一种采样电路、充电电路、芯片及电子设备的制作方法

1.本技术涉及集成电路技术领域，尤其是涉及一种采样电路、充电电路、芯片及电子设备。


背景技术：

2.在集成电路技术领域中，技术人员经常对开关电源电路中功率管的电流进行检测。为了实现低功耗检测，常用的检测方式是，先对功率管进行采样，然后对采样电流进行检测。在现有的采样电路中，不管对处于饱和区的功率管进行采样，还是对处于线性区的功率管进行采样，采样得到的采样电流与实际真实值之间总会存在误差。


技术实现要素：

3.鉴于此，本技术提供了一种采样电路、充电电路、芯片及电子设备，能够提高采样电流的精度，减少采样电流与实际真实值之间的误差。
4.本技术实施例提供了一种采样电路，用于对输出单元输出的工作电流进行采样，包括：
5.采样单元，用于在驱动信号的驱动下对所述输出单元的工作电流进行采样以得到采样电流；
6.调节单元，与所述采样单元连接，用于从所述采样单元获取所述采样电流，并按照预设比例对所述采样电流进行调节后输出。
7.其中，所述调节单元还用于：
8.对所述预设比例进行调节，并按照调节后的预设比例对所述采样电流进行调节后输出。
9.其中，所述调节单元包括控制模块以及多个调节模块；
10.每个所述调节模块的第一端相互连接，并作为所述调节单元的输入端与所述采样单元的输出端连接；
11.每个所述调节模块的第二端相互连接，并作为所述调节单元的输出端用于输出调节后的采样电流；
12.所述控制模块分别与每个所述调节模块的控制端连接，用于控制每个所述调节模块处于导通状态或断路状态，以通过控制导通状态或断路状态的调节模块的数量调节所述预设比例。
13.其中，所述调节单元还包括：
14.钳位模块，分别与所述输出单元以及所述采样单元连接，用于实现所述输出单元的输出端电压与所述采样单元的输出端电压相等。
15.其中，每个所述调节模块均包括第一开关、第二开关以及分流管；
16.所述第一开关的一端为所述调节模块的第二端，所述第一开关的另一端与所述分流管的第二端连接；
17.所述第二开关的一端接地，所述第二开关的另一端与所述分流管的第二端连接；
18.所述第一开关的控制端与所述第二开关的控制端连接，并作为所述调节模块的控制端，所述第一开关的控制端获取的控制信号与所述第二开关的控制端获取的控制信号相反；
19.所述分流管的第一端为所述调节模块的第一端，所述分流管的第三端用于获取驱动信号并在所述驱动信号的控制下处于工作状态。
20.其中，所述钳位模块包括钳位运算放大器；
21.所述钳位运算放大器的第一输入端与所述输出单元的输出端连接，所述钳位运算放大器的第二输入端与所述采样单元的输出端连接，所述钳位运算放大器的输出端分别与每个所述分流管的第三端连接。
22.其中，所述采样单元包括检测管；
23.所述检测管的第一端作为所述采样单元的输入端连接电源；
24.所述检测管的第二端为所述采样单元的输出端，用于输出采样电流；
25.所述检测管的第三端为所述采样单元的控制端，用于获取所述驱动信号。
26.本技术实施例提供了一种充电电路，包括：驱动单元、输出单元以及上述任意一种采样电路；
27.所述驱动单元，分别与所述输出单元以及所述采样电路连接，用于向所述输出单元传输第一驱动信号，以及向所述采样电路传输第二驱动信号；
28.所述输出单元，用于输出工作电流。
29.其中，所述输出单元包括功率管；
30.所述功率管的第一端作为所述输出单元的输入端连接电源；
31.所述功率管的第二端作为所述输出单元的输出端用于输出工作电流；
32.所述功率管的第三端为所述输出单元的控制端，用于获取第一驱动信号。
33.本技术实施例提供了一种芯片，包括如上所述的充电电路。
34.本技术实施例提供了一种电子设备，包括如上所述的充电电路，或上述芯片。
35.相比于现有技术，本技术实施例具有如下有益效果：
36.本技术上述采样电路，用于对输出单元输出的工作电流进行采样。其中，该采样电路包括：采样单元，用于在驱动信号的驱动下对所述输出单元的工作电流进行采样以得到采样电流；调节单元，与所述采样单元连接，用于从所述采样单元获取所述采样电流，并按照预设比例对所述采样电流进行调节后输出。通过采样单元对输出单元进行采样以得到采样电流，并且通过调节单元按照预设比例对采样电流进行调节后输出，对采样电流进行调节，直至调节后的采样电流与采样电流的实际真实值相等，从而实现了通过调节采样电流以提高采样电流的精度，减少采样电流与实际真实值之间的误差。另外，本技术的调节采样电流的方式与现有技术方案通过改变采样管的尺寸与功率管的尺寸以调节采样电流的方式相比，本技术的调节采样电流的方式不需要改变采样管尺寸，因此，在本技术的采样电路中，采样单元可以采用尺寸更小的采样管，从而进一步缩小采样电路的整体体积。
附图说明
37.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使
用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
38.图1是本技术一实施例的采样电路的结构示意图；
39.图2是本技术一实施例的调节单元的结构示意图；
40.图3是本技术一实施例的调节单元的具体实现电路图；
41.图4是本技术另一实施例的调节单元的具体实现电路图；
42.图5是本技术又一实施例的调节单元的具体实现电路图；
43.图6是本技术一实施例的充电电路的结构示意图；
44.图7是本技术另一实施例的充电电路的结构示意图；
45.图8是本技术一实施例的芯片的结构示意图；
46.图9是本技术一实施例的电子设备的结构示意图；
47.其中，1、采样单元；2、调节单元；3、输出单元；4、驱动单元；21、控制模块；22、调节模块；23、钳位模块；221、分流管；222、开关；01、芯片；02、电子设备。
具体实施方式
48.下面结合附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而非全部实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可以相互组合。
49.请参考图1，为本技术一实施例的采样电路的结构示意图。
50.本技术实施例提供了一种采样电路包括采样单元1和调节单元2，用于对输出单元输出的工作电流进行采样。
51.采样单元1，用于在驱动信号的驱动下对所述输出单元的工作电流进行采样以得到采样电流。
52.可以理解的是，输出工作电流的输出单元通常是功率模块，在一个具体的应用场景中，开关电源电路为输出单元，开关电源电路的功率管输出工作电流，技术人员对开关电源电路的功率管输出工作电流进行检测。在其他情况下，所述输出单元可以是任何输出工作电流的电路结构，可以通过本技术的采样电路对该输出单元输出的电流进行采样。
53.可以理解的是，在一些具体应用场景中，驱动信号为电压或电流。例如，采样单元1包含场效应管和三极管，则需要通过栅极电压和基极电压作为驱动信号分别传输至场效应管的栅极和三极管的基极。
54.调节单元2，与所述采样单元1连接，用于从所述采样单元1获取所述采样电流，并按照预设比例对所述采样电流进行调节后输出。
55.在本实施例中，按照预设比例对所述采样电流进行调节，可以是将采样电流按预设比例减少，例如，以工作电流为参考，假设工作电电流与采样电流的比例是2：1，按预设比例调节后，工作电流与调节后的采样电流的比例为3：1。同理，可以是将采样电流按预设比例增加。或者，预设比例为采样电流与调节后的采样电流的比例为2：1，则按照此预设比例调节，调节后的采样电流相比采样电流减少了。
56.在现有技术中，采样电路对输出单元的工作电流进行采样，采样得到的采样电流与输出单元的工作电流的采样比例与采样电路的设计有关。在一些现有的技术方案中，采样电路的采样比例等于输出单元中功率管的尺寸与采样电路内部检测管的尺寸的比例，受限于晶体管制作工艺，输出单元中功率管的尺寸与采样电路内部检测管的尺寸的比例与预设比例是有误差的，而且由于采样电路内部检测管的尺寸在制成后就不能改变，因此采样电路的预设比例不能改变。在另外一些现有的技术方案中，采样电路的采样比例等于输出单元中功率管的导通阻抗与采样电路中检测管的导通阻抗的比例，虽然可以通过调节采样电路内部的电阻值调节输出电流，但由于通过调节采样电路内部的电阻值调节采样电路的采样电流，这一调节方式在完成调节后电阻值依然会变化，从而带来新的误差，而且，由于这一调节方式是非线性的，不能做到等步进修调，调节过程还会产生误差。
57.相比起现有技术，本技术实施例的采样电路，用于对输出单元输出的工作电流进行采样。通过采样单元1对输出单元进行采样以得到采样电流，并且通过调节单元2按照预设比例对采样电流进行调节后输出，即实现对采样电流进行等步进修调，而且按照预设比例调节的采样电流相比起现有技术方案调节的采样电流更具备线性；对采样电流进行调节，直至调节后的采样电流与采样电流的实际真实值相等，从而实现了通过调节采样电流以提高采样电流的精度，减少采样电流与实际真实值之间的误差。另外，本技术的调节采样电流的方式与现有技术方案通过改变采样管的尺寸与功率管的尺寸以调节采样电流的方式相比，本技术的调节采样电流的方式不需要改变采样管尺寸，因此，在本技术的采样电路中，采样单元可以采用尺寸更小的采样管，从而进一步缩小采样电路的整体体积。
58.为了进一步提高采样电流的精度，还提供另一实施例通过调节预设比例，以使按照预设比例进行调节时提高调节准确度。
59.该实施例中，采样电路包括采样单元1和调节单元2，其中，采样单元1和调节单元2与图1中的完全相同，不再赘述。
60.进一步地，所述调节单元2还用于：
61.对所述预设比例进行调节，并按照调节后的预设比例对所述采样电流进行调节后输出。
62.请参考图2，为本技术一实施例的调节单元2的结构示意图。
63.所述调节单元2包括控制模块21以及多个调节模块22；
64.每个所述调节模块22的第一端相互连接，并作为所述调节单元2的输入端与所述采样单元1的输出端连接；
65.每个所述调节模块22的第二端相互连接，并作为所述调节单元2的输出端用于输出调节后的采样电流；
66.所述控制模块21分别与每个所述调节模块22的控制端连接，用于控制每个所述调节模块22处于导通状态或断路状态，以通过控制导通状态或断路状态的调节模块22的数量调节所述预设比例。
67.在本实施例中，假设调节后的采样电流为isense，输出单元输出的工作电流为iout，采样单元1对输出单元进行采样的采样比例为k1，n表示处于导通状态的调节模块22的数量，可以得出采样单元对输出单元进行采样得到的采样电流为：
68.i
sense
＝1*n*i
out
69.通过控制导通状态的调节模块22的数量，即可控制n的具体数值，从而控制采样电流isense与工作电流iout之间的预设比例。
70.可以理解的是，按照预设比例对采样电流有可能不能直接将采样电流调节到与实际真实值相等，而且预设比例不能改变的情况下将更难将采样电流调节到与实际真实值相等，采样电流与实际真实值总存在细微的误差。但是，本实施例通过对预设比例进行调节，可以在按照预设比例调节采样电流时，若发现采样电流实际真实值存在细微误差，可以将预设比例进一步调节，以消除细微误差，同时根据调节后的预设比例更快、更直接地将采样电流调节到与实际真实值相等。
71.请参考图3，为本技术一实施例的调节单元2的具体实现电路图。
72.本实施例还提供一种调节单元2的具体实现电路。
73.每个所述调节模块22均包括第一开关222、第二开关223以及分流管221。
74.所述第一开关222的一端为所述调节模块22的第二端，所述第一开关222的另一端与所述分流管221的第二端连接；所述第二开关223的一端接地，所述第二开关223的另一端与所述分流管221的第二端连接；所述第一开关222的控制端与所述第二开关223的控制端连接，并作为所述调节模块22的控制端，所述第一开关222的控制端获取的控制信号与所述第二开关223的控制端获取的控制信号相反。
75.所述第一开关222和所述第二开关223均可以通过开关晶体管、三极管或者其他具有开关特性的器件实现。
76.所述分流管221的第一端为所述调节模块22的第一端，所述分流管221的第三端用于获取驱动信号并在所述驱动信号的控制下处于工作状态。
77.该实施例中，所述分流管均为pmos晶体管，栅极为第三端，源极为第一端，漏极为第二端。
78.可以理解的是，图3中的第一路的调节模块22中的第一开关222闭合且不设有第二开关223，特别地，为了保持调节单元2内部总处于导通状态，第一路的调节模块22中仅包括分流管221，第一路的调节模块22总是处于导通状态。
79.在本实施例中，假设调节后的采样电流为isense，输出单元输出的工作电流为iout，采样单元1对输出单元进行采样的采样比例为k1，n表示处于导通状态的调节模块22的数量，需要说明的是，在每个调节模块22的内部，当第一开关222闭合时第二开关223断开，反之当第二开关223闭合时第一开关222断开，通过控制每个调节模块22内的第一开关222和第二开关223的闭合或断开，可以控制实际与采样单元连接的调节模块22的数量。因此，可以得出采样单元对输出单元进行采样得到的采样电流为：
[0080][0081]
其中，n＝ns+ng；ns为流入isense的总电流数，ng为接地的总电流数。通过控制导通状态的调节模块22的数量，即可控制n的具体数值，从而控制采样电流isense与工作电流iout之间的预设比例。
[0082]
请参考图4，为本技术另一实施例的调节单元2的具体实现电路图。
[0083]
在其他实施例中，调节单元2仅包括多个调节模块22，每个调节模块22为分流管221。
[0084]
每个分流管221的第一端为调节模块22的第一端，每个分流管221的第二端为调节模块22的第二端，每个分流管221的第三端为调节模块22的控制端，每个分流管221的控制端用于分别获取对应的控制信号并在对应控制信号的控制下处于导通状态或断路状态。该实施例中，直接利用分流管的开关特性，进行电路导通或短路的状态控制，分流管既起到分流作用，同时还起到开关作用。
[0085]
为了进一步提高对工作电流进行采样的准确度，需要在输出单元的输出端电压与所述采样单元1的输出端电压相等的情况下进行采样。
[0086]
请参考图5，为本技术又一实施例的调节单元2的具体实现电路图。
[0087]
该实施例中，调节单元2还包括：
[0088]
钳位模块23，分别与所述输出单元3以及所述采样单元1连接，用于实现所述输出单元3的输出端电压与所述采样单元1的输出端电压相等。
[0089]
本实施例还提供一种调节单元2的具体实现电路，所述钳位模块23包括钳位运算放大器。
[0090]
所述钳位运算放大器的第一输入端与所述输出单元3的输出端连接，所述钳位运算放大器的第二输入端与所述采样单元1的输出端连接，所述钳位运算放大器的输出端分别与每个所述分流管221的第三端连接。
[0091]
可以理解的是，通过钳位模块23实现输出单元3的输出端电压与采样单元1的输出端电压相等，使得在输出单元3的输出端电压与采样单元1的输出端电压的情况下，采样单元1采样得到的采样电流与输出单元3输出的工作电流之间的比例更接近实际比例，从而有利于提高采样电流的准确度。
[0092]
在其他实施例中，还提供一种调节单元2的具体实现电路，钳位模块23包括第一钳位运算放大器和第二钳位放大器。
[0093]
第一钳位运算放大器的第一输入端与输出单元3的输出端连接，第一钳位运算放大器的第二输入端与采样单元1的输出端连接，第一钳位运算放大器的输出端分别与多个所述分流管221中一部分分流管221的第三端连接。
[0094]
第二钳位运算放大器的第一输入端与输出单元3的输出端连接，第二钳位运算放大器的第二输入端与采样单元1的输出端连接，第二钳位运算放大器的输出端分别与多个所述分流管221中另一部分分流管221的第三端连接。
[0095]
可以理解的是，本实施例分别通过第一钳位运算放大器和第二钳位运算放大器控制一部分调节模块22和另一部分的调节模块22的导通或断路状态，有利于在一部分调节模块22故障的情况下，另一部分仍能继续工作。
[0096]
在其他实施例中，还提供一种调节单元2的具体实现电路，钳位模块23包括多个钳位放大器。
[0097]
每个钳位运算放大器的第一输入端与所述输出单元3的输出端连接，每个钳位运算放大器的第二输入端与所述采样单元1的输出端连接，每个钳位运算放大器的输出端分别与每个对应的分流管221的第三端连接。
[0098]
可以理解的是，本实施例通过多个钳位运算放大器直接控制多个调节模块22，可以更准确地控制调节模块22的导通程度或断路程度，即跟准确地控制每个调节模块22流过的电流大小。
[0099]
请参考图6，为本技术一实施例的充电电路的结构示意图。
[0100]
本技术实施例提供了一种充电电路，包括：驱动单元4、输出单元3以及上述任意一种采样电路。
[0101]
所述驱动单元4，分别与所述输出单元3以及所述采样电路连接，用于向所述输出单元3传输第一驱动信号，以及向所述采样电路传输第二驱动信号。
[0102]
所述输出单元3，用于输出工作电流。
[0103]
在一些实施例中，所述输出单元3包括功率管；所述功率管的第一端作为所述输出单元3的输入端连接电源；所述功率管的第二端作为所述输出单元3的输出端用于输出工作电流；所述功率管的第三端为所述输出单元3的控制端，用于获取第一驱动信号。
[0104]
在一些实施例中，所述采样单元1包括检测管；所述检测管的第一端作为所述采样单元1的输入端连接电源；所述检测管的第二端为所述采样单元1的输出端，用于输出采样电流；所述检测管的第三端为所述采样单元1的控制端，用于获取所述驱动信号。
[0105]
请参考图7，为本技术另一实施例的充电电路的结构示意图。
[0106]
在一个实施例中，输出单元3包括功率管；所述功率管的第一端作为所述输出单元3的输入端连接电源；所述功率管的第二端作为所述输出单元3的输出端用于输出工作电流；所述功率管的第三端为所述输出单元3的控制端，用于获取第一驱动信号。
[0107]
所述采样单元1包括检测管；所述检测管的第一端作为所述采样单元1的输入端连接电源；所述检测管的第二端为所述采样单元1的输出端，用于输出采样电流；所述检测管的第三端为所述采样单元1的控制端，用于获取所述驱动信号。
[0108]
采样单元1输出端输出采样电流至调节单元2的输入端。调节单元2通过调节单元2的输入端接收到采样电流后，按照原始的预设比例对采样电流进行调节。假设在原始的预设比例的情况下，有n个调节模块22的第一端相互连接，此n个调节模块22的第二端相互连接，处于导通状态的调节模块22有n个，采样电流分流到n个调节模块22，最后调节后的采样电流从调节单元2的输出端输出时为：
[0109][0110]
其中，n＝ns+ng；isense为调节后的采样电流，iout为输出单元输出的工作电流，k1为采样单元1对输出单元进行采样的采样比例，n表示调节模块22的数量，为大于等于1的整数，ns为流入isense的总电流数，ng为接地的总电流数。例如n为100，总流入isense的电流为68，则ns为68，流入地线的电流为32，则ng为32。需要说明的是，在每个调节模块22的内部，当第一开关222闭合时第二开关223断开，反之当第二开关223闭合时第一开关222断开，通过控制每个调节模块22内的第一开关222和第二开关223的闭合或断开，可以控制实际与采样单元连接的调节模块22的数量。
[0111]
进一步地，k1通过以下方式得到：
[0112][0113]
其中，rdp为功率管漏极的寄生电阻，rsp为功率管源极的寄生电阻，rds为采样管的漏极寄生电阻，rss为采样管源极寄生电阻，δk为不理想因素导致的采样比例误差。
[0114]
其中，当功率管np工作于深线性区时，功率管的导通阻抗ron_p为：
[0115][0116]
其中，μn代表室温下电子迁移率，cox为单位面积栅氧化层电容，wp代表功率管np的等效沟道宽度，lp代表功率管np的等效沟道长度，v
gsp
表示加载在功率管的栅极和源极之间的压差，vthp代表功率管的等效阈值电压。
[0117]
同理，采样管ns的导通阻抗ron_s为：
[0118][0119]
其中，ws代表功率管ns的等效沟道宽度，ls代表采样管ns的等效沟道长度，v
gss
表示加载在采样管的栅极和源极之间的压差，vths代表采样管的等效阈值电压。
[0120]
当功率管工作在深线性区时，实际可得到的系数k为：
[0121][0122]
若此时发现调节后的采样电流与实际真实值之间还存在误差，则可以通过减少分流的调节模块22，即通过控制模块21向部分调节模块22的控制端发送控制信号，以使部分调节模块22处于断路状态。例如，上述在原始的预设比例的情况下，处于导通状态的调节模块22有100个；现在对预设比例进行调节，通过控制模块21控制14个调节模块22处于断路状态，另外86个调节模块22处于导通状态，则n变为86，原始的预设比例与调节后的预设比例的比例为100：86。
[0123]
可以理解的是，通过上述实施例可以灵活地调节预设比例，从而跟准确地按照调节后的预设比例将采样电流调节到实际真实值。
[0124]
在一个优选的实施例中，功率管与检测管的镜像比例小于工作电流与采样电流的最优比值。
[0125]
可以理解的是，在如图7的充电电路中，通过控制调节单元2中调节模块22的数量调节工作电流与采样电流的比例，在此调节方式的基础上，为了实现增大采样比例或减小采样比例，即实现双边修调，本实施例设置功率管与检测管的镜像比例小于工作电流与采样电流的最优比例。例如，假设工作电流与采样电流的最优比例为2500，为了实现双边修调，本实施例将功率管与检测管的镜像比例预设为1700，此时通过设定调节单元2中调节模块22的数量，将工作电流与采样电流的比例设置为0.68，则得到调节后的采样电流为：isense＝(iout/1700)*0.68＝iout/2500，其中，isense为调节后的采样电流，iout为工作电流。为了增大采样比例，即增大功率管与检测管的镜像比例实测值，假设从原来的功率管与检测管的镜像比例为1700增大到1800，则通过增加调节单元2中调节模块22的数量，将工作电流与采样电流的比例调节为0.72；为了减小采样比例，即减小功率管与检测管的镜像比例实测值，假设从原来的功率管与检测管的镜像比例为1700减小到1600，则通过减少调
节单元2中调节模块22的数量，将工作电流与采样电流的比例调节为0.64。
[0126]
请参考图8，为本技术一实施例的芯片01的结构示意图。
[0127]
本技术实施例提供了一种芯片01，包括如上所述的充电电路。
[0128]
请参考图9，为本技术一实施例的电子设备02的结构示意图。
[0129]
本技术实施例提供了一种电子设备02，包括如上所述的充电电路，或上述芯片01。
[0130]
即，以上所述仅为本技术的实施例，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。
[0131]
另外，对于特性相同或相似的结构元件，本技术可采用相同或者不相同的标号进行标识。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0132]
在本技术中，“例如”一词是用来表示“用作例子、例证或说明”。本技术中被描述为“例如”的任何一个实施例不一定被解释为比其它实施例更加优选或更加具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本技术，本技术给出了以上描述。在以上描述中，为了解释的目的而列出了各个细节。
[0133]
应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本技术。在其它实施例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本技术的描述变得晦涩。因此，本技术并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本技术所公开的原理和特征的最广范围相一致。