[发明专利]一种集成功率级及其自校准的输出电流检测方法

说明书

本发明公开了一种集成功率级及其自校准的输出电流检测方法。所述集成功率级包括高侧开关、低侧开关和驱动电路，高侧开关采用LDMOS器件，低侧开关采用LDMOS器件或VDMOS器件，且高侧开关与驱动电路单片集成于同一个第一管芯，所述低侧开关外接于第一管芯之外形成分立器件，或者所述低侧开关作为第二管芯与高侧开关及驱动电路所在的第一管芯形成双管芯合封。本发明提出的集成功率级方案，其高侧开关为LDMOS器件，方便实现驱动电路和LDMOS器件的单片集成，可以最大程度优化开关性能；同时LDMOS器件易于兼容检测晶体管技术，可以实现精确的模拟输出电流功能。

技术领域

本发明属于集成功率级产品技术领域，具体涉及一种集成功率级及其自校准输出电流检测方法。

背景技术

目前市场端集成功率级(DrMOS)产品所广泛采用的电流检测(IMON)技术有两种，第一种方式称为Rds(on)(MOS器件源漏导通电阻)电流检测，原理如图1所示。该方式利用电流流经功率器件导通电阻所产生的压降进行电流检测，在内部进行电压放大并还原出电感电流(即输出电流)波形(Inductor-current emulation)。根据实际需求，可以同时采样高低两侧开关的电流数据，也可以只采样一侧的电流数据，再根据电感电流连续的特性对另半周期的电流数据进行还原。但由于Rds(on)并不是常数，其值受到多种因素影响，在实际应用中需要对Rds(on)进行补偿。特别是考虑到Rds(on)在全温度范围内变化高达±33％～50％，因此必须对Rds(on)进行温度补偿，这就要求对MOS器件的温度特性进行精确建模，此外，Rds(on)检测精度仍然受到MOS批次Rds(on)变化影响，需要在成品阶段进行修调和校准。

另一种方式称为电感器DCR电流检测，原理如图2所示，其中RC网络的简单计算公式为：RC＝L/DCR，其中DCR为电感的直流电阻。此时电容C两端的电压将与电感电流成正比。该方式作为一种不引入额外开销的电流检测方式，其性能只能说是差强人意。从精度方面考虑，通常电感器的DCR变化范围较宽，±10％是很常见的散差范围。而使用低ESR电感器时，DCR检测方式的精度将会进一步下降。另外，在实际应用中电感器会发热，DCR会随温度而变化，因此同样有必要通过温度检测来对DCR进行补偿。DCR检测对印制板布局(PCBLayout)的要求比较高。

此外，在开关电源应用中，还有两种电流检测方式，分别为检测电阻检测以及检测晶体管(SenseFET)检测。检测电阻通常为低感量、高精度的毫欧电阻。相比前述方案，检测电阻方案误差最小，温度系数也非常低。但引入串联检测电阻会产生额外的功耗，并可能增加解决方案成本。另外，精密检测电阻检测对印制板布局(PCB Layout)的要求也比较高。SenseFET技术利用与主功率管匹配的Dummy管进行电流采样，其中采样Dummy管以普通单元管的形式包含在主功率管中。该技术可以几乎可以完全消除温漂、工艺梯度以及产品批次间偏差的影响。由于SenseFET技术要求对主功率管与Dummy管进行单片集成以保持严格匹配，对于VDMOS器件，基于其垂直结构制作SenseFET，工艺相对复杂，且受限于VDMOS分布式导电电流路径(串联体电阻)影响，很难实现严格匹配。因此SesenFET技术很难应用于采用VDMOS的DrMOS产品中。

如何提供一种新型集成功率级，是一个急需解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种集成自校准输出电流检测功能的集成功率级，从而克服现有技术的不足。

本发明的另一目的在于提供一种集成功率级的自校准输出电流检测方法。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：一种集成功率级，包括高侧开关、低侧开关和驱动电路，所述高侧开关采用LDMOS器件，所述低侧开关采用LDMOS器件或VDMOS器件，且所述高侧开关与驱动电路集成用同一个第一管芯，所述低侧开关外接于第一管芯之外形成分立器件，或者所述低侧开关作为第二管芯与高侧开关及驱动电路所在的第一管芯形成双管芯合封。