[發明專利]DC去耦電流測量

有效

• 申請號: 201210195836.2
• 申請日: 2012-06-14
• 公開（公告）號: CN102830320A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: P.博格納;L.佩特魯齊
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號: G01R31/02
• 分類號: G01R31/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 謝攀;盧江

技術領域

本公開大體涉及電流測量，例如，涉及在高DC電位的數字輸出電流測量。

背景技術

為了測量功率晶體管（尤其是IGBT或MOSFET）的負載電流，通常使用所謂的感測（sense）晶體管裝置（arrangement）。這種感測晶體管裝置的早期公布例如是美國專利號5,023,693。具體而言，當將功率晶體管用作高邊（high?side）半導體開關時，負載電流可能必須在高DC電位被測量。測量處于高DC電位的電流通常需要在測量電路中使用高壓電路組件。這種高壓組件伴隨更復雜的電路設計，并且需要大量的芯片面積。尤其是當將測量結果作為數字值提供時，對于耐高壓的需求包含在電路設計中的相當多的問題。因此，存在對允許僅以幾個高壓電路組件在高DC電位進行電流測量的電流測量電路的需求。

發明內容

公開了一種用于測量經由負載晶體管的第一負載端子提供至負載的負載電流的電路裝置。根據本發明的一個示例，該電路裝置包括感測晶體管，其被耦合至負載晶體管以提供表示感測晶體管的第一負載端子處的負載電流的感測電流。負載和感測晶體管的第一負載端子處于相應浮動電位。浮動感測電路耦合在感測晶體管和負載晶體管的負載端子之間，至少在一個操作模式中，感測電路接收感測電流并且提供表示感測電流的浮動信號。非浮動測量電路經由DC去耦電容器被耦合到感測電路，用于將表示感測電流的浮動信號傳送至非浮動測量電路。測量電路被配置成提供表示浮動信號以及因此表示感測電流的輸出信號。

附圖說明

參考下文附圖和描述，能夠更好地理解本發明。附圖中的組件不一定按比例繪制，相反，重點在于說明本發明的原理。而且，在附圖中，相同的附圖標記指代對應的部分。在附圖中：

圖1示出了感測晶體管裝置的一般示例；

圖2示出了能夠處理相對于地電位的負源極電位的感測晶體管裝置的示例；

圖3示出了作為本發明一個示例性實施例的包括浮動感測電路和從其DC去耦的測量電路的感測晶體管裝置；

圖4更詳細地示出了圖3的示例；

圖5a示出了圖4的示例的替換方案；

圖5b示出了在第一操作模式中的圖4a的示例；以及

圖5c示出了在第二操作模式中的圖4a的示例。

具體實施方式

圖1總體示出了其中本示例包括MOSFET作為功率和感測晶體管的感測晶體管裝置的操作原理。功率晶體管T_L可以由多個晶體管單元組成，以便能夠切換供應至具有負載阻抗Z_L的負載的高負載電流i_L。相比之下，僅一個或幾個晶體管單元被用于形成感測晶體管T_S，從而，兩個晶體管的晶體管單元基本相同，并且可以具有一個公共漏極（或集電極）端子和一個公共柵極端子。單獨的源極（或發射極）端子分別提供負載電流i_L和感測電流i_S。假定在相同操作點操作這兩個晶體管，感測電流i_S與負載電流i_L成比例。從而比例因子k?=?i_L/i_S由晶體管T_L和T_S的有源（active）區之比確定，晶體管T_L和T_S的有源區之比等于晶體管T_L和T_S中有效的（active）晶體管單元的數量之比。本示例示出了公共漏極/單獨源極晶體管結構。可替換地，公共源極/單獨漏極晶體管結構是可適用的。應該注意的是，依據該應用，因子k通常可以從1000（或以下）變動直至10000或者甚至以上。