[實(shí)用新型]電流感測(cè)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520770627.5
• 申請(qǐng)日: 2015-09-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN205080180U
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王飛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01R19/00
• 分類(lèi)號(hào): G01R19/00
• 代理公司: 永新專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 張偉;王英

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型總體上涉及一種電流感測(cè)裝置，特別是涉及一種用于功率LD-MOSFET(橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)的電流感測(cè)裝置。

背景技術(shù)

在常規(guī)的功率LD-MOSFET器件的電流感測(cè)中，一般采用圖1所示的電路100。如圖1所示，參考電流源Iref的電流流過(guò)參考電阻器160，以便向運(yùn)算放大器140的正輸入端提供參考電壓Vref，運(yùn)算放大器140的輸出端連接到感測(cè)MOSFET120和功率MOSFET130的柵極G，運(yùn)算放大器140的負(fù)輸入端連接到感測(cè)MOSFET120的源極和分流電阻器150的一端，分流電阻器150的另一端連接到功率MOSFET130的源極S，以使得感測(cè)MOSFET120的源極通過(guò)分流電阻器150連接到功率MOSFET的源極S，并且感測(cè)MOSFET120和功率MOSFET130的漏極D連接在一起，其中感測(cè)MOSFET120和功率MOSFET130都是LD-MOSFET器件。

對(duì)于圖1所示的電路，一般地通過(guò)測(cè)量具有已知電阻的分流電阻器150兩端的電壓來(lái)測(cè)量流過(guò)感測(cè)MOSFET120的電流，然后利用所測(cè)量的流過(guò)感測(cè)MOSFET120的電流和流過(guò)功率MOSFET130的電流與該流過(guò)感測(cè)MOSFET120的電流之間的比值來(lái)確定流過(guò)功率MOSFET130的電流。顯然，期望該比值是基本恒定的或者具有較小的變化，從而可以利用所測(cè)量的流過(guò)感測(cè)MOSFET120的電流來(lái)相對(duì)精確地確定流過(guò)功率MOSFET130的電流。

然而，事實(shí)上，在采用圖1所示的電路時(shí)，流過(guò)功率MOSFET130的電流與流過(guò)感測(cè)MOSFET120的電流之間的比值不是恒定的。相反，該比值的變化是比較大的。

圖2示出了圖1所示的電路100中的MOSFET器件的各項(xiàng)參數(shù)的仿真結(jié)果，以便于確定上述電流比值變化較大的原因，其中圖1中的電路器件的參數(shù)如下：

Vref＝50mV(毫伏)，分流電阻器150的電阻＝50ohm(歐姆)；

感測(cè)MOSFET120的寬度W＝24μm(微米)，感測(cè)MOSFET120的指狀分支數(shù)ng＝4；以及

功率MOSFET130的寬度W＝200mm(毫米)，功率MOSFET130的指狀分支數(shù)ng＝200，并且功率MOSFET的限制電流為10A。

在將掃描電壓VDS施加在功率MOSFET130的漏極與源極之間后，可以得到圖2所示的曲線A-E，其中曲線A示出了流過(guò)功率MOSFET130的電流，曲線B示出了流過(guò)感測(cè)MOSFET120的電流，曲線C示出了分流電阻器150上的電壓降(即，感測(cè)MOSFET120的源極電壓)，曲線D示出了功率MOSFET130的柵極與源極之間的電壓VGS，而曲線E示出了一數(shù)字信號(hào)，用于判斷感測(cè)MOSFET120的電流是否已經(jīng)達(dá)到其極值。在圖2的曲線E中，例如使用標(biāo)記OC來(lái)指示流過(guò)感測(cè)MOSFET的電流已經(jīng)達(dá)到其極值。然而，如圖2所示，當(dāng)感測(cè)MOSFET的電流已經(jīng)達(dá)到其極值時(shí)，功率MOSFET130的電流僅僅為6A，但其最大限制電流為10A。

換言之，在感測(cè)MOSFET120的電流已經(jīng)達(dá)到其極值后，功率MOSFET130的電流與感測(cè)MOSFET120的電流之間的比值是不斷增大的，從而無(wú)法利用所測(cè)量的流過(guò)感測(cè)MOSFET120的電流來(lái)精確地確定流過(guò)功率MOSFET130的電流。

通過(guò)上述曲線A-E，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)造成上述問(wèn)題的表面原因在于：當(dāng)功率MOSFET120的柵極與源極之間的電壓VGS開(kāi)始下降時(shí)，感測(cè)MOSFET120的電流被固定為其極值，但是功率MOSFET130的電流仍然隨著掃描電壓VDS的增大而增大。因此，在功率MOSFET的柵源電壓VGS減小時(shí)，功率MOSFET的電流與感測(cè)MOSFET的電流之比增大。這導(dǎo)致了以下情況：感測(cè)MOSFET120工作在飽和區(qū)域中，而功率MOSFET130仍然工作在線性區(qū)域中。

此外，由于分流電阻器150具有小的電阻，因此該分流電阻器150上的電壓降落較小，從而分流電阻器也不是造成上述問(wèn)題的根本原因。

顯然，利用例如圖1所示的現(xiàn)有電路無(wú)法精確地確定流過(guò)功率MOSFET的電流大小。

實(shí)用新型內(nèi)容

鑒于上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種新的能夠克服上述現(xiàn)有技術(shù)缺陷的用于功率MOSFET器件的電流感測(cè)裝置。