用于检测通过晶体管器件的电流的装置及其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体领域，特别地，涉及检测通过晶体管器件的电流的装置及其方法。
【背景技术】
[0002]在一些电路中，能够在大的电流范围上准确检测通过晶体管器件的大电流是有用的，晶体管器件例如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。在汽车应用中，在大的电流范围上的高精度检测可能特别有用，因为其中使用了高电流电池电源。为了维持一定的有效度，需要检测电流并且不会引起由于检测机制导致的实质损失。
[0003]已知的主要检测技术包括提供耦合到主MOSFET器件的检测M0SFET，以抽取与主电流成比例的小检测电流。一般地，检测MOSFET以特定比例小于主MOSFET器件，这限定了由检测MOSFET抽取的电流的比例。为了实现准确检测，该比率通常是低的。然而，比率必须是高的以实现高效。高效一般意味着检测MOSFET引起非常低的功率损失。因此，在已知的电流检测电路中很难在准确度和效率之间设计折衷方案。
[0004]现有的检测MOSFET通常只在高电流处用作单点保险丝，或者在非常小的范围上用于检测电流。另外，现有的电流检测电路不能充分解决准确度和效率之间的平衡问题。因此，电流检测被限制到小范围的可测电流并且方案的可行性很低。
【发明内容】
[0005]本申请披露了用于使用占空比的大范围电流测量的装置、方法和集成电路。用于检测通过晶体管器件的电流的装置可能包括接口，被配置为接收来自晶体管器件的电流用于检测。另外，装置可能包括耦合到接口的传感器元件，所述传感器元件被配置为接收来自晶体管器件的电流和产生响应的传感器电压。装置可能包括被配置为控制传感器元件的占空比的检测控制电路。
[0006]用于检测通过晶体管器件的电流的集成电路的实施例可能包括接口，所述接口被配置为接收来自晶体管器件的电流用于检测。另外，集成电路可能包括耦合到接口的传感器元件，所述传感器元件被配置为接收来自晶体管器件的电流和产生响应的传感器电压。集成电路可能包括被配置为控制传感器元件的占空比的检测控制电路。
[0007]用于检测通过晶体管器件的电流的方法的实施例可能包括接收来自晶体管器件的电流用于在接口处检测，所述接口被配置为从晶体管器件接收电流。另外，实施例可能包括用传感器元件产生传感器电压，传感器电压响应于来自晶体管器件的电流。实施例可能还包括用检测控制电路控制传感器元件的占空比。
【附图说明】
[0008]从以下详细描述结合附图通过本发明思想的示例来说明可以明显得出根据本发明的其它方面。
[0009]图1示出了具有电流检测晶体管的晶体管电路的一个实施例的电路原理图；
[0010]图2示出了用于在晶体管器件中检测电流的系统的一个实施例的电路原理图；
[0011]图3示出了用于使用占空比的大范围电流测量的系统的实施例的电路原理图；
[0012]图4示出了用于使用占空比的大范围电流测量的占空比的实施例；
[0013]图5示出了用于多通道电流检测的系统的实施例的原理图；.
[0014]图6示出了用于使用占空比的大范围电流测量的方法的一个实施例的流程图；
[0015]图7示出了用于使用占空比的大范围电流测量的方法的另一个实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0016]在描述中，相似的附图标记可能用于表示相似的元件。
[0017]可以理解的是这里一般性描述的实施例中的和附图中示出的元件可以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下各种实施例的更具体的描述，以及图中的示出，并不是为了限制本申请的范围，而只是代表不同的实施例。当实施例的不同方面在图中示出时，除非特别指出，这些图不必是按比例绘制。
[0018]本发明可能包括在不离开其思想和基本特征的情况下的其它特定形式。所描述的实施例在各方面中只是作为示例性的而不是限制。因此，本发明的范围由权利要求限定而不是通过这些详细说明表明。与权利要求相当的范围和含义内的所有的变化被包括在它们的范围中。
[0019]参考本说明书中的特征，优点，或相似的术语并不意味着本发明实现的所有特征和优点必须或是在一个实施例中。而是，关于这些特征和优点的术语被认识是结合实施例描述的特征，优点或者特色被包含在至少一个实施例中。因此，贯穿说明书的特征和优点的讨论，以及相似的术语，可能但不是必须指相同的实施例。
[0020]另外，所描述的本发明的特征，优点和特色在一个或多个实施例中可能以任何合适的方式被组合。本领域技术人员将认识到，根据这里的描述，本发明可以在没有一个或多个具体的特征或特别的实施例的优先下实施。在其它情况中，另外的特征和优点可能在某些实施例中，而不是在本发明的所有实施例中出现。
[0021]说明书中的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”或类似的表述意味着与指定的实施例相联系的特定的特征、结构或特性被包含在至少一个实施例中。因此，说明书中的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”和类似的表述可能，但不是必须的，都涉及相同的实施例。
[0022]在这里描述了多个实施例，至少部分描述的实施例使能使用占空比的大范围电流测量用于晶体管器件，例如功率MOSFETο有利的是，这种实施例允许准确和高分辨率的电流测量。另外，这种实施例可能是非常有效的，因为电流消耗相对低。特别地，由于通过占空比测量，根据占空比的电流测量可能降低功率损耗，从而增加系统的效率。
[0023]用于使用占空比的大范围电流测量的器件的实施例可能以电子器件的许多不同的形式实施。电子器件的一些例子包括用于汽车或海上应用的半导体器件，用于工厂自动化系统的控制器，备用电源系统的元件，等等。不限制可能将这里描述的技术的实施例包含在普通类型的应用上。
[0024]现有实施例的优点包括在单个检测电路中提供电流检测，呈现出高准确度和高效率。另一个优点是本实施例不需要大量的电路占用面积，因为在多通道之间可能共享模拟数字转换器(ADC)。另外，在高侧区和低侧区之间的数字电平移位器需要的电路占用面积可能是减少的，因为可能被传感器线路的元件功能性替代。
[0025]图1示出了晶体管电路100的一个实施例的电路原理图。在一个实施例中，晶体管电路100包括主晶体管102和检测晶体管104。例如，主晶体管102可能是MOSFET器件。在另外的实施例中，MOSFET器件可能是功率M0SFET，例如，该功率MOSFET被配置为传导高强度电流用于汽车应用。检测晶体管104也可能是MOSFET器件。
[0026]在一个实施例中，主晶体管102和检测晶体管104分别连接到漏极节点⑶106和栅极节点(G) 108。在一个实施例中，主晶体管102包括Kelvin节点(K) 112用于提供主晶体管102的源极节点110处的电势的准确测量。另外，检测晶体管104可能提供检测电流到检测电流节点(Isense) 114。
[0027]图1的实施例提供被配置为传导电流(I..)的主晶体管102和被配置为提供可测量的检测电流(Isense)的检测晶体管，检测电流可能是部分电流(Is_eE)用于外部检测。在实施例中，检测晶体管104可能被配置为提供检测电流，该检测电流以一预定的比率小于主电流。例如，这个比率可能通过主晶体管102和检测晶体管104的相对大小来确定。如果，例如，主晶体管102比检测晶体管104大η倍，检测晶体管104可能被配置为提供主电流的I/η的检测电流。
[0028]图2示出了用于检测在晶体管电路100中电流的系统200的一个实施例的电路原理图。在一个实施例中，系统200在集成电路中实现。在一个实施例中，晶体管电路100是被配置为传导如图1中所示的主电流(Israra)的M0SFET。晶体管电路100可能包括主晶体管102和检测晶体管104，如图1所示。在本实施例中，主晶体管102和检测晶体管104可能被集成到晶体管器件封装中，如图2中的晶体管电路100所示。
[0029]在一个实施例中，系统200包括电流检测器件202。电流检测器件202可能耦合到晶体管电路100。例如，电流检测器件可能包括电池接口 220用于耦合到晶体管器件的漏