高壓mosfet電流采樣電路的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電源芯片管理技術，尤其涉及到一種高壓MOSFET電流采樣電路。
【背景技術】
[0002] 隨著大功率電源的需求越來越多，傳統的小功率的電源管理芯片已經不能滿足市 場要求。以BUCK轉換器在汽車電子上的應用為例，以前大多都是5V/1A、5V/2A的小功率輸 出，而現在逐步地發展到5V/4A、5V/5A的大功率輸出。同時，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芯片上面的做法已經不能適應，為了解決這一問題，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，導致功耗的增加，封裝也容易受到限制，見圖1。
[0003] 為了解決外置或分別封裝所帶來的功耗問題，人們通過加入箝位電壓的方式對電 路進行再度改進，不需要取樣元件，直接取樣于開關器件的兩端，但這一改進的缺陷是，不 同的輸入電壓需要不同的箝位電壓值，導致在不同的輸入電壓下，需要不同的電源管理芯 片來適應它，可知，其使用具有一定的局限性，見圖2。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于，提供一種高壓MOSFET電流采樣電路，以適應高電壓輸入、大 功率輸出的電源管理要求，同時解決傳統取樣電路的功率損耗問題，及對不同輸入電壓的 適應性差的問題。
[0005] 為了實現上述目的，本發明提供一種高壓MOSFET電流采樣電路，用于檢測流經該 MOSFET開關器件的電流，該電流采樣電路包括：
[0006] 開關控制模塊，電連接于所述MOSFET開關器件的第一端和第二端，根據第一時序 信號開啟或關閉，用于控制所述電流采樣電路的取樣時間點；
[0007] 電壓取樣模塊，電連接于所述開關控制模塊，包括多個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/電流轉換模塊，用于根據所述電壓/電流轉換 模塊的所述取樣電流輸出相應的電壓。
[0010] 本發明直接取樣高壓功率MOSFET開關器件的漏極和源極之間的電壓差，以判斷 流經該高壓功率MOSFET開關器件的電流，避免了傳統技術中增設取樣元件（如電阻）而導 致功率損耗的問題；同時，通過時序信號控制開關控制模塊的開啟與關閉，以適應不同輸入 電壓范圍，并提高了采樣電流的精度，降低了生產成本。
[0011] 為了能更進一步了解本發明的特征以及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細 說明與附圖，然而附圖僅提供參考與說明用，并非用來對本發明加以限制。
【附圖說明】
[0012] 圖1為傳統MOSFET開關器件的電流采樣電路的電路框圖；
[0013] 圖2為另一傳統MOSFET開關器件的電流采樣電路的電路框圖；
[0014] 圖3為本發明一實施方式中MOSFET開關器件的電流采樣電路的電路框圖；
[0015] 圖4為本發明一實施方式中MOSFET開關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為本發明另一實施方式中的MOSFET開關器件的電流采樣電路的具體電路連 接圖；
[0018] 圖7為本發明另一實施方式中的MOSFET開關器件的電流采樣電路的具體電路連 接圖。
[0019] 實施例1、2、3中的主要元件符號說明
【主權項】
1. 一種高壓MOSFET電流采樣電路，其特征在于，包括： 開關控制模塊，電連接于所述MOSFET開關器件的第一端和第二端，根據第一時序信號 開啟或關閉，用于控制所述電流采樣電路的取樣時間點； 電壓取樣模塊，電連接于所述開關控制模塊，包括多個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 取樣電壓轉換為取樣電流；及 電壓輸出模塊，電連接于所述電壓/電流轉換模塊，用于根據所述電壓/電流轉換模塊 的所述取樣電流輸出相應的電壓。
2. 根據權利要求1所述的電流采樣電路，其特征在于： 所述開關控制模塊包括a個串聯的第一高壓功率MOS管、a個串聯的第二高壓功率MOS管和a個串聯的第三高壓功率MOS管的個數均為a個，a多1 :第1個第一高壓功率MOS管 的源極電連接于所述MOSFET開關器件的第一端，第a個高壓功率MOS管的漏極電連接于所 述電壓取樣電路；第1個第二高壓功率MOS管的源極電連接于所述MOSFET開關器件的第一 端，第a個第二高壓功率MOS管的漏極電連接于所述電壓取樣電路；第1個第三高壓功率 MOS管的源極電連接于所述MOSFET開關器件的第一端，第a個第三高壓功率MOS管的漏極 電連接于所述電壓取樣電路；第1至a個的第一、第二及第三高壓功率MOS管的柵極均由所 述第一時序信號控制。
3. 根據權利要求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個串聯的第一低壓PMOS管、b個串聯的第二低壓PMOS管和b個串聯的第三低壓PMOS管，M多1 :所述第一電阻的一端 電連接于所述第a個第一高壓功率MOS管的第二端，另一端電連接于所述第1個第一低壓 PMOS管的源極，所述第b個第一低壓PMOS管的電連接于所述電壓/電流轉換模塊；所述第 二電阻的一端電連接于所述第a個第二高壓功率MOS管的第二端，另一端電連接于所述第1 個第二低壓PMOS管的源極，所述第b個第二低壓PMOS管的漏極電連接于所述電壓/電流 轉換模塊；所述第三電阻的一端電連接于所述第a個第三高壓功率MOS管的第二端，另一端 電連接于所述第1個第三低壓PMOS管的源極，所述第b個第三低壓PMOS管的漏極電連接 于所述電壓/電流轉換模塊；第X個第一、第二、第三低壓PMOS管的柵極及第X個第一低壓 PMOS管的漏極電連接在一起，1彡X彡b。
4. 根據權利要求3所述的電流采樣電路，其特征在于： 所述電壓/電流轉換模塊包括第四低壓PMOS管、c個串聯的第四高壓功率PMOS管、c個串聯的第五高壓功率PMOS管、d個串聯的第一低壓NMOS管、d個串聯的第二低壓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個第四高壓功率PMOS管的源極電 連接于所述第b個第二低壓PMOS管的漏極，所述第c個第四高壓功率PMOS管的漏極電連 接于所述第1個第一低壓NMOS管的漏極，所述第d個第一低壓NMOS管的源極接地；所述第 1個第五高壓功率PMOS管的源極電連接于所述第b個第三低壓PMOS管的漏極，所述第c個 第五高壓功率PMOS管的漏極電連接于所述第1個第二低壓NMOS管的漏極，所述第d個第 二低壓NMOS管的源極接地；所述第Y個第四、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個第一、第二低壓NMOS管的柵極及第Z個第一低壓NMOS管的 漏極連接在一起，1 <Z<d。
5. 根據權利要求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. 根據權利要求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 時序信號的控制。
7. 根據權利要求2至6任意一項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. 根據權利要求2至6任意一項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. 根據權利要求2至6任意一項所述的電流采樣電路，其特征在于： 所述MOSFET開關器件為N溝道MOSFET開關器件或P溝道MOSFET開關器件。
【專利摘要】本發明公開了一種高壓MOSFET電流采樣電路，包括開關控制模塊、電壓取樣模塊、電壓/電流轉換模塊和電壓輸出模塊；開關控制模塊控制該電流取樣電路的取樣時間點，電壓取樣模塊獲取取樣電壓，電壓/電流轉換模塊將取樣電壓轉換為取樣電流，然后通過電壓輸出模塊輸出相應的電壓。本發明直接取樣高壓功率MOSFET開關器件的漏極和源極之間的電壓差，以判斷流經該高壓功率MOSFET開關器件的電流，避免了傳統技術中增設取樣元件而導致功率損耗的問題；同時，通過時序信號控制開關控制模塊的開啟與關閉，以適應不同輸入電壓范圍，并提高了采樣電流的精度，降低了生產成本。
【IPC分類】G01R19-00, G01R31-26
【公開號】CN104764924
【申請號】CN201510135784
【發明人】田歡, 裘偉光
【申請人】深圳市英特源電子有限公司
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年3月26日