一種用于全電感電流波形的檢測電路及方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種用于全電感電流波形的檢測電路及方法；檢測電路包括高側(cè)開關(guān)、低側(cè)開關(guān)、ISP模塊、ISN模塊和采樣電阻；高側(cè)開關(guān)與低側(cè)開關(guān)串聯(lián)連接在輸入電壓與地之間；高側(cè)開關(guān)與低側(cè)開關(guān)的串聯(lián)連接端用于連接電感；高側(cè)開關(guān)的控制端用于連接高側(cè)開關(guān)控制信號，低側(cè)開關(guān)的控制端用于連接低側(cè)開關(guān)控制信號；ISP模塊的三端分別與高側(cè)開關(guān)的三端連接，ISP模塊的第四端與采樣電阻的一端連接；ISN模塊的三端分別與低側(cè)開關(guān)的三端連接，ISN模塊的第四端與采樣電阻的一端連接；采樣電阻的另一端接地。本發(fā)明專利技術(shù)不使用電阻或變壓器能夠?qū)崿F(xiàn)全電感電流波形檢測采樣，且將檢測單元集成于芯片內(nèi)部，降低終端客戶的電路成本和設(shè)計難度。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
—種用于全電感電流波形的檢測電路及方法
本專利技術(shù)屬于電流檢測領(lǐng)域，更具體地，涉及。
技術(shù)介紹
平均電流模式(average current mode)是開關(guān)電源(swith mode power supplies)的一種控制方式，通過控制電感電流的平均值來實(shí)現(xiàn)輸出電流或者電壓恒定的目的。為了得到電感電流的平均值需要對全電感電流波形進(jìn)行檢測，圖I示出了一種典型的電感電流波形；圖2為一種降壓型(buck)開關(guān)電源電路的示意圖，利用電阻與電感串聯(lián)， 通過檢測電阻兩端的電壓來得到全電感電流波形信號，經(jīng)過控制電路處理后得到控制開關(guān)的PWM信號(事實(shí)上在某些工作條件下控制高低端開關(guān)的信號可能并不相同，這里為簡化描述假設(shè)控制兩個開關(guān)的為同一個信號，低電平是高側(cè)開關(guān)導(dǎo)通，低側(cè)開關(guān)關(guān)閉，高電平時則相反)。顯然使用采樣電阻的方法會消耗一定的功率，為了減小消耗需使用較小的電阻， 小而且對阻值的精度有一定要求的電阻并不易于集成在芯片內(nèi)部。圖3是另外一種檢測電流的方法，使用變壓器分別檢測高低側(cè)開關(guān)的電流，檢測到的電流加于檢測電阻上得到完整的電感電流波形信號，這種方法的缺點(diǎn)是需使用變壓器，無法集成在芯片內(nèi)部，而且變壓器體積較大不利于功率模塊的小型化，同時使用變壓器還會帶來如磁芯飽和等額外的問題。因?yàn)榉逯惦娏髂Ｊ?peak current mode)是一種常見的控制模式,其需要檢測電感電流的峰值，故有較多用于檢測高側(cè)開關(guān)的電流(圖2的Ip)的成熟的電路，但是目前未見有文獻(xiàn)介紹集成于芯片內(nèi)部的檢測低側(cè)開關(guān)的電流(圖2的In)的方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本專利技術(shù)的目的在于提供一種可以將檢測單元集成于芯片內(nèi)部且成本低的用于全電感電流波形的檢測電路。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供了一種用于全電感電流波形的檢測電路，包括高側(cè)開關(guān)、低側(cè)開關(guān)、ISP模塊、ISN模塊和采樣電阻；所述高側(cè)開關(guān)與所述低側(cè)開關(guān)串聯(lián)連接在輸入電壓與地之間；所述高側(cè)開關(guān)與所述低側(cè)開關(guān)的串聯(lián)連接端用于連接電感；所述高側(cè)開關(guān)的控制端用于連接高側(cè)開關(guān)控制信號，所述低側(cè)開關(guān)的控制端用于連接低側(cè)開關(guān)控制信號；所述ISP模塊的三端分別與所述高側(cè)開關(guān)的三端連接，所述ISP模塊的第四端與所述采樣電阻的一端連接；所述ISN模塊的三端分別與所述低側(cè)開關(guān)的三端連接，所述ISN模塊的第四端與所述采樣電阻的一端連接；所述采樣電阻的另一端接地。更進(jìn)一步地，所述高側(cè)開關(guān)為第一 PMOS管，所述低側(cè)開關(guān)為第一 NMOS管，所述第一 PMOS管的柵極用于連接高側(cè)開關(guān)控制信號，所述第一 PMOS管的源極連接所述輸入電壓， 所述第一 PMOS管的漏極與所述第一 NMOS管的漏極連接，所述第一 NMOS管的柵極用于連接低側(cè)開關(guān)控制信號，所述第一 NMOS管的源極接地。4更進(jìn)一步地，所述ISP模塊包括第二 PMOS管、第三PMOS管、第八PMOS管、第九 PMOS管、第十PMOS管、第一開關(guān)、第二開關(guān)以及用于提供偏置電流的第一恒流源、第二恒流源；所述第二 PMOS管與所述第八PMOS管串聯(lián)連接在所述輸入電壓與用于提供偏置電流的恒流源的正輸入端之間；所述第三PMOS管與所述第九PMOS管串聯(lián)連接在所述輸入電壓與用于提供偏置電流的第二恒流源的正輸入端之間；第一恒流源的負(fù)端和第二恒流源的負(fù)端均接地；所述第二 PMOS管的柵極與所述第三PMOS管的柵極連接后用于連接高側(cè)開關(guān)控制信號；所述第八PMOS管的柵極與所述第九PMOS管的柵極連接后還與所述第九PMOS管的漏極連接；所述第二 PMOS管與所述第八PMOS管的串聯(lián)連接端通過所述第一開關(guān)與所述第一 PMOS管的漏極連接；所述第十PMOS管的柵極與所述第八PMOS管的漏極連接；所述第十 PMOS管的源極連接至所述第三PMOS管與所述第九PMOS管的串聯(lián)連接端；所述第十PMOS管的漏極通過所述第二開關(guān)與所述采樣電阻的一端連接。更進(jìn)一步地，所述第一 PMOS管、第二 PMOS管和第三PMOS管寬長比的比例為 (N-I) : I : I。更進(jìn)一步地，所述ISN模塊包括第四PMOS管、第五PMOS管、第二 NMOS管、第三 NMOS管、誤差放大器、第三開關(guān)；所述第五PMOS管、第三NMOS管和第二 NMOS管依次串聯(lián)連接在所述輸入電壓與所述第一 NMOS管的漏極之間；所述誤差放大器的反相輸入端連接至所述第三NMOS管與所述第二 NMOS管的串聯(lián)連接端，所述誤差放大器的正相輸入端接地，所述誤差放大器的輸出端連接至所述第三NMOS管的柵極；所述第二 NMOS管的柵極與所述第一 NMOS管的柵極連接；所述第四PMOS管的源極連接至所述輸入電壓，所述第四PMOS管的柵極與所述第五PMOS管的柵極和漏極連接；所述第四PMOS管的漏極通過所述第三開關(guān)與所述采樣電阻的一端連接。更進(jìn)一步地，所述第一 NMOS管與所述第二 NMOS管寬長比的比例為(N-I) I。更進(jìn)一步地，所述ISN模塊包括第四NMOS管、第五NMOS管、第六NMOS管、第七 NMOS管、第八NMOS管、第六PMOS管、第七PMOS管和第四開關(guān)；所述第七NMOS管與所述第六 NMOS管依次串聯(lián)連接在用于提供偏置電流的第三恒流源的負(fù)端與地之間；所述第八NMOS 管與所述第四NMOS管依次串聯(lián)連接在用于提供偏置電流的第四恒流源的負(fù)端與所述第一 NMOS管的漏極之間；所述第五NMOS管與所述第六PMOS管依次串聯(lián)連接在所述第八NMOS管與所述第四NMOS管的串聯(lián)連接端與所述輸入電壓之間；所述第七NMOS管的柵極與所述第八NMOS管的柵極和漏極連接，所述第六NMOS管的柵極與所述第四NMOS管的柵極連接后再與所述第一 NMOS管的柵極連接，所述第五NMOS管的柵極與所述第七NMOS管的漏極連接； 所述第七PMOS管的柵極與所述第六PMOS管的柵極和漏極連接，所述第七PMOS管的源極與所述輸入電壓連接，所述第七PMOS管的漏極通過所述第四開關(guān)與所述采樣電阻的一端連接。更進(jìn)一步地，所述第一 NMOS管、第四NMOS管和第六NMOS管的寬長比的比例為 (N-I) : I : I。本專利技術(shù)還提供了一種用于全電感電流波形的檢測方法，包括下述步驟SI :檢測高側(cè)開關(guān)打開時的電流并按N : I的比例輸出至采樣電阻上轉(zhuǎn)換成電壓；S2 :檢測低側(cè)開關(guān)打開時的電流并按N : I的比例輸出至采樣電阻；通過公式VRS=RS*Il/N獲得流過電感的電流L ;所述N為流過電感的電流與流過采樣電阻的電流的比例。本專利技術(shù)提供的檢測電路不使用電阻或者變壓器能夠?qū)崿F(xiàn)全電感電流波形檢測采樣，并且將檢測單元集成于芯片內(nèi)部，降低終端客戶的電路成本和設(shè)計難度。附圖說明 構(gòu)示意圖 圖1是現(xiàn)有技術(shù)提供的一種典型的電感電流波形示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)提供的一種降壓型開關(guān)電源電路的示意圖；圖3是現(xiàn)有技術(shù)提供的另一種檢測電流的檢測電路的原理結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的一種用于檢測全電感電流波形的檢測電路的原理結(jié) 圖5是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的檢測電路中ISP模塊的具體電路圖；圖6是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的檢測電路中ISN模塊的一種具體電路圖；圖7是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的檢測電路中ISN模塊的另一種具體電路圖；圖8是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的用于檢測全電感電流波形的檢測方法的實(shí)現(xiàn)流程圖。具本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于全電感電流波形的檢測電路，其特征在于，包括高側(cè)開關(guān)、低側(cè)開關(guān)、ISP模塊、ISN模塊和采樣電阻；所述高側(cè)開關(guān)與所述低側(cè)開關(guān)串聯(lián)連接在輸入電壓與地之間；所述高側(cè)開關(guān)與所述低側(cè)開關(guān)的串聯(lián)連接端用于連接電感；所述高側(cè)開關(guān)的控制端用于連接高側(cè)開關(guān)控制信號，所述低側(cè)開關(guān)的控制端用于連接低側(cè)開關(guān)控制信號；所述ISP模塊的三端分別與所述高側(cè)開關(guān)的三端連接，所述ISP模塊的第四端與所述采樣電阻的一端連接；所述ISN模塊的三端分別與所述低側(cè)開關(guān)的三端連接，所述ISN模塊的第四端與所述采樣電阻的一端連接；所述采樣電阻的另一端接地。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：馮稀亮，徐卓慧，周小紅，
申請(專利權(quán))人：深圳市博馳信電子有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：