《電子技術應用》
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一種新型高精度電流檢測電路的設計
2021年電子技術應用第11期
楊朝龍1,劉 斌2,張志浩1,3,章國豪1,3
1.廣東工業大學 信息工程學院,廣東 廣州510006; 2.佛山臻智微芯科技有限公司,廣東 廣州510006;3.河源廣工大協同創新研究院,廣東 河源517000
摘要: 針對待檢測的負載電阻在實際電路中存在偏差問題,提出新型軌到軌電流檢測電路。利用對稱的軌到軌跨導運放電路,將輸入電壓轉化成電流,通過兩級運放組成的負反饋電路,將電流輸出。該電流檢測電路增加了輸入電壓范圍,也沒有了傳統串聯電阻檢測結構的采樣保持支路,并且對待檢測電阻進行步進設計來減小誤差,進一步提高檢測電路的精度。該電路采用GLOBALFOUNDRIES 0.13 μm RF SOI-CMOS工藝實現,工作電壓為5 V,啟動時間為27 ns,靜態功耗為1.17 mW,電流檢測電路檢測精度高達99.43%。
中圖分類號; TN432
文獻標識碼: 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電路的設計[J].電子技術應用,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

    電流檢測技術廣泛應用于現代工業的各個領域,譬如電源管理系統、過流保護電路、可編程電流源、線性及開關模式電源和電池充電器等。常用的電流檢測方式有串聯電阻、功率管導通電阻、功率管鏡像拷貝等方式[1-3]。串聯電阻造成功率損耗,對于串聯電阻檢測電路來說,其待檢測電阻在實際電路中通常存在20%的阻值偏差,假定是1 kΩ的電阻在流過1 mA電流時,就會導致輸出功率變化±0.2 mW,但是其檢測精度較高;功率管導通電阻可以進行過流保護,但是其受工藝、溫度、電源等因素的影響較大,很難應用于高精度的電流檢測;功率管鏡像拷貝的檢測管電流小,降低了功耗,但是檢測精度不高。這些方法在功耗、速度和精度上都存在缺陷,對于高精度的需求,選擇串聯電阻檢測電路。

    針對以上存在的問題,本文提出一種新型軌到軌電流檢測電路架構,先對待檢測電阻兩端的電壓值進行步進調節,減小了電阻偏差的影響,提高了檢測精度,通過軌到軌跨導運放結構,將輸入電壓轉化為輸出電流,由于該跨導恒定,因此該檢測電路可以獲得很高精度的電流,再通過兩級運放組成的負反饋回路,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,章國豪1,3

(1.廣東工業大學 信息工程學院,廣東 廣州510006;

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




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