用于测量传递给负载的平均电感器电流的方法和设备技术

本发明专利技术涉及用于测量传递给负载的平均电感器电流的方法和设备，感测响应于脉宽调制(PWM)控制信号而流过电感器的电流以生成感测电流。在PWM控制信号的一个或多个PWM周期内处理该感测电流，从而生成指示平均电感器电流的输出信号。这种处理可以包括取决于该感测电流以不同的速率将电容器充电和放电，其中对电容器放电的检测触发对取决于该感测电流的电压的取样，该感测电流指示平均电感器电流。该处理可以包括：使用该感测电流生成与最小电感器电流相关联的第一充电电压和与最大电感器电流相关联的第二充电电压，并且然后对该第一充电电压和该第二充电电压进行平均从而生成指示平均电感器电流的输出信号。

Method and apparatus for measuring average inductor current delivered to a load

The invention relates to a method and an apparatus for measuring the average inductor current transmitted to a load, sensing currents flowing through an inductor in response to a pulse width modulation (PWM) control signal to generate a sensing current. The sensing current is processed within one or more PWM cycles of the PWM control signal so as to generate an output signal indicative of an average inductor current. This treatment can include depends on the sensing current at different rates of the capacitor charge and discharge, the sampling detection of capacitor discharge on the trigger voltage depends on the sensing current, the current average inductor current sensing indicator. The processing may include: the sense current generation and minimum inductor current first charging voltage and contact with maximum inductor current associated second charging voltage, and then the first charging voltage and the charging voltage of second on average to generate an output signal indicating the average inductor current.

【技术实现步骤摘要】
用于测量传递给负载的平均电感器电流的方法和设备
本专利技术涉及电流感测，并且具体而言，涉及通过电感电路来测量传递给负载的平均电流。
技术介绍
参照图1，该图示出了基本开关调节器电路10的电路图。该电路包括具有第一(更正)节点14和第二(更负或接地)节点16的电源电压12。晶体管开关18(在本示例中，n沟道MOSFET器件)具有耦接在节点14与中间节点20之间的电流传导路径(源极-漏极路径)。晶体管开关18的控制端子(栅极)接收由控制电路22生成的脉宽调制(PWM)控制信号。二极管24连接在中间节点20与接地节点16之间(其中阳极端子耦接至节点16并且阴极端子耦接至节点20)。本领域技术人员应理解的是，如果需要的话，二极管24可以改为由晶体管开关(如n沟道MOSFET器件)代替，该晶体管开关由PWM控制信号的适当阶段控制。电感器26耦接在中间节点20与输出节点28之间。电流感测电路30可以用于感测在电感器26中流动的电流，其中感测电流由控制电路22用来生成PWM信号以调节输出。电压感测电路32可以用于感测输出处的电压，其中感测电压由控制电路22用来生成PWM信号以调节输出。电容器34与负载36并联耦接在输出节点28与节点16之间。PWM信号具有固定的频率，但是具有由控制电路22设置的可变占空比。图2中示出了PWM信号的一般配置。在PWM信号的PWM周期的第一阶段40期间，晶体管开关18接通并且电流从电源电压12流过电感器26以对电容器34充电。在这个阶段40期间，经过电感器26的电流增加。在PWM周期的第二阶段42期间，晶体管开关18关断并且电源电压12从电感器26断开。二极管24变为正向偏置并且电感器电流流过负载26。在这个阶段42期间，经过电感器26的电流减小。图3中示出了电感器电流的电流流动波形。在某些情况下，对流过电感器的平均电流(Iav)的测量是要知道的重要的运行特点。本领域中所需要的是一种用于测量平均电感器电流的电路和方法。
技术实现思路
在实施例中，一种电路，包括：电流感测电路，该电流感测电路被配置为用于生成感测电流，该感测电流与响应于脉宽调制(PWM)控制信号而流过电感器的电感器电流相对应；以及平均电路，该平均电路在PWM控制信号的一个或多个PWM周期内运行以处理在一个或多个PWM周期的阶段中的感测电流，从而生成指示流过该电感器的平均电流的输出信号。平均电路包括：电阻器，所述感测电流流过该电阻器以生成与电感器电流相对应的电压；以及取样保持电路，该取样保持电路响应于和电感器电流相对应的所述电压而被触发以对生成的平均电压取样并且生成指示流过该电感器的平均电流的所述输出信号。在用于平均的一个实现方式中，该平均电路包括：第一电容器，该第一电容器由所述感测电流充电，以生成与最小电感器电流相关联的第一充电电压；第二电容器，该第二电容器由所述感测电流充电以生成与最大电感器电流相关联的第二充电电压；以及电荷共享电路，该电荷共享电路被配置成用于在该第一电容器与该第二电容器之间选择性地共享电荷并且输出所述平均电压。在用于平均的另一实现方式中，该平均电路包括：电容器，该电容器在第一PWM周期的阶段期间由所述感测电流充电以生成充电电压，所述电容器在第二PWM周期的阶段期间放出电流，从而生成放电电压，该电流具有的幅度是该感测电流的幅度的整数倍；以及比较电路，该比较电路被配置成用于将该放电电压与基准电压进行比较并且响应于所述比较而生成用于触发该取样保持电路的触发信号。在实施例中，一种方法包括：感测与响应于脉宽调制(PWM)控制信号而流过电感器的电感器电流相对应的电流；并且在PWM控制信号的一个或多个PWM周期内处理感测电流，从而生成指示流过该电感器的平均电流的输出信号。在一个实现方式中，处理包括：在第一PWM周期的阶段期间用所述感测电流对电容器充电；在第二PWM周期的阶段期间使所述电容器放出放电电流，该放电电流是该感测电流的整数倍；跨电阻器施加所述感测电流，以生成电压；检测所述电容器的放电；并且响应于所检测到的放电而对所述电压取样。在另一实现方式中，处理包括：跨电阻器施加所述感测电流，以生成电压；响应于PWM周期的与最小电感器电流相关联的第一阶段而存储所述电压作为第一充电电压；响应于该PWM周期的与最大电感器电流相关联的第二阶段而存储所述电压作为第二充电电压；在后续PWM周期中将该第一充电电压与该第二充电电压进行平均以生成平均电压；并且对所述平均电压取样。附图说明为了更好地理解实施例，现在将仅以示例方式参照附图，在附图中：图1是基本开关调节器电路的电路图；图2示出了在图1的电路中使用的PWM控制信号波形；图3示出了针对图1的电路的运行的电感器电流波形；图4是用于感测平均电感器电流的电路的实施例的电路图；图5示出了图4的电路的运行波形；图6是用于感测平均电感器电流的电路的实施例的电路图；并且图7示出了图6的电路的运行波形。具体实施方式现在参照图4，该图示出了用于感测平均电感器电流的电路100的实施例的电路图。响应于PWM控制信号，电感器电流Iind流过电感器126。例如，这种电流可以由图1中所示的转换器电路10生成，或使用包括电感元件的任何其他电路来生成，在电路运行期间可变电感器电流流过该电感元件。电路100包括电流感测电路130，该电路被配置成用于感测电感器电流Iind并且输出指示电感器电流Iind的电流I感测。电流感测电路130包括感测电阻器102，该感测电阻器耦接在电感器126的一个端子和输出节点128之间。电阻器102具有电阻值R感测。电流感测电路130进一步包括跨导放大器104，该跨导放大器具有耦接至电感器126与感测电阻器102之间的节点106的非反相输入并且进一步具有耦接至输出节点128的反相输入。跨导放大器104感测跨越感测电阻器102的电压降并且根据以下方程式将该感测电压降转换成输出电流I感测：I感测＝gm*(V+-V-)＝gm*Iind*R感测，其中：“gm”是放大器104的跨导值。电容器134与负载136并联耦接在输出节点128与接地节点116之间。电路100进一步包括电路150，该电路响应于输出电流I感测和PWM信号并且被配置成用于生成指示流过电感器126的平均电流的输出信号。电路150包括第一电流源152，该电流源耦接在电源电压Vdd与开关电路154的第一端子之间。例如，开关电路154可以包括晶体管开关(如n沟道MOSFET器件)。开关电路154的第二端子耦接至节点156。电路150进一步包括第二电流源158，该电流源耦接在基准电压Vref与开关电路160的第一端子之间。例如，开关电路160可以包括晶体管开关，如n沟道MOSFET器件。开关电路160的第二端子耦接至节点156。感测电容器162耦接在节点156与接地节点116之间。第一电流源152被配置成用于生成第一电流I1，该第一电流等于输出电流I感测。第二电流源158被配置成用于生成第二电流I2，该电流等于输出电流I感测的两倍(即，2*I感测)。例如，这些电流生成可以使用本领域中已知的常规电流镜电路来完成。基准电压Vref小于电源电压Vdd，但是大于在接地节点116的接地电压。电路150进一步包括比较器170本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电路，包括：电流感测电路，所述电流感测电路被配置成用于生成感测电流，所述感测电流与响应于脉宽调制(PWM)控制信号而流过电感器的电感器电流相对应；以及平均电路，所述平均电路在所述PWM控制信号的一个或多个PWM周期内运行以在一个或多个PWM周期的各阶段中处理所述感测电流，从而生成指示流过所述电感器的平均电流的输出信号。

【技术特征摘要】
1.一种电路，包括：电流感测电路，所述电流感测电路被配置成用于生成感测电流，所述感测电流与响应于脉宽调制(PWM)控制信号而流过电感器的电感器电流相对应；以及平均电路，所述平均电路在所述PWM控制信号的一个或多个PWM周期内运行以在一个或多个PWM周期的各阶段中处理所述感测电流，从而生成指示流过所述电感器的平均电流的输出信号。2.如权利要求1所述的电路，其中，所述电感器电流具有与所述PWM周期中的一个或多个周期的一个阶段相关联的最大电流和与所述PWM周期中的一个或多个周期的另一阶段相关联的最小电流，所述平均电路在所述一个阶段期间处理所述感测电流以获得第一值并且在所述另一阶段期间处理所述感测电流以获得第二值，所述第一值和所述第二值用于生成所述输出信号。3.如权利要求2所述的电路，其中，所述平均电路包括：电容器，所述电容器在所述一个阶段期间由所述感测电流充电，所述第一值包括充电电压，所述电容器在所述另一阶段期间放出电流，所述电流具有的幅度是所述感测电流的幅度的整数倍，所述第二值包括放电电压；电阻器，所述感测电流流过所述电阻器以生成电压；以及取样保持电路，所述取样保持电路由所述放电电压触发以对所述电压取样并且生成指示流过所述电感器的平均电流的所述输出信号。4.如权利要求3所述的电路，其中，所述整数倍是2。5.如权利要求3所述的电路，其中，所述平均电路进一步包括比较电路，所述比较电路被配置成用于将所述放电电压与基准电压进行比较并且响应于所述比较而生成用于触发所述取样保持电路的触发信号。6.如权利要求3所述的电路，其中，每个PWM周期包括第一阶段和第二阶段，并且其中，所述一个阶段是第一PWM周期的第一阶段，并且其中，所述另一阶段是不同于所述第一PWM周期的第二PWM周期的第一阶段。7.如权利要求3所述的电路，进一步包括模数转换器电路，所述模数转换器电路被配置成用于将所述生成的输出信号转换成数字输出。8.如权利要求2所述的电路，其中，所述平均电路包括：第一电容器，所述第一电容器在所述一个阶段期间由所述感测电流充电，所述第一值包括第一充电电压；第二电容器，所述第二电容器在所述另一阶段期间由所述感测电流充电，所述第二值包括第二充电电压；电荷共享电路，所述电荷共享电路被配置成用于在所述第一电容器与所述第二电容器之间选择性地共享电荷；以及取样保持电路，所述取样保持电路由电荷共享触发以对所述第一电容器和所述第二电容器的共享电压取样并且生成指示流过所述电感器的平均电流的所述输出信号。9.如权利要求8所述的电路，其中，所述平均电路进一步包括：第一开关，所述第一开关响应于所述一个阶段而被选择性地致动，从而对所述第一电容器充电；以及第二开关，所述第二开关响应于所述另一阶段而被选择性地致动，从而对所述第二电容器充电。10.如权利要求9所述的电路，其中，所述第二开关响应于所述一个阶段而被进一步选择性地致动。11.如权利要求9所述的电路，其中，所述平均电路进一步包括第三开关，所述第三开关被选择性地致动，从而将所述第一电容器和所述第二电容器并联连接以便共享电荷。12.如权利要求8所述的电路，进一步包括模数转换器电路，所述模数转换器电路被配置成用于将所述生成的输出信号转换成数...

【专利技术属性】
技术研发人员：王蒙，周雪莲，
申请(专利权)人：意法半导体研发深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44