CN116087607A - 电流检测装置及其方法、低压差线性稳压器及电子设备 - Google Patents

电流检测装置及其方法、低压差线性稳压器及电子设备 Download PDF

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CN116087607A
CN116087607A CN202211590230.9A CN202211590230A CN116087607A CN 116087607 A CN116087607 A CN 116087607A CN 202211590230 A CN202211590230 A CN 202211590230A CN 116087607 A CN116087607 A CN 116087607A
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Abstract

本申请涉及一种电流检测装置及其方法、低压差线性稳压器及电子设备，属于电子电路技术领域。该电流检测装置包括：电流采样电路、电流检测电路；电流采样电路，用于对负载电流进行采样，得到目标采样电流；电流检测电路与所述电流采样电路连接，所述电流检测电路，用于检测所述目标采样电流产生的振荡信号在指定时间内的振荡周期数；其中，所述振荡周期数用于表征所述目标采样电流的大小。本申请基于TDC(Time Digital Converter，时间数字转换器)原理，将检测目标采样电流转换为检测振荡周期数(Counter)，从而实现电流检测，无需通过片外电阻和ADC即可实现电流的检测，具有面积小，响应时间快等优点。

Description

电流检测装置及其方法、低压差线性稳压器及电子设备
技术领域
本申请属于电子电路技术领域，具体涉及一种电流检测装置及其方法、5低压差线性稳压器及电子设备。
背景技术
随着芯片的发展，小芯片(chiplet)技术在SOC(System On Chip，系统级芯片，也称片上系统)芯片中的应用越来越广泛，如在CPU(Central Processing Unit，中央处理器)应用中，多个小芯片在基板上通过高速互联0PHY芯片实现连接，从而满足各类大型服务器的应用需求。CPU中包含各
类大电流负载，如L3缓存(即三级缓存)、DDR(Double Data Rate，双倍速率)、PCIE(Peripheral Component Interconnect Express，高速串行计算机扩展总线)接口、互联PHY等，这些大电流负载往往通过片上LDO(Low Dropout Voltage regulator，低压差线性稳压器)供电，实现电压独立调节及5噪声隔离。
在CPU功耗预测系统中，需要对各个大电流负载的电流进行检测。现有的基于LDO的电流检测电路，如图1所示，包含LDO及电流镜像单元、电流检测单元。利用LDO及镜像单元对输出电流Iout进行准确镜像，得到
镜像电流Isense，之后将镜像电流Isense注入到电流检测单元中，利用电阻0完成电流到电压的转变，最终通过高精度ADC(Analog Digital Converter，
模数转换器)完成电压的检测。
但是该检测方案需要额外的片外电阻来完成电流到电压的转换，会占用基板的走线资源；且需要高精度的ADC，这会导致芯片的面积变大且响应时间变长。
发明内容
鉴于此，本申请的目的在于提供一种电流检测装置及其方法、低压差线性稳压器及电子设备，以改善现有电流检测装置需要额外的片外电阻来完成电流到电压的转换，会占用基板的走线资源，以及需要高精度的ADC，导致芯片的面积变大且响应时间变长的问题。
本申请的实施例是这样实现的：
第一方面，本申请实施例提供了一种电流检测装置，包括：电流采样电路和电流检测电路；电流采样电路，用于对负载电流进行采样，得到目标采样电流；电流检测电路，与所述电流采样电路连接，所述电流检测电路，用于检测所述目标采样电流产生的振荡信号在指定时间内的振荡周期数；其中，所述振荡周期数用于表征所述目标采样电流的大小。
本申请实施例中，基于TDC(Time Digital Converter，时间数字转换器)原理，将检测目标采样电流转换为检测振荡周期数(Counter)，从而实现电流检测，无需通过片外电阻和ADC即可实现电流的检测，具有面积小，响应时间快等优点。
结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述电流检测电路包括：N级差分环形振荡器、第一计数器、第二计数器和译码；N级差分环形振荡器，用于基于所述目标采样电流产生N路振荡信号，N为大于等于2的正整数，每一路所述振荡信号包含相位差相差90度的2个差分信号；第一计数器，用于统计所述N路振荡信号中的任一路振荡信号，在所述指定时间内出现过指定边沿的次数，以得到在所述指定时间内的整数倍振荡周期数；第二计数器，用于统计在所述指定时间内检测到所述N路振荡信号的相位状态，以得到除所述第一计数器统计到的整数倍振荡周期数之外的小数倍振荡周期数；译码器，用于根据所述第一计数器的计数结果和所述第二计数器的计数结果，得到所述指定时间内所有的振荡周期数。
本申请实施例中，利用N级差分环形振荡器基于目标采样电流产生N路振荡信号，并利用第一计数器得到振荡信号在指定时间内的整数倍振荡周期数，第二计数器得到除第一计数器统计到的整数倍振荡周期数之外的小数倍振荡周期数，最后利用译码器得到指定时间内所有的振荡周期数，这样便实现将检测目标采样电流转换为检测振荡周期数(Counter)。
结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述电流检测电路还包括：脉宽发生器，用于产生计数脉冲，所述指定时间为所述计数脉冲中的相邻两个下降沿之间的时间。
本申请实施例中，通过在电流检测电路中增设脉宽发生器，以此来产生计数脉冲，从而得到指定时间，无需额外施加指定时间。
结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述电流检测装置还包括：电流控制电路，与所述电流采样电路连接，用于根据所述目标采样电流对应的电压，控制所述电流采样电路采样的目标采样电流的大小，以调节后的将所述目标采样电流对应的电压限制在指定范围内，以满足所述电流检测电路的量程要求。
本申请实施例中，通过增设电流控制电路，以此来调节电流采样电路所采样的目标采样电流的大小，以满足电流检测电路的量程要求。
结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述电流控制电路包括：第一比较器、第二比较器和控制器；第一比较器，用于将所述目标采样电流对应的电压与第一参考电压比较，得到第一比较结果；第二比较器，用于将所述目标采样电流对应的电压与第二参考电压进行比较，得到第二比较结果，所述第二参考电压大于所述第一参考电压；控制器，用于根据所述第一比较结果和所述第二比较结果，调节所述电流采样电路的采样比例，以将调节后的所述目标采样电流对应的电压限制在所述第一参考电压与所述第二参考电压之间，以满足所述电流检测电路的量程要求。
本申请实施例中，利用2个比较器来实现目标采样电流对应的电压与2个参考电压的比较，并根据各自的比较结果来调节目标采样电流的大小，从而可以准确快速的将调节后的目标采样电流对应的电压限制在第一参考电压与第二参考电压之间，以满足电流检测电路的量程要求。
结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述电流采样电路包括：并联的N路可控电流采样单元，每一路可控电流采样单元的第一端均连在一起，用于连接电源，每一路可控电流采样单元的第二端均连在一起，并与所述电流检测电路连接，N为大于等于2的正整数；每一路可控电流采样单元具有工作和待机两种状态，当处于工作状态时，用于对所述负载电流进行采样，得到采样电流，所述目标采样电流为所有处于工作状态的可控电流采样单元的采样电流之和；相应地，所述电流控制电路通过控制处于工作状态的可控电流采样单元的数量来调节所述目标采样电流的大小。
本申请实施例中，通过控制处于工作状态的可控电流采样单元的数量来调节目标采样电流的大小，这样可以快速的实现对目标采样电流的调节。
结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，每一路可控电流采样单元的采样比例不同，N个采样比例形成公比为2或1/2的等比数列。
本申请实施例中，采用这种方式的电流采样电路，可以节约可控电流采样单元的路速，从而可以减少电路的面积。
结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述电流采样电路还包括：第一固定电流采样单元、第一电流镜单元和第二固定电流采样单元，所述第二固定电流采样单元、所述第一固定电流采样单元均与所述第一电流镜单元连接；所述第一固定电流采样单元，用于对所述负载电流进行采样，得到初始采样电流；所述第一电流镜单元，用于将所述初始采样电流镜像给所述第二固定电流采样单元；所述第二固定电流采样单元，用于对所述初始采样电流进行1:1采样，得到所述初始采样电流；相应地，每一路可控电流采样单元在处于工作状态时，用于对所述第二固定电流采样单元输出的初始采样电流进行采样，得到采样电流。
本申请实施例中，通过增设第一固定电流采样单元、第一电流镜单元和第二固定电流采样单元，使得该电流检测装置可以工作在更大的VRO电压(目标采样电流对应的电压)下，即对应更大的电流检测范围，以适用更多复杂的电流检测场景。
第二方面，本申请实施例还提供了一种低压差线性稳压器，包括：如上述第一方面实施例和/或结合第一方面实施例的任一种可能的实施方式提供的电流检测装置。
第三方面，本申请实施例还提供了一种电子设备，包括：负载和如上述第一方面实施例和/或结合第一方面实施例的任一种可能的实施方式提供的电流检测装置，所述电流检测装置用于检测所述负载的负载电流。
第四方面，本申请实施例还提供了一种电流检测方法，包括：对负载电流进行采样，得到目标采样电流；基于所述目标采样电流产生振荡信号；检测所述振荡信号在指定时间内的振荡周期数；其中，所述振荡周期数用于表征所述目标采样电流的大小。
结合第四方面实施例的一种可能的实施方式，基于所述目标采样电流产生振荡信号，包括：基于所述目标采样电流产生N路振荡信号，N为大于等于2的正整数，每一路所述振荡信号包含相位差相差90度的2个差分信号；相应地，检测所述振荡信号在指定时间内的振荡周期数，包括：统计所述N路振荡信号中的任一路振荡信号，在所述指定时间内出现过指定边沿的次数，以得到在所述指定时间内的整数倍振荡周期数；统计在所述指定时间内检测到所述N路振荡信号的相位状态，以得到除所述整数倍振荡周期数之外的小数倍振荡周期数；根据所述整数倍振荡周期数和所述小数倍振荡周期数，得到所述指定时间内所有的振荡周期数。
结合第四方面实施例的一种可能的实施方式，所述指定时间为所述计数脉冲中的相邻两个下降沿之间的时间。
结合第四方面实施例的一种可能的实施方式，所述方法还包括：
根据所述目标采样电流对应的电压，调节采样所述目标采样电流的采样比例，以将调节后的所述目标采样电流对应的电压限制在指定范围内。
结合第四方面实施例的一种可能的实施方式，调节采样所述目标采样电流的采样比例，包括：将所述目标采样电流对应的电压与第一参考电压比较，得到第一比较结果；将所述目标采样电流对应的电压与第二参考电压进行比较，得到第二比较结果，所述第二参考电压大于所述第一参考电压；根据所述第一比较结果和所述第二比较结果，调节所述采样比例，以将调节后的所述目标采样电流对应的电压限制在所述第一参考电压与所述第二参考电压之间。
本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本申请的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本申请的主旨。
图1为现有的基于LDO的电流检测电路的电路原理图。
图2示出了本申请实施例提供的第一种电流检测装置的模块示意图。
图3示出了本申请实施例提供的第二种电流检测装置的模块示意图。
图4示出了本申请实施例提供的一种振荡周期数Counter与电流Imonitor的拟合曲线示意图。
图5示出了本申请实施例提供的一种电流检测电路的检测原理时序示意图。
图6示出了本申请实施例提供的第一种电流检测装置与LDO单元连接的电路示意图。
图7示出了本申请实施例提供的第二种电流检测装置与LDO单元连接的电路示意图。
图8示出了本申请实施例提供的第三种电流检测装置与LDO单元连接的电路示意图。
图9示出了本申请实施例提供的第三种电流检测装置的模块示意图。
图10示出了本申请实施例提供的第四种电流检测装置与LDO单元连接的电路示意图。
图11示出了本申请实施例提供的一种电流采样电路、电流控制电源、LDO单元相连接的电路示意图。
图12示出了本申请实施例提供的一种电流检测装置的时序示意图。
图13示出了本申请实施例提供的一种电流检测方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中诸如“第一”、“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
鉴于现有的电流检测电路(如图1所示)，需要额外的片外电阻和ADC，导致芯片的面积变大以及响应时间变长的问题，本申请实施例提供一种新的电流检测装置，基于TDC(Time Digital Converter，时间数字转换器)原理，完成电流到振荡周期数(如用Counter表示)的转换，通过检测Counter从而实现电流检测，无需通过片外电阻和ADC即可实现电流的检测，具有面积小，响应时间快等优点。
下面将结合图2，对本申请实施例提供的电流检测装置的原理进行说明。该电流检测装置包括：电流采样电路和电流检测电路，电流检测电路与电流采样电路连接。
电流采样电路，用于对负载电流进行采样，得到目标采样电流。电流检测电路，用于检测目标采样电流产生的振荡信号在指定时间内的振荡周期数，其中，振荡周期数表征目标采样电流的大小。
本申请实施例中，在得到目标采样电流后，并不是通过电阻将其转换为电压后，利用ADC来进行检测，而是通过检测目标采样电流产生的振荡信号在指定时间内的振荡周期数，以此来完成电流的检测。例如，在得到振荡周期数后，可以根据预先设置的振荡周期数与电流的对应关系，从而得到对应的电流大小。
电流检测电路包含电流传感器(Current Monitor)，一种实施方式下，如图3所示，电流检测电路包括：N级差分环形振荡器、第一计数器、第二计数器和译码器。
N级差分环形振荡器与第一计数器、第二计数器均连5接，同时，第一计数器、第二计数器还分别与译码器连接。
N级差分环形振荡器用于基于目标采样电流产生N路振荡信号，震荡信号的频率会随着目标采样电流的变化而变化。N为大于等于2的正整数，每一路振荡信号包含相位差相差90度的2个差分信号(如用r和rb表示)，即一个差分信号包含r信号和rb信号。
0其中，N级差分环形振荡器可以是电流控制型差分环形振荡器(CurrentControlled Oscillator，ICO，I对应Current)，N级差分环形振荡器包含2N个首尾相连的反相器。为了更好的理解，以16级的差分环形振荡器为例，此时包含32个首尾相连的反相器，会产生16路振荡信号，
且每一路振荡信号包含相位差相差90度的2个差分信号，则这16路振荡信号可以表示5为r<15:0>和rb<15:0>。可以理解的是，N并不限于16，
其可以是大于等于2的正整数，N值越大，其精度越高。
第一计数器，用于统计N路振荡信号中的任一路振荡信号，如r15和rb15这一路震荡信号，在指定时间内出现过指定边沿的次数(假设为A，为整数)，
以得到在指定时间内的整数倍振荡周期数(A*T，T周期)。其中，0指定边沿可以是上升沿或下降沿。第一计数器在统计r15和rb15这一路震荡信号，
在指定时间内出现过指定边沿的次数时，可以是统计r15或rb15任一差分信号指定时间内出现过指定边沿的次数。
第二计数器，用于统计在指定时间内检测到N路振荡信号的相位状态，
以得到除第一计数器统计到的整数倍振荡周期数之外的小数倍振荡周期5数。以N为16为例，第二计数器可以通过统计32个差分信号中有多少个差分信号在指定时间内出现过指定边沿，
从而得到N路振荡信号的相位状态，例如，假设在指定时间内有B(取值为0～32的整数)个差分信号出现过指定边沿，则相位状态为B/32，相应地，小数倍振荡周期数为(B/32)*T。
译码器用于根据第一计数器的计数结果和第二计数器的计数结果，得到指定时间内所有的振荡周期数。例如，根据A*T和(B/32)*T，得到指定时间内所有的振荡周期数，如将第一计数器的计数结果和第二计数器的计数结果分别乘以32再相加，得到(32A+B)*T，最后再将(32A+B)转换为指定进制(如16制)的代码Counter输出。
在得到电流检测电路输出的表征振荡周期数的Counter值，便可根据预先建立的Counter值与实际检测电流的关系，来确定目标采样电流的大小。Counter值与实际检测电流的关系如图4所示，基于拟合曲线可得：Imonitor＝f(Counter)。可以事先通过检测大量的Counter值和检测电流(为已知值)，拟合出Counter值与实际检测电流Imonitor的关系，之后，在检测电流时，只需要得到电流检测电路输出的Counter值，便可基于该拟合关系确定出待检测电流Imonitor的大小。
一种可选实施方式下，电流检测电路还包括脉宽发生器，用于产生计数脉冲，计数脉冲中相邻两个下降沿之间的时间即为指定时间，即为第一计数器、第二计数器计数阶段(Counting phase)的时间，也可以将指定时间看成是两个脉冲之间的时间间隔。脉宽发生器分别与N级差分环形振荡器、第一计数器和第二计数器连接。以便于第一计数器和第二计数器根据该计数脉冲进行计数。N级差分环形振荡器还用于根据该计数脉冲进行初始化，初始化的时间为计数脉中相邻上升沿和下降沿之间的时间，即为初始化阶段(Reset phase)的时间。
为了更好的理解，下面结合图5所述的原理图进行说明。CLK_ICO可以为N级差分环形振荡器产生的2N个差分信号中的任一差分信号，T3对应的时间即为上述的指定时间，T2对应的时间即为ICO初始化的时间。
其中，一种实施方式下，电流采样电路可以是采用现有的电流采样电路，例如仅包含固定电流采样单元，用于对负载电流进行采样，其原理图如图6所示。
又一种实施方式下，也可以是采用全新的电流采样电路，该电流采样电路包括：固定电流采样单元、第一电流镜单元和第二电流镜单元，第二电流镜单元、固定电流采样单元均与第一电流镜单元连接。
固定电流采样单元，用于对负载电流进行采样，得到初始采样电流。可选地，固定电流采样单元可以按照M:1比例对负载电流进行采样，得到初始采样电流，若用Iload表示负载电流，则初始采样电流＝Iload/M，M为大于等于1的正整数。
第一电流镜单元，用于将初始采样电流镜像给第二电流镜单元，可选地，第一电流镜单元可以按照1:1比例，将初始采样电流镜像给第二电流镜单元。
第二电流镜单元，用于对初始采样电流进行1:1镜像，得到初始采样电流，并将该初始采样电流输出给电流检测电路。
一种实施方式下，全新的电流采样电路的电路原理图如图7所示，利用op2将MP2管的漏端电位钳位至Vout，以便于准确采样负载电流，可以理解的是，一种方式下，也可以去掉图7中的op2及MP0管，此时采样精度会有所下降。利用MN0～MN4管实现初始采样电流的传输。利用第二电流镜单元对MN0～MN4管传输的初始采样进行镜像，以输出初始采样电流。其中，图7中的MP5管和MP6管在Vpb1信号的控制下处于常闭状态，即导通状态。
又一种实施方式下，电流采样电路的电路原理图如图8所示。与图7相比，主要区别在于第一电流镜单元不同。图8中的MN2管和MN3管在Vbn1信号的控制下处于常闭状态，即导通状态。
一种可选实施方式下，该电流检测装置还包括电流控制电路，该电流控制电路与电流采样电路连接，用于根据目标采样电流对应的电压，控制电流采样电路采样的目标采样电流的大小，以将调节后的目标采样电流对应的电压限制在指定范围内，如限制在2个参考电压之间，以满足电流检测电路的量程要求。
可选地，该电流控制电路可以包括第一比较器、第二比较器和控制器，如图9所示，第一比较器、第二比较器均与电流采样电路的输出端连接，以及还与控制器连接。
第一比较器，用于将目标采样电流对应的电压与第一参考电压(如用用VREF1表示)比较，得到第一比较结果(如用UP表示)。第一比较结果要么为高电平要么为低电平，例如，当目标采样电流对应的电压大于等于第一参考电压，第一比较结果为高电平，反之为低电平。
第二比较器，用于将目标采样电流对应的电压与第二参考电压(如用用VREF2表示)进行比较，得到第二比较结果(如用DOWN表示)，其中，第二参考电压大于第一参考电压。第二比较结果要么为高电平要么为低电平，例如，当目标采样电流对应的电压大于第二参考电压，第二比较结果为低电平，反之为高电平。
控制器，用于根据第一比较结果和第二比较结果，调节电流采样电路的采样比例，以将调节后的目标采样电流对应的电压限制在第一参考电压与第二参考电压之间，以满足电流检测电路的量程要求。具体地，控制器可以对一段时间内第一比较结果中的高电平的个数进行计数，得到第一计数值，第一比较结果中的高电平的个数进行计数，得到第二计数值，并根据第一计数值和第二计数值的差值来调节电流采样电路的采样比例，以调节后的将目标采样电流对应的电压限制在第一参考电压与第二参考电压之间，以满足电流检测电路的量程要求。
当第一计数值与第二计数值的差值为0，表明目标采样电流对应的电压在第一参考电压与第二参考电压之间，此时应保持电流采样电路采样的目标采样电流的大小不变。若第一计数值与第二计数值的差值大于0，则表明目标采样电流对应的电压大于第二参考电压的时候较多，应使电流采样电路采样的目标采样电流的大小变小。若第一计数值与第二计数值的差值大小于0，
则表明目标采样电流对应的电压小于第二参考电压的时候较多，应5使电流采样电路采样的目标采样电流的大小变大。
一种可选实施方式下，控制器可以是加减计数器(UP DOWN Counter)，又一种实施方式下，控制器可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，NP)等；还可以是数字信号0处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器或者该控制器也可以是任何常规的处理器等。
5可以理解的是，电流检测装置在包括电流控制电路时的电流采样电路的原理图，
与电流检测装置在不包括电流控制电路时的电流采样电路的原理图是不一样的。
在电流检测装置还包括电流控制电路时，一种可选实施方式下，电流采样电路包括：
并联的N路可控电流采样单元，每一路可控电流采样单元0的第一端均连在一起，用于连接电源，每一路可控电流采样单元的第二端均连在一起，
并与电流检测电路连接，N为大于等于2的正整数。
每一路可控电流采样单元具有工作和待机两种状态，当处于工作状态时，用于对负载电流进行采样，得到采样电流，目标采样电流为所有处于工作状态的可控电流采样单元的采样电流之和，
相应地，电流控制电路通5过控制处于工作状态的可控电流采样单元的数量来调节目标采样电流的大小。
一种可选实施方式下，电流采样电路的电路原理图如图10所示。
可以理解的是，图10中的op2及MP0管也可以省略，此时采样精度会有所下降。因此，不能将图10所示的原理图理解成是对电流采样电路的限制。每一路可控电流采样单元包含串联的2个PMOS管(其中一个为开关管，一个为采样管)。
每一路可控电流采样单元的采样比例可以相同，例如都是1:1采样，当然也可以不同，例如，每一路可控电流采样单元的采样比例不同，N个采样比例形成公比为2或1/2的等比数列。图10中示出了5路可控电流采样单元，从左往后的顺序看，后一路的可控电流采样单元的采样比例为后一路的可控电流采样单元的采样比例的2倍，呈图10中的1、2、4、8、16的倍数关系。反之也可以反过来，比如从左往后的顺序看，后一路的可控电流采样单元的采样比例为后一路的可控电流采样单元的采样比例的1/2倍，也即Mm0：Mm1：Mm2：Mm3：Mm4＝16:8:4:2:1。这样可以减少可控电流采样单元的数量，比如若是1:1采样，若需要三倍采样，则需要控制3路可控电流采样单元处于工作状态，若是采用上述的示例，则只需要控制2路可控电流采样单元处于工作状态，也即控制采样比例为1的可控电流采样单元以及控制采样比例为2的可控电流采样单元处于工作状态。
又一种可选实施方式下，该电流采样电路在包括并联的N路可控电流采样单元的基础上，还可以进一步包括：第一固定电流采样单元、第一电流镜单元和第二固定电流采样单元。第二固定电流采样单元、第一固定电流采样单元均与第一电流镜单元连接。此时电流采样电路的原理图如图11所示。
第一固定电流采样单元，用于对负载电流进行采样，得到初始采样电流，例如，第一固定电流采样单元可以按照M:1比例对负载电流进行采样，得到初始采样电流。其中，第一固定电流采样单元的结构与上述的固定电流采样单元的结构一致。
第一电流镜单元，用于将初始采样电流镜像给第二固定电流采样单元，例如，第一电流镜单元按照1:1的比例将初始采样电流镜像给第二固定电流采样单元。可以理解的是，该第一电流镜单元也可以替换为图8所示的第一电流镜单元。
第二固定电流采样单元，用于对初始采样电流进行1:1镜像，得到初始采样电流。可选地，第二固定电流采样单元包含三个串接的PMOS管(包含MP3管、位于MP3管上面及下面的2个PMOS管)。可以理解的是，由于位于MP3管上面PMOS管的栅极端接地，其处于常闭状态，也即导通状态，一种实施方式下，位于MP3管上面PMOS管可以省略，之所以保留该PMOS管，是为了与右侧的可控电流采样单元的结构保持一致，以抵消掉可控电流采样单元中开关管所带来的采样误差。
相应地，每一路可控电流采样单元在处于工作状态时，用于对第二固定电流采样单元输出的初始采样电流进行采样，得到采样电流。
可以理解的是，图11中，位于MP3管下面的PMOS管，以及各个可控电流采样单元中位于Mm0、Mm1、Mm2、Mm3……MmN下面的PMOS管均可以省略，这些PMOS管主要是起到钳位的作用，增加这些PMOS管主要是为了提高采样精度。这些PMOS管通过Vpb1信号控制，处于常闭状态也即导通状态。
为了更好的理解上述的电流检测装置的原理，下面结合图12所示的时序图进行说明。图12中的Couting_Pulse即为计数脉冲。
T0时刻，电路启动，电流控制电路默认b<N:0>＝5’h2，转换为二进制为5’b00010，Imonitor实际电流小，ICO工作频率CLK_ICO比较低，此时VRO<VREF1，控制器自动完成对电流采样电路控制，b<N:0>逐步增加，在T1时刻前达到稳定，电流检测电路(CurrentMonitor)输出的Counter也逐步增加直至稳定。
T1时刻，负载电流突然变大，实际Imonitor也突然增大，VRO与CLK_ICO都逐步增大，直至VRO>VREF2，控制器自动完成对电流采样电路控制，b<N:0>逐步减小，直至稳定。Counter也逐步减少直至稳定。
T2时刻，负载电流突然变小，实际Imonitor突然减小，VRO与CLK_ICO也逐步减小，直至VRO<VREF1后，控制器自动完成对电流采样电路控制，b<N:0>逐步增大，直至最终稳定。Counter也逐步增加直至稳定。
基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种低压差线性稳压器包括上述的电流检测装置，通过对已有的低压差线性稳压器(LDO单元)进行改进，在原有基础上，增加用于电流检测的电流检测装置。改进后的低压差线性稳压器包括：LDO单元和上述的电流检测装置。
低压差线性稳压器实施例所提供的电流检测装置，其实现原理及产生的技术效果和前述电流检测装置实施例相同，为简要描述，低压差线性稳压器实施例部分未提及之处，可参考前述电流检测装置实施例中相应内容。
基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括负载和上述电流检测装置，电流检测装置用于检测负载的负载电流。该电子设备可以是任何包含上述电流检测装置的电子设备，例如可以是手机、平板、电脑、服务器等设备。
基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种应用于上述电流检测装置的电流检测方法，如图13所示。下面将结合图13对该电流检测方法所包含的步骤进行说明。
S1：对负载电流进行采样，得到目标采样电流。
可选地，可以利用上述电池检测装置中的电流采样电路来对负载电流进行采样，得到目标采样电流。
S2：基于所述目标采样电流产生振荡信号。
可选地，可以利用上述N级差分环形振荡器来基于目标采样电流产生振荡信号。
S3：检测所述振荡信号在指定时间内的振荡周期数；其中，所述振荡周期数用于表征所述目标采样电流的大小。
可选地，可以利用上述的电流检测电路来检测振荡信号在指定时间内的振荡周期数。
检测振荡信号在指定时间内的振荡周期数的过程可以是：统计N路振荡信号中的任一路振荡信号，在指定时间内出现过指定边沿的次数，以得到在指定时间内的整数倍振荡周期数；统计在指定时间内检测到N路振荡信号的相位状态，以得到除整数倍振荡周期数之外的小数倍振荡周期数；根据整数倍振荡周期数和小数倍振荡周期数，得到指定时间内所有的振荡周期数。
可选地，可以是利用上述的第一计数器来统计N路振荡信号中的任一路振荡信号，在指定时间内出现过指定边沿的次数，以得到在指定时间内的整数倍振荡周期数。
可以是利用上述的第二计数器统计在指定时间内检测到N路振荡信号的相位状态，以得到除第一计数器统计到的整数倍振荡周期数之外的小数倍振荡周期数。
可以是利用上述的译码器来根据第一计数器的计数结果和第二计数器的计数结果，得到指定时间内所有的振荡周期数。
可选地，该电流检测方法还包括：根据目标采样电流对应的电压，调节采样目标采样电流的采样比例，以将调节后的目标采样电流对应的电压限制在指定范围内。也即，调节电流采样电路的采样比例，以将调节后的目标采样电流对应的电压限制在指定范围内。
调节采样目标采样电流的采样比例的过程可以是：将目标采样电流对应的电压与第一参考电压比较，得到第一比较结果，将目标采样电流对应的电压与第二参考电压进行比较，得到第二比较结果，第二参考电压大于第一参考电压，根据第一比较结果和第二比较结果，调节采样比例，以将调节后的目标采样电流对应的电压限制在第一参考电压与第二参考电压之间。
其中，可以利用第一比较器，来将目标采样电流对应的电压与第一参考电压比较，得到第一比较结果。利用上述的第二比较器，来将目标采样电流对应的电压与第二参考电压进行比较，得到第二比较结果。利用上述的控制器根据第一比较结果和第二比较结果，调节电流采样电路的采样比例。
方法实施例所提供的电流检测原理及产生的技术效果和前述电流检测装置实施例相同，为简要描述，方法实施例部分未提及之处，可参考前述电流检测装置实施例中相应内容。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种电流检测装置，其特征在于，包括：
电流采样电路，用于对负载电流进行采样，得到目标采样电流；
电流检测电路，与所述电流采样电路连接，所述电流检测电路，用于检测所述目标采样电流产生的振荡信号在指定时间内的振荡周期数；其中，所述振荡周期数用于表征所述目标采样电流的大小。
2.根据权利要求1所述的电流检测装置，其特征在于，所述电流检测电路包括：
N级差分环形振荡器，用于基于所述目标采样电流产生N路振荡信号，N为大于等于2的正整数，每一路所述振荡信号包含相位差相差90度的2个差分信号；
第一计数器，用于统计所述N路振荡信号中的任一路振荡信号，在所述指定时间内出现过指定边沿的次数，以得到在所述指定时间内的整数倍振荡周期数；
第二计数器，用于统计在所述指定时间内检测到所述N路振荡信号的相位状态，以得到除所述整数倍振荡周期数之外的小数倍振荡周期数；
译码器，用于根据所述第一计数器的计数结果和所述第二计数器的计数结果，得到所述指定时间内所有的振荡周期数。
3.根据权利要求2所述的电流检测装置，其特征在于，所述电流检测电路还包括：
脉宽发生器，用于产生计数脉冲，所述指定时间为所述计数脉冲中的相邻两个下降沿之间的时间。
4.根据权利要求1-3任一项所述的电流检测装置，其特征在于，所述电流检测装置还包括：
电流控制电路，与所述电流采样电路连接，用于根据所述目标采样电流对应的电压，控制所述电流采样电路采样的目标采样电流的大小，以将调节后的所述目标采样电流对应的电压限制在指定范围内，以满足所述电流检测电路的量程要求。
5.根据权利要求4所述的电流检测装置，其特征在于，所述电流控制电路包括：
第一比较器，用于将所述目标采样电流对应的电压与第一参考电压比较，得到第一比较结果；
第二比较器，用于将所述目标采样电流对应的电压与第二参考电压进行比较，得到第二比较结果，所述第二参考电压大于所述第一参考电压；
控制器，用于根据所述第一比较结果和所述第二比较结果，调节所述电流采样电路的采样比例，以将调节后的所述目标采样电流对应的电压限制在所述第一参考电压与所述第二参考电压之间，以满足所述电流检测电路的量程要求。
6.根据权利要求4所述的电流检测装置，其特征在于，所述电流采样电路包括：
并联的N路可控电流采样单元，每一路可控电流采样单元的第一端均连在一起，用于连接电源，每一路可控电流采样单元的第二端均连在一起，并与所述电流检测电路连接，N为大于等于2的正整数；
每一路可控电流采样单元具有工作和待机两种状态，当处于工作状态时，用于对所述负载电流进行采样，得到采样电流，所述目标采样电流为所有处于工作状态的可控电流采样单元的采样电流之和；相应地，
所述电流控制电路通过控制处于工作状态的可控电流采样单元的数量来调节所述目标采样电流的大小。
7.根据权利要求6所述的电流检测装置，其特征在于，每一路可控电流采样单元的采样比例不同，N个采样比例形成公比为2或1/2的等比数列。
8.根据权利要求6所述的电流检测装置，其特征在于，所述电流采样电路还包括：
第一固定电流采样单元、第一电流镜单元和第二固定电流采样单元，所述第二固定电流采样单元、所述第一固定电流采样单元均与所述第一电流镜单元连接；
所述第一固定电流采样单元，用于对所述负载电流进行采样，得到初始采样电流；
所述第一电流镜单元，用于将所述初始采样电流镜像给所述第二固定电流采样单元；
所述第二固定电流采样单元，用于对所述初始采样电流进行1:1采样，得到所述初始采样电流；
相应地，每一路可控电流采样单元在处于工作状态时，用于对所述第二固定电流采样单元输出的初始采样电流进行采样，得到采样电流。
9.一种低压差线性稳压器，其特征在于：包括：如权利要求1-8任一项所述的电流检测装置。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：负载和如权利要求1-8任一项所述的电流检测装置，所述电流检测装置用于检测所述负载的负载电流。
11.一种电流检测方法，其特征在于，包括：
对负载电流进行采样，得到目标采样电流；
基于所述目标采样电流产生振荡信号；
检测所述振荡信号在指定时间内的振荡周期数；其中，所述振荡周期数用于表征所述目标采样电流的大小。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，基于所述目标采样电流产生振荡信号，包括：
基于所述目标采样电流产生N路振荡信号，N为大于等于2的正整数，每一路所述振荡信号包含相位差相差90度的2个差分信号；相应地，
检测所述振荡信号在指定时间内的振荡周期数，包括：
统计所述N路振荡信号中的任一路振荡信号，在所述指定时间内出现过指定边沿的次数，以得到在所述指定时间内的整数倍振荡周期数；
统计在所述指定时间内检测到所述N路振荡信号的相位状态，以得到除所述整数倍振荡周期数之外的小数倍振荡周期数；
根据所述整数倍振荡周期数和所述小数倍振荡周期数，得到所述指定时间内所有的振荡周期数。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述指定时间为所述计数脉冲中的相邻两个下降沿之间的时间。
14.根据权利要求11-13中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述目标采样电流对应的电压，调节采样所述目标采样电流的采样比例，以将调节后的所述目标采样电流对应的电压限制在指定范围内。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，调节采样所述目标采样电流的采样比例，包括：
将所述目标采样电流对应的电压与第一参考电压比较，得到第一比较结果；
将所述目标采样电流对应的电压与第二参考电压进行比较，得到第二比较结果，所述第二参考电压大于所述第一参考电压；
根据所述第一比较结果和所述第二比较结果，调节所述采样比例，以将调节后的所述目标采样电流对应的电压限制在所述第一参考电压与所述第二参考电压之间。
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