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CN110412342A - 一种快速电流检测电路 - Google Patents

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CN110412342A
CN110412342A CN201910805841.2A CN201910805841A CN110412342A CN 110412342 A CN110412342 A CN 110412342A CN 201910805841 A CN201910805841 A CN 201910805841A CN 110412342 A CN110412342 A CN 110412342A
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刘晓琳
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Chengdu Silicon Energy Technology Co Ltd
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    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
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Abstract

一种快速电流检测电路，包括第一三极管、第二三极管、第三三极管、第一电流源、第二电流源、第三电流源、第一电阻、第二电阻和使能管，第一电阻的一端作为快速电流检测电路的输入端，其另一端连接第一三极管的发射极；第二三极管的基极连接第一三级管的基极和集电极以及第一电流源，其发射极连接参考电流并通过第二电阻后接地，其集电极连接第三三极管的基极和第二电流源；第三三极管的集电极作为快速电流检测电路的输出端并连接第三电流源，其发射极接地；使能管接在快速电流检测电路的输出端和地之间，其控制端连接使能信号。第一级采用三极管发射极输入比较器结构，具有快速和易调节的特点，第二级采用三级管构成放大结构，进一步提升了速度。

Description

一种快速电流检测电路
技术领域
本发明属于电子电路技术领域，具体涉及一种电流检测电路。
背景技术
在电子电路中，电流检测电路是一种重要的电路。电流检测电路的作用是，对输出电流进行检测，当输出电流大于一定值时，输出一个标志信号，进而通过主环对输出电流做出调整，防止输出电流过高，模拟电路中被广泛应用。
由于电流检测电路一般应用在过流检测模块中防止输出电流过高，因此电流检测模块需要有非常快的反应速度，以便于快速检测到输出电流的变化并及时产生过流的标志信号。传统的电流检测电路通常采用电流转电压进行电流比较，且都是采用栅极输入的方式，速度一般较慢，当产生过流的标志信号时，输出电流已经大于预设的过流限，从而使得电路的可靠性降低。
发明内容
针对上述传统电流检测电路存在的速度慢的不足之处，本发明提出了一种快速电流检测电路，通过三极管发射极输入比较器以及第二级的三极管放大，使得电流检测速度大大提高。
本发明的技术方案为：
一种快速电流检测电路，包括第一三极管、第二三极管、第三三极管、第一电流源、第二电流源、第三电流源、第一电阻、第二电阻和使能管，其中第一电流源和第二电流源的电流值相等；
第一电阻的一端作为所述快速电流检测电路的输入端，其另一端连接第一三极管的发射极；
第二三极管的基极连接第一三级管的基极和集电极以及第一电流源，其发射极连接参考电流并通过第二电阻后接地，其集电极连接第三三极管的基极和第二电流源；
第三三极管的集电极作为所述快速电流检测电路的输出端并连接第三电流源，其发射极接地；
使能管接在所述快速电流检测电路的输出端和地之间，其控制端连接使能信号。
具体的，所述第三电流源与第一电流源的电流比为4:1。
具体的，所述第一三极管和第二三极管的基极还设置有辅助电流源。
本发明的有益效果为：本发明提出的电流检测电路，第一级采用三极管发射极输入比较器结构，相比传统的栅端输入比较器具有更快的比较速度；采用三极管和电阻结合构成比较结构，比较点易于调节；第二级同样由三级管构成放大结构，进一步提升了速度。
附图说明
图1为本发明提出的一种快速电流检测电路的结构示意图。
图2为本发明提出的一种快速电流检测电路在整个芯片层次TOP上的PIN脚示意图。
图3为本发明提出的一种快速电流检测电路在实施例中增加辅助电流源β-helper时的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的阐述。
本发明提出的电流检测电路，第一级采用三极管发射极输入比较器结构，相比传统的栅端输入比较器具有更快的比较速度，另外采用三极管和电阻结合构成的比较结构具有易于调节的比较点，通过电阻配置的方式，更方便设置翻转点，电流检测的检测点也更低，可以为负。如图1所示，本发明中第一级包括第一三极管Q1、第二三极管Q2、第一电流源、第二电流源、第一电阻R1和第二电阻R2，其中为了保证准确性需要将第一电流源和第二电流源的电流值设置为相等，本实施例中第一电流源、第二电流源的电流值都设置为偏置电流I。第一电阻R1的一端作为快速电流检测电路的输入端，其另一端连接第一三极管Q1的发射极；第二三极管Q2的基极连接第一三级管Q1的基极和集电极以及第一电流源，其发射极连接参考电流IC并通过第二电阻R2后接地，其集电极连接第三三极管Q3的基极和第二电流源。第一电阻R1一端作为电流检测电路的输入PIN脚，连接输入信号VS，参考电流IC用于设置电流检测电路的比较点。
本发明提出的电流检测电路，第二级同样由三级管构成放大结构，比常规放大结构的速度更快。如图1所示，本发明中第二级包括第三三极管Q3、第三电流源和使能管MS，第三三极管Q3的集电极作为快速电流检测电路的输出端输出电流检测电路的输出信号FLAG并连接第三电流源，其发射极接地；使能管MS接在快速电流检测电路的输出端和地之间，其控制端连接使能信号EN。本实施例中使能管MS选择NMOS管，使能管漏极连接快速电流检测电路的输出端，源极接地，栅极连接使能信号EN。
图2所示是本发明提出的一种快速电流检测电路在整个芯片层次TOP上的PIN脚示意图，其中POWER MOS为功率管，RS为采样电阻，接在功率管的源端和地之间，采样电阻两端电压VS即输入到本发明提出的电流检测电路输入PIN脚的信号，流过功率管的电流IO为要检测的输出电流。
本发明提出的电流检测电路的工作原理如下：
由图1可知，流过第二三极管Q2的电流IQ2为：
其中IR2为流过第二电阻R2的电流，为了方便计算令R1＝R2＝R。对于第三三极管Q3的基极而言，当IQ2小于第二电流源的电流值即偏置电流I时，有电流流入第三三极管Q3的基极，由于第三三极管Q3的电流放大系数β值很大，因此电流检测电路的输出信号FLAG为低；当IQ2大于第二电流源I时，即
时，不再有电流流入第三三极管Q3的基极，第三三极管Q3的集电极电流迅速降为零，从而使得电流检测电路的输出信号FLAG翻高，一些实施例中设置第三三极管Q3上方的第三电流源的电流值为4I，可以加快FLAG的翻高过程，同样的第三电流源也可以设置为与第一电流源的其他比例。解式(2)有，当VS>RIC时，电流检测电路的输出信号FLAG翻高。
图2所示为实际应用中，输入引脚VS电压的产生方式，由于I0远远大于偏置电流I，所以由图2可知，VS＝IORS，则电流检测电路的标志信号产生条件为：
由于第三三极管Q3的β值很大，因此当IO超过预设的比较点时，第三三极管Q3的发射极电流将迅速降为零，而后第三电流源通过一个较大的电流4I快速将FLAG信号拉至高电平，从而使得本发明的电流检测电路的快速提升。参考电流IC由外部提供，根据式(3)可知，电流限的数值可以通过调整第二三极管Q2发射极引脚处的参考电流IC进行灵活配置。
为了消除基极电流带来的检测误差，一些实施例中还在第一三极管Q1和第二三极管Q2的基极处设置了辅助电流源β-helper结构，如图3所示。
本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种快速电流检测电路，其特征在于，包括第一三极管、第二三极管、第三三极管、第一电流源、第二电流源、第三电流源、第一电阻、第二电阻和使能管，其中第一电流源和第二电流源的电流值相等；
第一电阻的一端作为所述快速电流检测电路的输入端，其另一端连接第一三极管的发射极；
第二三极管的基极连接第一三级管的基极和集电极以及第一电流源，其发射极连接参考电流并通过第二电阻后接地，其集电极连接第三三极管的基极和第二电流源；
第三三极管的集电极作为所述快速电流检测电路的输出端并连接第三电流源，其发射极接地；
使能管接在所述快速电流检测电路的输出端和地之间，其控制端连接使能信号。
2.根据权利要求1所述的一种快速电流检测电路，其特征在于，所述第三电流源与第一电流源的电流比为4:1。
3.根据权利要求1或2所述的一种快速电流检测电路，其特征在于，所述第一三极管和第二三极管的基极还设置有辅助电流源。
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