WO2012143590A1 - Circuito integrado con medios internos para la medición de la corriente de carga - Google Patents
Circuito integrado con medios internos para la medición de la corriente de carga Download PDFInfo
- Publication number
- WO2012143590A1 WO2012143590A1 PCT/ES2012/070253 ES2012070253W WO2012143590A1 WO 2012143590 A1 WO2012143590 A1 WO 2012143590A1 ES 2012070253 W ES2012070253 W ES 2012070253W WO 2012143590 A1 WO2012143590 A1 WO 2012143590A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- current
- output
- integrated circuit
- transistor
- pin
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/0092—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof measuring current only
Definitions
- the present invention relates to an integrated circuit containing the internal means for measuring the load current, in particular an integrated circuit comprising an integrated evaluation unit to provide a current measurement signal via an output pin.
- a mechanism generally used to implement current detection is known as the current mirror, which basically consists of making a copy of the current flowing through a load.
- JP9049858A refers to a current detection regulation circuit that provides a current mirror mechanism to detect the current flowing through a load, in order to control its value.
- the detection circuit is integrated together with two transistors of an output stage, into an integrated semiconductor device.
- the circuit load described in the Japanese patent document is placed between the two transistors making the circuit not suitable for the detection of the current flowing through the load, because the load is not interspersed between the transistors It has one of its ends connected to an intermediate point between both transistors.
- US6756787B2 describes an integrated circuit having a circuit and a current measurement unit for measuring the current through a functional circuit.
- the current measurement unit is connected to an output device to send the measured current value to an external test system through an external connection of the integrated circuit and includes a current mirror and a switching device to intermittently charge a capacitor , where the measured current is proportional to the number of capacitor charging operations that occur in a predetermined period of time.
- US6756787B2 does not describe any internal test system, nor a different mechanism for measuring the current in addition to the one already associated with the capacitor load.
- US7126354B2 describes a device for measuring the current passing through the output transistor of an integrated circuit using two current sensors, both integrated in the same semiconductor block, and which are formed by two respective current mirrors, each including two transistors and an operational amplifier to set the voltages.
- Each of these current sensors gives a current measurement signal that is sent to an external evaluation circuit, which is responsible for giving the final measurement of the current according to the measured current signals and, in some embodiments also, according to the relationship between the cells that constitute each transistor.
- the current measurement signals are provided by the embodiments drawn and described in
- none of the aforementioned proposals offer an integrated circuit in which the current sensing means comprise an integrated evaluation unit, which directly gives a signal of the current measurement by means of an output pin, ie, that includes an output pin that does not have the need to connect an external element, such as the bypass resistance mentioned above to obtain the current measurement.
- the present invention provides an integrated circuit containing the means for measuring the load current, which
- the integrated means of measuring the charging current which in turn comprises at least a first current mirror sensor arranged to detect the current flowing through the load connected to the pin Current output.
- the integrated means for measuring the load current further comprises an integrated evaluation unit, connected to the first current mirror sensor to receive a first current signal detected from there on, the evaluation unit being intended to process the first current signal detected and to generate, as a result of processing, at least one output signal representing the measured load current;
- the integrated circuit also comprises a current measurement output pin connected to an output of the previously integrated evaluation unit, which provides the generated output signal to the outside of the integrated circuit, as a direct current measurement, which It is proportional to the charging current.
- the first sensor of the current mirror has the object of detecting the positive current circulating through the load
- the built-in means for measuring the load current further comprises a second sensor of mirror of current arranged to detect the negative current circulating through the load.
- the integrated evaluation unit is also connected, as part of an embodiment, to the second current mirror detector to receive the second current signal detected from that moment, the evaluation unit intended to process both currents, the first current signal. detected and the second current signal detected, combining them to generate at least one output signal representing the measured load current including positive and negative values.
- the integrated circuit of the invention is a circuit of the invention.
- the generated output signals representing the measured current, in the form of analog current signals and / or analog voltage signals and / or digital signals and / or frequency signals.
- the evaluation unit is intended to generate different output signals simultaneously or separately from said processing, according to a selection, all of them representing the measured load current.
- the output pin of the measurement current is connected to all the different output signals previously cited or selectively connected to each of the mentioned different output signals.
- the integrated circuit comprises different output pins of the measured current, each connected to at least one of the different output signals.
- the evaluation unit comprises, depending on the embodiment, one or more of the following electronic modules: an adder / subtractor to provide the values of the summed currents / subtracted, an analog-to-digital converter to provide digital values (such as TTL digital register compatible with USB, RS-232 or i2T interface), a current unit to provide current values (those measured directly or values proportional to them), a voltage-frequency converter to provide frequency signals that modulate the
- the integrated circuit of the invention provides an operational amplifier, such as a class A output operational amplifier, an operational amplifier with a class AB output, and a
- differential amplifier which comprise an output connected to the current output pin and two differential inputs.
- Fig. 1 .a shows the integrated circuit of the invention, for an embodiment for which it provides or is an operational amplifier including an output pin of the current measurement.
- Fig. 1b shows an embodiment of the integrated circuit of the invention, similar to that illustrated in Fig. 1a, but with an additional pin for the purpose of programming and / or selection.
- Fig. 2.a shows the internal blocks of the operational amplifier of Fig. 1 .a.
- Fig. 2.b shows the internal blocks of the operational amplifier of Fig. 1 .b.
- Fig. 3 shows the different blocks of the operational amplifier as in Fig. 2.a, connected to a load, and where the inside of two of the blocks are shown schematically, including that relative to the means for the current measurement .
- Fig. 4 shows the inside of the evaluation unit included in the block of the current measuring means in the summing case, as in the embodiment of Fig. 2.b, in which it includes the selection module
- FIG. 5 schematically shows the inside of the programmable selection module, according to the embodiment comprising five types of selected outputs.
- Figs. 1. And 1 .b show two embodiments of the integrated circuit of the invention, in the form of respective A1 operational amplifiers, for low or high voltage applications, both include a new pin, which is not included in conventional operational amplifiers, which it is the output pin 4 of the current measurement, in which a direct measurement of the current is directly provided, which is proportional to the output current L flowing through the output pin 3, towards the load L connected there.
- the difference between the embodiments illustrated in Fig. 1a and 1b is that in the latter it comprises an additional pin 8, the purpose of which will be described later.
- Pins 1, 2, 5, 6 and 7 are standard pins of conventional operational amplifiers, ie pins 1 and 2 provide a differential input for OPAMP, pins 5 and 6 are the respective power inputs and pin 7 is a voltage reference input.
- Figs. 2.a and 2.b show the internal blocks of the operational amplifiers A1 of the figures Figs. 1 .a and 1 .b, Fig. 2.b respectively, showing that, for the embodiment illustrated in this way, the aforementioned pin 8 is connected to modules A4 and A5 located within block A2, which will be described in detail later.
- Block 100 represents the differential torque of OPAMP A1
- block 105 is a gain stage
- block 10 is a control module of the output stage, in this case for an AB output that defines a buffer type output for the OPAMP A1.
- Block A2 implements the current measurement medium and block A3 is the output stage.
- the operational amplifier A1 has a class A output or is a fully differential amplifier.
- Fig. 3 shows in detail the interior of blocks A2 and A3, represented by MOSFETS transistors, although for another embodiment not shown, it can be extended to bipolar transistors.
- Transistors 121 and 122 are the output elements: transistor 121 is the one that injects the current from the high side IP to the load L, through the output pin 3, and transistor 122 is responsible for extracting the current from the low side IN of load L.
- the main IP and IN currents are duplicated by means of current mirrors 130 and 131, the use of which does not affect IL.
- the output voltage on load L, ie on pin 3 must be reliably doubled by transistors 130 and 131, which is achieved by amplifiers 140 and 150, which set the voltages at points 31 and 33 respectively, so that they follow the voltage level at 3.
- the voltage at 32 can be floating or connected to the ground reference and for one embodiment, it is the reference voltage of the entire OPAMP A1 introduced through pin 7. Consequently, OPAMP A1 can be fed bipolar or unipolar.
- the regulated outputs 141, 151 of the regulating amplifiers 140, 150 are treated by the respective elements LS1 and LS2, which are level regulators (level shifters) to regulate the voltage levels of transistors 142 and 152, respectively.
- the current that flows through transistors 130 and 142 is proportional and follows IP, and the current that passes through transistors 131 and 152 is proportional and follows IN.
- the two proportional currents are summed by the unit of
- evaluation 170 in order to generate and provide on pin 4 a measured current signal which follows IL throughout the interval and which, depending on the embodiment, is one of one or another type, such as a current signal , a voltage signal, a digital signal, an RF signal, etc.
- Fig. 4 illustrates an embodiment of the evaluation unit 170, for which block A4 of the embodiment of Figs. 1 .b and 2.b.
- the internal circuit shown in Fig. 4 is composed of CMOS current summation circuits, which are well known when applied in other technical fields, but not as part of an integrated circuit such as that of the present invention, and particularly not as part of an evaluation unit integrated in an integrated circuit.
- the operation of the internal elements of the evaluation unit 170 is as follows: The current copied by transistors 130 and 142 connected in series, which is proportional to IP, is injected into the current mirror formed by transistors 174, 173 and 171. On the other hand, the current copied by transistors 131 and 152 connected in series, which is proportional to IN, is injected into the current mirror formed by transistors 177, 178, 179 and 180, which in turn is injected to the current mirror formed by transistors 176, 175 and 172.
- the path followed by the current proportional to IN is more complex than that corresponding to the current proportional to IP due to the need to generate the current adder formed by transistors 171 and 172, respectively.
- transistors 171 and 172 thus obtaining, at point 40, the total current proportional to IL.
- point 40 is directly connected to pin 4, thus, the current measurement signal would be a current signal that is directly the total current proportional to IL, positive or unipolar.
- the sum module can be modified so that the current proportional to In is summed with the changed sign and to obtain the total current proportional to IL of bipolar sign.
- point 40 is connected to the input of block A4, in order to process the total current proportional to IL and generate a current measurement signal from here different, as mentioned above, through its output, which is connected to pin 4.
- FIG. 5 An embodiment of the A4 block is shown in Fig. 5, which shows different multiplexed electronic modules which can
- the A4 block therefore constitutes an A4 selection module that includes the electronic modules and includes a programmable selector to select one of them by connecting it to the output pin 4 and to point 40, the integrated circuit comprising the selection pin 8 (see Fig. 4 and 2. ti), connected to the selection mode of the A4 module and accessible from outside the integrated circuit, to carry out the selection, which for some embodiments, is a programmable selection.
- the A4 selection module comprises the following electronic modules:
- a current-voltage converter l / V to provide a voltage signal obtained in 4 by converting the total current proportional to IL from 40, without using any external shunt resistor, for example by means of a CMOS l / V converter ,
- a processing unit and RF radio to generate and provide an RF signal of the current from 40, which can be associated, for example, with a wireless transmitter in order to send the RF signal to a remote receiver.
- the integrated means for measuring charging current further comprises a programming unit A5 for programming the first or the first and second current mirror detector to detect different current ranges, through a programming pin, which in this case, is the same pin 8 that is used for the selection functionalities described above, but which, for other embodiments not illustrated, may be another pin other than pin 8.
- the programming pin 8 It is connected to the programming unit A5 and is accessible from outside the integrated circuit, to carry out the programming.
Abstract
Comprende un pin de corriente de salida y medios internos de medición de la corriente de carga con uno o más sensores de espejo de corriente dispuestos para detectar la corriente que circula a través de una carga conectada al pin de salida de corriente. Los medios internos además comprenden una unidad de evaluación integrada conectada a los espejos sensores de corriente para recibir las señales detectadas de ellos, destinada a procesar las señales de corrientes detectadas y a generar la señal de salida representando la corriente de carga medida. El circuito integrado además comprende un pin de salida de medida de la corriente conectado a una salida de la unidad de evaluación integrada para proporcionar la señal de salida generada al exterior del circuito integrado como una medida de corriente directa proporcional a la corriente de la carga.
Description
Circuito integrado con medios internos para la medición de la corriente de carga
La presente invención se refiere a un circuito integrado que contiene los medios internos para la medición de la corriente de carga, en particular a un circuito integrado que comprende una unidad de evaluación integrada para proporcionar una señal de medición de corriente vía un pin de salida.
ESTADO DE LA TÉCNICA
Hay diferentes propuestas de circuitos integrados que incorporan los medios de detección para medir la corriente que fluye a través de una carga. Algunas de las propuestas necesitan la conexión de un elemento externo, como una Resistencia de derivación (típicamente denominadas Rshunt o Rsense) o elementos magnéticos (tales como transformadores o bobinas) para realizar una medida indirecta, mientras que otras están basadas en el uso de una sonda HALL para la detección de la corriente.
Un mecanismo generalmente utilizado para implementar la detección de corriente es el conocido como espejo de corriente, que consiste básicamente en hacer una copia de la corriente que circula por una carga.
A continuación se enuncian algunos documentos de patentes que revelan diferentes propuestas relacionadas con circuitos integrados que incorporan medios de detección de corriente basados en el uso de espejos de corriente, junto con una breve descripción de sus características principales.
JP9049858A se refiere a un circuito de regulación de detección de corriente que proporciona un mecanismo de espejo de corriente para detectar la corriente que circula por una carga, a fin de controlar su valor. Para algunas realizaciones, el circuito de detección es integrado junto con dos transistores de una etapa de salida, en un dispositivo semiconductor integrado. La carga del circuito descrito en el documento de la patente japonesa, es colocada entre los dos transistores haciendo que el circuito no sea adecuado para la detección de la corriente que circula a través de carga, debido a que la carga no está intercalada entre los transistores sino que tiene uno de sus extremos conectado a un punto intermedio entre ambos transistores.
US6756787B2 describe un circuito integrado teniendo un circuito y una unidad de medida de corriente para medir la corriente a través de un circuito funcional. La unidad de medida de corriente está conectada a un dispositivo de salida para enviar el valor de la corriente medida hacia un sistema de test externo mediante una conexión externa del circuito integrado e incluye un espejo de corriente y un dispositivo de conmutación para intermitentemente cargar un condensador, donde la corriente medida es proporcional al número de operaciones de carga del condensador que ocurren en un período de tiempo predeterminado. US6756787B2 no describe ningún sistema de test interno, ni un mecanismo diferente para la medición de la corriente además del ya asociado a la carga del condensador.
US7126354B2 describe un dispositivo para medir la corriente que pasa a través del transistor de salida de un circuito integrado utilizando dos sensores de corriente, ambos integrados en el mismo bloque semiconductor, y los cuales están formados por dos respectivos espejos de corriente, incluyendo cada uno dos transistores y un amplificador operacional para fijar los voltajes. Cada uno de estos sensores de corriente da una señal de medida de corriente que es enviada a un circuito de evaluación externo, el cual, se encarga de dar la medida final de la corriente según las señales de corriente medidas y, en algunas realizaciones también, según la relación entre las celdas que constituyen a cada transistor. Las señales de medida de corriente son proporcionadas por las realizaciones dibujadas y descritas en
US712635B2 en forma de los respectivos voltajes obtenidos mediante las respectivas resistencias para medida la corriente.
US7126354B2 no describe ni sugiere la integración de la unidad de
evaluación en un circuito integrado, ni proporciona a este último un pin de salida externo que dé directamente la señal de medida de corriente.
De hecho, ninguna de las propuestas antes mencionadas ofrece un circuito integrado en que los medios de detección de corriente comprendan una unidad integrada de evaluación, la cual, dé directamente una señal de la medida de corriente mediante un pin de salida, i.e, que incluya un pin de salida que no tenga la necesidad de conectar un elemento externo, como la
resistencia de derivación antes mencionada para obtener la medida de corriente.
EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN
Parece necesario ofrecer una alternativa a los antecedentes de la técnica, que cubra las necesidades allí encontradas, particularmente aquellas relacionadas con la falta de circuitos integrados que ofrezcan la previamente mencionada medida directa de la corriente a través de un pin de salida del mismo.
Para ello, la presente invención proporciona un circuito integrado que contiene los medios para la medición de la corriente de carga, que
comprende un pin de salida de corriente, en el que el medio integrado de medición de la corriente de carga que comprende a su vez al menos un primer sensor de espejo de corriente dispuesto para detectar la corriente que circula a través de la carga conectada al pin de salida de corriente.
Al contrario de las propuestas conocidas, y de una manera característica, en el circuito integrado de la invención:
- el medio integrado para la medida de la corriente de carga además comprende una unidad de evaluación integrada, conectada al primer sensor espejo de corriente para recibir una primera señal de corriente detectada desde ahí en adelante, estando la unidad de evaluación destinada para procesar la primera señal de corriente detectada y para generar, como resultado del procesado, al menos una señal de salida que representa la corriente de carga medida;
- y el circuito integrado además comprende un pin de salida de medida de corriente conectado a una salida de la unidad de evaluación previamente integrada, el cual proporciona hacia el exterior del circuito integrado la señal de salida generada, como medida directa de corriente, la cual es proporcional a la corriente de carga.
Para una realización del circuito integrado de la invención, el primer sensor del espejo de corriente tiene el objeto de detectar la corriente positiva circulando a través de la carga, y el medio incorporado para la medición de la corriente de carga además comprende un segundo sensor de espejo de
corriente dispuesto para detectar la corriente negativa circulando a través de la carga.
La unidad de evaluación integrada está también conectada, como parte de una realización, al segundo detector de espejo de corriente para recibir la segunda señal de corriente detectada desde ese momento, estando la unidad de evaluación destinada a procesar ambas corrientes, la primera señal de corriente detectada y la segunda señal de corriente detectada, combinándolas para generar al menos una señal de salida representando la corriente de carga medida incluyendo los valores positivos y negativos.
Dependiendo de la realización, el circuito integrado de la invención
proporciona una o más de las señales de salida generadas, representando la corriente medida, en la forma de señales analógicas de corriente y/o señales analógicas de voltaje y/o señales digitales y/o señales de frecuencia.
Según una realización, la unidad de evaluación está destinada para generar desde el mencionado procesado, diferentes señales de salida simultánea o separadamente, según una selección, todas ellas representando la corriente de carga medida.
Para dos realizaciones alternativas, el pin de salida de la corriente de medida está conectado a todas las diferentes señales de salida previamente citadas o conectado de forma selectiva a cada una de las mencionadas distintas señales de salida.
Para otra realización, el circuito integrado comprende diferentes pins de salida de la corriente medida, cada uno conectado al menos a una de las diferentes señales de salida.
Con el fin de generar las previamente mencionadas y/u otras posibles señales de salida, la unidad de evaluación comprende, dependiendo de la realización, uno o más de los siguientes módulos electrónicos: un sumador/restador para proporcionar los valores de las corrientes sumadas/ restadas, un convertidor de analógico a digital para proporcionar valores digitales (tales como registro digital TTL compatible con USB, RS-232 o interfase i2T), una unidad de corriente para proporcionar valores de corriente (aquellos medidos
directamente o valores proporcionales a ellos), un convertidor voltaje- frecuencia para proporcionar señales de frecuencia que modulan la
información relacionada con los valores de corrientes medidos, un convertidor corriente-frecuencia para el mismo propósito que el convertidor voltaje- frecuencia, un convertidor corriente a voltaje (tal como los convertidores corriente a voltaje CMOS) para proporcionar valores de voltaje y una unidad de procesado y radio frecuencia para la transmisión inalámbrica de los valores medidos hacia un receptor externo. Según una realización, el circuito integrado de la invención proporciona un amplificador operacional, tal como un amplificador operacional de salida de clase A, un amplificador operacional con una salida clase AB, y un
amplificador diferencial, que comprenden una salida conectada al pin de salida de corriente y dos entradas diferenciales.
Otras realizaciones del circuito integrado de la invención están descritas según las reivindicaciones adjuntas en una sección posterior de la presente descripción. Las aplicaciones para las cuales el circuito integrado de la invención es adecuado son numerosas, incluyendo, en forma no exhaustiva, aplicaciones de regulación y control, usos de protecciones y aplicaciones de
instrumentación, tanto para medidas de bajos, como medios y altos niveles de corriente.
A lo largo de la descripción y las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los siguientes ejemplos y dibujos se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende que sean limitativos de la presente invención. Además, la presente invención cubre todas las posibles combinaciones de realizaciones particulares y preferidas aquí indicadas.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La Fig. 1 .a muestra el circuito integrado de la invención, para una realización para la que éste proporciona o es un amplificador operacional incluyendo un pin de salida de la medida de corriente. La Fig. 1 .b muestra una realización del circuito integrado de la invención, similar al ilustrado en la figura Fig. 1 .a, pero con un pin adicional para el propósito de programación y/o selección.
La Fig. 2.a muestra los bloques internos del amplificador operacional de la Fig. 1 .a.
La Fig. 2.b muestra los bloques internos del amplificador operacional de la Fig. 1 .b. La Fig. 3 muestra los diferentes bloques del amplificador operacional como en la Fig. 2.a, conectado a una carga, y donde el interior de dos de los bloques se muestran de forma esquemática, incluyendo aquél relativo a los medios para la medición corriente. La Fig. 4 muestra el interior de la unidad de evaluación incluida en el bloque de los medios de medición de la corriente en el caso sumador, como en la realización de la Fig. 2.b, en la que incluye el módulo de selección
programable para seleccionar uno de los posibles tipos de salidas. La Fig. 5 muestra esquemáticamente el interior de módulo de selección programable, según con la realización que comprende cinco tipos de salidas seleccionabas.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE REALIZACIONES PARTICULARES
Las Figs. 1 .a y 1 .b muestran dos realizaciones del circuito integrado de la invención, en la forma de respectivos amplificadores operacionales A1 , para aplicaciones de bajo o alto voltaje, ambas incluyen un nuevo pin, que no se incluye en amplificadores operacionales convencionales, el cual es el pin 4 de salida de la medida de la corriente, en el que directamente se proporciona una medida directa de la corriente, la cual es proporcional a la corriente de salida L que fluye a través del pin de salida 3, hacia la carga L conectada allí.
La diferencia entre las realizaciones ilustradas en las Fig.1 .a y 1 .b es que en esta última comprende un pin adicional 8, cuyo propósito se describirá más adelante. Los pins 1 , 2, 5, 6 y 7 son pins estándar de los amplificadores operacionales convencionales, i.e. los pins 1 y 2 proporcionan una entrada diferencial par OPAMP, los pins 5 y 6 son las entradas de alimentación respectivas y el pin 7 es un entrada de referencia de voltaje. Las Figs. 2.a y 2.b muestran los bloques internos de los amplificadores operacionales A1 de las figuras Figs. 1 .a y 1 .b, Fig. 2.b respectivamente, mostrando que, para la realización ilustrada de este modo, el anteriormente mencionado pin 8 está conectado a los módulos A4 y A5 situados dentro del bloque A2, los cuales serán descritos en detalle más adelante.
El Bloque 100 representa el par diferencial del OPAMP A1 , el bloque 105 es una etapa de ganancia, el bloque 1 10 es un módulo de control de la etapa de salida, en este caso para una salida AB que define una salida tipo buffer para el OPAMP A1 . El Bloque A2 implementa el medio de medida de corriente y el bloque A3 es la etapa de salida.
Para otras realizaciones no ilustradas, el amplificador operacional A1 tiene una salida clase A o es un amplificador completamente diferencial. La Fig. 3 muestra en detalle el interior de los bloques A2 y A3, representados mediante transistores MOSFETS, aunque para otra realización no mostrada, se puede extender a transistores bipolares.
Los transistores 121 y 122 son los elementos de salida: transistor 121 es el que inyecta la corriente del lado alto IP a la carga L, a través del pin de salida 3, y el transistor 122 es responsable de extraer la corriente del lado bajo IN de la carga L.
Con el fin de duplicar o reproducir directamente la corriente de salida IL = IP + IN, y no utilizar ningún elemento tipo de derivación o SHUNT, las corrientes principales IP y IN son duplicadas mediante los espejos de corriente 130 y 131 , cuyo uso no afecta IL.
El voltaje de salida en la carga L, i.e. en el pin 3, debe ser duplicado de forma fidedigna mediante los transistores 130 y 131 , lo que se consigue mediante a los amplificadores 140 y 150, los cuales fijan los voltajes en los puntos 31 y 33 respectivamente, de forma que sigan el nivel de voltaje en 3. El voltaje en 32 puede ser flotante o conectado a la referencia de masa y para una realización, es el voltaje de referencia de todo el OPAMP A1 introducido a través del pin 7. En consecuencia, OPAMP A1 puede ser alimentado de forma bipolar o unipolar.
Las salidas reguladas 141 , 151 de los amplificadores reguladores 140, 150 son tratadas por los respectivos elementos LS1 y LS2, los cuales son reguladores de nivel (level shifters) para regular los niveles de voltaje de los transistores 142 y 152, respectivamente.
La corriente que circula a través de los transistores 130 y 142 es proporcional y sigue a IP, y la corriente que pasa a través de los transistores 131 y 152 es proporcional y sigue a IN. Las dos corrientes proporcionales se suman mediante la unidad de
evaluación 170, con el fin de generar y proporcionar en el pin 4 una señal de corriente medida la cual sigue IL en todo el intervalo y el cual, dependiendo de la realización, es una de uno o de otro tipo, como una señal de corriente, una señal de voltaje, una señal digital, una señal RF, etc.
La Fig. 4 ilustra una realización de la unidad de evaluación 170, para la cual se incluye el bloque A4 de la realización de las Figs. 1 .b y 2.b. El circuito interior mostrado en la Fig.4 está compuesto por circuitos sumatorios de corriente CMOS, los cuales son bien conocidos cuando se aplican en otros campos técnicos, pero no como parte de un circuito integrado como el de la presente invención, y particularmente no como parte de una unidad de evaluación integrada en un circuito integrado.
Específicamente, la operación de los elementos internos de la unidad de evaluación 170 es como sigue:
La corriente copiada mediante los transistores 130 y 142 conectados en serie, la cual es proporcional a IP, es inyectada en el espejo de corriente formado por los transistores 174, 173 y 171 . Por otro lado, la corriente copiada mediante los transistores 131 y 152 conectados en serie, la cual es proporcional a IN, es inyectada al espejo de corriente formado por los transistores 177, 178, 179 y 180, la cual a su vez, es inyectada al espejo de corriente formado por los transistores 176, 175 y 172. La trayectoria seguida por la corriente proporcional a IN es más compleja que la correspondiente a la corriente proporcional a IP debido a la necesidad de generar el sumador de corrientes formado por los transistores 171 y 172, respectivamente.
Por lo tanto, la corriente proporcional a IP es inyectada al transistor 171 y copiada por él, y la corriente proporcional a IN es inyectada al transistor 172 y copiada por él. Finalmente, ambas corrientes se suman y se inyectan por el espejo de corriente formado por los transistores 181 , 182 y 183, en el bloque A4. Las corrientes proporcionales, mencionadas anteriormente, que circulan a través del par de transistores 130-142 y 131 -152, respectivamente, son sumadas mediante el circuito interno, particularmente gracias a los
transistores 171 y 172, obteniendo así, en el punto 40, la corriente total proporcional a IL.
Para una realización no ilustrada, el punto 40 está directamente conectado al pin 4, de ese modo, la señal de medida de corriente sería una señal de corriente que es directamente la corriente total proporcional a IL, de signo positivo o unipolar.
El módulo de suma puede modificarse de forma que la corriente proporcional a In se sume con el signo cambiado y obtener la corriente total proporcional a IL de signo bipolar. Sin embargo, para la realización ilustrada en la Fig. 4, el punto 40 está conectado a la entrada del bloque A4, a fin de procesar la corriente total proporcional a IL y generar a partir de aquí, una señal de medida de corriente
diferente, tal como las mencionadas anteriormente, a través de su salida, la cual está conectada al pin 4.
Una realización del bloque A4 se muestra en la Fig. 5, la cual muestra diferentes módulos electrónicos multiplexados los cuales pueden
seleccionarse dependiendo del tipo de señal de medida de corriente deseada a proporcionar a través del pin 4.
El bloque A4 constituye, por lo tanto, un módulo de selección A4 que incluye los módulos electrónicos e incluye un selector programable para seleccionar uno de ellos mediante la conexión de éste al pin de salida 4 y al punto 40, el circuito integrado que comprende el pin 8 de selección (ver Fig. 4 y 2. ti), conectado al modo de selección del módulo A4 y accesible desde el exterior del circuito integrado, para llevar a cabo la selección, que para algunas realizaciones, es una selección programable.
Particularmente en la Fig.5, el módulo de selección A4 comprende los siguientes módulos electrónicos:
- un convertidor corriente-frecuencia l/F, para generar y proporcionar en 4 una señal con una frecuencia proporcional a IL,
- una unidad de corriente I, para proporcionar directamente o procesar (filtrar, condicionar, etc.) la corriente que viene de 40,
- un convertidor corriente-voltaje l/V, para proporcionar en 4 una señal de voltaje obtenida mediante la conversión de la corriente total proporcional a IL proveniente de 40, sin utilizar ninguna resistencia de derivación externa, por ejemplo mediante un convertidor CMOS l/V,
- un convertidor analógico a digital ADC, para convertir la señal analógica de 40 en una señal digital y proporcionar ésta a través de 4, y
- una unidad de procesado y radio RF, para generar y proporcionar una señal RF de la corriente proveniente de 40, la cual puede ser asociada, por ejemplo, a un transmisor inalámbrico con el fin de enviar la señal RF a un receptor remoto.
La lista dada de unidades electrónicas ilustrada en la Fig. 5 y descrita anteriormente, no es una lista exhaustiva de las unidades electrónicas, sino sólo una parte de todas las posibles unidades electrónicas utilizadas para diferentes realizaciones.
Según la Fig. 2.b, el medio integrado para la medición de corriente de carga comprende además, una unidad de programación A5 para programar el primer o el primer y segundo detector de espejo de corriente para detectar diferentes intervalos de corriente, a través de un pin de programación, el cual en este caso, es el mismo pin 8 que es utilizado para las funcionalidades de selección anteriormente descritas, pero que, para otras realizaciones no ilustradas, pueden ser otro pin diferente al pin 8. El pin 8 de programación está conectado con la unidad de programación A5 y es accesible desde el exterior del circuito integrado, para llevar a cabo la programación.
Claims
1 . Circuito integrado con medios internos para la medición de la corriente de carga, que comprende un pin de salida de corriente (3), los medios internos de medición de la corriente de carga comprendiendo al menos un primer sensor de espejo de corriente dispuesto para medir la corriente que circula a través de la carga (L) conectado al pin de salida de corriente (3),
caracterizado porque: - los medios internos para la medición de la corriente de carga además comprenden una unidad de evaluación integrada (170) conectada al menos al primer sensor de espejo de corriente para recibir una primera señal detectada de corriente detectada a partir de ahí, la unidad de evaluación (170) estando destinada para procesar al menos la primera señal de corriente detectada y para generar, como resultado del procesado, al menos una señal de salida que represente la corriente de carga medida;
- y el circuito integrado además comprende un pin de salida de medida de corriente (4) conectado a una salida de la unidad de evaluación integrada (170) para proporcionar al menos la señal de salida generada al exterior del circuito integrado, como una medida directa de corriente proporcional a la corriente de carga.
2. Circuito integrado según la reivindicación 1 , donde el primer sensor de espejo de corriente está destinado a la detección de la corriente positiva que circule a través de la carga (L), y los medios internos para la medición de la corriente de carga además comprenden un segundo sensor de espejo de corriente dispuesto para detectar la corriente negativa que circule a través de la carga (L).
3. Circuito integrado según la reivindicación 2, donde la corriente positiva es la corriente inyectada a la carga (L), o lado alto de corriente (IP), y la corriente negativa es la corriente que se extrae desde la carga (L), o lado bajo de corriente (IN).
4. Circuito integrado según cualquiera de las reivindicación 2 o 3, donde la unidad de evaluación integrada (170) está también conectada al segundo sensor de espejo de corriente para recibir una segunda señal de corriente detectada, la unidad de evaluación (170) estando destinada para el procesado de tanto la primera señal corriente detectada como de la segunda señal de corriente detectada, combinándolas para generar al menos una señal de salida que represente la corriente de salida medida incluyendo valores positivos y negativos.
5. Circuito integrado según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la al menos una señal de salida se selecciona del grupo que consiste en una señal analógica de corriente, una señal analógica de voltaje, una señal digital y una señal de frecuencia.
6. Circuito integrado según la reivindicación 5, donde la unidad de evaluación (170) está prevista para la generación, a partir del procesado, de diferentes señales de salida, simultáneamente o por separado según una selección, todas ellas representando la corriente de carga medida.
7. Circuito integrado según la reivindicación 6, donde el pin de salida de la corriente medida (4) se conecta a todas las diferentes señales de salida.
8. Circuito integrado según la reivindicación 6, donde al menos el pin de salida de la medida de la corriente (4) es conectable de forma selectiva a cada una de las mencionadas señales de salida.
9. Circuito integrado según la reivindicación 6, que comprende varios pines de salida de corriente de medida, cada uno conectado al menos a una de las señales de salida.
10. Circuito integrado según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 9, donde la unidad de evaluación (170) comprende al menos uno de los siguientes módulos electrónicos: un sumador, un convertidor analógico a digital (ADC), una unidad de corriente (I), un convertidor voltaje-frecuencia, un convertidor corriente-frecuencia (l/F), un convertidor corriente a voltaje (l/V) y una unidad de procesado y radio frecuencia (RF).
1 1 . Circuito integrado según la reivindicación 10, donde la unidad de evaluación (170) comprende un módulo de selección (A4) incluyendo los módulos electrónicos y un selector programable para seleccionar uno de ellos mediante su conexión al pin de salida (4) y a una entrada de corriente (40) que proporciona la corriente detectada, el circuito integrado comprendiendo un pin de selección (8) conectado al módulo de selección (A4) y accesible desde el exterior del circuito integrado, para llevar a cabo la selección.
12. Circuito integrado según la reivindicación 10, donde el convertidor de corriente a voltaje (l/V) es un convertidor de corriente a voltaje CMOS.
13. Circuito integrado según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el primer sensor de espejo de corriente comprende:
- un primer transistor (130) y un segundo transistor (142) conectados en serie, donde la base o la puerta del primer transistor (130) está conectado
respectivamente con la base o la puerta de un primer transistor de salida (121 ), cuyo drenador o colector está conectado al pin de salida de corriente
(3);
- un amplificador regulador (140) cuyas entradas están conectadas
respectivamente al drenador o colector del primer transistor (130) y al drenador o colector del primer transistor de salida (121 ), y
- un regulador de nivel (LS1 ) con una entrada conectada a una salida del amplificador regulador (140) y a una salida conectada a la base o puerta del segundo transistor (142) con el fin de proveer a este último de una
polarización; donde la fuente o emisor del primer transistor (130) está conectada al pin de entrada de voltaje de alimentación (5), y el drenador o colector del segundo transistor (142) está conectado a la unidad de evaluación (170) para proveer a esta última de la primera señal de corriente detectada.
14. Circuito integrado según la reivindicación 13 cuando depende, directa o indirectamente, de la reivindicación 2, donde el segundo sensor de espejo de corriente comprende: - un primer transistor (131 ) y un segundo transistor (152) conectados en serie, donde la base o puerta del primer transistor (131 ) está conectada
respectivamente con la base o la puerta de un segundo transistor de salida (122), cuyo drenador o colector está conectado al pin de salida de corriente (3);
- un amplificador regulador (150) cuyas entradas están conectadas
respectivamente al drenador o colector del primer transistor (131 ) y al drenador o colector del segundo transistor de salida (122), y
- un regulador de nivel (LS2) con una entrada conectada a una salida del amplificador regulador (150) y a una salida conectada a la base o puerta del segundo transistor (152) con el fin de proveer a este último de una
polarización correcta; donde la fuente o emisor del primer transistor (131 ) se conecta a un pin de entrada de voltaje de alimentación (6) y el drenador o colector del segundo transistor (152) se conecta a la unidad de evaluación (170) para proveer a esta última de la segunda señal de corriente detectada.
15. Circuito integrado según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el circuito proporciona un amplificador operacional (A1 ) que
comprende una salida conectada al pin de corriente de salida (3), y dos entradas diferenciales (1 ,2).
16. Circuito integrado según la reivindicación 15, donde el amplificador operacional (A1 ) es uno o más seleccionados entre el grupo que consiste en: amplificador operacional con una salida clase A, amplificador operacional con una salida clase AB, y amplificador completamente diferencial.
17. Circuito integrado según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde los medios internos para la medición de la corriente de carga
comprenden una unidad de programación (A5) para programar el primer o el primer y segundo sensor de espejo de corriente para detectar diferentes intervalos de corriente, y el circuito integrado comprende un pin de
programación (8) conectado a la unidad de programación (A5) y accesible desde el exterior al circuito integrado, para llevar a cabo la programación.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ESP201130612 | 2011-04-18 | ||
| ES201130612 | 2011-04-18 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2012143590A1 true WO2012143590A1 (es) | 2012-10-26 |
Family
ID=47041082
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/ES2012/070253 WO2012143590A1 (es) | 2011-04-18 | 2012-04-17 | Circuito integrado con medios internos para la medición de la corriente de carga |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2012143590A1 (es) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0693749A1 (en) * | 1994-07-19 | 1996-01-24 | Sgs-Thomson Microelectronics Pte Ltd. | A bidirectional load current sense circuit for a H-bridge |
| US20100134086A1 (en) * | 2008-12-01 | 2010-06-03 | Infineon Technologies Ag | Circuit arrangement comprising a load transistor and a measuring transistor |
-
2012
- 2012-04-17 WO PCT/ES2012/070253 patent/WO2012143590A1/es active Application Filing
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0693749A1 (en) * | 1994-07-19 | 1996-01-24 | Sgs-Thomson Microelectronics Pte Ltd. | A bidirectional load current sense circuit for a H-bridge |
| US20100134086A1 (en) * | 2008-12-01 | 2010-06-03 | Infineon Technologies Ag | Circuit arrangement comprising a load transistor and a measuring transistor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7414427B1 (en) | Integrated multi-function analog circuit including voltage, current, and temperature monitor and gate-driver circuit blocks | |
| EP3123188B1 (en) | Circuits and methods for self-calibrating or self-testing a magnetic field sensor using phase discrimination | |
| US20200309866A1 (en) | Ratiometric Sensor Output Topology And Methods | |
| US8680846B2 (en) | Circuits and methods for self-calibrating or self-testing a magnetic field sensor | |
| US11243234B2 (en) | Methods and apparatus for monitoring a level of a regulated source | |
| CN103632707B (zh) | 用于stt mram的对称差分感测方法和系统 | |
| US9660621B1 (en) | Large dynamic range analog signal conditioning method and device with active accuracy enhancement | |
| US20130214774A1 (en) | Circuits And Methods Using Adjustable Feedback For Self-Calibrating Or Self-Testing A Magnetic Field Sensor With An Adjustable Time Constant | |
| JP5482221B2 (ja) | アナログ回路 | |
| US8253427B2 (en) | Resistance bridge architecture and method | |
| CN103632706B (zh) | 用于stt mram的差分感测方法和系统 | |
| US20120280681A1 (en) | Magnetic Field Sensor Having A Control Node To Receive A Control Signal To Adjust A Threshold | |
| US9281835B2 (en) | Method and apparatus for wide range input for an analog to digital converter | |
| ES2872334T3 (es) | Arquitectura del transceptor de detección de fallos de bus y método de funcionamiento del transceptor | |
| CN101738588B (zh) | 传感器电路 | |
| CN208353304U (zh) | 电流感测放大器和通用串行总线usb端口 | |
| WO2014111916A1 (en) | On-chip port current control arrangement | |
| CN105659326A (zh) | 具有偏移校准的电流感测电路 | |
| US9977088B2 (en) | Battery fuel gauge current sensing circuit and method thereof | |
| US20160371212A1 (en) | Input Circuit that can be made Redundant, Input Circuit Unit having at least one Input Circuit, and method for Operating the Input Circuit Unit | |
| WO2012143590A1 (es) | Circuito integrado con medios internos para la medición de la corriente de carga | |
| TWI567406B (zh) | Magnetic sensor | |
| JP2017503416A (ja) | バッテリ用電流感知回路内の増幅器のための補償技術 | |
| US8816891B2 (en) | Wide range input current circuitry for an analog to digital converter | |
| US20160268796A1 (en) | Electrical protection device and method of protecting an electronic device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 12773696 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 12773696 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |