[发明专利]电流传感器以及电流感应方法

说明书

本发明提供一种电流传感器以及电流感应方法。电流传感器包括：第1电压供给电路，从外部输入偏置电流，并且接收输入电压，输出第1电压；第2电压供给电路，接收所述输入电压，输出第2电压；电流供给电路，与外部的感应电组的两端连接，接收所述第1电压和所述第2电压，输出第1电流和第2电流；电压生成电路，接收所述第1电流和所述第2电流，生成第1控制电压和第2控制电压；和增益控制电路，接收所述第1控制电压和所述第2控制电压，输出用于外部的模数转换器的电压。

技术领域

本发明涉及一种不受输入电压影响的电流传感器以及电流感应方法。

背景技术

在无线充电系统中，只有准确感应输入电压下的负载电流，才能实现FOD(ForeignObjects Detection，外部目标检测)等功能。具备这种功能的电流传感器利用外部的小的电阻元件来感应流过该电阻元件的电流。

图1是表示电流传感的示意图。通常，用于无线充电系统中的电流传感器其输入电压范围一般是4.5～21V，即，在很宽的输入电压下工作。因此，这种电流传感器需要与输入电压无关地感应电流。

电流传感器为了感应外部电阻上流过的电流，感应该外部电阻两端的电压，从而将与该电压成比例的电压输入至模数转换器。对于电流传感器而言，有时会输入20V以上的高电压，因此工作时需保证内部各组成元件的端子电压不会超过元件内压。

如图1所示，利用外部电阻R_SENSE感应电流后，将该感应结果输入至模数转换器(ADC：Analog-to-Digital Converter，以下简称为ADC)，该ADC向数字电路传递数据。如上所述，通常，用于无线充电系统中的电流传感器其输入电压范围一般是4.5～21V，对应的电流I_LOAD的范围是0～3A，可见该电流值较大，因此用于感应的外部电阻R_SENSE的电阻值需较小。通常使用20～30mΩ的外部电阻。例如，当外部电阻为20mΩ时，在该外部电阻上流过0～3A的电流而产生的压降是0～60mV。电流传感器需将该压降放大至适合ADC的电压范围。

通常，ADC利用工作电压为5V或3V的低电压元件在3V等较低的电压下工作。根据实现方法，也可以在1.8V或1.2V等更低的电压下实现。相对于此，电流传感器的输入电压的范围是4.5～21V，因此需要利用具有20V以上的内压的高电压元件来实现。

图2是表示现有技术中的电流传感器的电路图。如图2所示，该电流传感器包括由多个电阻构成的分压器和由放大器构成的增益控制器，通过对电阻R_SENSE两端的电压进行分压，从而将其结果输入至增益控制器。增益控制器使用低的工作电压V_DD。例如，当输入电压V_IN＝21V、V_DD＝3V时，分压器需要将电压下降至增益控制器可输入的范围，即低于V_DD的电压。输入了低于V_DD的电压的增益控制器需要对其输入的电压给出适当增益，从而变换成适合ADC所需的电压。

相对于最大输入21V，由于不能超过增益控制器的输入范围，因此按照约1/7的比例进行分压，而对于例如输入电压为5V的情况，也按照1/7的比例进行分压而输入较低电压时，存在分辨率降低的问题。实际情况中，需要将电压降低至增益控制器的放大器的输入电压的范围，因此通常使用1/9～1/8的比例(因为21×1/9≈2.333V)。则可以得到如下数学式(1)的关系。