1 引言

20世纪70年代出现了世界性的能源危机，电力电子技术实现对电能的高效能变换和控制，其发展为节约能源做出了巨大贡献。在电能传输与转换（包括绿色电源产品）中，如何减少能源损耗已成为很重要的研究方向。80年代，新型功率mos器件和以其为基础的灵巧功率集成电路（smart power integrated circuit，spic）随着微电子技术的进步迅速发展起来，spic把控制集成电路与功率mos器件做在同一颗芯片上^[1]，具有低成本，高效率，高可靠性等优点，baliga曾提出spic的发展将会引起第二次电子革命。

spic集控制逻辑、保护电路、功率器件于一体，如图1所示，在很多领域如电机驱动器，电子镇流器，dc－dc转换器，功率因数校正器，开关电源等都有应用，并体现出了明显的优势。

由于保护电路集成于器件内，可以大大提高spic的可靠性。其中，功率器件的过流保护是非常重要一部分。通常功率器件的电流检测有以下几种方法：

在输出回路中串接电阻^[2] 此方法优点是电流检测准确，但是由于输出电流很大，则在检测电流上有很大的功率损耗。

r_ds检测 此方法利用mos器件导通时工作于线性区，可以当作有源电阻。此方法虽可以内部集成，但是由于r_ds随工作条件和外界环境条件（如温度等）的变化而有很大的检测误差。

在输出回路中加入互感线圈 虽然比串联电阻减少了功率损耗，但也是成本很高的一种办法。

sensefet的方法^[2－4] sensefet感知电流方法的思想来源于电流镜。相比其他方法有很多优势，如可完全集成，损耗功耗小，相对准确等，是spic中较常使用的方法。

2 sensefet方法检测电流的工作原理

用sensefet进行电流检测，即是用sensefet与功率器件主体（以下称main fet）并联，图2为此方法的示意图，图中kelvin线表示考虑了电路中的电流流过金属线造成的电压差的影响^[5]。通常sensefet的宽度远小于mainfet的栅宽，比例越小，功耗越小，但是电流检测准确度也会降低，因此要在功耗和准确度之间取合适的值，通常取n＝1：1 500，功率mos是许多单元并联构成，电流完全按照单元数多少来分配，如果假设v_sense很小，可以忽略其对sensefet源极电位s’与main fet的源极s的电位差，那么在sensefet上流过的电流可近似为功率器件电流的1/n，用此方法进行电流检测的过流保护电路^[6]如图3所示。

图3中r_sense上得到的反映电流变化的电压v_sense，经过放大得到电压v，再与基准电压进行比较，如果电流超过额定值，保护电路将输出保护信号protect signal来关断功率器件。

3 影响电流检测准确性的原因分析

从以上分析可知，电流感知的准确度直接影响过流保护的输出是否会有误操作，那么怎样才能准确地检测功率器件的电流呢？下面将对可能引起电流感知误差的因素进行详细的分析，使设计工程师在设计时考虑如何降低这样因素对电流检测的影响，从而得到更加准确的电流检测电路。

在功率器件的工作过程中，从静态和动态2方面来分析影响电流检测准确性的原因，静态工作时，主要有以下几个方面：

（1）源极连线电阻和pad电阻的不同，也就是mainfet的大电流流过金属线产生的压降与sensefet不同造成的误差，此处可用kelvin连线降低该误差。

（2）电流比例因子n的变化，如果不能忽略r_sense的大小，那么sensefet源极电位s’与main fet的源极s的电位差将使比例因子n’变大^[7]，见图2所示，工作在线性区的sensefet电阻见公式（1）：

r_s＝l/wμc_os（v_gs－v_t） （1）

由于r_sense的加入，n’变化为公式（2）所示，比n有所增加。

（3）温度变化引起的电流检测的误差：由于温度的变