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.
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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