[發明專利]電流采樣裝置

有效

• 申請號: 200910147441.3
• 申請日: 2009-06-12
• 公開（公告）號: CN101924547A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發明（設計）人: 于立明;郭亮;林武源
• 申請（專利權）人: 蘇州源賦創盈微電子科技有限公司
• 主分類號: H03K19/0175
• 分類號: H03K19/0175;G05F3/28;G06F17/40
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李麗

技術領域

本發明涉及電流采樣技術，特別是通用串行總線(USB)中的電流采樣裝置。

背景技術

隨著電子產品的廣泛使用，采用USB進行數據傳輸的方式得到迅速的發展。參考圖1，USB裝置可包括USB控制單元101、USB開關102以及USB端口103。在USB傳輸數據過程中，USB控制單元101根據USB開關102所反饋的指示信號(FLAG)產生控制信號，并將所述控制信號輸入至USB開關102，通過USB開關102對USB端口103進行供電；USB端口在USB控制單元101的控制下進行數據傳輸。其中，USB開關中通常采用功率單元進行輸出，所述功率單元的輸入端連接USB開關的輸入端(IN)，所述功率單元的輸出端連接USB開關的輸出端(OUT)，并且USB開關提供控制所述功率單元開啟或關閉的控制電壓V_g。為保證USB端口所輸出的電流恒定，USB開關通常還包括電流采樣電路，用于對USB開關中功率單元所輸出的電流進行采樣。

現有技術中，通常采用采樣電阻對電流進行采樣。按照USB使用規范，USB端口需要與之連接的USB開關有能力提供0.5安培(A)的工作電流，并且到所述USB端口的電壓損耗不能超過100毫伏(mV)。因此，根據歐姆定律：

R=VI=0.10.5=0.2Ω=200mΩ,]]>

也就是說，等效的導通電阻不能超過200毫歐(mΩ)。考慮到PCB板布線、芯片封裝、USB開關和USB端口的電阻值以及其他寄生電阻的影響，采樣電阻必須很小。

參考圖2，一種應用采樣電阻的電流采樣裝置可包括：采樣電阻202，電流限制反饋單元203。將所述電流采樣電路對USB開關中的功率管201串聯，并對其進行電流采樣，其中，采樣電阻202的一端與電流限制反饋單元203的一端相連接作為所述電流采樣電路的第一端，連接至功率管201的襯底，采樣電阻202的另一端與電流限制反饋單元203的另一端相連接作為所述電流采樣電路的第二端，連接至功率管201的源極。

在USB開關工作過程中，輸入電壓V_in連接至所述電流采樣電路的第一端，提供功率管201以及所述電流采樣電路正常工作的電壓，在控制電壓V_g的作用下，功率管201導通，其漏極產生電流并向外輸出。采樣電阻202對串聯的功率管201進行1∶1的電流采樣，然后將采樣電流轉化為電壓并反饋至電流限制反饋單元203，電流限制反饋單元203根據反饋的電壓對流經功率管201中的電流進行控制。

上述應用采樣電阻的電流采樣電路的方案存在這樣一些問題：由于將采樣電阻與功率管串聯連接，增加了USB開關的導通電阻；而且，通過采樣電阻對流經功率管201的電流進行1∶1的電流采樣，使得采樣電流與輸出電流相同，增加了電阻采樣電路以及芯片的功耗；另外，由于采用低阻值的采樣電阻，增加了芯片的面積；此外，在工藝實現上，電阻精度的偏差也限制了采樣電流的精度。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種電流采樣裝置，占用芯片面積小，功耗低，導通電阻低，并且采樣精度高。

為解決上述問題，本發明提供了一種電流采樣裝置，用于對USB開關中的功率單元進行采樣，所述功率單元包括輸入端、輸出端和控制端，包括：采樣單元、運算放大器和調節單元，其中，所述采樣單元的輸入端作為所述電流采樣裝置的第一輸入端，與所述功率單元的輸入端相連接；所述采樣單元的控制端作為所述電流采樣裝置的第二輸入端，與所述功率單元的控制端相連接；所述采樣單元的輸出端與所述調節單元的第一輸入端、以及所述運算放大器的第一輸入端相連接；所述運算放大器的第二輸入端與所述功率單元的輸出端相連接；所述調節單元的第二輸入端與所述運算放大器的輸出端相連接；所述調節單元的輸出端作為所述電流采樣裝置的輸出端。