高边电流检测电路、过流保护电路、校准方法及电子设备与流程

本技术涉及检测电路，具体而言，涉及一种高边电流检测电路、过流保护电路、校准方法及电子设备。

背景技术：

1、现有的电子产品普遍利用高边电流检测电路进行负载电流的检测，高边电流检测电路还能应用在电源管理模块、过流保护电路等电路中。

2、如图1所示，现有的高边电流检测电路的out端用于输出运算放大器op2同相输入端与反相输入端之间输入的电压的比较关系，其中，同相输入端输入的电压基于门限电压大小决定，反相输入端输入的电压基于流经负载的电流大小决定，因此out端输出的比较关系能换算出流经负载的电流大小以作为检测结果。

3、该电路常由于晶体管q1和晶体管q2的失配、电阻r0的工艺误差以及运算放大器op1的输入失调导致检测结果出现检测误差，现有的高边电流检测电路通常通过调节r0的阻值来补偿校准检测误差，但检测误差中包含了跟随负载电流变化而变化的误差数据和不跟随负载电流变化而变化的误差数据，导致在负载电流产生变化时仍会出现新的检测误差，现有技术只能针对单一的负载工作状态进行检测误差的校准。

4、针对上述问题，目前尚未有有效的技术解决方案。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种高边电流检测电路、过流保护电路、校准方法及电子设备，以准确校准高边电流检测电路的电流检测误差，使得该高边电流检测电路能对不同工作状态下的负载进行精确的电流检测。

2、第一方面，本技术提供了一种高边电流检测电路，用于检测负载的电流，包括：第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第一运算放大器、增益校准电路、失调补偿电路及检测端；

3、所述第一晶体管的第一端与所述第三晶体管的第一端及供电电压连接，所述第一晶体管的第二端与所述负载的输入端连接，所述负载的输出端与所述增益校准电路的第一端连接，所述第三晶体管的第二端与所述第二晶体管的第一端连接，所述第一晶体管的第三端与所述第三晶体管的第三端连接，所述第二晶体管的第二端和第三端分别与所述增益校准电路的第二端和所述第一运算放大器的输出端连接；

4、所述第一运算放大器的同相输入端和反相输入端分别通过第一补偿电阻和第二补偿电阻与所述第一晶体管的第二端和所述第三晶体管的第二端连接，所述增益校准电路的输出端为所述检测端；

5、所述失调补偿电路与所述第一运算放大器的同相输入端和/或所述第一运算放大器的反相输入端连接，用于调节所述第一补偿电阻和/或所述第二补偿电阻上的电压降以补偿所述第一运算放大器的输入失调电压。

6、本技术的高边电流检测电路通过在第一运算放大器输入侧接入第一补偿电阻、第二补偿电阻及失调补偿电路以补偿第一运算放大器的输入失调电压，从而校准整个电路的失调误差，再结合增益校准电路校准增益误差，以将高边电流检测电路的检测误差区分为定值的失调误差和随负载电流动态变化的增益误差两部分进行校准，以有效地消除高边电流检测电路在不同负载电流下的检测误差。

7、所述的高边电流检测电路，其中，所述失调补偿电路包括：第一电流源和第二电流源，所述第一电流源的第一端与所述第一运算放大器的同相输入端连接，所述第二电流源的第一端与所述第一运算放大器的反相输入端连接，所述第一电流源的第二端、所述第二电流源的第二端及所述负载的输出端均接地。

8、该示例的高边电流检测电路可以通过改变第一电流源和第二电流源的电流大小来使第一补偿电阻和第二补偿电阻产生不同的电压降来补偿第一运算放大器的输入失调电压，还可以在明确第一运算放大器的输入失调电压的极性的情况下单独启动第一电流源或第二电流源来补偿输入失调电压。

9、所述的高边电流检测电路，其中，所述失调补偿电路包括：第三电流源和切换开关，所述第三电流源的第一端通过所述切换开关选择连接所述第一运算放大器的同相输入端或所述第一运算放大器的反相输入端，所述第三电流源的第二端和所述负载的输出端均接地。

10、该示例的高边电流检测电路在明确第一运算放大器的输入失调电压的极性的情况下通过切换开关固定第三电流源的连接方式，并单独调节第一补偿电阻或第二补偿电阻的电压降来补偿输入失调电压。

11、所述的高边电流检测电路，其中，所述失调补偿电路包括：第四电流源和第五电流源，所述第四电流源的第二端及所述第五电流源的第一端均与所述第一运算放大器的同相输入端或所述第一运算放大器的反相输入端连接，所述第五电流源的第二端和所述负载的输出端均接地，所述第四电流源的第一端连接有电压源。

12、该示例的高边电流检测电路在明确第一运算放大器的输入失调电压的极性的情况下通过选择性地启用第四电流源或第五电流源来源入电流或漏出电流以调节对应补偿电阻的电压降来补偿输入失调电压。

13、所述的高边电流检测电路，其中，所述第一晶体管和所述第三晶体管为nmos管，所述第二晶体管为pmos管。

14、所述的高边电流检测电路，其中，所述增益校准电路包括采样电阻、第二运算放大器和门限电压电路，所述采样电阻的第一端为所述增益校准电路的第一端，所述采样电阻的第二端为所述增益校准电路的第二端，所述第二运算放大器的同相输入端和反相输入端分别与所述门限电压电路的输出端和所述采样电阻的第二端连接，所述第二运算放大器的输出端为所述检测端。

15、所述的高边电流检测电路，其中，所述门限电压电路包括数模转换器，所述数模转换器的输出端为所述门限电压电路的输出端。

16、所述的高边电流检测电路，其中，所述门限电压电路包括第六电流源和门限电阻，所述门限电阻的第一端与所述第六电流源的第二端及所述第二运算放大器的同相输入端连接，所述门限电阻的第二端接地，所述第六电流源的第一端连接有电压源。

17、所述的高边电流检测电路，其中，所述增益校准电路包括电流镜电路和第七电流源，所述电流镜电路具有电流输入端、电流输出端及所述检测端，所述电流输入端为所述增益校准电路的第二端，所述电流输出端为所述增益校准电路的第一端，所述检测端与所述第七电流源的第二端连接，所述第七电流源的第一端连接有电压源。

18、所述的高边电流检测电路，其中，所述电压源为独立电压源或所述供电电压。

19、所述的高边电流检测电路，其中，所述电流镜电路包括：第四晶体管和第五晶体管，所述第四晶体管的第一端为所述电流输入端，所述第四晶体管的第二端和第五晶体管的第二端均为所述电流输出端，所述第五晶体管的第一端为所述检测端，所述第四晶体管的第三端与所述第五晶体管的第三端及所述第四晶体管的第一端连接。

20、所述的高边电流检测电路，其中，所述第四晶体管和所述第五晶体管均为nmos管。

21、所述的高边电流检测电路，其中，所述失调补偿电路及增益校准电路中的电流源均为可调电流源。

22、第二方面，本技术还提供了一种过流保护电路，用于防止负载过流，包括：第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第一运算放大器、增益校准电路、失调补偿电路及驱动电路；

23、所述第一晶体管的第一端与所述第三晶体管的第一端及供电电压连接，所述第一晶体管的第二端与所述负载的输入端连接，所述负载的输出端与所述增益校准电路的第一端连接，所述第三晶体管的第二端与所述第二晶体管的第一端连接，所述第一晶体管的第三端与所述第三晶体管的第三端及所述驱动电路的第二端连接，所述第二晶体管的第二端和第三端分别与所述增益校准电路的第二端和所述第一运算放大器的输出端连接，所述第一运算放大器的同相输入端和反相输入端分别通过第一补偿电阻和第二补偿电阻与所述第一晶体管的第二端和所述第三晶体管的第二端连接；

24、所述失调补偿电路与所述第一运算放大器的同相输入端和/或所述第一运算放大器的反相输入端连接，用于调节所述第一补偿电阻和/或所述第二补偿电阻上的电压降以补偿所述第一运算放大器的输入失调电压，所述驱动电路的第一端与所述增益校准电路的输出端连接，所述驱动电路用于根据所述增益校准电路的输出来控制所述第一晶体管的导通电阻，以在负载电流过流时，将所述第一晶体管的导通电流限流为预设限流电流值。

25、本技术的过流保护电路，通过在第一运算放大器输入侧接入第一补偿电阻、第二补偿电阻及失调补偿电路以补偿第一运算放大器的输入失调电压，从而校准整个电路的失调误差，再结合增益校准电路校准增益误差，以将过流保护电路的检测误差区分为定值的失调误差和随负载电流动态变化的增益误差两部分进行校准，以有效地消除过流保护电路在不同负载电流下的检测误差，使得过流保护电路能根据更精确的检测结果来判断负载是否出现过流现象，避免过流保护误判触发或误判不触发的问题出现。

26、所述的过流保护电路，其中，所述增益校准电路包括采样电阻、误差放大电路和门限电压电路，所述采样电阻的第一端为所述增益校准电路的第一端，所述采样电阻的第二端为所述增益校准电路的第二端，所述误差放大电路的输出端为所述增益校准电路的输出端；

27、所述误差放大电路的同相输入端和反相输入端分别与所述门限电压电路的输出端和所述采样电阻的第二端连接；所述误差放大电路用于根据所述采样电阻第二端的电压信息和所述门限电压电路的输出电压生成控制信号，以使所述驱动电路根据所述控制信号调节所述第一晶体管的导通电阻。

28、所述的过流保护电路，其中，所述增益校准电路包括电流镜电路和第七电流源，所述电流镜电路具有电流输入端、电流输出端及检测端，所述电流输入端为所述增益校准电路的第二端，所述电流输出端为所述增益校准电路的第一端，所述检测端与所述第七电流源的第二端连接，所述第七电流源的第一端连接有电压源，所述电流镜电路通过检测端输出差值电流，以使所述驱动电路根据所述差值电流来调节所述第一晶体管的导通电阻。

29、所述的过流保护电路，其中，所述增益校准电路包括第八电流源，所述第八电流源的第二端为所述增益校准电路的第一端，第八电流源的第一端为所述增益校准电路的第二端和输出端；所述第八电流源通过第一端输出差值电流，以使驱动电路根据所述差值电流来调节所述第一晶体管的导通电阻。

30、第三方面，本技术还提供了一种校准方法，用于校准第二方面提供的过流保护电路，所述校准方法包括以下步骤：

31、通过改变所述过流保护电路的限流状态获取所述过流保护电路的失调误差；

32、调节所述失调补偿电路以校准所述过流保护电路的失调误差；

33、根据所述过流保护电路的限流状态调节所述增益校准电路以校准所述过流保护电路的增益误差。

34、本技术的校准方法，用于校准第二方面提供的过流保护电路，该校准方法先基于限流状态获取失调误差来实现失调误差的快速校准，再进行增益误差的校准，以有效消除过流保护电路在不同负载电流下的检测误差，使得过流保护电路能根据更精确的检测结果来判断负载是否出现过流现象，避免过流保护误判触发或误判不触发的问题出现。

35、所述的校准方法，其中，所述增益校准电路包括采样电阻、误差放大电路和门限电压电路，所述采样电阻的第一端为所述增益校准电路的第一端，所述采样电阻的第二端为所述增益校准电路的第二端，所述误差放大电路的输出端为所述增益校准电路的输出端；所述误差放大电路的同相输入端和反相输入端分别与所述门限电压电路的输出端和所述采样电阻的第二端连接；所述误差放大电路用于根据所述采样电阻第二端的电压信息和所述门限电压电路的输出电压生成控制信号，以使所述驱动电路根据所述控制信号调节所述第一晶体管的导通电阻；

36、所述通过改变所述过流保护电路的限流状态获取所述过流保护电路的失调误差的步骤包括：

37、在关闭所述失调补偿电路补偿作用下，获取所述过流保护电路在至少两个不同的所述预设限流电流值的限流状态下的负载电流信息及所述采样电阻第二端的电压信息；

38、根据所述负载电流信息及所述电压信息计算获取所述失调误差。

39、所述的校准方法，其中，所述根据所述负载电流信息及所述电压信息计算获取所述失调误差的步骤包括：

40、根据不同的所述预设限流电流值的限流状态下的负载电流信息及所述电压信息获取第一关系，所述第一关系为所述电压信息关于所述负载电流信息的变化关系；

41、根据所述第一关系计算获取所述失调误差，所述失调误差为所述负载电流信息为0时的电压信息。

42、所述的校准方法，其中，所述根据所述过流保护电路的限流状态调节所述增益校准电路以校准所述过流保护电路的增益误差的步骤包括：

43、获取在一限流状态下的负载电流信息及目标限流电流信息；

44、根据所述负载电流信息及所述目标限流电流信息的比例调节所述门限电压电路在不同限流状态下的输出电压，以校准所述过流保护电路的增益误差。

45、所述的校准方法，其中，所述增益校准电路包括电流镜电路和第七电流源，所述电流镜电路具有电流输入端、电流输出端及检测端，所述电流输入端为所述增益校准电路的第二端，所述电流输出端为所述增益校准电路的第一端，所述检测端与所述第七电流源的第二端连接，所述第七电流源的第一端连接有电压源，所述电流镜电路通过检测端输出差值电流，以使所述驱动电路根据所述差值电流来调节所述第一晶体管的导通电阻；

46、所述通过改变所述过流保护电路的限流状态获取所述过流保护电路的失调误差的步骤包括：

47、在关闭所述失调补偿电路补偿作用下，获取所述过流保护电路在至少两个不同的所述预设限流电流值的限流状态下的负载电流信息及所述第七电流源第二端的电流信息；

48、根据所述负载电流信息及所述电流信息计算获取所述失调误差。

49、所述的校准方法，其中，所述根据所述过流保护电路的限流状态调节所述增益校准电路以校准所述过流保护电路的增益误差的步骤包括：

50、获取在一限流状态下的负载电流信息及目标限流电流信息；

51、根据所述负载电流信息及所述目标限流电流信息的比例调节所述第七电流源在不同限流状态下的输出电流或调节所述电流镜电路的电流镜像比例，以校准所述过流保护电路的增益误差。

52、所述的校准方法，其中，所述增益校准电路包括第八电流源，所述第八电流源的第二端为所述增益校准电路的第一端，第八电流源的第一端为所述增益校准电路的第二端和输出端；所述第八电流源通过第一端输出差值电流，以使驱动电路根据所述差值电流来调节所述第一晶体管的导通电阻；

53、所述通过改变所述过流保护电路的限流状态获取所述过流保护电路的失调误差的步骤包括：

54、在关闭所述失调补偿电路补偿作用下，获取所述过流保护电路在至少两个不同的所述预设限流电流值的限流状态下的负载电流信息及所述第八电流源第一端的电流信息；

55、根据所述负载电流信息及所述电流信息计算获取失调误差。

56、所述的校准方法，其中，所述根据所述过流保护电路的限流状态调节所述增益校准电路以校准所述过流保护电路的增益误差的步骤包括：

57、获取在一限流状态下的负载电流信息及目标限流电流信息；

58、根据所述负载电流信息及所述目标限流电流信息的比例调节所述第八电流源在不同限流状态下的输出电流，以校准所述过流保护电路的增益误差。

59、所述的校准方法，其中，所述根据所述负载电流信息及所述电流信息计算获取所述失调误差的步骤包括：

60、根据不同的所述预设限流电流值的限流状态下的负载电流信息及所述电流信息获取第二关系，所述第二关系为所述电流信息关于所述负载电流信息的变化关系；

61、根据所述第二关系计算获取所述输入失调误差，所述失调误差为所述负载电流信息为0时的电流信息。

62、所述的校准方法，其中，所述调节所述失调补偿电路以校准所述过流保护电路的失调误差的步骤包括：

63、调节所述失调补偿电路来改变所述第一补偿电阻和/或所述第二补偿电阻上的电压降，直至所述失调误差小于或等于预设阈值，以完成所述过流保护电路的失调误差的校准。

64、所述的校准方法，其中，所述调节所述失调补偿电路来改变所述第一补偿电阻和/或所述第二补偿电阻上的电压降的步骤包括：

65、当所述失调误差为正值时，迭代调节失调补偿电路以增大所述第一运算放大器的同相输入端的电流以逐步增大所述第一补偿电阻上的电压降；

66、当所述失调误差为负值时，迭代调节失调补偿电路以增大所述第一运算放大器的反相输入端的电流以逐步增大所述第二补偿电阻上的电压降。

67、第四方面，本技术还提供了一种电子设备，其中，所述电子设备包括第一方面提供的高边电流检测电路或第二方面提供的过流保护电路。

68、由上可知，本技术提供了一种高边电流检测电路、过流保护电路、校准方法及电子设备，其中，过流保护电路由高边电流检测电路构成，过流保护电路和高边电流检测电路均通过在第一运算放大器输入侧接入第一补偿电阻、第二补偿电阻及失调补偿电路以补偿第一运算放大器的输入失调电压，从而校准整个电路的失调误差，再结合增益校准电路校准增益误差，以将该过流保护电路和高边电流检测电路的检测误差区分为定值的失调误差和随负载电流动态变化的增益误差两部分进行校准，以有效消除高边电流检测电路在不同负载电流下的检测误差；过流保护电路在此基础上能根据负载不同的工作状态进行精准的过流保护。