[发明专利]适用于低电压供电的无运放高精度电流采样电路

摘要

电流采样电路广泛应用于各种以电流为媒介的集成电路之中，随着集成电路工艺水平的不断提高，供电电压不断下降，传统的电流采样结构已经不再适用于低电压供电的集成电路类应用。本发明公开了一种用于开关电源控制回路的高精度电流采样电路，利用电流镜结构代替了运算放大器，简化了电路结构，利用微安级的固定偏置提高了电流采样电路的响应速度，并对由固定偏置引入的采样误差进行了主动修正，提高了采样精度。电路由主体结构、基本偏置、电流-电压采样输出、固定偏置补偿、电流管与采样开关和外部负载六个部分组成。

主权项

1、一种电路结构，包括：针对低电压供电系统中高精度电流采样的需求，利用电流镜的电流精确复制能力，将被采样器件的漏、源、栅的电位精确复制到采样(MOS)管上，通过比例电流在固定电阻上产生的压降来拾取待测电流的比例电压，实现精确的电流采样，其特征在于：采样开关由挂接在电流管(MP1)上的开关管(MS1)构成，电流管(MP1)的源极接电源(VDD)，漏极链接开关管(MS1)的源极，并连接到外部负载，开关管(MS1)的栅极连接电流管(MP1)的栅极，并接受开关信号(Q)的控制；外部负载由电感(L)、续流管(MN1)、电容(C)和实际负载(RL)组成，其中续流管(MN1)的源极接地，栅极接控制信号(Q)，漏极接电流管(MP1)的电流输入，并连接到电感(L)的一端，电感的另一端连接电容(C)的一端和实际负载(RL)的输入端，电容(C)和实际负载(RL)的另一端接地；基本偏置电路由电流源(IS1)和电流管(MN2)组成，电流源(IS1)的输入端接电源，输出端与电流管(MN2)的漏极和栅极相连，电流管(MN2)的源极接地，电流管(MN2)的栅极作为基本偏置电位的输出；主体电路结构由尾限流偏置管(MN3)和(MN4)、全镜像结构(MP4)和(MP5)、电流采样管(MP2)和(MP3)组成，其中(MN3)和(MN4)分别与基本偏置电路中的(MN2)管构成电流镜，(MN3)管的源极接地，栅极接(MN2)管的栅极和(MN4)管的栅极，漏极连接(MP4)的栅极、漏极以及(MP5)的栅极，(MN4)管的源极接地，漏极连接(MP5)的漏极，电流采样管(MP2)的源极接电源(VDD)，栅极接地，漏极接到(MP4)的源极和电流开关管(MS1)的漏极，电流采样管(MP3)的源极接电源(VDD)，栅极接地，漏极接到(MP5)的源极，并作为采样电流的输出；固定偏置补偿由电流源(IS2)构成，其输入接电源(VDD)，输出接主体电路的采样电流输出和电流-电压采样输出电路的输入；电流-电压采样输出电路由负载管(MR)和采样电阻(R)组成，其中负载管(MR)的漏极接主体电路的采样电流输出，栅极接(MP5)的漏极，源极接采样电阻(R)并作为最终的采样电压输出，采样电阻(R)的另一端接地。