CN109358226B - 电流传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电流传感器，包括电流感测电阻、第一晶体管、第二晶体管、偏压电压产生电路以及电流镜。第一晶体管的第一端耦接至电流感测电阻的第一端。第二晶体管的第一端耦接至电流感测电阻的第二端。偏压电压产生电路提供第一偏压电压至第一晶体管的控制端，以及提供第二偏压电压至第二晶体管的控制端。其中，第一偏压电压与第二偏压电压相依于第一输入端的电压或是第二输入端的电压。电流镜的二电流端分别耦接至第二晶体管的第二端与第一晶体管的第二端。

Description

电流传感器
技术领域
本发明涉及一种电子电路，且特别涉及一种电流传感器。
背景技术
依照设计需求，电子电路的某个目标电压(或是目标电流)可能需要被监视。举例来说，为了避免某个功率路径发生过电流(overcurrent)事件，一个电阻与一个电压比较器可以被配置于这个功率路径中。此电阻可以将这个功率路径的电流值转换为电压值，而此电压比较器可以检测此电阻的电压值(电阻两端的电压差)。在一般电压比较器的输入级中，输入级晶体管的栅极被用来作为电压比较器的输入端。在高压应用中，电压比较器的输入电压的摆幅(变动范围)是很大的，亦即输入级晶体管(例如N-型金属氧化物半导体(N-type metal oxide semiconductor，简称NMOS)晶体管)的栅源电压(栅极与源极之间的电压差)可能会很大。
发明内容
本发明提供一种电流传感器，以进行电流感测。
本发明的实施例提供一种电流传感器。所述电流传感器包括电流感测电阻、第一晶体管、第二晶体管、偏压电压产生电路以及电流镜。电流感测电阻的第一端与第二端分别耦接至电流传感器的第一输入端与第二输入端。第一晶体管的第一端耦接至电流传感器的第一输入端。第一晶体管的第二端耦接至电流传感器的输出端。第二晶体管的第一端耦接至电流传感器的第二输入端。偏压电压产生电路耦接至第一晶体管的控制端，以提供第一偏压电压。偏压电压产生电路耦接至第二晶体管的控制端，以提供第二偏压电压。其中，第一偏压电压与第二偏压电压相依于电流传感器的第一输入端的电压或是电流传感器的第二输入端的电压。电流镜的第一电流端耦接至第二晶体管的第二端。电流镜的第二电流端耦接至第一晶体管的第二端。
基于上述，本发明诸实施例所述电流传感器的输入端的电压被送至晶体管的非控制端。电流传感器的偏压产生电路所产生的两偏压相依于电流传感器两输入端的电压之一，使得电流传感器的两输入级晶体管的源栅跨压被控制在小摆幅。优点是此电流传感器可以用来检测大电压范围，例如可应用在通用串行总线(Universal Serial Bus，简称USB)电力输送(power delivery，简称PD)3.0的领域中，用以检测流经电源22V或更高的电源的电流路径是否过电流，然不限于此。当电流由电流传感器的第一输入端流向电流传感器的第二输入端时，第一输入端的电压大于第二输入端的电压，此时连接第一输入端的晶体管的源栅电压会大于连接第二输入端的晶体管的源栅电压，使得流经连接第一输入端的晶体管的电流大于流经连接第二输入端的晶体管的电流。此时连接第一输入端的晶体管会导通而将电流传感器的输出端的电压拉高。
当电流由电流传感器的第二输入端流向电流传感器的第一输入端时，第一输入端的电压小于第二输入端的电压，此时连接第二输入端的晶体管的源栅电压会大于连接第一输入端的晶体管的源栅电压，使得流经连接第二输入端的晶体管的电流大于流经连接第一输入端的晶体管的电流。此时连接第二输入端的晶体管会导通，进而使得电流镜将电流传感器的输出端的电压拉低。因此，所述电流传感器可以进行电流感测。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是依照本发明的一实施例所绘示的一种电流传感器的电路方块(circuitblock)示意图。
图2是依照本发明的一实施例说明图1所示偏压电压产生电路以及电流镜的电路示意图。
图3是依照本发明的另一实施例所绘示的一种电流传感器的电路方块示意图。
图4是依照本发明的一实施例说明图3所示偏压电压产生电路、电流镜以及阈电路的电路示意图。
图5是依照本发明的又一实施例所绘示的一种电流传感器的电路方块示意图。
图6是依照本发明的一实施例说明图5所示偏压电压产生电路、电流镜以及校正电路的电路示意图。
图7是依照本发明的再一实施例所绘示的一种电流传感器的电路方块示意图。
【符号说明】
100：电压比较器
110：晶体管
120：晶体管
130：偏压电压产生电路
131：晶体管
132：电流源
140：电流镜
141、142：晶体管
300：电压比较器
350：阈电路
351、352：开关
353：电流源
354：控制器
500：电压比较器
560：校正电路
561、562、SW：开关
563：电流源
564：控制器
700：电压比较器
CSN：第二输入端
CSP：第一输入端
GND：接地电压
Ia、Ib、IS、It：电流
OCP：输出端
Ra、Rb：电阻
RS：电流感测电阻
Va、Vb：偏压电压
Vc、Vcb：控制信号
Vs：电压
Vt、Vtb：控制信号
具体实施方式
在本申请说明书全文(包括权利要求书)中所使用的“耦接(或连接)”一词可指任何直接或间接的连接手段。举例而言，若文中描述第一装置耦接(或连接)于第二装置，则应该被解释成该第一装置可以直接连接于该第二装置，或者该第一装置可以通过其他装置或某种连接手段而间接地连接至该第二装置。另外，凡可能之处，在图式及实施方式中使用相同标号的元件/构件/步骤代表相同或类似部分。不同实施例中使用相同标号或使用相同用语的元件/构件/步骤可以相互参照相关说明。
图1是依照本发明的一实施例所绘示的一种电流传感器的电路方块(circuitblock)示意图。图1所示电流传感器包括电压比较器100以及电流感测电阻RS。电压比较器100包括晶体管110、晶体管120、偏压电压产生电路130以及电流镜140。晶体管110的第一端(例如源极)耦接至电流传感器的第一输入端CSP。晶体管120的第一端(例如源极)耦接至电流传感器的第二输入端CSN。晶体管120的第二端(例如漏极)耦接至电流镜140的第一电流端(例如主电流端)。晶体管110的第二端(例如漏极)耦接至电流传感器的输出端OCP与电流镜140的第二电流端(例如仆电流端)。晶体管110的控制端(例如栅极)耦接至偏压电压产生电路130以接收偏压电压Va。晶体管120的控制端(例如栅极)耦接至偏压电压产生电路130以接收偏压电压Vb。在图1所示实施例中，晶体管110与晶体管120是P-型金属氧化物半导体(P-type metal oxide semiconductor，简称PMOS)晶体管。
在图1所示应用情境中，电流传感器的第一输入端CSP与第二输入端CSN分别被耦接至电流感测电阻RS的不同端。电流感测电阻RS与电压比较器100可以视为一个电流传感器。当电流IS流经电流感测电阻RS时，电流感测电阻RS的两端(即第一输入端CSP与第二输入端CSN)会出现电压差。举例来说，当电流IS由第一输入端CSP流向第二输入端CSN时，第一输入端CSP的电压大于第二输入端CSN的电压。当电流IS由第二输入端CSN流向第一输入端CSP时，第一输入端CSP的电压小于第二输入端CSN的电压。电压比较器100可以比较第一输入端CSP与第二输入端CSN的电压，并将比较结果反应于电流传感器的输出端OCP。
偏压电压产生电路130耦接至晶体管110的控制端，以提供偏压电压Va。偏压电压产生电路130耦接至晶体管120的控制端，以提供偏压电压Vb。偏压电压Va与偏压电压Vb相依于第一输入端CSP的电压或是第二输入端CSN的电压。例如，偏压电压Va与偏压电压Vb相依于第一输入端CSP的电压与第二输入端CSN的二者之一。因为偏压电压Va与偏压电压Vb相关于第一输入端CSP的电压或是第二输入端CSN的电压，所以输入级晶体管(晶体管110与晶体管120)的源栅电压(源极与栅极之间的电压差)可以被控制在小摆幅(小变动范围)。
偏压电压Va与偏压电压Vb可以依照设计需求来决定。举例来说，在一些实施例中，偏压电压Va可以是第一输入端CSP的电压减去晶体管110的阈电压(threshold voltage)后的一个差值，和/或者偏压电压Vb可以是第二输入端CSN的电压减去晶体管120的阈电压后的一个差值。在一些应用情境中，偏压电压Va可以相同于偏压电压Vb。
在图1所示实施例中，电压比较器100的输入端的电压被送至输入级晶体管的非控制端。例如，第一输入端CSP的电压被送至晶体管110的第一端(例如源极)，而第二输入端CSN的电压被送至晶体管120的第一端(例如源极)。假设偏压电压Va相同于偏压电压Vb，并且假设晶体管110与晶体管120的尺寸相同，当电流IS由第一输入端CSP流向第二输入端CSN时，第一输入端CSP的电压大于第二输入端CSN的电压，此时晶体管110的源栅电压会大于晶体管120的源栅电压，使得流经晶体管110的电流大于流经晶体管120的电流。此时晶体管110会导通(turn on)而拉高电流传感器的输出端OCP的电压。当电流IS由第二输入端CSN流向第一输入端CSP时，第一输入端CSP的电压小于第二输入端CSN的电压，此时晶体管120的源栅电压会大于晶体管110的源栅电压，使得流经晶体管120的电流大于流经晶体管110的电流。此时晶体管120会导通使得电流镜140拉低电流传感器的输出端OCP的电压。因此，所述电压比较器100可以进行电压比较，亦即图1所示电流传感器进行电流感测。在一实施例中，所述电压比较器100也可称为电流比较器，其可以进行第一输入端CSP与第二输入端CSN的电流比较。
图2是依照本发明的一实施例说明图1所示偏压电压产生电路130以及电流镜140的电路示意图。在图2所示实施例中，电流镜140包括晶体管141以及晶体管142。晶体管141的第一端(例如源极)耦接至接地电压GND。晶体管141的第二端(例如漏极)耦接至电流镜140的仆电流端，亦即耦接至晶体管110的第二端。晶体管142的第一端(例如源极)耦接至接地电压GND。晶体管142的第二端(例如漏极)耦接至电流镜140的主电流端。晶体管142的控制端(例如栅极)耦接至晶体管142的第二端与晶体管141的控制端(例如栅极)。在图2所示实施例中，晶体管141以及晶体管142是NMOS晶体管。
在图2所示实施例中，偏压电压产生电路130包括电阻Ra、电阻Rb、晶体管131以及电流源132。晶体管131的第一端(例如源极)耦接至第一输入端CSP或是第二输入端CSN。
晶体管131的第二端(例如漏极)耦接至晶体管131的控制端(例如栅极)与电流源132。因此，晶体管131、晶体管110与晶体管120可以被视为一个电流镜。电阻Ra的第一端耦接至晶体管110的控制端，以提供偏压电压Va。电阻Ra的第二端耦接至晶体管131的控制端。电阻Rb的第一端耦接至晶体管120的控制端，以提供偏压电压Vb。电阻Rb的第二端耦接至晶体管131的控制端。在图2所示实施例中，电阻Ra与电阻Rb的阻值设定为相同。在不考虑漏电流的情况下，亦即如果电阻Ra与电阻Rb没有电流，则Va＝Vb＝Vs，其中Vs表示晶体管131的控制端的电压。
在图2所示应用情境中，假设电流由第一输入端CSP经由电流感测电阻RS流向第二输入端CSN时，第二输入端CSN的电压是第一输入端CSP的电压减去电流感测电阻RS的压降，亦即CSN＝CSP–IS*RS。假设Vsg1表示晶体管110的源栅电压，以及Vsg2表示晶体管120的源栅电压，则Vsg1＝CSP–Va，而Vsg2＝CSN–Vb。在不考虑漏电流的情况下，电阻Ra与电阻Rb没有电流，因此Va＝Vb＝Vs。当电流IS由第一输入端CSP流向第二输入端CSN时，第一输入端CSP的电压大于第二输入端CSN的电压，此时晶体管110的源栅电压Vsg1会大于晶体管120的源栅电压Vsg2，使得流经晶体管110的电流Ia大于流经晶体管120的电流Ib。此时晶体管110会导通(turn on)而拉高电压比较器100的输出端OCP的电压。当电流IS由第二输入端CSN流向第一输入端CSP时，第一输入端CSP的电压小于第二输入端CSN的电压，此时晶体管120的源栅电压Vsg2会大于晶体管110的源栅电压Vsg1，使得流经晶体管120的电流Ib大于流经晶体管110的电流Ia。此时晶体管120会导通使得电流镜140拉低电压比较器100的输出端OCP的电压。
在一实施例中，图1与图2中所示的电流传感器更可应用在USB PD 3.0的领域中，用以检测流经电源22V或更高的电源的电流路径是否过电流，在此应用中，晶体管110、晶体管120以及晶体管131须选用高压元件方可承受22V以上的高压。也就是说，晶体管110、晶体管120以及晶体管131的选用须对应于其所承受的电压大小，才不至于被损毁。在一实施例中，图1与图2中所示的电流感测电阻RS可为mΩ等级，例如5mΩ、10mΩ或20mΩ。
图3是依照本发明的另一实施例所绘示的一种电流传感器的电路方块示意图。图3所示电流传感器包括电压比较器300以及电流感测电阻RS。电压比较器300包括晶体管110、晶体管120、偏压电压产生电路130、电流镜140以及阈电路350。图3所示晶体管110、晶体管120、偏压电压产生电路130与电流镜140可以参照图1所示晶体管110、晶体管120、偏压电压产生电路130与电流镜140的相关说明，故不再赘述。阈电路350的第一端耦接至晶体管110的控制端。阈电路350的第二端耦接至晶体管120的控制端。阈电路350可以决定电压比较器300的阈电压。当第一输入端CSP的电压与第二输入端CSN的二者的电压差小于电压比较器300的阈电压时，输出端OCP的电压会维持于低逻辑电平。当第一输入端CSP的电压与第二输入端CSN的二者的电压差大于电压比较器300的阈电压时，输出端OCP的电压会从低逻辑电平转态至高逻辑电平。
图4是依照本发明的一实施例说明图3所示偏压电压产生电路130、电流镜140以及阈电路350的电路示意图。图4所示晶体管110、晶体管120、偏压电压产生电路130与电流镜140可以参照图2所示晶体管110、晶体管120、偏压电压产生电路130与电流镜140的相关说明，故不再赘述。在图4所示实施例中，阈电路350包括开关351、开关352、电流源353以及控制器354。开关351的控制端耦接至控制信号Vtb。开关351的第一端耦接至电流源353。开关351的第二端耦接至阈电路350的第一端，亦即耦接至晶体管110的控制端。开关352的控制端耦接至控制信号Vt。开关352的第一端耦接至电流源353。开关352的第二端耦接至阈电路350的第二端，亦即耦接至晶体管120的控制端。控制器354耦接至开关351的控制端，以提供控制信号Vtb。控制器354耦接至开关352的控制端，以提供控制信号Vt。基于控制器354的控制，开关351与开关352没有同时导通。
第二输入端CSN的电压是第一输入端CSP的电压减去电流感测电阻RS的压降，亦即CSN＝CSP–IS*RS。假设Vsg1表示晶体管110的源栅电压，以及Vsg2表示晶体管120的源栅电压，则Vsg1＝CSP–Va，而Vsg2＝CSN–Vb。在不考虑漏电流的情况下，如果电阻Ra与电阻Rb没有电流，则Va＝Vb＝Vs。在此，电阻Ra的阻值被设定为相同于电阻Rb的阻值。控制器354可以控制开关351与开关352的导通状态，以便让电流源353选择性的对电阻Ra或电阻Rb抽取电流。除此之外，控制器354可以控制电流源353的电流量，以决定电压比较器300的阈电压。
为了方便说明，在此假设电流由第一输入端CSP经由电流感测电阻RS流向第二输入端CSN时，则第一输入端CSP的电压大于第二输入端CSN的电压，因此控制器354导通开关352并且截止开关351。当开关352导通时，电流源353经由开关352对电阻Rb抽取电流It，使得偏压电压Vb降为Vs–It*Rb。因此，在第一输入端CSP的电压等于第二输入端CSN的电压的情况下(亦即流经电流感测电阻RS的电流IS为0)，晶体管110的源栅电压Vsg1小于晶体管120的源栅电压Vsg2，亦即输出端OCP的电压会维持于低逻辑电平。在一实施例中，随着电流IS的增加，相较于第一输入端CSP的电压而言，第二输入端CSN的电压会逐渐降低。亦即，随着电流IS的增加，相较于晶体管110的源栅电压Vsg1而言，晶体管120的源栅电压Vsg2会逐渐降低。当晶体管110的源栅电压Vsg1不再小于晶体管120的源栅电压Vsg2时，可视为第一输入端CSP的电压与第二输入端CSN的二者的电压差已经到达电压比较器300的阈电压。当源栅电压Vsg1大于源栅电压Vsg2时，CSP–Va>CSN–Vb，亦即CSP–Vs>(CSP–IS*RS)–(Vs–It*Rb)。由此可知，当第一输入端CSP与第二输入端CSN二者的电压差已经到达电压比较器300的阈电压时，IS*RS>It*Rb，此时输出端OCP的电压会从低逻辑电平转态至高逻辑电平。因为上述电流IS与电流感测电阻RS都已是预先决定的数值，因此电路设计者可藉由选定It与Rb(或Ra)的大小，来决定电压比较器300的阈电压。
须注意的是，前段说明内容是基于“电流由第一输入端CSP经由电流感测电阻RS流向第二输入端CSN时，第一输入端CSP的电压大于第二输入端CSN的电压”的假设。在其他实施例中，当电流由第二输入端CSN经由电流感测电阻RS流向第一输入端CSP时，第二输入端CSN的电压大于第一输入端CSP的电压，控制器354导通开关351并且截止开关352。当开关351导通时，电流源353经由开关351对电阻Ra抽取电流It，使得偏压电压Va降为Vs–It*Ra。因此，当第一输入端CSP与第二输入端CSN二者的电压差已经到达电压比较器300的阈电压时，IS*RS>It*Ra，此时输出端OCP的电压会从高逻辑电平转态至低逻辑电平(此时输出端OCP的电压信号为负逻辑)。因为上述电流IS与电流感测电阻RS都已是预先决定的数值，因此电路设计者可藉由选定It与Ra(或Rb)的大小，来决定电压比较器300的阈电压。
在一实施例中，当图3与图4中所示的电流传感器应用在USB PD 3.0的领域中，用以检测流经电源22V或更高的电源的电流路径是否过电流，晶体管110、晶体管120、晶体管131、晶体管351以及晶体管352须选用高压元件方可承受22V以上的高压。也就是说，晶体管110、晶体管120以及晶体管131、晶体管351以及晶体管352的选用须对应于其所承受的电压大小，才不至于被损毁。
图5是依照本发明的又一实施例所绘示的一种电压比较器500的电路方块示意图。图3所示电流传感器包括电压比较器500以及电流感测电阻RS。电压比较器500包括晶体管110、晶体管120、偏压电压产生电路130、电流镜140以及校正电路560。图5所示晶体管110、晶体管120、偏压电压产生电路130与电流镜140可以参照图1所示晶体管110、晶体管120、偏压电压产生电路130与电流镜140的相关说明，故不再赘述。校正电路560的第一端耦接至晶体管110的控制端。校正电路560的第二端耦接至晶体管120的控制端。校正电路560可以校正/补偿因为工艺漂移(工艺变异)所导致的晶体管误差。
在初始化期间，第一输入端CSP须被直接连接至第二输入端CSN，使得第一输入端CSP的电压等于第二输入端CSN的电压。在一实施例中，可藉由导通一开关SW来连接第一输入端CSP与第二输入端CSN。在初始化期间，校正电路560可以选择性地调整偏压电压Va和/或偏压电压Vb，同时检查电压比较器500的输出端OCP是否发生转态事件。当输出端OCP发生转态事件时，校正电路560可以记录在当下偏压电压Va和/或偏压电压Vb所相关的校正参数。在正常操作期间，开关SW则不导通，校正电路560可以依照所述校正参数来调整偏压电压Va和/或偏压电压Vb，以校正/补偿因为工艺漂移(工艺变异)所导致的晶体管误差。
图6是依照本发明的一实施例说明图5所示偏压电压产生电路130、电流镜140以及校正电路560的电路示意图。图6所示晶体管110、晶体管120、偏压电压产生电路130与电流镜140可以参照图2所示晶体管110、晶体管120、偏压电压产生电路130与电流镜140的相关说明，故不再赘述。在图6所示实施例中，校正电路560包括开关561、开关562、电流源563以及控制器564。开关561的控制端耦接至控制信号Vcb。开关561的第一端耦接至电流源563。开关561的第二端耦接至校正电路560的第一端，亦即耦接至晶体管110的控制端。开关562的控制端耦接至控制信号Vc。开关562的第一端耦接至电流源563。开关562的第二端耦接至校正电路560的第二端，亦即耦接至晶体管120的控制端。
控制器564耦接至开关561的控制端，以提供控制信号Vcb。控制器564耦接至开关562的控制端，以提供控制信号Vc。基于控制器564的控制，开关561与开关562没有同时导通。控制器564耦接至电流源563，以设定电流源563的电流。控制器564耦接至电压比较器500的输出端OCP，以检查转态事件。
详而言之，在初始化期间，第一输入端CSP须被直接连接至第二输入端CSN，使得第一输入端CSP的电压等于第二输入端CSN的电压。在一实施例中，可藉由导通一开关SW来连接第一输入端CSP与第二输入端CSN。在不考虑漏电流的情况下，如果电阻Ra与电阻Rb没有电流，则Va＝Vb＝Vs。在初始化期间，控制器564选择性地导通开关561或开关562，以及选择性地设定电流源563的电流，以便于检查电压比较器500的输出端OCP是否发生该转态事件。举例来说，控制器564导通开关561并截止开关562，使得电流源563可以对电阻Ra抽取电流。在开关561为导通的期间，控制器564控制电流源563以改变电流源563的电流，直到输出端OCP发生转态事件。在开关561为导通的期间，若在电流源563的电流的调整范围内输出端OCP都没有发生转态事件，则控制器564可以截止开关561并导通开关562，使得电流源563可以对电阻Rb抽取电流。在开关562为导通的期间，控制器564控制电流源563以改变电流源563的电流，直到输出端OCP发生转态事件。
在电压比较器500的输出端OCP发生转态事件后，初始化期间可以被结束，开关SW则不导通，使得第一输入端CSP与第二输入端CSN之间的直接连接可以被解除。当输出端OCP发生转态事件时，控制器564可以将在当下开关561的导通状态、开关562的导通状态以及电流源563的电流设定状态记录至校正参数。在正常操作期间，开关SW则不导通，控制器564可以依照校正参数去控制开关561的导通状态、开关562的导通状态以及电流源563的电流设定状态。
举例来说，在初始化期间，假设在“开关562为导通”以及“电流源563的电流为Ic”的情况下，输出端OCP发生了转态事件。所谓转态事件，是指输出端OCP的电压从低逻辑电平转为高逻辑电平，或是从高逻辑电平转为低逻辑电平。此时，因为电流源563经由开关562对电阻Rb抽取电流Ic，使得偏压电压Vb降为Vs–Ic*Rb。控制器564可以将“开关561为截止”、“开关562为导通”以及“电流源563的电流为Ic”记录至校正参数。在正常操作期间，依照所述校正参数，控制器564可以保持截止开关561，保持导通开关562，以及使电流源563的电流保持为Ic。
在一实施例中，当图5与图6中所示的电流传感器应用在USB PD 3.0的领域中，用以检测流经电源22V或更高的电源的电流路径是否过电流，晶体管110、晶体管120、晶体管131、晶体管561以及晶体管562须选用高压元件方可承受22V以上的高压。也就是说，晶体管110、晶体管120以及晶体管131、晶体管561以及晶体管562的选用须对应于其所承受的电压大小，才不至于被损毁。
图7是依照本发明的再一实施例所绘示的一种电压比较器700的电路方块示意图。图7所示电流传感器包括电压比较器700以及电流感测电阻RS。电压比较器700包括晶体管110、晶体管120、偏压电压产生电路130、电流镜140、阈电路350以及校正电路560。图7所示晶体管110、晶体管120、偏压电压产生电路130与电流镜140可以参照图1至图6所示晶体管110、晶体管120、偏压电压产生电路130与电流镜140的相关说明，图7所示阈电路350可以参照图3至图4所示阈电路350的相关说明，图7所示校正电路560可以参照图5至图6所示校正电路560的相关说明，故不再赘述。图7的电压比较器700在初始化期间，先藉由导通一开关SW来连接第一输入端CSP与第二输入端CSN，此时仅有校正电路560运作以当输出端OCP发生转态事件时，记录当下校正电路560中的开关的导通状态以及电流源的电流设定状态至校正参数。当初始化期间结束时，开关SW则不导通，使得第一输入端CSP与第二输入端CSN之间的直接连接可以被解除，此时阈电路350运作在一正常操作期间，而校正电路560依照先前记录的校正参数去控制校正电路560中的开关的导通状态以及电流源的电流设定状态。
综上所述，本发明诸实施例所述电流传感器包括电压比较器以及电流感测电阻。电流感测电阻的第一端与第二端分别耦接至电流传感器的第一输入端与第二输入端。电流传感器的输入端的电压被送至输入级晶体管的非控制端(非栅极)。电流传感器的偏压产生电路所产生的两偏压相依于电流传感器两输入端的电压之一，使得电流传感器的两输入级晶体管的源栅跨压被控制在小摆幅。优点是此电流传感器可以用来检测大电压范围，例如可应用在USBPD3.0的领域中，用以检测流经电源22V或更高的电源的电流路径是否过电流，然不限于此。当电流IS由第一输入端CSP流向第二输入端CSN时，电流感测的第一输入端CSP的电压大于电流传感器的第二输入端CSN的电压，此时晶体管110的源栅电压会大于晶体管120的源栅电压，使得流经晶体管110的电流大于流经晶体管120的电流。此时晶体管110会导通而将电流传感器的输出端OCP的电压拉高。当电流IS由第二输入端CSN流向第一输入端CSP时，电流感测的第一输入端CSP的电压小于电流传感器的第二输入端CSN的电压，此时晶体管120的源栅电压会大于晶体管110的源栅电压，使得流经晶体管120的电流大于流经晶体管110的电流。此时晶体管120会导通，进而使得电流镜140将电流传感器的输出端OCP的电压拉低。因此，所述电流传感器可以进行电流感测。
虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视所附权利要求书界定范围为准。

Claims (12)

1.一种电流传感器，包括：
电流感测电阻，具有第一端与第二端分别耦接至该电流传感器的第一输入端与第二输入端；
第一晶体管，具有第一端、第二端与控制端，其中该第一晶体管的该第一端耦接至该电流传感器的该第一输入端，该第一晶体管的该第二端耦接至该电流传感器的输出端；
第二晶体管，具有第一端、第二端与控制端，其中该第二晶体管的该第一端耦接至该电流传感器的该第二输入端；
偏压电压产生电路，耦接至该第一晶体管的该控制端以提供第一偏压电压，以及耦接至该第二晶体管的该控制端以提供第二偏压电压，其中该第一偏压电压与该第二偏压电压相依于该电流传感器的该第一输入端的电压或是该电流传感器的该第二输入端的电压；以及
电流镜，具有第一电流端与第二电流端，其中该电流镜的该第一电流端耦接至该第二晶体管的该第二端，该电流镜的该第二电流端耦接至该第一晶体管的该第二端，
其中该偏压电压产生电路包括：
第五晶体管，具有第一端、第二端与控制端，其中该第五晶体管的该第一端耦接至该电流传感器的该第一输入端或是该电流传感器的该第二输入端，以及该第五晶体管的该第二端耦接至该第五晶体管的该控制端；
电流源，耦接至该第五晶体管的该第二端；
第一电阻，具有第一端与第二端，其中该第一电阻的该第一端耦接至该第一晶体管的该控制端以提供该第一偏压电压，以及该第一电阻的该第二端耦接至该第五晶体管的该控制端；以及
第二电阻，具有第一端与第二端，其中该第二电阻的该第一端耦接至该第二晶体管的该控制端以提供该第二偏压电压，以及该第二电阻的该第二端耦接至该第五晶体管的该控制端。
2.如权利要求1所述的电流传感器，其中该第一偏压电压与该第二偏压电压相依于该第一输入端的电压与该第二输入端的二者之一。
3.如权利要求2所述的电流传感器，其中该第一偏压电压为该第一输入端的电压减去该第一晶体管的阈电压后的差值，或者该第二偏压电压为该第二输入端的电压减去该第二晶体管的阈电压后的差值。
4.如权利要求1所述的电流传感器，其中该电流镜的该第一电流端为主电流端，以及该电流镜的该第二电流端为仆电流端。
5.如权利要求4所述的电流传感器，其中该电流镜包括：
第三晶体管，具有第一端、第二端与控制端，其中该第三晶体管的该第一端耦接至接地电压，该第三晶体管的该第二端耦接至该仆电流端；以及
第四晶体管，具有第一端、第二端与控制端，其中该第四晶体管的该第一端耦接至该接地电压，该第四晶体管的该第二端耦接至该主电流端，该第四晶体管的该控制端耦接至该第四晶体管的该第二端与该第三晶体管的该控制端。
6.如权利要求1所述的电流传感器，还包括：
阈电路，具有第一端与第二端，其中该阈电路的该第一端耦接至该第一晶体管的该控制端，以及该阈电路的该第二端耦接至该第二晶体管的该控制端。
7.如权利要求6所述的电流传感器，其中该阈电路包括：
电流源；
第一开关，具有第一端、第二端与控制端，其中该第一开关的该控制端耦接至第一控制信号，该第一开关的该第一端耦接至该电流源，以及该第一开关的该第二端耦接至该阈电路的该第一端；
第二开关，具有第一端、第二端与控制端，其中该第二开关的该控制端耦接至第二控制信号，该第二开关的该第一端耦接至该电流源，以及该第二开关的该第二端耦接至该阈电路的该第二端；以及
控制器，耦接至该第一开关的该控制端以提供该第一控制信号，以及耦接至该第二开关的该控制端以提供该第二控制信号。
8.如权利要求7所述的电流传感器，其中该第一开关与该第二开关没有同时导通。
9.如权利要求1所述的电流传感器，还包括：
校正电路，具有第一端与第二端，其中该校正电路的该第一端耦接至该第一晶体管的该控制端，以及该校正电路的该第二端耦接至该第二晶体管的该控制端。
10.如权利要求9所述的电流传感器，其中该校正电路包括：
电流源；
第一开关，具有第一端、第二端与控制端，其中该第一开关的该控制端耦接至第一控制信号，该第一开关的该第一端耦接至该电流源，以及该第一开关的该第二端耦接至该校正电路的该第一端；
第二开关，具有第一端、第二端与控制端，其中该第二开关的该控制端耦接至第二控制信号，该第二开关的该第一端耦接至该电流源，以及该第二开关的该第二端耦接至该校正电路的该第二端；以及
控制器，耦接至该电流源以设定该电流源的电流，耦接至该第一开关的该控制端以提供该第一控制信号，耦接至该第二开关的该控制端以提供该第二控制信号，以及耦接至该电流传感器的该输出端以检查转态事件。
11.如权利要求10所述的电流传感器，其中
在初始化期间，该控制器选择性地导通该第一开关或该第二开关，以及选择性地设定该电流源的该电流，以便于检查该电流传感器的该输出端是否发生该转态事件；
当该电流传感器的该输出端发生该转态事件时，该控制器将在当下该第一开关的导通状态、该第二开关的导通状态以及该电流源的电流设定状态记录至校正参数；以及
在正常操作期间，该控制器依照该校正参数控制该第一开关的该导通状态、该第二开关的该导通状态以及该电流源的该电流设定状态。
12.如权利要求10所述的电流传感器，其中在初始化期间，该电流传感器的该第一输入端被直接连接至该电流传感器的该第二输入端，使得该第一输入端的电压等于该第二输入端的电压。
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