一种电流采样电路及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电路设计领域中的电流采样技术，尤其涉及一种电流采样电路及方 法。
【背景技术】
[0002] 现有技术中，构成高精度电流采样电路的实现方式如图1所示，该电流采样电路 包括；功率管Ml、采样管M2和M3、W及由运算放大器、晶体管M4、电阻R1、电阻R2构成的闭 环负反馈电路；其中，R1=R2,II和12为偏置电流，提供所述闭环负反馈电路的静态工作点， 所述闭环负反馈电路的增益为：
[000引Afeedback=A0p?gnA
[0004] 图1所示的电流采样电路，先将功率管Ml中的电流镜像到采样管M2和M3中，再通 过所述运算放大器、晶体管M4、电阻R1、电阻R2构成的闭环负反馈电路，然后将采样电流输 出。上述电流采样电路通过所述运算放大器的谢位作用保证V"=Vp，能够使输出的采样电流 lout和采样管M2和M3上流过的电流相同，从而能够稳定且精确地采样功率管Ml中的电流， 若功率管Ml中的电流改变方向，贝Ij输出的采样电流的方向也会改变，从而可W实现双向电 流的精确采样。
[0005] 发明人在实现本发明的过程中，发现现有的电流采样方案中，至少存在W下缺 陷：
[0006] 1)上述电流采样电路中，为提供闭环负反馈电路的主要增益，需要在所述运算放 大器的谢位上增加一个误差放大器或调整管，该样，就会使由运算放大器、W及误差放大器 或调整管组成的闭环负反馈电路占用芯片版图的面积太大，需要较大芯片版图面积的开 销，因此，上述电流采样电路不利于在集成度高的大规模电路中应用；
[0007] 2化述电流采样电路中，闭环负反馈电路需要的偏置电流II和12较大，达到安培 级或毫安级，因此，上述电流采样电路需要的功耗大，不利于目前节能的发展趋势。
【发明内容】
[0008] 有鉴于此，本发明实施例期望提供一种电流采样电路及方法，既具有集成化电路 结构，又能够稳定、精确地输出采样电流；且功耗低、成本低。
[0009] 为达到上述目的，本发明的技术方案是该样实现的：
[0010] 本发明实施例提供了一种电流采样电路，包括；比例电流输出电路、全差分共模负 反馈电路；其中，
[00川所述比例电流输出电路，用于对功率器件输出的电流按照预设比例计算，得到第 一比例电流及第二比例电流并输出到所述全差分共模负反馈电路；
[0012] 所述全差分共模负反馈电路，用于采用全差分共模负反馈网络及微安级的偏置电 流对所述第一比例电流及第二比例电流分别进行分流，得到第一采样电流及第二采样电流 并恒定输出。
[0013] 上述方案中，所述功率器件采用第一横向扩散N沟道金属氧化物半导体LDNMOS实 现；
[0014] 所述比例电流输出电路包括：第二LDNM0S、第HLDNM0S、第四LDNM0S、第五 LDNMOS；
[0015] 所述全差分共模负反馈电路包括；第一P沟道金属氧化物半导体PM0S、第二PM0S、 第HPM0S、第四PM0S、第一电阻、第二电阻、第二参考电流源、第H参考电流源、第四参考电 流源、第五参考电流源。
[0016] 上述方案中，在所述比例电流输出电路中，所述第二LDNMOS的漏极与所述第四 LDNMOS的漏极及供电电源连接，所述第二LDNMOS的栅极与所述第一LDNMOS的栅极、所述第 HLDNMOS的栅极及Mrv_in驱动电压连接，所述第二LDNMOS的源极与所述第HLDNMOS的 漏极及所述第五LDNMOS的漏极连接；所述第HLDNMOS的源极与所述第一LDNMOS的源极及 第一参考电流源的一端连接；所述第四LDNMOS的栅极与所述第五LDNMOS的栅极连接，所述 第四LDNMOS的源极与所述全差分共模负反馈电路中的第一PM0S的源极及第HPM0S的源 极连接；所述第五LDNMOS的源极与所述全差分共模负反馈电路中的第二PM0S的源极及第 四PM0S的源极连接；
[0017] 在所述全差分共模负反馈电路中，所述第一PM0S的栅极与所述第二PM0S的栅极 连接，所述第一PM0S的漏极与所述第一电阻的一端、第四PM0S的栅极及第H参考电流源的 一端连接；所述第二PM0S的漏极与所述第二电阻的一端、第HPM0S的栅极及第四参考电 流源的一端连接；所述第HPM0S的漏极与第二参考电流源的一端连接；所述第四PM0S的 漏极与第五参考电流源连接；所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的另一端、所述第一 PM0S的栅极及所述第二PM0S的栅极连接；所述第一参考电流源、第二参考电流源、第H参 考电流源、第四参考电流源、第五参考电流源的另一端均连接接地点；
[0018] 所述第一LDNMOS的漏极连接至所述供电电源。
[0019] 根据上述电流采样电路，本发明实施例还提供了一种电流采样方法，该方法包 括：
[0020] 对功率器件输出的电流按照预设比例计算，得到第一比例电流及第二比例电流；
[0021] 采用全差分共模负反馈网络及微安级的偏置电流对所述第一比例电流及第二比 例电流分别进行分流，得到第一采样电流及第二采样电流并恒定输出。
[0022] 上述方案中，所述对功率器件输出的电流按照预设比例计算，得到第一比例电流 及第二比例电流，包括：
[0023] 先计算功率器件输出的电流与预设比例的比值，并将得到的比值作为比例支路的 电流值；
[0024] 再根据比例支路的电流值确定第一比例电流及第二比例电流。
[0025] 上述方案中，所述采用全差分共模负反馈网络及微安级的偏置电流对所述第一比 例电流及第二比例电流分别进行分流，得到第一采样电流及第二采样电流，包括：
[0026] 按照如下公式得到第一采样电流1%。%+及第二采样电流1%。%_ :
[0027] Isense+=Ijl-Ib
[0028] Isense--Ij2_Ib
[002引其中，I。为所述第一比例电流，1,2为所述第二比例电流，Ib为全差分共模负反馈 网络提供的微安级的偏置电流。
[0030] 本发明实施例所提供的电流采样电路及方法，与现有技术相比，取得了如下进 步：
[0031] 1)本发明实施例采用由四个PM0SW及两个电阻构成的全差分共模负反馈电路， 来代替现有技术中由晶体管及运算放大器构成的闭环负反馈电路，如此，能够保证全差分 共模反馈网络的增益达到60地W上，通常维持在70至88地，增益越大越能保证采样电流稳 定输出，从而能实现稳定地采样电流输出；另外，本发明实施例中的全差分共模负反馈电路 的结构相对于现有技术中的闭环负反馈电路的结构较为简单；并且，本发明实施例中的全 差分共模负反馈电路输出的采样电流仅与晶体管的尺寸有关，不受工艺偏差的影响，从而 能够精确地输出采样电流。
[0032] 2)本发明实施例中的全差分共模负反馈电路相比现有技术集成化程度高，占用的 芯片版图的面积较小、成本较低；
[0033] 3)本发明实施例采用的全差分共模负反馈电路需要的偏置电流较小，只有微安 级，通常只需要10-20uA，因此功耗大大降低。
【附图说明】
[0034] 图1为本发明实施例现有技术中的电流采样电路的组成结构示意图；
[0035] 图2为