高速跟踪双向电流感测系统技术方案

本发明专利技术涉及高速跟踪双向电流感测系统。描述了跟踪电流感测系统，其包括：第一电流跟踪系统、第二电流跟踪系统以及预偏置器件。第一电流跟踪系统配置成复制流过第一开关的第一电流，而第二电流跟踪系统配置成复制流过第二开关的第二电流。预偏置器件配置成基于在第一电流跟踪系统处检测到的指示第一电流的第一信息预偏置第二电流跟踪系统并且也基于在第二电流跟踪系统处检测到的指示第二电流的第二信息预偏置第一电流跟踪系统。

【技术实现步骤摘要】

本公开通常设及在电子电路中的电流感测技术。
技术介绍
跟踪电流感测电路一般提供跟踪电流，并可在应用例如用于服务器的DC-DC转换 器和移动计算机应用中使用。常规跟踪电流感测电路常常包括运算放大器，其由于为了稳 定性被引入的电容而具有有限转换速率和有限带宽。使用运算放大器导致跟踪电流感测电 路具有下限速度，且因此可能不能够W有时被现代技术/系统所要求的速度汇集或获得电 流。
技术实现思路
通常，本公开描述了用于改进跟踪电流感测系统的速度、带宽和稳定性的技术和 电路。本文所述的技术和电路中的一些使跟踪电流感测系统能够预偏置半桥的不活动侧的 电流，使得当半桥的不活动侧稍后变得活动时，在不活动侧处的电流的水平在操作电流的 水平处或附近。W运种方式，预偏置半桥的不活动侧可减小当半桥的一侧被激活时出现的 稳定时间的量。 本文所述的技术和电路中的一些可使跟踪电流感测系统能够跟踪正和负电流。例 如，使用零电流交叉比较器来检测电流的极性的改变或通过使用被设置成供应可能需要的 最大负电流的偏置电流发生器. 本文所述的技术和电路中的一些可使跟踪电流感测电路能够跟踪正和负电流而不考 虑半桥的哪一侧是活动的。因此，跟踪电流感测电路可跟踪在半桥的高侧和低侧开关两者 中的正和负电流。 在一些示例中，本公开的技术被指向跟踪电流感测系统，其包括：配置成复制流过 第一开关的第一电流的第一电流跟踪系统；配置成复制流过第二开关的第二电流的第二电 流跟踪系统；W及预偏置器件。预偏置器件配置成：基于在第一电流跟踪系统处检测到的 指示第一电流的第一信息预偏置第二电流跟踪系统；W及基于在第二电流跟踪系统处检测 到的指示第二电流的第二信息预偏置第一电流跟踪系统。 在一些示例中，本公开的技术被指向一种方法，其包括在预偏置器件处接收由第 一跟踪电流感测系统检测的指示流过第一开关的第一电流的信息。该方法还包括通过预偏 置器件基于所述信息预偏置配置成复制流过第二开关的第二电流的第二跟踪电流感测系 统。 在一些示例中，本公开的技术被指向跟踪电流感测系统，其包括用于复制流过第 一开关的第一电流的装置，和用于复制流过第二开关的第二电流的装置。跟踪电流感测系 统还包括用于基于从第一电流跟踪系统接收的指示第一电流的第一信息预偏置第二电流 跟踪系统的装置，和用于基于从第二电流跟踪系统接收的指示第二电流的第二信息预偏置 第一电流跟踪系统的装置。 在下面的描述和附图中阐述了本公开的一个或多个示例和技术的细节。根据描述 和附图W及根据权利要求，本公开的其它特征、目的和优点将是明显的。【附图说明】 图1是示出根据在本公开中所述的一种或多种技术的示例跟踪电流感测系统的 示意图。 图2是示出根据在本公开中所述的一种或多种技术的在图1的跟踪电流系统中的 反馈电流的示例行为的时序图。 图3是示出根据在本公开中所述的一种或多种技术的在稳定闭环电流感测系统 中的运算放大器和比较器的增益-带宽乘积之间的示例差异的曲线图。 图4是示出根据在本公开中所述的一种或多种技术的图1的跟踪电流感测系统的 示例实现的示意图。 图5是示出根据在本公开中所述的一种或多种技术的在配置成跟踪正电流的示 例跟踪电流感测系统中使用的示例电流跟随器的示意图。 图6是示出根据在本公开中所述的一种或多种技术的用于与半桥一起使用的示 例跟踪电流感测系统的示意图。 图7A-7C是示出根据在本公开中所述的一种或多种技术的在不同的跟踪电流感 测系统中的示例电流的时序图。 图8是示出根据在本公开中所述的一种或多种技术的配置成跟踪在半桥的两侧 中流动的正和负电流的替换的示例跟踪电流感测系统的示意图。 图9是示出根据在本公开中所述的一种或多种技术的用于操作配置成跟踪在半 桥的两侧中流动的正和负电流的跟踪电流感测系统的示例过程的流程图。 图10是示出根据在本公开中所述的一种或多种技术的配置成检测在半桥中的电 流的零交叉的示例跟踪电流感测系统的示意图。 图IlA和IlB是示出根据在本公开中所述的一种或多种技术的用于在示例跟踪电 流感测系统中使用的活动电流镜的示意图。 图12是示出根据在本公开中所述的一种或多种技术的用于操作具有双向感测的 跟踪电流感测系统的示例过程的流程图。 附图不一定按比例绘制。相似的参考数字指示相似的特征，虽然在相似的特征之 间的变化可存在于各种示例中。【具体实施方式】 一些功率系统依赖于基于线性感测放大器("LSA")的电流感测系统来执行电流跟 踪技术。基于LSA的电流感测系统的一个缺点是，LSA可能在高速功率系统中是不稳定的。 也就是说，一些基于LSA的电流感测系统可具有"剩余偏移"（例如总系统在继续其它非感 测操作之前需要等待的在执行感测操作之后的时间的量）和/或大的稳定时间。一些功率 系统(例如降低电压或"降压"转换器)执行快切换和/或高/低占空比操作，并具有可用于 基于LSA的电流感测系统的可用来执行电流感测技术的非常少的时间。相应地，具有剩余 偏移和/或大稳定时间的基于LSA的电流感测系统在功率系统已经可用于感测的时间期间 可能不稳定和/或结束执行感测操作。即使基于LSA的电流感测系统在可用于执行感测的 所分配的时间内确实稳定下来或在可用于执行感测的所分配的时间内执行感测操作，基于 LSA的电流感测系统可能由于其它原因(例如当平均电流值被使用时)对于一些功率系统是 不充足的。描述了用于改进功率系统(例如DC-DC功率转换器等)中的跟踪电流感测系统的 速度的技术和电路。也就是说，本文所述的技术和电路可减少功率系统必须分配到跟踪电 流感测系统W执行电流感测操作的时间的总量。在一些示例中，技术和电路可使跟踪电流 感测系统能够跟踪正和负电流两者，且在一些示例中，技术和电路可使跟踪电流感测系统 能够跟踪正和负电流而不考虑在功率系统内的电流的位置(例如高侧或低侧)。 图1是示出根据在本公开中所述的一种或多种技术的示例跟踪电流系统10的示 意图。跟踪电流系统10是非线性系统，其依赖于比较器12来确保功率开关18-0的两个 "匹配的"晶体管18-2和18-3同时W相等的电流密度进行传导。 通常，为了使感测晶体管18-3和功率晶体管18-2分别W相同的电流密度传导电 流Ifwdb。。!^和电流I 比较器12首先比较在匹配的晶体管18-2和18-3上的相应的电压 降。基于在晶体管18-2和18-3两端的相应的电压降中的差异，比较器12驱动开关14-1 和14-2姐本文被共同称为"开关14")W改变在晶体管18-3的输出处的负载电流的量(例 如与晶体管18-1相关联的负载电流的量)。如下面更详细描述的，比较器12改变在晶体管 18-3的输出处的负载电流的量，直到负载电流的量足够充足W使晶体管18-3中的电流密 度在晶体管18-1产生电流Ifwdb。。!^时匹配在晶体管18-2中的电流密度，同时晶体管18-2传 导电流I power。功率开关18-0是半桥的基于晶体管的高侧开关。虽然被示为半桥的高侧开关，但 如果功率开关18-0作为半桥的低侧开关操作，则本文所述的原理和技术也可应用于功率 开关18-0,。当功率开关18-0被接通时，Viw的电压被施加到系统10的输出（例如切换节 点）。[002引功率开关本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种跟踪电流感测系统，包括：第一电流跟踪系统，其配置成复制流过第一开关的第一电流；第二电流跟踪系统，其配置成复制流过第二开关的第二电流；以及预偏置器件，其配置成：　　基于在所述第一电流跟踪系统处检测到的指示所述第一电流的第一信息预偏置所述第二电流跟踪系统；以及　　基于在所述第二电流跟踪系统处检测到的指示所述第二电流的第二信息预偏置所述第一电流跟踪系统。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：K诺林，A萨姆布科，
申请(专利权)人：英飞凌科技奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT