一种用于PWM/PFM双模式DC-DC开关电源的电流检测电路制造技术

一种用于PWM/PFM双模式DC‑DC开关电源的电流检测电路，该检测电路分别用于检测高侧开关管峰值电流及电感电流过零检测，并对过零周期进行计数，当达到连续5个周期过零时，触发PWM模式切换为PFM模式。本发明专利技术中的电流检测电路是一种片上电路，包括峰值电流检测电路、电感电流过零检测电路、过零周期计数电路。通过配置电流镜像管的源端电压，保证了电流的镜像精度，并通过检测镜像管的源端电流，实现峰值电流的检测功能。通过采样NMOS管SN的漏端电压，当该电压由负电平上升至正电平时，输出过零信号，并开始过零周期计数，由此实现电感电流过零检测及计数功能。本发明专利技术基准电路结构简单、精度高，适用于PWM/PFM双模式DC‑DC开关电源中。

【技术实现步骤摘要】
一种用于PWM/PFM双模式DC-DC开关电源的电流检测电路
本专利技术涉及一种电流检测电路，尤其涉及一种用于PWM/PFM双模式DC-DC开关电源的电流检测电路，属于模拟集成电路

技术介绍
在PWM/PFM双模式DC-DC开关电源电路中，峰值电流检测模块是整个电流环路的关键模块，该模块主要用于每个周期在功率管开启时检测功率管电流，并反馈给内部电路进行峰值电流限制及斜坡补偿，因此，其电流检测的准确性直接影响了电流环路的控制精度，也一定程度的控制着开关管的开关时间，并进一步影响着输出电压的精确度，因此设计高精度的峰值电流检测电路对DC-DC电源的精度有重要影响。传统的峰值电流检测一般采用串联检测电阻、RDS检测或SENSEFET检测技术等，其中串联检测电阻的方法根据欧姆定律原理，通过检测电阻两端电压实现电流的检测，该方法具有较高的精度和准确性，但存在功率消耗较大的致命缺点；RDS检测主要利用功率开关管的导通电阻，通过检测功率开关管的源、漏端电压差的思路，实现电流检测，但由于功率管导通电阻受温度影响较大，因此该方法在较大温度范围内的准确度较低；SENSEFET检测技术主要采用晶体管与功率开关管并联的方法，使该晶体管检测电流，但由于两个晶体管的匹配性较差，进而导致检测精度受到影响。过零电流检测电路是PWM/PFM模式自动切换过程中的核心模块，该模块主要用于电感电流的过零检测，并生成过零指示信号，用于负载情况的判断。传统的电感电流检测一般通过检测下侧的开关管电流实现，具体实现方法与峰值电流检测常用方法相同，但由于下侧开关管存在电流逆向问题，导致检测精度受限；此外，由于负载波动及检测精度低等问题，单一的过零检测会带来模式误切换等稳定性问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：克服现有技术的上述不足，提供了一种用于PWM/PFM双模式DC-DC开关电源的电流检测电路，能够精确的检测NMOS管SP的导通电流，并通过检测电感电流过零的状态，对过零周期进行计数，识别负载变化，触发内部电路模式切换，进而实现PWM/PFM双模式的自动切换，提高在全负载范围内的效率。本专利技术采用的技术方案为：一种用于PWM/PFM双模式DC-DC开关电源的电流检测电路，括NMOS管SP、SP1、SN、峰值电流检测电路、电流过零检测电路以及过零周期计数电路；NMOS管SP和SP1为镜像关系，外部输入的第一驱动信号用于控制NMOS管SP和SP1的通断，同时，所述第一驱动信号也用于使能峰值电流检测电路；外部输入的第二驱动信号用于控制NMOS管SN的通断，同时，所述第二驱动信号也用于使能电流过零检测电路；峰值电流检测电路：用于检测NMOS管SP1开启时的工作电流；电流过零检测电路：用于检测NMOS管SN开启时漏端电压，当该漏端电压大于0V时，电流过零检测电路生成过零指示信号；过零周期计数电路：对所述过零指示信号进行计数，达到预设次数时，输出模式切换控制信号，用于PWM/PFM双模式DC-DC开关电源的模式切换。所述第一驱动信号和第二驱动信号不同时为高电平或者同时为低电平。在NMOS管SP工作时，峰值电流检测电路采集NMOS管SP源端电压，并且根据NMOS管SP源端电压，配置NMOS管SP1的源端电压。所述峰值电流检测电路包括：包括晶体管M2、晶体管M3、晶体管M4、晶体管M5、晶体管M6、晶体管M7、晶体管M8、晶体管M9、晶体管M10、晶体管M11、晶体管M12、晶体管M13、晶体管M14、晶体管M15、晶体管M16、晶体管M17、晶体管M18、晶体管M19、晶体管M20、晶体管M21、晶体管M22、晶体管M23、晶体管M24和晶体管M116；晶体管M2的漏端及栅端与晶体管M3栅端相连，并接入由外部输入的电流偏置Ibias，晶体管M2的源端与晶体管M4的漏端及栅端、晶体管M5的栅端相连，晶体管M4、晶体管M5的源端接地，晶体管M3的源端与晶体管M5漏端连接，晶体管M3漏端同时与晶体管M6的漏端及栅端、晶体管M7的栅端、晶体管M8的栅端连接，晶体管M6、晶体管M7及晶体管M8的源端与电源VDD连接，晶体管M7的漏端分别与晶体管M9栅端和漏端、晶体管M10栅端、晶体管M11栅端、晶体管M15栅端以及晶体管M17栅端相连，晶体管M9的源端与晶体管M10的漏端相接，晶体管M10源端接地，晶体管M8的漏端同时与晶体管M11的漏端、晶体管M12的栅端、晶体管M16的栅端以及晶体管M18的栅端相连接，晶体管M11的源端与晶体管M12的漏端相连，晶体管M12及晶体管M16的源端接地，晶体管M16的漏端与晶体管M15的源端连接，晶体管M15的漏端与晶体管M14的漏端和栅端、晶体管M116的栅端连接，晶体管M14的源端与晶体管M13的漏端相连，晶体管M13的栅端接NMOS晶体管SP的栅端电压HSGATE，晶体管M13的源端连接NMOS晶体管SP的源端电压SW，晶体管M116的源端NMOS晶体管SP1的源端及晶体管M19的漏端，晶体管M116的漏端同时与晶体管M17的漏端、晶体管M20的栅端、晶体管M21的栅端相连，晶体管M17的源端与晶体管M18的漏端连接，晶体管M18的源端与地相连，晶体管M19的栅端接至电源VDD，晶体管M19的源端与晶体管M20的漏端连接，晶体管M20的源端与地相连，晶体管M21的源端连接至地，晶体管M21的漏端与晶体管M22的漏端和源端、晶体管M23的栅端连接，晶体管M22及晶体管M23的漏端与电源VDD连接，晶体管M23的漏端与晶体管M24的源端连接，晶体管M24的栅端连接至NMOS晶体管SP的栅电压HSGATE，晶体管M24漏端输出检测电流HIsense。所述电流过零检测电路包括：晶体管M25、晶体管M26、晶体管M27、晶体管M28、晶体管M29、电阻R1、电阻R2、放大器AMP1、反相器INV1、反相器INV2、反相器INV3、反相器INV4以及反相器INV5；NMOP管SN的栅电压LSGATE接反相器INV3的输入端，反相器INV3、反相器INV4及反相器INV5首尾相连形成反相器链，反相器INV5输出端输出HSGATE_0控制信号，晶体管M25的源极、晶体管M26的源极均与VDD连接，晶体管M25的栅极、晶体管M26的栅极连接外部输入的电压偏置Vbias1，晶体管M25的漏端、电阻R1的一端、晶体管M27的栅端以及比较器AMP1的反相输入端VN连接在一起，电阻R1的另一端接地，晶体管M26的漏端、晶体管M27的源端、比较器AMP1的同相输入端VP、晶体管M28的漏端以及电阻R2的一端连接在一起，晶体管M27的漏端接地，晶体管M28的栅端接HSGATE_0信号，晶体管M28的源端接地，电阻R2的另一端与晶体管M29的漏端连接，晶体管M29的栅端接入NMOP管SN的栅电压LSGATE，晶体管M29的源端连接至NMOP管SN的漏端SW，比较器AMP1的输出端与反相器INV1输入端连接，反相器INV1输出端与反相器INV2的输入端连接，反相器INV2的输出端输出过零指示信号LS_0check。过零周期计数电路包括：反相器INV6、反相器INV7、反相器INV8、反相器INV9、D触发器DEF0、D触发器DEF1、D触发器DEF本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于PWM/PFM双模式DC‑DC开关电源的电流检测电路，其特征在于：包括NMOS管SP、SP1、SN、峰值电流检测电路、电流过零检测电路以及过零周期计数电路；NMOS管SP和SP1为镜像关系，外部输入的第一驱动信号用于控制NMOS管SP和SP1的通断，同时，所述第一驱动信号也用于使能峰值电流检测电路；外部输入的第二驱动信号用于控制NMOS管SN的通断，同时，所述第二驱动信号也用于使能电流过零检测电路；峰值电流检测电路：用于检测NMOS管SP1开启时的工作电流；电流过零检测电路：用于检测NMOS管SN开启时漏端电压，当该漏端电压大于0V时，电流过零检测电路生成过零指示信号；过零周期计数电路：对所述过零指示信号进行计数，达到预设次数时，输出模式切换控制信号，用于PWM/PFM双模式DC‑DC开关电源的模式切换。

【技术特征摘要】
1.一种用于PWM/PFM双模式DC-DC开关电源的电流检测电路，其特征在于：包括NMOS管SP、SP1、SN、峰值电流检测电路、电流过零检测电路以及过零周期计数电路；NMOS管SP和SP1为镜像关系，外部输入的第一驱动信号用于控制NMOS管SP和SP1的通断，同时，所述第一驱动信号也用于使能峰值电流检测电路；外部输入的第二驱动信号用于控制NMOS管SN的通断，同时，所述第二驱动信号也用于使能电流过零检测电路；峰值电流检测电路：用于检测NMOS管SP1开启时的工作电流；电流过零检测电路：用于检测NMOS管SN开启时漏端电压，当该漏端电压大于0V时，电流过零检测电路生成过零指示信号；过零周期计数电路：对所述过零指示信号进行计数，达到预设次数时，输出模式切换控制信号，用于PWM/PFM双模式DC-DC开关电源的模式切换。2.根据权利要求1所述的一种用于PWM/PFM双模式DC-DC开关电源的电流检测电路，其特征在于：所述第一驱动信号和第二驱动信号不同时为高电平或者同时为低电平。3.根据权利要求1所述的一种用于PWM/PFM双模式DC-DC开关电源的电流检测电路，其特征在于：在NMOS管SP工作时，峰值电流检测电路采集NMOS管SP源端电压，并且根据NMOS管SP源端电压，配置NMOS管SP1的源端电压。4.根据权利要求1～3中任一项所述的一种用于PWM/PFM双模式DC-DC开关电源的电流检测电路，其特征在于：所述峰值电流检测电路包括：包括晶体管M2、晶体管M3、晶体管M4、晶体管M5、晶体管M6、晶体管M7、晶体管M8、晶体管M9、晶体管M10、晶体管M11、晶体管M12、晶体管M13、晶体管M14、晶体管M15、晶体管M16、晶体管M17、晶体管M18、晶体管M19、晶体管M20、晶体管M21、晶体管M22、晶体管M23、晶体管M24和晶体管M116；晶体管M2的漏端及栅端与晶体管M3栅端相连，并接入由外部输入的电流偏置Ibias，晶体管M2的源端与晶体管M4的漏端及栅端、晶体管M5的栅端相连，晶体管M4、晶体管M5的源端接地，晶体管M3的源端与晶体管M5漏端连接，晶体管M3漏端同时与晶体管M6的漏端及栅端、晶体管M7的栅端、晶体管M8的栅端连接，晶体管M6、晶体管M7及晶体管M8的源端与电源VDD连接，晶体管M7的漏端分别与晶体管M9栅端和漏端、晶体管M10栅端、晶体管M11栅端、晶体管M15栅端以及晶体管M17栅端相连，晶体管M9的源端与晶体管M10的漏端相接，晶体管M10源端接地，晶体管M8的漏端同时与晶体管M11的漏端、晶体管M12的栅端、晶体管M16的栅端以及晶体管M18的栅端相连接，晶体管M11的源端与晶体管M12的漏端相连，晶体管M12及晶体管M16的源端接地，晶体管M16的漏端与晶体管M15的源端连接，晶体管M15的漏端与晶体管M14的漏端和栅端、晶体管M116的栅端连接，晶体管M14的源端与晶体管M13的漏端相连，晶体管M13的栅端接NMOS晶体管SP的栅端电压HSGATE，晶体管M13的源端连接NMOS晶体管SP的源端电压SW，晶体管M116的源端NMOS晶体管SP1的源端及晶体管M19的漏端，晶体管M116的漏端同时与晶体管M17的漏端、晶体管M20的栅端、晶体管M21的栅端相连，晶体管M17的源端与晶体管M18的漏端连接，晶体管M18的源端与地相连，晶体管M19的栅端接至电源VDD，晶体管M19的源端与晶体管M20的漏端连接，晶体管M20的源端与地相连，晶体管M21的源端连接至地，晶体管M21的漏端与晶体管M22的漏端和源端、晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：李卓，孔瀛，莫艳图，宋奎鑫，陈莉明，高鹏，周硕，
申请(专利权)人：北京时代民芯科技有限公司，北京微电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11