一种Buck开关电源中高边NMOS管电流采样的方法和电路技术

本公开揭示了一种Buck开关电源中高边NMOS管电流采样电路，其特征在于，包括功率开关电路、镜像电路、运放电路、反馈采样电路、滤波电路，功率开关电路中高边NMOS管的电流通过镜像电路按比例进行采样，功率开关电路中高边NMOS与镜像电路之间连接运放电路，运放电路用于实现功率开关电路中高边NMOS管功率开关电路与镜像电路中的镜像功率管的栅电压、源电压、漏电压相等，在功率开关电路给滤波电路中的电感充电时，运放电路的两个输入端有电流，在电感放电时，运放电路的两个输入端皆无电流，实现降低采样电路的损耗。

A Method and Circuit for Current Sampling of High-Side NMOS Tubes in Buck Switching Power Supply

The present disclosure discloses a current sampling circuit of high-side NMOS transistors in Buck switching power supply, which is characterized by power switching circuit, mirror circuit, op-amp circuit, feedback sampling circuit and filter circuit. The current of high-side NMOS transistors in power switching circuit is sampled proportionally through mirror circuit, and the high-side NMOS transistors in power switching circuit are sampled proportionally. Operational amplifier circuit is connected between side NMOS and mirror circuit. Operational amplifier circuit is used to realize that the gate voltage, source voltage and leakage voltage of high side NMOS power switch circuit in power switch circuit are equal to mirror power tube in mirror circuit. When power switch circuit charges inductance in filter circuit, two input terminals of op-ampere circuit are included. Current, when the inductor discharges, the two input terminals of the op-amp circuit have no current, which can reduce the loss of the sampling circuit.

【技术实现步骤摘要】
一种Buck开关电源中高边NMOS管电流采样的方法和电路
本公开涉及开关电源，特别涉及一种Buck开关电源中高边NMOS管电流采样的方法和电路。
技术介绍
在开关电源特别是高速开关电源中，其输出端电路通常采用高边和低边两个NMOS功率管连接的方式，高边NMOS功率管导通时给外接电感充电，低边NMOS功率管导通时外接电感放电，通过采样高边NMOS功率管上的电流来获得输出电感电流信息，因输出电流Ih较大,一般采用高边NMOS功率管的镜像电路来进行检测,为了保证镜像检测的精度,高边NMOS功率管与镜像电路中的采样NMOS采用栅电压、源电压、漏电压相同的连接方式,在高边NMOS功率管的漏极与采样NMOS功率管的漏极分别连接运放电路的两个输入端，运放电路采用反馈连接，使运放电路的两个输入端电压相等。在此连接方式下，现有技术中运放电路的两个输入端同时都与电源端连接，这样，无论高边NMOS功率管导通或关断，运放电路的两个输入端都有电流流入，从而增加了运放电路的电源损耗。具体地，现有技术通常采用如图1的电路进行电流采样。其中，Mn1为输出高边功率管，Mn2为输出低边功管，Mn3为采样功率管，Mn4为反馈管。Sn1、Sp2、Sp3为开关管(其中，Mn1、Mn2、Mn3、Sn1都是高压NMOS管，Sp2、Sp3是高压PMOS管)。由图1可以看出，在Vgh为低电平时，通过功率管Sp2对运放电路100的B输入端提供电流，功率管Mn3对运放电路100的D输入端提供电流；在Vgh为高电平(此高电平值大于Vin值)时，开关管Sn1、Sp3导通，开关Sp2关断，运放电路100与反馈管Mn4形成负反馈，使得D输入端电压等于B输入端电压，Mn3按比例镜像Mn1管电流。当Vgh为低电平时，电阻R让Mn3一直处于导通状态，为运放电路100的D输入端提供电流，开关Sp2导通，为运放电路100的B输入端提供电流，因此，在Vgh为低电平时，运放100电路一直存在功耗。但这种电路结构方式，一方面，在Vgh为低电平时运放电路100是有电流消耗的，这就增加了电源损耗；另一方面，在Vgh为高电平时，功率管Mn1、开关管Sn1导通，开关管Sp3打开，Mn3与功率管Mn1栅电压相同，由于开关管Sn1的存在，使得采样管Mn3漏极与高边功率管Mn1漏极电压存在误差，准确度较低。基于以上原因，对现有技术中采样电流电路进行修改是目前需要解决的问题。
技术实现思路
为了解决降低开关电源采样电路的损耗问题，本专利技术提出了一种Buck开关电源中高边NMOS管电流采样电路，在采样电路进行电流采样的间隙，关断采样电路中的运放电路，从而降低采样电路的能耗。为了解决以上的技术问题，本申请采用如下技术方案：一种Buck开关电源中高边NMOS管电流采样方法，包括功率开关电路、镜像电路、运放电路、反馈采样电路、滤波电路，功率开关电路中高边NMOS管的电流通过镜像电路按比例进行采样，功率开关电路中高边NMOS管与镜像电路之间连接运放电路，运放电路用于实现功率开关电路中高边NMOS管与镜像电路中的镜像功率管的栅电压、源电压、漏电压相等，在功率开关电路给滤波电路中的电感充电时，运放电路的两个输入端有电流，在电感放电时，运放电路的两个输入端皆无电流，实现降低采样电路的损耗。优选地，在功率开关电路给滤波电路中的电感充电时，运放电路的两个输入端分别与功率开关电路和镜像电路连接，运放电路的两个输入端有电流，在电感放电时，断开运放电路与功率开关电路的连接，从而实现运放电路的第一输入端无电流；断开镜像电路与开关电源输入端的连接，或断开镜像电路与运放电路的连接，从而实现运放电路的第二输入端无电流。优选地，包括功率开关电路、镜像电路、运放电路、反馈采样电路、滤波电路，功率开关电路的第一端与镜像电路的第一端连接输入电源端，运放电路的两个输入端分别通过第一开关、第二开关连接功率开关电路的第二端与镜像电路的第二端，反馈采样电路连接镜像电路的第二端与运放电路的反馈端，滤波电路的第一端连接功率开关电路的第三端，功率开关电路的第四端与镜像电路的第三端、第一开关的控制端、第二开关的控制端连接。优选地，所述第二开关设置在镜像电路的第一端与电源输入端的连接处，或设置在镜像电路的第二端与运放电路第二输入端的连接处。优选地，所述功率开关电路包括高边功率NMOS管和低边功率NMOS管，所述高边功率NMOS管的源极接电源输入端，其栅极与第一开关管的栅极连接，其漏极连接第一开关管的源极和低边功率管的源极，所述第一开关管的漏极连接运放电路的第一输入端，低边功率管的漏极连接电源地；高边功率管的栅极输入高边控制信号，低边功率管的栅极输入低边控制信号；所述高边功率管、低边功率管和第一开关管都是NMOS管。优选地，所述镜像电路包括第一功率管，在电感放电时，断开第一开功率管源极与电源输入端的连接，或断开第一功率管漏极与运放电路第二输入端的连接，从而实现运放电路的第二输入端无电流。优选地，还包括第二开关管，所述第一功率管的栅极与第二开关管的栅极、功率开关电路中高边功率管的栅极相连接，其源极连接电源输入端，其漏极连接第二开关管的源极，第二开关管的漏极连接运放电路的第二输入端。优选地，还包括第二开关管，所述第一功率管的栅极与第二开关管的栅极、功率开关电路中高边功率管的栅极相连接，其源极连接第二开关管的漏极，其漏极连接运放电路的第二输入端，第二开关管的源极连接电源输入端。优选地，还包括第二开关管、第三开关管、第一电阻，所述第一功率管的栅极与第三开关管的漏极、第一电阻的第一端连接，其源极连接第二开关管的漏极，其漏极连接运放电路的第二输入端；第三开关管的栅极连接电源输入端，第三开关管的源极与第二开关管的栅极、功率开关电路中高边功率管的栅极相连接，第一电阻的第二端连接电源输入端；第二开关管的源极连接电源端。优选地，还包括第二开关管、第三开关管、第一电阻，所述第一功率管的栅极与第三开关管的漏极、第一电阻的一端连接，其源极连接电源输入端，其漏极连接第二开关管的源极；第三开关管的栅极连接电源输入端，第三开关管的源极与第二开关管的栅极、功率开关电路中高边功率管的栅极相连接，第一电阻的另一端连接电源输入端；第二开关管的源极连接第一功率管的漏极；第二开关管的漏极连接运放电路的第二输入端。本专利技术在采样电路进行采样的间隙，即开关电源不对外接电感充电，外接电感放电的时候，断开采样电路中运放电路的输入，从而使采样电路的能耗降低，实现减小开关电源的损耗的目的。附图说明图1为现有技术的电流采样电路；图2为本公开一个实施例中的电流采样电路；图3为本公开一个实施例中的电流采样电路；图4为本公开一个实施例中的电流采样电路；图5为本公开一个实施例中的电流采样电路；图6为本公开一个实施例中的电流采样电路。具体实施方式在一个实施例中，如图2所示,开关电源电流采样电路包括功率开关电路200、镜像电路300、运放电路100、反馈采样电路400、滤波电路500，功率开关电路200的电流通过镜像电路300按比较进行采样，功率开关电路200与镜像电路300之间连接运放电路100，运放电路100的第一输入端B通过开关K1连接功率开关电路200的输出端，其第二输入端D通过开关K2连接镜像电路300的输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Buck开关电源中高边NMOS管电流采样方法，其特征在于，包括功率开关电路、镜像电路、运放电路、反馈采样电路、滤波电路，功率开关电路中高边NMOS管的电流通过镜像电路按比例进行采样，功率开关电路中高边NMOS管与镜像电路之间连接运放电路，运放电路用于实现功率开关电路中高边NMOS管与镜像电路中的镜像功率管的栅电压、源电压、漏电压相等，在功率开关电路给滤波电路中的电感充电时，运放电路的两个输入端有电流，在电感放电时，运放电路的两个输入端皆无电流，实现降低采样电路的损耗。

【技术特征摘要】
1.一种Buck开关电源中高边NMOS管电流采样方法，其特征在于，包括功率开关电路、镜像电路、运放电路、反馈采样电路、滤波电路，功率开关电路中高边NMOS管的电流通过镜像电路按比例进行采样，功率开关电路中高边NMOS管与镜像电路之间连接运放电路，运放电路用于实现功率开关电路中高边NMOS管与镜像电路中的镜像功率管的栅电压、源电压、漏电压相等，在功率开关电路给滤波电路中的电感充电时，运放电路的两个输入端有电流，在电感放电时，运放电路的两个输入端皆无电流，实现降低采样电路的损耗。2.根据权利要求1所述的一种Buck开关电源中高边NMOS管电流采样方法，其特征在于，在功率开关电路给滤波电路中的电感充电时，运放电路的两个输入端分别与功率开关电路和镜像电路连接，运放电路的两个输入端有电流，在电感放电时，断开运放电路与功率开关电路的连接，从而实现运放电路的第一输入端无电流；断开镜像电路与开关电源输入端的连接，或断开镜像电路与运放电路的连接，从而实现运放电路的第二输入端无电流。3.一种Buck开关电源中高边NMOS管电流采样电路，其特征在于，包括功率开关电路、镜像电路、运放电路、反馈采样电路、滤波电路，功率开关电路的第一端与镜像电路的第一端连接输入电源端，运放电路的两个输入端分别通过第一开关、第二开关连接功率开关电路的第二端与镜像电路的第二端，反馈采样电路连接镜像电路的第二端与运放电路的反馈端，滤波电路的第一端连接功率开关电路的第三端，功率开关电路的第四端与镜像电路的第三端、第一开关的控制端、第二开关的控制端连接。4.根据权利要求3所述的一种Buck开关电源中高边NMOS管电流采样电路，其特征在于，所述第二开关设置在镜像电路的第一端与电源输入端的连接处，或设置在镜像电路的第二端与运放电路第二输入端的连接处。5.根据权利要求3所述的一种Buck开关电源中高边NMOS管电流采样电路，其特征在于，所述功率开关电路包括高边功率NMOS管和低边功率NMOS管，所述高边功率NMOS管的源极接电源输入端，其栅极与第一开关管的栅极连接，其漏极连接第一开关管的源极和低边功率管的源极，所述第一开关管的漏极连接运放电路的第一输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏勤，李栋，
申请(专利权)人：陕西亚成微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61