DE102019104297A1

DE102019104297A1 - Strommessvorrichtungen und zugeordnete Verfahren

Info

Publication number: DE102019104297A1
Application number: DE102019104297.6A
Authority: DE
Inventors: Marco A. Zuniga; Michael D. McJimsey; Brett A. Miwa; Chi-Teh Chiang; Ilija Jergovic; Urs H. Mader
Original assignee: Maxim Integrated Products Inc
Current assignee: Maxim Integrated Products Inc
Priority date: 2018-02-20
Filing date: 2019-02-20
Publication date: 2019-08-22
Also published as: CN110176853B; CN110176853A; US10715136B2; US20190260376A1

Abstract

Eine Strommessvorrichtung umfasst einen Referenztransistor zur elektrischen Kopplung mit einem Leistungstransistor, einen Messtransistor zur elektrischen Kopplung mit dem Leistungstransistor und Steuerschaltkreise. Die Steuerschaltkreise sind ausgelegt zum (a) Steuern des Stroms durch den Messtransistor dergestalt, dass eine Spannung an dem Messtransistor eine vorbestimmte Beziehung zu einer Spannung an dem Leistungstransistor aufweist, und (b) Steuern des Stroms durch den Messtransistor gemäß einer oder mehreren Betriebsbedingungen an dem Referenztransistor, um Alterung des Leistungstransistors zu kompensieren.

Description

VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Nutzen der Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Seriennr. 62/632,786, eingereicht am 20.2.2018, die hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird.
STAND DER TECHNIK
Eine Strommessvorrichtung erfasst die Größe des elektrischen Stroms in einer elektrischen Schaltung. Strommessvorrichtungen werden in vielfältigen Anwendungen verwendet. Zum Beispiel werden Strommessvorrichtungen gewöhnlich verwendet, um die Stromgröße in Power-Management-Anwendungen zu bestimmen, wie etwa für Überstromschutz, Strommodussteuerung, Leistungsüberwachung und/oder lastabhängige Spannungspositionierung.
Viele Strommessvorrichtungen umfassen einen diskreten Strommesswiderstand, wobei Strom durch den Widerstand proportional zur Größe des Stroms durch den Widerstand eine Spannung erzeugt. Die Widerstandsspannung wird gemessen, um die Größe des Stroms durch den Widerstand zu bestimmen. Obwohl diese Strommessvorrichtungen relativ billig sind, kann signifikante Verlustleistung in dem Strommesswiderstand entstehen, wodurch Leistungsverlust und zugeordnete Wärmeerzeugung verursacht werden. Strommessvorrichtungen mit einem diskreten Strommesswiderstand eignen sich folglich nicht sehr gut für Anwendungen, die hohen Wirkungsgrad erfordern, oder für Anwendungen, bei denen Wärmeerzeugung beanstandenswert ist.
Einige andere Strommessvorrichtungen verwenden den parasitären Widerstand einer elektrischen Schaltungskomponente zum Erfassen der Stromgröße. Zum Beispiel verwenden einige Schaltwandler den parasitären Widerstand einer Induktivität als Strommesselement, wobei Spannungsabfall an dem parasitären Widerstand gemessen wird, um die Größe des Stroms durch die Induktivität zu bestimmen. Obwohl in diesen Strommessvorrichtungen keine signifikante Verlustleistung entsteht, sind sie typischerweise aufgrund von Schwankungen des parasitären Widerstands nicht in der Lage, die Stromgröße genau zu erfassen. Zum Beispiel kann der parasitäre Widerstand einer Induktivität unter Induktivitätsstichproben signifikant variieren und der parasitäre Widerstand kann auch signifikant mit der Induktivitätstemperatur variieren.
Viele Power-Management-Anwendungen umfassen einen oder mehrere Transistoren. Zum Beispiel umfassen Schaltwandler typischerweise einen oder mehrere Transistoren, die wiederholt zwischen ihrem leitfähigen und nichtleitfähigen Zustand wechseln. Verlustfreie Strommessvorrichtungen wurden entwickelt, um Strom durch diese Transistoren zu messen. Zum Beispiel zeigt 1 eine vorbekannte Strommessvorrichtung 100, die dafür ausgelegt ist, die Größe des Stroms IL durch den Leistungstransistor 102 zu bestimmen. Die Strommessvorrichtung 100 umfasst einen Messtransistor 104, einen Differenzverstärker 106 und eine Transkonduktanzvorrichtung 108. Ein Drainanschluss (D) des Messtransistors 104 ist elektrisch mit einem Drainanschluss (D) des Leistungstransistors 102 gekoppelt, und ein Sourceanschluss (S) des Messtransistors 104 ist an einem Knoten V_y elektrisch mit der Transkonduktanzvorrichtung 108 gekoppelt. Ein invertierender und nichtinvertierender Eingang des Differenzverstärkers 106 sind elektrisch mit Knoten V_y bzw. V_x gekoppelt, und ein Sourceanschluss (S) der Leistungstransistorvorrichtung 102 ist elektrisch mit dem Knoten V_x gekoppelt. Der Differenzverstärker 106 steuert die Transkonduktanzvorrichtung 108 an, um den Strom I_o durch den Messtransistor 104 dergestalt zu erzeugen, dass die Spannung an dem Knoten V_y gleich der Spannung an dem Knoten V_x ist. Es kann folgendermaßen bestimmt werden, dass der Strom I_L mit dem Strom I_O zusammenhängt, wobei R_p der Einschaltwiderstand des Leistungstransistors 102 ist und R_s der Einschaltwiderstand des Messtransistors 104: $I_{L} = I_{o} \frac{R_{S}}{R_{p}}$
Gatelänge, Kanaldotierung und Gateoxiddicke des Messtransistors 104 stimmen mit der des Leistungstransistors 102 überein, so dass der Messtransistor 104 eine ähnliche Schwellenspannung und Stromdichte wie der Leistungstransistor 102 aufweist. Der Messtransistor 104 weist einen Einschaltwiderstand auf, der ein bekanntes Vielfaches eines Einschaltwiderstands des Leistungstransistors 102 ist. Folglich ist ein Verhältnis von R_s zu R_P bekannt, und der Strom I_L kann unter Verwendung der obigen Gl. 1 aus dem Strom I_o bestimmt werden.
KURZFASSUNG
In einem ersten Aspekt umfasst ein Verfahren zum Erfassen der Größe des Stroms durch einen Leistungstransistor (a) elektrisches Koppeln eines Referenztransistors mit dem Leistungstransistor mindestens während des Schaltens des Leistungstransistors; (b) Steuern von Strom durch einen Messtransistor dergestalt, dass eine Spannung an dem Messtransistor eine vorbestimmte Beziehung zu einer Spannung an dem Leistungstransistor aufweist; (c) Steuern von Strom durch den Messtransistor gemäß einer oder mehreren Betriebsbedingungen an dem Referenztransistor, um Alterung des Leistungstransistors zu kompensieren; und (d) Erzeugen eines Ausgangssignals auf der Basis der Größe des Stroms durch den Messtransistor, wobei das Ausgangssignal die Größe des Stroms durch den Leistungstransistor repräsentiert.
Bei einigen Ausführungsformen des ersten Aspekts umfasst der Schritt des elektrischen Koppelns des Referenztransistors mit dem Leistungstransistor mindestens während des Schaltens des Leistungstransistors elektrisches Parallelschalten des Referenztransistors mit dem Leistungstransistor über eine Diodenvorrichtung.
Bei einigen Ausführungsformen des ersten Aspekts umfasst der Schritt des Steuerns von Strom durch den Messtransistor dergestalt, dass die Spannung an dem Messtransistor die vorbestimmte Beziehung zu der Spannung an dem Leistungstransistor aufweist, Steuern von Strom durch den Messtransistor dergestalt, dass die Spannung an dem Messtransistor im Wesentlichen gleich der Spannung an dem Leistungstransistor ist.
Bei einigen Ausführungsformen des ersten Aspekts umfasst der Schritt des Steuerns von Strom durch den Messtransistor gemäß der einen oder den mehreren Betriebsbedingungen an dem Referenztransistor Vergrößern der Größe des Stroms durch den Messtransistor um einen Korrekturfaktor.
Bei einigen Ausführungsformen des ersten Aspekts umfassen die eine oder mehreren Betriebsbedingungen an dem Referenztransistor Spannung an dem Referenztransistor.
Bei einigen Ausführungsformen des ersten Aspekts umfassen die eine oder mehreren Betriebsbedingungen an dem Referenztransistor Strom durch den Referenztransistor.
Einige Ausführungsformen des ersten Aspekts umfassen ferner Bewirken, dass jedes des Leistungstransistors, des Referenztransistors und des Messtransistors gleichzeitig zwischen jeweiligen leitfähigen Zuständen und jeweiligen nichtleitfähigen Zuständen schalten.
Bei einigen Ausführungsformen des ersten Aspekts wird der Schritt des Steuerns von Strom durch den Messtransistor gemäß der einen oder den mehreren Betriebsbedingungen an dem Referenztransistor periodisch ausgeführt.
Bei einigen Ausführungsformen des ersten Aspekts wird der Schritt des Steuerns von Strom durch den Messtransistor gemäß der einen oder den mehreren Betriebsbedingungen an dem Referenztransistor als Reaktion auf eine Betriebsbedingungsänderung einer den Leistungstransistor enthaltenden elektrischen Schaltung ausgeführt.
In einem zweiten Aspekt umfasst eine Strommessvorrichtung (a) einen Referenztransistor zur elektrischen Kopplung mit einem Leistungstransistor; (b) einen Messtransistor zur elektrischen Kopplung mit dem Leistungstransistor; und (c) Steuerschaltkreise, ausgelegt zum (1) Steuern von Strom durch den Messtransistor dergestalt, dass eine Spannung an dem Messtransistor eine vorbestimmte Beziehung zu einer Spannung an dem Leistungstransistor aufweist, und (2) Steuern von Strom durch den Messtransistor gemäß einer oder mehreren Betriebsbedingungen an dem Referenztransistor, um Alterung des Leistungstransistors zu kompensieren.
Einige Ausführungsformen des zweiten Aspekts umfassen ferner eine Diodenvorrichtung zur elektrischen Kopplung zwischen dem Referenztransistor und dem Leistungstransistor, dergestalt, dass der Referenztransistor über die Diodenvorrichtung elektrisch mit dem Leistungstransistor parallelgeschaltet wird.
Bei einigen Ausführungsformen des zweiten Aspekts sind die Steuerschaltkreise ferner ausgelegt zum Steuern von Strom durch den Messtransistor dergestalt, dass die Spannung an dem Messtransistor im Wesentlichen gleich der Spannung an dem Leistungstransistor ist.
Bei einigen Ausführungsformen des zweiten Aspekts sind die Steuerschaltkreise ferner ausgelegt zum Vergrößern der Größe des Stroms durch den Messtransistor um einen Korrekturfaktor, um Alterung des Leistungstransistors zu kompensieren.
Bei einigen Ausführungsformen des zweiten Aspekts weist ein Einschaltwiderstand des Messtransistors eine vorbestimmte Beziehung zu einem Einschaltwiderstand des Leistungstransistors auf.
Bei einigen Ausführungsformen des zweiten Aspekts weist der Einschaltwiderstand des Messtransistors eine vorbestimmte Beziehung zu einem Einschaltwiderstand des Referenztransistors auf.
Bei einigen Ausführungsformen des zweiten Aspekts umfassen die eine oder mehreren Betriebsbedingungen an dem Referenztransistor Strom durch den Referenztransistor.
Bei einigen Ausführungsformen des zweiten Aspekts umfassen die eine oder mehreren Betriebsbedingungen an dem Referenztransistor Spannung an dem Referenztransistor.
Bei einigen Ausführungsformen des zweiten Aspekts umfassen die Steuerschaltkreise (a) einen ersten Differenzverstärker, ausgelegt zum Erzeugen eines ersten Differenzsignals, das eine Differenz zwischen der Spannung an dem Leistungstransistor und der Spannung an dem Messtransistor repräsentiert; (b) einen zweiten Differenzverstärker, ausgelegt zum Erzeugen eines zweiten Differenzsignals, das eine Differenz zwischen der Spannung an dem Referenztransistor und der Spannung an dem Messtransistor repräsentiert; und (c) Stromsteuerschaltkreise, ausgelegt zum Steuern der Größe des Stroms durch den Messtransistor mindestens teilweise auf der Basis des ersten und zweiten Differenzsignals.
Einige Ausführungsformen des zweiten Aspekts umfassen ferner Ausgangsschaltkreise, ausgelegt zum Erzeugen eines Ausgangssignals mindestens teilweise auf der Basis der Größe des Stroms durch den Messtransistor, wobei das Ausgangssignal die Größe des Stroms durch den Leistungstransistor repräsentiert.
Bei einigen Ausführungsformen des zweiten Aspekts sind der Referenztransistor und der Messtransistor jeweils ein Metalloxid-Halbleiterfeldeffekttransistor.
In einem dritten Aspekt umfasst eine elektrische Schaltung einen Leistungstransistor und eine Strommessvorrichtung, umfassend: (a) einen elektrisch mit dem Leistungstransistor gekoppelten Referenztransistor, (b) einen elektrisch mit dem Leistungstransistor gekoppelten Messtransistor und (c) Steuerschaltkreise, ausgelegt zum (1) Steuern von Strom durch den Messtransistor dergestalt, dass eine Spannung an dem Messtransistor eine vorbestimmte Beziehung zu einer Spannung an dem Leistungstransistor aufweist, und (2) Steuern von Strom durch den Messtransistor gemäß einer oder mehreren Betriebsbedingungen an dem Referenztransistor, um Alterung des Leistungstransistors zu kompensieren.
Bei einigen Ausführungsformen des dritten Aspekts umfasst die Strommessvorrichtung ferner eine Diodenvorrichtung zur elektrischen Kopplung zwischen dem Referenztransistor und dem Leistungstransistor, dergestalt, dass der Referenztransistor über die Diodenvorrichtung elektrisch mit dem Leistungstransistor parallelgeschaltet wird.
Bei einigen Ausführungsformen des dritten Aspekts sind die Steuerschaltkreise ferner ausgelegt zum Steuern von Strom durch den Messtransistor dergestalt, dass die Spannung an dem Messtransistor im Wesentlichen gleich der Spannung an dem Leistungstransistor ist.
Bei einigen Ausführungsformen des dritten Aspekts sind die Steuerschaltkreise ferner ausgelegt zum Vergrößern der Größe des Stroms durch den Messtransistor um einen Korrekturfaktor, um Alterung des Leistungstransistors zu kompensieren.
Bei einigen Ausführungsformen des dritten Aspekts weist ein Einschaltwiderstand des Messtransistors eine vorbestimmte Beziehung zu einem Einschaltwiderstand des Leistungstransistors auf.
Bei einigen Ausführungsformen des dritten Aspekts weist der Einschaltwiderstand des Messtransistors eine vorbestimmte Beziehung zu einem Einschaltwiderstand des Referenztransistors auf.
Bei einigen Ausführungsformen des dritten Aspekts umfassen die eine oder mehreren Betriebsbedingungen an dem Referenztransistor Spannung an dem Referenztransistor und/oder Strom durch den Referenztransistor.
Einige Ausführungsformen des dritten Aspekts umfassen ferner Ausgangsschaltkreise, ausgelegt zum Erzeugen eines Ausgangssignals mindestens teilweise auf der Basis der Größe des Stroms durch den Messtransistor, wobei das Ausgangssignal die Größe des Stroms durch den Leistungstransistor repräsentiert.
Bei einigen Ausführungsformen des dritten Aspekts sind der Referenztransistor und der Messtransistor jeweils ein Metalloxid-Halbleiterfeldeffekttransistor.
Figurenliste

1 zeigt eine vorbekannte verlustfreie Strommessvorrichtung.
2 zeigt eine elektrische Schaltung mit einer Strommessvorrichtung, die Leistungstransistoralterung kompensieren kann, gemäß einer Ausführungsform.
3 zeigt eine elektrische Schaltung, die eine Ausführungsform der Strommessvorrichtung von 2 umfasst, gemäß einer Ausführungsform.
4 zeigt eine elektrische Schaltung mit einer anderen Ausführungsform der Strommessvorrichtung von 2 gemäß einer Ausführungsform.
5 zeigt eine elektrische Schaltung mit einer Strommessvorrichtung und p-Kanal-Transistoren gemäß einer Ausführungsform.
6 zeigt einen Abwärtswandler, der zwei Exemplare der Strommessvorrichtung von 2 umfasst, gemäß einer Ausführungsform.
7 zeigt ein Verfahren zur Erfassung der Größe des Stroms durch einen Leistungstransistor gemäß einer Ausführungsform.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Der Anmelder hat bestimmt, dass die Genauigkeit von herkömmlichen verlustfreien Strommessvorrichtungen, wie etwa der von 1, sich aufgrund von Fehlanpassungen zwischen dem Leistungstransistor und dem Messtransistor mit der Zeit verschlechtern kann. Insbesondere ist der Leistungstransistor während des Betriebs signifikanter Belastung ausgesetzt, wie etwa aufgrund von HCI-Effekten (Hot Carrier Injection) und transienten Spannungsspitzen, wodurch der Leistungstransistor augenblicklich in den Durchbruch (BV) gesteuert werden kann. Diese Belastung bewirkt, dass sich die elektrischen Eigenschaften des Leistungstransistors, wie etwa der Einschaltwiderstand des Transistors, mit der Zeit ändern. Zum Beispiel hat HCI-Charakterisierung auf Bauelementeebene gezeigt, dass sich der Transistortriodenstrom, der sich auf den Transistoreinschaltwiderstand auswirkt, über die Lebensdauer des Transistors hinweg aufgrund von HCI-Effekten um 10 bis 20% verschieben kann. Außerdem haben Simulationen gezeigt, dass sich der Transistortriodenstrom anfänglich als Reaktion auf Hochstromschalten um ungefähr 20% verschieben kann, gefolgt von einer langsameren Verschiebung, die der durch HCI-Effekte verursachten ähnlich ist. Eine Beziehung zwischen jeweiligen Einschaltwiderstandswerten des Leistungstransistors und des Messtransistors variiert folglich typischerweise mit der Alterung des Leistungstransistors, wodurch sich die Stromgrößenmessungsgenauigkeit verschlechtert.
Der Anmelder hat Strommessvorrichtungen und zugeordnete Verfahren entwickelt, um die oben besprochenen Probleme zu mindern. Zu diesen neuen Strommessvorrichtungen gehören ein Referenztransistor zusätzlich zu einem Messtransistor. Der Referenztransistor ist einer Betriebsspannungsbelastung ausgesetzt, die dafür bestimmt ist, mit der des Leistungstransistors übereinzustimmen, so dass der Referenztransistor auf analoge Weise wie der Leistungstransistor altert. Strom durch einen Messtransistor wird gemäß einer oder mehreren Betriebsbedingungen an dem Referenztransistor kalibriert, wie etwa gemäß der Spannung an dem Referenztransistor und/oder dem Strom durch den Referenztransistor, um Alterung des Leistungstransistors zu kompensieren. Folglich können bestimmte Ausführungsformen dieser neuen Strommessvorrichtungen die Größe des Leistungstransistorstroms selbst dann genau erfassen, wenn der Leistungstransistor altert.
2 zeigt eine elektrische Schaltung 200 mit einem Leistungstransistor 202 und einer Strommessvorrichtung 204. Die Strommessvorrichtung 204 ist eine Ausführungsform der durch den Anmelder entwickelten neuen Strommessvorrichtungen. Der Leistungstransistor 202 ist elektrisch mit der Strommessvorrichtung 204 und mit einer Balance der Schaltung 206 gekoppelt. Die Balance der Schaltung 206 repräsentiert symbolisch einen Teil der elektrischen Schaltung 200 zusätzlich zu dem Leistungstransistor 202 und der Strommessvorrichtung 204, und die Balance der Schaltung 206 kann abhängig von der Konfiguration der elektrischen Schaltung 200 variieren. Zum Beispiel kann bei Ausführungsformen, bei denen die elektrische Schaltung 200 Teil eines Schaltwandlers ist, die Balance der Schaltung 206 Schaltwandlerkomponenten, wie etwa eine Induktivität, einen Kondensator und/oder einen oder mehrere zusätzliche Transistoren umfassen, sowie eine elektrische Stromquelle und eine Last. Als ein anderes Beispiel kann bei Ausführungsformen, bei denen die elektrische Schaltung 200 Teil einer Batteriemanagementvorrichtung ist, die Balance der Schaltung 206 eine elektrische Stromquelle und eine oder mehrere Batterien umfassen.
Die Strommessvorrichtung 204 umfasst einen Referenztransistor 208, einen Messtransistor 210, Steuerschaltkreise 212 und eine Diodenvorrichtung 214. Der Leistungs-, Referenz- und Messtransistor 202, 208, 210 weisen jeweils einen jeweiligen Gateanschluss G, Drainanschluss D und Sourceanschluss S auf. Ein Einschaltwiderstand Rsense des Messtransistors 210 weist eine vorbestimmte Beziehung mit einem Einschaltwiderstand R_pwr des Leistungstransistors 202 auf, und ein Einschaltwiderstand Rsense des Messtransistors 210 weist eine vorbestimmte Beziehung mit einem Einschaltwiderstand Rref des Referenztransistors 208 auf. Folglich ist ein Verhältnis von R_sense zu R_pwr bekannt und auch ein Verhältnis von R_sense zu R_ref bekannt.
Der Referenztransistor 208 ist über die Diodenvorrichtung 214 elektrisch mit dem Leistungstransistor 202 parallel geschaltet, d.h. der Drainanschluss D des Referenztransistors 208 ist über die Diodenvorrichtung 214 elektrisch mit dem Drainanschluss D des Leistungstransistors 202 gekoppelt, und der Sourceanschluss S des Referenztransistors 208 ist elektrisch mit dem Sourceanschluss S des Leistungstransistors 202 gekoppelt. Bei einigen Ausführungsformen ist die Diodenvorrichtung 214 wie dargestellt eine einzelne Diode. Bei einigen anderen Ausführungsformen umfasst die Diodenvorrichtung 214 mehrere Dioden und/oder einen oder mehrere Transistoren, die dafür ausgelegt sind, Konnektivität bereitzustellen. Die Diodenvorrichtung 214 könnte als Alternative elektrisch zwischen den Sourceanschluss S des Referenztransistors 208 und den Sourceanschluss S des Leistungstransistors 202 geschaltet werden.
Der Messtransistor 210 ist auch elektrisch mit dem Leistungstransistor 202 gekoppelt, d.h. der Drainanschluss D des Messtransistors 210 ist elektrisch mit dem Drainanschluss D des Leistungstransistors 202 gekoppelt, und der Sourceanschluss S des Messtransistors 210 ist elektrisch mit dem Sourceanschluss S des Leistungstransistors 202 gekoppelt. Jeweilige Gates G jeweils des Leistungstransistors 202, des Referenztransistors 208 und des Messtransistors 210 werden durch ein gemeinsames Gate-Steuersignal (g₁ ) angesteuert, so dass diese drei Transistoren gleichzeitig zwischen ihren jeweiligen leitfähigen Zuständen und nicht leitfähigen Zuständen schalten. Die Steuerschaltkreise 212 sind elektrisch jeweils mit dem Leistungstransistor 202, dem Referenztransistor 208 und dem Messtransistor 210 gekoppelt, und die Steuerschaltkreise 212 sind dafür ausgelegt, ein Ausgangssignal 216 zu erzeugen, das die Größe des Stroms I_L durch den Leistungstransistor 202 repräsentiert. Obwohl die Steuerschaltkreise 212 der Anschauungseinfachheit halber als ein einziges Element dargestellt sind, können die Steuerschaltkreise 212 mehrere Elemente umfassen, ohne von dem Schutzumfang hiervon abzuweichen. Obwohl die Steuerschaltkreise 212 als elektrisch mit dem Sourceanschluss (S) jeweils des Leistungstransistors 202, des Referenztransistors 208 und des Messtransistors 210 sowie mit dem Drainanschluss (D) jeweils des Referenztransistors 208 und des Messtransistors 210 gekoppelt dargestellt sind, könnten außerdem Verbindungen zwischen den Steuerschaltkreisen 212 und dem Rest der elektrischen Schaltung 200 unterschiedlich sein, ohne von dem Schutzumfang hiervon abzuweichen.
Die Steuerschaltkreise 212 sind dafür ausgelegt, die Größe des Stroms Isense durch den Messtransistor 210 dergestalt zu steuern, dass eine Spannung an dem Messtransistor 210 eine vorbestimmte Beziehung zu einer Spannung an dem Leistungstransistor 202 aufweist, z.B. dieser im Wesentlichen gleich oder ein vorbestimmtes Vielfaches davon ist. In der vorliegenden Schrift bedeutet „im Wesentlichen gleich“ gleich innerhalb von plus oder minus zehn Prozent. Zum Beispiel sind bei einigen Ausführungsformen die Steuerschaltkreise 212 ausgelegt zum Steuern der Größe des Stroms Isense durch den Messtransistor 210 dergestalt, dass eine Drain-Source-Spannung an dem Messtransistor 210 eine vorbestimmte Beziehung zu einer Drain-Source-Spannung an dem Leistungstransistor 202 aufweist. Als ein anderes Beispiel sind bei einigen anderen Ausführungsformen die Steuerschaltkreise 212 ausgelegt zum Steuern der Größe des Stroms Isense durch den Messtransistor 210 dergestalt, dass eine Spannung Vsense an dem Sourceanschluss S des Messtransistors 210 eine vorbestimmte Beziehung zu einer Spannung V_pwr an dem Sourceanschluss S des Leistungstransistors 202 aufweist. Bei diesen konkreten Ausführungsformen sind die Steuerschaltkreise 212 ausgelegt zum Bestimmen jeweils von Vsense, V_pwr und Isense, und die Steuerschaltkreise 212 sind ferner ausgelegt zum Bestimmen von I_L unter Verwendung der folgenden Gleichung oder einer Variante davon: $I_{L} = \frac{V_{d r a i n}}{R_{p w r}} (1 - \frac{1}{N}) + I_{s e n s e} \frac{R_{s e n s e}}{N R_{p w r}}$
In GL. 2 ist V_drain die Spannung am Drainanschluss D jeweils des Leistungs- und Messtransistors 202 und 210, und N ist das Verhältnis von Vsense zu V_pwr . Bei Ausführungsformen, bei denen die Steuerschaltkreise 212 ausgelegt sind zum Steuern der Größe des Stroms Isense dergestalt, dass die Spannung Vsense im Wesentlichen gleich der Spannung V_pwr ist, ist zum Beispiel N gleich eins und bei Ausführungsformen, bei denen die Steuerschaltkreise 212 ausgelegt sind zum Steuern der Größe des Stroms Isense dergestalt, dass die Spannung Vsense zweimal die Spannung V_pwr beträgt, ist N gleich zwei.
Der Referenztransistor 208 ist über die Diodenvorrichtung 214 elektrisch mit dem Leistungstransistor 202 parallel geschaltet, und der Referenztransistor 208 ist deshalb im Wesentlichen derselben Betriebsspannungsbelastung wie der Leistungstransistor 202 ausgesetzt. Folglich altert der Referenztransistor 208 auf ähnliche Weise wie der Leistungstransistor 202. Die Steuerschaltkreise 212 sind ausgelegt zum Kalibrieren des Stroms Isense durch den Messtransistor 210 gemäß einer oder mehreren Betriebsbedingungen an dem Referenztransistor 208.
Zum Beispiel sind bei einigen Ausführungsformen die Steuerschaltkreise 212 ausgelegt zum Kalibrieren des Stroms Isense durch den Messtransistor 210 gemäß der Spannung an dem Referenztransistor 208, um Alterung des Leistungstransistors 202 zu kompensieren. Bei bestimmten dieser Ausführungsformen sind die Steuerschaltkreise 212 dafür ausgelegt, den Messtransistor 210 folgendermaßen zu kalibrieren. Als erstes bestimmen die Steuerschaltkreise 212 die Drain-Source-Spannung V_{ds_ref} an dem Referenztransistor 208, während der Strom Iref durch den Referenztransistor 208 angesteuert wird. Die Steuerschaltkreise 212 stellen dann die Größe des Stroms Isense gemäß der Drain-Source-Spannung V_{ds_ref} ein, um Alterung des Leistungstransistors 202 zu kompensieren. Zum Beispiel sind bei einer konkreten Ausführungsform die Steuerschaltkreise 212 ausgelegt zum Bestimmen eines Korrekturfaktors Δi unter Verwendung der nachfolgenden GL. 3, und die Steuerschaltkreise 212 vergrößern dann die Größe des Stroms Isense um einen Korrekturfaktor Δi, um den Messtransistor 210 zu kalibrieren. V_{ds_sense} in GL. 3 ist die Drain-Source-Spannung am Messtransistor 210. $Δ i = [(\frac{V_{d s_r e f}}{V_{d s_s e n s e}}) (\frac{I_{s e n s e}}{I_{r e f}}) - 1] I_{s e n s e}$
Bei einigen anderen Ausführungsformen sind die Steuerschaltkreise 212 ausgelegt zum Kalibrieren des Stroms Isense durch den Messtransistor 210 gemäß dem Strom Iref durch den Referenztransistor 208, um Alterung des Leistungstransistors 202 zu kompensieren. Bei bestimmten dieser Ausführungsformen sind die Steuerschaltkreise 212 dafür ausgelegt, den Messtransistor 210 folgendermaßen zu kalibrieren. Als erstes bestimmen die Steuerschaltkreise 212 den Strom Iref durch den Referenztransistor 208, während eine Drain-Source-Spannung V_{ds_ref} an dem Referenztransistor 208 angesteuert wird. Die Steuerschaltkreise 212 stellen dann die Größe des Stroms Isense gemäß dem Strom Iref ein, um Alterung des Leistungstransistors 202 zu kompensieren. Zum Beispiel sind bei einer konkreten Ausführungsform die Steuerschaltkreise 212 ausgelegt zum Bestimmen eines Korrekturfaktors Δi unter Verwendung der obigen GL. 3, und die Steuerschaltkreise 212 vergrößern dann die Größe des Stroms Isense um den Korrekturfaktor Δi, um den Messtransistor 210 zu kalibrieren.
Bei bestimmten Ausführungsformen kalibrieren die Steuerschaltkreise 212 den Strom Isense periodisch, wie etwa nach dem Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer oder nach einer vorbestimmten Anzahl von Schaltzyklen des Leistungstransistors 202. Bei einigen anderen Ausführungsformen kalibrieren die Steuerschaltkreise 212 den Strom Isense als Reaktion auf eine Betriebsbedingungsänderung der elektrischen Schaltung 200. Beispiele für eine solche Betriebsbedingungsänderung umfassen, aber ohne Beschränkung darauf, Herauffahren der elektrischen Schaltung 200, Herunterfahren der elektrischen Schaltung 200, Größe des Stroms I_L überschreitet einen Schwellenwert und Spannung V_pwr überschreitet einen Schwellenwert.
3 zeigt eine elektrische Schaltung 300, die eine Strommessvorrichtung 304 mit Steuerschaltkreisen 312 umfasst, wobei die Strommessvorrichtung 304 und die Steuerschaltkreise 312 Ausführungsformen der Strommessvorrichtung 204 bzw. Steuerschaltkreise 212 sind. Die Steuerschaltkreise 312 umfassen einen ersten Differenzverstärker 318, einen zweiten Differenzverstärker 320, erste Stromsteuerschaltkreise 322, zweite Stromsteuerschaltkreise 324 und Ausgangsschaltkreise 326. Der erste Differenzverstärker 318 erzeugt ein erstes Differenzsignal 328, das eine Differenz zwischen der Spannung Vsense und der Spannung V_pwr repräsentiert, und der zweite Differenzverstärker 320 erzeugt ein zweites Differenzsignal 330, das eine Differenz zwischen der Spannung Vsense und der Spannung Vref repräsentiert. Die ersten Stromsteuerschaltkreise 322 sind elektrisch mit dem Messtransistor 210 in Reihe geschaltet und steuern die Größe des Stroms Isense mindestens teilweise auf der Basis des ersten und zweiten Differenzsignals 328 und 330. Insbesondere steuern die ersten Stromsteuerschaltkreise 322 die Größe des Stroms Isense dergestalt, dass die Spannung Vsense eine vorbestimmte Beziehung zu der Spannung V_pwr aufweist, z.B. ihr im Wesentlichen gleich ist oder ein vorbestimmtes Vielfaches davon ist, wie oben mit Bezug auf 2 besprochen. Außerdem steuern die ersten Stromsteuerschaltkreise 322 die Größe des Stroms Isense durch Vergrößern der Größe des Stroms I_sense um einen Korrekturfaktor, wie etwa den Korrekturfaktor Δi der obigen GL. 3, um Alterung des Leistungstransistors 202 zu kompensieren. Die zweiten Stromsteuerschaltkreise 324 steuern den Strom Iref durch den Referenztransistor 208 an, wie etwa wenn sich der Leistungstransistor 202 in seinem nicht leitfähigen Zustand befindet, und bei einigen Ausführungsformen sind die zweiten Stromsteuerschaltkreise 324 dergestalt ausgelegt, dass die Größe des Stroms Iref im Wesentlichen gleich der Größe des Stroms Isense ist.
Die Ausgangsschaltkreise 326 sind ausgelegt zum Erzeugen eines Ausgangssignals 216, das die Größe des Stroms I_L repräsentiert, mindestens teilweise auf der Basis der Größe des Stroms Isense, wie etwa unter Verwendung der obigen GL. 2. Die Ausgangsschaltkreise 326 umfassen Strommessschaltkreise 332 und Pufferschaltkreise 334. Die Strommessschaltkreise 332 erzeugen ein Signal 336, das die Größe des Stroms Isense repräsentiert, und die Pufferschaltkreise 334 puffern das Signal 336, um das Ausgangssignal 216 zu erzeugen. Die Pufferschaltkreise 334 umfassen gegebenenfalls einen (nicht gezeigten) Digital-Analog-Umsetzer zum Umsetzen des Signals 336 von analoger in digitale Form, so dass das Ausgangssignal 216 ein Digitalsignal ist.
4 zeigt eine elektrische Schaltung 400, die eine Strommessvorrichtung 404 mit Steuerschaltkreisen 412 umfasst, wobei die Strommessvorrichtung 404 und die Steuerschaltkreise 412 Ausführungsformen der Strommessvorrichtung 204 bzw. Steuerschaltkreise 212 sind. Die Steuerschaltkreise 412 umfassen einen Prozessor 418, einen Speicher 420 und Schnittstellenschaltkreise 422. Die Schnittstellenschaltkreise 422 bilden eine elektrische Schnittstelle des Prozessors 418 mit der elektrischen Schaltung 400, und bei einigen Ausführungsformen umfassen die Schnittstellenschaltkreise 422 Pegelumsetzungsschaltkreise und Umsetzungsschaltkreise zum Umsetzen von Signalen zwischen analoger und digitaler Form. Der Prozessor 418 ist kommunikativ jeweils mit den Schnittstellenschaltkreisen 422 und dem Speicher 420 gekoppelt und der Prozessor 418 führt in dem Speicher 420 gespeicherte Anweisungen aus, um unter Verwendung einer oder mehrerer der oben mit Bezug auf 2 besprochenen Techniken ein Ausgangssignal 216 zu erzeugen, das die Größe des Stroms I_L durch den Leistungstransistor 202 repräsentiert. Bei einigen Ausführungsformen führt der Prozessor 418 zum Beispiel die Anweisungen aus, um (a) die Größe des Stroms Isense dergestalt zu steuern, dass die Spannung Vsense eine vorbestimmte Beziehung zu der Spannung V_pwr aufweist, (b) die Größe des Korrekturfaktors Δi unter Verwendung der obigen GL. 3 zu bestimmen, (c) die Größe des Stroms Isense um den Korrekturfaktor Δi zu vergrößern, um Alterung des Leistungstransistors 202 zu kompensieren, und (d) die Größe des Stroms I_L unter Verwendung der obigen GL. 2 zu bestimmen.
Es versteht sich, dass die Konfiguration der Steuerschaltkreise 212 nicht auf die Ausführungsformen von 3 und 4 beschränkt ist. Stattdessen können die Steuerschaltkreise 212 eine beliebige Konfiguration aufweisen, solange sie in der Lage sind, die Größe des Stroms I_L zu bestimmen und den Strom Isense gemäß einer oder mehreren Betriebsbedingungen an dem Referenztransistor 208 zu kalibrieren, um Alterung des Leistungstransistors 202 zu kompensieren.
Obwohl die elektrischen Schaltungen 200, 300 und 400 mit dem Leistungstransistor 202, Referenztransistor 208 und Messtransistor 210 als n-Typ-Metalloxid-Halbleiterfeldeffekttransistoren (MOSFETs) des Anreicherungsmodus dargestellt sind, sind die hier offenbarten Strommessvorrichtungen nicht auf diese Art von Transistor beschränkt. Tatsächlich könnten die Strommessvorrichtungen für Verwendung mit anderen Arten von Transistoren modifiziert werden, darunter, aber ohne Beschränkung darauf, MOSFETs des Verarmungsmodus, p-Typ-MOSFETs oder Bipolartransistoren (BJTs), ohne vom Schutzumfang hiervon abzuweichen. Zum Beispiel zeigt 5 eine elektrische Schaltung 500, die wie die elektrische Schaltung 200 ist, mit der Ausnahme, dass (a) der n-Typ-Leistungstransistor 202 mit dem p-Typ-Leistungstransistor 502 ersetzt ist und (b) die Strommessvorrichtung 204 mit der Strommessvorrichtung 504 ersetzt ist. Die Strommessvorrichtung 504 ist dieselbe wie die Strommessvorrichtung 204, mit der Ausnahme, dass (a) der n-Typ-Referenztransistor 208 und der n-Typ-Messtransistor 210 mit dem p-Typ-Referenztransistor 508 bzw. dem p-Typ-Messtransistor 510 ersetzt sind und (b) die Steuerschaltkreise 212 mit Steuerschaltkreisen 512 ersetzt sind. Die Steuerschaltkreise 512 führen dieselben Funktionen wie die Steuerschaltkreise 212 aus, aber die Steuerschaltkreise 512 sind ausgelegt für Verwendung mit p-Kanal-Transistoren, anstelle von Verwendung mit n-Kanal-Transistoren.
Eine mögliche Anwendung der hier offenbarten Strommessvorrichtungen ist in einem Schaltwandler. Zum Beispiel zeigt 6 einen Abwärtswandler 600, der zwei Exemplare der Strommessvorrichtung 204 umfasst, die im Folgenden als Strommessvorrichtung 204(a) und Strommessvorrichtung 204(b) bezeichnet werden. Einzelheiten der Strommessvorrichtungen 204(a) und 204(b) sind in 6 der Anschauungsklarheit halber nicht dargestellt. Der Abwärtswandler 600 umfasst ferner einen Eingangsport 602, der elektrisch mit einer (nicht gezeigten) Eingangsstromquelle gekoppelt ist, einen Eingangskondensator 604, eine Induktivität 606, einen Ausgangskondensator 608, einen Ausgangsport 610, der elektrisch mit einer (nicht gezeigten) Last gekoppelt ist, einen ersten Transistor 612, einen zweiten Transistor 614 und eine Steuerung 616.
Der Eingangsport 602 ist elektrisch zwischen einen positiven Eingangsknoten 618 und einen Referenzknoten 620 geschaltet. Der Eingangskondensator 604 ist elektrisch zwischen den positiven Eingangsknoten 618 und den Referenzknoten 620 geschaltet und der Eingangskondensator 604 stellt einen Pfad für einen durch den Abwärtswandler 600 entnommenen Eingangswelligkeitsstrom bereit. Der Drainanschluss D des ersten Transistors 612 ist elektrisch mit dem positiven Eingangsknoten 618 gekoppelt, und der Sourceanschluss S des ersten Transistors 612 ist elektrisch mit einem Schaltknoten V_x gekoppelt. Das Gate G des ersten Transistors 612 ist elektrisch mit der Steuerung 616 gekoppelt. Der Drainanschluss D des zweiten Transistors 614 ist elektrisch mit dem Schaltknoten V_x gekoppelt, und der Sourceanschluss S des zweiten Transistors 614 ist elektrisch mit dem Referenzknoten 620 gekoppelt. Das Gate G des zweiten Transistors 614 ist elektrisch mit der Steuerung 616 gekoppelt. Die Induktivität 606 ist elektrisch zwischen den Schaltknoten V_x und einen positiven Ausgangsknoten 622 geschaltet, und der Ausgangsport 610 ist elektrisch zwischen den positiven Ausgangsknoten 622 und den Referenzknoten 620 geschaltet. Der Ausgangskondensator 608 ist elektrisch zwischen den positiven Ausgangsknoten 622 und den Referenzknoten 620 geschaltet, und der Ausgangskondensator 608 stellt einen Pfad für den durch den Abwärtswandler 600 erzeugten Ausgangswelligkeitsstrom bereit.
Die Steuerung 616 steuert das Schalten des ersten und zweiten Transistors 612 und 614 zum Transfer von Energie aus der Stromquelle (elektrisch mit dem Eingangsport 602 gekoppelt) zur Last (elektrisch mit dem Ausgangsport 610 gekoppelt). Insbesondere steuert die Steuerung 616 den ersten Transistor 612, um wiederholt zwischen seinem leitfähigen und nicht leitfähigen Zustand zu schalten. Die Steuerung 616 steuert auch den zweiten Transistor 614, um wiederholt zwischen seinem leitfähigen und nicht leitfähigen Zustand zu schalten. Die Steuerung 616 steuert das Schalten des zweiten Transistors 614 dergestalt, dass er eine Freilauffunktion ausführt, oder anders ausgedrückt, dergestalt, dass der zweite Transistor 614 einen Pfad für durch die Induktivität 606 fließenden Strom bereitstellt, wenn sich der erste Transistor 612 in seinem nicht leitfähigen Zustand befindet. Bei einigen Ausführungsformen steuert die Steuerung 616 das Schalten des ersten und zweiten Transistors 612 und 614, um einen oder mehrere Parameter des Abwärtswandlers 600 zu regeln, wie etwa die Eingangsspannung V_in , den Eingangsstrom lin, die Eingangsleistung P_in , die Ausgangsspannung Vout, den Ausgangsstrom lout und die Ausgangsleistung P_out .
Die Strommessvorrichtung 204(a) erzeugt ein Ausgangssignal 216(a), das die Größe des Stroms durch den ersten Transistor 612 repräsentiert, und die Strommessvorrichtung 204(b) erzeugt ein Ausgangssignal 216(b), das die Größe des Stroms durch den zweiten Transistor 614 repräsentiert. Dementsprechend sind der erste Transistor 612 und der zweite Transistor 614 jeweils dem Leistungstransistor 202 von 2-4 analog. Die Steuerung 616 empfängt jedes der Ausgangssignale 216(a) und 216(b), und die Steuerung 616 verwendet die Ausgangssignale 216(a) und 216(b) zur Erzielung von einem oder mehreren von Überstromschutz, Strommodussteuerung, Leistungsüberwachung und lastabhängiger Spannungspositionierung des Abwärtswandlers 600.
Es versteht sich, dass die oben besprochenen Strommessvorrichtungen nicht auf die Verwendung in einem Abwärtswandler oder auch nur Verwendung in einem Schaltwandler beschränkt sind. Stattdessen könnten die Strommessvorrichtungen in vielen anderen Anwendungen verwendet werden, um die Größe des Stroms durch einen Transistor zu erfassen.
7 zeigt ein Verfahren 700 zum Erfassen der Größe des Stroms durch einen Leistungstransistor. In Schritt 702 wird ein Referenztransistor mindestens während des Schaltens des Leistungstransistors elektrisch mit dem Leistungstransistor gekoppelt. In einem Beispiel für Schritt 702 wird der Referenztransistor 208 über die Diodenvorrichtung 214 (2-4) elektrisch mit dem Leistungstransistor 202 gekoppelt. In einem anderen Beispiel für Schritt 702 wird der Referenztransistor 508 über die Diodenvorrichtung 214 (5) elektrisch mit dem Leistungstransistor 502 gekoppelt. In Schritt 704 wird Strom durch den Messtransistor so gesteuert, dass eine Spannung an dem Messtransistor eine vorbestimmte Beziehung zu einer Spannung an dem Leistungstransistor aufweist. In einem Beispiel für Schritt 704 steuern die Steuerschaltkreise 212 die Größe des Stroms durch den Messtransistor 210 so, dass die Spannung Vsense im Wesentlichen gleich der Spannung Vref oder ein Vielfaches davon ist.
In Schritt 706 wird Strom durch den Messtransistor gemäß einer oder mehreren Betriebsbedingungen an dem Referenztransistor gesteuert, um Alterung des Leistungstransistors zu kompensieren. In einem Beispiel für Schritt 706 vergrößern die Steuerschaltkreise 212 die Größe des Stroms I_s um den aus der Spannung V_ref oder aus dem Strom I_ref unter Verwendung von GL. 3 bestimmten Korrekturfaktor Δi, um Alterung des Leistungstransistors 202 zu kompensieren. In Schritt 708 wird auf der Basis der Größe des Stroms durch den Messtransistor ein Ausgangssignal erzeugt, das die Größe des Stroms durch den Leistungstransistor repräsentiert. In einem Beispiel für Schritt 708 erzeugen die Steuerschaltkreise 212 das Ausgangssignal 216 auf der Basis der Größe des Stroms I_s .

Claims

Verfahren zum Erfassen der Größe des Stroms durch einen Leistungstransistor, umfassend: elektrisches Koppeln eines Referenztransistors mit dem Leistungstransistor mindestens während des Schaltens des Leistungstransistors; Steuern von Strom durch einen Messtransistor dergestalt, dass eine Spannung an dem Messtransistor eine vorbestimmte Beziehung zu einer Spannung an dem Leistungstransistor aufweist; Steuern von Strom durch den Messtransistor gemäß einer oder mehreren Betriebsbedingungen an dem Referenztransistor, um Alterung des Leistungstransistors zu kompensieren; und Erzeugen eines Ausgangssignals auf der Basis der Größe des Stroms durch den Messtransistor, wobei das Ausgangssignal die Größe des Stroms durch den Leistungstransistor repräsentiert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des elektrischen Koppelns des Referenztransistors mit dem Leistungstransistor mindestens während des Schaltens des Leistungstransistors elektrisches Parallelschalten des Referenztransistors mit dem Leistungstransistor über eine Diodenvorrichtung umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei der Schritt des Steuerns von Strom durch den Messtransistor dergestalt, dass die Spannung an dem Messtransistor die vorbestimmte Beziehung zu der Spannung an dem Leistungstransistor aufweist, Steuern von Strom durch den Messtransistor dergestalt umfasst, dass die Spannung an dem Messtransistor im Wesentlichen gleich der Spannung an dem Leistungstransistor ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, wobei der Schritt des Steuerns von Strom durch den Messtransistor gemäß der einen oder den mehreren Betriebsbedingungen an dem Referenztransistor Vergrößern der Größe des Stroms durch den Messtransistor um einen Korrekturfaktor umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die eine oder mehreren Betriebsbedingungen an dem Referenztransistor Spannung an dem Referenztransistor umfassen.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die eine oder mehreren Betriebsbedingungen an dem Referenztransistor Strom durch den Referenztransistor umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, ferner umfassend: Bewirken, dass jedes des Leistungstransistors, des Referenztransistors und des Messtransistors gleichzeitig zwischen jeweiligen leitfähigen Zuständen und jeweiligen nichtleitfähigen Zuständen schalten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, wobei der Schritt des Steuerns von Strom durch den Messtransistor gemäß der einen oder den mehreren Betriebsbedingungen an dem Referenztransistor periodisch ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, wobei der Schritt des Steuerns von Strom durch den Messtransistor gemäß der einen oder den mehreren Betriebsbedingungen an dem Referenztransistor als Reaktion auf eine Betriebsbedingungsänderung einer den Leistungstransistor enthaltenden elektrischen Schaltung ausgeführt wird.
Strommessvorrichtung, umfassend: einen Referenztransistor zur elektrischen Kopplung mit einem Leistungstransistor; einem Messtransistor zur elektrischen Kopplung mit dem Leistungstransistor; und Steuerschaltkreise, ausgelegt zum (a) Steuern von Strom durch den Messtransistor dergestalt, dass eine Spannung an dem Messtransistor eine vorbestimmte Beziehung zu einer Spannung an dem Leistungstransistor aufweist, und (b) Steuern von Strom durch den Messtransistor gemäß einer oder mehreren Betriebsbedingungen an dem Referenztransistor, um Alterung des Leistungstransistors zu kompensieren.
Strommessvorrichtung nach Anspruch 10, die ferner eine Diodenvorrichtung zur elektrischen Kopplung zwischen dem Referenztransistor und dem Leistungstransistor umfasst, dergestalt, dass der Referenztransistor über die Diodenvorrichtung elektrisch mit dem Leistungstransistor parallelgeschaltet wird.
Strommessvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 und 11, wobei die Steuerschaltkreise ferner ausgelegt sind zum Steuern von Strom durch den Messtransistor dergestalt, dass die Spannung an dem Messtransistor im Wesentlichen gleich der Spannung an dem Leistungstransistor ist.
Strommessvorrichtung nach einem der Ansprüche 10-12, wobei die Steuerschaltkreise ferner ausgelegt sind zum Vergrößern der Größe des Stroms durch den Messtransistor um einen Korrekturfaktor, um Alterung des Leistungstransistors zu kompensieren.
Strommessvorrichtung nach einem der Ansprüche 10-13, wobei ein Einschaltwiderstand des Messtransistors eine vorbestimmte Beziehung zu einem Einschaltwiderstand des Leistungstransistors aufweist.
Strommessvorrichtung nach Anspruch 14, wobei der Einschaltwiderstand des Messtransistors eine vorbestimmte Beziehung zu einem Einschaltwiderstand des Referenztransistors aufweist.
Strommessvorrichtung nach einem der Ansprüche 10-15, wobei die eine oder mehreren Betriebsbedingungen an dem Referenztransistor Strom durch den Referenztransistor umfassen.
Strommessvorrichtung nach einem der Ansprüche 10-15, wobei die eine oder mehreren Betriebsbedingungen an dem Referenztransistor Spannung an dem Referenztransistor umfassen.
Strommessvorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Steuerschaltkreise Folgendes umfassen: einen ersten Differenzverstärker, ausgelegt zum Erzeugen eines ersten Differenzsignals, das eine Differenz zwischen der Spannung an dem Leistungstransistor und der Spannung an dem Messtransistor repräsentiert; einen zweiten Differenzverstärker, ausgelegt zum Erzeugen eines zweiten Differenzsignals, das eine Differenz zwischen der Spannung an dem Referenztransistor und der Spannung an dem Messtransistor repräsentiert; und Stromsteuerschaltkreise, ausgelegt zum Steuern der Größe des Stroms durch den Messtransistor mindestens teilweise auf der Basis des ersten und zweiten Differenzsignals.
Strommessvorrichtung nach einem der Ansprüche 10-18, ferner umfassend: Ausgangsschaltkreise, ausgelegt zum Erzeugen eines Ausgangssignals mindestens teilweise auf der Basis der Größe des Stroms durch den Messtransistor, wobei das Ausgangssignal die Größe des Stroms durch den Leistungstransistor repräsentiert.
Strommessvorrichtung nach einem der Ansprüche 10-19, wobei der Referenztransistor und der Messtransistor jeweils ein Metalloxid-Halbleiterfeldeffekttransistor sind.