KR20210089217A - 타이밍 감지 회로를 위한 자기장 펄스 전류 감지 - Google Patents

Abstract

전류 전도체를 통과하는 전류 펄스에 대한 시작 시간(t_START), 종료 시간(t_END), 및/또는 피크 시간(t_MAX)을 결정하기 위한 전류 측정 회로. 전류 측정 회로는 픽업 코일 및 임계 교차 검출기를 포함한다. 픽업 코일은 전도체 주위의 자기장에 비례하는 전압(V_SENSE')을 생성하며, 이는 시간에 따른 전류의 변화에 비례한다. 임계 교차 검출기는 V_SENSE' 및 임계 전압을 비교하고, V_SENSE'의 기울기가 양인지 또는 음인지 여부 및 전이 시간을 나타내는 출력 신호를 생성한다. 전류 측정 회로는 또한 적분기 및 샘플 홀드 회로를 포함할 수 있다. 적분기는 시간에 따라 V_SENSE'를 적분하고 적분된 신호 V_SENSE를 생성한다. 샘플 홀드 회로는 V_SENSE를 t_MAX와 비교하고, 펄스 전류를 측정하는 데 사용될 수 있는 제2 출력 신호를 생성한다.

Description

타이밍 감지 회로를 위한 자기장 펄스 전류 감지

본 발명은 일반적으로 자기장 감지에 기초한 전류 측정 회로에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 전류 펄스에 대한 시작 시간 및 종료 시간을 결정하기 위한 전류 측정 회로에 관한 것이다.

펄스 전류 발생기들에 대한 많은 응용들에서, 출력 전류 펄스들은 정밀한 시작 시간 및 종료 시간, 그리고 최대 또는 최소 전류 값과 같은, 특정 사양들을 만족시켜야 한다. 예를 들어, 자율주행 차량에 대한 ToF(time-of-flight) 광 검출 및 레인징(lidar) 시스템에서, 펄스 전류 발생기는 레이저 드라이버로서 동작한다. 레이저 펄스의 전송과 그 반사의 검출 사이의 시간 지연은 환경 내의 레이저와 물체들 사이의 거리를 결정하는 데 사용될 수 있다. 빛의 속도가 나노초(ns)당 30 cm이기 때문에, 거리 측정 해상도 요건이 요구되는 경우에는 짧은 레이저 펄스가 유리하다. 예를 들어, 센티미터-스케일의 해상도의 경우, 레이저 펄스 폭은 종종 1 ns 내지 수십 ns 정도이고, 근처의 물체들의 반사를 위한 시간 지연은 단지 몇 ns일 수 있다.

따라서, 레이저 펄스 폭과, 레이저 펄스의 송신 및 그 반사의 검출 사이의 시간 지연을 정밀하게 결정하기 위해, ToF 라이다 시스템은 1 ns 또는 그 미만으로, 종종 100 피코초(ps) 또는 그 미만으로 정밀하게 레이저 펄스의 시작 시간 및 종료 시간을 정밀하게 결정할 수 있어야 한다. ToF 라이다 시스템의 성능은 또한, 레이저 펄스의 진폭에 의해 영향을 받는데, 펄스 진폭이 증가함에 따라, 그 반사는 증가된 거리를 이동한 후에 검출될 수 있다. 그러나, 레이저 펄스의 최대 진폭은 눈 안전(eye safety) 규정을 준수해야 하고, 레이저 드라이버는 그에 따라 전류 펄스의 피크 진폭을 제한해야 한다. 따라서, 안전 고려사항들이 충족되는 최대 진폭에서 레이저 펄스들을 전송하는 것이 유리하다.

다수의 펄스 전류 발생기들은 출력 전류 펄스들을 측정하고 적절한 조정들을 수행하는 피드백 시스템을 포함한다. 이러한 피드백 시스템들은 전류 측정 회로, 및 펄스 전류 발생기를 위한 컨트롤러를 포함한다. 전류 측정 회로는 통상적으로 전압의 형태인, 측정되는 전류에 비례하는 신호를 생성한다. 이 신호로부터, 전류 펄스의 시작 시간 및 종료 시간뿐만 아니라, 컨트롤러가 전류 펄스 발생기의 파라미터들을 조정하는 데 사용하는 전류 펄스의 피크 진폭을 결정할 수 있다. 그러나, 출력 전류 펄스들은 일부 응용들에서 수십 내지 수백 암페어(A) 정도일 수 있고, 이는 전류 감지를 더 복잡하게 한다. 앞서 언급된 ns 펄스들과 같은, 매우 짧은 펄스들이 요구되는 경우, 전류 감지 회로들의 기생 효과들은 드라이버의 동작에 해로울 수 있다.

도 1은 션트 저항(120)을 갖는 통상적인 전류 측정 회로(100)의 개략도를 도시한다. 펄스 발생기(110)는 션트 저항(120)을 통해 부하(130)에 제공되는 전류 펄스(I_PULSE)를 출력한다. 션트 저항 값(R_SHUNT)가 주어진 경우, 전압(V_SHUNT)는 옴의 법칙에 따라 생성될 것이다. 펄스 발생기에 대한 션트 저항의 효과를 감소시키기 위해, R_SHUNT는 보통 매우 작으며, 밀리옴(mΩ) 정도이다. 이는 작은 값들의 V_SHUNT를 초래하는데, 따라서 종종 차동 증폭기(140)가 션트 저항(120)의 단자들에 연결되고, I_PULSE에 비례하는 증폭된 전압(V_SENSE)를 출력한다. 일부 응용들에서의 짧은 펄스들은 고 대역폭과 같이 증폭기(140)에 대한 엄격한 요구사항들을 요구한다.

R_SHUNT가 mΩ 값들을 갖더라도, 매우 큰 진폭의 전류 펄스들은 션트 저항(120)으로 하여금 많은 양의 전력을 열로서 소산시키게 하며, 이는 회로 상의 다른 구성요소들을 손상시킬 수 있거나 또는 시스템의 전원 또는 배터리를 불필요하게 변형시킬 수 있다. 또한, 션트 저항(120)은 가열됨에 따라 열 드리프트(thermal drift)를 경험할 수 있어서, 전류 펄스의 시작 시간 및 종료 시간과, 피크 진폭을 정확하게 결정하기 위해 계산적으로 비싼 보상이 필요하도록 저항 및 V_SENSE를 변화시킨다. 션트 저항(120)은 I_PULSE를 직접 측정하는데, 이는 그것이 주 구동 신호 체인 내에 배치되고, 주 구동 회로의 인덕턴스를 불리하게 증가시킴을 의미한다.

일부 전류 측정 회로들은 결과적인 자기 유도 또는 자기 플럭스 밀도를 통해 전류 펄스를 간접적으로 측정함으로써 션트 전류 측정과 연관된 전력 손실 및 증가된 인덕턴스를 회피한다. 전도체를 통하는 전류에 의해 유도되는 자기 플럭스 밀도는 홀 효과(Hall Effect) 센서, 플럭스 게이트 센서, 자기 저항 또는 거대 자기 저항에 의해 측정될 수 있다. 도 2a 및 도 2b는 전류 펄스(I_PULSE)를 운반하는 전류 전도체(210)에 대한 홀 센서(220)의 배열, 및 홀 센서(220)를 갖는 통상적인 전류 측정 회로(200)의 개략도를 도시한다. 도 2a에서, I_PULSE에 의해 야기되는 전도체(210) 주위의 자기 플럭스 밀도의 변화가 홀 센서(220)에 의해 검출되도록 홀 센서(220)는 전류 전도체(210) 근처에 배치된다.

도 2b에서, 홀 센서(220)는 고 이득 증폭기(240)에 전압을 출력한다. 고 이득 증폭기는 홀 센서(220)로부터, I_PULSE로부터 더 큰 전압 V_SENSE로의 작은 출력 전압을 증폭시키며, 이는 전도체(210) 주위의 자기 플럭스 밀도에 비례한다. 그러나, 홀 센서(220) 및 자기 플럭스 밀도에 기초한 다른 전류 감지 방법들은 열 드리프트에 노출되거나 비선형 거동을 나타내는 반도체 재료들에 의존한다. 열 드리프트 및 비선형 거동 모두, 디바이스 특성의 변화를 재보정하고 보상하며 비선형 응답을 분석하기 위해, 능동 회로를 필요로 한다. 또한, 홀 센서에 필요한 능동 회로의 대부분은 엄격한 요건, 특히 도 1에 도시된 차동 증폭기(140)에 요구되는 엄격한 요건과 유사하게, 짧은 펄스 응용예에 대한 높은 대역폭의 요건을 갖는다.

일부 전류 측정 회로들은 자기 플럭스(즉, 자기장)의 변화율을 대신 측정함으로써 자기 유도를 통해 전류 펄스를 측정하는 것과 연관된 능동 회로 요건들 중 일부를 회피하려고 시도한다. 자기장은 예를 들어, 전류 변압기 또는 로고스키(Rogowksi) 코일에 의해 측정될 수 있다. 전류 변압기는 2차 권선이 배치되는 자기 코어를 포함한다. 자기 코어는 높은 전류들에서 포화될 수 있고, 다른 구성요소들의 동작이 영향을 받도록 시스템의 인덕턴스를 증가시킬 수 있다. 높은 투과도를 갖는 일부 자기 코어들은 높은 포화 플럭스 밀도를 갖지만 고 주파수 응답이 양호하지 않다.

로고스키 코일은 자기 코어를 포함하지 않으며, 따라서 포화에 대해 영향을 받지 않고 큰 대역폭을 가질 수 있지만, 작은 자화 인덕턴스 및 권선 단자들 상의 근사적으로 개방 회로 부하를 갖는 전류 변압기로서 보일 수 있다. 도 3은 로고스키 코일(320)을 사용하는 통상적인 전류 측정 회로(300)의 개략도를 도시한다. 로고스키 코일(320)은 전류 펄스(I_PULSE)를 운반하는 전도체(310) 주위에 배치되고, 코일의 일 단부로부터의 리드(330)가 코일의 중심을 관통하여 다른 리드(340)로 이어지는 나선형 코일을 포함한다. 리드들(330 및 340)은 적분기(350)에 연결되고, 이는 시간에 따라 로고스키 코일(320)의 출력을 적분하여 I_PULSE에 비례하는 전압(V_SENSE)를 획득한다.

로고스키 코일과 전류 변압기는 모두, 지구로부터와 같은 다른 자기장의 영향을 줄이기 위해 I_PULSE를 운반하는 전도체를 둘러싸고 있다. 그러나, 전도체를 둘러싸야 하는 필요성은 로고스키 코일 또는 전류 변압기를 포함하는 반도체 다이의 구성을 어렵게 한다. 특히, 전류 변압기는 반도체 다이의 넓은 영역들을 점유할 수 있으며, 이는 레이저 다이오드들 및 그들의 드라이버들이 서로 가깝게 배치되고 렌즈들과 같은 광학 요소들의 정렬을 단순화하기 위해 정밀하게 정렬되는, 예를 들어, 라이다 시스템들에서는 불리한 것이다. 유사하게, 로고스키 코일을 인쇄회로기판에 집적하는 것은 기판의 다수의 층들에 영향을 주며, 많은 수의 비아들을 필요로 한다.

본 발명은 전류 전도체를 둘러싸지 않아도 되는 픽업 코일을 포함하는 전류 측정 회로를 제공함으로써, 위에서 설명된 전력 소산, 주 구동 회로 내의 증가된 인덕턴스, 능동 회로, 대면적 및 복잡한 구성의 단점을 해결한다. 보다 구체적으로, 본원에 기술된 바와 같이, 본 발명은 픽업 코일 및 적어도 하나의 임계 교차(threshold crossing) 검출기를 포함한다. 픽업 코일은 전류 전도체 주위의 자기장에 비례하는 전압을 생성하며, 이는 시간에 따라 전류 전도체를 통과하는 전류의 변화에 비례한다. 임계 교차 검출기는 자기장에 비례하는 전압을 적어도 하나의 임계 전압과 비교하고, 선택된 임계 전압에 기초하여, 전류 펄스의 전이 시간(예를 들어, 시작 시간, 종료 시간, 또는 피크 진폭 시간)과, 시간에 따른 자기장에 비례하는 전압의 기울기가 비교에 기초하여 양의 기울기인지 또는 음의 기울기인지 여부를 나타내는 출력 신호를 생성한다.

다른 실시예에서, 전류 측정 회로는 또한, 적분기 및 샘플 홀드(sample and hold) 회로를 포함한다. 적분기는 시간에 따라 자기장에 비례하는 전압을 적분하고, 적분된 전압에 기초하여 적분된 신호를 생성하며, 결과적인 신호는 측정될 전류에 비례한다. 샘플 홀드 회로는 피크 진폭 시간을 나타내는 신호에 의해 트리거된다.

다른 실시예들에서, 픽업 코일은 단일 반도체 칩 상에 모놀리식으로(monolithically) 집적될 수 있는, 전류 전도체 근처에 배열되도록 구성된 단일 루프이다. 다른 실시예에서, 픽업 코일은 다른 소스들로부터의 전체 플럭스를 감소시키면서 코일의 전체를 통해 측정되는 전류로부터 발생하는 총 자기 플럭스를 증가시키도록 배열된 하나 이상의 턴(turn)들을 가질 수 있다. 다른 실시예들에서, 픽업 코일의 일 부분은 적어도 하나의 임계 교차 검출기를 갖는 반도체 칩 상에 집적되고, 픽업 코일의 일부는 다이 단자들 및 외부 전도체에 의해 형성된다. 외부 전도체는 전류 전도체를 포함하는 인쇄회로기판과 같은 장착 기판의 일부를 형성할 수 있다.

구성요소들의 구현 및 조합의 다양한 신규한 세부사항들을 포함하여, 본원에 기술된 상기 및 다른 바람직한 특징들이 이제 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명될 것이며, 청구항들에서 나타날 것이다. 특정 방법들 및 장치들은 단지 예시적인 것으로, 청구항들을 제한하는 것으로 도시되지 않음을 이해해야 한다. 통상의 기술자에 의해 이해되는 바와 같이, 본원의 교시들의 원리들 및 특징들은 청구범위를 벗어나지 않고 다양한 여러 실시예들에서 이용될 수 있다.

본 발명의 특징들, 목적들 및 이점들은 유사한 도면부호들이 전체적으로 대응하여 식별되는 도면들과 관련하여 후술하는 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
도 1은 션트 저항을 갖는 통상적인 전류 측정 회로의 개략도를 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 전류 전도체에 대한 홀 센서의 배열, 및 홀 센서를 갖는 통상적인 전류 측정 회로의 개략도를 도시한다.
도 3은 로고스키 코일을 갖는 통상적인 전류 측정 회로의 개략도를 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 동일한 근사 형상의 전류 펄스로부터 초래되는 도 1 내지 도 3에 도시된 회로와 같은 통상적인 전류 측정 회로로부터의 전압 출력의 그래프, 및 전술된 전압 출력의 도함수의 그래프를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 측정 회로를 도시한다.
도 6은 다이 단자들에 의해 형성된 픽업 코일의 나머지 부분 및 인쇄회로기판과 같은 장착 기판의 일부를 형성할 수 있는 외부 전도체와 부분적으로 집적되는 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 측정 회로를 도시한다.

이하의 상세한 설명에서, 특정 실시예들에 대한 참조가 이루어진다. 이러한 실시예들은 통상의 기술자가 이들을 실시할 수 있도록 충분히 상세하게 설명된다. 다른 실시예들이 이용될 수 있으며, 다양한 구조적, 논리적 및 전기적 변화들이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다. 이하의 상세한 설명에 개시된 특징들의 조합은 가장 넓은 의미로 교시를 실시하기 위해 필요하지 않을 수 있고, 대신에 단지 본 교시의 특히 대표적인 예들을 기술하기 위해 교시된다.

도 4a는 도 1 내지 도 3에 도시된 회로와 같은 통상적인 전류 측정 회로로부터의 전압 출력의 그래프를 나타내고, 도 4b는 통상적인 전류 측정 회로로부터의 전압 출력의 도함수를 나타낸다. 그래프(400)는 시간에 따른 통상적인 전류 측정 회로로부터의 출력 전압(V_SENSE)을 나타내며, 여기서 V_SENSE는 감지되는 전류 펄스(I_PULSE)에 실질적으로 비례한다. 전류 펄스(I_PULSE)의 시작 시간(t_START) 및 종료 시간(t_END)를 결정하기 위해, 일부 시스템들은 V_SENSE를 미리 결정된 임계값(V_REF)과 비교하여, V_REF 이상으로 증가하는 V_SENSE에 응답하는 시작 시간(t_START ^*) 및 V_REF 이하로 감소하는 V_SENSE에 응답하는 종료 시간(t_END ^*)을 결정한다. 그래프(400)에 도시된 바와 같이, 하프-사인 곡선 V_SENSE는 사각 파보다 더 점진적인 기울기를 가지며, t_START 이후 또는 t_END 이전의 일정 시간까지 V_REF의 위 또는 아래로 변하지 않을 수 있다.

따라서, 부정확한 t_START ^* 및 t_END ^*는 그들을 이용하는 계산들, 예를 들어 레이저 펄스의 전송 및 환경으로부터의 그의 반사의 검출 사이의 시간 지연에 기초한 거리 계산들에 오차를 야기한다. 또한, t_START ^* 및 t_END ^*의 정확도는 I_PULSE의 기울기 및 피크 진폭에 의존하고, 이는 이후에 I_PULSE의 피크 진폭의 변화를 보상하기 위한 추가적인 계산을 필요로 한다. t_START 및 t_END를 결정하기 위한 이 방법은 V_SENSE가 직사각 펄스일 경우에는 허용 가능한 정도로 정확할 수 있지만, V_SENSE가 하프-사인 곡선과 같은 비-직사각 펄스인 경우에는 요구되는 1 ns 또는 그 미만의 정확도를 충족시키지 못할 수 있다.

I_PULSE의 t_START 또는 t_END를 보다 정확하고 일관되게 결정하기 위해, 일부 시스템들은 V_SENSE의 기울기의 변화로 인해 I_PULSE의 t_START 및 t_END에서 0으로부터의 그리고 0으로의 급격한 증가를 겪는, 그래프(450)에 도시된 V_SENSE의 시간에 대한 도함수 V_SENSE'를 계산한다. 그 후, 시스템들은 도함수 V_SENSE'를 상이한 미리 결정된 임계 V_REF2와 비교한다. I_PULSE의 t_START 및 t_END에서 V_SENSE'의 값의 급격한 변화는 결정된 시작 및 종료 시간들 t_START ^* 및 t_END ^*에서의 오차를 감소시키고, I_PULSE의 피크 진폭 및 V_REF2의 선택된 값에 대한 의존도를 제거한다. 일부 시스템들은 V_REF2를 0으로 설정하는데, 이는 또한 I_PULSE가 그 피크 진폭에 도달하는 시간 t_MAX를 결정할 수 있게 한다. 그러나, 도함수 V_SENSE'의 계산은 V_SENSE에 대한 노이즈를 강조하고, 노이즈를 감소시키기 위해 필터링을 종종 필요로 한다. 도입된 노이즈 및 추가적인 필터링 단계들은 시스템을 더욱 복잡하게 하고 시스템 성능 및 정확성을 저하시킨다. 임계치가 교차될 때를 결정하는 프로세스 및 교차되는 기울기의 부호는 엣지 검출, 제로-크로싱 검출, 및 임계 교차 검출과 같은 다양한 용어들에 의해 알려져 있다. 이는 일반적으로 비교기 및 디지털 로직의 조합을 이용하여 달성된다. 이러한 회로들 및 방법들은 통상의 기술자에 의해 일반적으로 이해된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 측정 회로(500)를 도시한다. 픽업 코일(520)은 픽업 코일(520)이 I_PULSE에 의해 유도된 시간에 따라 변화하는 자기장을 검출하도록 전류 펄스(I_PULSE)를 운반하는 전도체(510) 근처에 배치된다. 리드들(524 및 528)은 관심 주파수 대역 내의 코일 임피던스보다 훨씬 더 큰 임피던스를 갖도록 로딩되어, 리드들(524 및 528)에서의 전압이 그 자체가 I_PULSE에 비례하는 자기장 강도의 도함수에 비례하도록 한다. 리드들(524 및 528)에서의 전압은 선택적인 증폭기(530)에 의해 증폭될 수 있거나, 도 4b의 그래프(450)에 도시된 도함수 V_SENSE'로서 직접 출력될 수 있으며, 이는 I_PULSE의 도함수에 비례한다.

여기서 K는 루프의 면적, 턴(turn)의 수, 또는 I_PULSE를 운반하는 전도체(510)에 대한 턴의 위치와 같은 픽업 코일(520)의 특성에 의존하는 상수이다.

리드들(524 및 528)로부터 또는 선택적 증폭기(530)의 출력으로부터의 V_SENSE'는 기준 전압(V_REF2)을 또한 수신하고 출력 신호(550)를 생성하는 임계 교차 검출기(540)에 제공된다. V_REF2를 적절히 설정함으로써, 출력 신호(550)는 도함수 및 생성된 노이즈 증폭을 계산하기 위한 회로 또는 방법을 사용하지 않고도 t_START, t_END, 또는 t_MAX를 나타낼 수 있다. 전류 측정 회로(500)는 또한 t_START 및 t_END를 디지털적으로 계산하기 위해 V_SENSE를 샘플링하기 위한 고속 아날로그-디지털 변환기와 연관된 면적, 전력 소모, 및 성분 비용을 회피할 수 있다.

본 발명의 일부 실시예들에서, 적분기(560)는 다른 계산들에 V_SENSE를 획득하기 위해 V_SENSE'를 적분하는 데 사용될 수 있다.

이 예에서, V_SENSE는 샘플러 또는 샘플 홀드 회로(570)에 제공되고, 이는 또한 t_MAX(출력(550)로부터)를 수신하고 펄스 전류를 측정하는 데 사용될 수 있는 출력 신호(580)를 생성한다.

픽업 코일(520)은 자기 코어를 포함하지 않으며, 로고스키 코일일 수 있다. 매우 큰 진폭의 I_PULSE의 경우, 결과적인 자기장은 매우 크고, 더 적은 턴(turn) 및 더 작은 루프 면적(loop area)을 가지며, 심지어 전도체(510)에 근접한 단일 루프로도 자기장을 검출하기에 충분할 수 있다. 매우 큰 I_PULSE에 대한 자기장은 I_PULSE 이외의 전류에 대한 자기장 또는 주변 자기장보다 훨씬 더 크므로, 다른 자기장에 의해 도입된 오차는 무시될 수 있고 픽업 코일(520)은 전도체(510)를 둘러싸지 않아도 된다. 픽업 코일의 턴(turn) 또는 턴들은 다른 소스로부터의 전체 플럭스를 최소화하면서 코일의 전체를 통해 측정되는 전도체(510) 내의 전류로부터 초래되는 총 자기 플럭스를 최대화하도록 배열될 수 있다. 픽업 코일(520)은 자기 코어를 포함하지 않기 때문에, 픽업 코일(520)은 높은 전류에서 포화되지 않거나, 자기 코어의 유전율에 기초하여 대역폭이 제한되지 않는다. 픽업 코일(520)은 또한 홀 센서(Hall sensor) 및 션트 저항과 같은 반도체 구성요소들과 관련된 열 드리프트(thermal drift)를 피할 수 있다.

픽업 코일(520)은 로고스키 코일보다 더 작은 루프 면적 및 더 적은 턴들을 가질 수 있고 전도체(510)를 둘러싸지 않아도 되기 때문에 반도체 다이 내에 모놀리식으로 집적될 수 있다. 유사하게, 픽업 코일(520)은 부하 또는 버스 커패시터 근처의 전략적 위치에 배치될 수 있다. 또한, 전류 측정 회로(500)가 주 구동 회로의 동작에 실질적으로 영향을 미치지 않도록, 전류 측정 회로(500)는 주 구동 신호 체인으로부터 격리되고, 주 구동 회로에 대해 무시할 수 있는 임피던스를 추가한다. 전류 측정 회로(500)와 주 구동 회로 사이의 격리는 전류 측정 회로(500)로 하여금 0 볼트의 최소 공급 전압을 갖는 회로에서도 양 및 음의 전류를 감지할 수 있게 하며, 이는 V_SENSE'에 대한 제로 크로싱 검출을 단순화시킨다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 측정 회로(500)와 유사한 전류 측정 회로의 일 부분(600)을 도시한다. 집적 회로 다이(640)는 단자(650)와 같은 단자들을 갖는 장착 기판과 같은 다른 기판들에 연결된다. 집적 회로 다이(640)는 적분기, 임계 교차 검출기, 및 샘플 홀드 회로와 같은 전류 측정 회로의 나머지 부분을 포함한다. 상기 부분(600)은 다이 단자들(624 및 628)에 의해 형성되는 픽업 코일(620)의 일부 및 장착 기판의 일부를 형성할 수 있는 외부 전도체(626)를 포함한다. 전도체(626)를 포함하는 장착 기판은 또한, 전류 펄스(I_PULSE)를 운반하는 전도체(610)를 포함할 수 있다. 픽업 코일(620)의 단자들은 집적 회로 다이(640) 자체에 있을 수 있고, 전류 측정 회로의 나머지 부분에 연결될 수 있다.

상기 설명 및 도면들은 단지 본원에 기술된 특징들 및 이점들을 달성하는 특정 실시예들의 예시적인 것으로 간주되어야 한다. 특정한 공정 조건에 대한 수정 및 치환이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 전술한 설명 및 도면들에 의해 제한되는 것으로 간주되지 않는다.

Claims (16)

1. 전류 전도체를 통과하는 전류 펄스의 특성을 측정하기 위한 전류 측정 회로로서,
   상기 전류 전도체 주위의 자기장에 비례하는 전압(V_SENSE')을 생성하기 위한 픽업 코일 - 상기 자기장은 시간에 따른 상기 전류 전도체를 통한 전류의 변화에 비례함 -; 및
   V_SENSE'를 적어도 하나의 임계 전압과 비교하고 상기 비교에 기초하여 출력 신호를 생성하기 위한 적어도 하나의 임계 교차 검출기를 포함하고, 상기 출력 신호는 상기 전류 펄스에 대한 전이 시간과, V_SENSE'의 기울기가 양인지 또는 음인지 여부를 나타내는, 전류 측정 회로.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 임계 전압은 접지인, 전류 측정 회로.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 출력 신호는 상기 출력 신호가 상기 전류 펄스에 대한 제1 전이 시간을 나타내고 상기 V_SENSE'의 기울기는 제1 경우에 양에서 음으로 변하거나 또는 제2 경우에 음에서 양으로 변하는 경우, 상기 전류 펄스의 시작 시간을 나타내는, 전류 측정 회로.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 출력 신호는 상기 출력 신호가 상기 전류 펄스에 대한 상기 제1 전이 시간 이후의 제2 전이 시간을 나타내고 상기 V_SENSE'의 기울기는 양 또는 음으로 유지되는 경우, 상기 전류 펄스의 피크 진폭 시간을 나타내는, 전류 측정 회로.
   
5. 제3항에 있어서,
   상기 출력 신호는 상기 출력 신호가 상기 전류 펄스에 대한 상기 제1 전이 시간 이후의 제3 전이 시간을 나타내고 상기 V_SENSE'의 기울기는 상기 제1 경우에 음에서 양으로 또는 상기 제2 경우에 양에서 음으로 변하는 경우, 상기 전류 펄스의 종료 시간을 나타내는, 전류 측정 회로.
   
6. 제1항에 있어서,
   V_SENSE'를 증폭하기 위한, 그리고 상기 픽업 코일 및 상기 적어도 하나의 임계 교차 검출기에 연결되는 증폭기를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 임계치 교차 검출기는 상기 증폭된 V_SENSE'를 비교하는, 전류 측정 회로.
   
7. 제1항에 있어서,
   시간에 따라 V_SENSE'를 적분하고 적분된 전압에 기초하여 적분된 신호(V_SENSE)를 생성하기 위한 적분기; 및
   V_SENSE를 상기 전류 펄스의 피크 진폭 시간과 비교하고, 상기 펄스 전류를 측정하는 데 사용될 수 있는 제2 출력 신호를 생성하기 위한 샘플 홀드 회로를 더 포함하는, 전류 측정 회로.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 픽업 코일은 상기 전류 전도체 근처에 배치되도록 구성된 단일 루프를 포함하는, 전류 측정 회로.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 픽업 코일은 상기 전류 전도체를 둘러싸지 않도록 구성되는, 전류 측정 회로.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 픽업 코일은 로고스키 코일을 포함하는, 전류 측정 회로.
    
11. 제1항에 있어서,
    상기 픽업 코일은 하나 이상의 턴들을 포함하고, 상기 하나 이상의 턴들은 상기 전류 펄스로부터 초래되는 총 자기 플럭스를 증가시키고 다른 소스들로부터 초래되는 총 자기 플럭스를 감소시키도록 구성되는, 전류 측정 회로.
    
12. 제1항에 있어서,
    상기 전류 측정 회로는 단일 반도체 칩 상에 집적되는, 전류 측정 회로.
    
13. 제12항에 있어서,
    상기 단일 반도체 칩은 상기 전류 전도체를 더 포함하는, 전류 측정 회로.
    
14. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 임계 교차 검출기 및 상기 픽업 코일의 제1 부분은 반도체 칩 상에 집적되고, 상기 픽업 코일의 제2 부분은 적어도 2개의 다이 단자들 및 외부 전도체에 의해 형성되는, 전류 측정 회로.
    
15. 제14항에 있어서,
    상기 외부 전도체는 장착 기판의 일부를 형성하는, 전류 측정 회로.
    
16. 제15항에 있어서,
    상기 장착 기판은 상기 전류 전도체의 일 부분을 더 포함하는, 전류 측정 회로.

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