双向电流传感器.pdf

双向电流传感器电路可以被配置以使用功率调节器输出级的第一晶体管和第二晶体管生成负载电流的缩放版本，所述第二晶体管是所述第一晶体管的镜像或缩放版本。微调电路可以被提供以在电流吸收或电流发起调节下校正增益误差。在一个示例中，双向电流传感器电路可经配置以检测用于操作热电元件的电流信号的极性或幅值。

权利要求书
1.  一种双向电流传感器电路，以感测包括第一和第二晶体管的互补输出电路的电流，所述第一和第二晶体管经配置以在输出节点提供或接收负载电流，所述负载电流包括在相应第一或第二参考节点通过相应第一或第二晶体管的第一或第二电流，所述电流传感器电路包括：
第一镜像晶体管，耦接在该第一参考点和一像节点之间，第一镜像晶体管包括第一晶体管的缩放版本；
第二镜像晶体管，耦接在所述镜像节点和第二参考点之间，第二镜像晶体管包含所述第二晶体管的缩放版本；和
缓冲电路，当在输出节点和所述镜像节点的电压是大约相同的幅度时，被配置为提供指示负载电流的信号。

2.  根据权利要求1所述的电流传感器电路，包括热电加热或冷却设备，经以在输出节点提供或接收负载电流，其中，所述负载电流的第一极性对应于所述TEC设备的加热模式，以及其中负载电流的第二极性对应于所述TEC设备的冷却模式。

3.  根据权利要求1所述的电流传感器电路，其中，所述缓冲器电路包括：具有差分输入端子的放大器电路，其分别耦合到所述输出节点和镜像节点，其中，所述放大器电路包括被配置为提供第一电流信号的第一放大器输出，所述第一电流信号指示负载电流。

4.  根据权利要求3所述的电流传感器电路，其中，所述放大器电路的第一放大器输出经配置以吸收或提供第一电流信号，它表示了负载电流的幅值并指示负载电流的极性。

5.  根据权利要求3所述的电流传感器电路，其中，所述放大器电路的第一放大器输出耦合到所述镜像节点和差分输入端之一，并且其中，所 述放大器电路的第一放大器输出经配置以吸收或供给对应于在所述第一和第二镜像晶体管的电流之间差的第一电流信号。

6.  根据权利要求3所述的电流传感器电路，其中，所述放大器电路的第一放大器输出耦合到所述镜像节点和差分输入端子之一，并且其中所述放大器电路包括被配置为提供第二电流信号的第二放大器输出，所述第二电流信号成比例于所述第一电流信号并正比于负载电流。

7.  根据权利要求3所述的电流传感器电路，包括电流-电压转换器电路，其中所述放大器电路包括经配置为提供第二电流信号到所述电流-电压转换器电路的第二放大器输出，并且其中所述电流-电压转换器电路被配置为提供电压信号，它表示负载电流的幅值或极性的至少一个。

8.  根据权利要求1所述的电流传感器电路，包括一个第二放大电路，所述第二放大器电路包括第一和第二输入端和经配置以提供指示所述负载电流的电压信号的第三放大器输出，以及其中，所述第一输入端经配置以从缓冲器电路接收指示负载电流的信号，并且其中所述第二输入端被配置为接收参考电压信号。

9.  根据权利要求8所述的电流传感器电路，其中，所述第三放大器的输出和第二放大器的输入端之一之间的反馈电路，所述反馈电路包括电阻器。

10.  根据权利要求9所述的电流传感器电路，包括微调电路，其中，所述微调电路经配置以使用关于负载电流的极性信息更新反馈电路中的电阻器的电阻。

11.  根据权利要求9所述的电流传感器电路，包括微调电路，其中，所述微调电路经配置以使用从缓冲器电路的信息更新反馈电路中的电阻器的电阻；
其中，所述第一和第二镜像晶体管、所述缓冲电路、所述第二放大器电路、所述反馈电路和所述微调电路包括集成电路的部分。

12.  根据权利要求1所述的电流传感器电路，其中互补输出电路中的所述第一镜像晶体管和第一晶体管被集成在共同电路上并由第一比例进行缩放，以及其中，互补输出电路上的第二镜像晶体管和第二晶体管被集成在共同电路上并由第二比例进行缩放。

13.  根据权利要求12所述的电流传感器的电路，其中，所述第一晶体管、所述第一镜像晶体管，所述第二晶体管、所述第二镜像晶体管的至少一个被配置为提供一个分步输出来平衡所述第一和第二比例。

14.  一种包括一个双向电流传感器电路的温度调节系统，所述温度调节系统包括：
线性调节器电路，其包括具有第一和第二晶体管的互补输出电路级，所述第一和第二晶体管经配置以在热电加热或冷却设备的第一电源端子吸收或供给负载电流，所述负载电流包括从相应第一或第二参考节点通过第一或第二晶体管的相应一个到所述第一电源端子的相应第一或第二电流；
具有第一和第二开关的降压调节器电路，所述第一和第二开关经配置以在所述热电识别的第二电源端子吸收或供给负载电流的一部分，所述负载电流包括从相应第一或第二参考节点通过第一或第二开关的相应一个到所述第二电源端子的第三或第四电流；和
电流传感器电路，包括：
第一镜像晶体管，耦接在该第一参考点和一像节点之间，第一镜像晶体管包括第一晶体管的缩放版本；
第二镜像晶体管，耦接在所述镜像节点和第二参考点之间，第二镜像晶体管包含所述第二晶体管的缩放版本；和
缓冲电路，其具有分别耦合到所述镜像节点和热电元件的第一电源端子的差分输入端，其中，所述缓冲器电路包括被配置为提供电流信号的第一放大器输出，该信号指示负载电流。

15.  根据权利要求14所述的温度调节系统，包括微调电路，所述微调电路被配置以使用关于指示负载电流的电流信号的缓冲电路的信息而更新输出电压信号；
其中，所述电流传感器电路包括第二放大器电路，其经配置以接收指示负载电流的电流信号，并且作为响应，在热电设备的所述第一电源端子提供输出表示负载电流的幅值或极性的至少一个的电压信号。

16.  根据权利要求14所述的温度调节系统，其中，所述降压调节器电路是同步降压调节器电路，并且其中，所述线性调节器电路和同步降压调节器电路包括集成电路的部分。

17.  一种使用功率转换电路的互补输出级用于感测负载电流信号幅度或负载电流信号极性的方法，所述方法包括：
驱动在互补输出级的第一和第二晶体管以向输出节点提供负载电流，所述负载电流包括从相应第一或第二参考节点通过第一或第二晶体管的相应一个到相应输出节点的第一或第二电流；
使用分别对应于在互补输出级中的第一和第二晶体管的第一和第二镜像晶体管，提供第一比例负载电流信号；
使用缓冲电路，更新在第一和第二镜像晶体管中至少一个的电压近似于在互补输出级中的第一和第二晶体管中的对应一个的电压；和
利用缓冲器电路提供输出电流信号，其中，所述输出电流信号包括关于负载电流信号幅度和有关负载电流信号极性的信息。

18.  根据权利要求17所述的方法，包括：使用输出电流信号提供关于热电加热和冷却设备的操作状态指示。

19.  根据权利要求17所述的方法，其中提供第一缩放负载电流信号包括：使用作为互补输出级中第一晶体管的缩放副本的第一镜像晶体管，以及使用作为互补输出级中第二晶体管的缩放副本的第二镜像晶体管。

20.  根据权利要求17所述的方法，包括：
提供基于所述缓冲器电路的输出电流信号和参考电压信号的输出电压信号，所述提供输出电压信号使用第二缓冲电路；
在第二缓冲电路的输入端和输出端之间，使用反馈电路提供反馈信号；和
使用关于在负载电流信号极性的改变信息，更新反馈电路的电阻特性；
其中，提供输出电压信号包括：当负载电流具有第一极性时，提供第一电压幅度大于基准电压的幅值，并且其中所述提供的输出电压信号包括：当负载电流具有相反的第二极性时，提供第二电压幅度小于所述基准电压的幅值。

说明书双向电流传感器
技术领域
本文件一般涉及，但不是通过限制方式，经配置以提供关于电信号的极性或幅度的信息的电路。
背景技术
电流传感器电路可以包括经设置以检测电流并提供相应输出信号的一个或多个电路元件，诸如输出电压信号。在一个实施例中，电流传感器电路可经配置以提供输出电压信号，该信号正比于检测到的或测量到的电流信号。电流传感器电路可以被优化，以检测电流信号的幅度或频率的不同范围，或在不同环境条件下进行操作。
电流传感器的示例可包括经配置为电流-电压转换器的电阻器。根据欧姆定律V＝IR，电流I通过电阻R产生电压V。因此，电阻器可对电流信号在特定工作范围上提供基本线性的电压响应。包括电阻器以提供电流-电压变换的电流传感器一般地可以便宜、准确，并且可经配置以测量DC或AC电流信号。然而，基于电阻器的电流传感器可消耗显著量的功率，并且可以在电路路径中引入不必要的阻力。
发明内容
本发明人已经认识到，除其他事项外，所要解决的问题可包括电流传感器电路的改进性能。本发明人已经认识到在一些电流传感应用一种需要，以准确地测量双向电流信号并最小化所测量信号的功率消耗。本发明人已经进一步认识到需要一种电流传感器电路，能精确测量从热电冷却或加热设备(TEC)提供或接收的双向电流，诸如提供有关TEC的操作状态的信息。在示例中，TEC可用来提供用于光学装置的热控制，诸如光收发 器、光纤放大器或一个或多个其它温度敏感元件。热电冷却或加热设备可根据珀尔帖效应进行操作，诸如把热量从设备的一侧面引到另一侧。在示例中，当横跨TEC的两侧施加的电压为正时，TEC可处于冷却模式，并且当施加的电压为负时，TEC可处于加热模式。
本主题可以帮助提供这些或其它问题的解决方案，诸如使用包括互补输出电路的电流传感器电路。互补输出电路可包括经配置以在输出节点提供或接收负载电流的第一和第二晶体管。在互补输出的第一晶体管可以是第一类型(例如，p型)，并且在互补输出的第二晶体管可以是不同的第二类型(例如，n型)。负载电流可以包括在相应的第一或第二参考节点(例如，VDD和/或GND)的各自第一或第二电流，例如通过第一或第二晶体管的相应一个。电流传感器电路可以包括耦接于第一参考节点(例如，VDD)和镜像节点之间的个第一镜像或副本晶体管，以及耦合在镜像节点和第二参考节点之间(如GND)之间的第二镜像或副本晶体管。第一和第二镜像或副本晶体管可以分别是一和第二晶体管的缩放版本。在一个示例中，诸如当在输出节点和镜像节点的电压被驱动至大约相同的电压幅度时，电流传感器电路可以包括经配置以提供信号的缓冲电路，该信号表示负载电流。
在一个示例中，本主题可以通过使用功率转换电路的互补输出级感测负载电流信号幅度或负载电流信号极性而帮助提供上面提到的问题的解决方案。该方法可以包括：驱动第一和第二晶体管，诸如在线性调节器的互补输出级中，以向输出节点提供负载电流。负载电流可以包括从相应的第一或第二参考节点(例如，VDD和/或GND)通过第一或第二晶体管的相应一个到输出节点的相应第一或第二电流。该方法可以包括：使用分别对应于互补输出级中的所述第一和第二晶体管的第一和第二镜像晶体管而提供第一缩放负载电流信号，并且使用缓冲器电路以维持或提供跨越第一和第二镜像晶体管的至少一个的电压为近似横跨互补输出级中的第一和第二晶体管中相应一个的电压。可以使用缓冲电路提供输出电流信号。在一个示例中，输出电流信号可以包括关于负载电流信号幅度和关于负载电流信号极性的信息。在一个示例中，负载电流信号幅度和极性可以提供 关于TEC是否运行在加热或冷却模式的信息。
此概述的目的是提供本专利申请的主题的概述。它并非意在提供本发明的排他性或穷尽的说明。详细的说明是为了提供关于本专利申请的进一步信息。
附图说明
在附图中，附图不一定按比例绘制，相同的标号可以描述不同视图中的相似部件。具有不同字母后缀的标记可以表示类似的组件的不同实例附图一般地以举例的方式(而不是通过限制方式)示出在本文中所讨论的各种实施例。
图1一般地示出可以包括热系统的示例。
图2一般地示出可以包括用于热系统的控制电路的示例。
图3一般地示出可以包括功率调节电路的示例。
图4一般地示出可以包括电流传感器电路的示例。
图5一般地示出可以包括电流传感器电路和微调电路的示例。
图6一般地示出可以包括电流传感器电路和微调电路的示例。
图7一般地示出可以包括提供按比例缩放的电流输出信号的示例。
具体实施方式
双向电流传感器电路可经配置以提供电压信号或电流信号，该信号指示负载电流的一个或多个特性。例如，电流传感器电路可以提供关于负载电流的频率、幅值、极性或相位的信息。电流传感器电路可经配置以消耗负载电流的最小量功率，以减少功率损耗和负载效应。在一个示例中，电流传感器电路可经配置以提供基本上正比于负载电流的输出信号。
某些设备可以使用具有不同特性的电流信号进行操作，诸如不同大小或极性。例如，热电加热或冷却设备(TEC)可经配置以响应于具有第一量值和第一极性的电流信号而在第一方向以第一速率传递热量，并且所述TEC可经配置以响应于具有第二量值和第二极性的电流信号而在第二方 向以第二速率传递热量。在一个示例中，电流传感器电路可经配置以提供关于TEC的操作状态的信息。例如，电流传感器电路可以提供指示所述TEC是否处于加热模式、冷却模式或关闭模式的输出电压信号，并且可以进一步提供指示TEC加热或冷却的大小或速度的输出电压信号。
图1一般地示出热系统100。热系统100可包括TEC 102、控制电路110、热负荷105以及散热器109。在一个示例中，电流传感器电路可以与或集成在控制电路110中使用。在一个示例中，控制电路110可以包括一个或多个功率放大器(诸如，FET)，经配置以驱动TEC 102。控制电压输入信号VSET可以被提供给控制电路110。响应于VSET，控制电路110可以提供负载电流IO，其经配置以维持或调整TEC 102的加热或冷却模式，如以在指定的温度下维持热负荷105。散热器109可以被提供以平滑在加热和冷却之间的转换。当热负荷105被驱动到较低温度时，散热器109可经配置以充当热能水槽，或者当热负荷105被驱动到更高温度时，散热器109可经配置以用作热能来源。在一个示例中，控制电压输入信号VSET可以由数字-模拟转换器电路生成，它是热系统的温度控制反馈回路的一部分。
热系统100可以包括温度传感器107，其经配置以提供温度信号TS到控制电路110。控制电路110可以接收TS，并且作为响应，保持或调节负载电流IO。在一个实施例中，除其他事项外，控制电路110包括：比较TS和参考信号的比较器电路，经配置以提供关于TS和参考信号之间的差异信息的误差校正信号发生器，和经配置以产生负载电流IO的电流信号发生器。
在一个示例中，一个或多个检测元件可经配置以感测关于IO的信息，诸如可替换地或另外使用温度传感器107。感测元件可包括电阻器，诸如与负载串联放置，或感测组件可以包括热敏电阻、铂RTD或可经配置以感测温度或温度变化的其它组件，并作为响应，提供温度信号TS。在一个示例中，关于来自感测元件的电压信号中的信息可用来提供关于温度的信息，例如，以提供关于TEC 102的加热或冷却状态的信息。控制回路可以围绕感测组件和TEC 102封闭，以及关于跨越感测组件的测得电压信号的信息，诸如相对于参考信号，可用于更新TEC 102的操作状态。在一些示 例中，热循环可以使用运算放大器进行提供，诸如与数字-模拟转换器电路或可调电阻等一起，以设定控制温度。热循环也可以数字地实现，诸如利用精密的模拟-数字转换器电路以接收来自感测组件的信息，微控制器以实施控制算法，和数字-模拟转换器电路以提供合适信号给控制电路110。
图2一般地示出可包括控制电路110和TEC 102的示例200。控制电路110可以包括一个或多个功率调节电路。在一个示例中，控制电路110包括从电源VDD可操作的第一功率调节器电路111。控制电路110可以包括从同一电源VDD可操作的第二功率调节器电路112。所述第一和第二功率调节器电路111和112可经配置以偏压第一和第二功率调节器电路的输出端之间的负载，诸如TEC 102。在一个示例中，第一和第二功率调节器电路111和112可以提供负载电流IO和对应的TEC温度控制，而没有“死区”或其它非线性，诸如在低负载电流(IO)的条件下进行。
控制电路110可以包括控制信号输入端121或偏置信号输入端子122。信号输入端121可经配置以接收功率级输入信号VC。偏置信号输入端122可经配置以接收偏压信号VB。当输入信号VC小于偏置信号VB时，第一和第二功率调节器电路111和112可经配置以在第一方向或者第一极性提供负载电流IO。当输入信号VC大于偏压信号VB时，第一和第二功率调节器电路111和112可经配置以在第二方向或第二极性提供负载电流IO。在一个示例中，输入信号VC和偏置信号VB的相对幅度可以对应于负载电压的期望幅值。
在可以包括使用控制电路110以驱动TEC 102的示例中，电源VDD可为约2.7至5.5V。偏压信号VB可以是指定的电压，诸如1.5V或2.5V，诸如取决于电源电压。在一个示例中，当电源VDD低于约4V时，偏置信号VB是大约1.5V。在一个示例中，当电源VDD大于4V时，偏置信号VB是大约2.5V。
图3一般地示出了可以包括控制电路110和TEC 102的示例300。在图3的示例300中，控制电路110可以包括线性调节器电路311和降压调节器电路312，诸如分别对应于在图2的示例中的第一和第二调节器电路 111和112。示例300可包括耦合在所述线性调节器电路311和降压调节器电路312的相应输出端之间的TEC 102，诸如由电阻RTEC建模。线性调节器输出节点351和降压调节器输出节点352可经配置以吸收或供给负载电流IO到TEC 102。当负载电流IO具有第一极性时，具有第一极性的相应第一电压可以跨RTEC存在，并且当负载电流IO具有相反的第二极性时，具有相反的第二极性的对应第二电压可以跨RTEC存在。
线性调节器电路311可以包括具有第一和第二晶体管331和332的互补输出320，所述第一和第二晶体管331和332可经配置以吸收或提供负载电流IO。在一个示例中，第一晶体管331是p型FET元件，以及所述第二晶体管332是n型场效应晶体管器件。在一个示例中，第一和第二晶体管331和332诸如通过放大器电路315被偏压为导通或“开”状态。也就是说，至少一些小的偏置电流可经配置以从电源VDD流到参考节点GND。偏置电流可以帮助缓解从第一负载电流IO极性到相反的第二极性的转换。例如，在或接近供应限制，第一和第二晶体管331和332中的一个可以提供负载电流IO以维持输出电压，以及第一和第二晶体管331和332中的另一个可以提供小的偏置电流到负载。在一个示例中，第一和第二晶体管331和332可以被布置为互补输出电路，使得所述晶体管不能同时提供多于所述偏置电流。
在一个示例中，线性调节器电路311具有可以通过反馈电路提供的闭环增益。线性调节器反馈电路可包括第一和第二电阻341和342。第一电阻器341和第二电阻器342的电阻值之比决定线性调节器反馈电路的增益。在一个示例中，反馈电路的闭环增益可以被设置为大约-60V/V，诸如当所述第一电阻器341具有约2kΩ的电阻时，以及所述第二电阻器342具有大约120kΩ的电阻。线性调节器电路311可经配置以根据在VC的电压信号操作线性或饱和区域。在一个示例中，当VC和VB之间的差较小时，第一和第二晶体管331和332可以在饱和区工作。当VC和VB之间的差较大时，第一和第二晶体管331和332中的一个在线性区域操作，而另一个晶体管可以关断。在一个示例中，线性调节器电路可以包括蒙提切利AB类输出级，以控制所述第一和第二晶体管331和332的漏电流。在一个示 例中，P型第一晶体管331和n型第二晶体管332可以被集成在同一电路设备上，并且所述晶体管的各自VGS电压可实质上控制。
该降压调节器电路312可以包括具有在电源VDD的至少一个功率晶体管的输出360。在图3的示例300中，功率晶体管是第三晶体管333。在一个示例中，降压调节器电路312是具有第四晶体管334的同步降压调节器，所述第四晶体管334耦合到参考节点GND以及在交换节点353的第三晶体管333。第三个和第四晶体管333和334可经配置以作为开关设备，从VDD到降压调节器输出节点352，或从降压调节器输出节点352到参考节点GND交替导通。例如，所述第三和第四晶体管333和334的至少一个可以在关闭或不导通状态和导通状态之间驱动。所述第三和第四晶体管333和334的其他至少一个可以在低VDS下操作，并且电流可通过负载进行限制。
在一个示例中，第三晶体管333是p型FET元件，和第四晶体管334是n型FET元件，以及第三和第四晶体管333和334的漏极可以在交换节点353耦合。在一个示例中，降压调节器电路312包括开关驱动器电路316，诸如可以具有耦合到第三和第四晶体管333和334的栅极的一个或多个驱动器输出。开关驱动电路316的控制可以产生脉冲宽度调制(PWM)信号，其可用于控制第三和第四晶体管333和334的开关。
在一个示例中，降压调节器电路312可具有封闭的环路增益，其可以由包括第三、第四、第五和第六电阻器343、344、345和346的电路网络进行调整。在一个示例中，当第三电阻器和第五电阻器343和345大致相同时，并且当第四和第六电阻器344和346的电阻是大约相同的，该降压调节器电路312的输出可以由下式给出：
等式(1)  V352=R344R343(VC-VB)+V351]]>
该降压调节器电路312的闭环增益可以通过第三和第四电阻343和344提供的电阻值的比率进行设置。在图3的示例中，降压稳压器电路312的闭环增益可以约5V/V。输入到降压调节器电路312功率级的输出DC传递函数可以由下式给出：
等式(2)  VTEC=V351-V352=R344R343(VB-VC)]]>
在一个示例中，降压调节器电路312可包括放大电路317。放大器电路317的输出可以与PWM斜坡信号进行比较，诸如以产生占空比，用于在降压调节器电路312的输出360操作第三和第四晶体管333和334。在放大电路317的反相和非反相端的电压信号可以通过调节降压调节器电路312的输出由放大器电路317输出的方式保持平衡。例如，频率补偿电路(例如，III型)可被提供以控制所述降压调节器电路312的闭环频率响应特性。
从等式(2)中，所述TEC输出电压VTEC(诸如，横跨TEC 102的电压)可以是正的或负的，如取决于输入信号VC。在一个示例中，当VC小于VB时，则VTEC可以是正数，对应于所述TEC 102的冷却模式。当VC大于VB时，则VTEC可以是负的，对应于所述TEC 102的加热模式。
在图3的示例300中，无论是线性调节器电路311或所述降压调节器电路312可经配置以提供或吸收电流信号，例如根据TEC的输出电压VTEC。当TEC的输出电压VTEC为正时，线性调节器电路可提供负载电流IO。在这些条件下，负载电流可以从电源VDD并通过第一晶体管331被传递到负载(例如，到TEC 102)，并且降压调节器电路312可经配置以吸收从降压调节器输出节点352到电源VDD或参考节点GND的负载电流IO，诸如经由电感器361以及第三和第四晶体管333和334。
在一个示例中，电流传感器电路可以提供负载电流IO的信息。电流传感器电路可以在同一电路上集成，作为例如线性调节器电路311的一部分。当负载电流IO在正或负方向流动时，电流传感器电路可经配置以感测关于负载电流IO的信息。在一个示例中，电流传感器电路的输出可以包括具有电压标志的电压信号，还标志指示负载电流IO的标志，并且具有是大约正比于负载电流IO的电压幅度。
在一个示例中，电流传感器电路可被提供以使用线性调节器电路311的互补输出320感测对负载电流IO的信息。例如，电流传感器电路可以包括晶体管，经配置以分别在线性调节器电路311的互补输出320中镜像 第一和第二晶体管为331和332，如如本文进一步所述。
图4一般地示出电流传感器电路400的示例。电流传感器电路400可包括从线性调节器电路311的互补输出320的第一和第二晶体管331和332。电流传感器电路400可以包括第一和第二镜像晶体管431和432，它们分别对应于第一和第二晶体管331和332。第一镜像晶体管431可以包括第一晶体管331的一定比例的版本(或副本)，第二镜像晶体管432可包括所述第二晶体管332的缩放版本或副本。在一个示例中，第一镜像晶体管431由相对于所述第一晶体管331的第一因子缩放，并且第二镜像晶体管432由具有相对于所述第二晶体管332的相似或不同的第二因子缩放。在一个示例中，第一和第二晶体管331和332以及第一和第二镜像晶体管431和432可以由控制电路410来驱动。在一个示例中，单独的控制电路可经配置以驱动一个或多个第一和第二晶体管331和332以及第一和第二镜像晶体管431和432。
第一和第二晶体管331和332可以被耦合在各自的漏极端子，诸如在线性调节器的输出节点351，用于吸收或供给负载电流IO。在一个示例中，第一和第二镜像晶体管431和432可以被耦合在各自的漏极端子，诸如镜像节点451。第一晶体管331和第一镜像晶体管431的源极端子可以分别耦合到诸如电源VDD，以及第一晶体管331和第一镜像晶体管431的栅极端子可以分别经配置以从控制电路接收第一驱动信号，第二晶体管332的410的源端子和所述第二镜像晶体管432可以分别耦合到参考GND，并且所述第二晶体管332和第二镜像晶体管432的栅极端子可以分别经配置以接收来自控制电路410的第二驱动信号。
在一个示例中，电压或电流镜节点451可以诸如使用第一缓冲电路401被调整以匹配或近似线性稳压器的输出节点351的电压或电流。缓冲电路401可经配置以感测关于线性调节器输出节点351的电流或电压(例如，关于负载电流IO)，并且作为响应，在对应的电流和电压驱动该镜像节点451。
在一个示例中，缓冲电路401可经配置以吸收或提供在镜像节点451 的电流信号IR，以驱动在镜像节点451的电压匹配或近似在线性调节器输出节点351的电压。电流信号IR可以基本上正比于负载电流IO。在一个示例中，电流信号的IR可以从负载电流IO通过对应于第一晶体管331到第一镜像晶体管431的相对尺度的缩放因子进行缩放。
缓冲电路401可包括具有反相和非反相输入端以及第一输出端的放大器电路，所述输出端经配置以吸收或提供电流信号IR。在一个示例中，放大器电路经配置为电压跟随器，诸如用于单位增益，具有从导轨延伸到轨道的共模输入范围。放大电路的非反相输入端子可耦合到线性调节器输出节点351，并且放大电路的反相输入端子可耦合到镜像节点451。响应于在放大器电路输入端上的电压信号之间的差，放大器电路可以被配置以吸收或供给电流信号IR，以驱动在镜像节点451的电压匹配或近似在线性调节器输出节点351的电压。电流信号IR可具有大约相同于第一和第二镜像晶体管431和432的漏极电流之间的差的电流信号幅值。
在一个实施例中，第一镜像晶体管431可以在互补输出320中的第一晶体管331的缩放版本。第一镜像晶体管431可以被配置，使得其接收和第一晶体管331大致相同的VGS和VDS电压。在一个示例中，当第一晶体管331和第一镜像晶体管431打开或者经配置为导通时，所述第二晶体管332和第二镜像的晶体管432可以基本上关闭。在这些条件下，第一镜像晶体管431的漏极电流可以是负载电流IO在线性调节器的输出节点351的缩放版本，缓冲电路401可经配置以吸收第一镜像晶体管431的漏极电流。
在一个示例中，第一晶体管331和第一镜像晶体管431可以基本上关闭，所述第二晶体管332和第二镜像晶体管432可以打开或者被配置为导通。在这些条件下，缓冲电路401可经配置以向所述第二镜像的晶体管432发起电流，诸如使得第二镜像晶体管432大致相同于线性调节器输出节点351上的电压。所得到的漏极电压电流信号IR可以正比于负载电流IO，也就是：
等式(3)  IO＝nIR
在等式(3)中，所述定标因子n可以分别是第一和第二晶体管331和332以及第一和第二镜像晶体管431和432之间的公共缩放比。在一个 示例中，不同的缩放因子可用于每个晶体管对。例如，第一晶体管331和第一镜像晶体管431可通过n1进行缩放，以及第二晶体管332和第二镜像晶体管432可通过n2进行缩放。在一个示例中，当电流传感器电路400中的所有晶体管打开时，可维持在等式(3)所提供的IO和IR之间的关系。
在一个示例中，缓冲电路401可包括经配置以吸收或提供电流读出信号IS的第二输出。电流感测信号IS可以成比例于电流信号IR，即
等式(4)  IR＝mIS
在一个示例中，电流感测信号IS可具有第一或第二极性之一，诸如根据IR电流的极性。电流感测信号IS从而可以是负载电流IO的经缩放的复本。
在图4的示例中，电流传感器电路400包括可以经配置以提供电压输出信号VO的输出电路480，该信号IR指示负载电流IO。在一个实施例中，电压输出信号VO可以成比例于电流IO。
在一个示例中，输出电路480可以包括配置以从缓冲器电路401接收感测信号IS的输出电阻。电压输出信号VO可以被设置为跨接在输出电阻上的电压。在一个示例中，电压源可以在输出端的电阻和参考点之间提供，例如以调节或偏置电压输出信号VO。
在图4的示例中，输出电路480可以包括反馈电阻器411和输出放大器电路402。输出电路480可经配置以引导电流检测信号IS通过反馈电阻器411，用于建立正比于负载电流IO的电压。输出放大器电路402可经配置为驱动它的输入端(例如，负输入端)连接到参考电压V1，诸如通过发起或吸收通过反馈电阻器411的电流。
输出放大器电路402可包括PMOS或NMOS输入对。输出放大器电路402的共模输入可基本上控制，输出放大器电路402可以相对于缓冲电路401具有宽松的偏移要求。这可是由于所关心的信号是反馈电阻器411的电压，它可以是约一伏或更多的数量级上。由偏移引入的任何误差可以是信号电压的一小部分，诸如即使不施加任何额外的偏移量减少技术。
基准电压V1可以在输出放大电路402的输出提供参考电压电平，诸如当负载电流IO是零时。即，当感测的负载电流IO为零时，电压输出信号 VO可以基本上等于参考电压V1。在一个示例中，电压输出信号可以由下式给出：
等式(5)  VO=R411m·nIO+V1]]>
可替换地，VO可表示为基准电压V1与跨反馈电阻411的电压的总和，也就是，VO＝V1+IS*R411。
等式(5)可以表明，该电流传感器电路400的总增益可以取决于(除其他事项外)该缩放因子m和n，以及电阻器411的电阻。例如，当缩放因子n是在第一和第二晶体管331和332以及第一和第二镜像晶体管431和432之间分别共同时，可以使用换算系数n。等式(5)可以进行调整，以适应不同地缩放的晶体管对。
任何一种电阻器411或缩放因子m或n的变化可以对应于电流传感器输出的变化。在一个示例中，其中p型设备的缩放比率不匹配于n型设备的缩放比，增益变化可产生，例如当负载电流IO经历极性转换时。
本发明的发明人已经认识到要解决的问题包括改善电流传感器电路400的准确性，在或接近负载电流IO的极性转换。本主题可以帮助提供解决这个问题，诸如通过调整用于提供所述第一晶体管331和第一镜像晶体管431的缩放因子，或通过调节用于提供第二晶体管332和第二镜像晶体管432的缩放因子。
在一个实施例中，第一晶体管331和第一镜像晶体管431是p型晶体管，而第二晶体管332和第二镜像晶体管432是n型晶体管。由于施工差异，各个p型和n型晶体管的各种特性可以变化。为了解决这样的差异，所述至少一个晶体管的一个或多个相对小的部分(例如，从每个相应的一对晶体管)可永久地切换或缩小其活动路径来“调整”至少一个晶体管的输出特性。
在一个示例中，电流传感器电路400的精度可使用微调电路可替代地或额外地改进，诸如在第二电流传感器电路500的示例中所示。第二电流传感器电路500一般地示于图5，并且可以包括微调电路420和可调节的电阻器412。微调电路420可经配置以校正或补偿一个或多个偏移误差或 增益误差，诸如可由设备不匹配被引入到第二电流传感器电路500，诸如由于制造过程差异。微调电路420可以通过调整由可调电阻器412提供的电阻而纠正或补偿该误差。调整由可调电阻器412提供的电阻可改变第二电流传感器电路500的电流感测功能的增益(参见例如，等式(5))。在一个示例中，不同或单独的修整电路可用于寻址每一个增益误差和偏移误差。
在图5的示例中，第二电流传感器电路500可以包括具有第一和第二输出的第二缓冲电路501，以吸收或提供电流信号IR和电流检测信号IS，如在以上图4的示例进行说明。第二缓冲电路501可以包括第三输出，其可经配置以提供逻辑信号SINK到微调电路420。逻辑信号SINK可以包括关于负载电流IO的极性信息。响应于逻辑信号SINK，微调电路420可以调节由可调电阻器412提供的电阻值。例如，响应于由所述逻辑信号SINK指示的第一极性，微调电路420可以调节可调电阻器412，以提供第一电阻值，并响应于由逻辑信号SINK指示的第二极性，微调电路420可以调节可调电阻器412，以提供更大或更小的第二电阻价值。可调电阻器412可提供在常见于正和负负载电流IO极性的电流路径中。因此，单个微调电路420可用于校正所感测电流对每个极性的增益误差。
在一个示例中，微调电路420可以包括一个或多个微调电路配置输入。在图5的示例中，微调电路结构输入端被标记为a0...a6和b0...b6以指示该微调电路包括两组的七个配置输入，但是，少至一个的配置输入可以使用。响应于在微调电路配置输入的指定信号，微调电路420可以通过对应的量调节可调电阻器412的电阻。例如，当逻辑信号SINK指示负载电流IO的第一极性时，第一组的七个配置输入(例如，a0...a6)可对应于所述第一电阻值时，和当逻辑信号接收器指示负载电流IO的相反极性时，所述第二组7配置的输入(例如，b0...b6)可对应于所述第二电阻值。即，则微调电路420可协作负载电流IO极性转换其输出状态。在一个示例中，微调电路420的一个或多个配置输入是用户可访问的，并且在其它示例中，微调电路420的配置的输入是预先设定的，诸如在设备制造过程中。
在一个示例中，诸如斩波或自动调零的偏置降低技术可用于满足误差 预算。在一些示例中，两个低偏置放大器可用于为第一和第二负载电流IO极性条件产生负载电流IO的按比例缩小的版本。然而，低偏置放大器电路的设计可在硅面积方面是昂贵的。本主题可以帮助避免使用斩波和自动调零技术，或者使用多个低偏置放大器电路。电流传感器电路400或500可经配置以使用单一的低偏置放大器电路(见，例如，缓冲电路401)来感测负载电流IO具有第一和第二极性的信息。
图6一般地示出了第三电流传感器电路600的示例。第三电流传感器电路600可以包括第一和第二晶体管331和332(例如，对应于一个调节器电路的互补输出级)、第一和第二镜像晶体管431和432以及第二微调电路620。
第二微调电路620可经配置来校正或补偿一个或多个偏移误差或增益误差，诸如通过调节通过第二可调电阻器612所提供的电阻。第二可调电阻器612可置于在第二缓冲电路601的输出端和所述第二缓冲电路601的输入端之间的路径上。第二缓冲电路601的输入可被配置以接收关于该镜像节点451的电压信息。
在一个示例中，单位增益缓冲器电路614可提供在第二可调电阻器612和输出电路680之间。单位增益缓冲器电路614可经配置以提供电压信息到输出电路680，同时抑制或防止电流从所述第二缓冲电路601输出流到输出电路680。输出电路680可以被配置以提供指示负载电流IO的电压输出信号VO。
在图6的示例中，输出电路680可以包括多个电阻器，如图所示。第一电阻器601和第四电阻器604可以被选择为具有大约相同的第一电阻值。第二电阻器602和第三电阻器603可以被选择为具有大约相同的第二电阻值。在这些条件下，该电压输出信号VO可以由下式给出：
等式(6)  VO=R601R602(V2-V3)+V1]]>
在一个实施例中，电流信号的IR可以是负载电流IO的缩放版本，使得(V2-V3)＝R612(IO/n)中。因而，电压输出信号VO可以由下式给出：
等式(7)  VO=R601R602IOnR612+V1]]>
图7一般地示出的示例700，其可以包括提供一个按比例缩放的电流输出信号。在710，示例700可以包括驱动互补输出级中的第一和第二晶体管。互补输出级可包括一功率调节器的输出级电路，如在图3的示例中的线性调节器电路311的互补输出级320。驱动在互补输出级320中的第一和第二晶体管331和332可包括使用放大器电路315以驱动第一和第二晶体管331和332的栅极。在一个示例中，驱动晶体管710可包括偏置第一和第二晶体管331和332进入始终保持接通状态。在常通状态，至少一个所述第一和第二晶体管331和332可以导通刚超过晶体管的截止阈值。
在一个示例中，在710中，驱动互补输出级320中的第一和第二晶体管331和332可包括提供负载电流IO为输出。负载电流IO可包括例如具有第一极性或沿第一方向的第一电流，例如对应于从电源通过所述第一晶体管流过331的电流。负载电流IO可以可选地包括例如具有第二极性或第二方向的第二电流，例如通过所述第二晶体管332对应于从输出流过的电流。
在720中，例如700可包括提供第一比例负载电流信号。负载电流信号可以用镜像晶体管提供，诸如分别对应于第一和第二晶体管331和332的第一和第二镜像的晶体管431和432。在一个示例中，第一缩放负载电流信号可提供在镜像节点，其中第一和第二镜像的晶体管431和432的漏极耦合。在一个示例中，第一缩放负载电流信号是负载电流IO的缩放版本。负载电流和第一缩放负载电流信号之间的缩放比例可以大约相同于第一晶体管331和第一镜像晶体管431之间的缩放比例。
在730，电流或电压输出信号可被提供。在一个示例中，缓冲器电路可经配置以维持或调整在镜像节点的电压，例如通过吸入或供给电流镜像节点。在镜节点处的电压可以被更新以匹配在互补输出级320的输出的电压。
在740，示例700可包括使用微调电路更新电流或电压输出信号。例如，电流或电压的输出信号可以使用输出放大器电路调整或者修整，该输出放大器电路可经配置以取决于负载电流IO的感测极性而放大或衰减电流或电压输出信号。在一个示例中，输出信号可以包括电压信号，当负载 电流IO具有第一极性时，该电压信号可以通过第一量被衰减，并且当负载电流IO具有第二极性时，所述电压信号可通过一个第二量被衰减，。
在750中，示例700可包括提供热电加热或冷却设备(TEC)的状态指示。TEC的状态指示可以包括TEC是否是在加热或冷却模式中的指示，并且可以任选地包括预期热传递率的指示。在一个示例中，所述TEC状态指示可以基于在730或740提供的电流或电压输出信号。
其他注意事项
上面的详细描述包括参考附图，它们构成了详细描述的一部分。附图中通过图示的方式展示其中本发明可以实施的具体实施例。这些实施例也在本文中称为“示例”。这样的示例可以包括除了那些示出或描述的元件。然而，本发明的发明人还考虑在其中显示或描述仅提供那些元件的示例。此外，本发明的发明人还考虑使用任何组合或显示或描述(或其一个或多个方面)，这些元件的排列的示例，无论是相对于特定示例(或一个或多个方面体)，或相对于其它实施例(或一个或多个方面体)示出或描述。
在本文档中，术语“一”或“一个”被使用，是专利文献中常见的，包括一个或一个以上的，独立于任何其它实例或“至少一个”或“一种或多种”的用法。在本文件中，术语“或”用于指非排它的，或者，使得“A或B”包括“A但不B”，“B但非A”以及“A和B”，除非另有表示。在本文档中，术语“包括”以及“其中”被用作相应术语“包括”和“其中”的普通英语等效。另外，在下面的权利要求中，“包括”和“包括”的术语是开放式的，也就是说，系统、设备、制品、组合物、制剂或方法，其中包括除了列出的那些之外在权利要求中这样的术语仍然被认为是落入该权利要求书的范围内的元件。此外，在下面的权利要求书中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅仅是作为标签，并且不旨在强加于其对象数字要求。
本文描述的方法示例可以是机器或计算机执行的至少部分。一些示例可以包括计算机可读介质或编码指令，其可操作以配置电子装置如在上述实施例中所述来执行方法的机器可读介质。例如，开关或控制信号可以根 据在计算机可读介质上的指令，例如可以由处理器电路来实现被提供给一个或多个交换机中的转换器电路。这样方法的实现可以包括代码，如微代码、汇编语言代码、高级语言代码等。这样的代码可以包括用于执行各种方法的计算机可读指令。该代码可形成计算机程序产品的部分。另外，在一个示例中，代码可以被有形地存储在一个或多个易失性的、非暂时的或非易失性有形的计算机可读介质，诸如在执行期间或在其它时间。这些有形的计算机可读介质的示例可以包括(但不限于)硬盘、可移动磁盘、可移动光盘(例如，压缩盘和数字视频盘)、磁带盒、闪存卡或棒、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)，等等。
上面的描述旨在是说明性的，而不是限制性的。例如，上述的示例(或一个或多个方面体)可以互相组合使用。每个其他实施例可以例如由本领域技术人员在阅读了上述说明之后使用。摘要被提供以符合37C.F.R.§1.72(b)，以允许读者快速确定技术公开的性质。需要理解，它不用来解释或限制权利要求的范围或含义的理解。同样，在上面的详细说明中，各种特征可以被分组在一起以精简本公开。这不应被解释为意图，未声明的公开特征是任何权利要求必不可少的。而是，发明主题可少于公开实施例的特定所有特征。因此，以下的权利要求由此被结合到详细描述中作为实例或实施例，每个权利要求自身作为单独的实施例，并且可以预期，这些实施例可以在各种组合和设想中彼此组合。本发明的范围应当参照所附的权利要求来确定，以及其等同物的全部范围来确定这些权利要求。