用于升降压变换器的电流检测电路及集成电路制造技术

本发明专利技术公开了一种用于升降压变换器的电流检测电路以及集成电路，可用于检测升降压变换器的输入电流、输出电流以及流过两个低侧开关管的电流中的至少一个。通过检测流过降压开关管对的低侧开关管的电流产生感应电流，检测感应电流的中点值并将该中点值保持在一个电容上，根据该电容上存储的电荷生成表征输出电流的电流检测信号；以及通过检测流过升压开关管对的低侧开关管的电流产生该感应电流，检测该感应电流的中点值并将该中点值保持在该电容上，根据该电容上存储的电荷生成表征输入电流的电流检测信号。

Current detection circuit and integrated circuit for buck boost converter

The present invention discloses a current detection circuit for a buck boost converter and an integrated circuit, which can be used to detect at least one of the input current, the output current and the current flowing through two low side switch tubes of the buck boost converter. The tube current of the low side switch tube induced current by detecting through step-down switching, mid-range detection induction current and the choice to remain in a capacitor, according to the current detection signal representing the output current of the capacitance of the charge generation storage; and through detecting through the boost switch tube current low side switch on the tube produces the induced current, the induced current midpoint detection and the midpoint is maintained in the capacitor, the capacitor according to the current storage charge on the characterization of the input current detection signal generation.

【技术实现步骤摘要】
用于升降压变换器的电流检测电路及集成电路
本专利技术主要涉及一种电子电路，尤其涉及一种用于升降压变换器的电流检测电路及集成电路。
技术介绍
随着消费类电子产品市场的迅速发展，便携式电子产品不断向小型化、轻型化转变，产品的体积变小使得其电池的体积和容量也随之减小。这就要求尽可能地提高此类产品供电模块的转换效率，减小功耗，并使其能在较宽的输入电压变化范围内提供稳定的输出电压。四开关升降压变换器具有单个电感器，能在宽输入范围下提供高的效率。在升降压变换器中，通常需要对其输入电流、输出电流和/或电感电流进行检测从而进行控制和/或进行保护。现有的升降压变换器可通过检测流过与电感器串联的检测电阻器的电流来测量电感电流的大小，使用检测放大器来检测在检测电阻器两端之间的电压来产生相当于电感电流的信号。这种电流检测电路的检测电阻器消耗电力，导致在相应的电路中产生热量而降低变换器的效率。一种解决方法是采用升降压变换器的其中一个功率开关的漏源导通电阻来作为检测电阻器，并通过检测放大器来检测在该功率开关的漏源导通电阻引起的电压降，这种解决方法克服了由检测电阻器引起的效率降低。尽管如此，在四开关升降压变换器中，由于升降压变换器的四个功率开关不断切换工作，流过某一功率开关的电流仅能检测电感电流的一部分，因此常常需要多个电流检测电路来对流过不同的功率开关的电流进行检测，其中不同电流检测电路都依赖于不同的开关结构，这使得电流检测电路复杂，也提高了系统的成本和电路覆盖区域。为此，本专利技术提出一种简单的用于四开关升降压变换器的电流检测电路，有助于节约系统成本、节约电路的覆盖区域。专利技术内容针对现有技术中的一个或多个问题，本专利技术的目的是提供一个简单的电流检测电路和包括该电流检测电路的集成电路，可检测升降压变换器的输入电流、输出电流以及流过两个低侧开关管的电流中的至少一个。在本专利技术一个方面，提出一种用于升降压变换器的电流检测电路，该升降压变换器包括耦接于输入电压和参考地之间的降压开关管对和耦接于输出电压与参考地之间的升压开关管对，其中降压开关管对的第一高侧开关管和第一低侧开关管的公共端形成第一开关节点，升压开关管对的第二高侧开关管和第二低侧开关管的公共端形成第二开关节点，该电流检测电路包括：恒定导通的第一和第二检测晶体管，分别具有第一端和第二端，其中在第一低侧开关管导通时，第一检测晶体管的第一端耦接于参考地，第二检测晶体管的第一端耦接于第一开关节点，在第二低侧开关管导通时，第一检测晶体管的第一端耦接于第二开关节点，第二检测晶体管的第一端耦接于参考地；第一检测放大电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接第一检测晶体管的第二端，第二输入端耦接第二检测晶体管的第二端，第一检测放大电路生成感应电流以表征流过当前导通的低侧开关管的电流；以及第二检测放大电路，检测感应电流的中点值并将感应电流的中点值保持在一个电容上，在第一低侧开关管导通时，根据所述电容上存储的电荷生成表征输出电流的电流检测信号，在第二低侧功率管导通时，根据所述电容上存储的电荷生成表征输入电流的电流检测信号。在本专利技术的又一个方面，提出一种用于升降压变换器的集成电路，包括：耦接于输入电压和参考地之间的降压开关管对和耦接于输出电压与参考地之间的升压开关管对，其中降压开关管对的第一高侧开关管和第一低侧开关管的公共端形成第一开关节点，升压开关管对的第二高侧开关管和第二低侧开关管的公共端形成第二开关节点；如上所述的电流检测电路；以及驱动电路，产生降压控制信号和升压控制信号以分别控制降压开关管对和升压开关管对。根据本专利技术的实施例，采用单个电流检测电路即可实现对升降压变换器不同工作模式下开关电流、输入电流以及输出电流的检测，结构简单，易于实现，且可以节省成本和系统电路的尺寸。附图说明为了更好的理解本专利技术，将根据以下附图对本专利技术进行详细描述：图1给出了根据本专利技术一实施例的升降压变换器100的电路原理图；图2给出了根据本专利技术一实施例的升降压变换器200的电路图；图3给出了图2所示升降压变换器200工作于降压模式时各个信号的时序图；图4给出了图2所示升降压变换器200工作于升压模式时各个信号的时序图；图5给出了根据本专利技术一实施例的升降压变换器300的电路图；图6给出了图5所示升降压变换器300工作于降压模式时各个信号的时序图；图7给出了图5所示升降压变换器300工作于升压模式时各个信号的时序图；图8给出了图5所示升降压变换器300工作于升降压模式时各个信号的时序图。具体实施方式下面将详细描述本专利技术的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本专利技术。在以下描述中，为了提供对本专利技术的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本专利技术。在其他实例中，为了避免混淆本专利技术，未具体描述公知的电路、材料或方法。在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本专利技术至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的，相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。此外，本专利技术所涉及的成对出现的晶体管是相互匹配的晶体管，尺寸和类型均相同。根据本公开的一个实施例，一种用于升降压变换器的集成电路包括：耦接于输入电压和参考地之间的降压开关管对、耦接于输出电压与参考地之间的升压开关管对、电流检测电路和驱动电路。其中降压开关管对的第一高侧开关管和第一低侧开关管的公共端形成第一开关节点，升压开关管对的第二高侧开关管和第二低侧开关管的公共端形成第二开关节点。电流检测电路包括恒定导通的第一和第二检测晶体管、第一检测放大电路以及第二检测放大电路。其中第一和第二检测晶体管分别具有第一端和第二端，其中在第一低侧开关管导通时，第一检测晶体管的第一端耦接于参考地，第二检测晶体管的第一端耦接于第一开关节点，在第二低侧开关管导通时，第一检测晶体管的第一端耦接于第二开关节点，第二检测晶体管的第一端耦接于参考地。第一检测放大电路具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接第一检测晶体管的第二端，第二输入端耦接第二检测晶体管的第二端，第一检测放大电路生成感应电流以表征流过当前导通的低侧开关管的电流。第二检测放大电路检测感应电流的中点值并将感应电流的中点值保持在一个电容上，在第一低侧开关管导通时，根据所述电容上存储的电荷生成表征输出电流的电流检测信号，在第二低侧功率管导通时，根据所述电容上存储的电荷生成表征输入电流的电流检测信号。驱动电路产生降压控制信号和升压控制信号以分别控制降压开关管对和升压开关管对。图1给出了根据本专利技术一实施例的升降压变换器100的电路原理图。如图1所示，升降压变换器100将输入电压VIN转换为输出电压VOUT，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于升降压变换器的电流检测电路，该升降压变换器包括耦接于输入电压和参考地之间的降压开关管对和耦接于输出电压与参考地之间的升压开关管对，其中降压开关管对的第一高侧开关管和第一低侧开关管的公共端形成第一开关节点，升压开关管对的第二高侧开关管和第二低侧开关管的公共端形成第二开关节点，该电流检测电路包括：恒定导通的第一和第二检测晶体管，分别具有第一端和第二端，其中在第一低侧开关管导通时，第一检测晶体管的第一端耦接于参考地，第二检测晶体管的第一端耦接于第一开关节点，在第二低侧开关管导通时，第一检测晶体管的第一端耦接于第二开关节点，第二检测晶体管的第一端耦接于参考地；第一检测放大电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接第一检测晶体管的第二端，第二输入端耦接第二检测晶体管的第二端，第一检测放大电路生成感应电流以表征流过当前导通的低侧开关管的电流；以及第二检测放大电路，检测感应电流的中点值并将感应电流的中点值保持在一个电容上，在第一低侧开关管导通时，根据所述电容上存储的电荷生成表征输出电流的电流检测信号，在第二低侧功率管导通时，根据所述电容上存储的电荷生成表征输入电流的电流检测信号。...

【技术特征摘要】
1.一种用于升降压变换器的电流检测电路，该升降压变换器包括耦接于输入电压和参考地之间的降压开关管对和耦接于输出电压与参考地之间的升压开关管对，其中降压开关管对的第一高侧开关管和第一低侧开关管的公共端形成第一开关节点，升压开关管对的第二高侧开关管和第二低侧开关管的公共端形成第二开关节点，该电流检测电路包括：恒定导通的第一和第二检测晶体管，分别具有第一端和第二端，其中在第一低侧开关管导通时，第一检测晶体管的第一端耦接于参考地，第二检测晶体管的第一端耦接于第一开关节点，在第二低侧开关管导通时，第一检测晶体管的第一端耦接于第二开关节点，第二检测晶体管的第一端耦接于参考地；第一检测放大电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接第一检测晶体管的第二端，第二输入端耦接第二检测晶体管的第二端，第一检测放大电路生成感应电流以表征流过当前导通的低侧开关管的电流；以及第二检测放大电路，检测感应电流的中点值并将感应电流的中点值保持在一个电容上，在第一低侧开关管导通时，根据所述电容上存储的电荷生成表征输出电流的电流检测信号，在第二低侧功率管导通时，根据所述电容上存储的电荷生成表征输入电流的电流检测信号。2.如权利要求1所述的电流检测电路，进一步包括开关阵列，该开关阵列包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管，其中所述第一开关管的第一端电耦接于第一开关节点，第二开关管的第一端和第四开关管的第一端电耦接于参考地，第一开关管的第二端和第二开关管的第二端电耦接于第二检测晶体管的第一端，第三开关管的第一端电耦接于第二开关节点，第三开关管的第二端和第四开关管的第二端电耦接于第一检测晶体管的第一端。3.如权利要求2所述的电流检测电路，其中在第一状态下，第一低侧开关管导通，第一开关管和第四开关管导通，而第二开关管和第三开关管关断，在第二状态下，第二低侧开关管导通，第一开关管和第四开关管关断，而第二开关管和第三开关管导通，对流过第二低侧开关管的电流进行检测；在第三状态下，第一第二低侧开关管均关断，第一开关管和第三开关管关断，第二开关管和第四开关管导通。4.如权利要求2所述的电流检测电路，其中所述第一检测放大电路包括：第一运算放大器，具有同相输入端、反相输入端和输出端，其中同相输入端耦接于第一检测晶体管的第二端，反相输入端耦接于第二检测晶体管的第二端；以及第一晶体管，具有第一端，第二端和控制端，其中第一端经第一电阻耦接于供电电压，第二端耦接于第一运算放大器的反相输入端，控制端耦接于第一运算放大器的输出端。5.如权利要求2所述的电流检测电路，其中所述第一检测放大电路包括：第一自动调零放大器，具有同相输入端、反相输入端、时钟输入端和输出端，其中同相输入端耦接于第二检测晶体管的第二端，反相输入端耦接于第一检测晶体管的第二端，时钟输入端耦接于第一时钟信号；以及第一晶体管，具有第一端，第二端和控制端，其中第一端经第一电阻耦接于供电电压，第二端耦接于第一运算放大器的反相输入端，控制端耦接于第一运算放大器的输出端。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：李磊，
申请(专利权)人：成都芯源系统有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51