[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

本發明公開了一種分段線性自適應偏置的全波電感電流傳感器，屬于電流檢測技術領域，主要解決的是現有電流傳感器控制環路在負載變化時帶寬及相位裕度會發生改變的技術問題，所述傳感器包括分段線性自適應偏置模塊、誤差運算放大模塊以及全波電流檢測模塊，所述全波電流檢測模塊用于接收檢測電流并輸出感應電流至所述分段線性自適應偏置模塊，所述分段線性自適應偏置模塊輸出隨所述感應電流變化而分段線性變化的偏置電流至所述誤差運算放大模塊，所述誤差運算放大模塊輸出隨所述偏置電流線性變化的反饋信號至所述全波電流檢測模塊。本發明可以在一定負載范圍保持控制環路帶寬及相位裕度恒定。

技術領域

本發明涉及電感電流檢測技術領域，更具體地說，它涉及一種分段線性自適應偏置的全波電感電流傳感器。

背景技術

電流檢測方法包括串聯電阻檢測法、并聯RC低通濾波器檢測法以及基于檢測管檢測法。基于檢測管的電流檢測法效率高，易集成，其檢測精度取決于電流鏡的匹配程度?；跈z測管的電流傳感器是通過電流鏡的結構實現的。傳統的基于檢測管電流檢測技術主要有三個問題：一、只能檢測半個工作周期，即或高側電流檢測，或低側電流檢測；二、其控制環路的單位增益帶寬與相位裕度受負載變化影響較大，這不利于電流傳感器的穩定性以及快速響應；三、檢測精度受電流鏡結構的匹配度影響較大，由于溝道長度調制效應，檢測精度隨負載的變化而變化。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中存在負載變化時帶寬及相位裕度會發生改變的技術問題，提供一種可以在一定負載范圍保持控制環路帶寬及相位裕度恒定的分段線性自適應偏置的全波電感電流傳感器。

本發明技術方案是：一種分段線性自適應偏置的全波電感電流傳感器，包括分段線性自適應偏置模塊、誤差運算放大模塊以及全波電流檢測模塊，所述全波電流檢測模塊用于接收檢測電流并輸出感應電流至所述分段線性自適應偏置模塊，所述分段線性自適應偏置模塊輸出隨所述感應電流變化而分段線性變化的偏置電流至所述誤差運算放大模塊，所述誤差運算放大模塊輸出隨所述偏置電流線性變化的反饋信號至所述全波電流檢測模塊以調節其輸出信號。

作為進一步地改進，所述分段線性自適應偏置模塊A包括第一電流源、第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、第一NMOS管、第一電流鏡、N個第四PMOS管、N個第二電流鏡、N-1個切換電流源，所述第一PMOS管分別與各第四PMOS管構成電流鏡，電源分別連接第一電流源一端、第一PMOS管、第四PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管的源極，第一電流源另一端連接第一電流鏡的輸入端，第一電流鏡的輸出端分別連接第一PMOS管的漏極、第一PMOS管的柵極、第四PMOS管的柵極并用于接收感應電流，其中第一個第四PMOS管的漏極對應連接第一個第二電流鏡的輸入端，其它各第四PMOS管的漏極分別對應連接對應的第二電流鏡的輸入端、一個切換電流源的一端，第二PMOS管的漏極分別連接第二PMOS管的柵極、第三PMOS管的柵極、各第二電流鏡的輸出端，第三PMOS管的漏極分別連接第一NMOS管的漏極、第一NMOS管的柵極并用于輸出偏置電流，第一NMOS管的源極與第一電流鏡、第二電流鏡、切換電流源的另一端共地連接，各切換電流源的輸出電流均不相同。

進一步地，所述第一電流鏡、各第二電流鏡均包括第二NMOS管、第三NMOS管，所述第二NMOS管的漏極連接第二NMOS管的柵極、第三NMOS管的柵極，所述第二NMOS管的漏極為電流鏡輸入端，所述第三NMOS管的漏極為電流鏡輸出端，所述第二NMOS管的源極、第三NMOS管的源極接地。

進一步地，所述誤差運算放大模塊包括偏置電流輸入單元、偏置電流復制單元、誤差放大單元，所述誤差放大單元包括偏置電流調整電路，所述偏置電流輸入單元接收所述偏置電流，并輸出電流信號到所述偏置電流復制單元、偏置電流調整電路，所述偏置電流復制單元輸出兩路等于所述偏置電流一半的電流信號到所述誤差放大單元的輸入級管，所述誤差放大單元根據該兩路相等的電流信號及偏置電流調整電路的電流信號輸出反饋信號。