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CN110007124A - 一种高线性度的自举电压检测电路及其检测方法 - Google Patents

一种高线性度的自举电压检测电路及其检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及集成电路技术领域，公开了一种高线性度的自举电压检测电路。包括原始采样电流产生电路、非线性因子补偿电流产生电路和采样电压产生电路；所述原始采样电流产生电路产生采样电流；通过非线性因子补偿电流产生电路产生补偿电流；将采样电流和补偿电流均输入采样电压产生电路，并使补偿电流I2抵消采样电流I1中的非线性部分，获取检测电压。采用本发明的技术方案，加入了另一路具有相同非线性因子的补偿电流，消除原始采样电流的非线性影响，提高了采样的线性度，即提高了检测精度。

Description

一种高线性度的自举电压检测电路及其检测方法
技术领域
本发明涉及集成电路技术领域，特别是一种高线性度的自举电压检测电路及其检测方法。
背景技术
在有自举电容的电路中，需要检测自举电容两端电压以确定自举电压是否足够，用于其过压或欠压保护。现有的自举电压检测电路通常是自举电容两端压差减去一个MOS管的栅源电压后，除以一个电阻得到一个电流并将其镜像，该电流会随着自举电容两端压差的增加而增加，从而该电流可以作为一个检测自举电压的指标，即
电流I1＝[(VBST-VSW)-VSGP1]/R1
其中I1为采样电流，VBST-VSW为自举电容两端的压差，VSGP1为MOS管MP1导通时的栅源电压差，电流I1与自举电压呈正相关性，VBST-VSW增大时，I1也会增大。I1作为采样电流，流经Rsense并产生电压VBST_SENSE，该电压即为检测电压。但由于VSGP1会随着I1变化而变化，因此I1与VBST-VSW之间并不是严格的线性关系，因此上式的检测方法存在非线性的影响因素，这种线性度不高的检测方式会影响检测精度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供了一种高线性度的自举电压检测电路及其检测方法。
本发明采用的技术方案如下：一种高线性度的自举电压检测电路，包括原始采样电流产生电路、非线性因子补偿电流产生电路和采样电压产生电路；
所述原始采样电流产生电路包括第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、第一电阻和第三电阻，所述第一PMOS管和第二PMOS管的栅极连接，所述第一PMOS管和第二PMOS管的源极均连接到自举电容BST端，所述第一PMOS管的漏极和栅极短接，所述第一PMOS管的漏极连接第一电阻，所述第一电阻分别连接自举电容SW端和第三电阻，所述第三电阻连接第三PMOS管的栅极，所述第二PMOS管的漏极连接到第三PMOS管的源极；
所述非线性因子补偿电流产生电路包括第四PMOS管、第五PMOS管、第六PMOS管、第一NMOS管、第二电阻、第四电阻和偏置电流I0，所述第五PMOS管和第六PMOS管的栅极连接，所述第五PMOS管和第六PMOS管的源极分别连接第四PMOS管的漏极和第二电阻，所述第五PMOS管的漏极连接偏置电流I0,所述偏置电流I0和第六PMOS管的漏极连接在采样电压产生电路两端将产生的补偿电流传输给采样电压产生电路，所述第四PMOS管的源极、第二电阻和第四电阻均连接至供电电源VDD，所述第四电阻连接第一NMOS管的栅极，所述第一NMOS管的漏极连接第三PMOS管的漏极。所述第一NMOS管的源极将采样电流传输给采样电压产生电路。
进一步的，所述采样电压产生电路包括电阻Rsense，以及和电阻Rsense并联的滤波电路，所述滤波电路包括串联的第五电阻和第一电容。
进一步的，所述高线性度的自举电压检测电路还包括第二滤波电容和第三滤波电容，所述第二滤波电容与第六PMOS管的栅极和第二电阻并联，所述第三滤波电容与第二PMOS管的栅极和源极并联。
本发明还公开了基于上述高线性度的自举电压检测电路的检测方法，包括：通过原始采样电流产生电路产生采样电流I1,；通过非线性因子补偿电流产生电路产生补偿电流I2；将采样电流I1和补偿电流I2均输入采样电压产生电路，设置非线性因子补偿电流产生电路中的偏置电流I0，并使第一电阻和第二电阻匹配，第一PMOS管和第四PMOS管匹配，使补偿电流I2抵消采样电流I1中的非线性部分，获取检测电压。
与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：采用本发明的技术方案，加入了另一路具有相同非线性因子的补偿电流，消除原始采样电流的非线性影响，提高了采样的线性度，即提高了检测精度。
附图说明
图1为本发明高线性度的自举电压检测电路的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
自举电压检测方式的主要思路是利用欧姆定律，通过压差除以电阻，得到的电流镜像出来后作为采样指标。由于要采用电流镜，引入的MOS管的电压为采样带来了非线性，根据本发明的高线性度的自举电压检测电路的消除原非线性的影响。
如图1所示的，一种高线性度的自举电压检测电路，包括原始采样电流产生电路、非线性因子补偿电流产生电路和采样电压产生电路；
所述原始采样电流产生电路包括第一PMOS管MP1、第二PMOS管MP2、第三PMOS管MP3、第一电阻R1和第三电阻R3，所述第一PMOS管MP1和第二PMOS管MP2的栅极连接，所述第一PMOS管MP1和第二PMOS管MP2的源极均连接到自举电容BST端(自举电容的两端分别为BST端和SW端)，所述第一PMOS管MP1的漏极和栅极短接，所述第一PMOS管MP1的漏极连接第一电阻R1，所述第一电阻R1分别连接自举电容SW端和第三电阻R3，所述第三电阻R3连接第三PMOS管MP3的栅极，所述第二PMOS管MP2的漏极连接到第三PMOS管MP3的源极；
所述非线性因子补偿电流产生电路包括第四PMOS管MP4、第五PMOS管MP5、第六PMOS管MP6、第一NMOS管MN1、第二电阻R2、第四电阻R4和偏置电流I0，所述第五PMOS管MP5和第六PMOS管MP6的栅极连接，所述第五PMOS管MP5和第六PMOS管MP6的源极分别连接第四PMOS管MP4的漏极和第二电阻R2，所述第五PMOS管MP5的漏极连接偏置电流I0,所述偏置电流I0和第六PMOS管MP6的漏极连接在采样电压产生电路两端将产生的补偿电流I2传输给采样电压产生电路，所述第四PMOS管MP4的源极、第二电阻R2和第四电阻R4均连接至供电电源VDD，所述第四电阻R4连接第一NMOS管MN1的栅极，所述第一NMOS管MN1的漏极连接第三PMOS管MP3的漏极，所述第一NMOS管MN1的源极，将原始采样电流产生电路的采样电流I1传输给采样电压产生电路。采样电压产生电路获得两路电流，一路是原始采样电流原始采样电流I1，一路是另外加入的非线性因子的补偿电流I2，补偿电流I2将原始采样电流I1中的非线性部分。
作为优选的实施例，所述采样电压产生电路包括电阻Rsense，以及和电阻Rsense并联的滤波电路，所述滤波电路包括串联的第五电阻R5和第一电容C1。采样电流I1和补偿电流I2流经电阻Rsense。
作为优选的实施例，所述高线性度的自举电压检测电路还包括第二滤波电容C2和第三滤波电容C3，所述第二滤波电容与第六PMOS管MP6的栅极和第二电阻R2并联，所述第三滤波电容C3与第二PMOS管MP2的栅极和源极并联，进行滤波处理。
基于上述高线性度的自举电压检测电路的检测方法，包括：通过原始采样电流产生电路产生采样电流I1,I1＝[(VBST-VSW)-VSGP1]/R1；其中VBST-VSW为自举电容两端的电压，所述VSGP1为第一PMOS管MP1的栅源电压；通过非线性因子补偿电流产生电路产生补偿电流I2；I2＝(VSGP5+VSGP4-VSGP6)/R2＝(VSGP4)/R2，其中VSGP5、VSGP4、VSGP6分别为第五PMOS管MP5、第四PMOS管MP4、第六PMOS管MP6的栅源电压；将采样电流I1和补偿电流I2均输入采样电压产生电路，设置非线性因子补偿电流产生电路中的偏置电流I0，并使第一电阻R1和第二电阻R2匹配，第一PMOS管MP1和第四PMOS管MP4匹配，可以使I2＝(VSGP4)/R2＝VSGP1/R1。同时，Isense＝I1+I2＝(VBST-VSW)/R1-VSGP1/R1+VSGP4/R2＝(VBST-VSW)/R1；由上式可见，该结构得到的采样电流Isense与自举电容两端压差VBST-VSW呈正比，其在Rsense上产生的电压VBST_SENSE拥有良好的线性关系，因此对自举电压的检测能更加精确。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。如果本领域技术人员，在不脱离本发明的精神所做的非实质性改变或改进，都应该属于本发明权利要求保护的范围。

Claims (4)

1.一种高线性度的自举电压检测电路，其特征在于，包括原始采样电流产生电路、非线性因子补偿电流产生电路和采样电压产生电路；
所述原始采样电流产生电路包括第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、第一电阻和第三电阻，所述第一PMOS管和第二PMOS管的栅极连接，所述第一PMOS管和第二PMOS管的源极均连接到自举电容BST端，所述第一PMOS管的漏极和栅极短接，所述第一PMOS管的漏极连接第一电阻，所述第一电阻分别连接自举电容SW端和第三电阻，所述第三电阻连接第三PMOS管的栅极，所述第二PMOS管的漏极连接到第三PMOS管的源极；
所述非线性因子补偿电流产生电路包括第四PMOS管、第五PMOS管、第六PMOS管、第一NMOS管、第二电阻、第四电阻和偏置电流I0，所述第五PMOS管和第六PMOS管的栅极连接，所述第五PMOS管和第六PMOS管的源极分别连接第四PMOS管的漏极和第二电阻，所述第五PMOS管的漏极连接偏置电流I0,所述偏置电流I0和第六PMOS管的漏极连接在采样电压产生电路两端将产生的补偿电流传输给采样电压产生电路，所述第四PMOS管的源极、第二电阻和第四电阻均连接至供电电源VDD，所述第四电阻连接第一NMOS管的栅极，所述第一NMOS管的漏极连接第三PMOS管的漏极，所述第一NMOS管的源极将采样电流传输给采样电压产生电路。
2.如权利要求1所述的高线性度的自举电压检测电路，其特征在于，所述采样电压产生电路包括电阻Rsense，以及和电阻Rsense并联的滤波电路，所述滤波电路包括串联的第五电阻和第一电容。
3.如权利要求2所述的高线性度的自举电压检测电路，其特征在于，所述高线性度的自举电压检测电路还包括第二滤波电容和第三滤波电容，所述第二滤波电容与第六PMOS管的栅极和第二电阻并联，所述第三滤波电容与第二PMOS管的栅极和源极并联。
4.如权利要求1所述的高线性度的自举电压检测电路的检测方法，其特征在于，包括：通过原始采样电流产生电路产生采样电流I1,；通过非线性因子补偿电流产生电路产生补偿电流I2；将采样电流I1和补偿电流I2均输入采样电压产生电路，设置非线性因子补偿电流产生电路中的偏置电流I0，并使第一电阻和第二电阻匹配，第一PMOS管和第四PMOS管匹配，使补偿电流I2抵消采样电流I1中的非线性部分，获取检测电压。
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