專利名稱：片上金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管電流檢測方法、結(jié)構(gòu)及開關(guān)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路領(lǐng)域，尤其涉及片上金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)(MOS)管電流 檢測方法、結(jié)構(gòu)及開關(guān)電源。
背景技術(shù)：
在檢測AC-DC變化器和DC-DC變換器等結(jié)構(gòu)中功率管的電流時，以往通常采用下 述兩種方案一是采用電阻檢測方案，通過在功率管上串聯(lián)電阻來檢測電流，這種方案的精度 通常能滿足要求，不過由于電流一般是毫安級電流，因此這種方案會產(chǎn)生很大的功耗，導(dǎo)致 系統(tǒng)效率降低；二是采用電感檢測方案，這種方案增加了設(shè)計難度，且由于電感的電感值精度不 夠，使得檢測結(jié)果精度較低。為避免上述問題，隨著技術(shù)發(fā)展，功率管通常內(nèi)置在DC-DC等變化器內(nèi)，因此可以 通過在片上檢測結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)功率管電流的檢測，不過目前通過片上檢測結(jié)構(gòu)來檢測電路 的方案通常存在檢測精度低的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了片上MOS管電流檢測方法、結(jié)構(gòu)及開關(guān)電源，以提高檢測精度。本發(fā)明提供的片上MOS管電流檢測方法，包括步驟采集待檢測MOS管的電流；采 用片上MOS管檢測結(jié)構(gòu)，將采集到的電流進(jìn)行三級以上縮小，獲得檢測電流。本發(fā)明提供的片上MOS管電流檢測結(jié)構(gòu)，包括電流采集模塊，用于采集待檢測 MOS管的電流；片上MOS管檢測模塊，用于將電流采集模塊采集的電流進(jìn)行三級以上縮小， 獲得檢測電流。本發(fā)明提供的開關(guān)電源，內(nèi)置待檢測MOS管，包括片上MOS管電流檢測結(jié)構(gòu)，該檢 測結(jié)構(gòu)具體包括電流采集模塊，用于采集待檢測MOS管的電流；片上MOS管檢測模塊，用 于將電流采集模塊采集的電流進(jìn)行三級以上縮小，獲得檢測電流。本發(fā)明提供的上述方案首先采集待檢測MOS管的電流，然后將該電流進(jìn)行三級以 上縮小，獲得檢測電流，從而使檢測電流比待檢測MOS管電流的電流值要低三級以上，使得 檢測精度提高。


圖1為本發(fā)明實施例的具體電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實施例檢測到的電流Ismse和流過功率管的電流込波形圖。
具體實施例方式現(xiàn)有技術(shù)檢測精度低，如果通過將待檢測MOS管電流進(jìn)行三級以上的縮小，獲得 檢測電流，則其精度將大幅度提高。基于該思路，本實施例提供的檢測方法如下步驟1，采集待檢測MOS管的電流；步驟2，采用片上MOS管檢測結(jié)構(gòu)，將采集 到的電流進(jìn)行三級以上縮小，獲得檢測 電流。此外由于待檢測MOS管的開啟和關(guān)閉是根據(jù)工作頻率來確定，頻率越高，其開啟 和關(guān)閉越頻繁，在待檢測MOS管關(guān)閉時，為防止關(guān)閉片上檢測結(jié)構(gòu)可能使得后續(xù)待檢測MOS 管開啟時，片上檢測結(jié)構(gòu)重新開啟所浪費的功耗和開啟時間的問題，本實施例的方案中，在 所述待檢測MOS管關(guān)閉時，保持片上MOS管檢測結(jié)構(gòu)開啟，從而降低功耗和避免重新開啟而 提高檢測速度，尤其是在高頻情況下，該優(yōu)勢更加明顯。較佳的，上述待檢測MOS管可以為 功率管。本實施例還提供了片上MOS管電流檢測結(jié)構(gòu)，包括電流采集模塊，用于采集待檢 測MOS管的電流；片上MOS管檢測模塊，用于將電流采集模塊采集的電流進(jìn)行三級以上縮 小，獲得檢測電流。其中較佳的，在所述待檢測MOS管關(guān)閉時，保持片上MOS管檢測結(jié)構(gòu)開 啟，以降低功耗和提高檢測速度；較佳的，待檢測MOS管可以為功率管。本實施例還提供了關(guān)電源，內(nèi)置待檢測MOS管，包括片上MOS管電流檢測結(jié)構(gòu)，該 檢測結(jié)構(gòu)具體包括電流采集模塊，用于采集待檢測MOS管的電流；片上MOS管檢測模塊， 用于將電流采集模塊采集的電流進(jìn)行三級以上縮小，獲得檢測電流。其中較佳的，在所述待 檢測MOS管關(guān)閉時，保持片上MOS管檢測結(jié)構(gòu)開啟，以降低功耗和提高檢測速度；較佳的，待 檢測MOS管可以為功率管。上述方案通過采用三級以上比例縮小的原理，能夠使檢測到的電流為幾十微安 級，而被檢測的電流一般是安培級，減少了匹配度的要求，使得精度提高。此外功率管閉合 時，電路正常工作，在開關(guān)管打開時，在電路不檢測的時候，偏置電流不會全部關(guān)斷，采樣電 流降低到極小，這樣節(jié)省了功耗，并且節(jié)省了電路的反應(yīng)時間。下面結(jié)合具體電路闡述上述方案圖1為本發(fā)明實施例的具體電路結(jié)構(gòu)示意圖，其中Ismse為最后檢測到的電流值，込 為流過電感的電流值，其中流過功率開關(guān)管的電流I6基本上等于l·，這是因為MlO的寬長比 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于M9。Mll M13組成電流鏡提供偏置。由于OPA的作用(虛短、虛斷的工作原理)， 可以有等式VA = VB。Vl的電壓為電源電壓，其作用就是使M6 M8工作在線形區(qū)，從而可以 得到各自的導(dǎo)通電阻R。n。當(dāng)功率管導(dǎo)通時，M6 MlO都工作在線形區(qū)。設(shè)定寬長比(ff/L)M10 (WzI)m9 = K1 1(1)(ff/L)M6 (ff/L)M7 (ff/L)M8 = 1 1 K2(2)則導(dǎo)通電阻R。J々比值為寬長比的反比，其中I5 = 13+14，I3 << I4，再由VA = VB 得出等式(I^I2) · Ron6 = (13+14) · R。n8+I3 · Ron7(3)推導(dǎo)出I1A4 = R。n8/R。n6 = 1/K2，(4)再由Ι6+Ι4 = IL，且 I4 << 16，推導(dǎo)出
I4/IL ^ I4/I6 = 1 K1,(5)由式⑷和(5)得到I1Al 1/(K1 · K2),(6)由于電流鏡的緣故(WzI)m2 (ff/L)M1 = K3 1(7)因此由式(6)和(7)最后得到IsenseZlL^lZ(K1-K2-K3)(8)根據(jù)上式(8)我們從原理上分析了被檢測的電流三級比例縮小的可行性。有了三 級檢測，在不影響檢測精度的情況下，最大程度的減小了檢測電流值的大小，減小了功耗。而當(dāng)PWM_IN的信號為低電平時，不檢測電流。偏置電流不會全部關(guān)斷，采樣電流降低到極小，并且這樣節(jié)省了功耗，并且VA和VB的值不會降為零，有利于重新啟動，節(jié)省了 電路的反應(yīng)時間。圖2是本發(fā)明實施例檢測到的電流Ismse和流過功率管的電流込波形圖。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精 神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍 之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
一種片上金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管電流檢測方法，其特征在于，包括步驟采集待檢測金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的電流；采用片上金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管檢測結(jié)構(gòu)，將采集到的電流進(jìn)行三級以上縮小，獲得檢測電流。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述待檢測金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管 關(guān)閉時，保持片上金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管檢測結(jié)構(gòu)開啟。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述待檢測金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管為功率管。
4.一種片上金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管電流檢測結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括 電流采集模塊，用于采集待檢測金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的電流；片上金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管檢測模塊，用于將電流采集模塊采集的電流進(jìn)行三級 以上縮小，獲得檢測電流。
5.如權(quán)利要求4所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，在所述待檢測金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管 關(guān)閉時，所述片上金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管檢測模塊保持開啟狀態(tài)。
6.如權(quán)利要求4所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述待檢測金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管為 功率管。
7.一種開關(guān)電源，內(nèi)置待檢測金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管，其特征在于，包括片上金屬 氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管電流檢測結(jié)構(gòu)，該檢測結(jié)構(gòu)具體包括電流采集模塊，用于采集待檢測金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的電流； 片上金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管檢測模塊，用于將電流采集模塊采集的電流進(jìn)行三級 以上縮小，獲得檢測電流。
8.如權(quán)利要求7所述的開關(guān)電源，其特征在于，在所述待檢測金屬氧化物半導(dǎo)體場效 應(yīng)管關(guān)閉時，所述片上金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管檢測模塊保持開啟狀態(tài)。
9.如權(quán)利要求7所述的開關(guān)電源，其特征在于，所述待檢測金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng) 管為功率管。
10.如權(quán)利要求7所述的開關(guān)電源，其特征在于，所述開關(guān)電源為直流-直流變換器。
全文摘要
本發(fā)明提供了片上MOS管電流檢測方法、結(jié)構(gòu)及開關(guān)電源，以提高檢測精度；該方法包括步驟采集待檢測MOS管的電流；采用片上MOS管檢測結(jié)構(gòu)，將采集到的電流進(jìn)行三級以上縮小，獲得檢測電流。該結(jié)構(gòu)包括電流采集模塊，用于采集待檢測MOS管的電流；片上MOS管檢測模塊，用于將電流采集模塊采集的電流進(jìn)行三級以上縮小，獲得檢測電流。
文檔編號G01R19/00GK101865943SQ20101018665
公開日2010年10月20日 申請日期2010年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月27日
發(fā)明者劉志東, 程玉華, 金寧, 金希根 申請人:上海北京大學(xué)微電子研究院