[發明專利]一種分段線性自適應偏置的全波電感電流傳感器

有效

• 申請號: 201911324609.3
• 申請日: 2019-12-20
• 公開（公告）號: CN111103452B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 鄭彥祺;林曉惠;李翠雯;陳志堅
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00
• 代理公司: 廣州海心聯合專利代理事務所(普通合伙) 44295
• 代理人: 黃為;冼俊鵬

1.一種分段線性自適應偏置的全波電感電流傳感器，其特征在于，包括分段線性自適應偏置模塊(A)、誤差運算放大模塊(B)以及全波電流檢測模塊(C)，所述全波電流檢測模塊(C)用于接收檢測電流(I_L)并輸出感應電流(I_sen)至所述分段線性自適應偏置模塊(A)，所述分段線性自適應偏置模塊(A)輸出隨所述感應電流(I_sen)變化而分段線性變化的偏置電流(I_bias)至所述誤差運算放大模塊(B)，所述誤差運算放大模塊(B)輸出隨所述偏置電流(I_bias)線性變化的反饋信號(V_F)至所述全波電流檢測模塊(C)；

所述分段線性自適應偏置模塊(A)包括第一電流源(I_L6)、第一PMOS管(MP1)、第二PMOS管(MP2)、第三PMOS管(MP3)、第一NMOS管(MN1)、第一電流鏡(11)、N個第四PMOS管(P1～P5)、N個第二電流鏡(12)、N-1個切換電流源(20)，所述第一PMOS管(MP1)分別與各第四PMOS管構成電流鏡，電源(V_dd)分別連接第一電流源(I_L6)一端、第一PMOS管(MP1)、第四PMOS管、第二PMOS管(MP2)、第三PMOS管(MP3)的源極，第一電流源(I_L6)另一端連接第一電流鏡(11)的輸入端，第一電流鏡(11)的輸出端分別連接第一PMOS管(MP1)的漏極、第一PMOS管(MP1)的柵極、第四PMOS管的柵極并用于接收感應電流(I_sen)，其中，第四PMOS管中P1的漏極對應連接第一個第二電流鏡(12)的輸入端，其它各第四PMOS管的漏極分別對應連接對應的第二電流鏡(12)的輸入端、一個切換電流源(20)的一端，第二PMOS管(MP2)的漏極分別連接第二PMOS管(MP2)的柵極、第三PMOS管(MP3)的柵極、各第二電流鏡(12)的輸出端，第三PMOS管(MP3)的漏極分別連接第一NMOS管(MN1)的漏極、第一NMOS管(MN1)的柵極并用于輸出偏置電流(I_bias)，第一NMOS管(MN1)的源極與第一電流鏡(11)、第二電流鏡(12)、切換電流源(20)的另一端共地連接，各切換電流源(20)的輸出電流均不相同；

所述第一電流鏡(11)、各第二電流鏡(12)均包括第二NMOS管(MN2)，所述第二NMOS管(MN2)的漏極連接第二NMOS管(MN2)的柵極、第三NMOS管(MN3)的柵極，所述第二NMOS管(MN2)的漏極為電流鏡輸入端，所述第三NMOS管(MN3)的漏極為電流鏡輸出端，所述第二NMOS管(MN2)的源極、第三NMOS管(MN3)的源極接地。

2.根據權利要求1所述的一種分段線性自適應偏置的全波電感電流傳感器，其特征在于，所述誤差運算放大模塊(B)包括偏置電流輸入單元(13)、偏置電流復制單元(14)、誤差放大單元(15)，所述誤差放大單元(15)包括偏置電流調整電路(16)，所述偏置電流輸入單元(13)接收所述偏置電流(I_bias)，并輸出電流信號到所述偏置電流復制單元(14)、偏置電流調整電路(16)，所述偏置電流復制單元(14)輸出兩路等于所述偏置電流(I_bias)一半的電流信號到所述誤差放大單元(15)的輸入級管，所述誤差放大單元(15)根據該兩路電流信號及偏置電流調整電路(16)的電流信號輸出反饋信號(V_F)。

3.根據權利要求1所述的一種分段線性自適應偏置的全波電感電流傳感器，其特征在于，所述全波電流檢測模塊(C)包括高側檢測電路(17)、低側檢測電路(18)、切換電容(C_hold)、直流電壓電平轉化單元(19)，所述高側檢測電路(17)、低側檢測電路(18)通過切換開關組件耦接所述誤差運算放大模塊(B)，所述切換電容(C_hold)一端通過切換開關組件分別耦接所述高側檢測電路(17)、低側檢測電路(18)，另一端接地，所述直流電壓電平轉化單元(19)分別耦接所述高側檢測電路(17)、低側檢測電路(18)。