自校准电流比较电路制造技术

自校准电流比较电路，有利于自动消除可能的比较器输入失调和电流传感器在运行中产生的误差变化，从而实现更好的检测精度和精密电流测量。基于本发明专利技术的自校准功能，有利于充分利用被测电流路径上的MOS管，以MOS管导通电阻作为电流传感器，从而实现更小的PCB面积和更高的集成度，其特征在于，包括依次连接的电流传感器、放大器、自校准阈值存储电路和比较器，所述比较器的输出端连接系统输出端。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及精密电流比较电路，特别是一种自校准电流比较电路，有利于自动消除可能的比较器输入失调和电流传感器在运行中产生的误差变化，从而实现更好的检测精度和精密电流测量。基于本专利技术的自校准功能，有利于充分利用被测电流路径上的MOS管，以MOS管导通电阻作为电流传感器，从而实现更小的PCB面积和更高的集成度。
技术介绍
电流比较电路广泛应用于负载的过流检测。在很多应用中，电流的过流检测是系统安全保护的关键环节。因为电流不容易直接比较，通常的做法是通过传感器(电流传感器)把电流转化为电压以后再进行检测比较。中低电流(<100Amp)的传感器常使用阻性传感器，例如，精密电阻或者MOS管的导通电阻。大电流的传感器常使用磁电传感器，例如，霍尔效应器件(霍尔传感器)或者变压器。在精密电流比较的许多应用中，例如电池保护电路，电机驱动电路等，被测电流路径上会有工作在开关状态的MOS管，因而MOS管在导通时的导通电阻Ron就被用来作为传感器，测量路径上的电流。这种方法避免使用额外的精密测量电阻，从而避免了额外的系统功耗。由于传感器的精度和稳定性直接决定了电流检测的精度和稳定性，而较低的检测精度不仅会使得轻微过流漏检，而且会减少系统可用的最大电流范围，从而降低系统效率。基于MOS管导通电阻的电流传感器，测量精度受到MOS管的栅极电压、工作温度和工艺离散性的影响，测量精度往往较低，因此阻碍了MOS管导通电阻Ron在精密电流比较电路中的资源利用。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种自校准电流比较电路，有利于自动消除可能的比较器输入失调和电流传感器在运行中产生的误差变化，从而实现更好的检测精度和精密电流测量。基于本专利技术的自校准功能，有利于充分利用被测电流路径上的MOS管，以MOS管导通电阻作为电流传感器，从而实现更小的PCB面积和更高的集成度。本专利技术技术方案如下：自校准电流比较电路，其特征在于，包括依次连接的电流传感器、放大器、自校准阈值存储电路和比较器，所述比较器的输出端连接系统输出端。所述电流传感器具有被测电流输入端、被测电流输出端和传感器时钟端，所述自校准阈值存储电路包括第一阈值存储电容、第二阈值存储电容、第一开关器和第二开关器，所述电流传感器的第一传感电压输出端连接所述放大器的正向输入端，所述电流传感器的第二传感电压输出端连接所述放大器的负向输入端，所述放大器的正向输出端连接所述第一阈值存储电容的左侧端口，所述第一阈值存储电容的右侧端口通过所述第一开关器连接外部固定电压端，所述放大器的负向输出端连接所述第二阈值存储电容的左侧端口，所述第二阈值存储电容的右侧端口通过所述第二开关器连接外部固定电压端，所述第一阈值存储电容的右侧端口连接所述比较器的正向输入端，所述第二阈值存储电容的右侧端口连接所述比较器的负向输入端。所述第一开关器和第二开关器均具有控制端。所述第一开关的控制端、所述第二开关的控制端和所述传感器时钟端一同连接到外部时钟电路。所述电流传感器采用MOS管导通电阻传感器。所述MOS管为外部被测电流路径上的MOS管。当传感器时钟端为逻辑高时，第一传感电压和第二传感电压之间形成差分阈值电压，所述差分阈值电压经所述放大器放大后存储在第一阈值存储电容和第二阈值存储电容上，第一开关器和第二开关器均为导通状态，所述比较器的输出端输出结果无效。所述差分阈值电压是一个与稳定电流和所述电流传感器中MOS管导通电阻的乘积成比例的值。所述第一阈值存储电容和第二阈值存储电容存储的是所述放大器的失调电压和所述差分阈值电压，在比较相位时实际被测电流与MOS管导通电阻的乘积得到的电压和所述差分阈值电压进行比较，因而MOS管导通电阻的作用得以消除，比较时放大器的失调电压和校准时电容中存储的失调电压相减，因而放大器的失调电压也被消除。当传感器时钟端为逻辑低时，第一传感电压和第二传感电压之间的差分电压正比于输入的被测电流，第一开关器和第二开关器均为截止状态，所述比较器的输出端输出结果有效。所述电流传感器产生的差分阈值电压和所述放大器的失调电压均存储在阈值电容中，所述比较器在随后进行的比较中，所述放大器的失调电压被阈值电容中存储的失调电压补偿，从而实现了所述电流传感器输出电压和阈值电容中存储的阈值电压进行精确比较。本专利技术技术效果如下：本专利技术的自校准电流比较电路，通过采用自校准阈值存储电路，消除了比较器输入失调和电流传感器在运行中产生的误差变化，例如MOS管导通电阻的变化带来的误差，提高了检测精度。附图说明图1是实施本专利技术自校准电流比较电路的结构原理示意图。附图标记列示如下：1-外部被测电流输入线；2-外部被测电流输出线；3-外部时钟电路连接线；4-被测电流输入端(即In+)；5-被测电流输出端(即In-)；6-电流传感器时钟端(即CK)；7-MOSFET传感器(即Sensor)；8-第一传感电压输出端(即Out+)；9-第二传感电压输出端(即Out-)；10-放大器(即A1)；11-第一阈值存储电容(即C+)；12-第二阈值存储电容(即C-)；13-第一开关器(即S+)；14-外部固定电压端；15-第二开关器(即S-)；16-比较器；17-系统输出端(即out)；18-稳定电流源输入端口(即Iref或稳定电流Iref)。具体实施方式下面结合附图(图1)对本专利技术进行说明。图1是实施本专利技术自校准电流比较电路的结构原理示意图。如图1所示，自校准电流比较电路，包括依次连接的电流传感器7、放大器10、自校准阈值存储电路和比较器16，所述比较器16的输出端连接系统输出端17。所述电流传感器7具有被测电流输入端4(用于连接外部被测电流输入线1)、被测电流输出端5(用于连接外部被测电流输出线2)和传感器时钟端6(用于连接外部时钟电路连接线3)，所述自校准阈值存储电路包括第一阈值存储电容11、第二阈值存储电容12、第一开关器13和第二开关器15，所述电流传感器7的第一传感电压输出端8连接所述放大器10的正向输入端(+)，所述电流传感器7的第二传感电压输出端9连接所述放大器10的负向输入端(-)，所述放大器10的正向输出端(+)连接所述第一阈值存储电容11的左侧端口，所述第一阈值存储电容11的右侧端口通过所述第一开关器13连接外部固定电压端14，所述放大器10的负向输出端(-)连接所述第二阈值存储电容15的左侧端口，所述第二阈值存储电容15的右侧端口通过所述第二开关器15连接外部固定电压端14，所述第一阈值存储电容11的右侧端口连接所述比较器16的正向输入端(+)，所述第二阈值存储电容的右侧端口连接所述比较器的负向输入端(-)。所述第一开关器13和第二开关器15均具有控制端。所述第一开关器13的控制端、所述第二开关器13的控制端和所述传感器时钟端6一同连接到外部时钟电路(通过外部时钟电路连接线3)。所述电流传感器7采用MOS管导通电阻传感器。所述MOS管为外部被测电流路径上的MOS管。当传感器时钟端CK为逻辑高时，第一传感电压Out+和第二传感电压Out-之间形成差分阈值电压Vth1，所述差分阈值电压Vth1经所述放大器10放大后存储在第一阈值存储电容C+和第二阈值存储电容C-上，第一开关器13和第二开关器15均为导通状态，所述比较器本文档来自技高网...

【技术保护点】
自校准电流比较电路，其特征在于，包括依次连接的电流传感器、放大器、自校准阈值存储电路和比较器，所述比较器的输出端连接系统输出端。

【技术特征摘要】
1.自校准电流比较电路，其特征在于，包括依次连接的电流传感器、放大器、自校准阈值存储电路和比较器，所述比较器的输出端连接系统输出端。2.根据权利要求1所述的自校准电流比较电路，其特征在于，所述电流传感器具有被测电流输入端、被测电流输出端和传感器时钟端，所述自校准阈值存储电路包括第一阈值存储电容、第二阈值存储电容、第一开关器和第二开关器，所述电流传感器的第一传感电压输出端连接所述放大器的正向输入端，所述电流传感器的第二传感电压输出端连接所述放大器的负向输入端，所述放大器的正向输出端连接所述第一阈值存储电容的左侧端口，所述第一阈值存储电容的右侧端口通过所述第一开关器连接外部固定电压端，所述放大器的负向输出端连接所述第二阈值存储电容的左侧端口，所述第二阈值存储电容的右侧端口通过所述第二开关器连接外部固定电压端，所述第一阈值存储电容的右侧端口连接所述比较器的正向输入端，所述第二阈值存储电容的右侧端口连接所述比较器的负向输入端。3.根据权利要求2所述的自校准电流比较电路，其特征在于，所述第一开关器和第二开关器均具有控制端。4.根据权利要求2所述的自校准电流比较电路，其特征在于，所述第一开关的控制端、所述第二开关的控制端和所述传感器时钟端一同连接到外部时钟电路。5.根据权利要求1所述的自校准电流比较电路，其特征在于，所述电流传感器采用MOS管导通电阻传感器，所述MOS管为外部被测电流路径上的MOS管。6.根据权利要求2所述的自校...

【专利技术属性】
技术研发人员：林毅竟，满雪城，
申请(专利权)人：圣邦微电子北京股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11