运算放大器芯片、运算放大器和电子设备的制作方法

1.本实用新型涉及运算放大器领域，尤其涉及运算放大器芯片、运算放大器以及包含该运算放大器的电子设备。


背景技术：

2.在马达、电机和逆变器等设备中，通常采用一个精密运放和一个匹配度很好的精密电阻进行电流检测。如图1所示，为传统的电流检测方案，通常在运算放大器的输入端并联一个检流电阻，通过检测检流电阻的电压可以得到待检测电流值，通过调整检流电阻的阻值实现不同的电流检测范围。
3.然而，当检测几十毫安的大电流时，就需要阻值较小、精度高且性能稳定的检流电阻。但检流电阻焊接在pcb板上会引入寄生电阻，影响其精度，故实际使用时需要对检流电阻进行多次校准将会大大增加成本。此外，外置的检流电阻多为直插或贴片元器件，会占用较大面积。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供运算放大器芯片、运算放大器以及包含该运算放大器的电子设备。
5.本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：
6.一种运算放大器芯片，包括：芯片、第一输入端口、第二输入端口、第一金属线、第二金属线和单基岛的金属框架，其中：所述芯片通过粘片胶安装在所述金属框架的基岛上，所述金属框架设置有所述第一输入端口和所述第二输入端口，所述第一输入端口和所述第二输入端口之间通过检流电阻连接，所述检流电阻由所述金属框架制成，所述第一输入端口通过所述第一金属线与所述芯片的第一输入引脚连接，所述第二输入端口通过所述第二金属线与所述芯片的第二输入引脚连接。
7.本实用新型解决上述技术问题的另一种技术方案如下：
8.一种运算放大器芯片，包括：第一芯片、第二芯片、第一输入端口、第二输入端口、第一金属线、第二金属线和双基岛的金属框架，其中：
9.所述第一芯片通过粘片胶安装在所述金属框架的第一基岛上，所述金属框架设置有所述第一输入端口和所述第二输入端口，所述第一输入端口和所述第二输入端口之间通过检流电阻连接，所述检流电阻由所述金属框架制成，所述第一输入端口通过所述第一金属线与所述第一芯片的第一输入引脚连接，所述第二输入端口通过所述第二金属线与所述芯片的第二输入引脚连接；
10.所述第二芯片通过粘片胶安装在所述金属框架的第二基岛上，所述第一芯片与所述第二芯片之间通过隔离电路连接。
11.本实用新型解决上述技术问题的另一种技术方案如下：
12.一种运算放大器，包括如上述任一技术方案所述的运算放大器芯片。
13.本实用新型解决上述技术问题的另一种技术方案如下：
14.一种电子设备，包括如上述任一技术方案所述的运算放大器。
15.本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的运算放大器芯片，检流电阻由第一输入端口与第二输入端口之间的金属框架构成，通过将外置的检流电阻集成在芯片内部，并对检流电阻进行校准，使用时可将运算放大器芯片直接串接在被测电流回路中，无需再次校准，检测精度能够得到满足，并且无需复杂的外围电路，占用面积较小，还可以通过改变金属框架的形状实现不同的阻值，从而对应不同的电流检测范围，具有制造成本低，应用简单的优点。
16.本实用新型附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型实践了解到。
附图说明
17.图1为传统电流检测电路的结构示意图；
18.图2为本实用新型运算放大器芯片的实施例一提供的结构示意图；
19.图3为本实用新型运算放大器芯片的实施例一提供的一种电路连接关系示意图；
20.图4为本实用新型运算放大器芯片的实施例一提供的另一种电路连接关系示意图；
21.图5为本实用新型运算放大器芯片的实施例二提供的一种结构示意图；
22.图6为本实用新型运算放大器芯片的实施例二提供的另一种结构示意图；
23.图7为本实用新型运算放大器芯片的实施例二提供的一种电路连接关系示意图；
24.图8为本实用新型运算放大器芯片的实施例二提供的另一种电路连接关系示意图；
25.图9为本实用新型运算放大器芯片的实施例二提供的又一种结构示意图。
具体实施方式
26.以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
27.需要说明的是，运算放大器芯片分为隔离型和非隔离型，隔离型的运算放大器通常采用双基岛的金属框架制成，两个芯片之间通过隔离电路连接，非隔离型的运算放大器通常采用单基岛的金属框架制成。下面分别对这两种情况以实施例进行说明。
28.实施例一
29.如图2所示，为本实用新型运算放大器芯片的实施例一提供的结构示意图，该运算放大器芯片为非隔离型运算放大器，采用单基岛的金属框架制成，包括：芯片2、第一输入端口vin+、第二输入端口vin
‑
、第一金属线、第二金属线和金属框架1，其中：芯片2通过粘片胶安装在金属框架1的基岛上，金属框架1设置有第一输入端口vin+和第二输入端口vin
‑
，第一输入端口vin+和第二输入端口vin
‑
之间通过检流电阻3连接，检流电阻3由金属框架1制成，第一输入端口vin+通过第一金属线与芯片2的第一输入引脚连接，第二输入端口vin
‑
通过第二金属线与芯片2的第二输入引脚连接。
30.基岛共设置有8个端口，除第一输入端口vin+和第二输入端口vin
‑
之外，在同侧还
设置有2个预留端口，在另一侧设置有工作电压端vdd、第一输出端口vout+、第二输出端口vout
‑
和接地端gnd。
31.如图2所示，芯片2通过粘片胶安装在金属框架的基岛上，第一输入端口vin+和第二输入端口vin
‑
之间的金属框架1可以作为检流电阻3。在制备运算放大器芯片的传统工艺中，不会保留如图2所示的作为检流电阻3的金属框架1，也就是说第一输入端口vin+和第二输入端口vin
‑
之间不存在连接两个端口的金属框架1，而本技术的运算放大器芯片在制备时可以保留第一输入端口vin+和第二输入端口vin
‑
之间的金属框架1，例如，可以为一个金属片或金属块，作为检流电阻3。
32.应理解，可根据实际需要，选择保留第一输入端口vin+和第二输入端口vin
‑
之间不同形状的金属框架1，实现不同的检流电阻3阻值，从而对应不同的电流检测范围，也可以选择不同数量的输入端口。
33.本实施例提供的运算放大器芯片，检流电阻3由第一输入端口vin+与第二输入端口vin
‑
之间的金属框架1构成，通过将外置的检流电阻3集成在芯片2内部，并对检流电阻3进行校准，使用时可将运算放大器芯片直接串接在被测电流回路中，无需再次校准，检测精度能够得到满足，并且无需复杂的外围电路，占用面积较小，还可以通过改变金属框架1的形状实现不同的阻值，从而对应不同的电流检测范围，具有制造成本低，应用简单的优点。
34.可选地，在一些可能的实施方式中，如图3所示，芯片2包括：第一采样电阻r1、第二采样电阻r2、第一反馈电阻r3、第二反馈电阻r4和运算放大器d，其中：
35.芯片2的第一输入引脚通过第一采样电阻r1与运算放大器d的同相输入端连接，运算放大器d的同相输入端还通过第一反馈电阻r3与芯片2的第一输出引脚连接；
36.芯片2的第二输入引脚通过第二采样电阻r2与运算放大器d的反相输入端连接，运算放大器d的反相输入端还通过第二反馈电阻r4与芯片2的第二输出引脚连接；
37.运算放大器d的第一输出端与芯片2的第一输出引脚连接，运算放大器 d的第二输出端与芯片2的第二输出引脚连接。
38.应理解，图3中的检流电阻3由芯片2输入端的金属框架1构成，通过调整金属框架1的不同形状实现不同的阻值，从而对应不同的电流检测范围。
39.第一采样电阻r1、第二采样电阻r2、第一反馈电阻r3、第二反馈电阻 r4和运算放大器d共同用于放大输入信号，第一采样电阻r1、第二采样电阻r2、第一反馈电阻r3和第二反馈电阻r4可以由运算放大器芯片内部 mos电阻构成，例如，可以采用多晶、金属或衬底实现，且可通过调节第一反馈电阻r3和第二反馈电阻r4来弥补由检流电阻3误差引起的放大倍数的偏差。
40.可选地，在一些可能的实施方式中，如图3所示，芯片2还包括：第一控制电路、第二控制电路、第一修调电路和第二修调电路，其中：
41.第一控制电路与第一修调电路连接，第一修调电路与第一反馈电阻r3 并联；
42.第二控制电路与第二修调电路连接，第二修调电路与第二反馈电阻r4 并联。
43.修调电路用于修正由工艺引起的检流电阻3阻值的偏差，控制电路用于控制修调电路。
44.例如，修调电路可以包括多个可控开关管和多个电阻，可控开关管的控制端作为信号输入端与控制电路的输出端连接，根据控制端接收到的信号控制可控开关管并决定多
个电阻的整体阻值，修调电路的两个输出端与反馈电阻并联，从而实现修正检流电阻3阻值的偏差。
45.应理解，控制电路可以包括多个熔断丝，输入端作为信号控制端，通过输入信号控制多个熔断丝中的每一个是否熔断，从而控制输出端的输出状态。
46.需要说明的是，修调电路和控制电路的结构也可以采用现有其他电路实现，在此不再赘述。
47.可选地，在一些可能的实施方式中，如图4所示，芯片2还包括：调制电路，运算放大器d的第一输出端通过调制电路与芯片2的第一输出引脚连接，运算放大器d的第二输出端通过调制电路与芯片2的第二输出引脚连接。
48.调制电路用于将经过运算放大器d后的输出信号变换成高频调制脉冲信号。
49.当未包括调制电路时，运算放大器芯片的输出端可以连接adc电路，当包括调制电路时，运算放大器芯片的输出端可以连接数字滤波电路。
50.需要说明的是，调制电路的结构可以采用现有调制电路实现，例如，可以使用δ∑调制电路实现，在此不再赘述。
51.可以理解，在一些实施例中，可以包含如上述各实施方式中的部分或全部。
52.实施例二
53.如图5所示，为本实用新型运算放大器芯片的实施例二提供的一种结构示意图，该运算放大器芯片为隔离型运算放大器，采用双基岛制成，两个芯片之间通过隔离电路连接，包括：第一芯片2、第二芯片4、第一输入端口 vin+、第二输入端口vin
‑
、第一金属线、第二金属线和双基岛的金属框架 1，其中：
54.第一芯片2通过粘片胶安装在金属框架1的第一基岛上，金属框架1设置有第一输入端口vin+和第二输入端口vin
‑
，第一输入端口vin+和第二输入端口vin
‑
之间通过检流电阻3连接，检流电阻3由金属框架1制成，第一输入端口vin+通过第一金属线与第一芯片2的第一输入引脚连接，第二输入端口vin
‑
通过第二金属线与芯片的第二输入引脚连接；
55.第二芯片4通过粘片胶安装在金属框架1的第二基岛上，第一芯片2与第二芯片4之间通过隔离电路连接。
56.2个基岛共设置有8个端口，除第一输入端口vin+和第二输入端口vin
‑ꢀ
之外，在第一基岛的输入侧还设置有第一工作电压端vdd1和第一接地端 gnd1，在第二基岛的输出侧设置有第二工作电压端vdd2、第一输出端口 vout+、第二输出端口vout
‑
和第二接地端gnd2。
57.如图5所示，第一芯片2与第二芯片4通过粘片胶安装在金属框架1的两个基岛上，第一输入端口vin+和第二输入端口vin
‑
之间的金属框架可以作为检流电阻3。在制备运算放大器芯片的传统工艺中，不会保留如图5所示的作为检流电阻3的金属框架，也就是说第一输入端口vin+和第二输入端口vin
‑
之间不存在连接两个端口的金属框架，而本技术的运算放大器芯片在制备时可以保留第一输入端口vin+和第二输入端口vin
‑
之间的金属框架，例如，可以为一个金属片或金属块，作为检流电阻3。
58.第一芯片2与第二芯片4之间可以通过隔离电路连接。
59.应理解，可根据实际需要，选择保留第一输入端口vin+和第二输入端口vin
‑
之间不同形状的金属框架1实现不同的检流电阻3阻值，从而对应不同的电流检测范围，也可以
选择不同数量的输入端口。
60.例如，如图6所示，给出了检流电阻3的另一种形状。
61.例如，如图9所示，在第一芯片2的输入侧设置了6个端口，额外增加了2个输入端口。
62.本实施例提供的运算放大器芯片，检流电阻3由第一输入端口vin+与第二输入端口vin
‑
之间的金属框架1构成，通过将外置的检流电阻3集成在芯片内部，并对检流电阻3进行校准，使用时可将运算放大器芯片直接串接在被测电流回路中，无需再次校准，检测精度能够得到满足，并且无需复杂的外围电路，占用面积较小，还可以通过改变金属框架1的形状实现不同的阻值，从而对应不同的电流检测范围，具有制造成本低，应用简单的优点。
63.可选地，在一些可能的实施方式中，如图7所示，第一芯片2包括：第一采样电阻r1、第二采样电阻r2、第一反馈电阻r3、第二反馈电阻r4和运算放大器d，其中：
64.第一芯片2的第一输入引脚通过第一采样电阻r1与运算放大器d的同相输入端连接，运算放大器d的同相输入端还通过第一反馈电阻r3与第一芯片2的第一输出引脚连接；
65.第一芯片2的第二输入引脚通过第二采样电阻r2与运算放大器d的反相输入端连接，运算放大器d的反相输入端还通过第二反馈电阻r4与第一芯片2的第二输出引脚连接；
66.运算放大器d的第一输出端和第二输出端分别与隔离电路连接。
67.应理解，图7中的检流电阻3由芯片输入端的金属框架构成，通过调整金属框架的不同形状实现不同的阻值，从而对应不同的电流检测范围。
68.第一采样电阻r1、第二采样电阻r2、第一反馈电阻r3、第二反馈电阻 r4和运算放大器d共同用于放大输入信号，第一采样电阻r1、第二采样电阻r2、第一反馈电阻r3和第二反馈电阻r4可以由运算放大器芯片内部 mos电阻构成，例如，可以采用多晶、金属或衬底实现，且可通过调节第一反馈电阻r3和第二反馈电阻r4来弥补由检流电阻3误差引起的放大倍数的偏差。
69.可选地，在一些可能的实施方式中，如图7所示，第一芯片2还包括：第一控制电路、第二控制电路、第一修调电路和第二修调电路，其中：
70.第一控制电路与第一修调电路连接，第一修调电路与第一反馈电阻r3 并联；
71.第二控制电路与第二修调电路连接，第二修调电路与第二反馈电阻r4 并联。
72.修调电路用于修正由工艺引起的检流电阻3阻值的偏差，控制电路用于控制修调电路。
73.例如，修调电路可以包括多个可控开关管和多个电阻，可控开关管的控制端作为信号输入端与控制电路的输出端连接，根据控制端接收到的信号控制可控开关管并决定多个电阻的整体阻值，修调电路的两个输出端与反馈电阻并联，从而实现修正检流电阻3阻值的偏差。
74.应理解，控制电路可以包括多个熔断丝，输入端作为信号控制端，通过输入信号控制多个熔断丝中的每一个是否熔断，从而控制输出端的输出状态。
75.需要说明的是，修调电路和控制电路的结构也可以采用现有其他电路实现，在此不再赘述。
76.可选地，在一些可能的实施方式中，如图7所示，第一芯片2还包括：调制电路，运算放大器d的第一输出端通过调制电路与隔离电路连接，运算放大器d的第二输出端通过调制
电路与隔离电路连接。
77.调制电路用于将经过运算放大器d后的输出信号变换成高频调制脉冲信号。
78.需要说明的是，调制电路的结构可以采用现有调制电路实现，例如，可以使用δ∑调制电路实现，在此不再赘述。
79.可选地，在一些可能的实施方式中，如图8所示，第二芯片4包括：解调电路，解调电路与隔离电路连接。
80.当未包括解调电路时，运算放大器芯片的输出端可以连接数字滤波电路，当包括解调电路时，运算放大器芯片的输出端可以连接adc电路。
81.需要说明的是，隔离电路可以采用变压器或电容实现，可以根据实际需求将变压器或电容设置在第一芯片2上，或设置在第二芯片4上，也可以分别设置在第一芯片2和第二芯片4上，例如，以电容为例，可以将电容的一个极板设置在第一芯片2上，将电容的另一个极板设置在第二芯片4上，从而实现高频脉冲信号的隔离传输。
82.应理解，当未包括解调电路时，第二芯片4上可以单独设置隔离电路，或设置隔离电路的一部分。
83.例如，调制电路可以通过δ∑调制电路实现，解调电路可以通过滤波电路实现。
84.可以理解，在一些实施例中，可以包含如上述各实施方式中的部分或全部。
85.实施例三
86.本实用新型还提供一种运算放大器，包括如上述任意实施方式公开的运算放大器芯片。
87.实施例四
88.本实用新型还提供一种电子设备，包括如上述任意实施方式公开的运算放大器。
89.应理解，电子设备为需要使用或包括有运算放大器的设备，如马达、电机或逆变器等设备。
90.读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、实施例一/二/三/四”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
91.以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。