專利名稱：一種mosfet開關(guān)元件的電流采樣電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電源管理電路中的電流采樣技術(shù)，更確切的說，涉及一種通過MOSFET開關(guān)元件導(dǎo)通電阻的電流進(jìn)行采樣的技術(shù)及電流采樣電路。
背景技術(shù)：
電源管理電路的應(yīng)用非常廣泛，絕大多數(shù)電源管理電路都需要內(nèi)置或者外置MOSFET開關(guān)元件，并且檢測流過MOSFET開關(guān)元件的電流值，得到和該電流值相關(guān)的電壓信號或者電流信號，根據(jù)該電壓信號或者電流信號控制MOSFET開關(guān)元件的開啟和關(guān)斷。圖IA所示為典型的MOSFET開關(guān)元件的電流采樣電路，采樣流過該電路中MOSFET開關(guān)元件I的電流值所述開關(guān)元件為P溝道MOSFET開關(guān)元件，MOSFET開關(guān)元件的第一端連接采樣元件02的輸出端和采樣模塊03的第二輸入端，所述開關(guān)元件的第二端作為電流輸出信號端；所述采樣元件02的輸入端和采樣模塊03的第一輸入端相連，并作為電流輸入信號端，。圖IA所示MOSFET開關(guān)元件的電流采樣電路的原理是,近似認(rèn)為流過MOSFET開關(guān)元件的電流Iqut和流過與MOSFET開關(guān)元件相連的采樣元件的電流Iin相等,通過檢測采樣元件上的電壓差，采樣模塊檢測流過采樣元件的電流大小并輸出采樣電流信號10。圖IA所示MOSFET開關(guān)元件的電流采樣電路的具體實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用如圖IB所示所述MOSFET開關(guān)元件01為P溝道第一 MOS管Ml ;所述采樣元件02為電阻R0，電阻RO的一端和第一 MOS管Ml的襯底端以及所述電壓電流轉(zhuǎn)換模塊03的第一輸入端相連，并作為電流輸入信號端，電阻RO的輸出端連接第一 MOS管Ml的源端和米樣模塊03的第二輸入端；所述采樣模塊03包括第一電阻R1、第二電阻R2，第三MOS管M3、第四MOS管M4、恒流源103和恒流源104組成，第一電阻Rl等于第二電阻R2，第三MOS管M3、第四MOS管M4為寬長比相同的匹配管，恒流源103的電流等于恒流源104的電流。第一電阻Rl的一端和米樣兀件RO的一端以及第一 MOS管Ml的襯底端相連,并作為電流輸入信號端，第二電阻R2的一端連接米樣兀件RO的另一端和第一MOS管Ml的源端，第一電阻Rl的另一端和第三PMOS管M3的源端、襯底端相連并作為MOSFET開關(guān)元件的電流采樣電路的電流輸出信號端；電流輸出信號端輸出的采樣電流105通過控制芯片內(nèi)的基準(zhǔn)比較得到控制開關(guān)元件第一 MOS管Ml的柵極信號。假設(shè)流過第一 MOS管Ml的電流IOl和流過與第一 MOS管Ml相連的電阻RO的電流102滿足IOl >> 103，102 >> 103，則流過第一 MOS管Ml的電流IOl和流過與第一 MOS管Ml相連的電阻RO的電流102近似相等，IOl ^ 102，采樣元件RO上的電壓VO = R0XI01 ；103 = 104，第三MOS管M3、第四MOS管M4為寬長比相同的匹配管，所以第三MOS管M3、第四MOS管M4的源端電壓滿足Vs3 = Vs4 ；第一電阻Rl上的電壓VRl = (103+105) XR1，第二電阻R2上的電壓VR2 =I04XR2, VR1-VR2 = 102XRO (即電阻 RO 上的電壓)，所以(103+105) XR1-I04XR2 =I02XR0，又 103 = 104,Rl = R2、I01 ^ 102，所以 I05XR1 = I02XR0，I05 = I01XR0/R1。通過MOSFET開關(guān)元件的電流采樣電路輸出和開關(guān)元件第一 MOS管Ml的電流IOl相對應(yīng)的電流信號105，輸出的采樣電流105通過控制芯片內(nèi)的基準(zhǔn)比較得到控制開關(guān)元件第一MOS管Ml的柵極信號。上述MOSFET開關(guān)元件的電流采樣電路，應(yīng)用于對外置MOSFET開關(guān)元件進(jìn)行電流米樣時(shí)，夕卜圍電路需要增加額外的米樣兀件，一般為電阻，以圖IB為例，由于流過第一 MOS管Ml的電流IOl在采樣元件RO上造成了電壓損耗，電阻RO上的電壓為102 X R0，其功率損耗為Pdis = 102XROX 102 = (IOl)2XRO ;通常流入開關(guān)元件第一MOS管Ml的電流IOl的值較大，從而增加了額外的功率損耗。而應(yīng)用于對內(nèi)置MOSFET開關(guān)元件進(jìn)行電流采樣時(shí)，通常采用鋁條連線電阻作為采樣元件，雖然不用增加額外的元件。但內(nèi)置MOSFET開關(guān)元件受工藝限制，MOSFET開關(guān)元件的導(dǎo)通電阻大，效率低，多數(shù)只能用于小功率產(chǎn)品。另外目前采用的驅(qū)動(dòng)控制芯片和MOSFET開關(guān)元件往往為分離器件，通過封裝合封于一個(gè)封裝體的方法，MOSFET開關(guān)元件采用高性能MOSFET開關(guān)元件，因此可以提高整個(gè)集成電路的效率。 但合封方法由于受封裝的限制，不適合增加采樣元件，因此無法采用上述的MOSFET開關(guān)元件的電流采樣電路。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鉗位模塊MOSFET開關(guān)元件電流采樣技術(shù)，利用MOSFET開關(guān)元件的導(dǎo)通電阻檢測流過其中的電流大小；并通過增加鉗位模塊，提高采樣模塊第一輸入端和第二輸入端最大可允許的電壓差值，提高了 MOSFET開關(guān)元件的電流采樣電路的工作電壓范圍。本實(shí)用新型利用開關(guān)元件MOSFET開關(guān)元件導(dǎo)通時(shí)其本身存在的導(dǎo)通電阻Ron作為采樣元件，當(dāng)MOSFET開關(guān)元件導(dǎo)通時(shí),流過MOSFET開關(guān)元件的電流通過導(dǎo)通電阻Ron會在MOSFET開關(guān)元件的第一端和第二端之間產(chǎn)生電壓差。一種MOSFET開關(guān)元件的電流采樣電路，包括MOSFET開關(guān)元件和采樣模塊所述的MOSFET開關(guān)元件為P溝道MOSFET開關(guān)元件，所述開關(guān)元件的第一端和采樣模塊的第一輸入端相連，并作為電流輸入信號端，所述開關(guān)元件的第二端和采樣模塊的第二輸入端相連，并作為MOSFET開關(guān)元件電流輸出信號端，所述采樣模塊的輸出端作為MOSFET開關(guān)元件的電流采樣電路的采樣電流輸出信號端，所述采樣模塊直接采樣MOSFET開關(guān)元件的第一端和第二端的電壓差，所述采樣模塊的第一輸入端和第二輸入端之間可允許的最大電壓差值為采樣模塊兩個(gè)輸入端之間的耐壓值；所述采樣模塊包括鉗位模塊，所述鉗位模塊增加采樣模塊第一輸入端和第二輸入端之間的耐壓值，阻斷從采樣模塊的第一輸入端端到第二輸入端之間形成電流通路，提高M(jìn)OSFET開關(guān)元件的電流采樣電路的工作電壓范圍。所述的MOSFET電流采樣電路，一種具體實(shí)現(xiàn)方式為所述MOSFET開關(guān)元件為P溝道第一 MOS管Ml，MOSFET開關(guān)元件11的第一端為源端,MOSFET開關(guān)兀件的第二端為漏端,第一 MOS管Ml的源端和襯底連接米樣模塊的第一輸入端，并作為電流輸入信號端，第一 MOS管Ml的漏端連接采樣模塊的第二輸入端且作為第MOSFET開關(guān)兀件電流輸出信號端,第一 MOS管Ml的柵端輸入柵極控制信號；所述采樣模塊包括N個(gè)串聯(lián)的第一二極管D1、N個(gè)串聯(lián)的第二二極管D2組成的鉗位模塊、第一電阻R1、第二電阻R2，第三PMOS管M3、第四PMOS管M4、第一恒流源113、第二恒流源114 N個(gè)串聯(lián)的第一二極管Dl的正向端和第一 MOS管Ml的源端和襯底相連，并作為電流輸入信號端，N個(gè)串聯(lián)的第二二極管D2的正向端和第一 MOS管Ml的漏端相連，并作為MOSFET開關(guān)元件電流輸出信號端，N個(gè)串聯(lián)的第一二極管Dl的反向端和第一電阻Rl的一端相連，N個(gè)串聯(lián)的第二二極管D2的反向端和第二電阻R2的一端相連，第一電阻Rl的另一端和第三PMOS管M3的源端和襯底相連并作為米樣電流輸出信號端；第二電阻R2的另一端和第四PMOS管M4的源端、襯底端相連，第三MOS管M3的漏端、第三MOS管M3的柵極、第四MOS管M4的柵極和第一恒流源113相連，第四MOS管M4的漏端和第二恒流源114相連。所述采樣模塊的第一輸入端和第二輸入端之間最大可允許的電壓差值為Vdsmax2 Vdsmax2 = Vmaxi+(113+115) X R1+114 X R2+NX VF1+NX VD2 = Vmxi+2 X 113 X R1+115 XR1+NXVF1+NXVD1 其中Vmaxi為第三MOS管M3的源漏、襯底端，和第四MOS管M4的源漏、襯底端之間可承受的耐壓；113為第一恒流源；114為第二恒流源；115為采樣電流；Rl為第一電阻；R2為第二電阻；VFl為第一二極管Dl正向壓降；VDl為第一二極管Dl反向擊穿電壓；VD2第二二極管D2的反向擊穿電壓；N為等于或者大于I的正整數(shù)。上述MOSFET電流采樣電路，所述N為I或3。MOSFET電流采樣電路的另外一種具體實(shí)現(xiàn)方式為所述MOSFET開關(guān)元件為P溝道第一 MOS管Ml，MOSFET開關(guān)元件的第一端為源端，MOSFET開關(guān)元件的第二端為漏端，第一 MOS管Ml的源端和襯底端連接采樣模塊的第一輸入端，并作為電流輸入信號端，第一 MOS管Ml的漏端連接采樣模塊的第二輸入端且作為MOSFET開關(guān)兀件電流輸出信號端,第一 MOS管Ml的柵端輸入柵極控制信號；所述采樣模塊包括N個(gè)串聯(lián)的第一二極管D1、N個(gè)串聯(lián)的第二二極管D2組成的鉗位模塊、第一電阻R1、第二電阻R2，第三PMOS管M3、第四PMOS管M4、第一恒流源113、第二恒流源114，第一電阻Rl等于第二電阻R2，第三MOS管M3、第四MOS管M4為寬長比相同的匹配管，第一恒流源113等于第二恒流源114 ；第一電阻Rl的一端和第一 MOS管Ml的源端和襯底端相連,并作為電流輸入信號端，第二電阻R2的一端和第一 MOS管Ml的漏端相連并作為第MOSFET開關(guān)元件電流輸出信號端，第一電阻Rl的另一端和N個(gè)串聯(lián)的第一二極管Dl的正向端相連并作為MOSFET開關(guān)元件的電流采樣電路的采樣電流輸出信號端，第二電阻R2的另一端和N個(gè)串聯(lián)的第二二極管D2的正向端相連，N個(gè)串聯(lián)的第一二極管Dl的反向端和PMOS管第三MOS管M3的源端和襯底相連，N個(gè)串聯(lián)的第二二極管D2的反向端和第四PMOS管M4的源端和襯底相連，第三MOS管M3的漏端、第三MOS管M3、第四MOS管M4的柵極和第一恒流源113相連，第四MOS管M4的漏端和第二恒流源114相連。上述MOSFET電流米樣電路,所述米樣模塊的第一輸入端和第二輸入端之間最大
可允許的電壓差值為 ^DSMAX2 :Vdsmax2 = Vmaxi+(113+115) X R1+114 X R2+NX VF1+NX VD2 = Vmxi+2 X 113 X R1+115 XR1+NXVF1+NXVD1 其中Vmaxi為第三MOS管M3的源漏、襯底端，和第四MOS管M4的源漏、襯底端之間可承受的耐壓；113為第一恒流源；114為第二恒流源；115為采樣電流；Rl為第一電阻；R2為第二電阻；VFl為第一二極管Dl正向壓降；VDl為第一二極管Dl反向擊穿電壓；VD2第二二極管D2的反向擊穿電壓；N為等于或者大于I的正整數(shù)。所述N為I或3本實(shí)用新型提供的采樣技術(shù)，可以直接采樣MOSFET開關(guān)元件第一端和第二端的電壓差，并轉(zhuǎn)換輸出和開關(guān)元件的電流相對應(yīng)的電流信號。相比現(xiàn)有技術(shù)無需采樣元件，同時(shí)也去除了采樣元件上的功率損耗，特別是可以應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)控制芯片和MOSFET開關(guān)元件合封的集成電路。本實(shí)用新型提供的MOSFET開關(guān)元件電流采樣技術(shù)，電流采樣模塊直接采樣MOSFET開關(guān)兀件輸入端和輸出端的電壓差。米樣模塊的第一輸入端和第二輸入端之間可允許的最大電壓差值為采樣模塊兩個(gè)輸入端之間的耐壓值。當(dāng)高壓工作時(shí)，由于工作在開關(guān)模式下的MOSFET開關(guān)元件，在關(guān)斷狀態(tài)下，輸入端和輸出端的電壓差很高，會超過采樣模塊兩個(gè)輸入端之間的耐壓值，采樣模塊第一輸入端到第二輸入端之間會形成漏電通路，從而使MOSFET開關(guān)元件的電流采樣電路的工作電壓范圍受到了限制。因此在電流采樣模塊中增加鉗位模塊，利用二極管的反向電壓的鉗位功能增加采樣模塊兩個(gè)輸入端之間的耐壓值，阻斷從采樣模塊第一輸入端到第二輸入端之間形成漏電通路，從而提高M(jìn)OSFET開關(guān)元件的電流采樣電路的工作電壓范圍。本實(shí)用新型的有益效果是不僅輸出和開關(guān)元件的電流相對應(yīng)的電流信號，無需采樣元件，同時(shí)也去除了采樣元件上的功率損耗；并通過鉗位模塊，提高了采樣模塊第一輸入端和第二輸入端最大可允許的電壓差值，提高了 MOSFET開關(guān)元件的電流采樣電路的工作電壓范圍。特別是可以解決驅(qū)動(dòng)控制芯片和MOSFET開關(guān)元件合封的集成電路的MOSFET開關(guān)元件的電流采樣問題。


以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。[0055]圖IA為傳統(tǒng)MOSFET開關(guān)元件的電流采樣電路的結(jié)構(gòu)圖。[0056]圖IB為傳統(tǒng)MOSFET開關(guān)元件的電流采樣電路的具體實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用圖。圖2A為增加鉗位模塊的改進(jìn)型MOSFET開關(guān)元件的電流采樣電路的結(jié)構(gòu)圖。圖2B為增加鉗位模塊的改進(jìn)型MOSFET開關(guān)元件的電流采樣電路的第一實(shí)施例的電路不意圖。圖2C為增加鉗位模塊的改進(jìn)型MOSFET開關(guān)元件的電流采樣電路的第二實(shí)施例的電路不意圖。圖2D為鉗位模塊的改進(jìn)型MOSFET開關(guān)元件的電流采樣電路的第三實(shí)施例的電路示意圖。 圖2E為增加鉗位模塊的改進(jìn)型MOSFET開關(guān)元件的電流采樣電路的第四實(shí)施例的電路不意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的內(nèi)容進(jìn)一步說明。為解決傳統(tǒng)MOSFET開關(guān)元件的電流檢測電路功率損耗增加的問題以及傳統(tǒng)MOSFET開關(guān)元件電流檢測電路無法應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)控制芯片和MOSFET開關(guān)元件合封的集成電路的問題；本實(shí)用新型提供了改進(jìn)型MOSFET開關(guān)元件的電流采樣電路，直接采樣MOSFET開關(guān)元件的第一端和第二端的電壓差，米樣模塊的第一輸入端和第二輸入端之間可允許的最大電壓差值為米樣模塊兩個(gè)輸入端之間的耐壓值。當(dāng)高壓工作時(shí)，由于工作在開關(guān)模式下的MOSFET開關(guān)元件，在MOSFET開關(guān)元件關(guān)斷狀態(tài)下，MOSFET開關(guān)元件的第一端和第二端的電壓差很高，會超過采樣模塊第一輸入端和第二輸入端之間的耐壓值，導(dǎo)致采樣模塊第一輸入端到第二輸入端之間會形成電流通路，從而使MOSFET開關(guān)元件的電流采樣電路的工作電壓范圍受到了限制。本實(shí)用新型在電流采樣模塊中增加鉗位模塊，利用鉗位模塊中的二極管的反向電壓的鉗位功能增加采樣模塊第一輸入端和第二輸入端之間的耐壓值，阻斷采樣模塊的第一輸入端到第二輸入端之間形成電流通路，從而提高M(jìn)OSFET開關(guān)元件的電流采樣電路的工作電壓范圍。同時(shí)，開關(guān)元件MOSFET開關(guān)元件導(dǎo)通時(shí)其本身存在的導(dǎo)通電阻Ron作為采樣元件，當(dāng)MOSFET開關(guān)元件導(dǎo)通時(shí)，流過MOSFET開關(guān)元件的電流通過導(dǎo)通電阻Ron會在MOSFET開關(guān)元件的第一端和第二端之間產(chǎn)生電壓差。而本實(shí)用新型提供的采樣技術(shù)，可以直接采樣MOSFET開關(guān)元件第一端和第二端的電壓差，并轉(zhuǎn)換輸出和MOSFET開關(guān)元件的電流相對應(yīng)的電流信號。相比現(xiàn)有技術(shù)無需采樣元件，同時(shí)也去除了采樣元件上的功率損耗，特別是可以應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)控制芯片和MOSFET開關(guān)元件合封的集成電路。如圖2A所示，MOSFET開關(guān)元件的電流采樣電路，包括MOSFET開關(guān)元件11和采樣模塊13，所述的MOSFET開關(guān)元件11為P溝道MOSFET開關(guān)元件，所述開關(guān)元件的第一端和采樣模塊的第一輸入端相連，并作為電流輸入信號端，所述開關(guān)元件的第二端和采樣模塊的第二輸入端相連，并作為MOSFET開關(guān)元件電流輸出信號端，所述采樣模塊的輸出端作為MOSFET開關(guān)元件的電流采樣電路的采樣電流輸出信號端，所述采樣模塊包括鉗位模塊；所述采樣模塊直接采樣MOSFET開關(guān)元件的第一端和第二端的電壓差，所述采樣模塊的第一輸入端和第二輸入端之間可允許的最大電壓差值為采樣模塊兩個(gè)輸入端之間的耐壓值，所述鉗位模塊增加采樣模塊第一輸入端和第二輸入端之間的耐壓值，阻斷從采樣模塊的第一輸入端端到第二輸入端之間形成電流通路，提高M(jìn)OSFET開關(guān)元件的電流采樣電路的工作電壓范圍。圖2B作為圖2A所示增加鉗位模塊的改進(jìn)型MOSFET開關(guān)元件的電流采樣電路的第一實(shí)施例的一種電路不意圖所述MOSFET開關(guān)元件11為P溝道第一 MOS管Ml，MOSFET開關(guān)元件11的第一端為源端，MOSFET開關(guān)元件11的第二端為漏端，第一 MOS管Ml的源端和襯底連接采樣模塊13的第一輸入端，并作為電流輸入信號端，第一 MOS管Ml的漏端連接采樣模塊13的第二輸入端且作為第MOSFET開關(guān)兀件電流輸出信號端,第一 MOS管Ml的柵端輸入柵極控制信號;所述采樣模塊13包括第一二極管D1、第二二極管D2組成的鉗位模塊、第一電阻R1、第二電阻R2，第三PMOS管M3、第四PMOS管M4、第一恒流源113、第二恒流源114，第一電阻Rl等于第二電阻R2，第三MOS管M3、第四MOS管M4為寬長比相同的匹配管，第一恒流源113等于第二恒流源114;第一二極管Dl的正向端和第一 MOS管Ml的源端和襯底相連，并作為電流輸入信號端，第二二極管D2的正向端和第一 MOS管Ml的漏端相連，并作為MOSFET開關(guān)元件電流輸出信號端，第一二極管Dl的反向端和第一電阻Rl的一端相連，第二二極管D2的反向端和第二電阻R2的一端相連，第一電阻Rl的另一端和第三PMOS管M3的源端和襯底相連并作為采樣電流輸出信號端；第二電阻R2的另一端和第四PMOS管M4的源端、襯底端相連，第三MOS管M3的漏端、第三MOS管M3的柵極、第四MOS管M4的柵極和第一恒流源113相連，第四MOS管M4的漏端和第二恒流源114相連。通過采樣電流輸出信號端輸出的采樣電流 115得到控制MOSFET開關(guān)元件的柵極控制信號。假設(shè)流過第一 MOS管Ml的電流112和電流輸入信號端輸入的電流Ill近似相等，112 ^ 111，第一 MOS管Ml導(dǎo)通時(shí)其導(dǎo)通電阻為Ron，則導(dǎo)通時(shí)第一 MOS管Ml源漏兩端電壓Vds = RonX 112 = RonX 111，則第一 MOS 管 Ml 導(dǎo)通時(shí)113 = 114，第三MOS管M3、第四MOS管M4為寬長比相同的匹配管，所以第三MOS管M3的源端電壓Vs3、第四MOS管M4的源端電壓Vs4，滿足Vs3 = Vs4 ；流過第一二極管D1、第二二極管D2的正向電流分別為第一恒流源113、第二恒流源114，設(shè)其正向壓降VFl = VF2 ；第一電阻Rl上的電壓VRl = (113+115) XR1，第二電阻R2上的電壓VR2 =I14XR2, (VR1+VF1) (VR2+VF2) = Vds = RonX Ill (即第一 MOS 管 Ml 源漏兩端電壓)，所以[(113+115) XR1+VF1]-[I14XR2+VF2] = RonX 111，又 113 = 114,Rl = R2、VF1 = VF2，所以 I15XR1 = IllXRon, 115 = IllXRon/Rl。對于圖2B，假設(shè)采樣模塊中第三MOS管M3的源漏、襯底端，和第四MOS管M4的源漏、襯底端之間可承受的耐壓為Vmaxi，第一電阻Rl和第二電阻R2不受耐壓的影響，鉗位模塊中的第一二極管Dl和第二二極管D2的正向壓降VFl = VF2，假設(shè)其反向擊穿電壓VDl =VD2，則所述采樣模塊的第一輸入端和第二輸入端之間最大可允許的電壓差值為[0077]V DSMAX2 = V MAX1+ (113 + 115) XR1 + I14XR2+VF1+VD2 =Vmxi+2X 113XR1+I15XR1+VF1+VD1根據(jù)電流采樣電路的工作電壓范圍的要求，鉗位模塊可以為N個(gè)相同的第一二極管Dl和N個(gè)相同第二二極管D2組成，則所述采樣模塊的第一輸入端和第二輸入端之間最大可允許的電壓差值為Vdsmax2 = Vmaxi+(113+115) X R1+114 X R2+NX VF1+NX VD2 = Vmxi+2 X 113 X R1+115 XR1+NXVF1+NXVD1其中N為等于或者大于I的正整數(shù)。圖2C作為圖2A所示增加鉗 位模塊的改進(jìn)型MOSFET開關(guān)元件的電流采樣電路的第二實(shí)施例中的一種電路示意圖，為圖2B所示增加鉗位模塊的改進(jìn)型MOSFET開關(guān)元件的電流采樣電路的示意圖的一種變換圖，即將鉗位模塊進(jìn)一步由3個(gè)相同的第一二極管Dl和3個(gè)相同第二二極管D2組成，進(jìn)一步提高采樣模塊兩個(gè)輸入端之間的耐壓值，進(jìn)一步提高了電流采樣電路的工作電壓范圍。假設(shè)采樣模塊中第三MOS管M3的源漏、襯底端，和第四MOS管M4的源漏、襯底端之間可承受的耐壓SVmaxi，第一電阻Rl和第二電阻R2不受耐壓的影響，鉗位模塊的第一二極管Dl和第二二極管D2的正向壓降VFl = VF2，假設(shè)其反向擊穿電壓VDl = VD2，則所述采樣模塊的第一輸入端和第二輸入端之間最大可允許的電壓差值為Vdsmax2 = Vmaxi+(113+115) X R1+114 X R2+3 X VF1+3 X VD2 = Vmxi+2 X 113 X R1+115 XR1+3XVF1+3XVD1和圖2B相比，采樣模塊兩個(gè)輸入端之間的耐壓值增加了 Vdsmax2-Vdsmax2 =2XVF1+2XVD1。圖2D作為圖2A所示增加鉗位模塊的改進(jìn)型MOSFET開關(guān)元件的電流采樣電路的第三實(shí)施例中的一種電路示意圖，為圖2B所示增加鉗位模塊的改進(jìn)型MOSFET開關(guān)元件的電流采樣電路的示意圖的一種變換圖，即改變鉗位模塊連接的位置所述MOSFET開關(guān)元件11為P溝道第一 MOS管Ml，MOSFET開關(guān)元件11的第一端為源端，MOSFET開關(guān)元件11的第二端為漏端，第一 MOS管Ml的源端和襯底端連接采樣模塊13的第一輸入端，并作為電流輸入信號端，第一 MOS管Ml的漏端連接采樣模塊13的第二輸入端且作為MOSFET開關(guān)元件電流輸出信號端112，第一MOS管Ml的柵端輸入柵極控制信號;所述采樣模塊13包括第一二極管D1、第二二極管D2組成的鉗位模塊、第一電阻R1、第二電阻R2，第三PMOS管M3、第四PMOS管M4、第一恒流源113、第二恒流源114，第一電阻Rl等于第二電阻R2，第三MOS管M3、第四MOS管M4為寬長比相同的匹配管，第一恒流源113等于第二恒流源114;第一電阻Rl的一端和第一 MOS管Ml的源端和襯底端相連,并作為電流輸入信號端，第二電阻R2的一端和第一 MOS管Ml的漏端相連并作為第MOSFET開關(guān)元件電流輸出信號端，第一電阻Rl的另一端和第一二極管Dl的正向端相連并作為MOSFET開關(guān)兀件的電流米樣電路的第米樣電流輸出信號端，第二電阻R2的另一端和第二二極管D2的正向端相連，第一二極管Dl的反向端和PMOS管第三MOS管M3的源端和襯底相連，第二二極管D2的反向端和第四PMOS管M4的源端和襯底相連，第三MOS管M3的漏端、第三MOS管M3、第四MOS管M4的柵極和第一恒流源113相連，第四MOS管M4的漏端和第二恒流源114相連。通過采樣電流輸出信號端輸出的采樣電流115得到控制MOSFET開關(guān)元件的柵極控制信號。圖2E作為圖2A所示增加鉗位模塊的改進(jìn)型MOSFET開關(guān)元件的電流采樣電路的第四實(shí)施例中的一種電路示意圖，為圖2D所示增加鉗位模塊的改進(jìn)型MOSFET開關(guān)元件的電流采樣電路的示意圖的一種變換圖，即將鉗位模塊進(jìn)一步由3個(gè)相同的第一二極管Dl和3個(gè)相同的第二二極管D2組成，進(jìn)一步提高了電流采樣電路的工作電壓范圍。作為可選方案，所述鉗位模塊結(jié)構(gòu)進(jìn)一步由N個(gè)相同的第一二極管Dl和N個(gè)相同第二二極管D2組成，其中N為等于或者大于I的正整數(shù)，其N的數(shù)值根據(jù)電路設(shè)計(jì)的要求確定。在這種情況下，所述采樣模塊的第一輸入端和第二輸入端之間最大可允許的電壓
差值為 ^DSMAX2 :Vdsmax2 = Vmaxi+(113+115) X R1+114 X R2+NX VF1+NX VD2 = Vmxi+2 X 113 X R1+115 XR1+NXVF1+NXVD1 其中Vmaxi為第三MOS管M3的源漏、襯底端，和第四MOS管M4的源漏、襯底端之間可承受的耐壓；113為第一恒流源；114為第二恒流源；115為第采樣電流；Rl為第一電阻；R2為第二電阻；VFl為第一二極管Dl正向壓降；VDl為第一二極管Dl反向擊穿電壓；VD2第二二極管D2的反向擊穿電壓；N為等于或者大于I的正整數(shù)。本實(shí)用新型公開了一種MOSFET開關(guān)元件的電流采樣電路，并且參照附圖描述了本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
和效果。應(yīng)該理解到的是，上述實(shí)施例只是對本發(fā)明的說明，而不是對本發(fā)明的限制，任何不超出本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)的發(fā)明創(chuàng)造，包括但不限于對鉗位模塊采樣模塊的結(jié)構(gòu)，二極管的連接方式的修改、對電路的局部構(gòu)造的變更以及其他非實(shí)質(zhì)性的替換或修改等，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種MOSFET開關(guān)元件的電流采樣電路，其特征在于，包括MOSFET開關(guān)元件和采樣模塊 所述的MOSFET開關(guān)元件為P溝道MOSFET開關(guān)元件，所述開關(guān)元件的第一端和采樣模塊的第一輸入端相連，并作為電流輸入信號端，所述開關(guān)元件的第二端和采樣模塊的第二輸入端相連，并作為MOSFET開關(guān)元件電流輸出信號端，所述采樣模塊的輸出端作為MOSFET開關(guān)元件的電流采樣電路的采樣電流輸出信號端，所述采樣模塊直接采樣MOSFET開關(guān)元件的第一端和第二端的電壓差，所述采樣模塊的第一輸入端和第二輸入端之間可允許的最大電壓差值為采樣模塊兩個(gè)輸入端之間的耐壓值； 所述采樣模塊包括鉗位模塊，所述鉗位模塊增加采樣模塊第一輸入端和第二輸入端之間的耐壓值，阻斷從采樣模塊的第一輸入端端到第二輸入端之間形成電流通路，提高M(jìn)OSFET開關(guān)元件的電流采樣電路的工作電壓范圍。
2.如權(quán)利要求I所述的MOSFET開關(guān)元件的電流采樣電路，其特征在于， 所述MOSFET開關(guān)元件為P溝道第一 MOS管Ml，MOSFET開關(guān)元件的第一端為源端，MOSFET開關(guān)兀件的第二端為漏端,第一 MOS管Ml的源端和襯底連接米樣模塊的第一輸入端，并作為電流輸入信號端，第一 MOS管Ml的漏端連接采樣模塊的第二輸入端且作為第MOSFET開關(guān)兀件電流輸出信號端,第一 MOS管Ml的柵端輸入柵極控制信號； 所述采樣模塊包括N個(gè)串聯(lián)的第一二極管D1、N個(gè)串聯(lián)的第二二極管D2組成的鉗位模塊、第一電阻R1、第二電阻R2，第三PMOS管M3、第四PMOS管M4、第一恒流源113、第二恒流源 114 ； N個(gè)串聯(lián)的第一二極管Dl的正向端和第一MOS管Ml的源端和襯底相連，并作為電流輸入信號端，N個(gè)串聯(lián)的第二二極管D2的正向端和第一 MOS管Ml的漏端相連，并作為MOSFET開關(guān)兀件電流輸出信號端，N個(gè)串聯(lián)的第一二極管Dl的反向端和第一電阻Rl的一端相連，N個(gè)串聯(lián)的第二二極管D2的反向端和第二電阻R2的一端相連，第一電阻Rl的另一端和第三PMOS管M3的源端和襯底相連并作為采樣電流輸出信號端；第二電阻R2的另一端和第四PMOS管M4的源端、襯底端相連，第三MOS管M3的漏端、第三MOS管M3的柵極、第四MOS管M4的柵極和第一恒流源113相連，第四MOS管M4的漏端和第二恒流源114相連。
3.如權(quán)利要求2所述的MOSFET開關(guān)元件的電流采樣電路，其特征在于，所述采樣模塊的第一輸入端和第二輸入端之間最大可允許的電壓差值為VDSMAX2 VDSMAX2=VMAX1+ (113+115) XRl+ I14XR2+NXVF1+ NXVD2= VMAX1+2XI13XR1+I15XR1+ NXVFl+ NXVDl 其中 VMAXl為第三MOS管M3的源漏、襯底端，和第四MOS管M4的源漏、襯底端之間可承受的耐壓； 113為第一恒流源； 114為第二恒流源； 115為采樣電流； Rl為第一電阻； R2為第二電阻； VFl為第一二極管Dl正向壓降； VDl為第一二極管Dl反向擊穿電壓；VD2第二二極管D2的反向擊穿電壓； N為等于或者大于I的正整數(shù)。
4.如權(quán)利要求2或3所述的MOSFET開關(guān)元件的電流采樣電路，其特征在于，所述N為Io
5.如權(quán)利要求2或3所述的MOSFET開關(guān)元件的電流采樣電路，其特征在于，所述N為3。
6.如權(quán)利要求I所述的MOSFET開關(guān)元件的電流采樣電路，其特征在于，所述MOSFET開關(guān)元件為P溝道第一 MOS管M1，M0SFET開關(guān)元件的第一端為源端，MOSFET開關(guān)元件的第二端為漏端，第一 MOS管Ml的源端和襯底端連接采樣模塊的第一輸入端，并作為電流輸入信號端，第一 MOS管Ml的漏端連接米樣模塊的第二輸入端且作為MOSFET開關(guān)兀件電流輸出信號端，第一 MOS管Ml的柵端輸入柵極控制信號； 所述采樣模塊包括N個(gè)串聯(lián)的第一二極管D1、N個(gè)串聯(lián)的第二二極管D2組成的鉗位模塊、第一電阻R1、第二電阻R2，第三PMOS管M3、第四PMOS管M4、第一恒流源113、第二恒流源114，第一電阻Rl等于第二電阻R2，第三MOS管M3、第四MOS管M4為寬長比相同的匹配管，第一恒流源113等于第二恒流源114 ； 第一電阻Rl的一端和第一 MOS管Ml的源端和襯底端相連,并作為電流輸入信號端,第二電阻R2的一端和第一 MOS管Ml的漏端相連并作為第MOSFET開關(guān)兀件電流輸出信號端，第一電阻Rl的另一端和N個(gè)串聯(lián)的第一二極管Dl的正向端相連并作為MOSFET開關(guān)元件的電流采樣電路的采樣電流輸出信號端，第二電阻R2的另一端和N個(gè)串聯(lián)的第二二極管D2的正向端相連，N個(gè)串聯(lián)的第一二極管Dl的反向端和PMOS管第三MOS管M3的源端和襯底相連，N個(gè)串聯(lián)的第二二極管D2的反向端和第四PMOS管M4的源端和襯底相連，第三MOS管M3的漏端、第三MOS管M3、第四MOS管M4的柵極和第一恒流源113相連，第四MOS管M4的漏端和第二恒流源114相連。
7.如權(quán)利要求6所述的MOSFET開關(guān)元件的電流采樣電路，其特征在于，所述采樣模塊的第一輸入端和第二輸入端之間最大可允許的電壓差值為VDSMAX2 VDSMAX2=VMAX1+ (113+115) XRl+ I14XR2+NXVF1+ NXVD2= VMAX1+2XI13XR1+I15XR1+ NXVFl+ NXVDl 其中 VMAXl為第三MOS管M3的源漏、襯底端，和第四MOS管M4的源漏、襯底端之間可承受的耐壓； 113為第一恒流源； 114為第二恒流源； 115為采樣電流； Rl為第一電阻； R2為第二電阻； VFl為第一二極管Dl正向壓降； VDl為第一二極管Dl反向擊穿電壓； VD2第二二極管D2的反向擊穿電壓； N為等于或者大于I的正整數(shù)。
8.如權(quán)利要求6或7所述的MOSFET開關(guān)元件的電流采樣電路，其特征在于，所述N為Io
9.如權(quán)利要求6或7所述的MOSFET開關(guān)元件的電流采樣電路，其特征在于，所述N為
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種MOSFET開關(guān)元件的電流采樣電路，所述開關(guān)元件的第一端和采樣模塊的第一輸入端相連，并作為電流輸入信號端，所述開關(guān)元件的第二端和采樣模塊的第二輸入端相連，并作為MOSFET開關(guān)元件電流輸出信號端，所述采樣模塊的輸出端作為采樣電流輸出信號端，所述采樣模塊直接采樣MOSFET開關(guān)元件的第一端和第二端的電壓差，所述采樣模塊的第一輸入端和第二輸入端之間可允許的最大電壓差值為采樣模塊兩個(gè)輸入端之間的耐壓值；所述采樣模塊包括的鉗位模塊增加采樣模塊的耐壓值，阻斷從采樣模塊的第一輸入端端到第二輸入端之間形成電流通路，提高M(jìn)OSFET開關(guān)元件的電流采樣電路的工作電壓范圍。
文檔編號G01R19/00GK202383186SQ20112049072
公開日2012年8月15日 申請日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月30日
發(fā)明者吳劍輝, 高陽 申請人:杭州士蘭微電子股份有限公司