二采樣管的漏極電平與所述第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的漏極電平相同，所述采樣電流為I＝k×I2，其中k為所述運(yùn)放單元的放大倍數(shù)，I2為流經(jīng)所述第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的電流；或；當(dāng)所述第三驅(qū)動(dòng)開關(guān)管、所述第四驅(qū)動(dòng)開關(guān)管、所述第二開關(guān)所述第一采樣管及所述第三采樣管導(dǎo)通時(shí)，所述第三采樣管的漏極電平與所述第四驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的漏極電平相同，所述采樣電流為I＝k×I4，其中k為所述運(yùn)放單元的放大倍數(shù)，I4為流經(jīng)所述第四驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的電流。

上述的電流采樣裝置，其中，還包含比例采樣控制單元，電性耦接于所述第一采樣管的漏極，所述比例采樣控制單元將所述采樣電流轉(zhuǎn)化為電流源輸出。

上述的電流采樣裝置，其中，所述第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)管、所述第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管、所述第三驅(qū)動(dòng)開關(guān)管、所述第四驅(qū)動(dòng)開關(guān)管、所述第一采樣管、所述第二采樣管及所述第三采樣管為絕緣柵型場效應(yīng)管Mosfet，或絕緣柵型雙極型晶體管IGBT，或雙極結(jié)型晶體管BJT。

本實(shí)用新型的電流采樣裝置針對于現(xiàn)有技術(shù)其功效在于，本實(shí)用新型的電流采樣裝置應(yīng)用于大功率橋式驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域，不僅可用于馬達(dá)驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域，還可用于D類音頻功率放大器驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域。實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)電流采樣方式，既可以應(yīng)用于模擬工作狀態(tài)采樣，又可以應(yīng)用于數(shù)字開關(guān)狀態(tài)的采樣方式，避免了模擬采樣的溝道調(diào)制效應(yīng)，也避免了數(shù)字采樣的非線性，可以準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)從小電流到大電流的準(zhǔn)確線性采樣，還實(shí)現(xiàn)用于保護(hù)系統(tǒng)或者穩(wěn)速等功能。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)一電流采樣裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為現(xiàn)有技術(shù)另一電流采樣裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型電流采樣裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

茲有關(guān)本實(shí)用新型的詳細(xì)內(nèi)容及技術(shù)說明，現(xiàn)以一較佳實(shí)施例來作進(jìn)一步說明，但不應(yīng)被解釋為本實(shí)用新型實(shí)施的限制。

請參見圖3，圖3為本實(shí)用新型電流采樣裝置結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，電流采樣裝置包含第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)單元11、第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)單元12、開關(guān)單元13、第一控制單元14、第二控制單元15、運(yùn)放單元16、線性采樣單元17及比例采樣控制單元18。

第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)單元11包含第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)管P1及第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管N2，第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)管P1的源極電性耦接于電源Vcc，第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)管P1的漏極電性耦接于負(fù)載19，第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管N2的漏極電性耦接于負(fù)載19，第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管N2的源極接地；第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)單元12包含第三驅(qū)動(dòng)開關(guān)管P3及第四驅(qū)動(dòng)開關(guān)管N4，第三驅(qū)動(dòng)開關(guān)管P3的源極電性耦接于電源Vcc，第三驅(qū)動(dòng)開關(guān)管P3的漏極電性耦接于負(fù)載19及第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管N2的漏極，第四驅(qū)動(dòng)開關(guān)管N4的漏極電性耦接于負(fù)載19及第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)管P1的漏極，第四驅(qū)動(dòng)開關(guān)管N4的源極接地。

第一控制單元14電性耦接于第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)管P1及第四驅(qū)動(dòng)開關(guān)管N4的柵極，第一控制單元14輸出第一控制信號控制第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)管P1導(dǎo)通或輸出第四控制信號控制第四驅(qū)動(dòng)開關(guān)管N4導(dǎo)通；第二控制單元15電性耦接于第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管N2及第三驅(qū)動(dòng)開關(guān)管P3的柵極，第二控制單元15輸出第二控制信號控制第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管N2導(dǎo)通或輸出第三控制信號控制第三驅(qū)動(dòng)開關(guān)管P3導(dǎo)通。

開關(guān)單元13包含第一開關(guān)131及第二開關(guān)132，第一開關(guān)131的一輸入端in11電性耦接于負(fù)載19、第三驅(qū)動(dòng)開關(guān)管P3的漏極及第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管N2的漏極，第一開關(guān)131的另一輸入端in12電性耦接于第二控制單元15及第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管N2的柵極，第一開關(guān)131的輸出端o11電性耦接于運(yùn)放單元16的正輸入端；第二開關(guān)132的一輸入端in21電性耦接于負(fù)載19、第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)管P1的漏極及第四驅(qū)動(dòng)開關(guān)管N4的漏極，第二開關(guān)132的另一輸入端in22電性耦接于第一控制單元14及第四驅(qū)動(dòng)開關(guān)管N4的柵極，第二開關(guān)132的輸出端o21電性耦接于運(yùn)放單元16的正輸入端；其中第一開關(guān)131接收第二控制信號后導(dǎo)通，第二開關(guān)132接收第四控制信號后導(dǎo)通。

線性采樣單元17包含第一采樣管N11、第二采樣管N12及第三采樣管N13，第一采樣管N11的柵極電性耦接于運(yùn)放單元16的輸出端，第一采樣管N11的源極電性耦接于運(yùn)放單元16的負(fù)輸入端，第一采樣管N11的漏極為線性采樣單元17的輸出端以輸出采樣電流I；第二采樣管N12漏極電性耦接于第一采樣管N11的源極，第二采樣管N12的柵極電性耦接于第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管N2的柵極、第二開關(guān)132及第二控制單元15，第二采樣管N12的源極接地；第三采樣管N13的柵極電性耦接于第四驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的柵極、第一開關(guān)131及第一控制單元14，第三采樣管N13的源極接地，第三采樣管N13的漏極電性耦接于第一采樣管N11的源極，本實(shí)用新型的電流采樣裝置工作時(shí)，第二采樣管N12接收第二控制信號后導(dǎo)通或第三采樣管N13接收第四控制信號后導(dǎo)通。

比例采樣控制單元18電性耦接于第一采樣管N11的漏極，比例采樣控制單元18接收第一采樣管N11的漏極輸出的采樣電流I并將采樣電流I轉(zhuǎn)化為電流源IREF輸出。

其中在本實(shí)施例中，第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)管、第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管、第三驅(qū)動(dòng)開關(guān)管、第四驅(qū)動(dòng)開關(guān)管、第一采樣管、第二采樣管及第三采樣管為絕緣柵型場效應(yīng)管Mosfet，但本實(shí)用新型并不以此為限，在其他實(shí)施例中第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)管、第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管、第三驅(qū)動(dòng)開關(guān)管、第四驅(qū)動(dòng)開關(guān)管、第一采樣管、第二采樣管及第三采樣管還可為絕緣柵型雙極型晶體管IGBT，或雙極結(jié)型晶體管BJT。

再請參照圖3，結(jié)合圖3具體說明本實(shí)用新型電流采樣裝置的工作過程如下。

工作模式(一)

第一控制單元14輸出第一控制信號控制第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)管P1導(dǎo)通，第二控制單元輸入第二控制信號控制第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管N2、第一開關(guān)131及第二采樣管N12導(dǎo)通，第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)管P1與第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管N2構(gòu)成一組通路，電源Vcc輸出的電流依次流經(jīng)第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)管P1、負(fù)載19與第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管N2，通過檢測流經(jīng)第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管N2的電流得到流經(jīng)負(fù)載19的電流，值得注意的是，此時(shí)第三驅(qū)動(dòng)開關(guān)管P3、第四驅(qū)動(dòng)開關(guān)管N4、第二開關(guān)132及第三采樣管N13是截止的；第一開關(guān)131導(dǎo)通將第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管N2的漏極電平選通到運(yùn)放單元16的正輸入端，第二采樣管N12導(dǎo)通，且第二采樣管N12的柵極電位等于第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管N2的柵極電位；第一采樣管N11的源極接運(yùn)放單元16的負(fù)輸入端和第二采樣管N12的漏極，如此運(yùn)放單元16、第二采樣管N12及第一采樣管N11構(gòu)成了一個(gè)閉環(huán)負(fù)反饋系統(tǒng)，利用閉環(huán)負(fù)反饋系統(tǒng)的特點(diǎn)，正輸入端電平等于負(fù)輸入端電平，得出第二采樣管N12的漏極電平等于第一開關(guān)131的輸出電平，第一開關(guān)131的輸出電平等于第一開關(guān)131的輸入電平，第一開關(guān)131的輸入電平等于第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管N2的漏極電平，所以第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管N2的漏極電平等于第二采樣管N12的漏極電平，設(shè)第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管N2的漏極電平為V2,第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管N2導(dǎo)通時(shí)的等效電阻為R2，流經(jīng)第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管N2的電流為I2，第二采樣管N12導(dǎo)通時(shí)的電阻為R12，第一采樣管N11輸出的采樣電流為I，具有以下關(guān)系：

V2＝R2×I2 (1)

I＝V2/R12 (2)

R2＝k×R12 (3)

通過公式(1)，(2)，(3)，可以得出I＝k×I2，其中k為運(yùn)放單元16的放大倍數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了比例采樣，采樣電流I經(jīng)過比例采樣控制單元轉(zhuǎn)變成電流源IREF輸出。

工作模式(二)

第二控制單元15輸出第三控制信號控制第三驅(qū)動(dòng)開關(guān)管P3導(dǎo)通，第一控制單元輸入第四控制信號控制第四驅(qū)動(dòng)開關(guān)管N4、第二開關(guān)132及第三采樣管N13導(dǎo)通，第三驅(qū)動(dòng)開關(guān)管P3與第四驅(qū)動(dòng)開關(guān)管N4構(gòu)成一組通路，電源Vcc輸出的電流依次流經(jīng)第三驅(qū)動(dòng)開關(guān)管P3、負(fù)載19與第四驅(qū)動(dòng)開關(guān)管N4，通過檢測流經(jīng)第四驅(qū)動(dòng)開關(guān)管N4的電流得到流經(jīng)負(fù)載19的電流，值得注意的是，此時(shí)第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)管P1、第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管N2、第一開關(guān)131及第二采樣管N12是截止的，以下工作過程與工作模式(一)的過程相同部分在此就不再贅述了，不同之處在于，第一采樣管N11輸出的采樣電流為I，I＝k×I4，其中I4為流經(jīng)第四驅(qū)動(dòng)開關(guān)管N4的電流。

綜上所述，本實(shí)用新型的電流采樣裝置應(yīng)用于大功率橋式驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域，不僅可用于馬達(dá)驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域，還可用于D類音頻功率放大器驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域。實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)電流采樣方式，既可以應(yīng)用于模擬工作狀態(tài)采樣，又可以應(yīng)用于數(shù)字開關(guān)狀態(tài)的采樣方式，避免了模擬采樣的溝道調(diào)制效應(yīng)，也避免了數(shù)字采樣的非線性，可以準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)從小電流到大電流的準(zhǔn)確線性采樣，還實(shí)現(xiàn)用于保護(hù)系統(tǒng)或者穩(wěn)速等功能。

上述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用來限定本實(shí)用新型實(shí)施的范圍，在不背離本實(shí)用新型精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本實(shí)用新型作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。