CN107340414B - 一种应用于电流传感器芯片的管脚复用方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电流传感器芯片管脚的复用技术领域，具体为一种应用于电流传感器芯片的管脚复用系统，其能够实现电流传感器芯片的管脚复用，其包括电流传感器芯片，其特征在于，对所述电流传感器芯片的检测信号输出管脚或零电流偏置电压信号管脚输出的电压值在输出前进行处理，当流经所述电流传感器芯片的待测电流超过阈值时，检测信号输出管脚或零电流偏置电压信号管脚输出的电压值曲线会改变指示特性。
Description
技术领域
本发明涉及电流传感器芯片管脚的复用技术领域，具体为一种应用于电流传感器芯片的管脚复用系统。
背景技术
电流传感器芯片是利用磁传感器技术，通过感应芯片内部（或外部）通电导体形成的磁场来获得流经导体上待测电流信号的幅值及极性的芯片。这种芯片广泛地应用在工业控制、家电及其它领域。由于设备的体积日益减小，用户希望在获得性能良好的电流传感器芯片的同时，也希望电流传感器芯片及其周边电路占用PCB板的面积尽量小。
图1显示了一种典型的电流传感器芯片的管脚定义及应用电路：其中100是电流传感器芯片；101~104是四个电流管脚，外部待测电流通过它们流入/流出芯片。105是芯片的接地管脚，108是芯片的电源管脚；107是芯片的检测信号输出管脚，其输出管脚电压随着流入芯片的待测电流大小和极性而变化，而106是芯片的零电流偏置电压信号管脚，其输出信号与当流入/流出芯片的待测电流为零的时候107管脚的电压值相等，即：提供了一个电流测量的基准信号。以上管脚定义和应用电路提供了基本的电流传感功能。
除了提供基本的电流传感功能外，在带有功率半导体器件的应用中，用户希望能够在待测电流超过一定范围后提供过流指示信号，从而能及时关断半导体器件，避免其在大电流情况下的损坏，典型的功率半导体器件所需的保护响应时间不大于3微秒。
参考图2，其中200是待测信号输出模块，202是待测信号管脚（对应图1的107管脚），203是零电流偏置电压信号管脚（对应图1的106管脚）。图3是流经芯片待测电流变化时，202管脚和203管脚的信号变化情况，其中直线301是202管脚输出的电压信号变化，虚线302是203管脚输出的电压信号变化。可见202管脚的电压随流经导体的待测电流极性及大小变化，而203管脚的电压则不随流经芯片导体的待测电流变化而变化，其电压值与在流经芯片导体的待测电流为零时待测信号管脚（即202管脚）的电压值相等。图3中，电流值303与电流值304是上文中提到的需要对功率半导体器件进行保护的电流阈值，而电压值305和电压值306则是信号输出管脚在电流阈值条件下的输出电压阈值信号。
由于希望能够过滤掉不必要的噪声信号，电流传感器芯片通常都会在信号输出端（图2中的202管脚）之前采用低通滤波器201来保证良好的噪声特性，但低通滤波器会降低瞬态响应的速度。在通常可以接受的噪声特性条件下，信号输出端的瞬态响应速度一般大于5~10微秒。由于过流指示信号也是一种瞬态响应，所以带有低通滤波器的信号输出端信号难以满足提供高速过流指示信号的要求。即现有电流传感器芯片每个管脚都是只有单一功能，管脚之间不能复用，当需要实现更多功能时，会增加管脚数，从而增加芯片成本以及其在电路板上所占面积。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种应用于电流传感器芯片的管脚复用方法和系统，其能够实现电流传感器芯片的管脚复用。
其技术方案是这样的：一种应用于电流传感器芯片的管脚复用方法，其包括电流传感器芯片，其特征在于，对所述电流传感器芯片的检测信号输出管脚或零电流偏置电压信号管脚输出的电压值在输出前进行处理，当流经所述电流传感器芯片的待测电流超过阈值时，检测信号输出管脚或零电流偏置电压信号管脚输出的电压值曲线会改变指示特性。
其进一步特征在于，对所述电流传感器芯片的检测信号输出管脚或零电流偏置电压信号管脚输出的电压值在输出前经过处理，当流经所述电流传感器芯片的待测电流超过阈值时，所述电流传感器芯片的检测信号输出管脚或零电流偏置电压信号管脚将输出待测电流超过阈值的指示信号。
一种应用于电流传感器芯片的管脚复用系统，其包括电流传感器芯片，其特征在于，所述电流传感器芯片的内设置有待测信号输出模块和低通滤波器，其特征在于，所述电流传感器芯片的内还设置有电压处理模块，所述电压处理模块包括两个比较器和一个多路选择器，两个所述比较器的输出端分别连接多路选择器的控制输入端，当流经所述电流传感器芯片的待测电流超过阈值时，所述电流传感器芯片的检测信号输出管脚或零电流偏置电压信号管脚输出待测电流超过阈值的指示信号。
其进一步特征在于，所述待测信号输出模块的一个输出端连接低通滤波器的输入端和所述电压处理模块的一个输入端，所述低通滤波器的输出端为所述检测信号输出管脚，所述待测信号输出模块的另一个输出端连接所述电压处理模块的另一个输入端，所述电压处理模块的输出端为所述零电流偏置电压信号管脚；
所述待测信号输出模块的一个输出端连接低通滤波器的输入端和所述电压处理模块的一个输入端，所述低通滤波器的输出端连接所述电压处理模块的另一个输入端，所述电压处理模块的输出端为所述检测信号输出管脚，所述待测信号输出模块的另一个输出端为所述零电流偏置电压信号管脚；
所述比较器为带滞环特性的高速比较器。
采用本发明的系统和方法后，加入了电压处理模块，当流经所述电流传感器芯片的待测电流超过阈值时，检测信号输出管脚或零电流偏置电压信号管脚输出的电压值曲线改变指示特性，从而实现了一个管脚可以输出两种不同特性的曲线，实现了电流传感器芯片的管脚复用。
附图说明
图1为电流传感器芯片管脚示意图；
图2为电流传感器芯片内部原理示意图；
图3为流经电流传感器芯片电流变化检测信号输出管脚和零电流偏置电压信号管脚输出电压曲线图；
图4为实施例一电路原理图；
图5为实施例一对应的的待测电流与电压变化示意图。
图6为实施例二电路原理图；
图7为实施例二对应的的待测电流与电压变化示意图。
具体实施方式
见图4，图5所示，实施例一：一种应用于电流传感器芯片的管脚复用系统，其包括电流传感器芯片，电流传感器芯片的内设置有待测信号输出模块400、低通滤波器401和电压处理模块404，待测信号输出模块400的一个输出端连接低通滤波器401的输入端和电压处理模块404的一个输入端，低通滤波器401的输出端为检测信号输出管脚402，待测信号输出模块400的另一个输出端连接电压处理模块404的另一个输入端，电压处理模块404的输出端为零电流偏置电压信号管脚403，其中电压处理模块404包括多路选择器404E、带滞环特性的高速比较器404C、404D，待测信号输出模块400输出未经过低通滤波器401的电压信号405和零电流偏置电压信号406，404A与404B分别为需保护电压阈值的高、低限电压值，其与零电流偏置电压信号406经过高速比较器404C、404D输出到多路选择器404E的控制端C1、C2，电压信号405输入到多路选择器404E的输入端S2和低通滤波器401，多路选择器404E输出零电流偏置电压信号，低通滤波器401输出检测信号，此时电压与待测电流变化示意图如图5所示，直线501为402管脚的电压随流经导体的待测电流极性及大小变化，曲线502为零电流偏置电压信号，505和506对应的是电流阈值条件下的输出电压阈值信号，当流经芯片导体的待测电流超过阈值503或504时，该电压信号不再是零电流偏置信号，而变成了待测电流超过阈值的指示信号，指示信号电压值与信号输出管脚的电压信号呈相反的方向，即：待测电流值正向超过阈值时，指示信号为低电平；待测电流值反向超过阈值时，指示信号为高电平。
见图6，图7所示，实施例二：一种应用于电流传感器芯片的管脚复用系统，其包括电流传感器芯片，电压处理电流传感器芯片的内设置有待测信号输出模块600、低通滤波器601和电压处理模块604，待测信号输出模块600的一个输出端连接低通滤波器601的输入端和电压处理模块604的一个输入端，低通滤波器601的输出端连接电压处理模块604的另一个输入端，电压处理模块604的输出端为检测信号输出管脚602，待测信号输出模块600的另一个输出端为零电流偏置电压信号管脚603，其中电压处理模块604包括多路选择器604E、带滞环特性的高速比较器604C、604D，待测信号输出模块600输出未经过低通滤波器601的电压信号605和零电流偏置电压信号，604A与604B分别为需保护电压阈值的高、低限电压值，其与电压信号605经过高速比较器604C、604D输出到多路选择器604E的控制端C1、C2，电压信号605经过低通滤波器601的电压信号606输入到多路选择器604E的输入端S2，多路选择器604E输出检测信号，此时电压与待测电流变化示意图如图7所示，曲线701为602管脚的电压随流经导体的待测电流极性及大小变化，直线702为零电流偏置电压信号，705和706对应的是电流阈值条件下的输出电压阈值信号，当流经芯片导体的待测电流超过阈值703或704时，检测信号输出的不再是零电流偏置信号，而变成了待测电流超过阈值的指示信号，指示信号电压值与信号输出管脚的电压信号呈相反的方向，即：待测电流值正向超过阈值时，指示信号为高电平；待测电流值反向超过阈值时，指示信号为低电平。
通过上述两个实施例可以看出，通过改变检测信号输出管脚和零电流偏置电压信号管脚输出的曲线特性，实现了管脚复用的功能。
Claims (3)
1.一种应用于电流传感器芯片的管脚复用系统，其包括电流传感器芯片，其特征在于，所述电流传感器芯片内设置有待测信号输出模块和低通滤波器，所述电流传感器芯片内还设置有电压处理模块，所述待测信号输出模块的一个输出端连接低通滤波器的输入端和所述电压处理模块的一个输入端，所述低通滤波器的输出端为检测信号输出管脚，所述待测信号输出模块的另一个输出端连接所述电压处理模块的另一个输入端，所述电压处理模块的输出端为零电流偏置电压信号管脚；所述电压处理模块包括两个比较器和一个多路选择器，其中一个所述比较器的两个输入端分别输入需保护电压阈值的高限电压值和零电流偏置电压信号，另一个所述比较器的两个输入端分别输入需保护电压阈值的低限电压值和零电流偏置电压信号，两个所述比较器的输出端分别连接多路选择器的控制输入端，当流经所述电流传感器芯片的待测电流超过阈值时，所述电流传感器芯片的检测信号输出管脚或零电流偏置电压信号管脚输出待测电流超过阈值的指示信号。
2.一种应用于电流传感器芯片的管脚复用系统，其包括电流传感器芯片，其特征在于，所述电流传感器芯片内设置有待测信号输出模块和低通滤波器，所述电流传感器芯片内还设置有电压处理模块，所述待测信号输出模块的一个输出端连接低通滤波器的输入端和所述电压处理模块的一个输入端，所述低通滤波器的输出端连接所述电压处理模块的另一个输入端，所述电压处理模块的输出端为检测信号输出管脚，所述待测信号输出模块的另一个输出端为零电流偏置电压信号管脚，所述电压处理模块包括两个比较器和一个多路选择器，其中一个所述比较器的两个输入端分别输入需保护电压阈值的高限电压值和未经过低通滤波器的电压信号，另一个所述比较器的两个输入端分别输入需保护电压阈值的低限电压值和未经过低通滤波器的电压信号，两个所述比较器的输出端分别连接多路选择器的控制输入端，当流经所述电流传感器芯片的待测电流超过阈值时，所述电流传感器芯片的检测信号输出管脚或零电流偏置电压信号管脚输出待测电流超过阈值的指示信号。
3.根据权利要求1或2所述的一种应用于电流传感器芯片的管脚复用系统，其特征在于，所述比较器为带滞环特性的高速比较器。
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