[實用新型]電流傳感器

有效

• 申請號: 201820047589.4
• 申請日: 2018-01-11
• 公開（公告）號: CN207908576U
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發明（設計）人: 金暉哲;宋垠錫
• 申請（專利權）人: 江西聯智集成電路有限公司
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 樸英淑

本實用新型提供一種電流傳感器，包括：第1電壓供給電路，從外部輸入偏置電流，并且接收輸入電壓，輸出第1電壓；第2電壓供給電路，接收所述輸入電壓，輸出第2電壓；電流供給電路，與外部的感應電組的兩端連接，接收所述第1電壓和所述第2電壓，輸出第1電流和第2電流；電壓生成電路，接收所述第1電流和所述第2電流，生成第1控制電壓和第2控制電壓；和增益控制電路，接收所述第1控制電壓和所述第2控制電壓，輸出用于外部的模數轉換器的電壓。

技術領域

本實用新型涉及一種電流傳感器，尤其是涉及不受輸入電壓影響的電流傳感器。

背景技術

在無線充電系統中，只有準確感應輸入電壓下的負載電流，才能實現FOD(ForeignObjects Detection，外部目標檢測)等功能。具備這種功能的電流傳感器利用外部的小的電阻元件來感應流過該電阻元件的電流。

圖1是表示電流傳感的示意圖。通常，用于無線充電系統中的電流傳感器其輸入電壓范圍一般是4.5～21V，即，在很寬的輸入電壓下工作。因此，這種電流傳感器需要與輸入電壓無關地感應電流。

電流傳感器為了感應外部電阻上流過的電流，感應該外部電阻兩端的電壓，從而將與該電壓成比例的電壓輸入至模數轉換器。對于電流傳感器而言，有時會輸入20V以上的高電壓，因此工作時需保證內部各組成元件的端子電壓不會超過元件內壓。

如圖1所示，利用外部電阻R_SENSE感應電流后，將該感應結果輸入至模數轉換器(ADC：Analog-to-Digital Converter，以下簡稱為ADC)，該ADC向數字電路傳遞數據。如上所述，通常，用于無線充電系統中的電流傳感器其輸入電壓范圍一般是4.5～21V，對應的電流I_LOAD的范圍是0～3A，可見該電流值較大，因此用于感應的外部電阻R_SENSE的電阻值需較小。通常使用20～30mΩ的外部電阻。例如，當外部電阻為20mΩ時，在該外部電阻上流過0～3A的電流而產生的壓降是0～60mV。電流傳感器需將該壓降放大至適合ADC的電壓范圍。

通常，ADC利用工作電壓為5V或3V的低電壓元件在3V等較低的電壓下工作。根據實現方法，也可以在1.8V或1.2V等更低的電壓下實現。相對于此，電流傳感器的輸入電壓的范圍是4.5～21V，因此需要利用具有20V以上的內壓的高電壓元件來實現。

圖2是表示現有技術中的電流傳感器的電路圖。如圖2所示，該電流傳感器包括由多個電阻構成的分壓器和由放大器構成的增益控制器，通過對電阻R_SENSE兩端的電壓進行分壓，從而將其結果輸入至增益控制器。增益控制器使用低的工作電壓V_DD。例如，當輸入電壓V_TN＝21V、V_DD＝3V時，分壓器需要將電壓下降至增益控制器可輸入的范圍，即低于V_DD的電壓。輸入了低于V_DD的電壓的增益控制器需要對其輸入的電壓給出適當增益，從而變換成適合ADC所需的電壓。

相對于最大輸入21V，由于不能超過增益控制器的輸入范圍，因此按照約1/7的比例進行分壓，而對于例如輸入電壓為5V的情況，也按照1/7的比例進行分壓而輸入較低電壓時，存在分辨率降低的問題。實際情況中，需要將電壓降低至增益控制器的放大器的輸入電壓的范圍，因此通常使用1/9～1/8的比例(因為21×1/9≈2.333V)。則可以得到如下數學式(1)的關系。