專利名稱：電流檢測電路以及電流方式型開關(guān)調(diào)節(jié)器的制作方法
電流檢測電路以及電流方式型開關(guān)調(diào)節(jié)器,員域本發(fā)明涉及<頓直流輸入電源、根據(jù)輸出電壓以及輸出電流的檢測值控制 輸出電壓的電流方式開關(guān)調(diào)節(jié)器以及其中i柳的電流檢測電路。 背景M作為電流方式降壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器，使用圖5g的結(jié)構(gòu)的電路(例如參照 專利文獻l)。在該電路中，ilil接通開關(guān)107，從電源向線圈108 M;電流，輸入電壓 Vi作為電能(即電荷)在線圈108內(nèi)積蓄，同時在輸出電容器112內(nèi)積蓄。另 外，艦關(guān)斷開關(guān)107，在輸出電容器112內(nèi)積蓄的電肯嗵過電荷放電。因此，圖5的電流方式降壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器，對于線圈108積蓄的電能，向 負荷供給ii51輸出電容器112平均化(積分)后的電壓。誤差放大器101，對于反轉(zhuǎn)輸局預(yù)入用電阻110以及電阻111分壓輸 出電壓的檢測電壓，對于非反轉(zhuǎn)輸入端^ll入從難電壓源100輸出的M電 壓Vref，放大戰(zhàn)檢測電壓和難腿Vref的差，ffi^大后的結(jié)果作為檢測放 大電壓向比較器105的反轉(zhuǎn)輸A^子輸出。I/V電路121檢測皿線圈108的電流，生成與該電fet應(yīng)的電壓，向力口法 器103的一鋪A^子輸出。I/V電路122檢測艦負荷的電流，生成與該電 應(yīng)的電壓，向加法器 103的另一鋪入端，出。加法器103，相加分別從一，入端子以及另一^lr入端子輸入的電壓，把相加兩者的結(jié)果作為W嘗電壓，向比較器105的非反轉(zhuǎn)輸A^子輸出。亦即，戰(zhàn)州嘗電壓，是4頓與負荷或者線圈108串聯(lián)的檢測器檢測艦各元件的電流，把與流過負荷或者線圈108的電流的電流 比例的{|^換為電壓值，3M31加法器103相加的電壓。比較器105,在反轉(zhuǎn)輸A^子上輸入Jl^檢測放大電壓，在非反轉(zhuǎn)輸入端子上輸入補償電壓，比較檢測放大電壓以及補償電壓，把比較結(jié)果作為控制信號，向SR—鎖存器106的復(fù)位端子R輸出。因此，隨輸出電壓升高，誤差放大 器101輸出的檢測放大電ffiJi升，比較器105，在檢測放大電壓超過W嘗電壓的 場合，〗鵬審臘號從H電平變化為L電平。另外，比較器105，在檢測放大電 壓比,M嘗^ffi低的場合，使控偉l臘號從L電^P變化為H電平。因此,SR—鎖存器106向置位端子從振蕩器104輸入一定周期的時!襥號， 當體位0 開雑號作為H電平，當輸入H電平的控制信號時把輸出復(fù)位， 把開，號作為L電平。開關(guān)107,在輸入的開雜號是H電平的狀態(tài)下導(dǎo)通， 在L電平的狀態(tài)下關(guān)斷。專利文獻1特開2002—281742號公報如上所述，電流方式降壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器，因為根據(jù)輸出電壓和輸出電流兩 者的反饋信息生繊出電壓，所以控制控制開關(guān)107的導(dǎo)il/關(guān)斷狀態(tài)的開雜 號的負載率(duty)。但是，在現(xiàn)有技術(shù)例子中，檢測輸入加法器103的電流信息的電^f魄 路，因為從微小的電流生成微小的電壓，因為用雙極或者雙CMOS (雙極和 CMOS混存)形成，所以有工藝復(fù)雜而且不肯織小這樣的缺點。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是鑒于這樣的事情做出的發(fā)明，其目的在于提供一種電流檢測電路， 該電流檢測電路全部用CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)生 成，與現(xiàn)有技術(shù)例比較，育辦4杠藝簡單化，育辦縮小芯片尺寸。本發(fā)明的電 測電路(實施形式中的電流傳感電路)，是檢測流過被測定 對象(實施形式中的線圈L)的電流、把與該電 應(yīng)的電壓作為檢測結(jié)果輸 出的電流檢測電路(在實施形式中，在電流方式型開關(guān)調(diào)節(jié)器中，是生成與流 過線圈的線圈電流的電流值對應(yīng)的傳感電壓的電流檢測電路，該傳感電JBI過 ,Hi斜波波形的電壓被慨斜州嘗，用于電壓控制)，其特征在于，具有，第一P 溝道晶體管(實施形式中的P溝道晶體管Mll)，鄉(xiāng)極連接電源，柵極接地， 艦驅(qū)動被測定鄉(xiāng)的晶體管的1/N電流；第二P溝道晶體管(實施形式中的P 溝道晶體管M12),其源豐鵬接該第一P溝道晶體管的漏極；第三P溝道晶體管 (實施形式中的P溝道晶膽M9)，其在使電流M線圈的晶體管(實施形式中 的P溝道晶體管M1)的漏^i:連接；電壓鏡像電路(本實施形式中的電壓鏡像 電路2Q)，其一個端子連接所述第二P溝道晶體管的漏極，另一個端子連接戶，第三P溝道晶體管的漏極，使所述端子和另一端子的電壓相同；和第一N溝道 晶體管(本實施形式中的N溝道晶體管M5)， CT^^接所述第一P溝道晶體 管的漏極，源極M^傳感電阻接地，在柵^J:施加在飽和區(qū)域中工作的電壓， 所述第一 N溝道晶體管把源極電壓作為所述傳感電壓輸出。本發(fā)明的電 測電路的特征在于，所述第二P溝道晶體管和第三P溝道 晶體管用相同的尺寸形成。本發(fā)明的電離觀魄路的特征在于，在檢測所述被測定m的電流的期間 (在本實施形式中，在使線圈流過電流的P溝道晶體管Ml導(dǎo)通的期間)，在第 二以鄉(xiāng)三P溝道晶體管的柵極上，施加使織二以麟三P溝道晶體管成為 導(dǎo)通狀態(tài)的^ffi。本發(fā)明的電流檢測電路的特征在于，所述電壓鏡像電路具有，第二N溝道 晶體管(本實施形式中的N溝道晶體管M3),其漏極在所述一個端子上連銜 第三N溝道晶體管(本實施形式中的N溝道晶體管M4)， ^i極在該第二 N 溝道晶體管的源極，接；第四N溝道晶體管(本實施形式中的N溝道晶體管 M8)，其漏極^^述另一個端子上連接，柵極^^f述第二 N溝道晶體管的柵極 上連接；第五N溝道晶體管(本實施形式中的N溝道晶體管M6)， ^極^^f 述第四N溝道晶體管的源^±連接，柵極在戶; ^第三N溝道晶體管的柵^J:連 接，和運算放大器，其非反轉(zhuǎn)輸入端子在所述一個端子上連接，反轉(zhuǎn)輸入端子 在所述另一個端子，接，輸出端子在第二以及第四N溝道晶體管的柵極上連 接，^^f鄉(xiāng)三以及第五N溝道晶體管的柵l肚施加難電壓。本發(fā)明的電流檢測電路的特征在于，所述第一N溝道晶體管的柵極^^f述 第三N溝道晶體管的漏極JJi接。本發(fā)明的電 測電路的特征在于，所述第一N溝道晶體管的柵極:^;f述 第三N溝道晶體管的漏ILt^接。本發(fā)明的開關(guān)調(diào)節(jié)器是電流方式型開關(guān)調(diào)節(jié)器，其特征在于，具有，傾斜 補償電路，用于輸出傾斜補償?shù)难a償斜波波形；電流檢測電路，用于測定流過 電壓變換中使用的線圈的電流，生成與該電流對應(yīng)的傳感電壓；加法器，用于 相加所述補償斜波波形的電壓和傳感電壓，生成修正后的補償傳感電壓；和輸 出電壓控制電路，其通過該修正后的補償傳感電ffiia行輸出電壓的控制，作為 所述電流檢測電路，4頓上述任何一項所述的電流檢測電路，作為檢測結(jié)果得到所述傳感電壓。ffiil^用以上說明的結(jié)構(gòu)，根據(jù)本發(fā)明，因為在第一p溝道晶體管以及驅(qū)動在電壓變換中使用的線圈的晶體管、和電壓鏡像電路的端子之間，作為用于檢測的開絲別插入第二p溝道晶體管、第三p溝道晶條，所以在第一 p溝 道晶體管和驅(qū)動線圈的晶體管的漏極-源極間育^^吏電壓成為相同的值，對于傳感電阻，因為使流過與晶體管比對應(yīng)的電流，所以不像現(xiàn)有技術(shù)那樣用雙極或雙CMOS構(gòu)成，獸嫩把全部晶體管作為CMOS結(jié)構(gòu)形成，育灘使電流方式型開關(guān)調(diào)節(jié)器半導(dǎo)體體的工藝簡單化，減小芯片尺寸，育灘陶氏制m^。由此，根據(jù)本發(fā)明，艦4柳上述的電流傳感電路，育灘生成正確的與流 過線圈的電艦應(yīng)的傳感電壓，會辦廉魏構(gòu)成育辦高速而且高精度地輸出與 負荷對應(yīng)的輸出電壓的電流方式型開關(guān)調(diào)節(jié)器。


圖1是表示^ffl根據(jù)本發(fā)明的一個實施形式的電流傳感電路的電流方式型 開關(guān)調(diào)節(jié)器的構(gòu)成例的 圖。圖2是用于說明圖1的電流方式型開關(guān)調(diào)節(jié)器的動作的波形圖。圖3是用于說明圖1的電流方式型幵關(guān)調(diào)節(jié)器中的傾斜補償?shù)膭幼鞯牟ㄐ螆D。圖4是表示圖1的電流方式型開關(guān)調(diào)節(jié)器中的電流傳感電路的構(gòu)成例的概 念圖。圖5是^^現(xiàn)有的電流方式型開關(guān)調(diào)節(jié)器的構(gòu)成例的慨念圖。 符號說明1開關(guān)調(diào)節(jié)器用半導(dǎo)體裝置 2過電壓保護電路4 慨斜IM嘗電路5 電流傳感電路6 P麗比較器7 加法器8 振蕩器(OSC)9 PWM控制電路100定電流源Cl、 C2、 C3電容器Ml、 M9、 MIO、 Mll、 M12 P溝道晶體管M2、 M3、 M4、 M5、 M6、 M7、 M8、 M13 N溝道晶體管Rl、 R2、 Rs電阻具體實施方式
下面參照

使用根據(jù)本發(fā)明的一個實施形式的電流檢測電路5的、 電流方式降ffiM開關(guān)調(diào)節(jié)器用半導(dǎo)體裝置1 。圖1是，根據(jù)該實施形式的降壓 型開關(guān)調(diào)節(jié)器的構(gòu)成例的框圖。本申請的發(fā)明中最具特征的結(jié)構(gòu)，是為控制從 輸出端子Pout輸出的輸出電壓Vout使用的、用以高精度測定 線圈L或者P 溝道晶體管M1的電流的CMOS形成的電流傳感電路5，詳細說明其細節(jié)。在該圖1中，本實施形式的電流方式降壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器，由電流方式降壓 型開關(guān)調(diào)節(jié)器用半導(dǎo)體裝置1、電壓變換(本實施形式中降壓)中使用的線圈L、 和對從該線圈L輸出的電ffiS行平滑的平滑用電容器C2構(gòu)成，皿使P溝道 型MOS晶體管(以下稱P溝道晶體管)Ml導(dǎo)通，使N溝道型MOS晶體管(以 下稱N溝道晶體管)M2關(guān)斷，S5i端子Pin從電源Dl M31輸出端子(CONT 端子)電流,線圈L,作為電源D1的電壓的輸入電壓Vin作為電能(亦即電 荷)在線圈L內(nèi)積蓄。另外，fflil使P溝道晶體管Ml關(guān)斷，使N溝道晶體管 M2導(dǎo)通，放電在線圈L內(nèi)積蓄的電能。在電源D1的輸出端子和接地點之間連 接電容器C1。P溝道晶體管M1的源M^接端子Pin,亦即M端子Pin源極向電源Dl 連接，N溝道晶體管M2的源極連接端子Ps，亦即通過端子Ps接地。其他的過 電壓保護電路13、誤差放大器3、傾斜纟M嘗電路4、電流傳感電路5、 PWM比 較器6、加法器7、振蕩器8、 PWM控制電路9以及"或'電路12的各電路，通 過端子Pin和電源Dl連接，M31端子Ps和接地點連接。因此，電流方式降ra開關(guān)調(diào)節(jié)器，在對于線圈L積蓄電能期間和放電期間，調(diào)整從輸出端子Pout對于負荷輸出的輸出電壓Voirt，向負荷供^I過線圈 L和電容器C2平均化(積分)了的輸出電壓Vout。P溝道晶體管Ml的漏極和N溝道晶體管M2的漏極用端子CONT連接(串 聯(lián))，線圈L的一端與該端子CONT連接，另一端與負荷(亦即輸出端子Pout)連接。另外，P溝道晶體管M1的柵極與PWM控制電路9的端子QB連接，N 溝道晶體管M2的柵極與PWM控制電路9的端子Q連接。誤差放大器3,在反轉(zhuǎn)端子上輸入作為電容器C2和線圈L的連接點的輸出 端子的電壓、亦即皿電阻R1以及電阻R2 (串聯(lián)的分壓電路)分壓輸出電壓 Vout的分壓電壓，在非反轉(zhuǎn)端子上輸AS準電源D2輸出的基準電壓Vref，放 大戰(zhàn)分壓電壓和難電壓Vref的差，把放大的結(jié)果作為檢測電壓向PWM比 較器6的反轉(zhuǎn)輸局子輸出。另外，在輸出電壓Vout輸入的端子FD和電阻Rl 以及電阻R2的3^接點之間，插入對于電阻R1以及電阻R2的連接點相位控制 輸出電壓的變化用的電,C3 。這里，在開關(guān)調(diào)節(jié)器輸出的輸出電壓Vout中，作為供給負荷的電壓的目標 值的目標電壓，作為在^^大器3上連接的S I電壓源D2的自電壓Vref 設(shè)定。亦即，在本實施形式中，目標電壓的定義，，作為對于輸出電壓的負 荷鄉(xiāng)纖的控制目標設(shè)定的電壓。在誤差放大器3中，如上述，基準電壓是要與 通過分壓電路分壓輸出電壓后的分壓電壓比較的電壓，設(shè)定輸出電壓和目標電 壓一致時的分壓電壓。因此，在用該分壓電路分壓輸出電壓后的分壓電壓超過 戰(zhàn)難電壓的場合，認為輸出電壓艦了目標電壓。傾斜彬嘗電路4,與振蕩器8振蕩的時l襥號的頻率的周期T同步，發(fā)生 鋸齒形的韋M嘗斜波(后面說明的通過斜率m線粗l,變化的電壓波形)，向加法 器7的輸入端子a輸出。電流傳感電路5，檢測皿線圈L的電流的電流值，亦即檢測與負荷容量 的變動對應(yīng)的電流變動，生成傳感電壓(與流過線圈的電流值對應(yīng)的)Sl,向 加法器7的輸A^子b輸出。該傳感電壓M31i^慨斜補償電路4輸出的補償 斜波的電壓被傾斜辛M嘗(修正)。這里，因為與皿線圈L的電流的變4W應(yīng)，輸出電壓Vout變化，所以對 于慨斜補償?shù)难a償斜波的電壓值，求與M^圈L的電流的電流變<樹應(yīng)的傳 感電壓，如后述，il^于補償斜波進行反饋，育雜進行高精度的控制。亦即，使與、M31^圈L的電m應(yīng)，進行導(dǎo)通P溝道晶體管M1的期間的 調(diào)整。因此，因為與流纖圈L的電fet應(yīng)的傳感電腿過補償斜波的電壓被 傾斜W嘗，艦流纖圈L的電流(一次信息)決定輸出電壓，所以對于負荷 變動的控制的響^3M成為高速。加法器7，如戰(zhàn)，艦相加傾斜補償電路4輸出的補償斜波的電壓值(輸 入到輸入端子a)、和從電流傳感電路5輸出的傳感電壓(輸入到輸入端子b), 艦,M嘗斜、艦與^m圈L的電fet應(yīng)的傳感電壓進行慨斜補償，向PWM 比較器6的非反轉(zhuǎn)輸入端Ttf出。PWM比較器6比S/人^M^大器3輸出的檢測電壓、和從加法器7輸入 的il^慨斜凈M嘗過的傳感電壓的電壓值，如圖2所示，在州嘗斜波的電壓鵬 過檢測電壓的場合，把PWM控帶臘號作為H電平的脈沖輸出。振蕩器8根據(jù)預(yù)先設(shè)定的周期T，周期地輸出時鐘信號(H電平的脈沖)。PWM控制電路9，如圖2所示，與時鐘信號的上升緣同步，向P溝道晶體 管Ml的柵極3131輸出端子QB施加L電平的電壓，4，為導(dǎo)通狀態(tài)，向N溝 道晶體管M2的柵^3I5i輸出端子Q施加L電平的電壓，使成為關(guān)斷狀態(tài)。另外，PWM控制電路9，與PWM控翁臘號(H電平的脈沖)的上升緣同 步，向P溝道晶體管M1的柵iyaM輸出端子QB施加H電平的電壓，使成為 關(guān)斷狀態(tài)，向N溝道晶體管M2的柵極il31輸出端子Q施加H電平的,，使 成為導(dǎo)通狀態(tài)。過電壓傲戶電路2，剛皈織局預(yù)入分壓電壓，向反轉(zhuǎn)輸A^子輸 AS準電壓Vref,在輸出電壓^31預(yù)先設(shè)定的電壓，亦即與該輸出電自應(yīng)的 分壓電壓M^i電壓Vref的場合，使N溝道晶體管M13導(dǎo)通，為保護負荷 以及半導(dǎo)體元件1陶氏輸出電壓Vout。戰(zhàn)的戶;fi胃慨斜拊嘗，在電流方式開關(guān)調(diào)節(jié)器中，公知在流纖圈的電流在連續(xù)方式下以連續(xù)50%以上的占空因數(shù)動作的場合，以開關(guān)頻率的整數(shù)倍的 周期振蕩，亦即產(chǎn)生子諧波振蕩。這里，流過線圈的電流的上升斜率，由輸入 電壓Vin和線圈L的阻抗值決定，另外流M^圈的電流的下降斜率i!31在輸出 端子，接的負荷的能量消耗決定。即使在同一周期中，P溝道晶體管Ml和N溝道晶體管M2的開關(guān)的導(dǎo)iW 關(guān)斷的負載率(duty)多很分散，如圖3所示，當從流纖圈的電流IL偏離AIo 的點開始時，在下一周期中成為AIoKMo2，開始的電流值慢慢增加，因為在 第某周期中進行穩(wěn)定的動作，所以發(fā)生子諧波振蕩。鄉(xiāng)行控制使偏離的電流成為AIol〉Mo2,亦即慢慢減小開始的電 流Io的場合，變化慢慢收斂，變得穩(wěn)定動作。因此，為使下一周期中的開始電流減小，需要進行戰(zhàn)的傾斜補償，使即使產(chǎn)生子諧波振蕩的線圈電流連續(xù)地在50%以上的占空因數(shù)下也能穩(wěn)定地動 作。為進行穩(wěn)定動作，使傾斜州嘗的上升線的斜率m成為Aiol〉A(chǔ)io2, —般在電流方式降ra開關(guān)調(diào)節(jié)器的場合，需要取用下式表示的斜率m。m ^ (m2 - m 1) / 2 = (2 Vout - Vin) / 2L這里，m2是線圈電流的下 度的斜率，即電流減小率，用m2 = (Vout - Vin)另外，ml驗圈電流的上升鵬的斜率，即電流增加率，用m卜Vin/L ^K。傾斜洲嘗電路4，與振蕩器8輸出的時韋帽號同步，輸出具有上述m的斜 率的鋸齒波形的傾斜補償?shù)难a償斜波。下面使用圖4詳細說明根據(jù)本發(fā)明的實施形式的電流傳感電路5。圖4是 表示根據(jù)本實施形式的電流傳感電路5的構(gòu)成電路例的概念圖。電流傳感電路5，由P溝道晶體管M9、 MIO、 Mll、 M12、和N溝道晶體 管M3、 M4、 M5、 M6、 M7、 M8、運算放大器OP、和傳感電阻Rs構(gòu)成。P溝道晶條M9，源極連接P溝道晶體管M1 (輸出緩沖器)的漏極，亦 即一端連接在負荷上連接的線圈L的另一端(連接點W)，柵極連接PWM控 制電路9的輸出端子QB。P溝道晶體管MIO，源鵬接來自電源D1的電源電壓(Vin)的電源線， 柵豐皿接PWM控制電路9的輸出端子Q，漏極用連接點Y連接P溝道晶體管 M9的漏極。這里，各電流傳感電路5中的其他各晶體管也同樣，艦端子Pin, ilil在電源Dl上連接的電源線供給電源電壓Vin。P溝道晶體管Mll，源豐M接電源電壓的電源線，柵極連接PWM控制電 路9的輸出端子QB。P溝道晶體管M12,源極連接P溝道晶體管Mll的漏極，亦即連接連接點 X，柵極連接PWM控制電路9的輸出端子QB。ffi3ih述的N溝道晶體管M3、 M4、 M5、 M6、 M7、 M8、和運算放大器 OP構(gòu)成電壓鏡像電路20，電壓鏡像電路20，使連接點X以^3i接點Y的, 相同地動作。另外，因為P溝道晶體管M9和P溝道晶體管M12在晶體管尺寸(溝道長 度以及溝道寬度)不同時，在相互的漏極-源極間電壓產(chǎn)生誤差，所以為使成為 相同的晶體管尺寸，而且用相同的閾值電壓形成，防止處理的分散，采用鄰近 配置的布局設(shè)計。這里，N溝道晶體管M3，漏極連接連接點X，源1i^接N溝道晶體管 M4的漏極。該N溝道晶體管M4的源極接地。N溝道晶體管M8，漏^ii接連接點Y,源^3i接N溝道晶體管M6的漏 極。該N溝道晶體管M6的源極接地。運算放大器OP，非反轉(zhuǎn)輸A^子連接連接點X，反轉(zhuǎn)輸入端子連接連接點 Y,輸出端子連接N溝道晶體管M3以及M8的柵極。N溝道晶體管M7的漏極以及柵，MJa定電流源100連接電源電壓的配線， 源極接地，定電流I從定電流源100流出。N溝道晶體管M4以及M6的柵^3i接N溝道晶體管M7的柵極以及漏極， 進行旁路，在N溝道晶體管M4以及M6上^Jd^定電流I。N溝道晶體管M5，對于P溝道晶體管Mil的漏極和P溝道晶體管M12 的源極的連接點P連接漏極，柵極連接N溝道晶體管M3的源極以及N溝道晶 體管M4的漏極的連接點Z，源極通過傳感電阻Rs接地。該N溝道晶體管M5 的源極和傳感電阻Rs的連接點F的,作為傳感電壓S1向加法器7的一， A^子輸出。這里，N溝道晶,M3和N溝道晶體管M5達林頓遂接，使N 溝道晶體管M3以及M5在飽和區(qū)域工作那樣設(shè)定柵極電壓。戰(zhàn)P溝道晶體管Ml 1 ，用P溝道晶體管Ml的晶體管尺寸的1/N形成， 亦即形成為流過P溝道晶體管M1的1/N的電流。戰(zhàn)定電流I，僅 為使電壓鏡像鵬20工作、^3^接點X以及Y為相 同電壓所需要的微小的電流(例如lnA)。另外，運算放大器OP是用CMOS 形成的一般的電路結(jié)構(gòu)。因此,傳感電壓Sl ，作為與iiM線圈L的電流的1/N的電流對應(yīng)的電壓值， 作為傳感電阻Rs間的電位差輸出。該傳感電阻Rs，為不使P溝道晶體管Mll 的漏極-源極間電壓產(chǎn)生誤差，如下所示設(shè)定為低的電阻值(例如從數(shù)十Q到數(shù) 百Q(mào))。運算放大器OP的輸出端子的電壓，由N溝道晶體管M3的Vgs (柵極-源極間電壓)、N溝道晶體管M5的Vgs和VA決定。這里，VA是Rsense (Rs的 電阻值)和流過N溝道晶體管的電流值ID (漏極電流)的乘積。因此，運算放 大器0 的輸出端子的電壓成為丫85(1\43)+Vgs(M5) + RsensexID。因此，使 Vgs (M3) + Vgs (M5) + RsensexID不Siiiii算放大器OP的輸出電壓的預(yù)設(shè)定的 振幅范圍的上限那樣設(shè)定電阻值Rsense。例如，設(shè)Vgs(M3)-0.6V， Vgs(M5)-0.6V， ID為lmA，放大器的輸出 電壓的振幅范圍的上限為2.8V時，設(shè)定Rsense-1600Q。3M3U^的結(jié)構(gòu)，根據(jù)本實施形式的電流檢測電路，育辦通過CMOS結(jié)構(gòu) 實現(xiàn)從流過線圈L的大電流容易地生成修正辛hi嘗斜波波形的電壓的微小電壓的 傳感電壓S1的結(jié)構(gòu)。由此，本實施形式因為不需要如現(xiàn)有^:那樣j頓雙極或 者雙CMOS而用通常的CMOS工藝容易地制作，所以育辦ii^輯電路中混存， 也會灘微型化，與現(xiàn)有獄例比較育^陶氏芯片的制造財。下面使用圖2，說明包含根據(jù)本實施形式的電流傳感電路5的動作在內(nèi)的，圖1所示的電流方式型降壓開關(guān)調(diào)節(jié)器的動作。在時刻tl,當振蕩器8把時l鴨號作為H電平的脈沖信號輸出時，PWM 控制電路9把輸出端子QB從H電平轉(zhuǎn)變?yōu)長電平，同時把輸出端子Q從H電 平轉(zhuǎn)變?yōu)長電平。由此，P溝道晶體管M1成為導(dǎo)通狀態(tài)，N溝道晶體管M2成為關(guān)斷狀態(tài)， iim電源Dl向線圈L皿驅(qū)動電流，在線圈L中積蓄電能。此時，傾斜韋階電路4，與戰(zhàn)時鐘信號同步，開始輸出以斜率m線性變 化(在本實施形式中以斜率m上升)的補償斜波。另外，P溝道晶體管M12以及P溝道晶體管M9，柵極上輸入L電平的控 帶臘號，成為導(dǎo)通狀態(tài)。亦即，該P溝道晶體管M12以及P溝道晶體管M9，在電流流過線圈L期 間，電流傳感電路5作為為生成與^線圈L的電M應(yīng)的傳感電壓S1的開關(guān) 動作。因為連接點X以及Y成為同一電壓，所以P溝道晶體管M12以及P溝道 晶體管M9的源極,極電壓成為相同，即成為和連接線圈L的另一端和P溝道 晶體管M9的漏極的連接點W相同的電壓，由此對于流過線圈L的電流，1/N 的電流值的電流從連接點P對于N溝道晶體管M5正確地流過。由此,電流傳感電路5把傳感電阻Rs的端子間的電壓降落作為傳感電壓即 傳感電壓S1輸出。這里，在傳感電阻Rs的電阻值未如i^3S當調(diào)整的場合， 當傳感電壓Sl增大時運算放大器OP的輸出電壓飽和而不能正常工作，P溝道 晶體管Mll以及M1的柵極-源極電壓不同，不能得到正確的電流值。此時，在連接點X的電壓Vx對于連接點Y的電壓^斷氏的場合，亦即 在線圈電流增加的場合，運算放大器OP的輸出電壓陶氐，N溝道晶體管M3 的源極電壓即連接點Z的電壓Vz也陶氏，與該電壓Vz的斷氐對應(yīng)，N溝道晶 體管M5的源極電壓即傳感電壓S1陶氐。其結(jié)果，N溝道晶體管M3的漏極電 流斷氏，形成電壓Vx上升的反饋回路。亦即，運算放大器OP通過N溝道晶體管M3的源極電壓的變化，反轉(zhuǎn)從 輸出端子輸出的腿的極性，形成負反饋回路，使Vx^Y/那樣進行電壓調(diào)整。加法器7，對于在一鋪A^子a上輸入的州嘗斜波的電壓值，加上從輸 入端子b輸入的上述傳感電壓Sl,對于PWM比較器6的反轉(zhuǎn)輸A^子輸出通 過豐M嘗斜波的電壓f,辛M嘗后的傳感電壓Sl 。由此，PWM比較器6，把從誤差放大器3輸入的檢測電壓，與用補償斜波 傾斜W嘗了與流纖圈L的電艦應(yīng)的傳感電壓S1的電壓比較，旨,實時地反 饋^3i^圈L的電流值，輸出控制P溝道晶體管M1的導(dǎo)通時間的PWM控制 信號。在時刻t2， PWM比較器6，當檢觀倒以斜率m線性上升的卑M嘗斜波的電 壓鵬誤差放大器3的輸出電壓時，4M出的PWM控制臘號的電壓從L電平 轉(zhuǎn)妙H電平。然后，PWM控制電路9， i!3iffi從PWM比較器6輸入的PWM控偉幅號 的電壓從L電平轉(zhuǎn)變?yōu)镠電平，使從輸出端子QB輸出的電壓從L電平轉(zhuǎn)變?yōu)?H電平，使從輸出端子Q輸出的電壓從L電平轉(zhuǎn)變?yōu)镠電平。由此，P溝道晶體管Ml關(guān)斷，N溝道晶體管M2導(dǎo)通，使在線圈L中積 蓄的電能放電。此時，通過P溝道晶體管M12以及P溝道晶體管M9的柵極電壓從L電 平變化為H電平，P溝道晶體管M12以及P溝道晶體管M9成為關(guān)斷狀態(tài)。這里，為防止當連接點Y成為浮動成為不穩(wěn)定的電壓狀態(tài)時，電流傳感電 路5誤動作、放大噪聲而輸出傳感電壓Sl,使P溝道晶體管M10的柵極從H電平轉(zhuǎn)變?yōu)長電平，^^接點Y成為電源電壓值。接著在時刻t3,傾斜W嘗電路4，補償斜波波形成為設(shè)定的極大值，使停 止祝嘗斜波的輸出。由此，PWM比較器6，當檢測到裕嘗斜波的電頗于聽放大器3的輸出 電壓陶氏時，働出的PWM控帶臘號的電壓從H電平轉(zhuǎn)變?yōu)長電平。接著，在時刻t4,振蕩器8輸出時!條號，幵始下一周期，如戰(zhàn)，重復(fù) 從時刻tl到時刻t4的動作。M31上述的結(jié)構(gòu)，本實施形式的電流方式型開關(guān)調(diào)節(jié)器半導(dǎo)體裝置，通過 具有和已惑，的CMOS結(jié)構(gòu)的電流傳感電路、即P溝道晶體管M9相同的晶 體管尺寸以及相同的閾值電壓，在布局中使用接近配置的P溝道晶體管M12， 貧嫩不在P溝道晶體管Mll和P溝道晶體管M1中的柵極-源極間電壓產(chǎn)生偏移， 會,制在N溝道晶體管M5中流過由于偏移弓胞的聽電流，因為檢測艦 線圈L的1/N的正確的電流，向加法器7供給與該電TO應(yīng)的傳感電壓S1，所 以根據(jù)流纖圈L的電流信息，能夠?qū)崟r地修正傾斜州嘗的豐M嘗斜波波形的電 壓，肖辦與艦線圈L的電艦應(yīng)高鵬制P溝道晶體管Ml的導(dǎo)通期間。另外，在本實施形式中，通過降壓型的電流方式型開關(guān)調(diào)節(jié)器說明了本發(fā) 明的電流檢測電路，但是也可以在升壓型的電流方式型幵關(guān)調(diào)節(jié)器中使用本發(fā) 明的電流檢測電路。
權(quán)利要求
1. 一種電流檢測電路，用于檢測流過被測定對象的電流，把與該電流對應(yīng)的電壓作為檢測結(jié)果輸出，其特征在于，具有，第一P溝道晶體管，其源極連接電源，柵極接地，流過驅(qū)動被測定對象的晶體管的1/N電流；第二P溝道晶體管，其源極連接該第一P溝道晶體管的漏極；第三P溝道晶體管，其在所述被測定對象上連接；電壓鏡像電路，其一個端子連接所述第二P溝道晶體管的漏極、另一個端子連接所述第三P溝道晶體管的漏極，使所述端子和另一端子的電壓相同；和第一N溝道晶體管，其漏極連接所述第一P溝道晶體管的漏極、源極通過傳感電阻接地，在柵極上施加在飽和區(qū)域中工作的電壓，所述第一N溝道晶體管把源極電壓作為所述檢測結(jié)果的電壓輸出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電流檢測電路，其特征在于，所鄉(xiāng)二P溝道晶 體管和第三P溝道晶體管用相同的尺寸形成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的電流檢測電路，其特征在于，在檢測所述 被測定對象的電流的期間，在第二以麟三P溝道晶體管的柵^J:，施加使該 第二以及第三P溝道晶體管成為導(dǎo)通狀態(tài)的電壓。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1到3中任何一項所述的電流檢測電路，其特征在于， 所述電壓鏡像電路具有，第二N溝道晶體管，^f極^0f述一個端子上連接，第三N溝道晶體管，^極在該第二 N溝道晶體管的源極上連接，第四N溝道晶體管，^i極在所述另一個端子上連接，柵極在所述第二N溝道晶體管的柵極Ji^接，第五N溝道晶體管，其漏極在所述第四N溝道晶體管的源^J^接，柵極在所述第三N溝道晶體管的柵1SJ^接，禾口運算放大器，其非反^^入端子^M述一個端子上連接，反轉(zhuǎn)輸局子在所述另一個端子上連接，輸出端子在第二以及第四N溝道晶體管的柵接, ^^f述第三以及第五N溝道晶體管的柵極上施加基準電壓。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電流檢測電路，其特征在于，所述第一N溝道晶體管的柵極^^述第三N溝道晶體管的漏ah連接。
6. —種電流方式型開關(guān)調(diào)節(jié)器，其特征在于，具有， 傾斜W嘗電路，用于輸出慨斜,M嘗的豐M嘗斜波波形； 電流檢湖魄路，用于測定流過在電壓變換中^頓的線圈的電流，生成與該 電艦應(yīng)的傳感腿；力條器，用于相加所述凈M嘗斜波波形的電壓和傳感電壓，生成修正后的補償傳感電壓；和輸出電壓控制電路,其ilil該修正后的州嘗傳感電壓進行輸出電壓的控制， 作為所述電流檢測電路，l頓從權(quán)利要求1至敗利要求6中任何一項所述 的電流檢測電路，作為檢測結(jié)果得至IJ所述傳感電壓。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電流檢測電路，該電流檢測電路全部用CMOS生成，與現(xiàn)有技術(shù)例比較，能夠使工藝簡單化，能夠降低芯片尺寸。本發(fā)明的電流檢測電路，是在電流方式型開關(guān)調(diào)節(jié)器中對應(yīng)線圈電流生成修正傾斜補償?shù)碾妷旱膫鞲须妷旱碾娏鳈z測電路，具有源極連接電源、柵極接地的流過驅(qū)動線圈的晶體管的1/N電流的第一P溝道晶體管；源極連接第一P溝道晶體管的漏極的第二P溝道晶體管；在流過線圈電流的晶體管的漏極上連接的第三P溝道晶體管；一個端子連接第二P溝道晶體管的漏極、另一個端子連接第三P溝道晶體管的漏極、使兩端子的電壓相同的電壓鏡像電路；和漏極連接第一P溝道晶體管的漏極、源極通過傳感電阻接地的第一N溝道晶體管。
文檔編號H02M3/156GK101247087SQ20081008818
公開日2008年8月20日 申請日期2008年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月17日
發(fā)明者上原治 申請人:精工電子有限公司