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.
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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