DE-102024135720-B3 - Elektronische Schaltung zum Spiegeln eines Stroms und Treiberschaltung

Abstract

Es wird eine elektronische Schaltung (1) zum Spiegeln eines Stroms, der in einer Eingangsleitung (10) fließt, in eine Ausgangsleitung (15) vorgeschlagen, wobei die elektronische Schaltung (1) eine erste Stromspiegelschaltung (40), eine zweite Stromspiegelschaltung (50), eine Verbindungsleitung (60) zwischen der ersten Stromspiegelschaltung (40) und der zweiten Stromspiegelschaltung (50), einen Eingangstransistor (20), und einen Ausgangstransistor (30) umfasst, wobei die Eingangsleitung (10) mit dem Gate des Eingangstransistors (20) und dem Gate des Ausgangstransistors (30) elektrisch verbunden ist, wobei der Source des Eingangstransistors (20) mit Masse (70) elektrisch verbunden ist und der Drain des Eingangstransistors (20) mit der ersten Stromspiegelschaltung (40) elektrisch verbunden ist, wobei der Source des Ausgangstransistors (30) mit Masse (70) elektrisch verbunden ist und der Drain des Ausgangstransistors (30) mit der Ausgangsleitung (15) elektrisch verbunden ist, wobei die Ausgangsleitung (15) mit der ersten Stromspiegelschaltung (40) zur Zurverfügungstellung eines elektrisches Potentials an die erste Stromspiegelschaltung (40) verbunden ist, und die erste Stromspiegelschaltung (40) zum Spiegeln des Stroms, der an dem Drain des Eingangstransistors (20) fließt, in die Verbindungsleitung (60) ausgebildet ist, und wobei die zweite Stromspiegelschaltung (50) zum Spiegeln des Stroms, der in der Verbindungsleitung (60) fließt, zu dem Gate des Eingangstransistors (20) und dem Gate des Ausgangstransistors (30) ausgebildet ist.

Inventors

• Heiko Hauswald

Assignees

• ELMOS SEMICONDUCTOR SE

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241202

Claims (13)

1. Elektronische Schaltung (1) zum Spiegeln eines Stroms, der in einer Eingangsleitung (10) fließt, in eine Ausgangsleitung (15), wobei die elektronische Schaltung (1) eine erste Stromspiegelschaltung (40), eine zweite Stromspiegelschaltung (50), eine Verbindungsleitung (60) zwischen der ersten Stromspiegelschaltung (40) und der zweiten Stromspiegelschaltung (50), einen Eingangstransistor (20) und einen Ausgangstransistor (30) umfasst, wobei die Eingangsleitung (10) mit dem Gate des Eingangstransistors (20) und dem Gate des Ausgangstransistors (30) elektrisch verbunden ist, wobei der Source des Eingangstransistors (20) mit Masse (70) elektrisch verbunden ist und der Drain des Eingangstransistors (20) mit der ersten Stromspiegelschaltung (40) elektrisch verbunden ist, wobei der Source des Ausgangstransistors (30) mit Masse (70) elektrisch verbunden ist und der Drain des Ausgangstransistors (30) mit der Ausgangsleitung (15) elektrisch verbunden ist, wobei die Ausgangsleitung (15) mit der ersten Stromspiegelschaltung (40) zur Zurverfügungstellung eines elektrisches Potentials an die erste Stromspiegelschaltung (40) verbunden ist, und die erste Stromspiegelschaltung (40) zum Spiegeln des Stroms, der an dem Drain des Eingangstransistors (20) fließt, in die Verbindungsleitung (60) ausgebildet ist, und wobei die zweite Stromspiegelschaltung (50) zum Spiegeln des Stroms, der in der Verbindungsleitung (60) fließt, zu dem Gate des Eingangstransistors (20) und dem Gate des Ausgangstransistors (30) ausgebildet ist.
2. Elektronische Schaltung (1) nach Anspruch 1 , wobei die erste Stromspiegelschaltung (40) einen Feldeffekttransistor und die zweite Stromspiegelschaltung (50) einen Feldeffekttransistor umfasst.
3. Elektronische Schaltung (1) nach Anspruch 1 , wobei die erste Stromspiegelschaltung (40) einen Feldeffekttransistor und die zweite Stromspiegelschaltung (50) einen Bipolartransistor umfasst.
4. Elektronische Schaltung (1) nach Anspruch 1 , wobei die erste Stromspiegelschaltung (40) einen Bipolartransistor und die zweite Stromspiegelschaltung (50) einen Feldeffekttransistor umfasst.
5. Elektronische Schaltung (1) nach Anspruch 1 , wobei die erste Stromspiegelschaltung (40) einen Bipolartransistor und die zweite Stromspiegelschaltung (50) einen Bipolartransistor umfasst.
6. Elektronische Schaltung (1) nach Anspruch 1 , 2 oder 3 , wobei die erste Stromspiegelschaltung (40) einen PMOS-Stromspiegel umfasst.
7. Elektronische Schaltung (1) nach Anspruch 1 , 2 oder 4 , wobei die zweite Stromspiegelschaltung (50) einen NMOS-Stromspiegel umfasst.
8. Elektronische Schaltung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Stromspiegelschaltung (40) kaskodiert und/oder die zweite Stromspiegelschaltung (50) kaskodiert ist.
9. Elektronische Schaltung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Eingangstransistor (20) einen single-Gate-MOSFET umfasst.
10. Elektronische Schaltung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ausgangstransistor (30) einen single-Gate-MOSFET umfasst.
11. Elektronische Schaltung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Eingangstransistor (20) und der Ausgangstransistor (30) im Wesentlichen baugleich sind.
12. Elektronische Schaltung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Stromspiegelschaltung (40) und/oder die zweite Stromspiegelschaltung (50) derart ausgebildet sind, dass die erste Stromspiegelschaltung (40) und/oder die zweite Stromspiegelschaltung (50) unterhalb eines vorgegebenen Spannungswerts, der an der jeweiligen Stromspiegelschaltung (40, 50) anliegt, den jeweiligen Strom nicht mehr vollständig spiegeln.
13. Treiberschaltung für einen Motor umfassend eine elektronische Schaltung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltung zum Spiegeln eines Stroms. Stand der Technik Eine Vielzahl von elektronischen Schaltungen zum Spiegeln eines Stroms ist bekannt. Bei diesen elektronischen Schaltungen ist zur Anpassung der Spannung des Ausgangstransistors oftmals eine Kaskodierung vorhanden. Dies erhöht die Komplexität der elektronischen Schaltung. Zudem benötigen die Transistoren der elektronischen Schaltung im Stand der Technik viel Fläche, um entsprechend große Ströme zu spiegeln. Die US 12 314 073 B2 beschreibt einen Niederspannungs-Kaskodenstromspiegel gemäß dem Stand der Technik. Die WO 2011 / 058 428 A1 offenbart schnelle Kalibrierungsschemata für lichtemittierende Anzeigen und stabile Stromquellen/Stromsenken für diese gemäß dem Stand der Technik. Die DE 102 39 064 A1 offenbart eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Stroms gemäß dem Stand der Technik. Im Artikel mit dem Titel „A comparative study of various current mirror configurations: topologies and characteristics“ der Autoren Bhawna Aggarwal, Maneesha Gupta und A.K. Gupta in der Zeitschrift „Microelectronics journal“, Vol. 53, 2016, S. 134-155 (ISSN 0959-8324; https://doi.org/10.1016/j.mejo.2016.04.015) werden Stromspiegel gemäß dem Stand der Technik offenbart. Offenbarung der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine elektronische Schaltung zum Spiegeln eines Stroms aufzuzeigen, die auch bei großen Stromstärken präzise ist. Diese Aufgabe wird durch eine elektronische Schaltung gemäß Anspruch 1 gelöst. Insbesondere wird die Aufgabe durch eine elektronische Schaltung zum Spiegeln eines Stroms, der in einer Eingangsleitung fließt, in eine Ausgangsleitung gelöst, wobei die elektronische Schaltung eine erste Stromspiegelschaltung, eine zweite Stromspiegelschaltung, eine Verbindungsleitung zwischen der ersten Stromspiegelschaltung und der zweiten Stromspiegelschaltung, einen Eingangstransistor, und einen Ausgangstransistor umfasst, wobei die Eingangsleitung mit dem Gate des Eingangstransistors und dem Gate des Ausgangstransistors elektrisch verbunden ist, wobei der Source des Eingangstransistors mit Masse elektrisch verbunden ist und der Drain des Eingangstransistors mit der ersten Stromspiegelschaltung elektrisch verbunden ist, wobei der Source des Ausgangstransistors mit Masse elektrisch verbunden ist und der Drain des Ausgangstransistors mit der Ausgangsleitung elektrisch verbunden ist, wobei die Ausgangsleitung mit der ersten Stromspiegelschaltung zur Zurverfügungstellung eines elektrisches Potentials an die erste Stromspiegelschaltung verbunden ist, und die erste Stromspiegelschaltung zum Spiegeln des Stroms, der an dem Drain des Eingangstransistors fließt, in die Verbindungsleitung ausgebildet ist, und wobei die zweite Stromspiegelschaltung zum Spiegeln des Stroms, der in der Verbindungsleitung fließt, zu dem Gate des Eingangstransistors und dem Gate des Ausgangstransistors ausgebildet ist. Darüber hinaus weist die elektronische Schaltung eine hohe effektive Gate-Source-Spannung für große Ströme auf. Ein Vorteil hiervon ist, dass die elektronische Schaltung auch bei großen Strömen wenig Fläche benötigt. Zudem wird die Drainspannung des Eingangstransistors an die Drainspannung des Ausgangstransistors angepasst bzw. nachgeführt. Die Gatespannung wird hierbei geregelt. Ein weiterer Vorteil ist, dass, wenn die Spannung, die an der ersten Stromspiegelschaltung und/oder an der zweiten Stromspiegelschaltung anliegt, zu klein wird (so dass diese den jeweiligen Strom nicht mehr vollständig spiegeln), sich die Gatespannung am Ausgangstransistor erhöht. Auf diese Weise steigt bei kleiner Spannung am Ausgangstransistor die Stromstärke am Drain des Ausgangstransistors. Die elektronische Schaltung weist eine hohe Präzision auch bei Temperaturveränderungen auf; d.h., dass der Strom in der Eingangsleitung auch bei hohen bzw. großen Stromstärken präzise in die Ausgangsleitung gespiegelt wird, so dass der Unterschied in der Stromstärke zwischen der Eingangsleitung und der Ausgangsleitung gering ist bzw. so dass das Verhältnis zwischen der Stromstärke in der Ausgangsleitung und der Stromstärke in der Eingangsleitung im Wesentlichen gleich bleibt. Zudem verlässt die elektronische Schaltung bei kleinen Drain-Source-Spannungen (z.B. beim Umladen von Kapazitäten) automatisch ihren Stromquellenbereich und geht in den niederohmigen Klemmzustand über. Insbesondere wird die Aufgabe auch durch eine Treiberschaltung gemäß Anspruch 13 gelöst. Insbesondere wird die Aufgabe durch eine Treiberschaltung für einen Motor umfassend eine elektronische Schaltung wie oben beschrieben. Vorteilhaft hieran ist, dass die Treiberschaltung einen hohen Ausgangswiderstand aufweist. Gemäß einer Ausführungsform der elektronischen Schaltung umfasst die erste Stromspiegelschaltung einen Feldeffekttransistor und/oder die zweite Stromspiegelschaltung einen Feldeffekttransistor. Vorteilhaft hieran ist, dass die elektronische Schaltung den Strom besonders prä