[發(fā)明專利]電流控制用半導(dǎo)體元件和使用它的控制裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280034906.4
• 申請(qǐng)日: 2012-07-03
• 公開（公告）號(hào): CN103688464A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 星野堅(jiān)一;廣津鐵平;石田良介
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 日立汽車系統(tǒng)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H03K17/695
• 分類號(hào): H03K17/695;H03K17/687;H03M1/10
• 代理公司: 北京尚誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電流控制用半導(dǎo)體元件和使用它的控制裝置，特別涉及適于將電流檢測(cè)電路內(nèi)置在IC芯片內(nèi)的電流控制用半導(dǎo)體元件和使用它的控制裝置。

背景技術(shù)

隨著各種控制對(duì)象被電子控制，為了將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械運(yùn)動(dòng)或油壓而廣泛使用電動(dòng)機(jī)和螺線管等電動(dòng)致動(dòng)器。這些電動(dòng)致動(dòng)器的改進(jìn)，需要高精度的電流控制。近年來，為了進(jìn)行高精度的電流控制，一般使用數(shù)字反饋控制。

為了進(jìn)行電流的數(shù)字反饋控制，需要取得作為控制對(duì)象的負(fù)載電流值Iout的數(shù)字值ioutd。為此，首先用AD轉(zhuǎn)換器對(duì)電流－電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出Vout進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換，得到與AD轉(zhuǎn)換器的參考電壓Vref的相對(duì)數(shù)字值Voutd（=Vout/Vref）。接著，對(duì)于AD轉(zhuǎn)換器的輸出Voutd，進(jìn)行與包括電流－電壓轉(zhuǎn)換電路和AD轉(zhuǎn)換器的電流檢測(cè)電路對(duì)應(yīng)的修正，得到電流的數(shù)字值Ioutd。

電流檢測(cè)電路可以考慮各種結(jié)構(gòu)，但出于控制算法簡化的觀點(diǎn)，優(yōu)選電流檢測(cè)電路的輸入輸出特性是線性的，該情況下，電流數(shù)字值Ioutd使用增益a和偏置b按式（1）求出。

Ioutd=a·Voutd+b……（1）

按式（1）測(cè)定電流值的情況下，如何使增益a和偏置b與實(shí)際的電流檢測(cè)電路的特性精度良好地一致，在提高電流測(cè)定精度上是重要的。

此外，在高精度的電流控制之外，控制裝置的小型化、低價(jià)化的需求也較高，通過將電流檢測(cè)電路內(nèi)置在IC芯片內(nèi)，能夠?qū)?yīng)該需求。為了將電流檢測(cè)電路內(nèi)置在IC芯片內(nèi)，已知將電流檢測(cè)用電阻內(nèi)置在IC芯片內(nèi)的元件（例如參照專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2）。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2003－203805號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開2006－165100號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的技術(shù)問題

將電流檢測(cè)用電阻內(nèi)置在IC芯片內(nèi)，能夠削減用于電流檢測(cè)的外置部件，對(duì)于裝置的小型化、低價(jià)化是很好的方法。

但是，在IC芯片內(nèi)形成的電阻的值因?yàn)闇囟榷儎?dòng)百分之幾十，這直接表現(xiàn)為式（1）的增益a的變動(dòng)。此外，檢測(cè)出的電流值的數(shù)字轉(zhuǎn)換中使用的AD轉(zhuǎn)換器的參考電壓Vref的變動(dòng)也是使增益a變動(dòng)百分之幾的原因。進(jìn)而，式（1）的偏置b也因?yàn)殡娏鳈z測(cè)電路中使用的運(yùn)算放大器的輸入偏置而變動(dòng)百分之幾。

這樣，將電流檢測(cè)電路內(nèi)置在IC芯片內(nèi)的情況下，存在式（1）中的增益a和偏置b與設(shè)計(jì)值相比較變動(dòng)大、電流檢測(cè)誤差增大的問題。

本發(fā)明的目的在于提供一種電流控制用半導(dǎo)體元件和使用它的控制裝置，通過對(duì)增益a和偏置b的變動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的修正，而能夠在單芯片的IC內(nèi)進(jìn)行高精度的電流檢測(cè)。

用于解決技術(shù)問題的技術(shù)手段

（1）為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明是一種電流控制用半導(dǎo)體元件，其在同一半導(dǎo)體芯片上具有：驅(qū)動(dòng)負(fù)載的晶體管；將上述負(fù)載的電流轉(zhuǎn)換為電壓的電流－電壓轉(zhuǎn)換電路；和將該電流－電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字值的AD轉(zhuǎn)換器，該電流控制用半導(dǎo)體元件的特征在于，包括：參考電流生成部，其在上述負(fù)載的電流上疊加電流脈沖，使上述AD轉(zhuǎn)換器輸出的電壓數(shù)字值變動(dòng)；增益偏置修正部，其對(duì)該參考電流生成部所引起的上述電壓數(shù)字值的變動(dòng)進(jìn)行信號(hào)處理，動(dòng)態(tài)地取得上述AD轉(zhuǎn)換器輸出的電壓數(shù)字值與上述負(fù)載的電流數(shù)字值的線性關(guān)系式中的增益和偏置；和電流數(shù)字值運(yùn)算部，其使用由該增益偏置修正部取得的增益和偏置，對(duì)上述AD轉(zhuǎn)換器輸出的電壓值進(jìn)行修正。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過對(duì)增益a和偏置b的變動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的修正，能夠在單芯片的IC內(nèi)進(jìn)行高精度的電流檢測(cè)。

（2）在上述（1）中，優(yōu)選：具備修正用測(cè)定值保持部，其保持從外部高精度地測(cè)定的上述電流脈沖的電流值，上述增益偏置修正部使用該修正用測(cè)定值保持部中保持的上述電流脈沖的電流值和上述電壓數(shù)字值的信號(hào)處理結(jié)果，動(dòng)態(tài)地取得上述AD轉(zhuǎn)換器輸出的電壓數(shù)字值與上述負(fù)載的電流數(shù)字值的線性關(guān)系式中的增益。

（3）在上述（2）中，優(yōu)選：上述電流脈沖的電流使用電阻和參考電壓來生成。

（4）在上述（2）中，優(yōu)選：上述電流脈沖的周期是上述AD轉(zhuǎn)換器的采樣周期的整數(shù)倍。

（5）在上述（2）中，優(yōu)選：在使用PWM控制電流的情況下，上述電流脈沖的周期是PWM周期的整數(shù)倍。