用于功率变换器、开关模式电源的电流感测电路、装置和多相位开关模式电源制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及用于功率变换器、开关模式电源的电流感测电路、装置和多相位开关模式电源。一种用于开关模式功率变换器的电流感测电路采用与开关电感器并联耦接的无源电流感测网络。该无源电流感测网络与电感(其固有电阻)阻抗匹配，并且由电流感测电路提供用于单导线电流感测的电流感测节点。无源电流感测网络能够用于每个都对功率变换器的输出有贡献的多个相控开关电路中的每个相控开关电路内。本实用新型专利技术排除对要求两根导线的差分感测结构的需要(这种差分感测结构是现有技术常用的)。另一个好处是在多相SMPS中实现。

【技术实现步骤摘要】

本公开内容一般地设及功率调节电路，并且更特别地设及开关模式功率变换器中 的电流感测。
技术介绍
开关模式电源（SMP巧利用在与电源的开关动作禪合的电感的磁场中的能量储存 来调节输出电压、电流或电功率。由于线性功率变换系统相对较差的功率，SMI^S远优于线性 功率调节。在用于将励磁电感连接至电源的开关被切断时，早期设计的简单SMI^S通常使用 用于飞轮导通的二极管。但是，在提高SMPS的效率方面，导通二极管已经由诸如金属氧化 物半导体场效应晶体管（MOSFET)或绝缘栅场效应晶体管（IGFET)之类的开关晶体管代替， 该些晶体管被同步开关W在适当的时间提供必要的阻断和导通功能。该些在接通时具有相 当一致的"导通"电阻的晶体管使得电流感测电阻便于感测通过励磁电感的电流。但是，随 着该些开关晶体管的导通电阻继续下降，电路板的导体的小电阻变得重要，因为它为开关 电阻的导通电阻的量级。电路板导体的作用在多相变换器中尤其会受到关注，在多相变换 器中，每个相位电路来感测通过其内的电流的开关晶体管与感测电路之间的距离改变，为 每个相位产生不同的电阻，该会在不同相位当中导致失衡电流。
技术实现思路
因此，需要用于基本上减小开关功率变换器因电路板变化所致的感测误差的电流 感测电路。 根据一种实施例，一种用于功率变换器的电流感测电路，其特征在于包含；串联禪 接于电流感测节点处W形成串联的电流感测电阻的第一电流感测电阻和第二电流感测电 阻；所述串联的电流感测电阻与具有电感和固有电阻W及与开关网络连接的第一端的电感 器并联禪接；所述第一电流感测电阻与所述电感器的所述第一端禪接，并且所述第二电流 感测电阻与所述电感器的第二端禪接；W及与所述第一电流感测电阻并联禪接的电容。 根据上述电流感测电路的一个实施例，其中所述电感器的所述第一端与地线之间 连接有开关晶体管，所述电流感测节点与所述地线之间提供有电流感测电压。 根据上述电流感测电路的一个实施例，其中所述电感器的所述第一端禪接至开关 晶体管的第一端，所述开关晶体管具有与地线禪接的第二端，所述电流感测电路还包含：具 有与所述电流感测节点禪接的第一端的场效应晶体管；W及具有与所述场效应晶体管的第 二端禪接的第一输入W及与偏移电压基准禪接的第二输入的放大器电路；其中所述开关晶 体管具有控制端子，所述场效应晶体管的控制端子与所述开关晶体管的控制端子禪接。 根据一种实施例，一种用于开关模式电源的电流感测装置，其特征在于包含；具有 电感和固有电阻W及与开关晶体管连接的第一端的电感器；与所述电感器并联禪接的且 形成电流感测节点的无源电流感测网络，其中所述无源电流感测网络与所述电感器阻抗匹 配；向驱动所述开关晶体管的开关控制器提供电流感测信号的电流感测电路，其中所述电 流感测信号基于相对于基准在所述电流感测节点处产生的电压，所述电流感测电路与所述 基准连接。[000引根据上述电流感测结构的一个实施例，其中所述无源电流感测网络包含；串联禪 接于所述电流感测节点处W形成串联的电流感测电阻的第一电流感测电阻和第二电流感 测电阻；所述串联的电流感测电阻与所述电感器并联禪接，并且第一端与所述开关晶体管 连接；所述第一电流感测电阻与所述电感器的所述第一端禪接，并且所述第二电流感测电 阻与所述电感器的第二端禪接；W及与所述第一电流感测电阻并联禪接的电容。 根据上述电流感测结构的一个实施例，其中所述电感器的第一端禪接至所述开关 晶体管的第一端，所述开关晶体管具有与地线禪接的第二端，所述电流感测装置还包含：具 有与所述电流感测节点禪接的第一端的场效应晶体管；W及具有与所述场效应晶体管的第 二端禪接的第一输入W及与偏移电压基准禪接的第二输入的放大器电路；其中所述开关晶 体管具有控制端子，所述场效应晶体管的控制端子与所述开关晶体管的控制端子禪接。 根据上述电流感测结构的一个实施例，其中所述开关模式电源是多相位开关模式 电源，并且其中所述电流感测电路针对多个相位中的每个相位进行复制，其中每个相位都 对所述开关模式电源的输出有贡献。 根据一种实施例，一种多相位开关模式电源，其特征在于包含；多个相控开关电 路，每个相控开关电路都对多相位开关模式电源的输出有贡献；所述多个相控开关电路的 每一个都含有：具有电感值和固有电阻W及与开关晶体管连接的第一端的电感器，W及与 所述电感器并联禪接的且形成电流感测节点的无源电流感测网络，其中所述无源电流感测 网络与所述电感器阻抗匹配；W及对驱动所述多个相位电路中的每个相位电路的相应开关 晶体管的开关控制器提供所述多个相位电路中的每个相位电路各自的电流感测信号的电 流感测电路，其中每个相应的电流感测信号都基于相对于公共基准的在所述多个相控开关 电路中的每个相控开关电路的相应电流感测节点处产生的相应电压，所述电流感测电路与 所述公共基准连接。 根据上述相位开关模式电源的一个实施例，其中所述多个相控开关电路中的每个 相控开关电路的所述无源电流感测网络通过使所述电感器的所述电感与所述固有电阻的 值之比保持为等于电阻比与所述电容的值的乘积来进行阻抗匹配，其中所述电阻比是所述 第一及第二电流感测电阻的电阻值乘积与所述第一及第二电流感测电阻的电阻值之和的 比值。 根据上述相位开关模式电源的一个实施例，其中，对于相应的所述多个相控开关 电路中的每个相控开关电路，所述电感器的所述第一端禪接至开关晶体管的第一端，所述 开关晶体管具有与地线禪接的第二端，所述电流感测电路还包含：具有与所述电流感测节 点禪接的第一端的场效应晶体管；W及具有与所述场效应晶体管的第二端禪接的第一输入 W及与偏移电压基准禪接的第二输入的放大器电路；其中所述开关晶体管具有控制端子， 所述场效应晶体管的控制端子与所述开关晶体管的控制端子禪接 因此，根据本文所公开的那些实施例的实施例在开关模式功率变换器的设计和操 作方面提供了若干好处。一个好处是：电流感测信号的幅值是使得由在电流感测节点与感 测电路之间的导体（例如，在印刷电路板上的走线（runner))的电阻引起的误差基本上被 消除的幅值，在该印刷电路板上进行电流感测信号的处理。另一个好处是：至少在某些实施 例中，由于电流感测信号能够在感测电路处参照本地地线（或者其他合适的基准电压）来 感测，因而仅需要一根导线，由此排除对要求两根导线的差分感测结构的需要（该种差分 感测结构是现有技术常用的）。由于在由电流感测信号通路中的导体引起的相位当中的误 差的显著消除，另一个好处是在多相SMPS中实现。【附图说明】在附图中，相同的附图标记连同下面的【具体实施方式】一起在各个单独的视图中指 的是相同的或功能相似的元件，并且被并入并形成本说明书的一部分，W进一步说明包含 所声明的技术且用于解释那些实施例的不同原理和优点的概念的实施例。图1是使用根据某些实施例的电流感测电路的功率变换器的框图；图2是使用根据某些实施例的电流感测电路的功率变换器的框图；[001引图3是使用根据某些实施例的电流感测电路的功率变换器的框图；图4是使用根据某些实施例的电流感测电路的功率变换器的框图；图5是使用根据某些实施例的具有泄漏电流控制的电流感测电路的功率变换器 的框图； 图6是使用根据某些本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于功率变换器的电流感测电路，其特征在于包含：串联耦接于电流感测节点处以形成串联的电流感测电阻的第一电流感测电阻和第二电流感测电阻；所述串联的电流感测电阻与具有电感和固有电阻以及与开关网络连接的第一端的电感器并联耦接；所述第一电流感测电阻与所述电感器的所述第一端耦接，并且所述第二电流感测电阻与所述电感器的第二端耦接；以及与所述第一电流感测电阻并联耦接的电容。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈刚，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：新型
国别省市：美国;US