负载电流检测电路及包含该电路的DC/DC变换系统技术方案

一种负载电流检测电路及包含该电路的DC/DC变换系统，包括用于电感电流过零点检测并产生第一数字比较信号的电感电流占空比检测模块和数字比较模块；利用占空比表征负载电流检测门限大小的第二数字比较信号和第一数字比较信号输入数字比较模块，数字信号比较后产生第二负载状态信号；当第一数字比较信号的占空比大于第二数字比较信号的占空比时，输出的第二负载状态信号为周期性脉冲数字信号；当第一数字比较信号的占空比小于等于第二数字比较信号的占空比时，输出的第二负载状态信号为持续电平信号。通过数字信号占空比的比较就能获得低负载电流状态检测，电路简单，无需采用高精度比较器就能实现轻负载检测。

Load Current Detection Circuit and DC/DC Conversion System Including the Circuit

A load current detection circuit and a DC/DC conversion system comprising the inductance current duty cycle detection module and the digital comparison module for detecting the zero-crossing point of inductance current and generating the first digital comparative signal; the second digital comparative signal and the first digital comparative signal are input into the digital comparative module by using the duty cycle to characterize the detection threshold of load current, and the digital signal is input into the digital comparative module. When the duty cycle of the first digital comparison signal is greater than that of the second digital comparison signal, the output second load state signal is a periodic pulse digital signal; when the duty cycle of the first digital comparison signal is less than or equal to that of the second digital comparison signal, the output second load state signal is a continuous level signal. By comparing the duty cycles of digital signals, the low load current state detection can be obtained. The circuit is simple, and the light load detection can be realized without using a high precision comparator.

【技术实现步骤摘要】
负载电流检测电路及包含该电路的DC/DC变换系统
本技术涉及一种DC/DC开关电源的负载电流检测方法和检测电路，属于集成电路
中，尤其涉及BOOST升压DC/DC变换系统在DCM(DiscontinousConductionMode)非同步模式下的负载电流检测电路。
技术介绍
DC/DC开关电源电路应用于各个领域,其中BOOST升压DC/DC变换系统是DC/DC开关电源的重要组成部分。随着技术发展,系统的输出功率越来越大,一些应用中,比如移动电源,外接设备放电时，正常情形下，放电电流较大，BOOST升压DC/DC变换系统工作于CCM(ContinousConductionMode)模式，随着外接设备接近充满或负载变小情形，放电负载电流会逐渐变小,CCM工作模式逐步进入DCM(DiscontinousConductionMode)工作模式，直至放电电流小至外接设备充饱。此时通常需要DC/DC开关电源电路检测负载电流的变化，在负载电流变至足够小时，能让系统自动进入休眠状态；因此需要能检测轻负载电流的负载电流检测电路。现有技术中的负载电流检测电路通常是采样N型功率管导通时的导通峰值电压压降，通过该导通峰值电压压降对应其电感电流值；大功率DC/DC开关电源芯片中,因为功率管导通电阻很小,采样到的N型功率管导通峰值电压压降也会很小；尤其要检测轻负载的微小电流,采样到的N型功率管导通峰值电压压降会更小,对这样的小电压，进行采样和比较相对困难。DCDC是英文DirectcurrentDirectcurrent的缩写，中文含义为直流电压变换为直流电压；BOOST模式开关调整器在本申请中的含义为采用BOOSTREGULATOR方式的升压DC/DC变换系统；PWM是英文PulseWidthModulation的缩写，中文含义为脉冲宽度调制；脉宽宽度调制式(PWM)开关型稳压电路是在控制电路输出频率不变的情况下，通过调整其占空比，从而达到稳定输出电压的目的；CCM是英文ContinousConductionMode的缩写，中文含义为连续导通模式，是指在BOOST升压电路中功率管是交替连续导通使电感中的电流是连续变化的工作模式；DCM：是英文DiscontinousConducionMode的缩写，中文含义为断续导通模式，是指在BOOST升压电路中功率管是交替关闭其中一个，使电感中的电流是非连续变化的工作模式。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是避免现有技术中采用复杂的高精度及快速响应能力的比较器进行轻负载电流检测，而提供一种简单的负载电流检测方法和电路用于BOOST升压DC/DC变换系统DCM工作模式下的轻负载电流检测。本技术的解决上述技术问题的方案是一种用于BOOST升压DC/DC变换系统DCM工作模式下的负载电流检测方法，包括:步骤10：检测BOOST升压DC/DC变换系统外接电感的电感电流过零点并产生第一数字比较信号,第一数字比较信号占空比表征电感电流的非零时间段占据整个开关周期的比率；步骤20：利用占空比表征负载检测电流检测门限值大小的第二数字比较信号和所述第一数字比较信号进行数字比较后产生第二负载状态信号；第二数字比较信号的占空比表征负载电流检测门限值的大小；当第一数字比较信号的占空比大于第二数字比较信号的占空比时，输出的第二负载状态信号为周期性脉冲数字信号，该周期性脉冲数字信号的占空比表征第一数字比较信号占空比和第二数字比较信号占空比之差的大小；当第一数字比较信号的占空比小于等于第二数字比较信号的占空比时，输出的第二负载状态信号为持续电平信号。所述的负载电流检测方法还包括步骤30：第二负载状态信号和第一时钟信号经数字逻辑运算后产生第二外部控制信号用于BOOST升压DC/DC变换系统的控制；当第二负载状态信号为周期性脉冲数字信号时，第一时钟信号和第二负载状态信号的逻辑运算，使第二外部控制信号的低电平开始时间和第二负载状态信号的低电平开始时间相同，同时使第二外部控制信号的低电平持续到第一时钟信号的下一个上升沿为止，从而使第二外部控制信号的周期和第一时钟信号的周期相同；当第二负载状态信号为持续电平信号时，第一时钟信号和第二负载状态信号的逻辑运算使第二外部控制信号也为持续电平信号。所述第二数字比较信号的占空比为固定设置或为可变化设置；第二数字比较信号的占空比可根据BOOST升压DC/DC变换系统的输入电压和输出电压的大小进行变化设置。本技术的解决上述技术问题的方案还可以是一种用于BOOST升压DC/DC变换系统DCM工作模式下的负载电流检测电路，包括：数字比较模块和电感电流占空比检测模块；电感电流占空比检测模块，用于BOOST升压DC/DC变换系统外接电感的电感电流过零点检测并产生第一数字比较信号；第一数字比较信号占空比表征电感电流的非零时间段占据整个开关周期的比率；电感电流占空比检测模块和数字比较模块电连接，将第一数字比较信号输入至数字比较模块；通过占空比表征负载电流检测门限大小的第二数字比较信号和第一数字比较信号输入数字比较模块，进行数字比较后产生第二负载状态信号；当第一数字比较信号的占空比大于第二数字比较信号的占空比时，输出的第二负载状态信号为周期性脉冲数字信号，该周期性脉冲数字信号的占空比表征第一数字比较信号占空比和第二数字比较信号占空比之差的大小；当第一数字比较信号的占空比小于等于第二数字比较信号的占空比时，输出的第二负载状态信号为持续电平信号。第二数字比较信号CLK_D和第一数字比较信号WK_D输入数字比较模块进行的数字比较运算包括：当第二数字比较信号CLK_D的电平为低及第一数字比较信号WK_D的电平为高时，第二负载状态信号LL_PULSE2输出低电平；当第二数字比较信号CLK_D和第一数字比较信号WK_D的电平相同时或者第二数字比较信号CLK_D的电平为高及第一数字比较信号WK_D的电平为低时，第二负载状态信号LL_PULSE2输出高电平。所述负载电流检测电路还包括数字逻辑处理模块；数字逻辑处理模块和数字比较模块电连接；第二负载状态信号和第一时钟信号输入至数字逻辑处理模块，经过数字逻辑运算后产生第二外部控制信号用于BOOST升压DC/DC变换系统的控制；当第二负载状态信号为周期性脉冲数字信号时，第一时钟信号和第二负载状态信号的逻辑运算，使第二外部控制信号的低电平开始时间和第二负载状态信号的低电平开始时间相同，并使第二外部控制信号的低电平持续到第一时钟信号的下一个上升沿为止，从而使第二外部控制信号的周期和第一时钟信号的周期相同；当第二负载状态信号为持续电平信号时，第一时钟信号和第二负载状态信号的逻辑运算使第二外部控制信号也为持续电平信号。所述负载电流检测电路还包括第二振荡器，用于产生第二数字比较信号和第一时钟信号，并将第二数字比较信号和第一时钟信号输入至数字比较模块。所述第二数字比较信号的占空比为固定设置或为可变化设置；第二数字比较信号的占空比可根据BOOST升压DC/DC变换系统的输入电压和输出电压的大小进行变化设置。所述负载电流检测电路还包括工作模式转换模块，用于控制BOOST升压DC/DC变换系统的工作模式处于同步工作模式还是非同步工作模式；工作模式转换模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负载电流检测电路，用于BOOST升压DC/DC变换系统DCM工作模式下的负载电流检测，其特征在于，包括：数字比较模块和电感电流占空比检测模块；电感电流占空比检测模块，用于BOOST升压DC/DC变换系统外接电感的电感电流过零点检测并产生第一数字比较信号（WK_D）；第一数字比较信号（WK_D）信号占空比表征电感电流的非零时间段占据整个开关周期的比率；电感电流占空比检测模块和数字比较模块电连接，将第一数字比较信号（WK_D）输入至数字比较模块；第二数字比较信号（CLK_D）和第一数字比较信号（WK_D）输入数字比较模块，进行数字比较后产生第二负载状态信号（LL_PULSE2）；其中，第二数字比较信号（CLK_D）的占空比表征负载电流检测门限值的大小；当第一数字比较信号（WK_D）的占空比大于第二数字比较信号（CLK_D）的占空比时，输出的第二负载状态信号（LL_PULSE2）为周期性脉冲数字信号；当第一数字比较信号（WK_D）的占空比小于等于第二数字比较信号（CLK_D）的占空比时，输出的第二负载状态信号（LL_PULSE2）为持续电平信号。

【技术特征摘要】
1.一种负载电流检测电路，用于BOOST升压DC/DC变换系统DCM工作模式下的负载电流检测，其特征在于，包括：数字比较模块和电感电流占空比检测模块；电感电流占空比检测模块，用于BOOST升压DC/DC变换系统外接电感的电感电流过零点检测并产生第一数字比较信号（WK_D）；第一数字比较信号（WK_D）信号占空比表征电感电流的非零时间段占据整个开关周期的比率；电感电流占空比检测模块和数字比较模块电连接，将第一数字比较信号（WK_D）输入至数字比较模块；第二数字比较信号（CLK_D）和第一数字比较信号（WK_D）输入数字比较模块，进行数字比较后产生第二负载状态信号（LL_PULSE2）；其中，第二数字比较信号（CLK_D）的占空比表征负载电流检测门限值的大小；当第一数字比较信号（WK_D）的占空比大于第二数字比较信号（CLK_D）的占空比时，输出的第二负载状态信号（LL_PULSE2）为周期性脉冲数字信号；当第一数字比较信号（WK_D）的占空比小于等于第二数字比较信号（CLK_D）的占空比时，输出的第二负载状态信号（LL_PULSE2）为持续电平信号。2.根据权利要求1所述的负载电流检测电路，其特征在于，第二数字比较信号（CLK_D）和第一数字比较信号（WK_D）输入数字比较模块进行的数字比较运算包括：当第二数字比较信号（CLK_D）的电平为低，并且第一数字比较信号（WK_D）的电平为高时，第二负载状态信号（LL_PULSE2）输出高电平；当第二数字比较信号（CLK_D）和第一数字比较信号（WK_D）的电平相同时，或者第二数字比较信号（CLK_D）的电平为高及第一数字比较信号（WK_D）的电平为低时，第二负载状态信号（LL_PULSE2）输出低电平。3.根据权利要求2所述的负载电流检测电路，其特征在于，还包括数字逻辑处理模块;数字逻辑处理模块和数字比较模块电连接；第二负载状态信号（LL_PULSE2）和第一时钟信号（CLK）输入至数字逻辑处理模块，经过数字逻辑运算后产生第二外部控制信号LL_DEC2用于BOOST升压DC/DC变换系统的控制；当第二负载状态信号（LL_PULSE2）为周期性脉冲数字信号时，第一时钟信号（CLK）和第二负载状态信号（LL_PULSE2）的逻辑运算，使第二外部控制信号LL_DEC2的低电平开始时间和第二负载状态信号（LL_PULSE2）的低电平开始时间相同，并使第二外部控制信号LL_DEC2的低电平持续到第一时钟信号（CLK）的下一个上升沿为止，从而使第二外部控制信号LL_DEC2的周期和第一时钟信号（CLK）的周期相同；当第二负载状态信号（LL_PULSE2）为持续电平信号时，第一时钟信号（CLK）和第二负载状态信号（LL_PULSE2）的逻辑运算使第二外部控制信号LL_DEC2也为持续电平信号。4.根据权利要求1所述的负载电流检测电路，其特征在于，还包括第二振荡器（62），用于产生第二数字比较信号（CLK_D）和第一时钟信号（CLK），并将第二数字比较信号（CLK_D）和第一时钟信号（CLK）输入至数字比较模块。5.根据权利要求4所述的负载电流检测电路，其特征在于，所述第二数字比较信号的占空比为固定设置或为可变化设置；当所述第二数字比较信号的占空比为可变化设置时，第二数字比较信号的占空比可根据BOOST升压DC/DC变换系统的输入电压和输出电压的大小进行变化设置。6.根据权利要求1所述的负载电流检测电路，其特征在于，还包括用于BOOST升压DC/DC变换系统的工作模式切换控制的工作模式转换模块，所述工作模式转换模块用于控制BOOST升压DC/DC变换系统的工作模式处于同步工作模式还是非同步工作模式；工作模式转换模块判断输入的外部电感电流小于等于设定的中间负载电流，则输出工作模式控制信号（DTC），该工作模式控制信号（DTC）用于将BOOST升压DC/DC变换系统的同步工作模式切换为非同步工作模式。7.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海波，黄令华，
申请(专利权)人：深圳市海美思信息技术有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44