专利名称：SenseFET的替代电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种SenseFET的替代电路，尤其涉及一种使用功 率MOSFET替代 SenseFET的设计电路。
背景技术：
在市场竞争日益激烈的今天，每个企业都在严格控制成本，能不能在保证并提高产品性能的前提下降低产品成本，已经成为一个企业是否能生存并走向成功的关键因素。如图1所示，是传统的SenseFET电路示意图，传统的SenseFETll包括宽长按一定比例设计的两个M0SFET，其中一个是标号为M5的采样M0SFET，另一个是标号为M6的功率 MOSFET。Iload是输出电流，即流过M5和M6的总电流。举例来说，流过M5的电流和流过M6 的电流的比值是1/m，那么理想的采样电流Ilisense的计算公式如公式⑴所示IRsense= I LOAD X公式⑴
l + m但是，由于采样MOSFET的源极串接有采样电阻Rsense，流过M5和M6的电流并不会按设想的1 m的关系分配，而是小于1 m，存在一定的失配，并且失配值会随着输出电流值的变化而变化。由此可知，现有的SenseFET电路结构在采样输出电流时存在误差，并且无论是自己设计还是在市面上购买SenseFET，都会增加企业成本。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种SenseFET的替代电路，使用普通的功率MOSFET 替代SenseFET，以降低成本以及消除电流失配。为了达到上述目的，本发明提供了一种SenseFET的替代电路，包括第一功率 MOSFET、电流采样电阻和电压电流转换电路，其中，所述第一功率MOSFET的源极一方面通过所述采样电阻接地，另一方面连接至所述电压电流转换电路的输入端；所述电压电流转换电路，用于将流过所述第一功率MOSFET的负载电流在所述电流采样电阻上产生的电压信号，按预定比例转换为输出电流信号。实施时，所述第一功率M0SFET、所述电流采样电阻和所述电压电流转换电路集成于IC内部。实施时，所述电流采样电阻和所述电压电流转换电路集成于IC内部，所述第一功率MOSFET置于该IC外部。实施时，所述第一功率MOSFET和所述电压电流转换电路集成于IC内部，所述电流采样电阻置于该IC外部。实施时，所述电压电流转换电路集成于IC内部，所述第一功率MOSFET和所述电流采样电阻置于该IC外部。
实施时，所述电压电流转换电路包括镜像电流源、第二 M0SFET、转换电阻和运算放大器，其中，所述镜像电流源的电流输入端与所述第二 MOSFET的漏极连接；所述第二 MOSFET的源极一方面通过所述转换电阻接地，另一方面与所述运算放大器的反相输入端连接；所述运算放大器的输出端与所述第二 MOSFET的栅极连接；所述运算放大器的同相输入端为所述电压电流转换电路的输入端；所述镜像电流源的电流输出端为所述电压电流转换电路的输出端。
实施时，所述镜像电流源包括第三MOSFET和第四MOSFET ；所述第三MOSFET的源极和第四MOSFET的源极连接；所述第三MOSFET的栅极和第四MOSFET的栅极连接；所述第三MOSFET的栅极和漏极连接；所述第三MOSFET的漏极为所述镜像电流源的电流输入端，所述第四MOSFET的漏极为所述镜像电流源的电流输出端。与现有技术相比，本发明所述的SenseFET的替代电路，采用了普通的功率 M0SFET、电压电流转换电路和电流采样电阻，以替代SenseFET，降低了成本，并且由于本发明采用了仅一个普通的第一功率MOSFET和电压电流转换电路，从而可以控制输出电流 I—与负载电流之间的比值，因此可以消除SenseFET固有的电流失配缺陷，提高了电流采样精度。
图1是现有的SenseFET的电路图；图2是本发明所述的SenseFET的替代电路的电路图；图3是本发明所述的SenseFET的替代电路的典型应用电路图；图4是本发明所述的SenseFET的替代电路的电压电流转换电路的一具体实施例的电路图；图5是本发明所述的SenseFET的替代电路的一应用电路图；图6是本发明所述的SenseFET的替代电路的另一应用电路图。
具体实施例方式首先，对本发明所涉及的专业术语进行说明MOSFET =Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor (金属-氧化层-半导体-场效晶体管)；SenseFET =Current Sensing Power MOSFET (电流感应功率 M0SFET)；PMOS :P_channel metal oxide semiconductor Field Effect Transistor(P 沟道金属氧化物半导体场效应晶体管)；NMOS :N-channel metal oxide semiconductor Field Effect Transistor(N 沟道金属氧化物半导体场效应晶体管)。为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加明白，下面结合实施例和附图，对本发明的实施例做进一步详细的说明。在此，本发明的示意性实施例以及说明用于解释本发明，但不作为对本发明的限定。如图2所示，本发明的一实施例所述的SenseFET的替代电路包括标号为Ml的普通的第一功率MOSFET、电流采样电阻Rl和电压电流转换电路30，其中，Ml的源极一方面通过Rl接地，另一方面连接至所述电压电流转换电路30的输入端； 所述电压电流转换电路30，用于将流过Ml的负载电流在Rl上产生的电压信号，按一预定比例N转换为输出电流信号I—；艮Ρ，/Λ應e=/L_X Rl X I公式(2)。本发明所述的SenseFET的替代电路由于采用了仅一个普通的第一功率MOSFET和电压电流转换电路，从而可以控制输出电流I—与负载电流之间的比值，因此可以消除SenseFET固有的电流失配缺陷。实施时，Ml、Rl和所述电压电流转换电路30集成于IC内部。实施时，Rl和所述电压电流转换电路30集成于IC内部，Ml置于该IC外部。实施时，Ml和所述电压电流转换电路30集成于IC内部，Rl置于该IC外部。实施时，所述电压电流转换电路30集成于IC内部，Ml和Rl置于该IC外部。参见图3，为本发明的典型应用示意图，本发明所述的SenseFET的替代电路在AC、 DC等电源领域有着普遍的应用。在图3中，所述电压电流转换电路30的输出端与地线之间串接有采样电阻 Rsense，所述电压电流转换电路30的输出端与电压比较器31的反相输入端连接，该电压比较器31的同相输入端的电位为Vref ；该电压比较器31的输出端与一栅极驱动器的输入端连接，所述栅极驱动器的输出端与Ml的栅极连接。在工作过程中，首先Ml打开，流入Ml的负载电流Ium逐渐增大，当所述电压电流转换电路30的输出端电压Vsense达到Vref时， 该电压比较器31的输出端电平翻转，从而控制该栅极驱动器关闭M1，起到限流的作用。参见图4，为本发明所述的SenseFET的替代电路的电压电流转换电路的具体实施例的电路图。如图4所示，所述电压电流转换电路的一实施例包括镜像电流源、标号为M2的第二 M0SFET、标号为R3的转换电阻和运算放大器32，其中，所述镜像电流源的输入电流与输出电流Io的比值为1 K ；所述镜像电流源的电流输入端与M2的漏极连接；M2的源极一方面通过R3接地，另一方面与所述运算放大器32的反相输入端连接；所述运算放大器32的输出端与M2的栅极连接；该运算放大器32的同相输入端的电位为输入电压Vin ； 所述运算放大器的同相输入端为所述电压电流转换电路的输入端；所述镜像电流源的电流输出端为所述电压电流转换电路的输出端。该实施例所述的电压电流转换电路在工作时，利用负反馈原理，将输入电压Vin 转换为输出电流Io，其中，
权利要求
1.一种SenseFET的替代电路，其特征在于，包括第一功率MOSFET、电流采样电阻和电压电流转换电路，其中，所述第一功率MOSFET的源极一方面通过所述采样电阻接地，另一方面连接至所述电压电流转换电路的输入端；所述电压电流转换电路，用于将流过所述第一功率MOSFET的负载电流在所述电流采样电阻上产生的电压信号，按预定比例转换为输出电流信号。
2.如权利要求1所述的SenseFET的替代电路，其特征在于，所述第一功率M0SFET、所述电流采样电阻和所述电压电流转换电路集成于IC内部。
3.如权利要求1所述的SenseFET的替代电路，其特征在于，所述电流采样电阻和所述电压电流转换电路集成于IC内部，所述第一功率MOSFET置于该IC外部。
4.如权利要求1所述的SenseFET的替代电路，其特征在于，所述第一功率MOSFET和所述电压电流转换电路集成于IC内部，所述电流采样电阻置于该IC外部。
5.如权利要求1所述的SenseFET的替代电路，其特征在于，所述电压电流转换电路集成于IC内部，所述第一功率MOSFET和所述电流采样电阻置于该IC外部。
6.如权利要求1所述的SenseFET的替代电路，其特征在于，所述电压电流转换电路包括镜像电流源、第二 M0SFET、转换电阻和运算放大器，其中， 所述镜像电流源的电流输入端与所述第二 MOSFET的漏极连接； 所述第二 MOSFET的源极一方面通过所述转换电阻接地，另一方面与所述运算放大器的反相输入端连接；所述运算放大器的输出端与所述第二 MOSFET的栅极连接； 所述运算放大器的同相输入端为所述电压电流转换电路的输入端； 所述镜像电流源的电流输出端为所述电压电流转换电路的输出端。
7.如权利要求6所述的SenseFET的替代电路，其特征在于， 所述镜像电流源包括第三MOSFET和第四M0SFET，其中，所述第三MOSFET的源极和第四MOSFET的源极连接； 所述第三MOSFET的栅极和第四MOSFET的栅极连接； 所述第三MOSFET的栅极和漏极连接；所述第三MOSFET的漏极为所述镜像电流源的电流输入端，所述第四MOSFET的漏极为所述镜像电流源的电流输出端。
全文摘要
本发明提供了一种SenseFET的替代电路，包括第一功率MOSFET、电流采样电阻和电压电流转换电路，其中，所述第一功率MOSFET的源极一方面通过所述采样电阻接地，另一方面连接至所述电压电流转换电路的输入端；所述电压电流转换电路，用于将所述第一功率MOSFET的源极输出的电流在所述电流采样电阻上产生的电压信号，按预定比例转换为输出电流信号。本发明所述的SenseFET的替代电路，可以降低成本，并且可以消除SenseFET固有的电流失配缺陷，以提高电流采样精度。
文档编号G05F3/26GK102331810SQ20111019955
公开日2012年1月25日 申请日期2011年7月18日 优先权日2011年7月18日
发明者刘洪涛, 李进, 雷晗 申请人:西安民展微电子有限公司