CN105572557A

CN105572557A - 用于温度感测的系统和方法

Info

Publication number: CN105572557A
Application number: CN201510707459.XA
Authority: CN
Inventors: W·福特纳
Original assignee: Infineon Technologies Austria AG
Current assignee: Infineon Technologies Austria AG
Priority date: 2014-10-28
Filing date: 2015-10-27
Publication date: 2016-05-11
Also published as: US20160116345A1; DE102015118345A1; US9829387B2

Abstract

本发明的各实施方式总体上涉及用于温度感测的系统和方法。具体地，根据一种实施例，一种操作测量电路的方法包括：在第一模式期间偏置感测晶体管以沿着第一方向通过第一传导沟道传导电流；在第二模式期间向感测晶体管的本体二极管中注入测量电流；在注入测量电流时测量跨感测晶体管的第一电压；以及基于第一电压确定感测晶体管的温度。在注入测量电流时，沿着与第一方向相反的第二方向注入测量电流。感测晶体管被集成在具有负载晶体管的半导体本体中，负载晶体管具有第二传导沟道，并且第一传导沟道和第二传导沟道被耦合到输入节点。

Description

用于温度感测的系统和方法

技术领域

本发明总体上涉及电子电路，并且在特定实施例中涉及用于温度感测的系统和方法。

背景技术

电子开关(诸如MOSFET、IGBT或者其他类型的晶体管)被广泛地用作用于开关电气负载(诸如电机、灯、磁性阀门等)的电子开关。在这些应用中，电子开关与负载串联连接，其中具有电子开关和负载的串联电路被连接在电源端子之间。可以通过接通和关断电子开关来接通和关断负载。

通常，作为导通状态的电子开关的电阻的电子开关的导通电阻小于负载的电阻，因此在正常操作状态下，当电子开关接通时，跨电子开关的电压降明显小于跨负载的电压降。然而，当负载中存在短路并且电子开关处于导通状态时，跨电子开关的电压降增加并且电子开关中耗散的电功率增加。所耗散的功率的增加导致电子开关的温度增加。

另外，在负载中没有短路的正常操作期间，高电流应用增加电子开关中耗散的电功率，从而造成电子开关的温度增加。抬升环境温度也可以增加电子开关的结温。不管温度增加是否指示短路问题是由于正常的高电流操作引起的还是由于更高的环境温度造成的，太多的温度增加在一些情况下可能导致设备故障或者损坏或者在其他情况下可能导致非最佳性能。为了防止性能降低或者故障，可以检测电子开关中的温度并且可以在温度达到给定温度门限时关断电子开关。

为了检测电子开关中的温度，可以在相同的封装件内部包括具有电子开关的温度测量设备，或者可以向包含电子开关的封装件附接温度测量设备。温度测量设备包括间接测量电子开关的温度的温度传感器。

发明内容

根据一种实施例，一种操作测量电路的方法包括：在第一模式期间偏置感测晶体管以沿着第一方向通过第一传导沟道传导电流；在第二模式期间向感测晶体管的本体二极管中注入测量电流；在注入测量电流时测量跨感测晶体管的第一电压；以及基于第一电压确定感测晶体管的温度。在注入测量电流时，沿着与第一方向相反的第二方向注入测量电流。感测晶体管被集成在具有负载晶体管的半导体本体中，负载晶体管具有第二传导沟道，并且第一传导沟道和第二传导沟道被耦合到输入节点。

附图说明

为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考结合附图给出的以下描述，在附图中：

图1图示实施例测量系统的系统框图；

图2图示根据现有技术的二极管电路的示意图；

图3图示另一实施例测量系统的示意图；

图4图示另外的实施例测量系统的示意图；

图5图示操作中的实施例测量系统的波形图；

图6a和图6b图示实施例开关和测量系统的示意图；

图7图示实施例开关系统的示意图；

图8图示操作测量系统的实施例方法的框图；

图9a、图9b和图9c图示在实施例测量系统中使用的示例半导体设备的示意图；

除非另外指出，否则不同附图中的对应的数字和符号通常指代对应的部件。附图被绘制以清楚地说明实施例的相关方面，并且不必按比例绘制。

具体实施方式

下面详细讨论各种实施例的形成和使用。然而，应当理解，本文中所描述的各种实施例可应用于各种具体的上下文中。所讨论的具体实施例仅以说明特定的方式形成和使用各种实施例，并且不应当在限制的范围内被理解。

在具体上下文(即电子开关，并且更具体地是用于电子开关的温度测量电路)中关于各种实施例进行描述。本文中所描述的各种实施例中的一些实施例包括包含晶体管的开关电路、被耦合到开关电路的温度测量电路、以及被耦合到开关电路的组合的温度和电流测量电路。在其他实施例中，这些方面也可以应用于包含根据本领域已知的任何方式的任何类型的温度测量电路的其他应用。

通常，在电子电路中，负载晶体管被耦合在输入端子与输出负载端子之间并且被控制成向被耦合到输出负载端子的负载供给电流。这样的负载晶体管例如可以被包括在大量电路中，诸如开关或者非开关电源和线性调节器。根据一种实施例，测量电路被耦合到与负载晶体管一起被集成在相同的半导体衬底中的感测晶体管。感测晶体管和负载晶体管二者可以接收相同的控制信号并且具有被耦合到输入端子的输入传导端子。在这样的实施例中，感测晶体管传导与在负载晶体管中流动的负载电流成比例的镜像感测电流而没有增加负载路径的串联电阻。

根据这样的实施例，测量电路包括可控电流源和电压测量电路。可控电流源在温度测量模式期间通过感测晶体管的本体二极管注入电流，并且电压测量电路测量跨感测晶体管的电压。基于所测量的电压，可以基于跨半导体结(诸如本体二极管)的电压降与温度之间的关系来计算如负载晶体管被邻近地集成在相同的半导体衬底中的感测晶体管的温度。在一个实施例中，可控电流源可以通过本体二极管注入多个电流，并且电压测量电路例如可以测量多个电压，诸如2个到32个。基于多个电压，可以通过使用电压差来精确地计算温度。

在另外的实施例中，测量电路包括被耦合到感测晶体管和负载晶体管的电流测量电路并且在电流测量模式期间测量感测电流以便确定负载电流。在这样的实施例中，测量电路使用被集成在具有负载晶体管的半导体衬底中的单个感测晶体管来测量和确定负载晶体管的温度和电流二者。在具体实施例中，温度测量模式和电流测量模式是独立的。在一个替选实施例中，本文中所描述的温度测量方法可以被应用于负载晶体管。

根据一些实施例，所测量的温度可以用于优化用于应用的驱动和控制策略。在各种实施例中，可以针对所测量的不同温度施加不同的驱动电流、电压或者信号斜率。在另外的实施例中，可以针对所测量的不同温度实现各种控制回路行为。

图1图示包括全部被耦合到感测设备108和负载设备110的温度测量电路102、可控电流源104和电流测量电路106的实施例测量系统100的系统框图。根据各种实施例，负载设备110基于控制信号CTL在输入端子IN与输出负载端子OUT之间传导电流，并且感测设备108也基于控制信号CTL传导电流。在一些实施例中，负载设备110和感测设备108可以使用单独的控制信号被控制以便独立地控制各种感测模式和传导模式。

在各种实施例中，感测设备108传导与负载设备110的负载电流IL成比例的感测电流ISEN。感测电流ISEN与负载电流IL之间的比例关系可以通过感测设备108和负载设备110的半导体设备尺寸的比率被确定。基于感测电流ISEN和负载电流IL的比例关系，电流测量电路106从感测设备108测量第二电压VM2并且从负载设备110测量第三测量电压VM3以便确定负载电流IL。在一些实施例中，电流测量电路106生成与负载电流IL成比例的所测量的电流IM。在具体的实施例中，在没有在负载设备110与输出负载端子OUT之间的负载路径中引入任何附加串联电阻的情况下生成所测量的电流IM。

在各种实施例中，可以向控制器或者计算电路提供所测量的电流IM，以便基于所测量的电流IM确定负载电流IL。在其他实施例中，电流测量电路106可以输出与负载电流IL成比例的电压信号或者可以包括数字计算电路并且输出负载电流IL的数字表示。

根据各种实施例，可控电流源104基于选择信号SEL向感测设备108的感测节点SEN中供给电流，以便通过感测设备108的二极管(注入本体二极管)注入电流。在这样的实施例中，感测设备108被偏置或者被控制成在第一模式期间沿着从输入端子IN到感测节点SEN的第一方向传导感测电流ISEN。在第二模式期间，感测设备108被偏置成非传导状态并且可控电流源104沿着从感测节点SEN通过感测设备108内的二极管到输入端子IN的与第一方向相对的第二方向注入反向电流。

在一些实施例中，在可控电流源104通过感测设备108注入反向电流时，温度测量电路102测量跨感测设备108的第一测量电压VM1和第二测量电压VM2。基于所测量的跨感测设备108的电压，温度测量电路102生成与感测设备108的温度相关的温度测量信号TM。在一些实施例中，温度测量信号TM是与感测设备108的温度成比例的电压信号。在其他实施例中，温度测量电路102包括数字计算电路并且温度测量信号TM是感测设备108的温度的数字表示。在各种实施例中，由于感测设备108如负载设备110被邻近地集成在相同的半导体衬底中，所测量的感测设备108的温度可以与负载设备110的温度非常紧密地相关或者可以基本上等于负载设备110的温度。在各种实施例中，如本文中在下面参考其他附图进一步描述的，使用跨半导体结的电压(如由第一测量电压VM1和第二测量电压VM2获得的)与半导体结的温度之间的关系来确定感测设备108的温度。

在一些实施例中，可控电流源104可以通过感测设备108供给单个反向电流。在其他实施例中，可控电流源104可以通过感测设备108供给多个反向电流。在各种实施例中，选择信号SEL可以通过控制电路或者通过温度测量电路102被供给。在各种实施例中，温度测量电路102测量单个电压或者多个电压，一个电压用于通过感测设备108被供给的一个反向电流。基于单个电压或者多个电压，温度测量电路102可以计算感测设备108中的温度。

根据一些实施例，电流测量电路106和可控电流源104没有被同时操作。在这样的实施例中，电流测量电路106可以在感测电流ISEN通过感测设备108被传导时执行电流测量和生成所测量的电流IM。类似地，具有可控电流源104的温度测量电路102可以在感测电流ISEN没有通过感测设备108被传导时(即在控制信号CTL将感测设备108切换到断开或非传导状态时)执行温度测量。因此，根据这样的实施例，温度测量电路102和电流测量电路106共享感测设备108以便确定负载设备110中的温度和负载电流IL二者。在其他实施例中，本文中所描述的温度测量方法还可以被应用于负载设备110而非感测设备108。在另外的实施例中，测量系统100可以包括被耦合到负载设备110的两个感测设备。在这样的实施例中，一个感测设备被布置用于感测负载设备中的电流，另一感测设备可以被布置用于感测负载设备中的温度。

如上文中所讨论的，跨半导体结的电压与半导体结的温度之间的关系可以用于基于跨半导体结的电压测量来确定温度。这一方法可以被应用于二极管结并且被称为VBE温度测量或者在其他情况下被称为德尔塔VBE温度测量。图2图示根据现有技术的二极管电路1000的示意图以便说明VBE温度测量计算。二极管电路1000包括半导体二极管1002、被耦合到电源电压VDD的电流源1004和1006、以及触发开关1008。触发开关1008被触发控制TCTL控制以在供给来自电流源1004的正向电流IC或者来自电流源1006的多个正向电流N·IC之间切换，其中N是用于乘以正向电流IC的因子。

当电流通过二极管流动时，跨二极管的电压降VD通过以下等式被给出：

V_{D} = n \cdot \frac{k T}{q} \cdot \ln (\frac{I_{C}}{I_{S}})

其中n是理想因子，k是波尔兹曼常量，T是温度，q是电子的单位基本电荷，IC是二极管中的正向电流，IS是二极管的反向偏置饱和电流。当二极管是双极结晶体管(BJT)或其他类型的晶体管中的寄生BJT的部分时，电压降VD也可以被称为基极发射极电压VBE。如通过电压降等式可知，温度是确定电压降VD时的因子。在使用单个二极管测量温度时，理想因子n是已知的，计算反向偏置饱和电流IS，测量正向电流IC，并且测量电压降VD。然而，反向饱和电流IS取决于包括温度在内的若干因子。因此，如本领域技术人员所认识到的，执行另外的推导以确定温度。在这样的情况下，根据单个正向电流确定温度可以被称为VBE温度测量。

然而，二极管电路1000被配置成使用两个正向电流IC和N·IC执行德尔塔VBE温度测量。针对这两个正向电流使用以上电压降等式、使用基极发射极电压VBE注释(如在晶体管中所应用的)代替VD、减去所得到的等式、并且求解温度给出用于温度的所得到的德尔塔VBE温度测量等式：

T = \frac{(V_{B E 1} - V_{B E 2})}{\frac{n k}{q} \cdot l n (\frac{1}{N})}

因此，二极管电路1000图示通过以下方式对半导体二极管1002执行VBE温度测量：使用触发控制TCTL控制触发开关1008以从电流源1004供给正向电流IC，在正向电流IC被供给的同时测量跨半导体二极管1002的VBE1，控制触发开关1008从电流源1006供给多个正向电流N·IC，并且在多个正向电流N·IC被供给的同时测量跨半导体二极管1002的VBE2。使用以上的德尔塔VBE温度测量等式可以精确地计算温度。

VBE温度测量或者德尔塔VBE温度测量可以被包括在本文中所描述的实施例温度测量电路和控制器中。

图3图示包括电流测量电路106、温度测量电路112、多路复用器114、电流源116_0、116_1、……和116_m以及半导体传导设备118的另一实施例测量系统101的示意图。半导体传导设备118可以包括在输入负载端子IN与输出负载端子OUT之间传导负载电流IL的负载晶体管120、以及感测晶体管122。根据各种实施例，电流测量电路106基于上文中所描述的第二测量电压VM2和第三测量电压VM3确定负载电流IL，温度测量电路112确定半导体传导设备118内的温度。在一些实施例中，温度测量电路112和电流测量电路106可以交替地操作以使得一次仅一个测量电路有效。

在各种实施例中，负载晶体管120和感测晶体管122分别包括本体二极管121和本体二极管123。控制信号CTL控制负载晶体管120和感测晶体管122以沿着第一方向传导负载电流IL和感测电流ISEN。在这样的实施例中，温度测量电路112可以生成选择信号SEL，选择信号SEL控制多路复用器114以将电流源116_0-116_m之一耦合到感测晶体管122和本体二极管123。基于选择信号SEL和多路复用器114，116_0-116_m之一沿着与第一方向相反的第二方向通过本体二极管123注入一个或一组电流I0、I1、……和Im。温度测量电路112针对所注入的电流I0-Im中的每个电流测量第一测量电压VM1和第二测量电压VM2。在这样的实施例中，基极发射极电压VBE等于第一测量电压VM1与第二测量电压VM2之差。因此，针对所注入的电流I0-Im中的每个电流确定基极发射极电压VBE0、VBE1、……和VBEm。基于所测量的电压(VBE0-VBEm)，温度测量电路112可以使用上文中描述的德尔塔VBE温度测量方法来确定感测晶体管122的温度。在替选实施例中，负载晶体管120和感测晶体管122可以用单独的控制信号进行控制，如上文中参考图1所描述的，以便独立地控制各种测量模式和传导模式。

在各种实施例中，电流源116_0-116_m可以在各种变型中通过多路复用器114被应用。例如，在第一实施例中，电流I0-Im全部相等并且多路复用器选择电流源116_0用于第一注入电流I0并且选择一组电流源116_1-116_m用于第二注入电流N·I0，其中N是第一电流的倍数并且对应于组中的电流源的数目m。电流源的数目m可以是任何数。对于具体的示例，当组中的电流源的数目m为9(对应于总共10个电流源)时，电流源116_0注入第一注入电流I0并且一组电流源116_1-116_9注入第二注入电流(N＝9)·I0。在其他实施例中，第一组注入的电流可以包括任何数目或者倍数的电流，并且第二组注入的电流可以包括任何数目或者倍数的电流。

作为另一示例，在第二实施例中，第一注入电流和第二注入电流可以被重复多次，并且每个注入电流通过每个电流源被循环。循环电流源可以最小化电流源变化的影响。在一个特定实施例中，可以根据被称为动态元素匹配的方法来循环电流源116_0-116_m。在一个示例中，电流源的总数可以是9，其中N＝m＝8，并且由电流源116_0-116_8中的每个电流源供给的电流基本上相等或者在处理变化内相等。在这样的示例实施例中，执行第一回合，其中第一注入电流是来自电流源116_0的电流I0，第二注入电流是来自电流源116_1-116_8的电流(N＝8)·I0(等于I1+I2+I3+I4+I5+I6+I7+I8之和)。在第一回合之后，执行第二回合，其中第一注入电流是来自电流源116_1的电流I1(其中I1＝I0)，第二注入电流是来自电流源116_0和116_2-116_8的电流(N＝8)·I0(等于I0+I2+I3+I4+I5+I6+I7+I8之和)。在第二回合之后，可以执行第三、第四、第五和另外的回合。在每个回合中，可以基于上文中描述的德尔塔VBE温度测量方法使用在第一电流被注入的同时以及在第二电流被注入的同时测量的电压来计算感测晶体管122的温度。基于所执行的多个回合，可以对来自每个回合的所计算的温度求平均以用于更精确的温度测量。

在各种实施例中，可以按照任何顺序来应用任何数目的电流源116_0-116_m以执行各种类型的德尔塔VBE温度测量。在一些实施例中，温度测量电路112可以包括基于所测量的电压生成温度信号TM的模拟计算电路。在其他实施例中，温度测量电路112可以包括电压测量电路、模数转换器(ADC)、以及基于所测量的电压生成温度信号TM的数字计算电路。在具体实施例中，数字计算电路是被耦合到感测晶体管122和负载晶体管120的微控制器。

在具体实施例中，负载晶体管120和感测晶体管122是场效应晶体管，诸如分别具有寄生本体二极管121和寄生本体二极管123的n型或p型FET(NFET或PFET)。在一些实施例中，负载晶体管120和感测晶体管122可以被实现为竖直或平面半导体设备或Fin型晶体管(FinFET)。在一个实施例中，负载晶体管120和感测晶体管122通常被实现为导通晶体管，诸如例如JFET。在各种实施例中，半导体传导设备118被形成在单个半导体衬底中并且感测晶体管122在半导体衬底中被形成在负载晶体管120附近。在具体实施例中，负载晶体管120和感测晶体管122被形成为使用相同半导体设备结构的不同尺寸的设备。在一些实施例中，负载晶体管120和感测晶体管122形成有相同的几何结构但是不同的晶体管宽度。在具体的实施例中，感测晶体管122的宽度与负载晶体管120的宽度之比在1:1000到1:50000的范围内。在另一实施例中，宽度之比可以在1:10000到1:30000的范围内。在其他实施例中，宽度之比在这些范围之外。

在特定实施例中，如上文中所描述的，基于确定感测晶体管122的温度来精确地确定负载晶体管120的温度，因为负载晶体管120和感测晶体管122被接近地集成在相同的半导体衬底中。在替选实施例中，可以执行上文中描述的实施例温度测量方法以使用本体二极管121而非使用感测传感器122中的本体二极管123来直接测量负载晶体管120的温度。

在其他实施例中，选择信号SEL可以被另一控制器(未示出)供给。作为另外的示例，输入负载端子IN可以被耦合到电源或者其他功率输入电流(未示出)，并且输出负载端子OUT可以被耦合到任何类型的电气负载或者电源中的另外的开关级(未示出)。

图4图示包括半导体传导设备118、电流源132、电流源134、运算放大器(opamp)142、测量电流源144、偏置电流源146和偏置电压源148的另外的实施例测量系统130的示意图。半导体传导设备118包括由上文中另外描述的控制信号CTL控制的负载晶体管120和感测晶体管122。根据各种实施例，测量系统130图示更详细的具体的温度和电流测量电路。在这样的实施例中，开关136和138被选择信号SEL0和SEL1控制以分别向感测晶体管122的本体二极管123中注入电流I0和N·I0。在注入每个注入电流I0和N·I0时，被耦合到温度计算电路(未示出)的电压测量电路(未示出)测量基极发射极电压VBE(诸如用于电流I0的VBE1和用于电流N·I0的VBE2)以执行上文中描述的德尔塔VBE温度测量方法。在一些实施例中，N在2到32的范围内。在其他实施例中，N大于32。在一些实施例中，N仅是整数倍数或者大致整数倍数。在其他实施例中，N包括非整数倍数。

在其他实施例中，使用例如参考图3所描述的具有开关或者选择信号的电流源的其他配置。在另外的实施例中，例如参考图1所描述地，可以使用可控电流源代替电流源132、电流源134、开关136和开关138。

根据各种实施例，开关140、opamp142、测量电流源144、偏置电流源146和偏置电压源148实现使用感测晶体管122的电流测量电路。在这样的实施例中，在针对感测晶体管122执行温度测量时，开关136或开关138被关闭或者处于传导状态，并且开关140断开或者处于非传导状态。类似地，在使用感测晶体管122执行电流测量时，开关136和138断开并且开关140被关闭。

在各种实施例中，感测晶体管122被配置成基于负载晶体管120与感测晶体管122之间的晶体管尺寸的比例(其如上文中描述地例如可以在1:1000到1:50000的范围内)生成与负载电流IL成比例的感测电流ISEN。在这样的实施例中，在开关140被关闭时，偏置电流源146传导偏置电流Ibias作为感测电流ISEN。Opamp142从输出负载端子OUT接收输出电压VOUT并且从感测节点SEN接收感测电压VSEN并且控制偏置电流Ibias以使得两个电压相等。例如，当感测电压ISEN高于输出电压VOUT时，增加偏置电流Ibias以便减小感测电压VSEN。当感测电压VSEN低于输出电压VOUT时，减小偏置电流Ibias以便增加感测电压VSEN。Opamp142的输出信号还控制测量电流源144生成测量电流IM。测量电流源144和偏置电流源146是匹配的电流源，例如被配置为电流镜，以便测量电流IM与偏置电流Ibias成比例。因此，在这样的实施例中，测量电流IM与偏置电流Ibias成比例，并且因此也与负载电流IL成比例。在各种实施例中，成比例性基于感测晶体管122与负载晶体管120之间的晶体管尺寸的比率以及测量电流源144与偏置电流源146之间的镜像比率。在各种实施例中，偏置电压源148偏置测量电流源144和偏置电流源146。在这样的实施例中，偏置电压源148在偏置电流源146上提供适当的电压降以便使能正确的操作。

根据一些实施例，opamp142控制测量电流源而不向到输出负载端子OUT的负载路径添加任何串联电阻。因此，可以使用例如跨阻抗放大器或者分流电阻器来测量测量电流IM而不影响负载路径。基于测量电流IM，可以使用测量电流IM与负载电流IL之间的比例关系来计算负载电流IL。

图5图示操作中的实施例测量系统130的波形图。根据各种实施例，图5图示首先在时间t_curr期间在电流测量操作或模式中以及其次在时间t_temp期间在温度测量操作或模式中的实施例测量系统。在时间t_curr中的电流测量模式期间，负载晶体管和感测晶体管(诸如负载晶体管120和感测晶体管122)被控制信号CTL激活以接通或者在传导状态下操作。在控制信号CTL在时间t_curr中导通时，选择信号SEL2被接通以便关闭开关140并且通过开关140传导作为感测电流ISEN的偏置电流Ibias。如所示，在选择信号SEL2被接通时，感测电流ISEN等于偏置电流Ibias。在时间t_curr期间，可以使用opamp142和测量电流源144来执行电流测量以生成测量电流IM，如以上参考图4所描述的。

在各种实施例中，在时间t_curr期间的电流测量之后，可以在时间t_temp期间执行温度测量。对于温度测量，选择信号SEL2被关断，以打开开关140，并且控制信号CTL也被关断，从而使负载晶体管120和感测晶体管122在断开状态下操作。同时，在时间t_temp的第一半部中，选择信号SEL0被接通，以关闭开关136，以便从电流源132向本体二极管123中注入反向电流I0。在向本体二极管123中注入电流I0的时间期间，可以跨感测晶体管122测量VBE1，如以上参考图4所描述的。

根据各种实施例，在时间t_temp的第二半部中，选择信号SEL0被关断以打开开关136，并且选择信号SEL1被接通以关闭开关138，以便从电流源134向本体二极管123中注入反向电流N·I0。在向本体二极管123中注入电流N·I0的时间期间，可以跨感测晶体管122测量VBE2。如图5所示，在时间t_temp期间在感测晶体管122中流动的感测电流ISEN在时间t_temp的第一半部等于I0并且在时间t_temp的第二半部等于N·I0。另外，在时间t_curr中在电流测量模式期间的感测电流ISEN的极性与在时间t_temp中在温度测量模式期间的感测电流ISEN的极性相反。这对应于沿着第一方向通过感测晶体管122的传导路径传导电流并且沿着与第一方向相反的第二方向通过感测晶体管122的寄生本体二极管传导电流。

在一些实施例中，电流测量模式和时间t_curr可以是任何时间长度，并且温度测量模式和时间t_temp可以是任何时间长度。在一些具体实施例中，时间长度大约为控制信号CTL和负载晶体管120的开关频率。在另外的一些具体实施例中，时间t_curr和t_temp在500ns到50us的范围内。在其他实施例中，时间t_curr和t_temp在这一范围以外。可以按照与图5中针对测量系统130描绘的相似的方式来操作其他实施例测量系统。

图6a图示包括如以上参考图4和图5描述的测量系统130连同电压测量电路、微控制器150、模数转换器(ADC)152、多路复用开关156和脉冲宽度调制器(PWM)154的实施例开关和测量系统131a的示意图。根据各种实施例，测量系统130如以上所描述地操作并且其他部件提供用于整个开关和测量系统131的实施例接口。opamp158和电阻器R1作为跨阻抗放大器操作，以将测量电流IM转换成电流测量电压VCURR。类似地，opamp160和电阻器R2、R3、R4和R5作为浮动电压测量电路操作，以测量基极发射极电压VBE并且输出所测量的电压作为温度测量电压VTEMP。

在各种实施例中，多路复用开关156接收电流测量电压VCURR和温度测量电压VTEMP并且在两者之间做出选择以将测量电压之一耦合到ADC152，ADC152向微控制器150供给经转换的数字信号。在一些实施例中，微控制器150执行计算以确定感测晶体管122和负载晶体管120的负载电流IL和温度。例如，微控制器150可以针对以上参考图2描述的德尔塔VBE温度测量方法执行计算。

根据一些实施例，微控制器150控制PWM154以便生成用于开关负载晶体管120和感测晶体管122的开关控制信号CTL。控制信号CTL可以在PWM154处被生成并且通过栅极驱动器162被驱动。PWM154在更大的系统中(诸如在半桥开关电路中)例如还可以生成用于其他晶体管(未示出)的控制信号。

在具体实施例中，ADC152可以是例如12比特连续逼近ADC。在其他实施例中，ADC152可以是其他类型的ADC并且包括更多或更少的比特。另外，多路复用开关156被控制电路(诸如微控制器150)控制，并且可以是多路复用器或者另一类型的开关配置。在一些实施例中，多路复用开关156可以在更大的系统中从其他传感器(未示出)接收测量信号。例如，多路复用开关156可以在包括多个晶体管的开关模式电源(SMPS)中(诸如在半桥或全桥配置中)从其他晶体管接收温度和电流电压信号。

图6b图示包括如以上参考图4和图5描述的测量系统130连同电压测量电路、微控制器150、电压ADC153、电流ADC155和脉冲宽度调制器(PWM)154的另一实施例开关和测量系统131b的示意图。开关和测量系统131b与上文中参考图6a描述的开关和测量系统131a包括相同的元件，除了用于与微控制器150接口连接的电压ADC153和电流ADC155。根据各种实施例，电流ADC155直接接收测量电流IM并且向微控制器150提供对应于测量电流IM的数字电流信号DCURR。类似地，电压ADC153从opamp160接收温度测量电压VTEMP并且向微控制器150提供对应于温度测量电压VTEMP的数字温度信号DTEMP。在这样的实施例中，避免了多路复用器并且每个ADC与微控制器150直接接口连接。在其他实施例中，可以使用多路复用器和单个接口。在各种实施例中，例如，电压ADC153和电流ADC155可以被实现为各种类型的ADC，诸如12比特、24比特ADC，并且可以被实现为连续逼近寄存器ADC。

图7图示包括本文中所描述的实施例测量系统的实施例开关系统170的示意图。开关系统170包括高压侧半导体传导设备172、低压侧半导体传导设备174、驱动器集成电路(IC)176、功率控制器178和低压差(LDO)调节器180。根据各种实施例，功率控制器178向驱动器IC176提供脉冲宽度调制的开关驱动信号PWM。基于驱动信号PWM，驱动器IC176向高压侧半导体传导设备172中的高压侧晶体管182和高压侧感测晶体管186提供高压侧控制信号HSCTL，并且还向低压侧半导体传导设备174中的低压侧晶体管184和低压侧感测晶体管188提供低压侧控制信号LSCTL。

在各种实施例中，高压侧晶体管182和低压侧晶体管184被驱动器IC176和功率控制器178控制，以通过交替地开关和传导ILOAD通过输出电感器LOUT来将输入电压VIN变换成电源输出电压VOUT。输出电感器LOUT和输出电容器COUT作为用于实现各种开关操作的滤波元件进行操作。在一些实施例中，包括高压侧晶体管182和低压侧晶体管184在内的半桥配置通过输出电感器LOUT被耦合到另一半桥配置，以形成全桥开关电路。

根据各种实施例，驱动器IC176包括温度和电流测量电路并且被配置成基于用于高压侧的高压侧电压测量VMHS1、VMHS2和VMHS3以及用于低压侧的低压侧电压测量VMLS1、VMLS2和VMLS3针对高压侧半导体传导设备172或者低压侧半导体传导设备174执行如本文中所描述的温度和电流测量。在一些实施例中，驱动器IC176生成电流测量电压VCURR和温度测量电压VTEMP并且向功率控制器178提供这两个电压。在具体实施例中，驱动器IC176针对高压侧半导体传导设备172生成高压侧电流测量电压VHSCURR和高压侧温度测量电压VHSTEMP并且针对低压侧半导体传导设备174生成低压侧电流测量电压VLSCURR和低压侧温度测量电压VLSTEMP。功率控制器178可以执行计算以基于电流测量电压VCURR(高压侧VHSCURR或低压侧VLSCURR)和温度测量电压VTEMP(高压侧VHSTEMP或低压侧VLSTEMP)来确定电流和温度值。例如，功率控制器178可以执行德尔塔VBE温度测量计算。在一些实施例中，功率控制器178可以被实现为微控制器或者专用集成电路(ASIC)。

根据各种实施例，功率控制器178通过LDO调节器180被供给经调节的电压，诸如例如3.3V。输入电容器CIN可以稳定输入电压VIN。在一些实施例中，功率级190包括驱动器IC176、高压侧半导体传导设备172和低压侧半导体传导设备174。功率级190可以是系统级封装，其中在单个封装件中包括每个元件。在替选实施例中，功率级190是单个IC。在一些具体实施例中，功率级190可以包括仅单个高压侧半导体传导设备172或者单个低压侧半导体传导设备174作为单个IC或者作为系统级封装。

图8在步骤202-208中图示用于操作实施例测量系统的实施例操作方法200的框图。根据一种实施例，步骤202包括在第一模式期间偏置感测晶体管以沿着第一方向通过第一传导沟道传导电流。在这样的实施例中，感测晶体管被集成在具有负载晶体管的半导体本体中，负载晶体管具有第二传导沟道。第一传导沟道和第二传导沟道被耦合到输入节点。在这样的实施例中，第一模式可以是电流传导模式或者电流测量模式。步骤204包括在第二模式期间向感测晶体管的本体二极管中注入测量电流。沿着与第一方向相反的第二方向注入测量电流。在这样的实施例中，第一模式包括沿着第一方向通过感测晶体管的传导沟道传导电流，并且第二模式包括沿着第二方向通过感测晶体管的本体二极管注入电流或者将电流注入到感测晶体管的本体二极管中。第二模式可以是温度测量模式。在一个具体示例实施例中，感测晶体管是功率MOSFET，并且电流在第二模式中通过功率MOSFET的寄生本体二极管被注入。

根据一种实施例，步骤206包括在向本体二极管中注入测量电流时测量跨感测晶体管的第一电压。第一电压在一些实施例中可以被称为基极发射极电压VBE。步骤208包括基于第一电压确定感测晶体管的温度。在这样的实施例中，确定温度可以包括执行如上文中进一步描述的VBE温度测量方法。在其他实施例中，可以向本体二极管中注入多个电流，可以针对每个注入的电流测量基极发射极VBE电压，并且可以执行如上文中进一步描述的德尔塔VBE温度测量方法。在替选实施例中，可以对负载晶体管而非感测晶体管执行操作方法200。在这样的情况下，可以去除感测晶体管。

在其他实施例中，可以向操作方法200添加附加步骤或者可以重新布置步骤以符合其他顺序。在一个实施例中，可以添加用于在电流通过晶体管的传导沟道被传导时在第一模式中执行电流测量的附加步骤。

图9a、图9b和图9c图示在实施例测量系统中使用的示例半导体设备的示意图。根据各种实施例，图9a、图9b和图9c是负载晶体管和感测晶体管配置的说明性示例。这些附图并未按比例绘制并且省略了本领域技术人员已知的各种细节和变化。图9a图示包括负载源触头252a、252b、252c和252d、栅极流道(gaterunner)254以及感测源触头256的半导体设备250的俯视图。半导体设备250是包括负载晶体管和感测晶体管的沟槽栅极竖直功率MOSFET的一个实施方式。负载晶体管被形成在负载源触头252a、252b、252c和252d与漏极258(未示出，参见图9c)之间并且被通过栅极流道254供给的信号控制，栅极流道254被耦合到在栅极流道254下方行进的多条栅极线262(未示出，参见图9b和图9c)。感测晶体管被形成在相同的半导体中以及在感测源触头256与漏极258之间，并且也被通过栅极流道254供给的相同的信号控制。隔离区域255将感测源触头256与负载源触头252b分离。

在各种实施例中，可以使用具有多个尺寸的多个源触头。虽然示出四个负载源触头，然而可以包括任何数目。可以将感测晶体管的晶体管宽度与负载晶体管的晶体管宽度之比设置在1:1000到1:50000的范围内。还可以将这一比率缩小到在1:10000到1:30000的范围内。在替选实施例中，这一比率可以在这些范围以外。

图9b图示区域260中的半导体设备250的透视俯视图，其描绘与具有栅极线262的负载源264交叠的源触头252b。图9b还描绘与具有栅极线262的感测源266交叠的感测源触头256。栅极线262的数目可以从小数字到大数字变化。另外，晶体管宽度之比可以大致与具有感测源266的栅极线262的数目与具有负载源264的栅极线262的数目之比相关。如以上所描述的，这一比率可以大于1:1000。在一些替选实施例中，这一比率也可以小于1:1000。仅图示少量栅极线262以便改善简明。栅极流道254接触栅极线262并且向很多负载和感测晶体管的栅极提供相同的信号。本领域技术人员应当认识到，半导体设备250描绘由并联连接的多个较小晶体管形成的较大竖直MOSFET。

图9c图示区域260的示意性横截面261。横截面261被进一步减小以简化并且仅图示用于感测源266的单条栅极线262以及用于负载源264的四条栅极线262。如以上所描述的，可以有更大数目的用于感测源266和用于负载源264的栅极线。例如，一些实施例可以包括用于感测源266的10条栅极线262和用于负载源264的10000条栅极线。栅极线262例如通过绝缘材料270与负载源264和感测源266分离，绝缘材料270可以由氧化物形成。掺杂区域268被形成在感测源266和负载源264下面。在不同的实施例中，掺杂区域268可以是p-型或n-型掺杂区域，并且还可以包括掺杂的p-或n-井以及在井内的更高掺杂的n+或p+区域两者。这取决于井以及半导体掺杂剂。漏极258被形成为在半导体衬底272中的本体触头。

在所图示的实施例中，栅极线262用与场电极交叠的栅电极进行描绘，其中两个电极都被绝缘材料270环绕。所图示的这一实施例是一个类型的沟槽栅极竖直晶体管。在其他实施例中，仅使用栅电极并且从沟槽省略了场电极。在另外的实施例中，可以使用平面竖直晶体管。在另外的替选实施例中，可以使用具有任何类型的结构的任何类型的功率晶体管。如上文中所讨论的，图9a、图9b和图9c是省略了本领域技术人员很清楚的各种细节和变化的说明性示例。

根据各种实施例，栅极线262控制被形成在感测源266与漏极258之间的感测晶体管以及被形成在负载源264与漏极258之间的负载晶体管二者。因此，感测晶体管和负载晶体管具有共享的栅极和漏极连接以及单独的源极连接，如上文中参考其他附图所描述的。感测源触头256和负载源触头252b在横截面261中被示意性地示出以便图示共享的连接；然而，负载源触头252b不必如所示地交叠感测源触头，但是可以形成有如图9b所示的金属化图案。感测源触头256和负载源触头252b可以被金属化水平定义，这对于本领域技术人员而言很清楚。在各种实施例中，本文中参考图9a、图9b和图9c所描述的感测晶体管可以用于感测电流或温度，如上文中参考其他附图所描述的。根据一些实施例，半导体设备250可以包括按照与图9a、图9b和图9c中所描绘的单个感测晶体管相似的方式所形成的两个感测晶体管。在这样的实施例中，两个感测晶体管可以分别用于感测电流和温度。

在各种实施例中，感测晶体管具有被耦合到开关控制输入的第一控制端子，并且负载晶体管具有被耦合到开关控制输入的第二控制端子。该方法还可以包括：在第一模式期间向第一传导沟道提供偏置电流，在第一模式期间测量在感测节点与输出节点之间的第二电压，并且基于第二电压确定在第二传导沟道中流动的电流。在这样的实施例中，第一传导沟道被耦合到感测节点，并且第二传导沟道被耦合到输出节点。

在各种实施例中，注入测量电流包括在第二模式期间向感测晶体管的本体二极管中注入多个测量电流，测量第一电压包括在注入多个测量电流时测量跨感测晶体管的多个电压，以及确定晶体管的温度包括基于多个电压确定晶体管的温度。在这样的实施例中，沿着第二方向注入多个测量电流。基于多个电压确定晶体管的温度可以包括：通过浮动电压测量电路提供多个电压到控制器，并且基于多个电压的电压差计算温度。

根据一种实施例，一种测量电路包括：第一电路，被配置成被耦合到晶体管并且被配置成偏置晶体管以沿着第一方向通过第一传导沟道传导电流；可控电流源，被配置成被耦合到晶体管；以及温度测量电路，被配置成被耦合到晶体管。可控电流源还被配置成向晶体管的本体二极管中注入第一测量电流，其中沿着与第一方向相反的第二方向注入第一测量电流。温度测量电路被配置成：在注入第一测量电流时测量跨晶体管的第一电压，并且基于第一电压确定晶体管的温度。

在各种实施例中，可控电流源还被配置成向晶体管中注入第二测量电流以沿着第二方向通过本体二极管传导电流。温度测量电路还被配置成在第二测量电流被施加时测量跨晶体管的第二电压并且基于第一电压和第二电压确定晶体管的温度。在这样的实施例中，第二测量电流可以是第一测量电流的倍数。

在各种实施例中，可控电流源还被配置成向晶体管中注入多个测量电流以沿着第二方向通过本体二极管传导电流，并且温度测量电路还被配置成在多个测量电流被施加时测量跨晶体管的多个电压并且基于第一电压和多个电压确定晶体管的温度。晶体管可以包括具有被耦合到输入节点的第一传导端子、第二传导端子以及被耦合到开关控制输入的控制端子的感测晶体管。在这样的实施例中，感测晶体管被配置成被耦合到具有被耦合到输入节点的第一传导端子、第二传导端子以及被耦合到开关控制输入的控制端子的负载晶体管。感测晶体管和负载晶体管被集成在相同的半导体衬底中。

在另外的实施例中，测量电路还包括被配置成被耦合到感测晶体管的第二传导端子并且被配置成被耦合到负载晶体管的第二传导端子的电流测量电路。在这样的实施例中，电流测量电路被配置成基于在负载晶体管的第二传导端子与感测晶体管的第二传导端子之间的电压差来确定负载晶体管中的电流。测量电路还可以包括感测晶体管和负载晶体管。

在另外的实施例中，第一电路包括控制电路，控制电路被配置成：在温度测量模式期间，激活可控电流源以向感测晶体管的第二传导端子中注入第一测量电流并且解激活电流测量。控制电路还被配置成：在电流测量模式期间，激活电流测量电路以偏置感测晶体管来通过第一传导沟道传导电流并且解激活可控电流源。

在另外的实施例中，控制电路被耦合到开关控制输入并且被配置成使能和禁用负载晶体管和感测晶体管，使得负载晶体管向负载供给负载电流并且感测晶体管生成与负载晶体管中的电流成比例的感测电流。控制电路可以包括被耦合到温度测量电路和电流测量电路的微控制器。在这样的实施例中，微控制器被配置成执行确定感测晶体管的温度和确定负载晶体管中的电流的步骤。

在各种实施例中，晶体管包括被耦合在输入节点与输出节点之间并且被配置成向输出节点传导负载电流的负载晶体管。

根据一种实施例，一种测量电路被配置成被耦合到传导设备，传导设备具有在输入端子与感测端子之间的感测路径以及在输入端子与输出端子之间的负载路径。测量电路包括可控电流源、温度测量电路和电流测量电路。可控电流源被配置成在第一模式期间向感测路径中注入温度测量电流以沿着第一方向传导温度测量电流。温度测量电路被配置成在第一模式中测量在输入端子与感测端子之间的第一电压并且基于第一电压生成与传导设备的温度成比例的温度信号。电流测量电路被配置成：在第二模式期间偏置感测路径以沿着第二方向传导感测电流，测量在感测端子与输出端子之间的第二电压，以及基于第二电压确定负载路径中的负载电流。在这样的实施例中，第二方向与第一方向相反。

在各种实施例中，测量电路还包括传导设备，并且传导设备包括负载晶体管和感测晶体管。负载晶体管具有被耦合到输入端子的第一传导端子、被耦合到输出端子的第二传导端子以及被耦合到开关控制输入的控制端子。感测晶体管具有被耦合到输入端子的第一传导端子、被耦合到感测端子的第二传导端子以及被耦合到开关控制输入的控制端子。

在各种实施例中，电流测量电路包括：开关，具有第一端子和被耦合到感测端子的第二端子；偏置电流源，被耦合到第一端子并且被配置成供给感测电流；运算放大器，具有被耦合到第一端子的第一输入、被耦合到输出端子的第二输入、以及运算放大器输出；以及测量电流源，被运算放大器输出控制并且被配置成生成与负载路径中的负载电流成比例的比例测量电流。在这样的实施例中，开关被配置成在第一模式中被打开并且在第二模式中被关闭。

在另外的实施例中，测量电路还包括模数转换器，模数转换器具有被耦合到温度测量电路并且被配置成接收温度信号的模拟输入以及被配置成提供经转换的数字温度信号的数字输出。测量电路还可以包括控制器，控制器被耦合到数字输出并且被配置成基于经转换的数字温度信号计算传导设备的温度。在这样的实施例中，测量电路还可以包括跨阻抗放大器，跨阻抗放大器被耦合到测量电流源并且被配置成在电流输入处接收比例测量电流并且在电压输出处提供电流测量信号。测量电路还可以包括多路复用器，多路复用器被耦合在跨阻抗放大器的电压输出与模数转换器之间并且被耦合在温度测量电路与模数转换器之间。多路复用器被配置成将跨阻抗放大器或者温度测量电路耦合到模数转换器。在这样的实施例中，控制器被配置成基于电流测量信号计算负载路径中的负载电流。

在另外的实施例中，测量电路还包括：第一模数转换器，具有被耦合到温度测量电路并且被配置成接收温度信号的第一模拟输入以及被配置成提供经转换的数字温度信号的第一数字输出；第二模数转换器，具有被耦合到测量电流源并且被配置成接收比例测量电流的第二模拟输入以及被配置成提供经转换的数字电流测量信号的第二数字输出；以及控制器，被耦合到第一数字输出和第二数字输出并且被配置成：基于经转换的数字温度信号计算传导设备的温度，以及基于经转换的数字电流测量信号计算负载路径中的负载电流。

在各种实施例中，可控电流源包括通过选择信号被单独地选择的多个电流源。

根据本文中所描述的各种实施例，优点可以包括直接在半导体设备的半导体衬底中感测半导体设备温度。直接在半导体衬底中感测半导体设备温度可以使得能够通过减小温度测量的位置与半导体设备之间的热阻来实现更精确的温度测量。另外的优点可以包括通过使用单个感测晶体管用于感测电流和温度来减小测量传感器的数目以及通过使用单个ADC用于温度和电流测量来减小附加测量电路。

虽然已经参考说明性实施例描述了本发明，然而本描述并非意在要在限制意义上被理解。本领域技术人员在参考描述时可以很清楚说明性实施例以及本发明的其他实施例的各种修改和组合。因此，其意在所附权利要求包括任何这样的修改或实施例。

Claims

1.一种操作测量电路的方法，所述方法包括：

在第一模式期间沿着第一方向向感测晶体管的本体二极管中注入测量电流，其中

所述感测晶体管具有第一传导沟道并且被集成在具有负载晶体管的半导体本体中，所述负载晶体管具有第二传导沟道，以及

所述第一传导沟道和所述第二传导沟道被耦合到输入节点；

在向所述本体二极管中注入所述测量电流时，测量跨所述感测晶体管的第一电压；以及

基于所述第一电压确定所述感测晶体管的温度。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括在第二模式期间偏置所述感测晶体管以沿着第二方向通过所述第一传导沟道传导电流，其中沿着与所述第二方向相反的所述第一方向注入所述测量电流。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述感测晶体管包括被耦合到开关控制输入的第一控制端子，并且所述负载晶体管包括被耦合到所述开关控制输入的第二控制端子。

4.根据权利要求2所述的方法，还包括：

在所述第二模式期间向所述第一传导沟道提供偏置电流，其中所述第一传导沟道被耦合到感测节点，并且所述第二传导沟道被耦合到输出节点；

在所述第二模式期间测量在所述感测节点与所述输出节点之间的第二电压；以及

基于所述第二电压确定在所述第二传导沟道中流动的电流。

5.根据权利要求2所述的方法，其中：

注入所述测量电流包括在所述第一模式期间向所述感测晶体管的所述本体二极管中注入多个测量电流，其中沿着所述第一方向注入所述多个测量电流；

测量所述第一电压包括在注入所述多个测量电流时测量跨所述感测晶体管的多个电压；以及

确定所述晶体管的所述温度包括基于所述多个电压确定所述晶体管的所述温度。

6.根据权利要求5所述的方法，其中基于所述多个电压确定所述晶体管的所述温度包括：

通过浮动电压测量电路提供所述多个电压到控制器；以及

基于所述多个电压的电压差计算所述温度。

7.一种测量电路，包括：

第一电路，被配置成被耦合到晶体管，所述第一电路被配置成偏置所述晶体管以沿着第一方向通过第一传导沟道传导电流；

可控电流源，被配置成被耦合到所述晶体管，所述可控电流源被配置成向所述晶体管的本体二极管中注入第一测量电流，其中沿着与所述第一方向相反的第二方向注入所述第一测量电流；以及

温度测量电路，被配置成被耦合到所述晶体管，所述温度测量电路被配置成：

在注入所述第一测量电流时测量跨所述晶体管的第一电压，以及

基于所述第一电压确定所述晶体管的温度。

8.根据权利要求7所述的测量电路，其中：

所述可控电流源还被配置成向所述晶体管中注入第二测量电流以沿着所述第二方向通过所述本体二极管传导电流；以及

所述温度测量电路还被配置成在所述第二测量电流被施加时测量跨所述晶体管的第二电压并且基于所述第一电压和所述第二电压确定所述晶体管的所述温度。

9.根据权利要求8所述的测量电路，其中所述第二测量电流是所述第一测量电流的倍数。

10.根据权利要求7所述的测量电路，其中：

所述可控电流源还被配置成向所述晶体管中注入多个测量电流以沿着所述第二方向通过所述本体二极管传导电流；以及

所述温度测量电路还被配置成在所述多个测量电流被施加时测量跨所述晶体管的多个电压并且基于所述第一电压和所述多个电压确定所述晶体管的所述温度。

11.根据权利要求10所述的测量电路，其中：

所述晶体管包括感测晶体管，所述感测晶体管具有被耦合到输入节点的第一传导端子、第二传导端子以及被耦合到开关控制输入的控制端子；

所述感测晶体管被配置成被耦合到负载晶体管，所述负载晶体管具有被耦合到所述输入节点的第一传导端子、第二传导端子以及被耦合到所述开关控制输入的控制端子；以及

所述感测晶体管和所述负载晶体管被集成在相同的半导体衬底中。

12.根据权利要求11所述的测量电路，还包括电流测量电路，所述电流测量电路被配置成被耦合到所述感测晶体管的所述第二传导端子并且被配置成被耦合到所述负载晶体管的所述第二传导端子，其中所述电流测量电路被配置成基于在所述负载晶体管的所述第二传导端子与所述感测晶体管的所述第二传导端子之间的电压差来确定所述负载晶体管中的所述电流。

13.根据权利要求12所述的测量电路，还包括所述感测晶体管和所述负载晶体管。

14.根据权利要求13所述的测量电路，其中所述第一电路包括控制电路，所述控制电路被配置成：

在温度测量模式期间，激活所述可控电流源以向所述感测晶体管的所述第二传导端子中注入所述第一测量电流并且解激活所述电流测量；以及

在电流测量模式期间，激活所述电流测量电路以偏置所述感测晶体管来通过所述第一传导沟道传导电流并且解激活所述可控电流源。

15.根据权利要求14所述的测量电路，其中所述控制电路被耦合到所述开关控制输入并且被配置成使能和禁用所述负载晶体管和所述感测晶体管，使得所述负载晶体管向负载供给负载电流并且所述感测晶体管生成与所述负载晶体管中的所述电流成比例的感测电流。

16.根据权利要求15所述的测量电路，其中所述控制电路包括被耦合到所述温度测量电路和所述电流测量电路的微控制器，并且其中所述微控制器被配置成执行确定所述感测晶体管的所述温度和确定所述负载晶体管中的所述电流的步骤。

17.根据权利要求10所述的测量电路，其中所述晶体管包括被耦合在输入节点与输出节点之间并且被配置成向所述输出节点传导负载电流的负载晶体管。

18.一种测量电路，被配置成被耦合到传导设备，所述传导设备包括在输入端子与感测端子之间的感测路径以及在所述输入端子与输出端子之间的负载路径，所述测量电路包括：

可控电流源，被配置成在第一模式期间向所述感测路径中注入温度测量电流以沿着第一方向传导所述温度测量电流；

温度测量电路，被配置成在所述第一模式中测量在所述输入端子与所述感测端子之间的第一电压并且基于所述第一电压生成与所述传导设备的温度成比例的温度信号；以及

电流测量电路，被配置成：

在第二模式期间偏置所述感测路径以沿着第二方向传导感测电流，所述第二方向与所述第一方向相反，

测量在所述感测端子与所述输出端子之间的第二电压，以及

基于所述第二电压确定所述负载路径中的负载电流。

19.根据权利要求18所述的测量电路，还包括所述传导设备，其中所述传导设备包括：

负载晶体管，具有被耦合到所述输入端子的第一传导端子、被耦合到所述输出端子的第二传导端子以及被耦合到开关控制输入的控制端子；以及

感测晶体管，具有被耦合到所述输入端子的第一传导端子、被耦合到所述感测端子的第二传导端子以及被耦合到所述开关控制输入的控制端子。

20.根据权利要求18所述的测量电路，其中所述电流测量电路包括：

开关，具有第一端子和被耦合到所述感测端子的第二端子；

偏置电流源，被耦合到所述第一端子并且被配置成供给所述感测电流，其中所述开关被配置成在所述第一模式中被打开并且在所述第二模式中被关闭；

运算放大器，具有被耦合到所述第一端子的第一输入、被耦合到所述输出端子的第二输入、以及运算放大器输出；以及

测量电流源，被所述运算放大器输出控制并且被配置成生成与所述负载路径中的所述负载电流成比例的比例测量电流。

21.根据权利要求20所述的测量电路，还包括：

模数转换器，包括被耦合到所述温度测量电路并且被配置成接收所述温度信号的模拟输入以及被配置成提供经转换的数字温度信号的数字输出；以及

控制器，被耦合到所述数字输出并且被配置成基于所述经转换的数字温度信号计算所述传导设备的所述温度。

22.根据权利要求21所述的测量电路，还包括：

跨阻抗放大器，被耦合到所述测量电流源并且被配置成在电流输入处接收所述比例测量电流并且在电压输出处提供电流测量信号；以及

多路复用器，被耦合在所述跨阻抗放大器的所述电压输出与所述模数转换器之间并且被耦合在所述温度测量电路与所述模数转换器之间，其中所述多路复用器被配置成将所述跨阻抗放大器或者所述温度测量电路耦合到所述模数转换器，并且其中所述控制器还被配置成基于所述电流测量信号计算所述负载路径中的所述负载电流。

23.根据权利要求20所述的测量电路，还包括：

第一模数转换器，包括被耦合到所述温度测量电路并且被配置成接收所述温度信号的第一模拟输入以及被配置成提供经转换的数字温度信号的第一数字输出；

第二模数转换器，包括被耦合到所述测量电流源并且被配置成接收所述比例测量电流的第二模拟输入以及被配置成提供经转换的数字电流测量信号的第二数字输出；以及

控制器，被耦合到所述第一数字输出和所述第二数字输出并且被配置成：

基于所述经转换的数字温度信号计算所述传导设备的所述温度，以及

基于所述经转换的数字电流测量信号计算所述负载路径中的所述负载电流。

24.根据权利要求18所述的测量电路，其中所述可控电流源包括通过选择信号被单独地选择的多个电流源。

25.一种测量电路，包括：

可控电流源，被配置成被耦合到被集成在具有负载晶体管的半导体本体中的第一感测晶体管，所述可控电流源被配置成向所述晶体管的本体二极管中注入第一测量电流；以及

基于所述第一电压确定所述晶体管的温度。

26.根据权利要求25所述的测量电路，其中：

所述可控电流源还被配置成向所述第一感测晶体管中注入第二测量电流以通过所述本体二极管传导电流；以及

所述温度测量电路还被配置成在所述第二测量电流被施加时测量跨所述第一感测晶体管的第二电压，并且基于所述第一电压和所述第二电压确定所述感测晶体管的所述温度。

27.根据权利要求25所述的测量电路，还包括被配置成被耦合到被集成在具有所述负载晶体管的所述半导体本体中的第二感测晶体管的电流测量电路，其中所述电流测量电路被配置成基于在所述负载晶体管的输出与所述第二感测晶体管的输出之间的电压差来确定所述负载晶体管中的所述电流。

28.根据权利要求25所述的测量电路，还包括所述第一感测晶体管和所述负载晶体管，其中所述负载晶体管具有比所述第一感测晶体管的宽度大1000倍以上的宽度。