基于降压转换器的高速电流采样电路制造技术

本发明专利技术揭示了一种基于降压转换器的高速电流采样电路，所述高速电流采样电路包括：偏置电流产生单元，用于产生偏置电流Ib；电压镜单元，包括若干MOS管，用于根据偏置电流Ib在第一节点Vx与第二节点Vy上或第一节点Vx与第三节点Vi上产生电压值相等的电压信号；功率管Mp，用于在采样阶段产生第一电流Ip；采样管Mps，用于在采样阶段产生第二电流Ips；开关管单元，包括第一开关管Ms1及第二开关管Ms2。本发明专利技术的高速电流采样电路在采样阶段和保持阶段采用不同的MOS管进行隔离，在状态切换的过程中，不会在采样管Mps的漏极产生扰动，从而消除了采样电流中的毛刺；消除了毛刺后的采样电流一方面可以快速到达稳定值，另一方面也避免了后级电路的误触发。了后级电路的误触发。了后级电路的误触发。

【技术实现步骤摘要】
基于降压转换器的高速电流采样电路


[0001]本专利技术属于降压转换器
，具体涉及一种基于降压转换器的高速电流采样电路。

技术介绍

[0002]随着电子技术的不断发展，电源类集成电路逐渐成为电子产品中一个成熟且重要的分支。其中，开关电源由于其高效的特性一直占据着电源产品中的主导位置，从而衍生出不同的功能拓扑与控制架构。
[0003]相对于电压模控制方案，电流模控制架构由于其快速的响应能力、逐周期的电感电流限制特性以及其他一些设计上的优势越来越受到设计师和工业界的青睐。其中，电感电流采样模块作为电流模控制架构中至关重要的一部分，其响应速度和采样精度直接影响到整个电压转换器的性能。
[0004]高速电流采样电路是一种低延迟、高精度、低功耗方案，包括功率管、采样管、电压镜、及开关管，其能够进行高速电流采样，得到采样信号，但是仍然存在一个比较突出的缺点：开关管在切换的瞬间会造成电压的快速抖动，经过电压镜的作用使得采样管的漏极电压产生相同的抖动信号，从而造成采样电流的毛刺，使得采样信号需要更多的时间达到稳定值，甚至在某些电路应用中会造成后级电路的误触发。
[0005]因此，针对上述技术问题，有必要提供一种基于降压转换器的高速电流采样电路。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于降压转换器的高速电流采样电路，以消除由于开关管的耦合作用所造成的采样电流毛刺。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术一实施例提供的技术方案如下：
[0008]一种基于降压转换器的高速电流采样电路，所述高速电流采样电路包括：
[0009]偏置电流产生单元，用于产生偏置电流Ib；
[0010]电压镜单元，包括若干MOS管，用于根据偏置电流Ib在第一节点Vx与第二节点Vy上或第一节点Vx与第三节点Vi上产生电压值相等的电压信号，第一节点Vx、第二节点Vy及第三节点Vi分别与不同的MOS管电性连接；
[0011]功率管Mp，电性连接于输入电压V
IN
与降压转换器的SW节点之间，用于在采样阶段产生第一电流Ip；
[0012]采样管Mps，电性连接于输入电压V
IN
与电压镜单元的第一节点Vx之间，用于在采样阶段产生第二电流Ips；
[0013]开关管单元，包括电性连接于电压镜单元的第三节点Vi与功率管Mp之间的第一开关管Ms1及电性连接于电压镜单元的第二节点Vy与输入电压V
IN
之间的第二开关管Ms2。
[0014]一实施例中，所述电压镜单元包括第一MOS管M1、第二MOS管M2、第三MOS管M3、第四MOS管M4、第五MOS管M5及晶体管Ms，第一MOS管M1及第二MOS管M2为NMOS管，第三MOS管M3、第
四MOS管M4、第五MOS管M5及晶体管Ms为PMOS管，其中：
[0015]晶体管Ms的源极与第一节点Vx相连，漏极与基准电位相连；
[0016]第四MOS管M4的源极与第一节点Vx相连，栅极与漏极短接，漏极与第二MOS管M2的漏极相连，第二MOS管M2的源极与基准电位相连；
[0017]第五MOS管M5的源极与第二节点Vy相连，栅极与第四MOS管M4的栅极相连，漏极与第一MOS管M1的漏极及晶体管Ms的栅极相连，第一MOS管M1的栅极与第二MOS管M2的栅极相连，源极与基准电位相连；
[0018]第三MOS管M3的源极与第三节点Vi相连，栅极与第四MOS管M4的栅极相连，漏极与晶体管Ms的栅极相连。
[0019]一实施例中，所述高速电流采样电路于采样阶段时，功率管Mp导通，第一开关管Ms1导通，第二开关管Ms2及第五MOS管M5关闭，第一MOS管M1、第二MOS管M2、第三MOS管M3、第四MOS管M4及晶体管Ms构成电压镜；
[0020]所述高速电流采样电路于保持阶段时，功率管Mp关闭，第二开关管Ms2及第五MOS管M5导通，第三节点Vi的电压被SW节点电压拉低直至第一开关管Ms1管关闭，第三MOS管M3自然关闭，第一MOS管M1、第二MOS管M2、第四MOS管M4、第五MOS管M5及晶体管Ms构成电压镜。
[0021]一实施例中，所述偏置电流产生单元包括电流源及第六MOS管M6，第六MOS管M6为NMOS管；
[0022]所述电流源的第一端与电源电压V
DD
相连，第二端与第六MOS管M6的漏极相连；
[0023]所述第六MOS管M6的栅极与漏极短接，漏极与电流源的第二端相连，栅极与第一MOS管M1的栅极及第二MOS管M2的栅极相连，源极与基准电位相连。
[0024]一实施例中，所述第一MOS管M1与第六MOS管M6、或第二MOS管M2与第六MOS管M6构成电流镜；
[0025]所述第一节点Vx与基准电位之间的电流及第二节点Vy与基准电位之间的电流、或所述第一节点Vx与基准电位之间的电流及第三节点Vi与基准电位之间的电流均为偏置电流Ib；
[0026]采样电流为流经晶体管Ms的电流，且采样电流为Is＝Ips
‑
Ib。
[0027]一实施例中，所述功率管Mp为PMOS管，源极与输入电压V
IN
相连，漏极与降压转换器的SW节点相连，栅极与第一控制信号Q相连；
[0028]所述采样管Mps为PMOS管，源极与输入电压V
IN
相连，漏极与第一节点Vx相连，栅极与基准电位相连；
[0029]所述第一开关管Ms1为PMOS管，漏极与降压转换器的SW节点相连，源极与第三节点Vi相连，栅极与基准电位相连；
[0030]所述第二开关管Ms2为PMOS管，源极与输入电压V
IN
相连，漏极与第一节点Vx相连，栅极与第二控制信号Qb相连。
[0031]一实施例中，所述高速电流采样电路中：
[0032]于t1
‑
t2时刻，第一控制信号Q为低电平，第二控制信号Qb为高电平，SW节点电压为高电平；
[0033]于t2
‑
t3时刻，第一控制信号Q为高电平，第二控制信号Qb为低电平，SW节点电压为高电平；
[0034]于t3
‑
t4时刻，第一控制信号Q为高电平，第二控制信号Qb为低电平，SW节点电压为低电平；
[0035]于t4
‑
t5时刻，第一控制信号Q为低电平，第二控制信号Qb为低电平，SW节点电压为低电平；
[0036]于t5
‑
t6时刻，第一控制信号Q为低电平，第二控制信号Qb为低电平，SW节点电压为高电平；
[0037]其中，所述高速电流采样电路于t1
‑
t2时刻处于采样阶段，所述高速电流采样电路于t2
‑
t4阶段处于保持阶段。
[0038]一实施例中，所述高速电流采样电路中：
[0039]于t1
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于降压转换器的高速电流采样电路，其特征在于，所述高速电流采样电路包括：偏置电流产生单元，用于产生偏置电流Ib；电压镜单元，包括若干MOS管，用于根据偏置电流Ib在第一节点Vx与第二节点Vy上或第一节点Vx与第三节点Vi上产生电压值相等的电压信号，第一节点Vx、第二节点Vy及第三节点Vi分别与不同的MOS管电性连接；功率管Mp，电性连接于输入电压V
IN
与降压转换器的SW节点之间，用于在采样阶段产生第一电流Ip；采样管Mps，电性连接于输入电压V
IN
与电压镜单元的第一节点Vx之间，用于在采样阶段产生第二电流Ips；开关管单元，包括电性连接于电压镜单元的第三节点Vi与功率管Mp之间的第一开关管Ms1及电性连接于电压镜单元的第二节点Vy与输入电压V
IN
之间的第二开关管Ms2。2.根据权利要求1所述的高速电流采样电路，其特征在于，所述电压镜单元包括第一MOS管M1、第二MOS管M2、第三MOS管M3、第四MOS管M4、第五MOS管M5及晶体管Ms，第一MOS管M1及第二MOS管M2为NMOS管，第三MOS管M3、第四MOS管M4、第五MOS管M5及晶体管Ms为PMOS管，其中：晶体管Ms的源极与第一节点Vx相连，漏极与基准电位相连；第四MOS管M4的源极与第一节点Vx相连，栅极与漏极短接，漏极与第二MOS管M2的漏极相连，第二MOS管M2的源极与基准电位相连；第五MOS管M5的源极与第二节点Vy相连，栅极与第四MOS管M4的栅极相连，漏极与第一MOS管M1的漏极及晶体管Ms的栅极相连，第一MOS管M1的栅极与第二MOS管M2的栅极相连，源极与基准电位相连；第三MOS管M3的源极与第三节点Vi相连，栅极与第四MOS管M4的栅极相连，漏极与晶体管Ms的栅极相连。3.根据权利要求2所述的高速电流采样电路，其特征在于，所述高速电流采样电路于采样阶段时，功率管Mp导通，第一开关管Ms1导通，第二开关管Ms2及第五MOS管M5关闭，第一MOS管M1、第二MOS管M2、第三MOS管M3、第四MOS管M4及晶体管Ms构成电压镜；所述高速电流采样电路于保持阶段时，功率管Mp关闭，第二开关管Ms2及第五MOS管M5导通，第三节点Vi的电压被SW节点电压拉低直至第一开关管Ms1管关闭，第三MOS管M3自然关闭，第一MOS管M1、第二MOS管M2、第四MOS管M4、第五MOS管M5及晶体管Ms构成电压镜。4.根据权利要求2所述的高速电流采样电路，其特征在于，所述偏置电流产生单元包括电流源及第六MOS管M6，第六MOS管M6为NMOS管；所述电流源的第一端与电源电压V
DD
相连，第二端与第六MOS管M6的漏极相连；所述第六MOS管M6的栅极与漏极短接，漏极与电流源的第二端相连，栅极与第一MOS管M1的栅极及第二MOS管M2的栅极相连，源极与基准电位相连。5.根据权利要求4所述的高...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢宇，严之嶽，尹虎君，
申请(专利权)人：新际芯北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：