CN111351973B - 电流测量电路 - Google Patents
电流测量电路 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111351973B CN111351973B CN201911316061.8A CN201911316061A CN111351973B CN 111351973 B CN111351973 B CN 111351973B CN 201911316061 A CN201911316061 A CN 201911316061A CN 111351973 B CN111351973 B CN 111351973B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- current
- voltage threshold
- sense
- measurement period
- predetermined
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/25—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques
- G01R19/2506—Arrangements for conditioning or analysing measured signals, e.g. for indicating peak values ; Details concerning sampling, digitizing or waveform capturing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/003—Measuring mean values of current or voltage during a given time interval
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
- G01R1/30—Structural combination of electric measuring instruments with basic electronic circuits, e.g. with amplifier
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- 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
- G01R19/16566—Circuits and arrangements for comparing voltage or current with one or several thresholds and for indicating the result not covered by subgroups G01R19/16504, G01R19/16528, G01R19/16533
- G01R19/16576—Circuits and arrangements for comparing voltage or current with one or several thresholds and for indicating the result not covered by subgroups G01R19/16504, G01R19/16528, G01R19/16533 comparing DC or AC voltage with one threshold
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- 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
- G01R19/17—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values giving an indication of the number of times this occurs, i.e. multi-channel analysers
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
- G06F1/26—Power supply means, e.g. regulation thereof
- G06F1/263—Arrangements for using multiple switchable power supplies, e.g. battery and AC
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
- G06F1/26—Power supply means, e.g. regulation thereof
- G06F1/28—Supervision thereof, e.g. detecting power-supply failure by out of limits supervision
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
- G06F1/26—Power supply means, e.g. regulation thereof
- G06F1/32—Means for saving power
- G06F1/3203—Power management, i.e. event-based initiation of a power-saving mode
- G06F1/3206—Monitoring of events, devices or parameters that trigger a change in power modality
- G06F1/3212—Monitoring battery levels, e.g. power saving mode being initiated when battery voltage goes below a certain level
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
- H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
- H02J7/00714—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery charging or discharging current
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
- H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
- H02J7/007182—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
- H02J7/345—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering using capacitors as storage or buffering devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R21/00—Arrangements for measuring electric power or power factor
- G01R21/133—Arrangements for measuring electric power or power factor by using digital technique
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
- Y02D10/00—Energy efficient computing, e.g. low power processors, power management or thermal management
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Abstract
提供一种电流测量电路。所述电流测量电路被配置为接收与目标电流成比例相关的感测电流,以将电容器连续充电至感测电压。所述电流测量电路被配置为确定所述感测电压是否达到预定电压阈值并且响应于所述感测电压达到所述预定电压阈值而将所述感测电压降低到所述预定电压阈值以下。所述电流测量电路对每次出现所述感测电压达到所述预定电压阈值进行计数,并基于在预定测量周期内所述感测电压达到所述预定电压阈值的总数来量化电流。通过将所述电流测量电路结合到电子设备中,能够准确地进行监测并由此有助于优化所述电子设备的功耗和电池寿命。
Description
相关申请
本申请要求2018年12月20日提交的美国临时专利申请序列第62/782,908号的 优先权,其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开的技术大体上涉及在电子装置中测量电流。
背景技术
在当今社会中,移动通信设备已经变得越来越普遍。这些移动通信设备的普及 在一定程度上由现在在此类设备上实现的多种功能驱动。此类设备中处理能力的提 高意味着移动通信设备已经从纯粹的通信工具发展成为能够增强用户体验的复杂移 动多媒体中心。
重新定义的用户体验需要诸如长期演进(LTE)和第五代新无线电(5G-NR)的 无线通信技术来提供更高数据速率。为了在移动通信设备中实现更高的数据速率, 可以采用复杂的功率放大器(PA)来增加由移动通信设备传送的射频(RF)信号的 输出功率(例如,保持每比特足够的能量)。然而,RF信号输出功率的增加可能导 致移动通信设备的功耗和散热增加,从而损害整体性能和用户体验。
应当注意的是,移动通信设备通常由具有有限容量的电池供电。就这一点而言,移动通信设备的功耗和电池寿命可能对整体用户体验产生直接影响。如此,可能期 望在移动通信设备中获得准确的电流消耗测量值,以帮助优化移动通信设备的功耗 和电池寿命。
发明内容
本公开的实施例涉及一种电流测量电路。电流测量电路被配置为接收与目标电流成比例相关的感测电流。电流测量电路中的电容器由感测电流连续充电以产生感 测电压。因此,能够基于预定测量周期内感测电压的变化来量化电流。在本文所讨 论的实例中,电流测量电路被配置为确定感测电压是否达到预定电压阈值并且响应 于感测电压达到预定电压阈值而将感测电压降低到预定电压阈值以下。因此,感测 电压在预定测量周期中以Z字形方式变化。电流测量电路被配置为对每次出现感测 电压达到预定电压阈值进行计数,并基于在预定测量周期内感测电压达到预定电压 阈值的总数来量化电流。通过将所述电流测量电路结合到电子设备中,能够准确地 进行监测并由此有助于优化电子设备的功耗和电池寿命。
在一个方面,提供一种电流测量电路。电流测量电路包括感测电流输入,其被 配置为接收与待测量电流成比例相关的感测电流。电流测量电路还包括时钟输入, 其被配置为接收包括多个时钟周期的时钟信号。电流测量电路还包括电容器,其耦 接至感测电流输入并被配置为产生与感测电流相对应的感测电压。电流测量电路还 包括耦接至电容器的确定电路。确定电路被配置为确定感测电压是否达到预定电压 阈值。确定电路还被配置为在与定义数量的时钟周期相对应的预定测量时间周期内, 对每次出现感测电压达到预定电压阈值进行计数。确定电路还被配置为在每次出现 感测电压达到预定电压阈值时将感测电压降低到预定电压阈值以下。确定电路还被 配置为基于在预定测量周期内出现感测电压达到预定电压阈值的总数来量化电流。
本领域技术人员可以在结合附图阅读对优选实施例的以下详细说明之后,理解本公开的范围并认识到本公开的其它方面。
附图说明
结合在本说明书中并形成本说明书的一部分的附图示出了本公开的若干方面,并且与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是配置为测量电流的常规电流测量电路的示意图;
图2是根据本公开的实施例配置的用于在预定的测量周期中测量电流的电流测量电路的示意图;
图3是提供对配置为量化电流的图2的电流测量电路的示例性图形说明的图形图;
图4是示例性电流测量电路的示意图,其被配置为在比预定测量周期更长的延 长测量周期内测量图2中的电流的平均值;
图5是提供根据本公开的一个实施例配置的用于在延长预定测量周期内量化电流的图4的电流测量电路的示例性图形说明的图形示图;
图6是提供根据本公开的另一实施例配置的用于在延长预定测量周期内量化电流的图4的电流测量电路的示例性图形说明的图形示图;以及
图7是包含图4的电流测量电路的示例性功率测量电路的示意图。
具体实施方式
下面阐述的实施例表示使本领域技术人员能够实践实施例的必要信息,并且示出了实践实施例的最佳模式。在根据附图阅读以下描述时,本领域技术人员可以理 解本公开的概念,并且可以认识到本文中未特别提出的这些概念的应用。应当理解, 这些概念和应用涵盖在本公开和所附权利要求的范围内。
应当理解,尽管术语第一、第二等在本文中可用于描述各种元件,但是这些元 件不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件和另一个元件进行区分。 例如,在不脱离本公开的范围的情况下,第一元件可以被称为第二元件,并且类似 地,第二元件可以被称为第一元件。如本文所使用的,术语“和/或”包括一个或多 个相关联的所列项目的任意和所有组合。
应当理解,当诸如层、区域或衬底的元件被称为“在另一元件上”或“延伸到 另一元件上”时,其可以直接在另一元件上或直接延伸到另一元件上,或者还可以 存在中间元件。相反,当某元件被称为“直接在另一个元件上”或“直接延伸到另 一个元件上”时,则不存在中间元件。同样,应当理解,当诸如层、区域或衬底的 元件被称为“在另一元件上方”或“延伸到另一元件上方”时,其可以直接在另一 元件上方或直接延伸到另一元件上方,或者还可以存在中间元件。相反,当某元件 被称为“直接在另一个元件上方”或“直接延伸到另一个元件上方”时,则不存在 中间元件。还应该理解,当某元件被称为“连接”或“耦接”至另一个元件时,其 可以直接连接或耦接至另一个元件,或者可以存在中间元件。相反,当一个元件被 称为“直接连接”或“直接耦接”至另一元件时,则不存在中间元件。
在本文中可以使用诸如“在……下方”或“在……上方”或“上”或“下”或 “水平”或“垂直”的相对性术语来描述附图中所示的一个元件、层或区域与另一 元件、层或区域的关系。应当理解,这些术语以及以上讨论的那些术语旨在包括除 附图中描绘的方位之外的设备的不同方位。
在本文中所使用的术语仅是为了描述特定实施例的目的而并不旨在限制本公开。如本文中所使用的,单数形式的“一”、“一个”以及“所述”旨在也包括复数 形式,除非上下文以其它方式明确指出。应当进一步理解的是,当在本文中使用时, 术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”,“包含(includes)”和/或“包含 (including)”指定存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件,但是并不排 除存在或增加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组。
除非另有定义,本文中所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有和 本公开所属技术领域的普通技术人员所通常理解的含义相同的含义。应当进一步理 解的是,除非在本文中明确地定义,否则在本文中使用的术语应被解释为具有与本 说明书和相关领域的背景中的含义一致的含义,并且不应以理想化或过度正式的意 义来解释。
本公开的实施例涉及一种电流测量电路。电流测量电路被配置为接收与目标电流成比例相关的感测电流。电流测量电路中的电容器由感测电流连续充电以产生感 测电压。因此,能够基于在预定测量周期内感测电压的变化来量化电流。在本文所 讨论的实例中,电流测量电路被配置为确定感测电压是否达到预定电压阈值并且响 应于感测电压达到预定电压阈值而将感测电压降低到预定电压阈值以下。因此,感 测电压在预定测量周期中以Z字形方式变化。电流测量电路被配置为对每次出现感 测电压达到预定电压阈值进行计数,并基于在预定测量周期内感测电压达到预定电 压阈值的总数来量化电流。通过将该电测量电路结合到电子设备中,能够准确地进 行监测并由此有助于优化电子设备的功耗和电池寿命。
在讨论本公开的电流测量电路之前,首先参考图1提供对常规电流测量电路的 简要概述,以帮助理解常规电流测量机制和与常规电流测量机制有关的问题。之后 参考图2开始对本公开的电流测量电路的具体示例性方面进行讨论。
就这一点而言,图1是配置为测量电流I电容器的常规电流测量电路10的示意图。 常规电流测量电路10包括电容器12,其作为电容C0,并被配置为由电流I电容器连续 充电以产生电压V电容器。电流I电容器、电容C0和电压V电容器之间的关系是众所周知的, 并且可以如以下等式(等式1)来表达。
I电容器=C0*(ΔV电容器/Δt)(等式1)
如上述等式(等式1)所示,可以通过测量一定时间段(Δt)上的电压V电容器的 变化(ΔV电容器)来量化电流I电容器。因此,常规电流测量电路10可以包括电流计算 器14,以基于上述等式(等式1)来量化电流I电容器。
当常规电流测量电路10用于测量电子设备(例如,智能手机)中的电流I电容器时, 由于电子设备的空间限制,电容器12需要较小(例如,C0=50pF)。如此,电压变 化ΔV电容器在时间段(Δt)内可能相当大。例如,如果时间段(Δt)为128μs,并 且电流I电容器为0.08mA,则电压变化ΔV电容器可能高达205V,这可能会造成对电子设 备的潜在损坏。如此,可能期望创建新的电流测量机制以在不对电子设备造成损坏 的情况下准确地测量电子设备中的电流I电容器。
就这一点而言,图2是根据本公开的实施例配置的用于在预定测量周期T测量中 测量电流I实际的电流测量电路16的示意图。与直接测量电流I实际相反,电流测量电路 16被配置为替代地测量与电流I实际成比例相关的感测电流I感测,如以下等式(等式2) 中所示。
I感测=I实际/C比率(等式2)
在上述等式(等式2)中,C比率(C比率>1)表示电流I实际与感测电流I感测之间的比 率。通过测量较小的感测电流I感测,能够构建具有更少和/或更小部件(例如,晶体 管)的电流测量电路16,从而有助于减少电流测量电路16的占地面积。
电流测量电路16包括具有电容C0的电容器18。感测电流I感测对电容器18连续 充电以产生感测电压V电容器。因此,确定电路20可以耦接至电流测量电路16中的电 容器18以测量感测电压V电容器并根据等式(等式1)来量化感测电流I感测,并且进一 步地基于等式(等式2)来量化电流I实际。
与图1的其中电容器12两端的电压V电容器可能达到不可持续水平的常规电流测 量电路10相比,电流测量电路16被配置为在将电容器18两端的感测电压V电容器封 盖在基于预定电压阈值V1的预定水平上的同时准确地测量感测电流I感测。就这一点 而言,电流测量电路16在实用性、可靠性和耐用性方面优于常规电流测量电路10。
电流测量电路16可以包括配置为接收感测电流I感测的感测电流输入22和配置为接收与多个时钟周期26对应的时钟信号Clk的时钟输入24。每个时钟周期26具有 相应的时钟持续时间T时钟。电流测量电路16还可包括被配置为接收预定电压阈值V1的电压输入28。电流测量电路16还可以接收控制信号30,其被配置为控制电流测 量电路16以开始/停止测量感测电流I感测。
确定电路20耦接至电容器18。确定电路20被配置为通过在预定测量周期T测量 上测量感测电压V电容器来量化感测电压I感测。预定测量周期T测量可以被配置为包括定 义数量的时钟周期26。例如,时钟信号Clk的相应时钟持续时间T时钟可以为0.5μs, 并且预定测量周期T测量可以被配置为(例如,经由控制信号30)包括256个时钟周 期。因此,预定测量周期T测量的持续时间可以为128μs(256*0.5μs)。因此,确 定电路20可以被配置为基于时钟信号Clk准确地确定预定测量周期T测量。
在非限制性示例中,确定电路20包括电压比较器32、计数器34、参考电流发 生器36和计算电路38。电压比较器32可以直接耦接至电容器18,并且参考电流发 生器36可以经由开关SW耦接至电容器18。计数器34可以耦接至电压比较器32和 时钟输入24。计算电路38可以耦接至计数器34和时钟输入24。
电压比较器32被配置为在预定测量周期T测量内将感测电压V电容器与预定电压阈 值V1进行比较。每次感测电压V电容器达到预定电压阈值V1(例如,V电容器≥V1),电 压比较器32就生成指示信号40,以使计数器34以一(1)递增。指示信号40还可 以使计数器34生成信号42以在将计数器34以1递增的同时或之后使开关SW闭合, 从而将参考电流发生器36耦接至电容器18。因此,参考电流发生器36可以产生沿 相对于感测电流I感测的相反方向流动的参考电流I参考。就这一点而言,参考电流I参考 可以在电容器18的输入端44处与感测电流I感测组合以产生组合电流I总和(I总和=I感测- I参考)。在非限制性示例中,参考电流I参考等于感测电流I感测。因此,组合电流I总和可以 变为零,以使感测电压V电容器降低到预定电压阈值V1以下。
在非限制性示例中,计数器34可以被配置为在相应的时钟持续时间T时钟之后打 开开关SW,从而移除参考电流I参考。如此,电容器18再次通过感测电流I感测充电, 以使感测电压V电容器朝向预定电压阈值V1增加。就这一点而言,在预定测量周期T测量内,感测电压以Z字形方式反复地增加和减少。在预定测量周期T测量结束时,计数 器34可能已经对每次出现感测电压V电容器达到预定电压阈值V1进行记录,以生成感 测电压V电容器达到预定电压阈值V1的总数(以下为简便起见称为“总数N计数”)。在 非限制性示例中,计数器34可以生成二进制字46以数字化地量化总数N计数并将二 进制字46存储在寄存器48中。
在非限制性示例中,二进制字46可以具有定义的位数L。因此,二进制字46 也可以称为L位二进制字。就这一点而言,可以存储在二进制字46中而不引起二进 制字46溢出的总数N计数的最大值(为简便起见,以下称为“N最大”)是2L。例如, 如果二进制字是一个8位二进制字(L=8),则二进制字46可以存储而不会引起溢 出的N最大为256(28)。
假设N最大对应于总数N计数的最大值,则N最大也对应于电流I实际的满量程(最大 水平)(以下称为“MAX(I实际)”)。因此,能够基于以下等式(等式3)将电流I实际 的满量程划分为多个按位单位I单位。
I单位=MAX(I实际)/N最大=MAX(I实际)/2L (等式3)
就这一点而言,二进制字46中的总数N计数中的每一个对应于电流I实际的按位单 位I单位。因此,能够基于总数N计数和按位单位I单位来量化感测电流I感测和电流I实际, 如以下等式(等式4.1和4.2)中所示。
I感测=N计数*I单位/C比率(等式4.1)
I实际=N计数*I单位(等式4.2)
此外,N最大可以用于确定在预定测量周期T测量中时钟周期26的定义数量,其可 以按照以下等式(等式5)来表达。就这一点而言,一旦确定了二进制字46中定义 位数L,也就确定了N最大、I单位和T测量。
T测量=N最大*T时钟=2L*T时钟 (等式5)
图3是提供对图2的电流测量电路16的示例性图形说明的图形图50,其被配置 为在预定测量周期T测量内对电流I实际进行量化。图2中的元件结合图3中的元件被引 用,并且在此将不被重复进行描述。
在时间t0处,其对应于预定测量周期T测量的开始,感测电压V电容器可以处于初始 电压水平V0。在时间t1处,电容器18由感测电流I感测充电,以将感测电压V电容器升 高到预定电压阈值V1。在非限制性示例中,预定电压阈值V1也可以基于以下等式(等 式6)来确定。
V1=V0+(N最大*I单位*T时钟)/(C0*C比率)(等式6)
当感测电压V电容器达到预定电压阈值V1时,计数器34被触发以使二进制字46 递增1。同时或随后,开关SW闭合以将参考电流发生器36耦接至电容器18以产生 参考电流I参考。如前所述,参考电流I参考沿相对于感测电流I感测的相反方向流动以抵 消感测电流I感测。在非限制性示例中,参考电流I参考可以基于以下等式(等式7)来 确定。
I参考=N最大*I单位/C比率(等式7)
因此,在时间t2处,感测电压V电容器可以从预定电压阈值V1降低到中间电压水 平V2(V0<V2<V1)。在非限制性示例中,时间t1和t2之间的持续时间可以等于时 钟周期26中每一个的相应时钟周期持续时间T时钟,并且中间电压水平V2可以基于以 下等式(等式8)来确定。
V2=V0+(N计数*I单位*T时钟)/(C0*C比率) (等式8)
因此,基于以上等式(等式6和8),预定电压阈值V1和中间电压水平V2之间 的差可以由以下等式(等式9)表达。
V1-V2=(N最大-N计数)*I单位*T时钟/(C0*C比率) (等式9)
在时间t2处,计数器34可以使开关SW打开以移除参考电流I参考。因此,感测 电压V电容器开始再次朝着预定电压阈值V1上升。就这一点而言,感测电压V电容器被配 置为在预定测量周期T测量内以Z字形方式增加和减小,并且计数器34被配置为对每 次出现感测电压V电容器达到预定电压阈值V1进行计数。在预定测量周期结束时(例 如,在时间tx处),计数器34已经生成了感测电压V电容器达到预定电压阈值V1的总 数(N计数)。因此,计算电路38可以分别基于等式(等式4.1和等式4.2)来量化感 测电流I感测和电流I实际。
图形图50示出了图2的电流测量电路16可以在预定测量周期T测量内准确地量 化电流I实际。然而,在某些情况下,可能还期望在比预定测量周期T测量更长的延长测 量周期内量化电流I实际的平均值。就这一点而言,图4是示例性电流测量电路52的 示意图,该电流测量电路52被配置为在比预定测量周期T测量更长的延长测量周期T 测量-延长上量化图2中的电流I实际的平均值(为简便起见,下文中称为“平均电流I平均”)。 图2和图4之间的共同元件以共同的元件编号示出,并且在此将不再对其重复描述。
电流测量电路52包括确定电路54,该确定电路54包括电压比较器32、计数器 34和参考电流发生器36。电压比较器32被配置为将感测电压V电容器与预定电压阈值 V1进行比较以确定感测电压V电容器是否达到预定电压阈值V1。每次感测电压V电容器达 到预定电压阈值V1时,计数器34就会递增1。就这一点而言,在延长测量周期T测量-延长结束时,计数器34将已经对每次出现感测电压V电容器达到预定电压阈值V1进行计 数从而产生总数N计数。
确定电路54包括第二计数器56和锁存器58。确定电路54还可以包括除法器 60。第二计数器56被配置为对时钟周期26进行计数以生成在延长测量周期T测量-延长 内出现的时钟周期26的总数(为简便起见,在下文中称为“总数T计数”)。锁存器58 可以被配置为锁存总数T计数以使除法器60将总数N计数除以总数T计数(N计数/T计数)。 确定电路54还可以包括计算电路62,其被配置为基于总数N计数和总数T计数来量化延 长测量周期T测量-延长内的平均电流I平均。在非限制性示例中,平均电流I平均可以基于以 下等式(等式10)来确定。
I平均=(N计数/T计数)*(N最大*I单位/C比率) (等式10)
图5是提供根据本公开的一个实施例配置的用于在延长预定测量周期T测量-延长内量化电流I实际的图4的电流测量电路52的示例性图形说明的图形图64。图4中的元 件结合图5中的元件被引用,并且在这里将不再重复进行描述。
在非限制性示例中,延长测量周期T测量-延长包括整数个预定测量周期T测量-1至T测量-M。如上所述,延长测量周期T测量-延长也被锁存在总数T计数处。如此,延长测量周期T 测量-延长可以按照以下等式(等式11)来表达。
每个预定测量周期T测量-1至T测量-M都有相应的持续时间T测量-i(1≤i≤M),其可以 按照以下等式(等式12)来表达。
T测量-i=N最大-i*T时钟(1≤i≤M) (等式12)
在上述等式(等式12)中,N最大-i等同于之前所述的N最大。应当注意的是,在预 定测量周期T测量-1至T测量-M中的各个持续时间T测量-i(1≤i≤M))可以相同或不同。相 应地,计数器34被配置为如以上在图2和图3中所述在每个预定测量周期T测量-1至 T测量-M中对每次出现感测电压达到预定电压阈值V1进行计数,以生成多个总数N计数-1至N计数-M。假设感测电流I感测在预定测量周期T测量-1至T测量-M中可以相同或不同,则总 数N计数-1至N计数-M也可以相同或不同。在本示例中,总数N计数是总数N计数-1至N计数-M的总和
应当注意的是,由于其中提供电流测量电路52的装置的不活动性(例如,关闭),在预定测量周期T测量-1至T测量-M中的一个或多个期间,感测电流I感测可能变为零。就 这一点而言,电流测量电路52可以被配置为(例如,经由控制信号30)退出延长测 量周期T测量-延长或暂时中止延长测量周期T测量-延长,直到感测电流I感测再次变为可用。
在非限制性示例中,预定测量周期T测量-1至T测量-M可以分别与多个正交频分多路 复用(OFDM)符号/时隙S1至SM对齐。应当注意的是,在诸如第五代新无线电 (5G-NR)之类的高级无线通信***中,电流I实际可以从一个OFDM符号/时隙到另 一OFDM符号/时隙而变化。如此,电流测量电路52可以能够测量跨OFDM符号/ 时隙S1至SM的平均电流I平均。应当理解,即使延长测量期T测量-延长不与OFDM符号/ 时隙的相应边界对齐,电流测量电路52也能够基于总数N计数、总数T计数和等式(等 式10)来测量跨多个OFDM符号/时隙的平均电流I平均。
再次参考图4,与锁存在总数T计数相反,可以将锁存器58配置为锁存在选定数 量的时钟周期2k(2k≥N最大)。就这一点而言,图6是提供根据本公开的另一个实施 例配置的用于在延长预定测量周期T测量-延长内量化电流I实际的图4的电流测量电路52 的示例性图形说明的图形图66。图4中的元件结合图6中的元件被引用,并且在这 里将不再重复进行描述。
如图形图66所示,延长测量周期T测量-延长在预定测量周期T测量-M的中间结束。如 此,延长测量周期T测量-延长包括非整数数量的预定测量周期T测量-1至T测量-M。因此,延 长测量周期T测量-延长的持续时间取决于时钟周期的选定数量2k,如以下等式(等式13) 中所示。
T测量-延长=2k*T时钟 (等式13)
计数器34被配置为对每次出现感测电压V电容器达到预定电压阈值进行计数,直 到锁存器58锁存在时钟周期的选定数量2k。相应地,除法器60将总数N计数除以时 钟周期的选定数量2k(N计数/2k)。在非限制性示例中,除法器60可以简单地通过 将总数N计数右移k位来将总数N计数除以时钟周期的选定数量2k。因此,平均电流I平均可以基于以下等式(等式14)来确定
I平均=(N计数/2k)*(N最大*I单位/C比率) (等式14)
应当注意的是,当测量电流I实际时,图2的电流测量电路16和图4的电流测量 电路52可以各自汲取少量电流。然而,当不测量电流I实际时,电测量电路16和电流 测量电路52可以不汲取任何电流。因此,通过分别在预定测量周期T测量和延长测量 周期T测量-延长之外关闭电测量电路16和电流测量电路52(例如,经由控制信号30), 能够尽可能减小其中测量测量电流I实际的电子装置的效率劣化。
可以在功率测量电路中提供图4的电流测量电路52,以在延长测量周期T测量-延长 上测量平均功率。就这一点而言,图7是结合了图4的电流测量电路52的示例性功 率测量电路68的示意图。
功率测量电路68包括功率计算电路70。功率计算电路70被配置为接收通过上 述电流测量电路52测量的平均电流I平均。功率计算电路70还可以接收电压输入V电池。因此,功率计算电路70能够基于平均电流I平均和电压输入Vbat来测量平均功率P 平均。
本领域技术人员将认识到对本公开的优选实施例的改进和修改。所有此类改进和修改都被认为包含在本文公开的概念和所附权利要求的范围内。
Claims (20)
1.一种电流测量电路,包括:
感测电流输入,其被配置为接收比待测量电流小的感测电流;
时钟输入,其被配置为接收包括多个时钟周期的时钟信号;
电容器,其耦接至所述感测电流输入并被配置为产生与所述感测电流相对应的感测电压;以及
确定电路,其耦接至所述电容器并被配置为:
确定所述感测电压是否达到预定电压阈值;
在与所述多个时钟周期的定义数量相对应的预定测量周期内,对每次出现所述感测电压达到所述预定电压阈值进行计数;
在每次出现所述感测电压达到所述预定电压阈值时,将所述感测电压降低到所述预定电压阈值以下;以及
根据在所述预定测量周期内出现所述感测电压达到所述预定电压阈值的总数和所述电流与所述感测电流之比来量化所述电流。
2.根据权利要求1所述的电流测量电路,其中所述确定电路包括:
电压比较器,其被配置为将所述感测电压与所述预定电压阈值进行比较以确定所述感测电压是否达到所述预定电压阈值;
计数器,其被配置为:
在所述预定测量周期内对每次出现所述感测电压达到所述预定电压阈值进行计数;以及
存储出现所述感测电压达到所述预定电压阈值的所述总数;
参考电流发生器,其被配置为响应于所述感测电压达到所述预定电压阈值而产生沿相对于所述感测电流的相反方向流动的参考电流;以及
计算电路,其被配置为基于出现所述感测电压达到所述预定电压阈值的所述总数和所述多个时钟周期的所述定义数量来量化所述电流。
3.根据权利要求2所述的电流测量电路,其中所述确定电路被进一步配置为在所述时钟信号的时钟周期持续时间内将所述参考电流与所述感测电流组合,以将所述感测电压降低到所述预定电压阈值以下。
4.根据权利要求2所述的电流测量电路,其中所述计数器被进一步配置为以具有定义位数的二进制字来数字化地量化出现所述感测电压达到所述预定电压阈值的所述总数,并且将所述二进制字存储在寄存器中。
5.根据权利要求4所述的电流测量电路,其中所述确定电路被进一步配置为基于以下所示等式来量化所述电流:I实际=N计数*I单位*C比率,其中:
I实际表示所述电流;
N计数表示在所述预定测量周期内出现所述感测电压达到所述预定电压阈值的所述总数;
I单位表示所述电流的按位单位;以及
C比率表示所述电流与所述感测电流之间的比率。
6.根据权利要求5所述的电流测量电路,其中所述预定测量周期基于以下所示等式来确定:T测量=N最大*T时钟,其中:
T测量表示所述预定测量周期;
N最大等于2L,其中L表示所述二进制字的所述定义位数;以及
T时钟表示所述时钟信号的时钟周期持续时间。
7.根据权利要求6所述的电流测量电路,其中所述预定电压阈值基于以下所示等式来确定:
V1=V0+(N计数*I单位*T时钟)/(C0*C比率),其中:
V1表示所述预定电压阈值;
V0表示在所述预定测量周期开始时所述感测电压的初始电压电平;以及
C0表示所述电容器的电容。
8.根据权利要求7所述的电流测量电路,其中所述参考电流基于以下所示等式来确定:I参考=N最大*I单位/C比率,其中I参考表示所述参考电流。
9.根据权利要求1所述的电流测量电路,其中所述确定电路被进一步配置为在比所述预定测量周期更长的延长测量周期内确定所述电流的平均值。
10.根据权利要求9所述的电流测量电路,其中所述确定电路被进一步配置为:
在所述延长测量周期内对每次出现所述感测电压达到所述预定电压阈值进行计数;
在所述延长测量周期内每次出现所述感测电压达到所述预定电压阈值时,将所述感测电压降低到所述预定电压阈值以下;
对所述延长测量周期内出现的所述多个时钟周期中的时钟周期的总数量进行计数;以及
基于在所述延长测量周期内出现所述感测电压达到所述预定电压阈值的总数和所述延长测量周期内出现的所述时钟周期的总数量来量化所述电流的所述平均值。
11.根据权利要求10所述的电流测量电路,其中所述确定电路包括:
电压比较器,其被配置为将所述感测电压与所述预定电压阈值进行比较以确定所述感测电压是否达到所述预定电压阈值;
计数器,其被配置为在所述延长测量周期内对每次出现所述感测电压达到所述预定电压阈值进行计数;
参考电流发生器,其被配置为响应于所述感测电压达到所述预定电压阈值而产生沿相对于所述感测电流的相反方向流动的参考电流;
第二计数器,其被配置为对在所述延长测量周期内出现的所述多个时钟周期中的时钟周期的总数量进行计数;
锁存器,其被配置为锁存在所述延长测量周期内出现的所述时钟周期的总数量;以及
计算电路,其被配置为基于在所述延长测量周期内出现所述感测电压达到所述预定电压阈值的所述总数和所述延长测量周期内出现的所述时钟周期的总数量来量化所述电流的所述平均值。
12.根据权利要求10所述的电流测量电路,其中所述确定电路被进一步配置为基于以下所示等式来量化所述电流的所述平均值I平均=(N计数*N最大*I单位)/(T计数*C比率),其中:
I平均表示所述电流的所述平均值;
N计数表示在所述延长测量周期内出现所述感测电压达到所述预定电压阈值的所述总数;
N最大等于2L,其中L表示用于数字化地量化所述电流的定义位数;
I单位表示所述电流的按位单位;
T计数表示在所述延长测量周期内出现的所述时钟周期的总数量;以及
C比率表示所述电流与所述感测电流之间的比率。
13.根据权利要求9所述的电流测量电路,其中所述确定电路被进一步配置为:
在所述延长测量周期内对每次出现所述感测电压达到所述预定电压阈值进行计数;
在所述延长测量周期内每次出现所述感测电压达到所述预定电压阈值时,将所述感测电压降低到所述预定电压阈值以下;
对所述延长测量周期内出现的所述多个时钟周期中的时钟周期的选定数量进行计数;以及
基于在所述延长测量周期内出现所述感测电压达到所述预定电压阈值的所述总数和所述延长测量周期内出现的所述时钟周期的选定数量来量化所述电流的所述平均值。
14.根据权利要求13所述的电流测量电路,其中所述确定电路包括:
电压比较器,其被配置为将所述感测电压与所述预定电压阈值进行比较以确定所述感测电压是否达到所述预定电压阈值;
计数器,其被配置为在所述延长测量周期内对每次出现所述感测电压达到所述预定电压阈值进行计数;
参考电流发生器,其被配置为响应于所述感测电压达到所述预定电压阈值而产生沿相对于所述感测电流的相反方向流动的参考电流;
第二计数器,其被配置为对所述延长测量周期内出现的所述多个时钟周期中的时钟周期的总数量进行计数;
锁存器,其被配置为锁存在所述延长测量周期内出现的所述时钟周期的选定数量;
计算电路,其被配置为基于在所述延长测量周期内出现所述感测电压达到所述预定电压阈值的所述总数和所述延长测量周期内出现的所述时钟周期的选定数量来量化所述电流的所述平均值。
15.根据权利要求13所述的电流测量电路,其中所述确定电路被进一步配置为基于以下所示等式来量化所述电流的所述平均值:I平均=(N计数*N最大*I单位)/(T计数*C比率),其中:
I平均表示所述电流的所述平均值;
N计数表示在所述延长测量周期内出现所述感测电压达到所述预定电压阈值的所述总数;
N最大等于2L,其中L表示用于数字化地量化所述电流的定义位数;
I单位表示所述电流的按位单位;
T计数表示在所述延长测量周期内出现的所述时钟周期的选定数量;以及
C比率表示所述电流与所述感测电流之间的比率。
16.根据权利要求15所述的电流测量电路,其中所述时钟周期的所述选定数量基于以下所示等式来确定:T计数=2K,其中K大于或等于用于数字化地量化所述电流的所述定义位数(K≥L)。
17.根据权利要求9所述的电流测量电路,其中所述延长测量周期包括整数个所述预定测量周期。
18.根据权利要求17所述的电流测量电路,其中整数个所述预定测量周期对应于整数个正交频分复用(OFDM)符号或时隙。
19.根据权利要求9所述的电流测量电路,其中所述延长测量周期包括非整数个所述预定测量周期。
20.根据权利要求9所述的电流测量电路,其中所述确定电路被进一步配置为确定在所述延长测量周期上与所述电流的所述平均值相对应的平均功率。
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201862782908P | 2018-12-20 | 2018-12-20 | |
US62/782,908 | 2018-12-20 | ||
US16/446,863 | 2019-06-20 | ||
US16/446,863 US11268990B2 (en) | 2018-12-20 | 2019-06-20 | Current measurement circuit for optimization of power consumption in electronic devices |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111351973A CN111351973A (zh) | 2020-06-30 |
CN111351973B true CN111351973B (zh) | 2023-07-28 |
Family
ID=71098446
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201911316061.8A Active CN111351973B (zh) | 2018-12-20 | 2019-12-19 | 电流测量电路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111351973B (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115738078B (zh) * | 2022-11-09 | 2023-11-10 | 杭州神络医疗科技有限公司 | 一种基于电池电压的低功耗运行方法及装置 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10207062A1 (de) * | 2002-02-20 | 2003-08-28 | Philips Intellectual Property | Verfahren und Schaltungsanordnung zur Ermittlung des mittleren Stromverbrauchs eines batteriebetriebenen Gerätes |
US7010440B1 (en) * | 2003-11-25 | 2006-03-07 | Analog Devices, Inc. | Method and a measuring circuit for determining temperature from a PN junction temperature sensor, and a temperature sensing circuit comprising the measuring circuit and a PN junction |
CN1833293A (zh) * | 2003-06-10 | 2006-09-13 | 微米技术有限公司 | 在感测存储单元时测量电流的方法和装置 |
CN102959371A (zh) * | 2010-07-01 | 2013-03-06 | 松下电器产业株式会社 | 对象物体检测装置 |
CN103308773A (zh) * | 2012-03-07 | 2013-09-18 | 上海海栎创微电子有限公司 | 一种具有高精度低功耗的互电容变化测量电路 |
JP2014120977A (ja) * | 2012-12-18 | 2014-06-30 | Fujitsu Ltd | 量子化器,比較回路および半導体集積回路 |
CN104953641A (zh) * | 2014-03-24 | 2015-09-30 | 施耐德电器工业公司 | 包括电池放电管理的监控设备及电池放电管理方法 |
CN108599570A (zh) * | 2018-06-04 | 2018-09-28 | 电子科技大学 | 一种具有动态调节限流阈值的电路 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001224138A (ja) * | 2000-02-07 | 2001-08-17 | Hitachi Ltd | 蓄電装置及び蓄電器の電圧検出方法 |
US8463562B2 (en) * | 2007-02-08 | 2013-06-11 | Panasonic Ev Energy Co., Ltd. | Device and method for detecting abnormality of electric storage device |
US10014851B2 (en) * | 2016-11-02 | 2018-07-03 | Texas Instruments Incorporated | Current sensing and control for a transistor power switch |
-
2019
- 2019-12-19 CN CN201911316061.8A patent/CN111351973B/zh active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10207062A1 (de) * | 2002-02-20 | 2003-08-28 | Philips Intellectual Property | Verfahren und Schaltungsanordnung zur Ermittlung des mittleren Stromverbrauchs eines batteriebetriebenen Gerätes |
CN1833293A (zh) * | 2003-06-10 | 2006-09-13 | 微米技术有限公司 | 在感测存储单元时测量电流的方法和装置 |
US7010440B1 (en) * | 2003-11-25 | 2006-03-07 | Analog Devices, Inc. | Method and a measuring circuit for determining temperature from a PN junction temperature sensor, and a temperature sensing circuit comprising the measuring circuit and a PN junction |
CN102959371A (zh) * | 2010-07-01 | 2013-03-06 | 松下电器产业株式会社 | 对象物体检测装置 |
CN103308773A (zh) * | 2012-03-07 | 2013-09-18 | 上海海栎创微电子有限公司 | 一种具有高精度低功耗的互电容变化测量电路 |
JP2014120977A (ja) * | 2012-12-18 | 2014-06-30 | Fujitsu Ltd | 量子化器,比較回路および半導体集積回路 |
CN104953641A (zh) * | 2014-03-24 | 2015-09-30 | 施耐德电器工业公司 | 包括电池放电管理的监控设备及电池放电管理方法 |
CN108599570A (zh) * | 2018-06-04 | 2018-09-28 | 电子科技大学 | 一种具有动态调节限流阈值的电路 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
电机测试中电压、电流及功率的同步采样法;赵月琴,张树宏,杨同敏,张华民,李海斌;煤(第05期);正文 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111351973A (zh) | 2020-06-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5351872B2 (ja) | バッテリー装置の残存容量及び実行時間を予測する方法 | |
US9680471B2 (en) | Apparatus for a reduced current wake-up circuit for a battery management system | |
US11268990B2 (en) | Current measurement circuit for optimization of power consumption in electronic devices | |
KR101488041B1 (ko) | 디지털 필터들 및 메모리를 포함하는 델타 시그마 감지 증폭기 | |
US10520553B2 (en) | Methods and system for a battery | |
US7646177B2 (en) | Design structure for a duty cycle measurement apparatus that operates in a calibration mode and a test mode | |
JP5125070B2 (ja) | 電池制御装置、電池制御方法、電池パック、電子機器、電池制御プログラムおよび制御回路 | |
ATE371249T1 (de) | Integrierte ladungsleseschaltung für resistive speicher | |
JP6085199B2 (ja) | ワイヤレス充電モジュール及びワイヤレス充電システム | |
CN105814770B (zh) | 用于可再充电电池单体的快速充电的方法和*** | |
CN111351973B (zh) | 电流测量电路 | |
TWI389134B (zh) | 用於半導體裝置之數位濾波器 | |
US9817076B2 (en) | Estimation circuit for SOC and SOH of battery | |
US6661204B2 (en) | Battery charge monitor | |
CN104823130A (zh) | 自适应电压缩放的***和方法 | |
US8076946B1 (en) | Leakage calibration | |
US20180080992A1 (en) | Determination of a battery-model parameter | |
CN101923891A (zh) | 半导体存储装置的温度检测电路 | |
KR102091773B1 (ko) | 배터리 사이클 카운팅 장치 | |
US20220029661A1 (en) | Electronic devices including circuits configured to adjust peak intensity of current | |
US11422170B2 (en) | Digital current sensing circuit and related apparatus | |
CN104956442A (zh) | 用于存储装置读取的设备和方法 | |
CN110651194B (zh) | 用于估计电池的soc的装置和方法 | |
CN117278041B (zh) | 一种时序控制电路 | |
CN115483721A (zh) | 电池均衡控制方法、电池均衡控制装置及存储介质 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
CB02 | Change of applicant information |
Address after: North Carolina Applicant after: QORVO US, Inc. Address before: North Carolina Applicant before: QORVO US, Inc. |
|
CB02 | Change of applicant information | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |