专利名称：利用功率管布线寄生电阻实现电流检测的方法
技术领域：
本发明涉及一种电流检测的方法，尤其是一种利用功率管布线寄生电阻实现电流检测的方法，属于集成电路的技术领域。
背景技术：
在开关电源变换器中，开关电源变换器可以采用电压模式控制技术；当开关变换器的输入电压变化时，其控制信号需要经过输出滤波器和误差放大器延时后才能控制相应功率管的导通和截止。开关电源变换器还可以采用电流模式控制技术，其中电流模式控制技术通过检测功率管电流，可以快速控制功率管的导通和截止。与电压模式控制技术相比， 电流模式控制技术不存在输出滤波器和误差放大器延时，具有更快的环路响应，能够快速稳定输出电压。因此，在开关电源变换器领域，电流模式和电压模式两种控制技术往往被一起采用。目前，对功率管电流的检测方法一般是在电流通路上串联一个电阻，该电阻将流过功率管的电流转换成电压，被称为电流检测电阻。所述方法简单易用，但是在集成电路中专门制作电流检测电阻会增加版图面积，带来芯片制造成本压力。因此，需要一种新的方法，既可以保留串联电流检测电阻简单易用的特点，又不会增加集成电路版图面积。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种利用功率管布线寄生电阻实现电流检测的方法，其方法简单，工艺操作方便，不增加集成电路版图面积，降低芯片制造成本，适应范围广，安全可靠。按照本发明提供的技术方案，所述利用功率管布线寄生电阻实现电流检测的方法包括如下步骤a、提供M个相并联布置的晶体管；b、相邻晶体管相对应的连接端通过金属互联， 使所有的晶体管并联成整体，形成所需的功率管；相邻晶体管的互连金属形成寄生电阻 Rpara,并使寄生电阻Rpara的金属长度为L，宽度为W及方块电阻为；c、在上述通过互连金属并联成整体的功率管内，选择N个晶体管作为电流采样晶体管，并将所述选择晶体管间的寄生电阻艮■作为功率管的电流检测电阻；d、通过晶体管与寄生电阻I paM间的电流与电压关系，计算出N个晶体管间寄生电阻的等效电阻R_al, para,得到相应的等效电阻Rraiual,
para为K— = N{N~l) Rpara ； e、对上述N个晶体管间的电压值Vtotal进行采样，通过上
述N个晶体管间的电压值Vtotal与N个晶体管间的等效电阻Retiual,para间的关系，得到相应的采样电流IN。所述步骤b中，寄生电阻I paM为=|&·。所述步骤b中，连接相邻晶体管的金属材料包括铝。本发明的优点多个晶体管通过金属互连形成整体，金属连线存在寄生电阻；通过设置寄生电阻的金属长度L，宽度W及方块电阻，从而能够得到所需阻值的寄生电阻；通过选取相应的晶体管作为采样晶体管，通过对选择晶体管间的电压值Vtotal与晶体管间等效电阻R_al, para关系，得到相应的采样电流值；避免了在功率管外设置检测电阻，减少了集成电路版图的面积，降低了芯片制造成本，工艺操作简单，适应范围广，安全可靠。
图1为本发明功率管源极布线寄生电阻的电路原理图。
具体实施例方式下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。在现有的开关电源变换器中，使用电流模式与电压模式来调整功率管的导通与截止。在电流模式中，需要设置检测电阻，检测电阻与功率管相串联，通过对检测电阻的电压或电流检测，来控制功率管的导通与截止，实现电流模式的控制。当设置检测电阻后，需要增加集成电路的版图面积，会提高集成电路的成本。为了在不增加集成电路的版图面积情况下，实现对功率管的电流检测功能，本发明利用功率管布线寄生电阻实现电流检测的方法包括如下步骤a、提供M个相并联布置的晶体管；在集成电路中，一个大尺寸的功率管通常由多个小尺寸的晶体管并联而成，因此为了得到所需的功率管，需要提供多个相并联布置的晶体管；即M至少为两个，当M为一个时，不能形成所需的寄生电阻；b、相邻晶体管相对应的连接端通过金属互联，使所有的晶体管并联成整体，形成所需的功率管；相邻晶体管的互连金属形成寄生电阻艮■，并使寄生电阻艮·的金属长度为L，宽度为W及方块电阻为；连接相邻晶体管的金属包括铝，为集成电路工艺中常用的材料；当通过金属连接晶体管时，所述互连金属就会形成寄生电阻，即集成电路中，为了连接晶体管，就必然产生寄生电阻I paM ；且通过设置寄生电阻艮■相关的参数，就能够得到所需阻值，利用寄生电阻来对功率管的电流进行采样，不会增加集成电路的版图面积，能够有效降低加工成本；所述寄生电阻I^para的阻值由金属长度为L，宽度为W及方块电阻为决定，关系为
Rpara = ^Rsquare ；所述互连金属及其连接工艺均为常规的集成电路工艺，不增加集成电路制
造的复杂度；C、在上述通过互连金属并联成整体的功率管内，选择N个晶体管作为电流采样晶体管，并将所述选择晶体管间的寄生电阻Iipara作为功率管的电流检测电阻；所述N为小于或等于M整数，采样晶体管的个数N根据实际需要选取；当N等于M 时，对功率管内的所有晶体管进行采样，当N小于M时，对功率管内部分晶体管进行采样；当选择检测电阻的阻值后，根据等效电阻关系，采样晶体管的个数N也就随之确定了，或者当选定采样晶体管的个数N后，检测电阻的阻值也随之确定；d、通过晶体管与寄生电阻Iipara间的电流与电压关系，计算出N个晶体管间寄生电阻的等效电阻R_al,p■，得到相应的等效电阻R_al,para为
权利要求
1.一种利用功率管布线寄生电阻实现电流检测的方法，其特征是，所述实现电流检测的方法包括如下步骤(a)、提供M个相并联布置的晶体管；(b)、相邻晶体管相对应的连接端通过金属互联，使所有的晶体管并联成整体，形成所需的功率管；相邻晶体管的互连金属形成寄生电阻艮■，并使寄生电阻I paM的金属长度为 L，宽度为W及方块电阻为Rsquare ；(C)、在上述通过互连金属并联成整体的功率管内，选择N个晶体管作为电流采样晶体管，并将所述选择晶体管间的寄生电阻I^para作为功率管的电流检测电阻；(d)、通过晶体管与寄生电阻I paM间的电流与电压关系，计算出N个晶体管间寄生电阻的等效电阻R_al,p■，得到相应的等效电阻R_al,para为= N(N-X).equal, para^para ‘(e)、对上述N个晶体管间的电压值Vtotal进行采样，通过上述N个晶体管间的电压值 Vtotal与N个晶体管间的等效电阻Retiual,paM间的关系，得到相应的采样电流IN。
2.根据权利要求1所述的利用功率管布线寄生电阻实现电流检测的方法，其特征是所述步骤(b)中，寄生电阻Rpara为Rpara = ^Rsquare。
3.根据权利要求1所述的利用功率管布线寄生电阻实现电流检测的方法，其特征是 所述步骤(b)中，连接相邻晶体管的金属材料包括铝。
全文摘要
本发明涉及一种利用功率管布线寄生电阻实现电流检测的方法，其包括如下步骤a、提供M个相并联布置的晶体管；b、相邻晶体管相对应的连接端通过金属互联；相邻晶体管的互连金属形成寄生电阻Rpara，并使寄生电阻Rpara的金属长度为L，宽度为W及方块电阻为Rsquare；c、在上述通过寄生电阻Rpara并联成整体的功率管内，选择N个晶体管作为电流采样晶体管；d、通过晶体管与寄生电阻Rpara间的电流与电压关系，计算出N个晶体管间寄生电阻的等效电阻Requal，para；e、对上述N个晶体管间的电压值Vtotal进行采样，通过上述N个晶体管间的电压值Vtotal与N个晶体管间的等效电阻Requal，para间的关系，得到相应的采样电流IN。本发明方工艺操作方便，不增加集成电路版图面积，降低加工成本，适应范围广，安全可靠。
文档编号G01R19/28GK102175908SQ20111002991
公开日2011年9月7日 申请日期2011年1月27日 优先权日2011年1月27日
发明者吴霖, 张金萍, 朱勤为, 杨佳, 胡斌, 谭在超 申请人:无锡硅动力微电子股份有限公司