CN106374551A - 在电子设备中对电流检测元件进行电阻控制的装置及方法 - Google Patents

在电子设备中对电流检测元件进行电阻控制的装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106374551A
CN106374551A CN201610169543.5A CN201610169543A CN106374551A CN 106374551 A CN106374551 A CN 106374551A CN 201610169543 A CN201610169543 A CN 201610169543A CN 106374551 A CN106374551 A CN 106374551A
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
current
current source
resistance
mosfet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN201610169543.5A
Other languages
English (en)
Inventor
龚能辉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MediaTek Inc
Original Assignee
MediaTek Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MediaTek Inc filed Critical MediaTek Inc
Publication of CN106374551A publication Critical patent/CN106374551A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/32—Compensating for temperature change
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/0092—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof measuring current only
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K17/082—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit
    • H03K17/0822—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit in field-effect transistor switches
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/14—Modifications for compensating variations of physical values, e.g. of temperature
    • H03K17/145—Modifications for compensating variations of physical values, e.g. of temperature in field-effect transistor switches
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/687—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/0027—Measuring means of, e.g. currents through or voltages across the switch

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

本发明提供了一种用于在电子设备中对电流检测元件进行电阻控制的装置和方法。举例来说，该装置包括功率开关单元和反馈模块。当功率开关单元使能功率路径时，该功率开关单元被视为电流检测元件。反馈模块可以包括：功率开关单元副本，用于接收电池端上的第一电压，以及输出第二电压；第一电流源，耦接在功率开关单元副本和接地端之间，用于接收该第二电压；参考电压产生器，用于产生第三电压；以及误差放大器，用于接收第二电压和第三电压，以及输出第四电压，其中，反馈模块根据该第四电压控制功率开关单元和功率开关单元副本。采用本发明，可以提高电子设备的整体性能。

Description

在电子设备中对电流检测元件进行电阻控制的装置及方法
技术领域
本发明涉及将便携式电子设备的功率路径(power path)上的功率金属氧化物半导体场效应管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET)的导通电阻(on resistance)维持在用于电流检测(sense)的恒定阻值上，更特别地，涉及一种在电子设备中对电流检测元件进行电阻控制的装置及方法。
背景技术
根据相关技术，传统便携式电子设备中的传统电源管理集成电路(powermanagement integrated circuit，PMIC)可被设计为在该传统便携式电子设备内的电池和主系统电路之间的功率路径上设有功率MOSFET，以在不同情形中通过接通(turn on)或关闭(turn off)该功率MOSFET来选择性地使能或禁能该功率路径。当该功率MOSFET被接通时，该功率MOSFET的导通电阻会随温度变化，因此很难用于电流检测。保持功率MOSFET的导通电阻的传统方法被提出，以利用该功率MOSFET代替传统的电流检测元件(如芯片外的电流检测电阻)。然而，传统方法会出现进一步的问题，如一些副作用。举例来说，根据传统方法实现导通电阻控制的一些附加元件会导致传统PMIC的不稳定问题。此外，功率MOSFET的导通电阻的温度系数(temperature coefficient，TC)会受上述一个或多个附加元件的输出性能的影响。因此，需求一种新颖的架构来控制位于电子设备内的功率路径上的功率MOSFET的导通电阻为恒定电阻值，以实现具有较少副作用的电流检测，以及确保电子设备的整体性能。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种在电子设备中对电流检测元件进行电阻控制的装置及方法，以解决上述问题。
本发明的另一目的在于提供一种在电子设备中对电流检测元件进行电阻控制的装置及方法，以控制电流检测元件的电阻(例如，位于电子设备内的功率路径上的功率MOSFET的导通电阻)为恒定电阻值，以实现具有较少副作用的电流检测，以及，确保电子设备的整体性能。
根据本发明的一些实施例，本发明提供了一种在电子设备中对电流检测元件进行电阻控制的装置，该装置包括功率开关单元和反馈模块。功率开关单元位于该电子设备内，用于选择性地使能或禁能位于该电子设备内的系统端和电池端之间的功率路径，其中，该系统端用于耦接该电子设备的主系统电路，以及，该电池端用于耦接该电子设备的电池；当该功率开关单元使能该功率路径时，该功率开关单元被视为该电流检测元件，以及，该电流检测元件测量该功率路径上的电流。反馈模块耦接于该功率开关单元，且位于该电子设备内，其中，该反馈模块包括：功率开关单元副本，用于接收该电池端上的第一电压，以及输出第二电压；第一电流源，耦接在该功率开关单元副本和参考端之间，用于接收该第二电压；误差放大器，用于接收该第二电压和第三电压，以及输出第四电压，其中，该反馈模块根据该第四电压控制该功率开关单元和该功率开关单元副本；以及上拉元件，耦接在该误差放大器的输出端和预定电压端之间，用于接收该第四电压，以及根据该预定电压端上的特定电压操作。在一些实施例中，该参考端可以是接地端或该预定电压端。
根据本发明的另一些实施例，本发明提供了一种在电子设备中对电流检测元件进行电阻控制的方法，所述方法用于如上所述的装置。该方法包括：测量该电子设备内的系统端和电池端之间的电压差；以及基于一组校准数据，根据该电压差进行映射操作，以获得电流值；以及根据该电流值调整第一电流源的控制电流。
本发明的优点是，本发明提供的装置和方法通过反馈模块输出的第四电压控制功率开关单元和功率开关单元副本，能够提高电子设备的稳定性。
本领域技术人员在阅读附图所示优选实施例的下述详细描述之后，可以毫无疑义地理解本发明的这些目的及其它目的。
附图说明
图1是根据本发明实施例的一种用于在电子设备中对电流检测元件进行电阻控制的装置的示意图；
图2根据本发明实施例示出了一种与图1所示的装置有关的控制方案；
图3根据本发明实施例示出了图2所示控制方案的一些实现细节；
图4根据本发明另一实施例示出了图2所示控制方案的一些实现细节；
图5是根据本发明另一实施例的一种用于在电子设备中对电流检测元件进行电阻控制的装置的示意图；
图6是根据本发明另一实施例的一种用于在电子设备中对电流检测元件进行电阻控制的装置的示意图；
图7根据本发明实施例示出了一种用于在电子设备中对电流检测元件进行电阻控制的方法的流程示意图；
图8根据本发明实施例示出了一种与图7所示方法有关的校准流程的示意图；
图9根据本发明实施例示出了一种与图7所示的方法有关的操作流程的示意图；
图10根据本发明实施例示出了一种与图7所示方法700有关的校准曲线的示意图。
具体实施方式
以下描述为本发明实施的较佳实施例，其仅用来例举阐释本发明的技术特征，而并非用来限制本发明的范畴。在通篇说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的元件，所属领域技术人员应当理解，制造商可能会使用不同的名称来称呼同样的元件。因此，本说明书及权利要求书并不以名称的差异作为区别元件的方式，而是以元件在功能上的差异作为区别的基准。本发明中使用的术语“元件”、“系统”和“装置”可以是与计算机相关的实体，其中，该计算机可以是硬件、软件、或硬件和软件的结合。在以下描述和权利要求书当中所提及的术语“包含”和“包括”为开放式用语，故应解释成“包含，但不限定于…”的意思。此外，术语“耦接”意指间接或直接的电气连接。因此，若文中描述一个装置耦接于另一装置，则代表该装置可直接电气连接于该另一装置，或者透过其它装置或连接手段间接地电气连接至该另一装置。
图1是根据本发明实施例的一种用于在电子设备中对电流检测元件进行电阻控制的装置100的示意图，其中，装置100可以包括该电子设备的至少一部分(例如，一部分或全部)。举例来说，装置100可以包括上述电子设备的一部分，以及更特别地，可以是至少一硬件电路，如位于该电子设备及其相关电路内的至少一集成电路(integrated circuit，IC)。在另一示例中，装置100可以是上述整个电子设备。在另一示例中，装置100可以包括具有上述电子设备的系统，例如，包括该电子设备的无线通信系统。电子设备的示例可以包括，但不限于，手机(例如，多功能手机)、平板以及个人计算机(例如，笔记本电脑或台式电脑)。
根据本实施例，装置100可以包括位于电子设备内的功率开关单元(powerswitching unit)，以及可以包括反馈模块(feedback module)，反馈模块耦接于功率开关单元，且位于电子设备内。举例来说，该功率开关单元可以包括场效应晶体管(Field Effect Transistor，FET)，例如，金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)MO，为便于说明，以下实施例中的功率开关单元以MOSFET MO为例进行描述，但应当说明的是，本发明并不限于此。如图1所示，功率开关单元(例如，MOSFET MO)可用于选择性地使能或禁能位于电子设备内的系统端VSYS和电池端VBAT之间的功率路径(power path)，其中，系统端VSYS用于耦接电子设备的主系统电路，以及，电池端VBAT用于耦接电子设备的电池。举例来说，当功率开关单元(例如，MOSFET MO)使能该功率路径时，该功率开关单元可被视作电流检测元件，以及，该电流检测元件测量该功率路径上的电流。
更特别地，本实施例的反馈模块可以包括功率开关单元副本(例如，FET，更特别地，如MOSFET MS)和第一电流源IA，其中，功率开关单元副本(例如，MOSFET MS)接收电池端VBAT上的第一电压101以及输出第二电压102，第一电流源IA耦接在功率开关单元副本(例如，MOSFET MS)和接地端之间，第一电流源IA可用于接收该第二电压102。此外，反馈模块还可以包括参考电压产生器(图中未示出)和误差放大器110(例如，运算放大器(operationalamplifier)，图1中标注为“OP”)，其中，参考电压产生器用于产生第三电压103(如参考电压VREF)，误差放大器110用于接收第二电压102和第三电压103，以及输出第四电压104；反馈模块根据第四电压104控制功率开关单元(例如，MOSFET MO)和功率开关单元副本(例如，MOSFET MS)。举例来说，误差放大器110可以包括：用于接收第二电压102的监测输入端(例如，误差放大器110的负输入端)，以及还可以包括：用于接收第三电压103的参考输入端(例如，误差放大器110的正输入端)。此外，反馈模块还可以包括上拉元件(pull-highcomponent)，如第二电流源(例如，如图1右上角附近所示的电流源IA’)，该上拉元件(如本实施例中的第二电流源)耦接在误差放大器110的输出端和预定电压端(例如，图1所示的第二电流源的上端)之间。上拉元件(例如，本实施例的第二电流源)可用于接收第四电压104，以及根据预定电压端上的特定电压操作。在一些示例中，误差放大器110可以用来拉低第四电压104的电平，而该上拉元件可以用来拉高第四电压104的电平，因此，通过误差放大器110和上拉元件的操作，可以根据误差放大器110的输入端上的第二电压102来确定第四电压104的电平，进而控制功率开关单元(例如，MO)的导通电阻为恒定不变的。举例来说，该特定电压大于电池端VBAT上的第一电压101和系统端VSYS上的第五电压中的最小值(为简洁起见，简称为“MIN(VBAT,VSYS)”)。实际上，装置100可以产生该特定电压为该最小值MIN(VBAT,VSYS)加上正电压(例如，5V)。这仅用于说明目的，而不意味着是本发明的限制。根据本发明的一些实施例，正电压可以改变。此正电压的示例可以包括，但不限于1V,2V,3V,4V或其它任意的电压值。在一些实施例中，如图1所示的实施例和后续实施例的一些实施例，由于最小值MIN(VBAT,VSYS)加上正电压(例如，5V左右)是足够高的，可以驱动上拉元件(例如，本实施例中的第二电流源)，因此，当该特定电压大约为最小值MIN(VBAT,VSYS)加上5V时(为简洁起见，图1中标注为“～MIN(VBAT,VSYS)+5V”)，图1所示架构的操作将不会受到阻碍。根据本发明的一些实施例，装置100的上拉元件还可以利用电阻来实现，其中，图1所示实施例的第二电流源(如IA’)可被电阻替换，换言之，上拉元件可以为电流源或电阻。
如上所述，当功率开关单元(例如，MOSFET MO)使能功率路径时，该功率开关单元可被视为电流检测元件，其中，反馈模块可以追踪(track)电流检测元件的温度，以及基于追踪得到的温度调节(modulate)电流检测元件的电阻。请注意，误差放大器110的输出端直接连接至功率开关单元(例如，MOSFETMO)的控制端(如MOSFET MO的栅极)，以及，反馈模块通过将第四电压104施加到该控制端(例如，MOSFET MO的栅极)的方式调节(regulate)该电流检测元件的电阻(例如，MOSFET MO的导通电阻)。因此，装置100可以利用反馈模块的追踪回路中的单个(single)放大器来实现更好的稳定性及温度系数性能的目标。
根据一些实施例，第一电流源IA可被制成低温度系数的架构，以及，参考电压VREF可被编程为调整功率开关单元(例如，MOSFET MO)的导通电阻。根据一些实施例，参考电压VREF与电池端VBAT上的第一电压101有关，以及，装置100可以将MOSFET MS上的电压降调节为是恒定不变的。
根据一些实施例，功率开关单元可以利用FET的其它类型中的其中一种类型来实现。根据一些实施例，功率开关单元副本也可以利用FET的其它类型中的其中一种类型来实现。
图2根据本发明实施例示出了一种与图1所示的装置100有关的控制方案。根据本实施例。根据本实施例，图1所示实施例中提及的参考电压产生器可以包括用于输出参考电压VREF(例如，本实施例中的预定电压Vref)的参考输出端，其中，参考电压VREF被视为第三电压103。举例来说，参考电压产生器可以包括串联连接的第一电阻RX和第三电流源IX，其中，第一电阻RX耦接在电池端VBAT和参考输出端之间，以及，第三电流源IX耦接在该参考输出端和接地端之间。基于图2所示的架构，可将位于第一电阻RX和第三电流源IX之间的端子上的电压V表示如下：
V＝VBAT-IX*RX；
其中，为便于更好地理解，上述等式中的电池端VBAT上的电压值、第三电流源IX的电流值以及电阻RX的电阻值可表示为其对应的符号。
根据一些实施例，由于第一电阻RX和第三电流源IX之间的端子可视为用于输出参考电压VREF的参考输出端，因此，上述等式中的电压V可视为参考电压VREF的一种示例(即VREF＝VBAT-IX*RX)。此外，参考电压VREF和电池端VBAT上的电压可具有正相关性。此外，第三电流源IX的电流值可被设计为符合以下等式：
IX＝K*Vref/RX；
其中，符号K可以是预定的恒定值。这仅用于说明目的，而不意味着对本发明的限制。
图3根据本发明实施例示出了图2所示控制方案的一些实现细节，其中，图3所示架构可视为第一电流源IA的一种示例。这仅用于说明目的，而不意味着对本发明的限制。举例来说，第一电流源IA的架构可以改变。
如图3所示，第一电流源IA可以包括串联连接的MOSFET 312(例如第三MOSFET)和电阻314(例如，第三电阻)，其中，电阻314具有电阻值RISET。此外，第一电流源IA还可以包括放大器320(例如，运算放大器，图3中标注为“OP”)，放大器320接收第三电压(例如，参考电压VREF，如预定电压Vref)作为参考信号、监测位于MOSFET 312和电阻314之间的端子VISET上的监测输入信号，以及利用放大器320的输出信号控制MOSFET 312的栅极。此外，第一电流源IA还可以包括电流转换电路(current conversion circuit)，该电流转换电路包括图3所示架构的其余元件(例如，电流转换电路可包括一个或多个电流镜电路)，其中，电流转换电路耦接于MOSFET 312，以及用于根据流经MOSFET 312的电流控制第一电流源IA的电流。进一步地，本实施例的电流转换电路的部分电路350可以提供第一电流源IA的电流，其中，为便于更好地理解，在图3所示的部分电路350中，第一电流源IA的电流利用其对应的符号来标注。
根据一些实施例，装置100可以利用电阻314的电阻值RISET来调节电流检测元件的电阻(如MOSFET MO的导通电阻)。由于第三电流源IX的电流和参考电压VREF(如预定电压Vref)可以具有正相关性，因此，电流检测元件的电阻(如MOSFET MO的导通电阻)和电阻314的电阻值RISET可以具有正相关性。
图4根据本发明另一实施例示出了图2所示控制方案的一些实现细节，其中，图4所示的架构可视为第三电流源IX的一种示例。这仅用于说明目的，而不意味着对本发明的限制。举例来说，第三电流源IX的架构可以改变。
如图4所示，第三电流源IX可以包括串联连接的MOSFET 412(例如，第二MOSFET)和电阻414(例如，第二电阻)，其中，电阻414和第一电阻RX可以具有相同的电阻值，为便于更好地理解，图4中标注为“RX”。此外，第三电流源IX还可以包括放大器420(例如，运算放大器，图4中标注为“OP”)，放大器420接收第三电压(例如，参考电压VREF，如预定电压Vref)作为参考信号、监测位于MOSFET 412和电阻414之间的端子上的监测输入信号，以及利用放大器420的输出信号控制MOSFET 412的栅极。此外，第三电流源IX还可以包括电流转换电路，该电流转换电路包括图4所示架构的其余元件，其中，电流转换电路耦接于MOSFET 412，以及用于根据流经MOSFET 412的电流控制第三电流源IX的电流。进一步地，本实施例的电流转换电路的部分电路450(例如，该部分电路450可以为电流镜电路)可以提供第三电流源IX的电流，其中，为便于更好地理解，在图4所示的部分电路450中，第三电流源IX的电流利用其对应的符号来标注。
基于图2所示的控制方案，装置100可以利用反馈模块的追踪回路中的单个放大器来实现更好的稳定性及温度系数性能的目标。请注意，在相关技术的传统电源管理集成电路(PMIC)中，传统方法中使用的用来维持PMIC的功率MOSFET的导通电阻恒定不变的电阻通常操作在关于电池端VBAT上的非零电压电平的动态域(fly domain)中，因此，在电源管理集成电路(PMIC)芯片内实现此电阻的精确度是至关重要的，以及在制造所述传统电源管理集成电路(PMIC)的期间如何确保此电阻的精确度已成为一个问题。与此相比，本发明装置(例如，装置100等)将不会受到关于传统电源管理集成电路(PMIC)的电阻的问题的影响。
举例来说，根据本发明的一些实施例，用于将功率开关单元(例如，MOSFETMO)的导通电阻维持为恒定不变的电阻(例如，电阻314可具有电阻值RISET)通常操作在关于接地端上的零电压电平的非动态域(non-fly domain)中，因此，此电阻的准确度是非重要的，以及，在制造阶段中，此电阻的电压系数可以很容易地在处理中被调谐(例如，由于它是非重要的，因此通过多种材料的一种或多种组合即可，而无需付出很多努力)。更特别地，在图2所示的架构和图4所示的架构被应用至装置100的情形中，在相关的计算中，相应等式中的电阻的术语可被抵消，因此，在制造阶段中，在处理中调谐此电阻的电压系数是非必要的。此外，根据本发明的一些实施例，利用高功率电阻(high power resistor)实现这些实施例的此电阻是非必要的，以及，与相关技术相比，这可以大大减少芯片面积和相关的成本。此外，根据本发明的一些实施例，利用片上电阻(on-chip resistor)实现这些实施例的此电阻是非必要的。
图5是根据本发明另一实施例的一种用于在电子设备中对电流检测元件进行电阻控制的装置500的示意图，其中，装置500可以包括电子设备的至少一部分(例如，一部分或全部)。与图1所示的架构相比，本实施例的反馈模块的内部电路已发生改变。
如图5所示，在本实施例中，反馈模块可以包括功率开关单元副本(例如，MOSFET MS)和第一电流源IA。功率开关单元副本(例如，MOSFET MS)用于接收电池端VBAT上的第一电压501以及输出第二电压502；第一电流源IA耦接在功率开关单元副本(例如，MOSFET MS)和预定电压端VX之间，其中，本实施例的第一电流源IA可用于接收第二电压502，以及根据预定电压端上的特定电压(例如，上述一些实施例中所提及的特定电压)操作。此外，反馈模块还可以包括参考电压产生器，该参考电压产生器用于产生第三电压503，其中，本实施例的参考电压产生器可以包括串联连接的第三电流源IB和电阻514，第三电流源IB和电阻514耦接在预定电压端VX和电池端VBAT之间，以及，第三电压503是从第三电流源IB和电阻514之间的端子处输出的。举例来说，电阻514与第一电阻RX可以具有相同的电阻值，因此，为便于理解，图5中标注为“RX”。这仅用于说明目的，而不意味着是本发明的限制。此外，反馈模块还可以包括误差放大器110(例如，运算放大器，图5中标注为“OP”)，本实施例中，运算放大器110用于接收第二电压502和第三电压503，以及输出第四电压504，其中，反馈模块根据第四电压504控制功率开关单元(例如，MOSFETMO)和功率开关单元副本(例如，MOSFET MS)。进一步地，反馈模块还可以包括上拉元件，如第二电流源(例如，图5右上角附近所示的电流源IA’，如图1所示实施例的第二电流源IA’)，以及，本实施例的上拉元件(如第二电流源)耦接在误差放大器110的输出端和预定电压端VX之间，其中，本实施例的上拉元件(如第二电流源)可用于接收第四电压504，以及根据预定电压端VX上的特定电压操作。举例来说，该特定电压大于电池端VBAT上的第一电压501和系统端VSYS上的第五电压中的最小值(为简洁起见，可简称为“MIN(VBAT,VSYS)”)。实际上，装置500可以产生该特定电压为该最小值MIN(VBAT,VSYS)加上正电压(例如，5V)。这仅用于说明目的，而不意味着是本发明的限制。根据本发明的一些实施例，正电压可以改变。此正电压的示例可以包括，但不限于1V,2V,3V,4V或其它任意的电压值。在图5所示实施例中，由于最小值MIN(VBAT,VSYS)加上正电压(例如，5V左右)是足够高的，可以驱动上拉元件(例如，本实施例中的第二电流源)，因此，当该预定电压端VX上的特定电压大约为最小值MIN(VBAT,VSYS)加上5V时(为简洁起见，图5中标注为“～MIN(VBAT,VSYS)+5V”)，图5所示架构的操作将不会受到阻碍。根据本发明的一些实施例，装置500的上拉元件还可以利用电阻来实现，其中，图5所示实施例的第二电流源可被电阻替换，换言之，上拉元件可以为电流源或电阻。
如上所述，当功率开关单元(例如，MOSFET MO)使能功率路径时，该功率开关单元可被视为电流检测元件，其中，图5所示实施例的反馈模块可以追踪电流检测元件的温度，以及基于追踪得到的温度调节电流检测元件的电阻。请注意，图5所示的误差放大器110的输出端直接连接至功率开关单元的控制端(如MOSFET MO的栅极)，以及，反馈模块通过将第四电压504施加到该控制端(例如，MOSFET MO的栅极)的方式调节该电流检测元件的电阻(例如，MOSFET MO的导通电阻)。因此，装置500可以利用反馈模块的追踪回路中的单个放大器(例如，图5所示的误差放大器110)来实现更好的稳定性及温度系数性能的目标。
根据一些实施例，由于第一电流源IA的电流和第三电流源IB的电流可以具有正相关性，因此，MOSFET MS的电阻和电阻514的电阻值可以具有负相关性。
图6是根据本发明另一实施例的一种用于在电子设备中对电流检测元件进行电阻控制的装置600的示意图，其中，装置600可以包括电子设备的至少一部分(例如，一部分或全部)。与图1所示的架构相比，本实施例的反馈模块的内部电路已发生改变。
如图6所示，本实施例的反馈模块可以包括功率开关单元副本(例如，MOSFET MS)和第一电流源IA，其中，在本实施例中，功率开关单元副本(例如，MOSFET MS)用于接收电池端VBAT上的第一电压601以及输出第二电压602；第一电流源IA耦接在功率开关单元副本(例如，MOSFET MS)和接地端之间，本实施例的第一电流源IA可用于接收第二电压602。此外，反馈模块还可以包括参考电压产生器，用于产生第三电压603；其中，本实施例的参考电压产生器可以包括串联连接的电阻614和第三电流源IB，以及，电阻614和第三电流源IB耦接在第一电压601和接地端之间；以及，第三电压603是从位于电阻614和第三电流源IB之间的端子处输出的。举例来说，电阻614和第一电阻RX可以具有相同的电阻值，因此，为便于理解，在图6中标注为“RX”。这仅用于说明目的，而不是对本发明的限制。此外，反馈模块还可以包括误差放大器110(例如，运算放大器，图6中标注为“OP”)，在本实施例中，误差放大器110用于接收第二电压602和第三电压603，以及输出第四电压604；其中，反馈模块根据第四电压604控制功率开关单元(例如，MOSFET MO)和功率开关单元副本(例如，MOSFET MS)。进一步地，反馈模块还可以包括上拉元件，如第二电流源(例如，图6右上角附近所示的电流源IA’，如图1所示实施例的第二电流源)，以及，上拉元件(如第二电流源)耦接在误差放大器110的输出端和预定电压端VX之间，其中，上拉元件(如第二电流源)可用于接收第四电压604，以及根据预定电压端VX上的特定电压操作。举例来说，该特定电压大于电池端VBAT上的第一电压601和系统端VSYS上的第五电压中的最小值(为简洁起见，可简称为MIN(VBAT,VSYS))。实际上，装置600可以产生该特定电压为该最小值MIN(VBAT,VSYS)加上正电压(如5V)。这仅用说明目的，而不意味着是本发明的限制。根据本发明的一些实施例，正电压可以改变。此正电压的示例可以包括，但不限于1V,2V,3V,4V或其它任意的电压值。在图6所示的实施例中，由于最小值MIN(VBAT,VSYS)加上正电压(例如，5V左右)是足够高的，可以驱动上拉元件(例如，本实施例中的第二电流源)，因此，当在预定电压端VX上的该特定电压大约为最小值MIN(VBAT,VSYS)加上5V时(为简洁起见，图6中标注为“～MIN(VBAT,VSYS)+5V”)，图6所示架构的操作将不会受到阻碍。根据本发明的一些实施例，装置600的上拉元件还可以利用电阻来实现，其中，图6所示实施例的第二电流源可被电阻替换。为简洁起见，此处不再描述这些实施例的类似描述。
如上所述，当功率开关单元(例如，MOSFET MO)使能功率路径时，功率开关单元可被视为电流检测元件，其中，图6所示实施例的反馈模块可以追踪电流检测元件的温度，以及基于追踪得到的温度调节电流检测元件的电阻。请注意，图6所示的误差放大器110的输出端直接连接至功率开关单元的控制端(如MOSFET MOS的栅极)，以及，反馈模块通过将第四电压604施加到该控制端(例如，MOSFET MO的栅极)的方式调节该电流检测元件的电阻(例如，MOSFET MO的导通电阻)。因此，装置600可利用反馈模块的追踪回路中的单个放大器(例如，图6所示的误差放大器110)来实现更好的稳定性及温度系数性能的目标。
根据一些实施例，由于第一电流源IA的电流和第三电流源IB的电流可以具有正相关性，因此，MOSFET MS的电阻和电阻614的电阻值可以具有负相关性。
图7根据本发明实施例示出了一种用于在电子设备中对电流检测元件进行电阻控制的方法700的流程示意图，其中，方法700可被应用至电子设备中，以及更特别地，可被应用至图1所示的装置100中。
在步骤710中，装置100(更特别地，装置100中的处理电路)可以测量电子设备内的系统端VSYS和电池端VBAT之间的电压差。
在步骤720中，基于一组校准数据(calibration data)，装置100(更特别地，装置100中的处理电路)可以根据该电压差进行映射操作，以获得电流值(例如，IA(n)，其中，符号“n”表示整数)；以及根据该电流值(例如，IA(n)，)调整第一电流源IA的控制电流(例如，在上述一些等式中利用其相应的符号(如“IA”)来表示该控制电流)。
图8根据本发明实施例示出了一种与图7所示方法700有关的校准流程800的示意图。根据本实施例，装置100(更特别地，装置100中的处理电路)可以在校准流程800中对第一电流源IA的控制电流进行校准，以产生一组校准数据。
在步骤810中，装置100(更特别地，装置100中的处理电路)可以提供从系统端VSYS到电池端VBAT的预定电流I1。
在步骤820中，装置100(更特别地，装置100中的处理电路)可以调整第一电流源IA的控制电流(例如，在上述一些等式中利用其相应的符号(如“IA”)来表示该控制电流)为预定电流值IA1(为简洁起见，图8中标注为“IA＝IA1”)，以获得系统端VSYS和电池端VBAT之间的电压差V1(为简洁起见，图8中标注为“VSYS-VBAT＝V1”)。
在步骤830中，装置100(更特别地，装置100中的处理电路)可以提供从系统端VSYS到电池端VBAT的预定电流I2。
在步骤840中，装置100(更特别地，装置100中的处理电路)可以调整第一电流源IA的控制电流(例如，在上述一些等式中利用其相应的符号(如“IA”)来表示该控制电流)为预定电流值IA2(为简洁起见，图8中标注为“IA＝IA2”)，以获得系统端VSYS和电池端VBAT之间的电压差V2(为简洁起见，图8中标注为“VSYS-VBAT＝V2”)。
根据本实施例，所述一组校准数据可以包括预定电流值IA1和电压差V1之间的第一关系，以及预定电流值IA2和电压差V2之间的第二关系。这仅用于说明目的，而不意味着是本发明的限制。根据一些实施例，所述一组校准数据可以分别包括多个预定电流值(例如，预定电流值IA1、IA2等等)和多个电压差(例如，电压差V1、V2等等)之间的多个关系，其中，该多个关系中的关系的数量可以大于或等于2。
图9根据本发明实施例示出了一种与图7所示的方法700有关的操作流程900的示意图。
在步骤910中，装置100(更特别地，装置100中的处理电路)可以测量系统端VSYS和电池端VBAT之间的电压差(为简洁起见，图9中标注为“VSYS-VBAT＝VA”)。
在步骤920中，若测量得到的电压差VA等于电压差V1(为简洁起见，图9中标注为“VA＝V1”)，则装置100(更特别地，装置100中的处理电路)可以调整第一电流源IA的控制电流(例如，在上述一些等式中利用其相应的符号(如“IA”)来表示该控制电流)为预定电流值IA1(为简洁起见，图9中标注为“IA＝IA1”)。
在步骤930中，若测量得到的电压差VA等于电压差V2(为简洁起见，图9中标注为“VA＝V2”)，则装置100(更特别地，装置100中的处理电路)可以调整第一电流源IA的控制电流(例如，在上述一些等式中利用其相应的符号(如“IA”)来表示该控制电流)为预定电流值IA2(为简洁起见，图8中标注为“IA＝IA2”)。
根据本实施例，所述一组校准数据可以包括预定电流值IA1和电压差V1之间的第一关系，以及预定电流值IA2和电压差V2之间的第二关系。这仅用于说明目的，而不意味着是本发明的限制。根据一些实施例，所述一组校准数据可以分别包括多个预定电流值(例如，预定电流值IA1、IA2等等)和多个电压差(例如，电压差V1、V2等等)之间的多个关系，其中，该多个关系中的关系的数量可以大于或等于2。举例来说，在校准流程800期间，分别利用被施加到功率路径的一组预定电流值，测量系统端VSYS和电池端VBAT之间的一组电压差。通过增大所述一组校准数据中的关系的数量，可以使操作流程900中的控制变得更加精确。根据一些实施例，在操作流程900的期间，校准流程800中进行的校准可以确保导通电阻(Ron)精度。
根据一些实施例，由于所述一组校准数据中的关系的数量是大的，因此，操作流程900中的操作可以借助于与所述一组校准数据有关的查找表进行。为简洁起见，此处不再描述本实施例的类似描述。
图10根据本发明实施例示出了一种与图7所示方法700有关的校准曲线的示意图，其中，水平轴表示系统端VSYS和电池端VBAT之间的电压差(图10中标注为“VSYS-VBAT”)，以及，垂直轴表示第一电流源IA的控制电流(例如，在上述一些等式中利用其相应的符号(如“IA”)来表示该控制电流，在图10中标注为“IA”)。
根据本实施例，该校准曲线可分别表示多个预定电流值(例如，预定电流值IA1、IA2等等)和多个电压差(例如，电压差V1、V2等等)之间的多个关系。举例来说，所述一组校准数据可以包括预定电流值IA1和电压差V1之间的第一关系，以及预定电流值IA2和电压差V2之间的第二关系。如图10所示，两个点(V1,IA1)和(V2,IA2)可位于该曲线的两个端点上。根据一些实施例，两个点(V1,IA1)和(V2,IA2)中的一个或两个可以是该曲线的中间点。根据一些实施例，该曲线可以被延长。
根据一些实施例，可以根据从校准流程800中获得的原始数据应用曲线拟合，以扩大(expand)所述一组校准数据。为简洁起见，此处不再描述本实施例的类似描述。
本发明的优点是，本发明提供的装置和方法能够在各种各样的情形中保持电子设备的高稳定性，以及相关技术中存在的缺陷将不再是问题。此外，本发明提供的装置和方法能够控制电流检测元件的电阻(例如，位于电子设备内的功率路径上的功率MOSFET的导通电阻)为恒定电阻值，以实现具有较少副作用的电流检测，以及，确保电子设备的整体性能。因此，功率MOSFET可具有恒定的导通电阻(Ron)和低温度系数(TC)，从而功率MOSFET的导通电阻可作为与高电流路径结合的高精度检测电阻。此外，可以减少芯片外的电流检测电阻的相关成本(例如，人工成本和制造成本)，且具有较少的副作用。
在不脱离本发明的精神以及范围内，本发明可以其它特定格式呈现。所描述的实施例在所有方面仅用于说明的目的而并非用于限制本发明。本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定者为准。本领域技术人员皆在不脱离本发明之精神以及范围内做些许更动与润饰。

Claims (16)

1.一种在电子设备中对电流检测元件进行电阻控制的装置，其特征在于，该装置包括：功率开关单元和反馈模块；
该功率开关单元位于该电子设备内，用于选择性地使能或禁能位于该电子设备内的系统端和电池端之间的功率路径，其中，该系统端用于耦接该电子设备的主系统电路，以及，该电池端用于耦接该电子设备的电池；当该功率开关单元使能该功率路径时，该功率开关单元被视为该电流检测元件，以及，该电流检测元件测量该功率路径上的电流；
该反馈模块耦接于该功率开关单元，且位于该电子设备内，其中，该反馈模块包括：
功率开关单元副本，用于接收该电池端上的第一电压，以及输出第二电压；
第一电流源，耦接在该功率开关单元副本和参考端之间，用于接收该第二电压；
误差放大器，用于接收该第二电压和第三电压，以及输出第四电压，其中，该反馈模块根据该第四电压控制该功率开关单元和该功率开关单元副本；以及
上拉元件，耦接在该误差放大器的输出端和预定电压端之间，用于接收该第四电压，以及根据该预定电压端上的特定电压操作。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该参考端为接地端。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该参考端为该预定电压端，其中，该第一电流源根据该预定电压端上的特定电压操作。
4.如权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，该装置还包括参考电压产生器，用于产生该第三电压。
5.如权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，该特定电压大于该第一电压和该系统端上的第五电压中的最小值；以及，该上拉元件为第二电流源或电阻。
6.如权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，该反馈模块追踪该电流检测元件的温度，以及基于追踪得到的温度调节该电流检测元件的电阻。
7.如权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，该误差放大器的输出端直接连接于该功率开关单元的控制端，以及，该反馈模块通过施加该第四电压至该控制端的方式调节该电流检测元件的电阻。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该功率开关单元副本或者该功率开关单元包括第一金属氧化物半导体场效应管MOSFET。
9.如权利要求2所述的装置，其特征在于，该装置还包括参考电压产生器，用于产生该第三电压，其中，该参考电压产生器包括：
参考输出端，用于输出参考电压，其中，该参考电压被视为该第三电压；以及
串联连接的第一电阻和第三电流源，其中，该第一电阻耦接在该电池端和该参考输出端之间，以及，该第三电流源耦接在该参考输出端和该接地端之间。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，该第三电流源的电流和该第三电压具有正相关性。
11.如权利要求3所述的装置，其特征在于，该装置还包括参考电压产生器，用于产生该第三电压，其中，该参考电压产生器包括：
参考输出端，用于输出参考电压，其中，该参考电压被视为该第三电压；以及
串联连接的第一电阻和第三电流源，该第一电阻耦接在该电池端和该参考输出端之间，以及，该第三电流源耦接在该参考输出端和该预定电压端之间。
12.如权利要求9或11所述的装置，其特征在于，该第三电流源的电流和该第一电流源的电流具有正相关性，以及，该功率开关单元副本的电阻和该第一电阻的阻值具有负相关性。
13.如权利要求9或11所述的装置，其特征在于，该第三电流源包括：
串联连接的第二MOSFET和第二电阻；
第二放大器，用于接收该第三电压作为参考信号、监测位于该第二MOSFET和该第二电阻之间的端子上的监测输入信号，以及利用该第二放大器的输出信号控制该第二MOSFET的栅极；以及
电流转换电路，耦接于该第二MOSFET，用于根据流经该第二MOSFET的电流控制该第三电流源的电流。
14.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该第一电流源包括：
串联连接的第三MOSFET和第三电阻；
第三放大器，用于接收该第三电压作为参考信号、监测位于该第三MOSFET和该第三电阻之间的端子上的监测输入信号，以及利用该第三放大器的输出信号控制该第三MOSFET的栅极；以及
电流转换电路，耦接于该第三MOSFET，用于根据流经该第三MOSFET的电流控制该第一电流源的电流。
15.一种在电子设备中对电流检测元件进行电阻控制的方法，所述方法用于如权利要求1-14任一项所述的装置，其特征在于，该方法包括：
测量该电子设备内的系统端和电池端之间的电压差；以及
基于一组校准数据，根据该电压差进行映射操作，以获得电流值；以及根据该电流值调整第一电流源的控制电流。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括：
在校准流程中对该第一电流源的控制电流进行校准，以产生该一组校准数据。
CN201610169543.5A 2015-07-23 2016-03-23 在电子设备中对电流检测元件进行电阻控制的装置及方法 Withdrawn CN106374551A (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562195935P 2015-07-23 2015-07-23
US62/195,935 2015-07-23
US15/050,446 US10261116B2 (en) 2015-07-23 2016-02-22 Apparatus for performing resistance control on a current sensing component in an electronic device, and associated method
US15/050,446 2016-02-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106374551A true CN106374551A (zh) 2017-02-01

Family

ID=55486535

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610169543.5A Withdrawn CN106374551A (zh) 2015-07-23 2016-03-23 在电子设备中对电流检测元件进行电阻控制的装置及方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10261116B2 (zh)
EP (1) EP3121964B1 (zh)
CN (1) CN106374551A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108459646A (zh) * 2017-02-22 2018-08-28 苏州普源精电科技有限公司 恒定电阻控制环路
CN113671859A (zh) * 2020-05-14 2021-11-19 络达科技股份有限公司 电源开关的控制电路

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10671214B2 (en) * 2017-04-12 2020-06-02 Synaptics Incorporated Global coarse baseline correction charge injection
US10742206B2 (en) 2018-11-21 2020-08-11 Dialog Semiconductor (Uk) Limited Switching circuit
US11307249B1 (en) * 2020-12-29 2022-04-19 Nanya Technology Corporation Method for characterizing resistance state of programmable element

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1115203A1 (en) * 1999-06-18 2001-07-11 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Output controller
US20060091961A1 (en) * 2004-11-02 2006-05-04 Boris Briskin Overcurrent protection circuit with fast current limiting control
JP2007010372A (ja) * 2005-06-28 2007-01-18 Ntt Data Ex Techno Corp 電流検出回路
CN101825909A (zh) * 2009-03-03 2010-09-08 旺玖科技股份有限公司 电压稳压电路
CN102013797A (zh) * 2009-09-03 2011-04-13 三星电子株式会社 升压电路及包括该升压电路的电子装置和升压方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8040167B1 (en) * 2010-03-26 2011-10-18 Realtek Semiconductor Corp. Method and apparatus for charge leakage compensation for charge pump
US9000750B2 (en) * 2012-07-25 2015-04-07 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for temperature adjusted control of BATFET current sensing
TWI538558B (zh) * 2014-06-11 2016-06-11 立錡科技股份有限公司 發光元件驅動電路及發光元件電路之驅動方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1115203A1 (en) * 1999-06-18 2001-07-11 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Output controller
US20060091961A1 (en) * 2004-11-02 2006-05-04 Boris Briskin Overcurrent protection circuit with fast current limiting control
JP2007010372A (ja) * 2005-06-28 2007-01-18 Ntt Data Ex Techno Corp 電流検出回路
CN101825909A (zh) * 2009-03-03 2010-09-08 旺玖科技股份有限公司 电压稳压电路
CN102013797A (zh) * 2009-09-03 2011-04-13 三星电子株式会社 升压电路及包括该升压电路的电子装置和升压方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108459646A (zh) * 2017-02-22 2018-08-28 苏州普源精电科技有限公司 恒定电阻控制环路
CN108459646B (zh) * 2017-02-22 2021-06-04 普源精电科技股份有限公司 恒定电阻控制环路
CN113671859A (zh) * 2020-05-14 2021-11-19 络达科技股份有限公司 电源开关的控制电路
CN113671859B (zh) * 2020-05-14 2023-01-17 达发科技股份有限公司 电源开关的控制电路

Also Published As

Publication number Publication date
EP3121964A1 (en) 2017-01-25
EP3121964B1 (en) 2018-08-01
US10261116B2 (en) 2019-04-16
US20170023626A1 (en) 2017-01-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106374551A (zh) 在电子设备中对电流检测元件进行电阻控制的装置及方法
US7893671B2 (en) Regulator with improved load regulation
US9660621B1 (en) Large dynamic range analog signal conditioning method and device with active accuracy enhancement
US20170199089A1 (en) Reference Circuit for Metrology System
US9007044B2 (en) Constant current driving device having an improved accuracy
EP2933646B1 (en) Precision measurement of voltage drop across a semiconductor switching element
US9948184B2 (en) Current balance method for multiphase switching regulators
US9835655B2 (en) Output current monitoring circuit
CN102047128A (zh) 使用分流电阻器的换流器电流测量
CN102822686A (zh) 用于测量电流的方法和用于此目的的设备
WO2019057006A1 (zh) 一种电池检测方法
CN109753099A (zh) 一种数字模拟双环路低压差线性稳压器
CN104198783B (zh) 具有温度补偿特性的电源检测电路及受电设备
TWI610526B (zh) 電源轉換器的控制器及其操作方法
US7969176B2 (en) Voltage margin test device
TWI400464B (zh) 具有外部測試電壓的電路
US9323274B2 (en) Self-calibrating digital bandgap voltage and current reference
CN102843817A (zh) 高精度可编程恒流驱动白光led芯片
CN106959718A (zh) 调节器
EP3500907B1 (en) Charging optimization
JP5981890B2 (ja) ホール素子駆動回路
US8416003B2 (en) Processor frequency adjustment circuit
JP4365875B2 (ja) 温度補償回路を有するｄｃ−ｄｃコンバータ
CN106502299B (zh) 一种温控调压电路
Jeong et al. A 42 nJ/Conversion on-demand state-of-charge indicator for miniature IoT Li-ion batteries

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20170201