高側訊號感測電路的製作方法
2023-04-25 08:52:41 1
專利名稱：高側訊號感測電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種訊號感測電路，特別涉及一種高側訊號感測電路。
背景技術：
圖I顯示了傳統的高側訊號感測電路100。該高側訊號感測電路100基本上包含了一運算放大器110、電阻120-160，以及一負載170。電壓Vh供電到電阻120和電阻140 之間的節點，如此電流I14tl流通過電阻140。由於電阻140耦合負載170以及藉由電阻150 耦合該運算放大器110的負輸入，電流I14tl將會被分成兩個電流，電流I15tl流經電阻150以及電流Iumi流通過負載170。也就是說，電流Iujad將隨負載170和電阻120-150的阻抗值變化。然而，如果該負載170是發光二極體(LEDs)，傳輸至負載170的電流量將會影響發光二極體的照明；這意味著，當電壓Vh的電壓值被調整時，電阻120-150的阻抗值會影響發光二極體的照明。也就是說，對高側訊號感測，具有用作分壓器的電阻的傳統方法的缺點是精確度較差。當電壓Vh的電壓值被調整時，由於溫度和進程的變化等，使得控制發光二極體的照明以及感測該負載電流Ium是困難的。因此，如何控制和感測負載電流1_已成為業界迫切的任務。
發明內容
本發明涉及一種高側訊號感測電路。本發明提供了一個精確的電路為高測訊號感測，它可應用於電池管理、電池單元平衡、發光二極體背光碟機動器和電源轉換器的電路。該電路可設計在一個單片集成電路。藉由感測第一電阻的跨電壓，流經過輸出電阻的電流將可簡單得到。根據本發明的一方面，本發明提供一種高側訊號感測電路，該高側訊號感測電路包含一訊號至電流轉換器、一第二電晶體以及一電阻。訊號至電流轉換器具有一第一電晶體，對應一輸入訊號產生一鏡像電流。第二電晶體偶接串聯於該第一電晶體，以接收該鏡像電流。電阻對應該鏡像電流產生一輸出訊號。其中，該輸出訊號的準位被該輸入訊號的準位校準。本發明前述各方面及其它方面依據下述的非限制性具體實施例詳細說明以及參照附圖將更趨於明了。
圖I示出傳統的高側訊號感測電路100 ；圖2示出本發明的高側訊號感測電路的一實施例；圖3示出本發明的單片集成電路的一實施例。主要組件符號說明100 :傳統的高側訊號感測電路
200 :高側訊號感測電路
210、220、230 :電路
120、130、140、150、160、211、222 :電阻
OT :輸出端
212、226、231 :電晶體
213、224 :電流源
221 :齊納二極體
110,223 :運算放大器
225 : 二極體
Vs、VH、V0^
I LOAD'工140、工211、工222 :電務⑴
Gndh :接地端
170 :負載
310、P_Si p 基板
320,330 :N 井具體實施方式
為了明確本發明的技術特徵、內容與優點及其所能達成的功效，將本發明配合附
圖，並以實施例的表達形式詳細說明如下，而其中所使用的附圖，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後的真實比例與精準配置，故不應就附的圖的比例與配置關係解讀、限定本發明在實際實施上的權利範圍，事先聲明。圖2顯示了本發明的高側訊號感測電路200的一實施例。該高側訊號感測電路 200包含一第一電路210、一第二電路220以及一第三電路230。第一電路210包括一輸出電阻211和輸出端0T。在一實施例中，第一電路210進一步包含第三電晶體212以及第一電流源213。第二電路220，例如訊號至電流轉換器220，包含一齊納二極體221、第一電阻 222、運算放大器223、第二電流源224、二極體225以及第一電晶體226。第三電路230包含一第二電晶體231。第二電路220用於接收一輸入訊號Vs,如一脈衝訊號，並對應輸入訊號Vs產生一個電流1222 (鏡像電流)流通過第一電阻222。運算放大器223是被該供應電壓VH供能的運算放大器223、第二電流源224以及二極體225耦合該輸入訊號VS以及第一電阻222，其中運算放大器223的負輸入端耦合該第一電阻222以及第一電晶體226的源極，運算放大器223的正輸入端I禹合以接收該輸入訊號VS,以及運算放大器223的輸出端I禹合該第一電晶體226的閘極。該輸入訊號VS,如一可變電壓，稱合到供應電壓VH和第一電阻222。由於該輸入訊號VS和第一電阻222位於運算放大器223的正輸入端以及負輸入端之間，且運算放大器 223的正輸入端以及負輸入端之間的虛擬短路，輸入訊號VS的電壓等於該第一電阻222的跨電壓。也就是說，該第一電阻222的跨電壓被輸入訊號VS的電壓準位所改變。第一電晶體226的源極接收電流1222以及第一電晶體226的漏極傳輸該電流至第二電晶體231。齊納二極體221，耦合至該第一電阻222、供應電壓VH以及該第三電晶體212用於鉗夾該訊號至電流轉換器220的電源Vh的最大電壓。第二電晶體231耦接串聯於該第一電晶體226以接收傳送通過第一電晶體226的電流1222，然後輸出一電流1211至輸出電阻211。該第一和第二電晶體226和231是高電壓的電晶體，其可承受高電壓，致使該高側訊號感測電路200可在高電壓環境運作，以感測流通過該第一電阻222的電流。此外，電流源224以及二極體225供應一電壓至第二電晶體231的閘極，如此該閘極和源極的電壓將能在第二電路230的電壓範圍內偏壓。例如，第二電路230的最大工作電壓是Vh < 25V(Vh to Gndh)。與第二電晶體231以及一輸出電阻211耦合的該輸出端OT接收由第二電晶體231 所傳送出的電流I231，且傳送該電流至輸出電阻211，其中該電流流通過該輸出電阻211。輸出端OT產生一輸出訊號V0,且該輸出訊號VO與該輸入訊號Vs的值相關聯,可表示為
j Vs尺211 T/·I222 = -~ ；V0 = -~ X Vs ；
尺222K111因此，藉由感測第一電阻222的跨電壓將可以獲得流過輸出電阻211的電流。也就是說，流過輸出電阻211的電流可在高側(high-side)被感應到，如在第一電阻222在高電壓環境中，而不是在低側(low-side)，如在該輸出電阻211。此外，第一電路210可進一步包含該第一電流源213以及該第三電晶體212，第二電路220的電源由電流源213透過第三電晶體212所供應，其為一高電壓電晶體。第三電晶體212的閘極稱合以接收一電壓Vcr，其在該電壓Vrc下鉗夾該第一電流源213的最大電壓。第二電路220電源的最大電壓由一齊納二極體221所鉗夾。圖3顯示了本發明的單片(monolithic)集成電路的一實施例。如圖2以及圖3 所示，圖二第一電路210設置於該P矽基板P_Si中，第二電路220的電路設置在圖三一個隔絕的N井320中。第三電路230的電路則形成在另一個隔絕的N井330。也就是說，訊號至電流轉換器220可從形成在與一輸出電阻211隔絕的一個隔絕的井320。在一實施例中，輸出電阻211形成在一 P基板P_Si中，訊號至電流轉換器220在p基板P_Si的一第一井(未顯示於圖中)展開，以及第二電晶體231在P基板P_Si的一第二井展開(未顯示於圖中)。在另一實施例中，輸出電阻211可在一 P基板P_Si中展開,訊號至電流轉換器220 在P基板的一第一井(未顯示於圖中)展開，以及第二電晶體231可在另一基板展開(未顯示於圖中)。雖然通過舉例以及示例性實施例的方式已經描述了本發明，可以理解的是，本發明非因此限制。相反地，其包含了不同的修改以及相似排列和程序，所附的權利要求範圍應給予最廣泛的解釋，以便包含所有的修改以及相似排列和程序。
權利要求
1.一種高側(high-side)訊號感測電路,其特徵在於,包含一訊號至電流轉換器，具有一第一電晶體，對應一輸入訊號產生一鏡像電流；一第二電晶體，偶接串聯於該第一電晶體，以接收該鏡像電流；以及一電阻，對應該鏡像電流產生一輸出訊號；其中該輸出訊號的準位被該輸入訊號的準位校準。
2.根據權利要求I所述的電路，其特徵在於，該電阻位在一第一電路中；以及該訊號至電流轉換器和該第一電晶體位在一第二電路中；其中該第二電路形成在與該第一電路隔離的一隔離井中。
3.根據權利要求I所述的電路，其特徵在於，該第二電晶體位在一第三電路中，並且該第三電路形成在與該第一電路隔離的另一隔離電路。
4.根據權利要求I所述的電路，其特徵在於，該第二電路的一電源由該第一電路的一源電流所供應；該源電流的電流透過一高電壓電晶體耦合至該第二電路。
5.根據權利要求第I所述的電路，其特徵在於，該第二電路包含一齊納二極體用以鉗夾該第二電路的一電源的一最大電壓。
6.—種高側(high-side)偵測電路,其特徵在於,包含一第一電路，具有位於一基板中的一電阻；一第二電路，具有位於一隔離井中的一第一電晶體，根據一輸入訊號產生一鏡像電流;以及一第三電路，具有耦接串聯於該第一電晶體的一第二電晶體，以傳送該鏡像電流至該第一電路；其中該電阻對應該鏡像電流產生一輸出訊號。
7.根據權利要求6所述的電路，其特徵在於，該第二電路形成於與該第一電路隔離的一隔尚井。
8.根據權利要求6所述的電路，其特徵在於，該第三電路與該第一電路隔離。
9.根據權利要求6所述的電路,其特徵在於，該第二電路的一電源由該第一電路的一源電流所供應；該源電流的電流透過該第一電路中的一高電壓電晶體耦合至該第二電路。
10.根據權利要求6所述的電路，其特徵在於，該第二電路進一步包含一齊納二極體以鉗夾該第二電路的一電源的一最大電壓。
全文摘要
本發明公開一種高側訊號感測電路。該高側訊號感測電路包含一訊號至電流轉換器、一第二電晶體以及一電阻。訊號至電流轉換器具有一第一電晶體，對應一輸入訊號產生一鏡像電流。第二電晶體偶接串聯於該第一電晶體，以接收該鏡像電流。電阻對應該鏡像電流產生一輸出訊號。其中，該輸出訊號的準位被該輸入訊號的準位校準。
文檔編號G01R19/00GK102608386SQ20121004086
公開日2012年7月25日 申請日期2012年2月21日 優先權日2011年5月31日
發明者楊大勇, 陳彥廷, 韋凱方 申請人:崇貿科技股份有限公司