CN216816777U

CN216816777U - 一种应用于低功耗芯片中的电流检测电路

Info

Publication number: CN216816777U
Application number: CN202122664037.2U
Authority: CN
Inventors: 尹富楼
Original assignee: Suzhou Baker Microelectronics Co Ltd
Current assignee: Suzhou Baker Microelectronics Co Ltd
Priority date: 2021-11-02
Filing date: 2021-11-02
Publication date: 2022-06-24
Anticipated expiration: 2031-11-02

Abstract

本实用新型公开的一种应用于低功耗芯片中的电流检测电路，所述电路包括第一开关管、第二开关管、至少两个限流单元以及误差放大器；电路的电流输入端依次与第一电阻以及第一开关管串联后接地；电流输入端依次与第一电阻、第二开关管以及第二电阻串联后接地；限流单元包括并联的第三开关管与限流电阻；各个限流单元依次串联，以将参考电流源与地线连接；第二开关管与第二电阻的连接节点与放大器的第一端相连；参考电流源与放大器的第二端相连。本实用新型提供的电流检测电路，可以通过至少两个串联的限流单元，使得参考电流源输出的电流值减小，降低了电流检测电路所需要消耗的功率。

Description

一种应用于低功耗芯片中的电流检测电路

技术领域

本实用新型涉及半导体芯片领域，具体涉及一种应用于低功耗芯片中的电流检测电路。

背景技术

本领域常见的芯片电流检测电路，当需要将输入的电流控制为某一电流值时，可以通过具有不同宽长比的开关管，将输入的电流进行分流，并通过参考电流源以及放大器控制其中一个支路上的电流大小，来实现对输入的电流的检测以及控制。但上述方案中，输入的电流进行分流时的限流系数，与不同开关管的宽长比的比值有关，开关管的宽长比的比值很难做到很大，导致当检测的输入电流较大时，参考电流源输出的电流较大，电路功耗较高。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种应用于低功耗芯片中的电流检测电路，所述电路包括第一开关管、第二开关管、至少两个限流单元以及误差放大器；

所述电路的电流输入端依次与第一电阻以及第一开关管串联后接地；

所述电流输入端依次与第一电阻、第二开关管以及第二电阻串联后接地；

所述限流单元包括并联的第三开关管与限流电阻；所述第一开关管、所述第二开关管以及所述第三开关管的控制端接入控制电压；各个限流单元依次串联，以将参考电流源与地线连接；

所述第二开关管与所述第二电阻的连接节点与所述放大器的第一端相连；所述参考电流源与所述放大器的第二端相连。

可选的，所述第一开关管、所述第二开关管以及所述第三开关管为MOS管。

可选的，所述第一开关管的宽长比是所述第二开关管宽长比的m倍；所述第二开关管与所述第三开关管的宽长比相同；其中，m大于等于1。

可选的，所述控制电压用于控制所述第一开关管、所述第二开关管以及所述第三开关管工作于线性区。

可选的，所述误差放大器的倍数大于指定阈值。

可选的，所述误差放大器的两端之间的电压之差小于阈值。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

本实用新型提供的应用于低功耗芯片中的电流检测电路，包括：第一开关管、第二开关管、至少两个限流单元以及误差放大器；电路的电流输入端依次与第一电阻以及第一开关管串联后接地；电流输入端依次与第一电阻、第二开关管以及第二电阻串联后接地；限流单元包括并联的第三开关管与限流电阻；各个限流单元依次串联，以将参考电流源与地线连接；第二开关管与第二电阻的连接节点与放大器的第一端相连；参考电流源与放大器的第二端相连。本实用新型提供的应用于低功耗芯片中的电流检测电路，可以通过至少两个串联的限流单元，使得参考电流源输出的电流值减小，降低了电流检测电路所需要消耗的功率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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。

图1是本申请实施例提供的一种应用于低功耗芯片中的电流检测电路。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“液平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例

图1是本申请实施例提供的一种应用于低功耗芯片中的电流检测电路，如图1所示，包括：电路包括第一开关管、第二开关管、至少两个限流单元以及误差放大器。

本实用新型实施例中，如图1所示，该电路的电流输入端Iout依次与第一电阻RL以及第一开关管M1串联后接地；

本实用新型实施例中，如图1所示，电流输入端依次与第一电阻RL、第二开关管M2以及第二电阻R1串联后接地；

本实用新型实施例中，如图1所示，限流单元包括并联的第三开关管M3与限流电阻R2；该第一开关管M1、该第二开关管M2以及该第三开关管M3的控制端接入控制电压；各个限流单元依次串联，以将参考电流源Iref与地线连接；

本实用新型实施例中，如图1所示，第二开关管M2与该第二电阻R1的连接节点A与该放大器的第一端相连；该参考电流源与该放大器的第二端相连。

可选的，第一开关管M1、该第二开关管M2以及该第三开关管M3为MOS管。

可选的，第一开关管M1的宽长比是该第二开关管M2宽长比的m倍；该第二开关管M2与该第三开关管M3的宽长比相同；其中，m大于等于1。

可选的，该控制电压用于控制该第一开关管M1、该第二开关管M2以及该第三开关管M3工作于线性区。

可选的，该误差放大器EA1的倍数大于指定阈值。

可选的，该误差放大器EA1的两端之间的电压之差小于阈值。

当误差放大器EA1位于环路中时，当EA1的放大倍数大于指定阈值时，可以认为该EA1的放大倍数足够大，此时误差放大器的两端处于“虚短”状态，导致误差放大器EA1两端的电压之差近乎相同。

以下对如图1所示的电流检测电路的工作原理进行具体说明：

在如图1所示的电流检测电路中，M1的宽长比是M2的m倍，M2和M3宽长比相同，R1＝R2，V_A＝V_B；

放置n个M3与R2并联的单元，并将这n个单元串联起来；

设置VGATE电压，使所有开关管都工作在线性区；

定义：

则：

I_M1＝k1*k2*I_ref

先计算k1：

同时，R2的电流也可以表示为：

所以得到k1：

再计算k2：

根据M1与M2的电流关系可知，

同时，由于M1的宽长比是M2的m倍，M2和M3宽长比相同，因此：

R_M2≈R_M3＝m*R_M1

故此时，式1.12可以转换成：

所以k2可表示为：

根据K1和K2的定义，功率管M1的电流为：

I_M1＝k1*k2*I_ref

将上面求得的k1和k2，带入式(1.16)得到功率管M1电流：

I_M1＝m*n*I_ref

因此，由式可知，当所有MOS管都工作在线性电阻区的时候，通过串联n个“R2和M3并联”的单元，可以把限流系数由原先的“m”变成“m*n”，故此时，设置相同的功率管的限流值I_M1时，可以把Iref减小n倍，从而降低电流检测电路的功耗。

上述方案，通过串联n个“R2和M3并联”的单元，可以把限流系数由原先的“m”变成“m*n”，故此时，设置相同的功率管的限流值I_M1时，可以把Iref减小n倍，从而降低芯片电流检测电路的功耗。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。