一种应用于DC-DC转换器的平均电流检测电路制造技术

本发明专利技术提供一种应用于DC‑DC转换器的平均电流检测电路，涉及集成电路领域，平均电流检测电路包括依次连接的电流采样模块、电流转换模块以及积分比较模块，所述电流采样模块包括与高侧电流检测电路连接电阻R31、NMOS管MN31，与NMOS管MN31连接的1/2*Ton产生电路以及采样电容器Cs，所述电流转换模块包括与NMOS管MN31连接的运放U1，与运放U1连接的NMOS管MN32、电阻R32，与NMOS管MN32连接的PMOS管MP31，所述积分比较模块包括与PMOS管MP31连接的PMOS管MP32，与PMOS管MP32连接的开关S31，与开关S31连接的电容器C31、NMOS管MN41、比较器U2，与比较器U2连接的NMOS管MN42、电容器C41以及开关S32。本发明专利技术不会影响转换效率，并且可以让DC‑DC在一个恒定的负载电流切换PWM模式和PFM模式，具有高转换效率，较强的通用性和精确性。

An average current detection circuit for DC-DC converter

【技术实现步骤摘要】
一种应用于DC-DC转换器的平均电流检测电路
本专利技术涉及集成电路领域，尤其涉及一种应用于DC-DC转换器的平均电流检测电路。
技术介绍
在DC-DC降压转换器中，脉冲宽度调整模式(PWM模式)在重负载的时候转换效率较高，在轻负载的时候转换效率较低，而脉冲频率调制模式(PFM模式)在轻负载的时候转换效率较高。为提高轻负载的转换效率，通常重负载工作在PWM模式，轻负载的时候工作在PFM模式，因此通常需要一个负载电流检测电路，在某个适合的固定负载电流进行PWM模式与PFM模式切换，从而使芯片在整个负载范围内都具有较高的转换效率。传统的负载电流检测方法主要分为两种：(1)如图1所示，在输出端串联一个采样电阻Rsense，通过检测采样电阻Rsense上的压降Vsense，从而能推算出电流Isense＝Vsense/Rsense。(2)用一个功率管的1/K的MOS管去采样功率管的电流(TON时间段内，功率管中的瞬态电流等于电感电流)一个运放钳住功率管和采样管的漏端电压使二者相等，如图2所示，VA＝VB，则Ron_Mpower*IL＝Ron_Msense*Is，这样Is＝(Ron_Mpower/Ron_Msene)*IL＝IL/K，于是采样出来的电流是功率管M1流过电流的1/K。其中，方法(1)的缺点是串联的采样电阻Rsense在功率传输路径上会极大的降低转换效率，通常一般的功率管的导通电阻Rdson大概在10～300欧姆之间，如果串联一个100欧姆的采样电阻，采样电阻Rsense甚至大于Rdson，功率管性能受到极大影响，并且100m欧姆的采用电阻也很难有足够高的精度，此外还需要增加额外的芯片管脚，导致方法(1)很少在实际应用中使用；方法(2)的缺点是只能获取峰值电流，如图5所示，由于峰值电流由DC电流和波纹ripple电流组成，其中波纹ripple电流会随着输入电压、输出电压以及电感值不同而不同，因而峰值电流并不能真正准确的反应平均电流。而在DCM(断续电流模式)下，每个周期会有一段时间电流为零，峰值电流更加无法表征平均电流。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种应用于DC-DC转换器的平均电流检测电路，不会影响转换效率，并且可以让DC-DC在一个恒定的负载电流切换PWM模式和PFM模式，此电路可以同时适用于CCM(连续电流模式)和DCM(断续电流模式)，具有高转换效率，较强的通用性和精确性。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种应用于DC-DC转换器的平均电流检测电路，所述平均电流检测电路包括依次连接的电流采样模块、电流转换模块以及积分比较模块，所述电流采样模块包括与高侧电流检测电路连接电阻R31、NMOS管MN31，与NMOS管MN31连接的1/2*Ton产生电路以及采样电容器Cs，所述电流转换模块包括与NMOS管MN31连接的运放U1，与运放U1连接的NMOS管MN32、电阻R32，与NMOS管MN32连接的PMOS管MP31，所述积分比较模块包括与PMOS管MP31连接的PMOS管MP32，与PMOS管MP32连接的开关S31，与开关S31连接的电容器C31、NMOS管MN41、比较器U2，与比较器U2连接的NMOS管MN42、电容器C41以及开关S32。进一步的，所述1/2*Ton产生电路包括NMOS管M51、电容器C51、NMOS管M52以及比较器U3，所述NMOS管M51和NMOS管M52的漏极与比较器U3的负极输入端连接，NMOS管M51的源极经过电容器C51接地，NMOS管M52的源极直接接地，NMOS管M51和NMOS管M52的栅极分别输入脉冲信号。进一步的，所述电流采样模块的电阻R31、NMOS管MN31的漏极与比较器U1的正极输入端、采样电容器Cs连接，NMOS管MN31的栅极与1/2*Ton产生电路的比较器U3的输出端连接。进一步的，所述电流转换模块的运放U1的正极输入端与NMOS管MN31的源极连接，运放U1的负极输入端与电阻R32、NMOS管MN32的源极连接，运放U1的输出端与NMOS管MN32的栅极连接，NMOS管MN32的漏极与PMOS管MP31的漏极、栅极连接。进一步的，所述积分比较模块的PMOS管MP32的源极与PMOS管MP31源极、栅极连接，PMOS管MP32的漏极与开关S31连接，开关S31还与电容器C31、NMOS管MM41的漏极、比较器U2的正极输入端连接，比较器U2的负极输入端与NMOS管MN42的漏极、电容器C41、开关S32连接，NMOS管MN41和MOS管MN42的栅极分别输入脉冲信号。如上所述，本专利技术的一种应用于DC-DC转换器的平均电流检测电路，具有以下有益效果：本专利技术不会影响转换效率，并且可以让DC-DC在一个恒定的负载电流切换PWM模式和PFM模式，此外电路可以同时适用于CCM和DCM，具有高转换效率，较强的通用性和精确性。附图说明图1显示为本专利技术现有技术中公开的传统串联电阻电流检测电路图；图2显示为本专利技术现有技术中公开的传统MOS采样电流检测电路图；图3显示为本专利技术实施例中公开的平均电流检测电路图；图4显示为本专利技术实施例中公开的1/2*Ton产生电路图；图5显示为本专利技术实施例中公开的平均电流检测的电流积分示意图；图6显示为本专利技术实施例中公开的平均电流检测的电压比较示意图。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。如图3所示，一种应用于DC-DC转换器的平均电流检测电路，所述平均电流检测电路包括依次连接的电流采样模块、电流转换模块以及积分比较模块，所述电流采样模块包括与高侧电流检测电路连接电阻R31、NMOS管MN31，与NMOS管MN31连接的1/2*Ton产生电路以及采样电容器Cs，所述电流转换模块包括与NMOS管MN31连接的运放U1，与运放U1连接的NMOS管MN32、电阻R32，与NMOS管MN32连接的PMOS管MP31，所述积分比较模块包括与PMOS管MP31连接的PMOS管MP32，与PMOS管MP32连接的开关S31，与开关S31连接的电容器C31、NMOS管MN41、比较器U2，与比较器U2连接的NMOS管MN42、电容器C41以及开关S32。如图4所示，进一步的，所述1/2*Ton产生电路包括NMO本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于DC-DC转换器的平均电流检测电路，其特征在于：所述平均电流检测电路包括依次连接的电流采样模块、电流转换模块以及积分比较模块，所述电流采样模块包括与高侧电流检测电路连接电阻R31、NMOS管MN31，与NMOS管MN31连接的1/2*Ton产生电路以及采样电容器Cs，所述电流转换模块包括与NMOS管MN31连接的运放U1，与运放U1连接的NMOS管MN32、电阻R32，与NMOS管MN32连接的PMOS管MP31，所述积分比较模块包括与PMOS管MP31连接的PMOS管MP32，与PMOS管MP32连接的开关S31，与开关S31连接的电容器C31、NMOS管MN41、比较器U2，与比较器U2连接的NMOS管MN42、电容器C41以及开关S32。/n

【技术特征摘要】
1.一种应用于DC-DC转换器的平均电流检测电路，其特征在于：所述平均电流检测电路包括依次连接的电流采样模块、电流转换模块以及积分比较模块，所述电流采样模块包括与高侧电流检测电路连接电阻R31、NMOS管MN31，与NMOS管MN31连接的1/2*Ton产生电路以及采样电容器Cs，所述电流转换模块包括与NMOS管MN31连接的运放U1，与运放U1连接的NMOS管MN32、电阻R32，与NMOS管MN32连接的PMOS管MP31，所述积分比较模块包括与PMOS管MP31连接的PMOS管MP32，与PMOS管MP32连接的开关S31，与开关S31连接的电容器C31、NMOS管MN41、比较器U2，与比较器U2连接的NMOS管MN42、电容器C41以及开关S32。


2.根据权利要求1所述的应用于DC-DC转换器的平均电流检测电路，其特征在于：所述1/2*Ton产生电路包括NMOS管M51、电容器C51、NMOS管M52以及比较器U3，所述NMOS管M51和NMOS管M52的漏极与比较器U3的负极输入端连接，NMOS管M51的源极经过电容器C51接地，NMOS管M52的源极直接接地，NMOS管M51和NMOS管M52的栅极分别输入脉冲信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁万新，刘政清，潘文捷，谢阔，
申请(专利权)人：上海川土微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31