TW531647B

TW531647B - System and method for current sensing

Info

Publication number: TW531647B
Application number: TW090125403A
Authority: TW
Inventors: Ryan Goodfellow; David Susak
Original assignee: Primarion Inc
Priority date: 2000-10-13
Filing date: 2001-10-15
Publication date: 2003-05-11
Also published as: JP2004516458A; DE60110466D1; ATE294397T1; US20020158615A1; US6559684B2; WO2002031517A3; EP1360511B1; AU2002224382A1; EP1360511A2; WO2002031517A2

Description

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明說明（\ ) 相關申請案：本專利申請案主張美國暫時專利申請案（Provisional Patent Application)的優先權。該暫時專利申請案之申請號爲60/240,339，名稱爲「電流偵測的系統及方法 (SYSTEM AND METHOD FOR CURRENT SENSE)」，申請曰爲西元兩千年十月十三號。該暫時專利申請案之全文詳如附件。發明領域= 本發明係關於一種電流偵測的系統與方法，特別是關於一種適用於各種不同裝置、不同環境溫度、以及不同程序變異下能保持一致性的電流偵測系統與方法。發明背景目前電子裝置所使用的電流偵測技術提供了多項功能，包括：誤動作保護（fault protection)、電流控制（current control)、切換（switching)…等等。市面上並已經發展出多種不同型式、不同架構的電流偵測器（current sensor) 以測量電流。這些電流偵測器適用在特定的裝置、特定的環境溫度、特定的製程、以及特定的元件特性。如果這些條件改變的話，電流偵測器就無法達成預期的效果。爲了使電流偵測器在不同條件之下仍能達成預期效果，必須增加額外的電路及兀件’如增加印刷電路板(printed circuit board)的面積及增加離散型電阻(discrete resistor)，因此會 4S&W/0117TW/PRI; 35706.3920 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） ---------------------訂— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 531647 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（> ) 提高成本、也會降低整個系統的效率。第一 A圖中，模式切換電路1〇〇提供電流給負載裝置。模式切換電路1〇〇包含一對開關Ql、Q2。在本實施例中，Q1是P型場效電晶體（p-channel Field Effect Transistor)，Q2 是 N 型場效電晶體（n-channel Field Effect Transistor) Q2。不過開關Q卜Q2也可以是N型場效電晶體。開關Ql、Q2的閘級（gate)連接至一個場效電晶體驅動電路（Field Effect Transistor drive circuit) 102，而開關Q1、Q2的汲級（drain)藉由電感LI、電容Cl連接至負載104。場效電晶體驅動電路102藉由開關Q1、Q2來將電感L1切換至供應電壓Vcc或是接地（ground)。請參考第一 B圖。當時間T〇n時，開關Q1打開（turn “on”），端點Vsw連接至Vcc，因此電感內的電流IL1上升。此時電感兩側的電壓差如以下方程式（1)、（2)‘所示。 V=Lxdi/dt ( 1 ) di/dt = ( Vin - Vout ) /L ( 2 ) 當時間T0FF時，開關Q2打開（turn “on”），端點Vsw 連接至接地端，因此電感內的電流Iu下降。此時電感兩側的電壓差如以下方程式（3 )所示。 di/dt = Vout/L ( 3 ) 以目則的技術來說，如果要精確偵測電流IL1，就一定會消耗許多功率。離散電路元件（discrete circuit elements ) 4S&W/0117TW/PRI; 35706.3920 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制农 531647 A7 B7 五、發明說明（3 ) 的元件特性容易受外界環境（例如：環境溫度、元件製程等等）的影響而改變，因此如果使用離散電路元件（discrete circuit elements)的話，偵測電流IL1的精確性容易受到各項因素的影響。一般功率元件（power device )利用一功率裝置的「Rds( ON)偵測技術（Rds( ON )sensing techniques )」來偵測電流，然而這種技術的精確性不佳。以場效電晶體 (FET)爲例，由於電阻的誤差値在40%左右，因此使用 ^Rds (ON)偵測技術」的準確性無法令人滿意。另一種技巧是在電感兩端設置一個電阻-電容網路（RC network )，藉由計算電感的有效串聯電感（effective series inductance，ESL)來選擇該電阻-電容網路所適用的電阻値。可惜ESL也會受到元件初始値、以及溫度變化的影響，因此偵測結果也不精確。另一種技巧是利用一感測電阻 (sense resistor)來偵測電流値，不過這種偵測方式會有明顯的I2R功率損耗。在各種偵測電流的應用中，常利用內含功率放大器 (operational amplifier)的電流鏡電路（current mirror circuits)來產生負載電流（load current)、以及感測電流 (sensed current)，然後藉由功率放大器以及第二電阻、來間接計算負載電流。例如：將已知電阻値的第一電阻與負載裝置串聯，然後偵測第一電阻兩側的壓降、並將該壓降施加至功率放大器的反相及非反向輸入端，最後計算功率放大器的輸出電流，就可以等比例計算出負載電流。然而對一般半導體製程來說，製作電阻的難度跟成本都比較 4S&W/0117TW/PRI; 35706.3920 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） "~一 --------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 531647 A7 B7 五、發明說明（令）高，而且受到製程上各種變數的限制，要使電阻與功率元件匹配也很困難。第二圖展示另一種習知技藝中的電流偵測器200。電流偵測器200的架構與上段所描述的電流鏡電路類似，不過改以兩個相當於可變電阻的P型電晶體QP、QR來取代原先電流鏡電路中的第一電阻以及第二電阻。當金氧半導體場效電晶體（MOSFET)工作於三極區（triode region) 時，可視爲一可變電阻，其電阻値可由一電壓控制（可參考 McGraw-Hill 出版社於 2001 年出版，Behzad Razavi 所著之 DESIGN OF ANALOG CMOS INTEGRATED CIRCUITS)。藉由功率放大器202、可變電阻QP、QR、以及輸出電流ISENSE，就可以等比例計算出負載電流IL0AD。電流偵測器200中，功率放大器202之反相輸入端電壓V2 與非反相輸入端電壓VI相等，因此追隨電晶體QF產生一個與負載電流IL〇AD等比例的輸出電流ISENSE。然而電流偵測器200也有若干缺點。舉例來說，電流偵測器200中的功率放大器202必須具備高速反應的能力’以使功率放大器202的反相輸入端電壓V2可以快速追上非反向輸入端的電壓VI。這樣的要求對於高電壓功率裝置而言是相當困難的，因爲高電壓放大器受到半導體製程上的限制，並不適合用來作爲高速放大器。另外，當電流偵測器2〇〇使用在模式切換電路中時，當VI的電壓會從Vcc降到接地（ground)的時候，放大器202也必須產生足夠的電流以將V2的電壓降到接地（ground)，因此電 4S&W/0117TW/PRI; 35706.3920 紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 531647 A7

五、發明說明（5) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製流偵測器200將吸收大量電流，使得電流偵測器2〇〇的電流偵測不精確。所以，業界一直希望可以發展出〜種更精確的電流偵測系統及方法，而且其精確性不會受到元件特性、環境溫度、製程變數的影響。發明槪述本發明提出一種跨越環境溫度、製程、以及元件特性等變異而能保持一致性的電流偵測系統及方法。本發明提供與負載電流成一定比例的感測電流，以達到偵測負載電流的目的。在本發明的一種實施例中，電流偵測器包含一第一開關。該第一開關親合到一個或數個電阻性元件，這些電阻性元件是用來鏡射（mirror )流經第一開關的電流，並將鏡射所得的電流輸出至一放大器的輸入端。一第二開關與該弟一開關親接’其尺寸與該第一*開關成一定比例，且兩個開關係採用實質上相同的製程來製作的。該放大器耦接於該電阻性元件以及該第二開關之間，以偵測縮小後的第一開關壓降，並使第二開關壓降與等比例縮小後的第一開關壓降相同，然後在放大器的輸出端輸出與欲偵測電流成已知比例的較小電流。在本發明的另一實施例中，爲了在電流偵測電路關閉的期間避免放大器在第二開關與接地端之間輸出太大的電流，本發明更提供了一個驅動時序電路。當放大器的輸入 4S&W/0117TW/PRI; 35706.3920 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 531647 A7 B7 五、發明說明（G) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 端電壓較低時（例如：當第一開關並未被驅動時），驅動時序電路會將該輸入端的電阻性開關移開。另外，本發明亦可包含另一電阻性元件，當第一開關未被驅動時，這個電阻性元件可以保持放大器在適當的偏壓狀況。基於以上的設計，本電流偵測電路可以採用低電壓元件與高電壓元件倂用的方式，達到同時滿足高速、高精確性偵測電流的目的。圖示及編號說明配合以下的圖示及說明，將有助於了解本發明。第一A圖說明一種習知的模式切換電路如何提供電流給負載裝置第一 B圖說明第一 A圖中，模式切換電路運作狀況的時序圖。第二圖說明另一種習知技藝中的電流偵測器。此種電流偵測器係採用電流鏡架構。第三圖說明本發明電流偵測系統的一種實施例。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製第四圖說明本發明電流偵測系統的另一種實施例，其中更包含時序邏輯電路。第五圖說明本發明電流偵測系統之一種實施例中的放大器。第六圖說明本發明電流偵測系統之另一種實施例中 4S&W/0117TW/PRI; 35706.3920 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 531647 A7 B7 五、發明說明（的放大器第七圖說明本發明電流偵測系統之另一種實施例。第八A圖說明了本發明電流偵測方法的一個實施例的流程圖。第八A圖說明了本發明電流偵測方法的另一個實施例的流程圖。第九A圖說明本發明電流偵測系統之另一種實施例。第九B圖說明第九A圖中，模式切換電路運作狀況的時序圖。 104、933、949 負載 300、400、700、900電流偵測系統 301第一開關 302 開關 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 304、305電阻性元件 307、 707驅動時序電路 308、 408、500、600、708、908 放大器 316、416、520、625、716 放大器輸出端 322電源 306 、 401 、 402 、 403 、 404 、 406 、 501 、 502 、 504 、 604 、 606 、 608 、 610 、 611 、 612 、 702 、 704 、 705 、 706 4S&W/0117TW/PRI; 35706.3920 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 531647 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（g) 901、902、906、935、939、945 開關 405時序邏輯 407驅動電路 422、722、922輸入電壓 506、508、614、615 電流源 512、621反相輸入端 514、623非反相輸入端 703電流同模電晶體 907驅動器 941類比-數位轉換器本發明之詳細說明以下將以各種功能性元件、或是操作性的步驟來描述各種最佳實施例。這些功能性元件可以藉由各種不同的硬體、或是元件來實施，以完成該功能性元件在本發明中所扮演的角色。舉例來說，本發明可以使用各種積體電路元件’如：緩衝器（buffer )、電流鏡（current mirror )、或是由電阻、電容、電晶體、二極體等電子元件所組合成的邏輯裝置’來達成本發明的效果。本發明亦可運用在各種積體電路中，以測量或是感測電流。爲了縮短篇幅，本專利說明書不再贅述這些業界人士容易思及的應用，而只針對本發明運用在模式切換電路中的一個實施例：切換功率轉換器（switching power converter)，作詳細地說明。 4S&W/0117TW/PRI; 35706.3920 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------—--------訂---------線 (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 531647 A7 B7 五、發明說明（9 ) 需要強調的是，本專利說明書所列舉之各個實施例只是最佳實施例，不應用來限制本發明的範圍。例如：最佳實施例中，係採用P型場效電晶體（PFET)以偵測電流，然而業界人士均熟知亦可採用N型場效電晶體（NFET) 來達成本發明之目的。另外，最佳實施例中，各主要元件之間均有耦合或是連接的關係，而除了直接連接之外，業界人士當然也可以在這些主要元件之間改以其他元件，例如：電阻、開關等被動元件作爲媒介來連接。這些依據相同發明精神的變化均應包含在本專利保護範圍之內。如前所述，習知的電流偵測器只適用在特定的裝置、特定的環境溫度、特定的製程、以及特定的元件特性。因此習知電流偵測器的精確性以及效率均比較差。另一方面，習知電流偵測器需要採用高反應速度的放大器，而高電壓功率放大器並不適合用來作爲高速放大器，因此習知電流偵測器的應用範圍受到限制。除此之外，當電流偵測器使用在模式切換電路中時，習知的電流偵測器將吸收大量電流，而使電流偵測不精確。本發明所提出之電流偵測器則可克服以上的問題，適用於各種不同的場合，跨越環境溫度、製程、以及元件特性等變異，並達到理想的效果。以模式切換電路的應用爲例，特別是對切換功率轉換器（Switching Power Converter，SPC)來說，在理想狀況下，多相電壓整流模組（multi-phase Voltage Regulation Module，multi-phase VRM)中的每一個單元（cell)均攜有相同的電流。由於電流均勻分配在每一相位（phase )， 4S&W/0117TW/PRI; 35706.3920 〇本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------tr·---------線 (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 531647 A7 B7_ 五、發明說明（V〇 ) 電壓整流模組內部元件所受的壓力可以均勻散佈，所以電壓整流模組的使用壽命可以延長，可靠度也隨之提昇。在本發明的各種可能運用中，電流偵測器的偵測結果可以提供給類比式的控制邏輯元件、或是內含控制演算法的數位信號處理器（Digital Signal Processor，DSP)，以用來控制電流模式、電流斜率補償、或是多相電壓整流模組中的電流分配等等。在本發明的一個實施例中，電流偵測器產生與欲偵測電流成已知比例的較小電流。該電流偵測器包含一個第一開關以及一個第二開關。該第一開關是耦合到一個或數個電阻性元件的功率開關（Power Switch)，這些電阻性元件的設置目的是用來協助將第一開關的輸出電流等比例縮小。第二開關耦合至第一開關，並且包含一個偵測開關 (sensing switch)。第二開關的尺寸是第一開關尺寸的一定比例縮小，其縮小比例與兩個開關的W/L比値相同。第一開關以及第二開關均採用相同的製程來製作，因此彼此之間的尺寸比例關係可以保持固定’與裝置本身的特性無關。電阻性元件將橫跨在第一開關兩側的壓降以一定比例縮小，並輸出至一放大器的輸入端。該放大窃问日寸與迨些電阻性元件以及第二開關耦合，以感測已經比例縮小後的第一開關兩側壓降，並使第二開關兩側的壓降與等比例縮小後的第一開關兩側壓降相同，然後在放大器的輸出端輸出與欲偵測電流成已知比例的較小電流。在電流偵測電路關閉的期間（off Period)，爲了避免 4S&W/0117TW/PRI; 35706.3920 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） * I n ϋ ·1 n ϋ I ϋ n ϋ ϋ ϋ I ϋ ϋ ϋ 一 · ·ϋ .1 i_i n ϋ ϋ ϋ I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 531647 A7 B7__ 五、發明說明（\ \ ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 放大器在第二開關與接地端之間輸出太大的電流，本實施例更提供了一個驅動時序電路（driver and timing circuit)。當放大器的輸入端電壓較低時（例如：當第一開關並未被驅動時），驅動時序電路會將該輸入端的電阻性開關移開。除此之外，當電流偵測電路並未偵測電流時，另一個電阻性開關可以協助調整放大器的偏壓工作點。藉由這樣的設計’本電流偵測電路可以採用低電壓元件與高電壓元件倂用的方式，達到同時滿足高速、高精確性偵測電流的目的。第三圖是本發明實施例之一的電流偵測系統300。電流偵測系統300適用於多相切換功率整流器（.multiphase switching power regulator)中的尖峰電流模式控制（peak current mode control)。電流偵測系統300的電流偵測結果，可以用來決定切換功率整流器中各個相位的開啓時間 (ON time，或稱爲duty cycle)，同時保持各相位之間電流的適當分配。如圖所示，電流偵測系統300包括了第一開關301、第二開關302、一對電阻性元件304及305、驅動時序電路307、以及放大器308。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製第一開關301及第二開關302均包含電晶體，並且採用相同的製程，例如：標準的互補式金氧半導體（CMOS) 製程來製作’而且第一開關301及第二開關302均製作在同一塊積體電路上，因此兩者的電器特性是相同的。第一開關301及第二開關302可以是由許多獨立的電晶體元件所組成’其中弟一開關3 02是第一開關3 01的一定比例縮 4S&W/0117TW/PRI; 35706.3920 11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 531647 A7 B7 五、發明說明（\1) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 小版；同樣的，第一開關301及第二開關302也可以分別由單一獨立的電晶體元件所組成。在本實施例中，第一開關301及第二開關302的工作區是在深三極區（deep triode tegion)，因此其表現就像是一種可變電阻。相關的技術細卽可以參考 McGraw-Hill 在 2001 年出版，Behzad Razavi 所著的 DESIGN OF ANALOG COMOS INTEGRATD CIRCUITS。基於以上的設計，無論是環境溫度的變化、或是第一開關301及第二開關302本身的元件特性，都不會影響兩個開關之間固定的W/L比値。第一開關301包含一個功率電晶體（power transistor)，其源極耦接至電源322、電阻式元件304、以及第二開關302。放大器308的非反相輸入端耦接至電阻式元件304、305，而反相輸入端則耦接至第二開關302。放大器308也可以採用不同的放大器架構，以在輸出端316 提供輸出電流ISENSE。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製第一開關301、第二開關302以及放大器308組成一個電流鏡。流經第二開關302的電流是流經第一開關301 電流的一定比例縮小版，例如：千分之一比例縮小版。這個縮小的比例即爲兩個開關之間的W/L比例。當然，縮小的比例可以依據實際需求作調整。電阻性元件304、305可以是電晶體、離散型電阻 (discrete resistor)、或是其他種類的電阻性元件，其作用是作爲一個分壓電路，以使流經第一開關301的電流在到 4S&W/0117TW/PRI; 35706.3920 12 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 531647 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（V3) 達放大器308前可以先經過一定比例的縮小。在本實施例中，電阻性元件304、305將第一開關301兩端的電壓分壓之後，才將分壓後的電壓輸入放大器308的非反相輸入端。以更具體的範例來說，電阻性元件304、305將第一開關301兩端的電壓平分成一半，因此電壓輸入放大器308 的非反相輸入端只接收到第一開關301兩端電壓的一半。藉由其他的分壓元件，電阻性元件也可以將提供給放大器 308非反相輸入端的電壓調整成其他比例。本實施例中，電阻性元件304的源極連接到電源322、閘極連接到地、汲極連接到另一電阻性元件305的源極；而電阻性元件305 的源極連接到驅動時序電路307以提供操作控制、汲極連接到負載。電阻性元件304及305製作在同一塊積體電路上，因此兩者的電器特性是相同的。電阻性元件304及305 也可以採用相同的製程。基於以上設計，電流偵測系統300 可以抗拒來自於元件特性、環境溫度、或是製程變數所帶來的影響。放大器308與電阻性元件304、電阻性元件305、以及弟一開關302親接’放大器308的非反相輸入端連接至已經經過一定比例降低後的第一開關兩側壓降。由於放大器308的輸出端回授至反相輸入端，放大器308將迫使第二開關302兩側壓降等於降低後的第一開關兩側壓降，因此放大器308的輸出端將會出現與負載電流成一定比例的感測電流。換個方式來說，放大器308的輸出端316電流將與負載電流成一定比例，而該一定比例則是由包含第一 4S&W/0117TW/PRI； 35706.3920 t 一本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公f ) --------------------tr---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 531647 A7 B7 五、發明說明（作）開關301、第二開關3〇2的電流鏡，以及包含電阻性元件 304、電阻性元件305的分壓電路所共同決定。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 驅動時序電路307耦接至開關301以及開關305的閘極。驅動時序電路307的作用是藉由電流偵測電路300來控制電流的感測，同時控制放大器308的偏壓狀況。驅動時序電路307的運作狀況是這樣的··如果開關301打開 (on)，則開關305也打開，因此放大器308在輸出端316 提供感測電流；如果開關301關閉（off)，則開關305也關閉，驅動時序電路307與開關305源極的連接被迫中斷，因此放大器308在輸出端316不提供感測電流。當開關301 以及開關305均關閉時，電阻性元件3〇4的電阻特性仍然存在，因此電源322仍能提供電源給放大器308，放大器 308的偏壓狀況仍能保持正常。這樣的設計，使得當電流偵測電路300不工作時（也就是開關3〇1關閉時），驅動時序電路307可以有效改善放大器308的電流迴轉率 (slewing ) 〇經濟部智慧財產局員工消費合作社印製驅動時序電路307可以監視端點VI電壓上升的時間點，以進一步控制開關305的切換。例如：當開關301打開（on)時，端點VI的電壓上升，驅動時序電路307就可以依據端點VI電壓上升的時間點，來決定何時打開開關305。如果有過量電流（例如：上升突波電流，leading edge spike)通過開關301，驅動時序電路307可以依據監控端點VI電壓的結果而偵測到此種不正常電流的存在，並延遲開啓開關304的時間。藉由持續地監控電流，電流偵測 4S&W/0117TW/PRI； 35706.3920 14 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 531647 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明說明（\5) 電路300可以更精確、更有效率地偵測電流。電流偵測電路300包含開關306，而開關306則包含一個耦接至放大器輸出端316的追隨電晶體（follower transistor)。開關306的源極係回授連接至放大器308的反相輸入端，以使端點317的電壓相當於放大器308的非反相輸入端電壓。請參考第三圖。本實施例中，開關306耦接至放大器308的輸出端，不過開關306也可以設置在放大器308內部。當電流通過開關301時，開關301兩端的壓降上升，然後放大器308迫使通過開關302的電流也隨之增加。通過開關302的電流大小與通過開關303的電流大小可以相同。藉由這樣的設計，電流偵測電路300可以更精確地偵測電流。放大器308可以採用各種不同的架構，以達到提供偵測電流Isense的目的。在第五圖的實施例中，放大器308 是採用高速放大器500的架構。放大器500包含反相輸入端512、非反相輸入端514、開關元件501、502、504、電流源5〇6、5〇8、以及輸出端520,其中開關元件501、502、 504係採用P型場效電晶體元件（p-channel FET devices)。在這個實施例中，放大器500的反相輸入端512耦接至開關元件501的源極。開關元件501、開關元件502的閛極連接在一起，並且耦接至開關元件502的汲極。在這樣的連接方式之下，電晶體502是作爲一個二極體（diode)來使用的。電流源508、506分別耦接至電晶體500、502的汲極。電晶體504的閘極耦接至電晶體501的汲極，而電 4S&W/0117TW/PRI; 35706.3920 15 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 言· · Γ ί 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 531647 A7 B7__ 五、發明說明（乂）晶體504的源極則耦接至電晶體502的源極。另一方面，電晶體504的汲極是作爲放大器500的輸出端520。放大器500的主要目的是用來偵測反相輸入端512的信號。電晶體開關501、5〇2是作爲增益級（gain stage)，以放大放大器500所接收到的信號。電晶體501、502是採用共閘極架構連接在一起，其主要特徵是跨導 (transconductance) gm很低、而反應速度以及精確性方面的表現普通，因此是用來作爲高電壓元件。當反相輸入端 512的信號降低時，電晶體504的閘極-源極壓降增加，因此促使非反相輸入端514的電壓追隨反相輸入端512電壓。因此，藉由巧妙地運用電晶體開關501、502，以及採用高電壓元件，就可以組成高電壓放大器500。第六圖爲本發明之另一實施例。放大器600包含反相輸入端621、非反相輸入端623、開關元件604、606、608、 610、611、612、電流源614、615、以及輸出端625。電晶體開關604、610、以及611是作爲增益級（gain stage)，以放大放大器600所接收到的信號。電晶體604、610、以及611採用低電壓元件，其主要特徵是跨導 (transconductance) §01高、因此反應速度快，而且精確性高。放大器600的反相輸入端621耦接至開關元件604的源極，放大器600的非反相輸入端623耦接至開關元件611 的源極以及開關元件610的源極。開關元件610的閘極耦接至開關元件611的汲極。開關元件606、608以及612 採用高電壓元件。除此之外，開關元件604、611採用共閘 4S&W/0117TW/PRI； 35706.3920 16 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐)~" ----------#--------訂- - -------線· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 531647 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明說明（（η) 極架構連接、開關元件606、608也採用共閘極架構連接。開關元件611、開關元件608的閘極以及汲極連接在一起，因此開關元件611、608是作爲二極體（diode)來使用的。電流源614、615分別耦接至開關元件606、608的汲極，而電流源614也耦接至開關元件612的閘極。另外，開關元件612的源極耦接至開關元件610的汲極，而開關元件 612的汲極則是作爲放大器600的輸出端625。與放大器500類似，放大器600的主要目的是用來偵測反相輸入端621的信號。開關元件604、610、以及611 是作爲放大器600的增益級（gain stage)，以放大放大器 6〇〇所接收到的信號。開關元件604、611是採用低電壓元件，主要特徵是跨導（transconductance) gm高、因此反應速度快，而且精確性高。本實施例中的低電壓元件與高電壓元件共接，因此放大器600可以提供迴轉率補償（Slew rate compensation)。當反相輸入端621的信號降低時，電晶體612的閘極-源極壓降VGS增加，因此促使非反相輸入端621的電壓追隨非反相輸入端623電壓。電流源614、 615相互配合。因此，藉由巧妙地運用開關元件604、611、 606、608，以及採用低電壓元件作爲開關元件604、610、 611，就可以組成高電壓放大器600。而且此種高電壓放大器600擁有高輸出阻抗，可以作爲反應速度快、精確性高的低電壓元件。如果第三圖中的放大器308是採用類似第五圖中的共閘極放大器（common-gate amplifier)，那麼電流偵測系統 4S&W/0117TW/PRI; 35706.3920 r (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 言 Γ 良本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 531647 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _ B7___ 五、發明說明（θ) 300可以採用電流同模電晶體（current common-mode transistor)來作爲共閘極放大器的偏壓電路。請參考第七圖。在本發明的另一實施例中，電流偵測系統700係採用電流同模電晶體7〇3來提供同模電流，以調整（offset)第二開關702所提供的電流。電流偵測系統700亦包含開關 700、702、704、705、706、放大器 708、驅動時序電路 707、輸入電壓722、以及放大器輸出716。這些元件與第三圖中的元件類似。更明確地說，兩者不同的地方是電流偵測系統700在放大器708的非反相輸入端新增加一個偏壓電流 (例如·· 100 μΑ，也就是100 microamps)，以在開關702 的汲極提供一個調整用的共模電流。爲了在電流偵測電路關閉的期間也可以妥善控制迴轉率，本發明也可以採用其他不同電流供應架構。請參考第四圖中的實施例。電流偵測系統400包含開關401、402、 403、404、406、時序邏輯405、放大器408、驅動電路407、輸入電壓422、以及放大器輸出416。電流偵測系統400 的運作方式與電流偵測系統300類似，不過電流偵測系統 400並不包含分壓電路來將Vsw的電壓作一定比例的縮小。同時，放大器408的架構是要促使非反相輸入端的電壓（也就是開關402的汲極電壓）追隨vsw的電壓。功率開關401的源極耦接至電源422、汲極耦接至負載元件、閘極則耦接至驅動電路407以控制開關401的運作。本實施例中開關4〇2的架構與第三圖中開關302的架構類似。開關403的源極耦接至負載元件、汲極耦接至放 4S&W/0117TW/PRI; 35706.3920 18 I紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） '~ --------------------訂----------線 (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 531647 五、經濟部智慧財產局員工消費合作社印制取發明說明（v气）大器408的非反相輸入端、閘極耦接至時序邏輯4〇5。開關404的源極耦接至電源422、汲極耦接至放大器4〇8的非反相輸入端、閘極耦接至時序邏輯405。驅動電路407耦接至開關401以及時序邏輯405。如果開關401打開，則開關403打開，所以放大器4〇8在放大^&輸出416 供一個感測電流Isense。如果開關401關閉’則開關403也會關閉。開關403就會移去放大器408 的非反相輸入端電壓Vsw，因此放大器408就不會在輸出端416提供感測電流。同時，由於開關4〇1關閉，因此開關404就會表現得類似一個電阻性元件，所以放大器4〇8 可以繼續保持正常偏壓。爲了進一步控制開關403的切換，時序邏輯405監視端點vsw的電壓何時上升。當Vsw的電壓上升時（例如：當開關401打開時），時序邏輯405可以依此決定何時打開開關403。例如：如果有過量電流（例如：突波電流）通過開關401，時序電路405可以感測到此種不正常電流的存在’並延遲開啓開關403的時間。藉由持續地監控電流，電流偵測電路400可以更精確、更有效率地偵測電流。以上所揭露的電流偵測系統可以運用在各種需要偵測電流的場合中。比方說，請參考第九A圖。本發明之電流偵測系統再加上一個類比-數位轉換器（anal〇g-t〇-digital converter) 941，就可以應用在追蹤保持（track-and_h〇ld，或稱爲sample-and-hold)電路中。在這個實施例中，電流 4S&W/0117TW/PRI; 35706.3920 19 -------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---.------線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公f ) 531647 A7 B7 五、發明說明（>〇) 偵測系統 900 包含開關 901、902、906、935、939、945、驅動器907、放大器908、輸入電壓922、負載933、電阻 931、電容937、類比-數位轉換器941、電感943、電容947、以及負載949。驅動器907可以輪流將開關901、945耦接到輸入電壓922或是接地957。當開關901打開時、開關945關閉，放大器908輸出一感測電流，使電阻931兩端產生壓降。當開關935關閉、開關939打開時，電阻931兩端的壓降對電容937充電，因此開關935、939以及電容937就可以作爲一個追蹤保持電路。請參考第九B圖。感測電流IR1會隨著輸出電感電流Ili增加’不過其電流値是電感電流Ili的一定比例縮小。藉由對電容937充電並且使電容937的電壓上升，感測電流IR1可以轉換成電壓，並且在電阻931兩端產生壓降。當電感電流Iu到達頂峰時，追蹤保持電路允許類比-數位轉換器941將類比訊號轉換成數位訊號。驅動器907 會控制各個開關的運作，並且在關閉高功率開關901前，使開關935打開、開關939關閉，使電容937的電壓將保持不變，直到類比-數位轉換器941完成所有訊號的轉換爲止。相反的，當開關945打開、開關901關閉、類比-數位轉換器941進行訊號轉換時，電感電流lL1流經電感943、並且逐漸下降，如同曲線961所示。在電流偵測系統900 的架構中，是由驅動器907來負責控制追蹤保持電路的運作時序（timing)，當然也負責控制包括其中類比-數位轉 4S&W/0117TW/PRI; 35706.3920 20 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ------II 訂1 ---------. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 531647 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（工\) 換器941的運作時序。第八A圖說明了本發明電流偵測方法的一個實施例 800。在步驟801中，驅動第一開關（例如：包含開關301 或開關401的功率開關）提供一個通過該第一開關的第一電流。該第一電流在該第一開關的兩側形成一個壓降 VDS，這個壓降VDS的値就相當於第一開關的阻値乘上第一電流的値。第二開關（例如：包含開關302或開關402 的感測元件）與放大器（例如：放大器308或放大器408) 耦接，以在放大器的輸出端提供一個第二電流，該第二電流是第一電流的一定比例縮小。在步驟803中，電阻性網路（例如：由電阻性元件304、305或是電阻性元件403、 404所組成的電阻性網路）將第一開關兩側的壓降Vds以一定比例縮小（例如：縮小一半），然後輸出到放大器的輸入端。這些開關係採用相同的製程來製作的。在步驟805 中，放大器迫使感測元件的VDS電壓與功率開關的VDS電壓相等。最後，在步驟807中，放大器的輸出端提供一個感測電流，這個感測電流的大小與第一電流成一定比例，而這個比例就相當於功率開關、感測元件、以及電阻性網路的W/L比値。由於這些開關是採用低電壓元件，而放大器是採用高速放大器，因此電流偵測系統的反應速度快、而且提供更佳的偵測效率。請參考第八B圖以及第三圖。第八B圖說明本發明本發明電流偵測方法的另一個實施例810。在步驟811中’ 驅動第一開關（例如：包含開關301或開關401的功率開 4S&W/0117TW/PRI; 35706.3920 21 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------tr'---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 531647 A7 B7 五、發明說明ο) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 關）提供一個通過該第一開關的第一電流。在步驟813中，驅動時序電路307負責控制，使得當開關301打開時，開關305也打開，因此放大器308在輸出端316提供一個感測電流。在步驟815中，當開關301關閉時，開關305也關閉，驅動時序電路307移除了開關305的電源，使得放大器308的輸出端316不再提供感測電流。在步驟8Π中，雖然開關301、開關305已經關閉，不過電阻性元件304 仍然作爲一個電阻性元件，因此放大器308仍可藉由電源 322保持適當的偏壓狀況。藉由這樣的設計，當電流偵測電路300不運作時’驅動時序電路307可以改善放大器308 的電流迴轉率。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製在步驟813中，可以進一步地控制開關305的切換。舉例來說，驅動時序電路307可以監視端點Vl的電壓何時上升。當端點的電壓上升時，驅動時序電路307可以依據電壓上升的狀況來決定何時打開開關305。如果有過量電流（例如：上升突波電流，leading edge spike)通過開關301，驅動時序電路307可以依據監控端點νι電壓的結果而偵測到此種不正常電流的存在，並延遲開啓開關304 的時間。藉由持續地監控電流，電流偵測電路300可以更精確、更有效率地偵測電流。以上的實施例僅用來協助了解本發明。業界人士可以依據以上實施例的教導而發展出各種不同的變化以及衍生應用，因此這些實施例不應用來限制本發明的範圍。舉例來說’以上的實施例是利用電流感測元件來感測電流，但 4S&W/0117TW/PRI; 35706.3920 ” 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 531647 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（》3) 是也可以改用電壓變化感測元件、或是其他同時感測電流電壓變化的感測元件來達成同樣的目的。另一方面，第八 A圖、第八B圖的流程圖中，也可以改用其他不同的步驟順序，同樣達成本發明的目的。以上的實施例同時提到了本發明的各項優點。這些優點也不應視爲本發明的限制。本發明的專利範圍應以以下的申請專利範圍爲準，不應增加任何其他不必要的限制，特此述明。 4S&W/0117TW/PRI； 35706.3920 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） —：------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims

531647 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1. 一種電流偵測系統，包含： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 一電流鏡電路，包含一個內含複數個單元的功率開關，以及一個耦接至該功率開關的感測開關，該感測開關是該功率開關的一定比例縮小；一電阻性分壓電路，耦接於該功率開關以及該感測開關之間，以分壓該功率開關兩側的壓降；以及一放大器，用來接收該分壓後的壓降，並使感測開關的壓降相當於該分壓後的壓降，以輸出一個與流經該功率開關電流成一定比例的感測電流。 2. 如申請專利範圍第1項的電流偵測系統，其中更包含一驅動時序電路，該驅動時序電路耦接至該功率開關以及該電阻性分壓電路，以改善該放大器的電流迴轉率。 3. 如申請專利範圍第1項的電流偵測系統，其中更包含一時序邏輯，該時序邏輯耦接於該功率開關及該電阻性分壓電路之間，以監視該功率開關及該電阻性分壓電路之間一端點的電壓。經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 4. 如申請專利範圍第1項的電流偵測系統，其中該電流鏡電路以及該放大器係採用實質上相同的製程。 5. 如申請專利範圍第1項的電流偵測系統，其中該電流鏡電路、該電阻性分壓電路、以及該放大器係採用實質上相同的製程。 4S&W/0117TW/PRI; 35706.3920 24 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 531647 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 6. 如申請專利範圍第1項的電流偵測系統，其中該功率開關以及該感測開關分別包含複數個單元。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 7. 如申請專利範圍第1項的電流偵測系統，其中該功率開關以及該感測開關均運作在深三極區（deep triode region) 〇 8. —種電流偵測系統，包含：一第一開關，以接收欲提供給一負載元件的電流；一第一電阻性元件以及一第二電阻性元件，用以分壓該第一開關兩側的壓降；一第二開關，耦接至該第一開關，並鏡射（mirror) 來自於該第一開關的電流，其中該第一開關以及該第二開關係採用實質上相同的製程；以及一放大器，耦接於該第一電阻性元件、該第二電阻性元件以及該第一開關之間，以接收分壓後的該第一開關兩側壓降，並迫使該第二開關兩側的壓降相等於該分壓後的該第一開關兩側壓降，以在該放大器輸出端提供一個與負載電流成一定比例的感測電流。經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 9. 如申請專利範圍第8項的電流偵測系統，其中該第一開關、該第二開關、該第一電阻性元件、該第二電阻性元件以及該放大器係採用實質上相同的製程。 10. 如申請專利範圍第8項的電流偵測系統，係採用 4S&W/0117TW/PRI; 35706.3920 25 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 531647 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍互補式金氧半導體（CMOS)製程。 11. 如申請專利範圍第8項的電流偵測系統，其中該第一開關以及該第二開關均包含複數個電晶體元件。 12. 如申請專利範圍第8項的電流偵測系統，其中，更包含一第三開關耦接至該放大器的非反相輸入端，而且該放大器包含一共閘極（common gate)電晶體。 13. 如申請專利範圍第8項的電流偵測系統，其中該放大器包含：一增益級（gain stage)包含一第四開關以及一第五開關，該第四開關以及該第五開關均爲具有高跨導 (transconductance)的低電壓元件、並且採用共閘極方式連接，該第五開關作爲一二極體元件，該第四開關的源極作爲一非反相輸入端，該第五開關的源極作爲一反相輸入端；一並cascode stage)包含一第六開關以及一第七開關，讀%六開關以及該第七開關均爲具有低跨導續，、 (transc^nductance)的高電壓元件、並且採用共閘極方式連接，該第六開關作爲一二極體元件，該第七開關的源極連接至該第四開關的汲極，該第七開關的源極連接至該第五開關的汲極； 4S&W/0117TW/PRI; 35706.3920 26 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) f 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ?—1-----線丨舞-------------— ^-----! 531647 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍一第一電流源耦接於該第六開關的汲極以及接地之間，以及一第二電流源耦接於該第七開關的汲極以及接地之間；一第八開關，其源極耦接至該反相輸入端，其閘極耦接至該第五開關的汲極；以及 ’ 一第九開關，其源極耦接至該第八開關的汲極，其閘極耦接至該第六開關的汲極，其汲極作爲該放大器的輸出端，其中當該反相輸入端的電壓上升時，該第九開關的閘極-源極電壓也將隨之上升，以加速該反相輸入端電壓去追隨該非反相輸入端的電壓。 14. 一種電流偵測系統，包含：一功率電晶體，其源極耦接至一電壓源，以經由該功率電晶體提供一電流，其閘極耦接至一負載；一'感測電晶體，其源極親接至·一電壓源’其閘極親接至地；一放大器，其反相輸入端親接至該感測電晶體的汲極以及該放大器的輸出端，該放大器是用來提供一輸出感測電流，該輸出感測電流與該功率電晶體電流之間成一定比例；一第三電晶體，其源極耦接至一電壓源，其汲極耦接至該放大器的非反相輸入端；一第四電晶體，其源極耦接至該功率電晶體的汲極， 4S&W/0117TW/PRI： 35706.3920 27 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 _ n ί I I n 1 n 一-口， n I I I n ϋ I I 1 ϋ n n n I ϋ ϋ n tame ϋ n ϋ ϋ —ϋ ϋ I n n >^i · 531647 A8 B8 C8 ______D8 六、申請專利範圍其汲極耦接至該放大器的非反相輸入端，該第四電晶體是用來使該放大器無法再從該功率電晶體的汲極接收電壓；一驅動電路以控制該放大器，該驅動電路耦接至該功率電晶體的閘極；以及一時序邏輯元件耦接至該第三電晶體以及該第四電晶體’該時序邏輯元件控制該第三電晶體以及該第四電晶體’同時監視該功率電晶體汲極電壓，以決定是否允許該第四電晶體將該功率電晶體的汲極電壓傳送給該放大器。 15·如申請專利範圍第14項的電流偵測系統，其中該第三電晶體是作爲一個電阻性元件，以在當功率電晶體不運作時’仍可維持該放大器在適當的偏壓狀況。 16·如申請專利範圍第14項的電流偵測系統，其中該功率電晶體、該感測電晶體、該第三電晶體、以及該第四電晶體均採用實質上相同的製程。 17·如申請專利範圍第14項的電流偵測系統，其中該功率電晶體以及該感測電晶體均包含複數個單元元件。 18.如申請專利範圍第14項的電流偵測系統，其中更包含一追隨電晶體，該追隨電晶體的源極耦接至該感測電晶體的汲極，該追隨電晶體的閘極耦接至該放大器的該輸出端，該追隨電晶體的汲極則用來提供該輸出感測電流。 4S&W/0117TW/PRI; 35706.3920 28 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐3 " (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) # 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製訂！——f,------------」---------- 531647 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 19. 如申請專利範圍第14項的電流偵測系統，其中該放大器包含：一第一開關耦接至該放大器的該反相輸入端；一第二開關耦接至該放大器的該非反相輸入端，該第一開關及該第二開關採用共閘極架構，該第二開關是以二極體方式連接；一第三開關耦接至該第一開關及該放大器的該非反相輸入端；一第一電流源耦接至該第一開關及該第三開關；一第二電流源耦接至該第二開關；以及一輸出端提供該輸出感測電流。 20. 如申請專利範圍第19項的電流偵測系統，其中該放大器更進一步包含：一第四開關耦接於該第一開關及該第一電流源之間以作爲緩衝；一第五開關耦接於該第二開關及該第二電流源之間以作爲緩衝；以及一第六開關耦接於該放大器的該非反相輸入端、該第二開關、以及該第三開關之間，以提供電壓給該第三開關。 21. —種電流偵測系統，包含：一第一開關，擁有第一端點、第二端點、以及第三端 4S&W/0117TW/PRI; 35706.3920 29 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 #------IT — ——ft-------------li------ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 531647 A8 B8 C8 ___ D8 六、申請專利範圍點，其中該第一端點耦接至一輸入電壓，該第二端點耦接至一驅動器以控制該第一端點，該第三端點耦接至一負載裝置；一第二開關，擁有第四端點、第五端點、以及第六端點，其中該第四端點耦接至一輸入電壓，該第五端點耦接至地，其中該第二開關的電阻値與該第一開關的電阻値成一定比例；一放大器，擁有一反相輸入端、一非反相輸入端以及一放大器輸出端，其中該反相輸入端耦接至該第六端點以及該放大器輸出端；以及一分壓電路，包含一第三電晶體以及一第四電晶體，其中該第三電晶體以及該第四電晶體均包含電阻性元件，該第三電晶體的源極耦接至該輸入電壓，其閘極耦接g 地，其汲極耦接至該放大器的非反相輸入端，該第四電晶體的源極耦接至該第三電晶體的汲極，其閘極耦接至該驅動器以控制該第四端點，其汲極耦接至該負載裝置，其中該分壓電路是用來分壓該第一開關兩側的壓降，以使該放大器輸出端提供一與流經該第一開關之電流成一定比例的電流。 22·如申請專利範圍第21項的電流偵測系統，其中該放大器更包含一共閘極放大器，該電流偵測系統更包含一電流共模電晶體（current common-mode transistor)，复源極耦接至該第四電晶體的源極，其閘極耦接至地，其汲 4S&W/0117TW/PRI; 35706.3920 30 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · H ϋ n n I ϋ n * I ϋ I I n I ϋ n n I Hi n ϋ I I «ϋ n n n n ϋ I n ϋ I 531647 A8 B8 C8 ____D8 六、申請專利範圍極耦接至該放大器的該非反相輸入端，以使該放大器獲得適當偏壓。 23·如申請專利範圍第21項的電流偵測系統，其中該第一開關、該第二開關、該分壓電路、以及該放大器均採用實質上相同的製程。 24· —種偵測電流的方法，包含下列步驟：驅動一第一開關提供一第一電流；藉由一耦接至該第一開關的一第二開關，鏡射 (mirror)該第一電流以產生一第二電流，其中該第二電流與該第一電流成一定比例，該第一開關及該第二開關係採用實質上相同的製程；藉由一分壓電路來分解該第二電流，以產生一第三電流，其中該第三電流與該第二電流成一定比例；以及藉由一放大器來偵測該第一開關兩側的壓降，該放大器產生一個與該第一開關兩側的壓降成一定比例的輸出電壓。 25. —種偵測電流的方法，包含下列步驟：驅動一第一開關以產生流經該第一開關的一第一電流，並在該第一開關兩側產生一壓降；分壓該第一開關兩側的壓降，並輸出至一放大器的輸入端； 4S&W/0117TW/PRI; 35706.3920 31 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂·1 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 -線 -------------------I·------ 531647 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 迫使一第二開關兩側的壓降相等於該分壓後的該第一開關兩側壓降，該第二開關耦接至該放大器的另一輸入端以及該放大器的輸出端；以及在該放大器的輸出端產生一輸出感測電流，該輸出感測電流與該第一電流成一已知比例。 26. 如申請專利範圍第25項的電流偵測方法，其中該第二開關以及該放大器係採用電流鏡架構。 27. 如申請專利範圍第25項的電流偵測方法，其中該第二開關以及該第一開關包含成W/L比例的電晶體。 28. 如申請專利範圍第25項的電流偵測方法，其中該第一開關以及該第二開關均採用低電壓元件；以及該放大器採用一高速放大器。 29. —種製作電流偵測系統的方法，包含：在同一積體電路上使用實質上相同製程製作一第一開關以及一第二開關，其中該積體電路係用來：驅動一第一開關提供一第一電流；經濟部智慧財產局員工消費合作社印製藉由一耦接至該第一開關的一第二開關，鏡射 (mirror)該第一電流以產生一第二電流，其中該第二電流與該第一電流成一定比例；藉由一分壓電路來分解該第二電流，以產生一第三電流，其中該第三電流與該第二電流成一定比例；以及 4S&W/0117TW/PRI; 35706.3920 32 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 531647 A8 B8 C8 ___08 六、申請專利範圍藉由一放大器來偵測該第一開關兩側的壓降，該放大器產生一個與該第一開關兩側的壓降成一定比例的輸出電壓。 30· 一種電流偵測系統，包含：一第一開關耦接至一第一電阻性元件以及一第二電阻性元件，該第一電阻性元件以及該第二電阻性元件分解來自於該第一開關的電流；一第一開關親接至該第一開關，以鏡射 (mirror )該第一開關的電流；以及一放大器耦接於該第一電阻性元件、該第二電阻性元件以及該第二開關之間，其中該放大器包含：一桌二開關親接至該放大器的反相輸入端；一第四開關耦接至該放大器的非反相輸入端，其中該第三開關以及該第四開關係採用共閘極架構，而且該第四開關是以二極體方式連接；一第五開關耦接至該第三開關以及該放大器的非反相輸入端；一第一電流源，耦接至該第三開關以及該第五開關；一第二電流源，耦接至該第四開關；以及一輸出端以提供一輸出電壓。 31. —種電流偵測系統，包含： 4S&W/0117TW/PRI; 35706.3920 33 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規袼（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製一 0’ β ϋ mmmB ϋ n «ϋ I I ϋ n ϋ I n ϋ ϋ ·ϋ ϋ ϋ ϋ n ϋ n ϋ I n n -1 Μ 531647 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍一第一開關，擁有第一端點、第二端點、以及第三端點’其中該第一端點耦接至一輸入電壓，該第二端點耦接至〜驅動器；一第二開關，擁有第四端點、第五端點、以及第六端點’其中該第四端點耦接至一輸入電壓，該第五端點耦接至〜放大器，該第三端點耦接至地，其中流經該第二開關的電流値與流經該第一開關的電流値成一定比例·，一放大器，擁有一反相輸入端、一非反相輸入端以及一放大器輸出端，其中該反相輸入端耦接至該第五端點以及該放大器輸出端，而且該放大器包含：一第三開關耦接至該放大器的反相輸入端；一第四開關耦接至該放大器的非反相輸入端，其中該第三開關以及該第四開關係採用共閘極架構，而且該第四開關是以二極體方式連接；一第五開關耦接至該第三開關以及該放大器的非反相輸入端；一第一電流源，耦接至該第三開關以及該第五開關；一第二電流源，耦接至該第四開關；以及一輸出端以提供一輸出電壓；以及一分壓電路耦接於該第三端點以及該放大器的非反 4S&W/0117TW/PRI； 35706.3920 34 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規袼（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 τι —---------------------------- 531647 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製六、申請專利範圍相輸入端之間，以提供一與流經該第一開關電流成一定比例的電流。 32. —種電流偵測系統，包含：一功率電晶體，其源極耦接至一電壓源，以經由該功率電晶體提供一電流，其閘極耦接至一負載；一感測電晶體，其源極耦接至一電壓源，其閘極耦接至地；一放大器，其反相輸入端耦接至該感測電晶體的汲極以及該放大器的輸出端，該放大器是用來提供一輸出感測電流，該輸出感測電流與該功率電晶體電流之間成一定比例；一第三電晶體，其源極耦接至一電壓源，其汲極耦接至該放大器的非反相輸入端；一第四電晶體耦接於該負載以及該放大器之間，該第四電晶體是用來使該放大器無法再從該功率電晶體的汲極接收電壓；一驅動時序電路以控制該放大器，該驅動時序電路耦接至該功率電晶體的閘極以及該第四電晶體的閘極，以監視該功率電晶體汲極電壓，以決定是否允許該第四電晶體將該功率電晶體的汲極電壓傳送給該放大器。 4S&W/0117TW/PRI; 35706.3920 35 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •f 一OJI ϋ ϋ ϋ I ϋ mmmem I ϋ I n ϋ ϋ ϋ ·ϋ ϋ ϋ ϋ n n n ϋ i^i ϋ n «ϋ ϋ -1 I