一种直流‑直流转换器的零电流检测及误差自动消除电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种直流‑直流转换器的零电流检测及误差自动消除电路，包括续流功率管、比较器、控制逻辑电路、功率电路和误差自动消除电路，续流功率管的漏极与直流‑直流转换器中的电感连接，误差自动消除电路包括误差测量电路、误差存储电路和误差补偿电路，误差测量电路两个输入端分别与续流功率管的源极和漏极连接，误差测量电路两个输出端分别与比较器的正相端和反相端连接；误差存储电路的输入端连接误差测量电路，误差存储电路的输出端连接误差补偿电路的输入端，误差补偿电路两个输出端分别与比较器的正相端和反相端连接，控制逻辑电路的第二使能端连接误差测量电路。本实用新型专利技术能够提升直流‑直流零电流检测精度，降低零电流检测误差带来的效率损失，提升直流‑直流的转换效率。

Automatic zero current detection and error elimination circuit for DC DC converter

【技术实现步骤摘要】
一种直流-直流转换器的零电流检测及误差自动消除电路
本技术涉及零电流检测
，具体涉及到一种直流-直流转换器的零电流检测及误差自动消除电路。
技术介绍
直流-直流转换器(DC-DC)在重负载时，处于电感电流连续模式(CCM)。但是在轻负载时，占空比下降，从而处于电感电流断续模式(DCM)。为了防止电感电流反灌，从而降低轻负载时的转换效率，DC-DC一般都具有电感零电流检测电路，如图1所示，方法是用比较器检测续流功率管的源极和漏极两端压降，一旦发现功率管源两端压降下降到零，即认为电流为零，马上关断续流功率管。但是由于集成电路制造存在着器件之间的失配，因此比较器存在输入失调电压(offset)，从而造成零电流检测存在偏差。如图2和图3所示，其中，从图3中上面的波形图可以看出，当输入失调电压(offset)为正，造成提前关断，造成电流浪费，带来效率损失，图3中下面的波形图可以看出，当输入失调电压(offset)为负，造成关断滞后，造成从负载反抽电流，造成效率损失。同时，随着电子设备性能的不断提升，处理器耗电不断增加，DC-DC供电电流能力随之不断增大，DC-DC单路负载能力上升到5A，从而使得DC-DC的功率管内阻也不断下降，降低至10mohm级别，因此功率管两端压降也越来越小。如果比较器输入失调电压(offset)为5mV，那么零电流检测的误差为500mA，由此会造成DC-DC轻负载转换效率下降。同时，由于制造过程的器件失配是离散的，因此比较器的输入失调电压也是离散的，会造成生产过程中的不一致性，即每颗芯片的偏差都不一样。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种用于直流-直流转换器的零电流检测电路，实现大电流低内阻DC-DC的精确的电感零电流检测。为实现上述目的，本技术的技术方案为：一种直流-直流转换器的零电流检测及误差自动消除电路，包括续流功率管、比较器、控制逻辑电路和功率电路，其中，续流功率管的漏极与直流-直流转换器中的用于传递和存储能量的电感连接，续流功率管的漏极和源极还分别连接比较器的正相端和反相端，比较器的输出端连接控制逻辑电路的输入端，控制逻辑电路的输出端连接驱动电路的输入端，驱动电路的输出端连接续流功率管的栅极，控制逻辑电路的第一使能端连接比较器，其特征在于：还包括误差自动消除电路，所述误差自动消除电路包括误差测量电路、误差存储电路和误差补偿电路；所述误差测量电路包括两个输入端，两个输入端分别与续流功率管的源极和漏极连接，用于采集该续流功率管源极和漏极的电压，误差测量电路还包括两个输出端，两个输出端分别与所述比较器的正相端和反相端连接；所述误差存储电路的输入端连接所述误差测量电路，所述误差存储电路的输出端连接误差补偿电路的输入端，误差补偿电路包括两个输出端，分别与比较器的正相端和反相端连接，用于根据所述误差测量电路测量的续流功率管源极和漏极的电压差在比较器的两个输入端进行相应的补偿输入；所述控制逻辑电路还包括第二使能端，第二使能端连接误差测量电路或误差补偿电路，用于控制误差自动消除电路动作。所述误差测量电路包括逐次逼近型ADC转换器，所述误差存储电路包括误差存储寄存器，所述误差补偿电路包括DAC转换器。所述误差测量电路包括电容、第一开关和第二开关，所述电容第一端通过所述第一开关连接在续流功率管的漏极与比较器的正相端的连接线上，所述电容的第二端与所述比较器的负相端连接，所述电容的第二端还通过所述第二开关与比较器的输出端连接；所述误差补偿电路包括第三开关和所述电容，所述电容第一端通过所述第三开关连接在续流功率管的源极上，所述电容的第二端与所述比较器的负相端连接；所述误差存储电路包括误差取样保持逻辑模块，该误差取样保持逻辑模块包括三个分别与第一开关、第二开关和第三开关连接并控制其开启和闭合的控制端，通过该误差取样保持逻辑模块控制的三个开关的通断，使误差测量电路测量的电压误差信息在所述电容中保持一定时间。本技术的有益效果为：本电路具备误差自动消除功能，能够自动抵消集成电路制造失配带来的比较器的输入失调电压，从而大幅降低零电流检测的误差，使电感零电流检测误差从500mA级别下降至50mA左右，能够提升DC-DC零电流检测精度，降低零电流检测误差带来的效率损失，能够提升DC-DC在轻负载下(10mA～100mA)的转换效率，甚至可以使降压转换器(BUCKDCDC)在轻负载下转换效率也能够保持在90％，从而提升电子设备的电池使用时间，同时，可以提高量产时芯片的一致性。附图说明图1为传统的零电流检测电路原理图；图2为传统的零电流检测电路工作原理示意图；图3为传统的零电流检测电路误差造成的功率损失示意图；图4为本技术具备误差自动消除功能的零电流检测电路原理框图；图5为本技术误差自动消除电路原理框图；图6为本技术误差自动消除电路实施例一的原理框图；图7为本技术误差自动消除电路实施例二的原理框图；图8为本技术误差自动消除电路实施例二的开关电容失调电压取样保持电路原理图；图9为本技术误差自动消除电路实施例二的误差补偿过程电路原理图。具体实施方式以下将结合实施例和附图对本技术的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本技术的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本技术的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本技术保护的范围。如图4和图5所示，一种直流-直流转换器的零电流检测及误差自动消除电路，包括续流功率管、比较器、控制逻辑电路和功率电路，其中，续流功率管的漏极与直流-直流转换器中的用于传递和存储能量的电感连接，续流功率管的漏极和源极还分别连接比较器的正相端和反相端，比较器的输出端连接控制逻辑电路的输入端，控制逻辑电路的输出端连接驱动电路的输入端，驱动电路的输出端连接续流功率管的栅极，控制逻辑电路的第一使能端连接比较器，还包括误差自动消除电路，误差自动消除电路包括误差测量电路、误差存储电路和误差补偿电路。误差测量电路包括两个输入端，两个输入端分别与续流功率管的源极和漏极连接，用于采集该续流功率管源极和漏极的电压，误差测量电路还包括两个输出端，误差测量电路的两个输出端输出的电压分别对应误差测量电路测量的续流功率管源极和漏极的电压，两个输出端分别与比较器的正相端和反相端连接；误差存储电路的输入端连接误差测量电路，用于存储误差测量电路测量的续流功率管源极和漏极的电压及电压差。误差存储电路的输出端连接误差补偿电路的输入端，误差补偿电路包括两个输出端，分别与比较器的正相端和反相端连接，用于根据误差测量电路测量的续流功率管源极和漏极的电压差在比较器的两个输入端进行相应的补偿输入。所述控制逻辑电路还包括第二使能端，第二使能端连接误差测量电路或误差补偿电路，用于控制误差自动消除电路动作。下面对误差自动消除电路中的误差测量电路、误差存储电路和误差补偿电路列举两个具体实施例加以说明：实施例一：如图6所示，误差测量电路采用逐次逼近型ADC转换器，误差存储电路采用误差存储寄存器，误差补偿电路采用DAC转换器。假设比较器误差范围为±10mV范围，则误差测量电路可以由一个6bit的逐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流‑直流转换器的零电流检测及误差自动消除电路，包括续流功率管、比较器、控制逻辑电路和功率电路，其中，续流功率管的漏极与直流‑直流转换器中的电感连接，续流功率管的漏极和源极还分别连接比较器的正相端和反相端，比较器的输出端连接控制逻辑电路的输入端，控制逻辑电路的输出端连接驱动电路的输入端，驱动电路的输出端连接续流功率管的栅极，控制逻辑电路的第一使能端连接比较器，其特征在于：还包括误差自动消除电路，所述误差自动消除电路包括误差测量电路、误差存储电路和误差补偿电路；所述误差测量电路包括两个输入端，两个输入端分别与续流功率管的源极和漏极连接，用于采集该续流功率管源极和漏极的电压，误差测量电路还包括两个输出端，两个输出端分别与所述比较器的正相端和反相端连接；所述误差存储电路的输入端连接所述误差测量电路，所述误差存储电路的输出端连接误差补偿电路的输入端，误差补偿电路包括两个输出端，分别与比较器的正相端和反相端连接，用于根据所述误差测量电路测量的续流功率管源极和漏极的电压差在比较器的两个输入端进行相应的补偿输入；所述控制逻辑电路还包括第二使能端，第二使能端连接误差测量电路或误差补偿电路，用于控制误差自动消除电路动作。...

【技术特征摘要】
1.一种直流-直流转换器的零电流检测及误差自动消除电路，包括续流功率管、比较器、控制逻辑电路和功率电路，其中，续流功率管的漏极与直流-直流转换器中的电感连接，续流功率管的漏极和源极还分别连接比较器的正相端和反相端，比较器的输出端连接控制逻辑电路的输入端，控制逻辑电路的输出端连接驱动电路的输入端，驱动电路的输出端连接续流功率管的栅极，控制逻辑电路的第一使能端连接比较器，其特征在于：还包括误差自动消除电路，所述误差自动消除电路包括误差测量电路、误差存储电路和误差补偿电路；所述误差测量电路包括两个输入端，两个输入端分别与续流功率管的源极和漏极连接，用于采集该续流功率管源极和漏极的电压，误差测量电路还包括两个输出端，两个输出端分别与所述比较器的正相端和反相端连接；所述误差存储电路的输入端连接所述误差测量电路，所述误差存储电路的输出端连接误差补偿电路的输入端，误差补偿电路包括两个输出端，分别与比较器的正相端和反相端连接，用于根据所述误差测量电路测量的续流功率管源极和漏极的电压差在比较器的两个输入端进行相应的补偿输入；所述控制逻辑电路还包括第二使能端，...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓琴，
申请(专利权)人：珠海智融科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44