《電子技術(shù)應(yīng)用》
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一种新型高精度电流检测电路的设计
2021年电子技术应用第11期
杨朝龙1,刘 斌2,张志浩1,3,章国豪1,3
1.广东工业大学 信息工程学院,广东 广州510006; 2.佛山臻智微芯科技有限公司,广东 广州510006;3.河源广工大协同创新研究院,广东 河源517000
摘要: 针对待检测的负载电阻在实际电路中存在偏差问题,提出新型轨到轨电流检测电路。利用对称的轨到轨跨导运放电路,将输入电压转化成电流,通过两级运放组成的负反馈电路,将电流输出。该电流检测电路增加了输入电压范围,也没有了传统串联电阻检测结构的采样保持支路,并且对待检测电阻进行步进设计来减小误差,进一步提高检测电路的精度。该电路采用GLOBALFOUNDRIES 0.13 μm RF SOI-CMOS工艺实现,工作电压为5 V,启动时间为27 ns,静态功耗为1.17 mW,电流检测电路检测精度高达99.43%。
中圖分類號(hào); TN432
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.211542
中文引用格式: 楊朝龍,劉斌,張志浩,等. 一種新型高精度電流檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)應(yīng)用,2021,47(11):39-43,46.
英文引用格式: Yang Chaolong,Liu Bin,Zhang Zhihao,et al. Design of a new high-accuracy current sense circuit[J]. Application of Electronic Technique,2021,47(11):39-43,46.
Design of a new high-accuracy current sense circuit
Yang Chaolong1,Liu Bin2,Zhang Zhihao1,3,Zhang Guohao1,3
1.School of Information Engineering,Guangdong University of Technology,Guangzhou 510006,China; 2.Foshan Zhenzhi Micro Chip Technology Company,Guangzhou 510006,China; 3.Heyuan Synergy Innovation Institute of GDUT,Heyuan 517000,China
Abstract: This paper presents a novel rail-to-rail current-sensing circuit to solve the deviation of the load resistance .The input voltage is converted into current by a symmetrical rail-to-rail transconductance operational amplifier,while the output is generated by a negative feedback circuit composed of two stages operational amplifier .The current-sensing circuit increases the input voltage range without the employment of the sampler holding branch in the traditional series resistance sensing structure.The step-control design of the sensing-resistor is carried out to reduce the deviation and further improve the accuracy.The presented current-sensing circuit implemented in the GLOBALFOUNDRIES 0.13 μm RF SOI-CMOS technology ,exhibits the strat-up time of 27 ns,the static consumption of 1.17 mW,and the sensing accuracy of 99.43% under an operating voltage of 5 V.
Key words : current sense;sensing resistor;rail-to-rail transconductance amplifier;high accuracy

0 引言

    電流檢測(cè)技術(shù)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域,譬如電源管理系統(tǒng)、過(guò)流保護(hù)電路、可編程電流源、線性及開(kāi)關(guān)模式電源和電池充電器等。常用的電流檢測(cè)方式有串聯(lián)電阻、功率管導(dǎo)通電阻、功率管鏡像拷貝等方式[1-3]。串聯(lián)電阻造成功率損耗,對(duì)于串聯(lián)電阻檢測(cè)電路來(lái)說(shuō),其待檢測(cè)電阻在實(shí)際電路中通常存在20%的阻值偏差,假定是1 kΩ的電阻在流過(guò)1 mA電流時(shí),就會(huì)導(dǎo)致輸出功率變化±0.2 mW,但是其檢測(cè)精度較高;功率管導(dǎo)通電阻可以進(jìn)行過(guò)流保護(hù),但是其受工藝、溫度、電源等因素的影響較大,很難應(yīng)用于高精度的電流檢測(cè);功率管鏡像拷貝的檢測(cè)管電流小,降低了功耗,但是檢測(cè)精度不高。這些方法在功耗、速度和精度上都存在缺陷,對(duì)于高精度的需求,選擇串聯(lián)電阻檢測(cè)電路。

    針對(duì)以上存在的問(wèn)題,本文提出一種新型軌到軌電流檢測(cè)電路架構(gòu),先對(duì)待檢測(cè)電阻兩端的電壓值進(jìn)行步進(jìn)調(diào)節(jié),減小了電阻偏差的影響,提高了檢測(cè)精度,通過(guò)軌到軌跨導(dǎo)運(yùn)放結(jié)構(gòu),將輸入電壓轉(zhuǎn)化為輸出電流,由于該跨導(dǎo)恒定,因此該檢測(cè)電路可以獲得很高精度的電流,再通過(guò)兩級(jí)運(yùn)放組成的負(fù)反饋回路,將電流輸出。




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作者信息:

楊朝龍1,劉  斌2,張志浩1,3,章國(guó)豪1,3

(1.廣東工業(yè)大學(xué) 信息工程學(xué)院,廣東 廣州510006;

2.佛山臻智微芯科技有限公司,廣東 廣州510006;3.河源廣工大協(xié)同創(chuàng)新研究院,廣東 河源517000)




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