电流感测功率mosfet中负载电流与感测电流比的调整的制作方法_4

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的漏极电耦合至公共漏极端 子28,以及源极电耦合至感测源极端子30。
[0104] 在一些示例中,图4的示例功率MOSFET 12中的电流路径晶体管可以两者均是η 沟道晶体管。在其他示例中,图4的示例功率MOSFET 12中的电流路径晶体管可以两者均 是P沟道晶体管。在一些示例中,功率MOSFET 12可以实现低侧切换。在另一示例中,功率 MOSFET 12可以实现高侧切换。
[0105] 图5是示出图1的示例系统10的概念图,其中功率MOSFET 12具有公共源极配置。 在图5的示例功率MOSFET 12中,公共源极端子38对应于图1中的公共端子18,感测漏极 端子40对应于图1的感测端子20,主漏极端子42对应于图1中的主端子22,第一位置44 对应于图1中的第一位置24,以及第二位置46对应于图1中的第二位置26。
[0106] 主电流路径可以形成在公共源极端子38和主漏极端子42之间,以及感测电流路 径可以形成在公共源极端子38和感测漏极端子40之间。主电流路径可以包括主电流路径 晶体管,该晶体管的源极电耦合至公共源极端子38,以及漏极电耦合至主漏极端子42。类 似地,感测电流路径可以包括感测电流路径晶体管,该晶体管的源极电耦合至公共源极端 子38,以及漏极电耦合至感测漏极端子40。
[0107] 在一些示例中,图5的示例功率MOSFET 12中的电流路径晶体管可以两者均是η 沟道晶体管。在其他示例中,图5的示例功率MOSFET 12中的电流路径晶体管可以两者均 是P沟道晶体管。在一些示例中,功率MOSFET 12可以实现低侧切换。在另一示例中,功率 MOSFET 12可以实现高侧切换。
[0108] 图6是示出了图1和图4中所示功率MOSFET 12的示例的示意图。如图6所示, 功率MOSFET 12包括感测电流路径晶体管48和主电流路径晶体管50。感测电流路径晶体 管48和主电流路径晶体管50两者均为η型晶体管,以及功率MOSFET 12可以实现底侧功 率MOSFET开关。感测电流路径晶体管48的漏极端子电耦合至公共漏极端子28以及耦合 至主电流路径晶体管50的漏极端子。感测电流路径晶体管48的源极端子电耦合至感测源 极端子30。感测电流路径晶体管48的栅极端子电耦合至主电流路径晶体管50的栅极端子 以及耦合至栅极端子16。主电流路径晶体管50的漏极端子电耦合至公共漏极端子28以及 耦合至感测电流路径晶体管48的漏极端子。主电流路径晶体管50的源极端子电耦合至主 源极端子32。主电流路径晶体管50的栅极端子电耦合至感测电流路径晶体管48的栅极端 子以及耦合至栅极端子16。
[0109] 如图6所示,晶体管尺寸比为Ν: 1,其中N可以是大于或等于二的任意整数。晶体 管尺寸比可以对应于功率MOSFET 12的目标kIUS因数。
[0110] 尽管图6示出了每个感测电流路径晶体管48和主电流路径晶体管50作为单个晶 体管,在一些示例中,感测电流路径晶体管48和主电流路径晶体管50中的一个或两个均可 以包括多个晶体管单元。在一些示例中,用于实现主电流路径晶体管50的晶体管单元的 个数与用于实现感测电流路径晶体管48的晶体管单元的个数的比可以对应于功率MOSFET 12的晶体管尺寸比。
[0111] 图7是示出图1的示例系统10的概念图,其中更详细地示出了示例测量电路装置 14。如图7所示,测量电路装置14包括参考电压发生器52和电压调整器54。
[0112] 参考电压发生器可以基于可配置函数生成参考电压(Vref),该可配置函数将参考 电压定义为两个以上主端子电压(例如,VJPV 2)的函数,这些电压是在形成功率MOSFET 12的主端子22的金属化物上的两个以上不同位置(例如,位置24和26)处获取的。电压 调整器54可以调整基于参考电压(V ref)确定的电压(VRE(;)处的功率MOSFET 12的感测端子 20 〇
[0113] 参考电压发生器52可以包括实现可配置函数的数字和/或模拟电路装置,该函数 将参考电压定义为两个以上的主端子电压的函数。可以通过由参考电压发生器52接收的 一个或多个配置参数配置可配置函数。一个或多个配置参数可以是机械可配置的参数和/ 或电可配置参数。在一些示例中,可将可配置函数配置为使得主电流路径电流与感测电流 路径电流的比近似等于主电流路径晶体管尺寸(例如,宽长比)与感测电流路径晶体管尺 寸(例如,宽长比)的比。
[0114] 在一些示例中,可配置函数可以是可调节的分压器函数。例如,可配置函数可以基 于如下等式:
[0115] Vref= A*V !+B^V2 (9)
[0116] 其中Vref是参考电压,V 1是在形成主端子22的金属化物上的第一位置24处获取 的第一主端子电压,^是在形成主端子22的金属化物上的第二位置26处获取的第二主端 子电压,A+B = 1以及其中P = B/A是定义可配置函数的可配置参数。
[0117] 在另一示例中,可配置函数可以定义参考电压,使得参考电压等于在两个以上的 主端子电压中的两个之间的可配置值。例如,在图6的示例参考电压发生器52中,在一些 示例中,可配置函数可以允许参考电压(Vref)被配置为第一主端子电压(V1)和第二主端子 电压(V 2)之间的任意值,还包括主端子电压自身。
[0118] 在附加示例中,参考电压发生器52可以包括实现可配置函数的电位计。电位计可 以包括位于电阻元件的相对侧上的两个端子,以及被配置为沿电位计的两个端子之间的电 阻元件移动的可滑动接触件。
[0119] 在参考电压发生器52以电位计实现可配置函数的示例中,电位计的第一末端端 子可以电耦合至形成主端子22的金属化物上的第一位置24,电位计的第一末端端子可以 电耦合至形成主端子22的金属化物上的第一位置26,以及电位计的孤刷端子可以产生参 考电压。电位计的孤刷端子可以电耦合至电位计的可调节孤刷。电位计的可调节孤刷可以 例如是被配置为沿电位计中的电阻元件移动的可滑动接触件。
[0120] 在制造系统10期间或之后,可以调节电位计的可调节孤刷,使得功率MOSFET 12 的感测端子20在一电压处被调节,该电压使得功率MOSFET 12的实际kIUS因数基本等于功 率MOSFET 12的目标kIUS因数。由此,可以控制功率MOSFET 12产生具有相对高精确度的 kIUS因数,即便在跨功率MOSFET 12的主端子22的电压分布没有完全均匀的情况下以及即 便在跨感测端子20的导线和互连电阻发生压降的情况下。
[0121] 电压调整器54可以从参考电压发生器52接收参考电压(Vref),并且调整在基于参 考电压(V ref)确定的调整电压(Vres)处的功率MOSFET 12的感测端子20。调整电压(Vres) 可以与参考电压(Vref)相同或不同。
[0122] 电压调整器54可以包括数字和/或模拟电路装置,被配置为在基于参考电压确定 的电压处调节感测端子20。在一些示例中,电压调整器54可以包括基于运算放大器的控制 回路,该基于运算放大器的控制回路是基于从参考电压发生器52接收的参考电压控制的。
[0123] 在电压调整器54包括基于运算放大器的控制回路的示例中,控制回路可以包括 运算放大器的非反相输入电耦合至参考电压的运放。反馈回路可以形成在运放的输出以及 运放的反相输入之间,以及运放的反相输入可以电耦合至功率MOSFET 12的感测端子20。
[0124] 电压调整器54可以响应于调整电压(VreJ处调整感测端子20而检测流经感测端 子20的感测电流(I sense)。测量电路装置14可以输出表示感测电流(Isense)的振幅的测量 电流(1匪?)。在一些示例中,测量电流的振幅可以等于感测电流的振幅。在其他示例中, 测量电流的振幅可以不同于感测电流的振幅。
[0125] 图8是示出了实现图1、图4和图6中示出的系统的示例电路60的示意图。电流 60包括功率MOSFET 12和测量电路装置14。功率MOSFET 12经由连接62、64、66电耦合至 测量电路装置14。每个连接62、64、66可以实现为,例如连接在功率MOSFET 12和测量电路 装置14的相应端子之间的相应导体。
[0126] 功率MOSFET 12包括感测电流路径晶体管48、主电流路径晶体管50、电阻68、栅 极端子16、公共漏极端子28、感测源极端子30、以及主源极端子32。在一些示例中,感测电 流路径晶体管48和主电流路径晶体管50中的每个均可以对应于双扩散金属氧化物半导体 (DMOS)晶体管。
[0127] 主电流路径晶体管50包括晶体管单元70、72、74、76、78。晶体管单元70、72、74、 76、78可以彼此并行电耦合。例如,晶体管单元70、72、74、76、78的每个漏极均可以彼此电 耦合以形成主电流路径晶体管50的漏极,晶体管单元70、72、74、76、78的每个栅极均可以 彼此电耦合以形成主电流路径晶体管50的栅极,晶体管单元70、72、74、76、78的每个源极 均可以彼此电耦合(例如,经由主源极端子32彼此电耦合)以形成主电流路径晶体管50 的源极。
[0128] 主电流路径晶体管50的漏极电耦合至感测电流路径晶体管48的漏极以形成功率 MOSFET 12的公共漏极端子28,以及主电流路径晶体管50的栅极电耦合至感测电流路径晶 体管48的栅极以形成功率MOSFET 12的栅极端子16。主电流路径晶体管50的源极形成功 率MOSFET 12的源极端子32。感测电流路径晶体管48的源极经由电阻68电耦合至功率 MOSFET 12的感测源极端子30。电阻68可以表示与感测源极端子30相关联的导线和/或 互连电阻。
[0129] 主源极端子32可以包括环绕晶体管单元70、72、74、76、78的每个的源极的金属化 物。由于主电流路径晶体管50的相对较大的尺寸,包含在主端子32上的金属化物可以相 对较大,以及跨主端子32的金属化物的电压可以不是均匀分布的。跨主端子32的电压的 非均匀分布由电阻80、82、84、86表示。每个电阻80、82、84、86表示可以在形成主端子32 的金属化物上的不同位置之间发生的有效压降。
[0130] 如图8所示,连接64电耦合至第一位置34处的主源极端子32,连接66电耦合至 第二位置36处的主源极端子32。第一位置32和第二位置36可以是形成主源极端子32的 金属化物上的不同位置,以及第一位置34和第二位置36之间的电阻80、82、和84可以表示 第一位置34和第二位置36处的电压可以不同。
[0131] 在图8中所示的示例中,主电流路径连接88被示出为电耦合至与第一位置34和 第二位置36两者不同的位置处的主源极端子32。然而,在其他示例中,主电流路径连接88 可以电耦合至与第一位置34和第二位置36中的一个位置相同的位置处的主源极端子32。 在该示例中,主电流路径连接88仍可以是与连接64和66分离的连接。
[0132] 测量电路装置14包括参考电压发生器52和电压调整器54。参考电压发生器52 包括电位计90。电压调整器54包括运放92和晶体管94。在一些示例中,晶体管94可以 是η沟道MOSFET (NMOS)晶体管。
[0133] 电位计90的第一端经由连接64电耦合至第一位置34处的主源极端子32。电位 计90的第二端经由连接66电耦合至第二位置36处的主源极端子32。电位计90的孤刷端 子电耦合至运放92的非反相输入端。运放92的反相输入端经由连接62电耦合至晶体管 94的源极端子以及电耦合至功率MOSFET 12的感测源极端子30。运放92的输出端子电耦 合至晶体管94的栅极。晶体管94的漏极产生测量的电流(即,ImnitJ。
[0134] 电位计90可以实现可配置函数,该可配置函数生成参考电压(Vref)作为在形成主 源极端子32的金属化物上的第一位置34处感测的第一主端子电压(V 1)、以及在形成主源 极端子32的金属化物上的第二位置36处感测的第二主端子电压(V2)的函数。运放92和 晶体管94可以实现基于运放的控制回路,该控制回路调整近似等于从参考电压发生器52 接收的参考电压(V ref)的电压(VreJ处的感测源极端子30。
[0135] 下面描述图8中所示的系统10的示例操作。最初,功率MOSFET 12的栅极源极电 压被控制以使功率MOSF
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