《电子技术应用》
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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%。
中图分类号; TN432
文献标识码: A
DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.211542
中文引用格式: 杨朝龙,刘斌,张志浩,等. 一种新型高精度电流检测电路的设计[J].电子技术应用,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

    电流检测技术广泛应用于现代工业的各个领域,譬如电源管理系统、过流保护电路、可编程电流源、线性及开关模式电源和电池充电器等。常用的电流检测方式有串联电阻、功率管导通电阻、功率管镜像拷贝等方式[1-3]。串联电阻造成功率损耗,对于串联电阻检测电路来说,其待检测电阻在实际电路中通常存在20%的阻值偏差,假定是1 kΩ的电阻在流过1 mA电流时,就会导致输出功率变化±0.2 mW,但是其检测精度较高;功率管导通电阻可以进行过流保护,但是其受工艺、温度、电源等因素的影响较大,很难应用于高精度的电流检测;功率管镜像拷贝的检测管电流小,降低了功耗,但是检测精度不高。这些方法在功耗、速度和精度上都存在缺陷,对于高精度的需求,选择串联电阻检测电路。

    针对以上存在的问题,本文提出一种新型轨到轨电流检测电路架构,先对待检测电阻两端的电压值进行步进调节,减小了电阻偏差的影响,提高了检测精度,通过轨到轨跨导运放结构,将输入电压转化为输出电流,由于该跨导恒定,因此该检测电路可以获得很高精度的电流,再通过两级运放组成的负反馈回路,将电流输出。




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作者信息:

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)




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