高壓mosfet電流采樣電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電源芯片管理技術(shù)，尤其涉及到一種高壓MOSFET電流采樣電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著大功率電源的需求越來(lái)越多，傳統(tǒng)的小功率的電源管理芯片已經(jīng)不能滿足市 場(chǎng)要求。以BUCK轉(zhuǎn)換器在汽車電子上的應(yīng)用為例，以前大多都是5V/1A、5V/2A的小功率輸 出，而現(xiàn)在逐步地發(fā)展到5V/4A、5V/5A的大功率輸出。同時(shí)，輸入電壓的范圍也在逐步變 大，從12V變化到了 24V、48V。為了滿足大范圍的輸入電壓和大功率輸出的要求，把控制器 和功率器件集成在一個(gè)芯片上面的做法已經(jīng)不能適應(yīng)，為了解決這一問(wèn)題，人們將高壓功 率器件外置或者將控制器和高壓功率器件分別封裝，但采用這種方式需要增加額外的采樣 器件，導(dǎo)致功耗的增加，封裝也容易受到限制，見(jiàn)圖1。
[0003] 為了解決外置或分別封裝所帶來(lái)的功耗問(wèn)題，人們通過(guò)加入箝位電壓的方式對(duì)電 路進(jìn)行再度改進(jìn)，不需要取樣元件，直接取樣于開(kāi)關(guān)器件的兩端，但這一改進(jìn)的缺陷是，不 同的輸入電壓需要不同的箝位電壓值，導(dǎo)致在不同的輸入電壓下，需要不同的電源管理芯 片來(lái)適應(yīng)它，可知，其使用具有一定的局限性，見(jiàn)圖2。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于，提供一種高壓MOSFET電流采樣電路，以適應(yīng)高電壓輸入、大 功率輸出的電源管理要求，同時(shí)解決傳統(tǒng)取樣電路的功率損耗問(wèn)題，及對(duì)不同輸入電壓的 適應(yīng)性差的問(wèn)題。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種高壓MOSFET電流采樣電路，用于檢測(cè)流經(jīng)該 MOSFET開(kāi)關(guān)器件的電流，該電流采樣電路包括：
[0006] 開(kāi)關(guān)控制模塊，電連接于所述MOSFET開(kāi)關(guān)器件的第一端和第二端，根據(jù)第一時(shí)序 信號(hào)開(kāi)啟或關(guān)閉，用于控制所述電流采樣電路的取樣時(shí)間點(diǎn)；
[0007] 電壓取樣模塊，電連接于所述開(kāi)關(guān)控制模塊，包括多個(gè)MOS管，用于獲取所述MOS 管的漏極和源極之間的取樣電壓；
[0008] 電壓/電流轉(zhuǎn)換模塊，電連接于所述電壓取樣模塊，用于將所述電壓取樣模塊的 所述取樣電壓轉(zhuǎn)換為取樣電流；及
[0009] 電壓輸出模塊，電連接于所述電壓/電流轉(zhuǎn)換模塊，用于根據(jù)所述電壓/電流轉(zhuǎn)換 模塊的所述取樣電流輸出相應(yīng)的電壓。
[0010] 本發(fā)明直接取樣高壓功率MOSFET開(kāi)關(guān)器件的漏極和源極之間的電壓差，以判斷 流經(jīng)該高壓功率MOSFET開(kāi)關(guān)器件的電流，避免了傳統(tǒng)技術(shù)中增設(shè)取樣元件（如電阻）而導(dǎo) 致功率損耗的問(wèn)題；同時(shí)，通過(guò)時(shí)序信號(hào)控制開(kāi)關(guān)控制模塊的開(kāi)啟與關(guān)閉，以適應(yīng)不同輸入 電壓范圍，并提高了采樣電流的精度，降低了生產(chǎn)成本。
[0011] 為了能更進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征以及技術(shù)內(nèi)容，請(qǐng)參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì) 說(shuō)明與附圖，然而附圖僅提供參考與說(shuō)明用，并非用來(lái)對(duì)本發(fā)明加以限制。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1為傳統(tǒng)MOSFET開(kāi)關(guān)器件的電流采樣電路的電路框圖；
[0013] 圖2為另一傳統(tǒng)MOSFET開(kāi)關(guān)器件的電流采樣電路的電路框圖；
[0014] 圖3為本發(fā)明一實(shí)施方式中MOSFET開(kāi)關(guān)器件的電流采樣電路的電路框圖；
[0015] 圖4為本發(fā)明一實(shí)施方式中MOSFET開(kāi)關(guān)器件的電流采樣電路的具體電路連接 圖；
[0016] 圖5為圖4所示電流采樣電路的一邏輯控制波形圖；
[0017] 圖6為本發(fā)明另一實(shí)施方式中的MOSFET開(kāi)關(guān)器件的電流采樣電路的具體電路連 接圖；
[0018] 圖7為本發(fā)明另一實(shí)施方式中的MOSFET開(kāi)關(guān)器件的電流采樣電路的具體電路連 接圖。
[0019] 實(shí)施例1、2、3中的主要元件符號(hào)說(shuō)明
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高壓MOSFET電流采樣電路，其特征在于，包括： 開(kāi)關(guān)控制模塊，電連接于所述MOSFET開(kāi)關(guān)器件的第一端和第二端，根據(jù)第一時(shí)序信號(hào) 開(kāi)啟或關(guān)閉，用于控制所述電流采樣電路的取樣時(shí)間點(diǎn)； 電壓取樣模塊，電連接于所述開(kāi)關(guān)控制模塊，包括多個(gè)MOS管，用于獲取所述MOS管的 漏極和源極之間的取樣電壓； 電壓/電流轉(zhuǎn)換模塊，電連接于所述電壓取樣模塊，用于將所述電壓取樣模塊的所述 取樣電壓轉(zhuǎn)換為取樣電流；及 電壓輸出模塊，電連接于所述電壓/電流轉(zhuǎn)換模塊，用于根據(jù)所述電壓/電流轉(zhuǎn)換模塊 的所述取樣電流輸出相應(yīng)的電壓。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流采樣電路，其特征在于： 所述開(kāi)關(guān)控制模塊包括a個(gè)串聯(lián)的第一高壓功率MOS管、a個(gè)串聯(lián)的第二高壓功率MOS管和a個(gè)串聯(lián)的第三高壓功率MOS管的個(gè)數(shù)均為a個(gè)，a多1 :第1個(gè)第一高壓功率MOS管 的源極電連接于所述MOSFET開(kāi)關(guān)器件的第一端，第a個(gè)高壓功率MOS管的漏極電連接于所 述電壓取樣電路；第1個(gè)第二高壓功率MOS管的源極電連接于所述MOSFET開(kāi)關(guān)器件的第一 端，第a個(gè)第二高壓功率MOS管的漏極電連接于所述電壓取樣電路；第1個(gè)第三高壓功率 MOS管的源極電連接于所述MOSFET開(kāi)關(guān)器件的第一端，第a個(gè)第三高壓功率MOS管的漏極 電連接于所述電壓取樣電路；第1至a個(gè)的第一、第二及第三高壓功率MOS管的柵極均由所 述第一時(shí)序信號(hào)控制。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電流采樣電路，其特征在于： 所述電壓取樣模塊包括第一電阻、第二電阻、第三電阻、b個(gè)串聯(lián)的第一低壓PMOS管、b個(gè)串聯(lián)的第二低壓PMOS管和b個(gè)串聯(lián)的第三低壓PMOS管，M多1 :所述第一電阻的一端 電連接于所述第a個(gè)第一高壓功率MOS管的第二端，另一端電連接于所述第1個(gè)第一低壓 PMOS管的源極，所述第b個(gè)第一低壓PMOS管的電連接于所述電壓/電流轉(zhuǎn)換模塊；所述第 二電阻的一端電連接于所述第a個(gè)第二高壓功率MOS管的第二端，另一端電連接于所述第1 個(gè)第二低壓PMOS管的源極，所述第b個(gè)第二低壓PMOS管的漏極電連接于所述電壓/電流 轉(zhuǎn)換模塊；所述第三電阻的一端電連接于所述第a個(gè)第三高壓功率MOS管的第二端，另一端 電連接于所述第1個(gè)第三低壓PMOS管的源極，所述第b個(gè)第三低壓PMOS管的漏極電連接 于所述電壓/電流轉(zhuǎn)換模塊；第X個(gè)第一、第二、第三低壓PMOS管的柵極及第X個(gè)第一低壓 PMOS管的漏極電連接在一起，1彡X彡b。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電流采樣電路，其特征在于： 所述電壓/電流轉(zhuǎn)換模塊包括第四低壓PMOS管、c個(gè)串聯(lián)的第四高壓功率PMOS管、c個(gè)串聯(lián)的第五高壓功率PMOS管、d個(gè)串聯(lián)的第一低壓NMOS管、d個(gè)串聯(lián)的第二低壓NMOS管 和恒流源：所述第四低壓POMS管的源極電連接于所述第b個(gè)第一低壓PMOS管的漏極，所述 第四低壓POMS管的漏極電連接于所述恒流源；所述第1個(gè)第四高壓功率PMOS管的源極電 連接于所述第b個(gè)第二低壓PMOS管的漏極，所述第c個(gè)第四高壓功率PMOS管的漏極電連 接于所述第1個(gè)第一低壓NMOS管的漏極，所述第d個(gè)第一低壓NMOS管的源極接地；所述第 1個(gè)第五高壓功率PMOS管的源極電連接于所述第b個(gè)第三低壓PMOS管的漏極，所述第c個(gè) 第五高壓功率PMOS管的漏極電連接于所述第1個(gè)第二低壓NMOS管的漏極，所述第d個(gè)第 二低壓NMOS管的源極接地；所述第Y個(gè)第四、第五高壓功率PMOS管的柵極均電連接于所述 恒流源，I<Y<c;所述第Z個(gè)第一、第二低壓NMOS管的柵極及第Z個(gè)第一低壓NMOS管的 漏極連接在一起，1 <Z<d。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電流采樣電路，其特征在于： 所述電壓輸出模塊包括第四電阻，所述第四電阻的第一端電連接于所述第1個(gè)第二低 壓NMOS管的漏極，第二端接地，其中所述第一端作為所述電流采樣電路的電壓輸出端。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電流采樣電路，其特征在于： 還包括防誤判模塊，電連接于所述電壓輸出模塊，所述防誤判模塊包括第三低壓NMOS管，所述第三低壓NMOS管的漏極電連接于所述第四電阻的第一端，源極接地，柵極受第二 時(shí)序信號(hào)的控制。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2至6任意一項(xiàng)所述的電流采樣電路，其特征在于： 所述第一高壓功率MOS管、第二高壓功率MOS管和第三高壓功率MOS管均為P溝道，它 們的第一端均為源極、第二端均為漏極、第三端為柵極。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2至6任意一項(xiàng)所述的電流采樣電路，其特征在于： 所述第一高壓功率MOS管、第二高壓功率MOS管和第三高壓功率MOS管均為N溝道，它 們的第一端均為漏極、第二端均為源極、第三端為柵極。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2至6任意一項(xiàng)所述的電流采樣電路，其特征在于： 所述MOSFET開(kāi)關(guān)器件為N溝道MOSFET開(kāi)關(guān)器件或P溝道MOSFET開(kāi)關(guān)器件。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高壓MOSFET電流采樣電路，包括開(kāi)關(guān)控制模塊、電壓取樣模塊、電壓/電流轉(zhuǎn)換模塊和電壓輸出模塊；開(kāi)關(guān)控制模塊控制該電流取樣電路的取樣時(shí)間點(diǎn)，電壓取樣模塊獲取取樣電壓，電壓/電流轉(zhuǎn)換模塊將取樣電壓轉(zhuǎn)換為取樣電流，然后通過(guò)電壓輸出模塊輸出相應(yīng)的電壓。本發(fā)明直接取樣高壓功率MOSFET開(kāi)關(guān)器件的漏極和源極之間的電壓差，以判斷流經(jīng)該高壓功率MOSFET開(kāi)關(guān)器件的電流，避免了傳統(tǒng)技術(shù)中增設(shè)取樣元件而導(dǎo)致功率損耗的問(wèn)題；同時(shí)，通過(guò)時(shí)序信號(hào)控制開(kāi)關(guān)控制模塊的開(kāi)啟與關(guān)閉，以適應(yīng)不同輸入電壓范圍，并提高了采樣電流的精度，降低了生產(chǎn)成本。
【IPC分類】G01R19-00, G01R31-26
【公開(kāi)號(hào)】CN104764924
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510135784
【發(fā)明人】田歡, 裘偉光
【申請(qǐng)人】深圳市英特源電子有限公司
【公開(kāi)日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2015年3月26日