TWI463143B - 對電流感測電阻器之老化漂移的動態補償 - Google Patents

Description

對電流感測電阻器之老化漂移的動態補償

本發明係關於在電流感測電阻中的老化漂移之補償。

【相關申請案的交互參照】

本申請案係根據美國臨時專利申請案61/351,600，及主張其優先權，標題為“DYNAMIC MEASUREMENT AND COMPENSATION OF AGING DRIFTS OF CURRENT SENSE RESISTORS”，其於2010年6月4日提出申請，代理人編號為081318-0276，該申請案的全文內容在此藉由參考方式引入。

精密電阻器可使用以測量電流和使用於其它的應用中。然而，其電阻和溫度靈敏度隨老化而飄移-在其壽命的第一年期間達到數個百分比。此可(例如)由在電阻器上的損耗引起，其在當電流(特別是大電流)流過該電阻器時會發生。

此老化飄移的補償需要確保：使用該電阻器所作的測量一直為精確的。在其電阻的變化可被測量出，及被使用作為提供此補償的基礎。

一外部的校準電阻器有時可使用以輔助：測量在電阻中的變化。該精密電阻器可從電路中移除，其電阻可與該外部的校準電阻器作比較，及可基於任何測量的差異來提供補償。

然而，此校準程序可中斷一般的電路操作。其亦可需要一外部的校準電阻器以被儲存和定位(located)。

本發明提供一種電流感測電阻器電路，其可包含：隨著老化而飄移(drift)的一主要的電流感測電阻器。一次要的電流感測電阻器實質上與該主要的電流感測電阻器相一致隨著老化而飄移。一校準電阻器實質上並不與該主要的電流感測電阻器相一致隨著老化而飄移。一補償電路可基於該校準電阻器和該次要的電流感測電阻器的比較，補償在該主要的電流感測器電阻器的電阻中之老化飄移。除非當該補償電路將該校準電阻器與該次要的電流感測電阻器作比較，該次要的電流感測電阻器可與該主要的電流感測電阻器並聯。

此些者和其它元件、步驟、特徵、目標、益處和優點目前將由示例說明的具體實施例、隨附圖式、和申請專利範圍的後續的實施方式之回顧將變為清楚。

目前描述示例說明性的具體實施例。可另外或替代地使用其它的具體實施例。可忽略顯明或不必要的細節以節省空間或達到更為有效的說明。一些具體實施例可用額外的元件或步驟及/或不需所描述的所有元件或步驟來實施。

第1圖示例說明先前技術的電流感測電阻器電路的實例。

如同第1圖所示例說明者，電流可從節點101經由精密電阻器103流至節點105。在此所使用的詞彙「電阻器(resistor)」意指：單一的電阻器或電阻器的組合。在橫跨於電阻器103產生的電壓可由電流測量電路107來測量，例如伏特計。經由電阻器103的電流可根據歐姆定律來計算，意即藉由電阻器103的電阻來分配所測量的電壓。

此電流測量的精確性取決於電阻器103的穩定性。如同前文所指示者，然而，電阻器103的電阻和其溫度靈敏度可隨老化的函數而飄移。此飄移的顯著貢獻之原因為流經電阻器103的電流，其於一些應用中為大量的(例如數安培)。

為了要校正此飄移，電阻器103可從電路中移除，及將其與並未受相同長時間和可能為高的電流影響的校準電阻器作比較。由該比較所導引出的差異可使用以決定所需的補償。

第2圖示例說明電流感測電阻器電路的實例，其動態地補償在一主要的電流感測電阻器中的老化飄移，而無需中斷電路操作或利用一外部的校準電阻器。

如同第2圖所示例說明者，電流可類似地從節點201經由一主要的電流感測電阻器203流至節點205。電流測量電路207可類似地測量流經主要的電流感測電阻器203的電流，其係藉由測量橫跨於該電阻器上的電壓及基於歐姆定律計算電流。

在此電路的正常操作期間，一次要的電流感測電阻器209可藉由關閉開關211而橫跨於該主要的電流感測電阻器203並聯地連接。在此正常的操作模式期間，示例說明於第2圖的其餘元件可不橫跨於節點201和205連接。可替代性地，電流源215和217可關閉，及補償電路219可不在其輸入端汲取任何顯著的電流。因此，在此正常的操作模式期間，來自節點201的電流僅經由該主要的電流感測電阻器203和該次要的電流感測電阻器209，經由而後關閉的開關211流至節點205。

該次要的電流感測電阻器209可經組態以：實質地與該主要的電流感測電阻器203相一致隨老化而偏移。為了達成此者，例如該次要的電流感測電阻器209可經組態以：具有和該主要的電流感測電阻器203相同的電流密度，例如橫跨於與該主要的電流感測電阻器203相同的橫截面區域的電阻性材料而導通相同的電流量。此二個電阻器位於相同的基材上彼此的附近，因此確保：它們處於相同的環境，例如相同的溫度。它們可由相同的材料或不同的材料組成。在不同材料的情況中，其具有類似的用於補償的飄移特性以運作，或具有：對該主要的電流感測電阻器的飄移特性具有一己知關係的不同的飄移特性。

該次要的電流感測電阻器209的電阻性遠大於該主要的電流感測電阻器203，例如在其電阻的10和1000倍之間、或在1和1,000,000倍之間。

在該主要的電流感測電阻器203的老化飄移在測試和補償操作模式期間可藉由在示例說明於第2圖中的其餘的元件來測試和補償。此測試和補償在以隨意的方式、週期性地、及/或根據任何其它準則來執行。示例說明於第2圖中的電路可組態以：自動地執行此測試或補償，其基於手動的請求、或為二者。

在測試和補償模式期間，開關211打開，及在電路中的其餘元件可如示說明於第2圖者連接。在此測試和補償模式之前，就另一方面，可提供適當的開關(未示出)，其確保：在第2圖中的其它元件並未在節點201和205之間連接。

其餘的電路可包含：一校準電阻器213。該校準電阻器213可經組態：不與該主要的電流感測電阻器203相一致而隨著老化而飄移。舉例而言，該校準電阻器213可經組態：在第2圖中的電路正常操作期間，不具有任何的電流經過。其可或可不從該主要的電流感測電阻器203的環境隔離，例如從電流經過該主要的電流感測電阻器203所引起的溫度變化中隔離。

該校準電阻器213可經組態以：具有當先建構此電路時實質上與該次要的電流感測電阻器209相同的電阻。

在測試和補償模式期間，定電流源215和定電流源217可經組態以：傳送一定電流個別地流經該次要的電流感測電阻器和校準電阻器213。此些恆定電流係相等的。

橫跨於該次要的電流感測電阻器209和該校準電阻器213所產生的電壓可傳送至補償電路219。補償電路219可經組態以：基於橫跨於該次要的電流感測電阻器209和該校準電阻器213所產生的電壓之比較，補償該主要的電流感測電阻器203的電阻之老化飄移。此些電壓可個別地表示：該次要的電流感測電阻器209和該校準電阻器213。若它們為相同，此可指示：已不具有任何的老化飄移。若此些電壓係不同的，則具有老化飄移。此些電壓中的任何差異可由補償電路219利用以產生一補償訊號221，該補償訊號可使用以補償在該次要的電流感測電阻器209中的老化飄移，其可依次地代表在該主要的電流感測電阻器203中的可比較的老化飄移。在該主要的電流感測電阻器203中的老化飄移量與在該次要的電流感測電阻器209中的老化飄移量相同。

第3圖示例說明在第2圖中具有提供實質地校正老化飄移的補償電流之補償電路的實例之電路。如同在第3圖所示例說明者，該補償電路包含：一運算放大器301和一可變電阻裝置305(例如MOSFET)。

在測試和補償模式期間，橫跨於該次要的電流感測電阻器209的電壓可藉由該運算放大器301從橫跨於該校準電阻器213的電壓中減去。可使用此差異以驅動該可變電阻裝置305以補償此些差異，藉此使得該等電壓相等。在需要補償電流測量的電流中的變動可提供至電流測量電路207，其依次地經組態以：提供由在該主要的電流感測電阻器203中相對應的老化飄移所引起的誤差之補償。補償電路303提供一補償電流，該補償電流表示該次要的電流感測電阻器209導通的電流量，其不同於該校準電阻器213的電流量。此電流量取決於：該次要的電流感測電阻器209的電阻對比於該校準電阻器，由於飄移的原因為已增加或減少。補償電流的方向取決於：該次要的電流感測電阻器是否向上飄移或向下飄移。

電流測量電路207可包含：一取樣和保持電路。此電路可經組態以：維持由該可變電阻裝置305在測試和補償階段期間所提供的回授訊號，以使得其於此電路的正常操作期間維持為可用的，例如當開關211關閉時及該補償電路不再操作的。

可組態一另外的恆定電流源307以提供比例電流至電流測量電路207。該電流可實質地與電流源215和217的電流成比例。因為補償電流本身與電流源215和217的電流成比例，電流測量電路可該補償訊號除以比例電流。此商數代表在該次要的電流感測電阻器209的飄移所引起的相對於該校準電阻器213在電流測量中的相對誤差。若橫跨於該主要的電流感測電阻器203的電壓乘以此飄移商數加1，及工作提議則聲稱：該主要的電流感測電阻器和該次要的電流感測電阻器實質上類似地飄移，結果實質上與從節點201流至節點205的電流乘以該校準電阻器213成比例，及實質地補償電阻器飄移。

藉由除法和乘法操作來形成此飄移商數可藉由類似於由Analog device製造的AD734裝置之已知的類比電路來實施，或在相關訊號的類比至數位轉換之後的數位域中實施。電流源307、215和217的電流之大小可不需精確地穩定，只要其在測試和補償模式的簡短的時間間隔期間保持它們的設計的比例為常數。

在相關領域中所習知者為藉由使用電流鏡提供具有設計的比例之電流。有利者為：並不需要精確地穩定的或調整的電流源。然而，若例如來自能隙參考的穩定電壓係可獲用的，電流源215和217的電流可藉由施加穩定的電壓至一第一電阻器來產生，及藉由匹配於和追蹤該第一電阻器的一第二電阻器，將該補償電流轉換為補償電壓。在此情況中，飄移商數可不需適當地調整該第一和該第二電阻器的比例之分配器及藉由假設穩定的電壓係已知和恆定的來形成。乘以此飄移商數加1在此情況中依然係必要的。

第4圖示例說明在第3圖中具有開關和二個電流源的實例之電路。如同第4圖所示例說明者，在第3圖中的開關211可用電子開關(例如MOSFET 404)來實施。類似地，恆定電流源電路215和217可藉由包含MOSFET 403、405、407的電流鏡，及恆定電流源電路409來實施。同樣地，但未顯示於圖式中，電流源307可藉由增加另一分支至該電流鏡來實施。如同前文所註記者，恆定電流源409可不需特別地精確，故其可利用產生在習知技術中已知的建立方塊之任何適當的偏壓電流來實施，例如一般使用於產生用於運算放大器的偏壓電流之類型。

第5圖示例說明：在第2圖中所示例說明的該主要的電流感測電阻器、該次要的電流感測電阻器、及該校準電阻器的實際配置之實例。如同在第5圖中所示例說明者，該主要的電流感測電阻器203可用在每一端具有數個連接墊片的大體積的電阻性材料來實施。該次要的電流感測電阻器209和該校準電阻器213可用較小體積的電阻性材料來實施。該主要的電流感測電阻器203和該次要的電流感測電阻器209可熱耦接，以確保：它們總處於大約相同的溫度。該校準電阻器213可或可不熱耦接至該主要的電流感測電阻器203、及/或該次要的電流感測電阻器209。若該校準電阻器的穩定性受到升高的溫度而有不良的影響，則將其從該主要的和該次要的電流感測電阻器熱解耦合時會產生最佳的整體結果。當從不需承受負載電流時，該校準電阻器213亦可從相較於電阻器203和209的材料具有較小的電流處理能力的不同材料製成，但具有較高的穩定度和較低的溫度係數。此高穩定度的材料的一實例在相關技術中習知者為SiCr薄膜。若此材料可用於該校準電阻器，則具有其熱耦合或不具其熱耦合係無關係的。

第6圖示例說明在第4圖中具有調整在電子開關401的導通電阻的電子開關補償電路以實質地追蹤該主要的電流感測電阻器203的電阻的實例之電路。電子開關補償電路可包含：一回授電路，其包含：連接在節點201和205之間的一電阻器電壓分配器網路、及一運算放大器605。該電阻器電壓分配器網路可包含：與一電阻器603串聯連接的電阻器601。此回授電路可確保：電子開關401的導通電阻實質地追蹤該主要的電流感測電阻器203的電阻，儘管在該主要的電流感測電阻器203和該次要的電流感測電阻器209中有老化飄移的情況。電阻器601和603的比例可為任意的量，例如50/50，但它們應具有足夠高的電阻性以使得相較於流經電阻器203和209的電流可忽略流經它們的電流。

在50/50比例的情況中，電子開關401的電阻可與該主要的感測電阻器203的電阻之一半成比例，及可維持相同的電流密度。相較於零歐姆開關的理想情況中，該次要的電流感測電阻器209的長度亦可減半。此排置可允許：使用具有實質地「導通」電阻的電子開關。下列情況係有益的：當使用作為電子開關的MOSFET的矽晶元件區域(silicon real estate area)隨其允許的「導通」電阻增加時比例性地縮小。

第7圖示例說明在第4圖中具有調整在電子開關中的導通電阻的電子開關補償電路以實質地追蹤該主要的電流感測電阻器203的電阻的實例之電路。示例說明於第7圖中的電路可與示例說明於第6圖者作比較，除非該主要的電流感測電阻器包含：串聯的二個電阻器701和703，其可共同地作用為電阻器電壓分配器網路。電阻器701和703的比例可為任意的量，例如50/50，電阻器701和703可藉由在電阻器203上提供一中心抽頭來實施，如同在第6圖中所示例說明者。

第8圖示例說明在第2圖中改變該主要和該次要的電流感測電阻器的電阻之補償電路以實質地校正老化飄移的實例之電路。如同在第8圖中所示例說明者，該主要的電流感測電阻器可包含：一選擇數目的串聯的電阻器。此選擇數目可從一組串聯的電阻器801、803、805、807及809中選出。在電子開關網路811中的開關可控制式地關閉以進行此選擇。在一般的實施中，可設計電阻器801和803的電阻值以遠大於電阻器805和809。可選擇：電阻器805至809的總和除以電阻器801和803的總和之比例，以使得其略大於需被補償的相對電阻飄移。

雖然第8圖示例說明五個電阻器，以作為組成該主要的電流感測電阻器從其中選出的該組電阻器，可使用不同的數目，例如較大或較小的數目。此些電阻器可藉由提供在電阻性材料的單一本體上的抽頭來實施。在電子開關網路811中可控制式地關閉的開關可由電阻校正控制電路813來選擇，其經組態以：選擇將使得該主要的電流感測電阻器回到儘可能地接近當其原先地製造時的原先的值之開關，因此補償在該主要的電流感測電阻器的電阻中的老化飄移。

舉例而言，當首先建立在第8圖中的電路時，該電阻校正控制電路813可經組態以：關閉在該電子開關網路811中的第二最上方的開關，因此使得該主要的電流感測電阻器為電阻器801、803和805，而非電阻器807至809。若往後需要作校正，該電阻校正控制電路813可經組態以：關閉在電子開關網路811中的電子開關的一不同者，在梯形中增加電阻器的一者(若該主要的電流感測電阻器的電阻所引起的飄移減少)、或移除在梯形網路的電阻器的一者(該主要的電流感測電阻器的電阻所引起的飄移增加)。

該次要的電流感測電阻器包含：一選擇數目的串聯的電阻器，其可從可比較的集合的串聯之電阻器815、817、819和821中選出、及由可比較的電子開關網路825來控制，其係使用與該主要的電流感測電阻器和電子開關網路811相同的方式。再者，在電阻器網路中的電阻器的數目可為較大的或較小的。該電阻校正控制電路813可類似地經組態以：使用與電子開關網路811相同的方式控制電子開關網路825，意即當飄移使其電阻增加時從該次要的電流感測電阻器中移除一或更多個電阻器，而當飄移使其電阻減小時在該次要的電流感測電阻器中增加一或更多個另外的電阻器。

類似在第3圖中的運算放大器，運算放大器823可經組態以：產生指示在該次要的電流感測電阻器和該校準電阻器213之間偏離的一誤差訊號，此偏離係由在該次要的電流感測電阻器的老化飄移所引起的。依次地，此訊號可使用以驅動電阻校正控制電路813，以使得電子開關網路825以調整該次要的電流感測電阻器的值直到其再次地最接近地匹配該校準電阻器213。該電阻校正控制電路813可類似地經組態以：對該電子開關網路811作出相對應的調整，以造成在主要的電流感測電阻器中的相對應的調整。此配置的特定優點為：可避免使用先前所揭露的電路的電流測量電路中所需要任何的乘法或除法操作。

第9圖示例說明在第2圖中的電路，除非該次要的電流感測電阻器包含：當該補償電路並不將該校準電阻器與該次要的電流感測電阻器作比較時及當其為串聯時，並聯連接的一組電阻器。如同第9圖所示例說明者，該次要的電流感測電阻器可包含：一組電阻器901、903、905、907、及909。可使用一不同的數目，例如較大或較小的數目。再者，該校準電阻器可從一組相等及串聯連接的電阻器911、913、915、917和919來形成。

在示例說明於第9圖的電路之正常操作期間，包含該次要的電流感測電阻器的電阻器經組態以：全部與該主要的電流感測電阻器203並聯。電子開關網路910可經組態以：藉由在正常的操作模式期間關閉所有的開關，促使此並聯連接。可增加示例說明於第6圖和第7圖中追蹤電路的開關電阻。

在測試和校準模式期間，就另一方面，包含該次要的電流感測電阻器的電阻器可全部串聯連接。此者可例如藉由打開包含該電子開關網路910的所有開關來促進。

連接包含在正常操作期間與該主要的電流感測電阻器並聯但在測試和校準階段期間為串聯的該次要的電流感測電阻器之所有電阻器的淨效應可乘以在該次要的電流感測電阻器中的老化飄移的效應，藉此增進電路的靈敏度。

當其個別的電阻器串聯地連接時，例如在測試和校準模式期間，該校準電阻器與該次要的電流感測電阻器相同。該校準電阻器可為單一的電阻器，或如同在第9圖中所示例說明者，一組串聯連接的電阻器911、913、915、917和919。再者，可使用的串聯的電阻器的數目可為更多或更少。它們可或可不與使用於該次要的電流感測電阻器的數目相同。

第10圖示例說明：第4圖的電流感測電阻器電路如何地實施於電路模擬器(例如SPICE)，及顯示：此些元件如何訂出尺寸。R1可為0.1 Ohm和作用為該主要的電流感測電阻器。R2可為9 Ohm和作用為該次要的電流感測電阻器，及MOSFET M1作用為電子開關401。選擇M1的閘極電壓，以使得其呈現為「開啟」電阻Ron=1 Ohm。因此，R2和Ron的串聯電阻器係10 Ohm。此反應出如第6圖和第7圖的電子開關補償電路存在時的情況。第6圖的元件601、603、605可增加至SPICE模擬，但此者並未清楚的呈現。若為已增加，電阻器601可選擇為9 kiloohms，及電阻器603可選擇為1 kiloohms，以具有如R2和Ron相同的比例。因為R2和Ron的10 Ohm串聯電阻係R1的0.1 Ohm的100倍，以在R2中達到如在正常操作的R1中相同的電流密度，R2的電阻性本體之橫截面區域可為R1的電阻性本體之橫截面區域的1/100。校準電阻R3在此已選擇為如R2的相同值。在校準電阻器R3係從相較使用於R1和R2的材料呈現較高的穩定度的不同材料中製成，其一般具有較高的多的片電阻，但可傳送較小的多的電流密度，R3的值可乘以任何因子，及ISRC2的電流可除以相同的因子。舉例而言，若R3經選擇為9 kiloohms，ISRC可傳送10 microamperes。方塊I_MEASURE實施從第4圖中已知的電流測量電路307。此方塊可接收如描述式V(VINP,VINN)橫跨於該主要的電流感測電阻器R1的電壓、補償訊號、電流I4、及來自源ISRC3的比例電流。SPICE指示電流可由電壓源VISRC和VI4來接收。在測量方塊中的公式顯示：飄移商數的除法、及感測電壓和飄移商數加1的乘法。在飄移商數中的負號係來自接收的電壓源VI4的方向。在公式中的R係允許此行為模型以產生與ILOAD成比例的一輸出電流之任意的比例因子，此電流再次地由名稱為IresuIt的電壓源接收。藉由提供時變電壓源VDRIFT來模擬R1和R2的電阻之假設的1%的飄移，及其輸出電壓DRIFT使用作為電壓控制的電阻器R1和R2的控制電壓。

第11圖示例說明：在電阻器中隨時間的變化、示例說明於第10圖的電路的電流和電壓。在模擬中的時間尺度係以millisecond為單位來讀取，而在真實世界中的電阻器飄移會耗費一年或更多的時間，其取決於此類型的電阻性材料及其如何沉積及/或形成至電阻器。在最底面的追蹤中，可觀察到：電流測量輸出完全沒有偏移，因此電阻器R1和R2的飄移可完美地補償。

已討論和示例說明的電流測量電路、補償電路、和電阻校正控制電路可利用經組態以執行在此所描述的此些電路的個別功能之電子元件來實施。

已討論的元件、步驟、特徵、目標、益處和優點僅為示例說明性的。前述者及其相關討論無意於以任何方式限制保護的範圍。亦可考慮數個其它的具體實施例。此些者包含：具有更少的、額外的、及/或不同元件、步驟、特徵、目標、益處和優點的具體實施例。此些者亦包含：其中元件及/或步驟經排置及/或不同地排序的具體實施例。

舉例而言，該校準電阻器213並不需連接至節點201，但可完全地隔離此節點。雖然經常示例說明為單一的電阻器，該主要的電流感測電阻器、該次要的電流感測電阻器、及該校準電阻器事實上包含：二或更多個電阻器。

當多個電阻器使用於該主要的電流感測電阻器及/或該次要的電流感測電阻器，校準測試可在每一個別的電阻器上分別地執行。

可額外地或替代地提供其它補償方法。舉例而言，該電流測量電路可包含：電荷計量器(Coulomb counter)，其參考電壓、參考電流、或振盪器頻率係由飄移補償訊號來改變。

飄移補償訊號的形成可在逐步的程序中來完成，而非顯示於此些實例中的連續程序。逐步的程序可包含：對飄移補償訊號作出貢獻的任何電壓或電流的取樣和保持階段。相同的電流源、或電流源的子集可在步驟之間共用。

電子開關和其電阻補償電路可在該主要和次要的電流感測電阻器串中的任何適當對的節點處連接。舉例而言，在第8圖的電路中，運算放大器301的正輸入提供有：如同在第6圖中在節點201和205之間連接的電阻器電壓分配器網路601、603，及只要根據在此的教示設計相關的電壓降和電流密度，電子開關可連接至電阻器817、819、821的任何節點。

除非另外地聲明，在說明書中描述的所有測量、數值、估計、位置、振幅、大小及其它規格(其包含在後續的申請專利範圍中)係近似的，而非精確的。其所欲為：具有與其相關的功能相一致和在習知技術中與其相關的慣用者相一致的合理範圍。

在此揭露所引述的所有文獻、專利、專利申請案、及其它刊物藉由參考方式在此引入。

當使用於請求項的詞彙「用以……的構件」意欲和應解釋為包含：已描述的相對應的結構和題材、及其等效者。類似地，當使用於請求項的詞彙「用以……的步驟」意欲和應解釋為包含：已描述的相對應的步驟、及其等效者。在請求項中並未出現此些詞彙意指：請求項無意於及不應解釋為限制於任何相對應的結構、題材、或步驟，或限制於其等效者。

保護範圍僅由隨後的申請專利範圍來限制。此範圍意欲和應解釋為：當基於此說明書和隨後的答辯歷史來解釋時與在請求項中所使用的語言的一般意義相同的寬廣，及包含：所有結構化和功能性的等效者。儘管並無請求項意欲包含無法符合專利法第101條、102條、或103條的規定之申請標的，或其不應以此方式來解釋。在此並未請求此類申請標的任何無意欲的包含。

除了如前文剛所陳述者，己陳述或示例說明者無意於或不應解釋為：對任何元件、步驟、特徵、目標、益處、優點、或公眾刊物的等效者之貢獻，而無關於其是否引述於申請專利範圍中。

101．．．節點

103．．．精密電阻器

105．．．節點

107．．．電流測量電路

201．．．節點

203．．．主要的電流感測電阻器

205．．．節點

207．．．電流測量電路

209．．．次要的電流感測電阻器

211．．．開關

213．．．校準電阻器

215．．．電流源

217．．．電流源

219．．．補償電路

301．．．運算放大器

303．．．補償電路

305．．．可變電阻裝置

307．．．恆定電流源

401．．．電子開關

403、405、407．．．MOSFET

409．．．恆定電流源電路

601、603．．．電阻器

605．．．運算放大器

701、703．．．電阻器

801、803、805、807及809．．．電阻器

811．．．電子開關網路

813．．．電阻校正控制電路

815、817、819、821．．．電阻器

823．．．運算放大器

825．．．電子開關網路

901、903、905、907、909．．．電阻器

910．．．電子開關網路

911、913、915、917、919．．．電阻器

此些圖式為示例說明性的具體實施例。其並不示例說明所有的具體實施例。可額外或替代地使用其它具體實施例。可忽略顯明或不必要的細節以節省空間或達到更為有效的說明。一些具體實施例可用額外的元件或步驟及/或不需所描述的所有元件或步驟來實施。當相同的編號出現在不同的圖式中，其意指：相同的或類似的元件或步驟。

第1圖示例說明先前技術的電流感測電阻器電路的實例。

第2圖示例說明電流感測電阻器電路的實例，其動態地補償在一主要的電流感測電阻器中的老化飄移，而無需中斷電路操作或利用一外部的校準電阻器。

第3圖示例說明在第2圖中具有提供實質地校正老化飄移的補償電流之補償電路的實例之電路。

第4圖示例說明在第3圖中具有開關和二個電流源的實例之電路。

第5圖示例說明：於第2圖中示例說明的該主要的電流感測電阻器、該次要的電流感測電阻器、及該校準電阻器之實體配置之實例。

第6圖示例說明在第4圖中具有調整在電子開關的導通電阻的電子開關補償電路的實例之電路，其具有追蹤該主要的電流感測電阻器的電阻之數值。

第7圖示例說明在第4圖中具有調整在電子開關的導通電阻的電子開關補償電路的實例之電路，其具有追蹤該主要的電流感測電阻器的電阻之數值。

第8圖示例說明在第2圖中具有改變該主要和該次要的電流感測電阻器的電阻以實質地校正老化飄移之補償電路的實例之電路。

第9圖示例說明在第2圖中的電路，除非該次要的電流感測電阻器包含：當該補償電路並不將該校準電阻器與該次要的電流感測電阻器作比較時及當其為串聯時，並聯連接的一組電阻器。

第10圖示例說明：第4圖的電流感測電阻器電路可如何實施於電路模擬器中，例如SPICE，及顯示：如何訂出元件的尺寸。

第11圖示例說明：在電阻器中隨時間的變化、示例說明於第10圖的電路中的電流和電壓。

201．．．節點

203．．．主要的電流感測電阻器

205．．．節點

207．．．電流測量電路

209．．．次要的電流感測電阻器

211．．．開關

213．．．校準電阻器

215．．．電流源

217．．．電流源

219．．．補償電路

Claims (23)

1. 一種電流感測電阻器電路，包含：一主要的電流感測電阻器，該主要的電流感測電阻器隨著老化而飄移；一次要的電流感測電阻器，該次要的電流感測電阻器實質上與該主要的電流感測電阻器相一致隨著老化而飄移；一校準電阻器，該校準電阻器實質上並不與該主要的電流感測電阻器相一致隨著老化而飄移；及一補償電路，該補償電路經組態以基於該校準電阻器和該次要的電流感測電阻器的比較，補償在該主要的電流感測電阻器的電阻中之老化飄移。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電流感測電阻器電路，其中除了當該補償電路將該校準電阻器與該次要的電流感測電阻器作比較時以外，該次要的電流感測電阻器與該主要的電流感測電阻器並聯。
3. 如申請專利範圍第2項所述之電流感測電阻器電路，其中該主要的和該次要的感測電阻器具有實質相同的電流密度。
4. 如申請專利範圍第3項所述之電流感測電阻器電路， 其中該次要的電流感測電阻器的電阻係該主要的感測電阻器的電阻之1和1,000,000倍之間。
5. 如申請專利範圍第2項所述之電流感測電阻器電路，其中該次要的電流感測電阻器經組態以使得：其總是處於與該主要的感測電阻器實質相同的溫度。
6. 如申請專利範圍第2項所述之電流感測電阻器電路，其中該次要的感測電阻器和該校準電阻器實質上地為相同的值。
7. 如申請專利範圍第6項所述之電流感測電阻器電路，其中由該補償電路提供的補償係該校準電阻器和該次要的電流感測電阻器的電阻之間的差異之一函數。
8. 如申請專利範圍第2項所述之電流感測電阻器電路，進一步包含：一電子開關，該電子開關經組態以控制式地連接該次要的感測電阻器以與該主要的感測電阻器並聯。
9. 如申請專利範圍第8項所述之電流感測電阻器電路，進一步包含：一電子開關補償電路，該電子開關補償電路經組態以使得：該電子開關的導通電阻追蹤該主要的電流感測電阻器的電阻。
10. 如申請專利範圍第9項所述之電流感測電阻器電路，其中該電子開關補償電路包含：一回授電路，該回授電路包含：一電阻器電壓分配器網路。
11. 如申請專利範圍第10項所述之電流感測電阻器電路，其中該主要的感測電阻器作用為該電阻器電壓分配器網路。
12. 如申請專利範圍第2項所述之電流感測電阻器電路，進一步包含：一電流源電路，該電流源電路經組態以：當該補償電路將該校準電阻器與該次要的電流感測電阻器作比較時，傳送一實質上為恆定的電流至該次要的電流感測電阻器。
13. 如申請專利範圍第2項所述之電流感測電阻器電路，進一步包含：一電流源電路，該電流源電路經組態以：當該補償電路將該校準電阻器與該次要的電流感測電阻器作比較時，傳送一實質上為恆定的電流至該校準電阻器。
14. 如申請專利範圍第2項所述之電流感測電阻器電路，其中該次要的感測電阻器包含：複數個電阻器：當該補償電路不將該校準電阻器與該次要的電流感測 電阻器作比較時，該等電阻器並聯地連接；及當該補償電路不將該校準電阻器與該次要的電流感測電阻器作比較時，該等電阻器串聯地連接。
15. 如申請專利範圍第14項所述之電流感測電阻器電路，其中當該等複數個電阻器串聯地連接時，該校準電阻器的電阻實質上等於該次要的感測電阻器的電阻。
16. 如申請專利範圍第1項所述之電流感測電阻器電路，其中該補償電路經組態以：藉由提供實質上地校正老化飄移的一補償電流，補償該主要的電流感測電阻器的電阻中的老化飄移。
17. 如申請專利範圍第1項所述之電流感測電阻器電路，其中該補償電路經組態以：藉由改變該主要的電流感測電阻器的電阻以實質地校正老化飄移，補償該主要的電流感測電阻器的電阻中的老化飄移。
18. 如申請專利範圍第17項所述之電流感測電阻器電路，其中：該主要的電流感測電阻器包含：串聯連接的一組電阻器，該組電阻器具有：一選擇的電壓感測抽頭點；及該補償電路經組態以：藉由改變該選擇的電壓感測抽頭點，改變該主要的電流感測電阻器的電阻。
19. 如申請專利範圍第17項所述之電流感測電阻器電路，其中該補償電路經組態以：藉由改變該次要的電流感測電阻器的電阻以匹配在該主要的電流感測電阻器的電阻中的變化，補償在該主要的電流感測電阻器的電阻中的老化飄移。
20. 如申請專利範圍第19項所述之電流感測電阻器電路，其中：該次要的電流感測電阻器包含：串聯連接的一組電阻器，該組電阻器具有：一選擇的電壓感測抽頭點；及該補償電路經組態以：藉由改變該選擇的電壓感測抽頭點，改變該次要的電流感測電阻器的電阻。
21. 如申請專利範圍第1項所述之電流感測電阻器電路，其中在一正常模式中，該次要的電流感測電阻器與該主要的電流感測電阻器電性連接，以使得該主要的電流感測電阻器和該次要的電流感測電阻器具有實質上相同的電流密度，及其中該校準電阻器經組態以在該正常模式中，與該主要的電流感測電阻器的環境電性隔離且不具有流動經過的任何電流，及具有代表當該電路首次被建構時的該次要的電流感測電阻器的電阻，及其中該補償電路經組態以基於該校準電阻器和該次要的電流感測電阻器的比較，補償在該主要的電流感測電 阻器的電阻中之老化飄移係藉由：以在一測試和補償模式中該校準電阻器與該次要的電流感測電阻器的電阻之間的差之一函數關係，提供一補償訊號，在該測試和補償模式中，該次要的電流感測電阻器與該主要的電流感測電阻器斷開，及其中該主要的電流感測電阻器包含：一組電阻器，該組電阻器藉由至少一開關彼此互相連接，及該補償訊號在該正常模式中驅動該至少一開關改變該主要的電流感測電阻器的電阻。
22. 一種電流感測電阻器電路，包含：一主要的電流感測電阻器，該主要的電流感測電阻器隨著老化而飄移；一次要的電流感測電阻器；一校準電阻器；及一補償電路，該補償電路經組態以：基於該校準電阻器和該次要的電流感測電阻器的比較，補償在該主要的電流感測電阻器的電阻中之老化飄移。
23. 如申請專利範圍第22項所述之電流感測電阻器電路，其中除了當該補償電路將該校準電阻器與該次要的電流感測電阻器作比較時以外，該次要的電流感測電阻器與該主要的電流感測電阻器並聯。