高压mosfet电流采样电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电源芯片管理技术，尤其涉及到一种高压MOSFET电流采样电路。
【背景技术】
[0002] 随着大功率电源的需求越来越多，传统的小功率的电源管理芯片已经不能满足市 场要求。以BUCK转换器在汽车电子上的应用为例，以前大多都是5V/1A、5V/2A的小功率输 出，而现在逐步地发展到5V/4A、5V/5A的大功率输出。同时，输入电压的范围也在逐步变 大，从12V变化到了 24V、48V。为了满足大范围的输入电压和大功率输出的要求，把控制器 和功率器件集成在一个芯片上面的做法已经不能适应，为了解决这一问题，人们将高压功 率器件外置或者将控制器和高压功率器件分别封装，但采用这种方式需要增加额外的采样 器件，导致功耗的增加，封装也容易受到限制，见图1。
[0003] 为了解决外置或分别封装所带来的功耗问题，人们通过加入箝位电压的方式对电 路进行再度改进，不需要取样元件，直接取样于开关器件的两端，但这一改进的缺陷是，不 同的输入电压需要不同的箝位电压值，导致在不同的输入电压下，需要不同的电源管理芯 片来适应它，可知，其使用具有一定的局限性，见图2。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于，提供一种高压MOSFET电流采样电路，以适应高电压输入、大 功率输出的电源管理要求，同时解决传统取样电路的功率损耗问题，及对不同输入电压的 适应性差的问题。
[0005] 为了实现上述目的，本发明提供一种高压MOSFET电流采样电路，用于检测流经该 MOSFET开关器件的电流，该电流采样电路包括：
[0006] 开关控制模块，电连接于所述MOSFET开关器件的第一端和第二端，根据第一时序 信号开启或关闭，用于控制所述电流采样电路的取样时间点；
[0007] 电压取样模块，电连接于所述开关控制模块，包括多个MOS管，用于获取所述MOS 管的漏极和源极之间的取样电压；
[0008] 电压/电流转换模块，电连接于所述电压取样模块，用于将所述电压取样模块的 所述取样电压转换为取样电流；及
[0009] 电压输出模块，电连接于所述电压/电流转换模块，用于根据所述电压/电流转换 模块的所述取样电流输出相应的电压。
[0010] 本发明直接取样高压功率MOSFET开关器件的漏极和源极之间的电压差，以判断 流经该高压功率MOSFET开关器件的电流，避免了传统技术中增设取样元件（如电阻）而导 致功率损耗的问题；同时，通过时序信号控制开关控制模块的开启与关闭，以适应不同输入 电压范围，并提高了采样电流的精度，降低了生产成本。
[0011] 为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细 说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
【附图说明】
[0012] 图1为传统MOSFET开关器件的电流采样电路的电路框图；
[0013] 图2为另一传统MOSFET开关器件的电流采样电路的电路框图；
[0014] 图3为本发明一实施方式中MOSFET开关器件的电流采样电路的电路框图；
[0015] 图4为本发明一实施方式中MOSFET开关器件的电流采样电路的具体电路连接 图；
[0016] 图5为图4所示电流采样电路的一逻辑控制波形图；
[0017] 图6为本发明另一实施方式中的MOSFET开关器件的电流采样电路的具体电路连 接图；
[0018] 图7为本发明另一实施方式中的MOSFET开关器件的电流采样电路的具体电路连 接图。
[0019] 实施例1、2、3中的主要元件符号说明
【主权项】
1. 一种高压MOSFET电流采样电路，其特征在于，包括： 开关控制模块，电连接于所述MOSFET开关器件的第一端和第二端，根据第一时序信号 开启或关闭，用于控制所述电流采样电路的取样时间点； 电压取样模块，电连接于所述开关控制模块，包括多个MOS管，用于获取所述MOS管的 漏极和源极之间的取样电压； 电压/电流转换模块，电连接于所述电压取样模块，用于将所述电压取样模块的所述 取样电压转换为取样电流；及 电压输出模块，电连接于所述电压/电流转换模块，用于根据所述电压/电流转换模块 的所述取样电流输出相应的电压。
2. 根据权利要求1所述的电流采样电路，其特征在于： 所述开关控制模块包括a个串联的第一高压功率MOS管、a个串联的第二高压功率MOS管和a个串联的第三高压功率MOS管的个数均为a个，a多1 :第1个第一高压功率MOS管 的源极电连接于所述MOSFET开关器件的第一端，第a个高压功率MOS管的漏极电连接于所 述电压取样电路；第1个第二高压功率MOS管的源极电连接于所述MOSFET开关器件的第一 端，第a个第二高压功率MOS管的漏极电连接于所述电压取样电路；第1个第三高压功率 MOS管的源极电连接于所述MOSFET开关器件的第一端，第a个第三高压功率MOS管的漏极 电连接于所述电压取样电路；第1至a个的第一、第二及第三高压功率MOS管的栅极均由所 述第一时序信号控制。
3. 根据权利要求2所述的电流采样电路，其特征在于： 所述电压取样模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、b个串联的第一低压PMOS管、b个串联的第二低压PMOS管和b个串联的第三低压PMOS管，M多1 :所述第一电阻的一端 电连接于所述第a个第一高压功率MOS管的第二端，另一端电连接于所述第1个第一低压 PMOS管的源极，所述第b个第一低压PMOS管的电连接于所述电压/电流转换模块；所述第 二电阻的一端电连接于所述第a个第二高压功率MOS管的第二端，另一端电连接于所述第1 个第二低压PMOS管的源极，所述第b个第二低压PMOS管的漏极电连接于所述电压/电流 转换模块；所述第三电阻的一端电连接于所述第a个第三高压功率MOS管的第二端，另一端 电连接于所述第1个第三低压PMOS管的源极，所述第b个第三低压PMOS管的漏极电连接 于所述电压/电流转换模块；第X个第一、第二、第三低压PMOS管的栅极及第X个第一低压 PMOS管的漏极电连接在一起，1彡X彡b。
4. 根据权利要求3所述的电流采样电路，其特征在于： 所述电压/电流转换模块包括第四低压PMOS管、c个串联的第四高压功率PMOS管、c个串联的第五高压功率PMOS管、d个串联的第一低压NMOS管、d个串联的第二低压NMOS管 和恒流源：所述第四低压POMS管的源极电连接于所述第b个第一低压PMOS管的漏极，所述 第四低压POMS管的漏极电连接于所述恒流源；所述第1个第四高压功率PMOS管的源极电 连接于所述第b个第二低压PMOS管的漏极，所述第c个第四高压功率PMOS管的漏极电连 接于所述第1个第一低压NMOS管的漏极，所述第d个第一低压NMOS管的源极接地；所述第 1个第五高压功率PMOS管的源极电连接于所述第b个第三低压PMOS管的漏极，所述第c个 第五高压功率PMOS管的漏极电连接于所述第1个第二低压NMOS管的漏极，所述第d个第 二低压NMOS管的源极接地；所述第Y个第四、第五高压功率PMOS管的栅极均电连接于所述 恒流源，I<Y<c;所述第Z个第一、第二低压NMOS管的栅极及第Z个第一低压NMOS管的 漏极连接在一起，1 <Z<d。
5. 根据权利要求4所述的电流采样电路，其特征在于： 所述电压输出模块包括第四电阻，所述第四电阻的第一端电连接于所述第1个第二低 压NMOS管的漏极，第二端接地，其中所述第一端作为所述电流采样电路的电压输出端。
6. 根据权利要求5所述的电流采样电路，其特征在于： 还包括防误判模块，电连接于所述电压输出模块，所述防误判模块包括第三低压NMOS管，所述第三低压NMOS管的漏极电连接于所述第四电阻的第一端，源极接地，栅极受第二 时序信号的控制。
7. 根据权利要求2至6任意一项所述的电流采样电路，其特征在于： 所述第一高压功率MOS管、第二高压功率MOS管和第三高压功率MOS管均为P沟道，它 们的第一端均为源极、第二端均为漏极、第三端为栅极。
8. 根据权利要求2至6任意一项所述的电流采样电路，其特征在于： 所述第一高压功率MOS管、第二高压功率MOS管和第三高压功率MOS管均为N沟道，它 们的第一端均为漏极、第二端均为源极、第三端为栅极。
9. 根据权利要求2至6任意一项所述的电流采样电路，其特征在于： 所述MOSFET开关器件为N沟道MOSFET开关器件或P沟道MOSFET开关器件。
【专利摘要】本发明公开了一种高压MOSFET电流采样电路，包括开关控制模块、电压取样模块、电压/电流转换模块和电压输出模块；开关控制模块控制该电流取样电路的取样时间点，电压取样模块获取取样电压，电压/电流转换模块将取样电压转换为取样电流，然后通过电压输出模块输出相应的电压。本发明直接取样高压功率MOSFET开关器件的漏极和源极之间的电压差，以判断流经该高压功率MOSFET开关器件的电流，避免了传统技术中增设取样元件而导致功率损耗的问题；同时，通过时序信号控制开关控制模块的开启与关闭，以适应不同输入电压范围，并提高了采样电流的精度，降低了生产成本。
【IPC分类】G01R19-00, G01R31-26
【公开号】CN104764924
【申请号】CN201510135784
【发明人】田欢, 裘伟光
【申请人】深圳市英特源电子有限公司
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年3月26日