电源转换器的智能功率级电路及其电流监测电路制造技术

本发明专利技术提出一种电源转换器的智能功率级电路及其电流监测电路。智能功率级电路包括输出级电路及驱动器。输出级电路接收输入电压以使电源转换器提供输出电压及电感电流。驱动器耦接输出级电路。驱动器包括驱动电路、监测信号产生电路及补偿电路。驱动电路耦接输出级电路，接收脉宽调变信号并提供驱动信号至输出级电路。监测信号产生电路接收脉宽调变信号、输入电压及输出电压，用以产生与电感电流相关的监测信号。监测信号包括模拟电流信号。补偿电路耦接监测信号产生电路，当模拟电流信号大于预设值时，补偿电路产生补偿信号叠加至模拟电流信号上。本发明专利技术能真实地重现输出电感饱和状态下的电感电流波形，使控制器端能即时进行必要的保护动作，以有效提升系统的稳定性及安全性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
电源转换器的智能功率级电路及其电流监测电路


[0001]本专利技术与电源转换器的智能功率级电路(Smart Power Stage,SPS)有关，尤其是关于一种智能功率级电路及电流监测电路。

技术介绍

[0002]随着现行集成电路的整合性提高，将电源转换器中的驱动电路与功率开关整合在一起的智能输出级电路产品需求在市场上愈来愈高，其主要功能之一为产生提供与流经输出电感的电感电流相关的监测信号，以供电源转换器的控制器根据监测信号调整脉宽调变信号或启动其他保护机制。
[0003]由于在高频应用下，功率开关导通时间短，无法单纯采用直接感测的方式产生监控信号。故使用模拟的方式产生完整的或部分的监控信号以供控制器运作。目前实际使用中遇到的问题为，当电感电流过大使输出电感饱和而出现异常波形时，监测信号无法真实呈现输出电感饱和状态的电感电流的异常波形，导致控制器无法即时做出相应操作(例如降低脉宽调变信号的占空比、过电流保护等)。
[0004]举例而言，如图1所示，当电感电流IL上升达到电感饱和电流值ITH时，电感电流IL的波形会开始出现尖峰凸起(如虚线圈起处)，但此异常波形并不会在监测信号IMON的波形重现，导致控制器端误判而未能即时作出保护反应。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的一目的在于提出一种电源转换器的智能功率级电路及其电流监测电路，以有效解决现有技术所遭遇到的上述问题。
[0006]依据本专利技术的一具体实施例为一种电源转换器的智能功率级电路。于此实施例中，智能功率级电路包括输出级电路、驱动器、监测信号产生电路及补偿电路。输出级电路接收输入电压以产生输出电压及电感电流。驱动电路耦接输出级电路，接收脉宽调变信号以提供驱动信号给输出级电路。监测信号产生电路接收脉宽调变信号、输入电压及输出电压，用以产生与电感电流相关的监测信号。监测信号包括模拟电流信号。补偿电路耦接监测信号产生电路。当模拟电流信号大于预设值时，补偿电路产生补偿信号叠加至模拟电流信号上。
[0007]于一实施例中，输出级电路包括彼此串联的第一开关与第二开关。监测信号产生电路还包括电流感测电路，用以感测流经第二开关的电流，以产生感测电流信号。监测信号产生电路根据脉宽调变信号选择性地输出模拟电流信号或感测电流信号作为监测信号。
[0008]于一实施例中，补偿电路包括误差放大电路、晶体管及补偿信号产生电路。误差放大电路具有第一输入端、第二输入端及输出端。第一输入端接收监测信号且第二输入端接收预设值。误差放大电路根据监测信号与预设值产生误差放大信号。晶体管具有第一端、第二端及控制端，控制端耦接误差放大电路的输出端，第二端耦接误差放大电路的第二输入端。补偿信号产生电路耦接晶体管的第一端，且根据误差放大信号选择性地产生补偿信号。
[0009]于一实施例中，输出级耦接输出电感。预设值为可调整的参考电压，其与输出电感的饱和值有关。
[0010]于一实施例中，监测信号产生电路包括第一电流产生电路、叠加电路、第二电流产生电路及切换开关。第一电流产生电路接收输入电压及输出电压，且根据输入电压及输出电压产生模拟电流信号。叠加电路分别耦接第一电流产生电路及补偿电路，且将补偿信号叠加至模拟电流信号上。第二电流产生电路耦接输出级电路，感测电感电流以产生感测电流信号。切换开关耦接第一电流产生电路及第二电流产生电路，受控于脉宽调变信号以选择性地输出模拟电流信号或感测电流信号作为监测信号。
[0011]依据本专利技术的另一具体实施例为一种电流监测电路。电流监测电路适用于电源转换器的智能功率级电路中。于此实施例中，电流监测电路包括监测信号产生电路以及补偿电路。监测信号产生电路用以产生与电源转换器的电感电流相关的监测信号。监测信号包括模拟电流信号。补偿电路耦接监测信号产生电路，当模拟电流信号大于预设值时，补偿电路产生补偿信号叠加至模拟电流信号上。
[0012]于一实施例中，智能功率级电路包括输出级电路，输出级电路包括彼此串联的第一开关与第二开关。监测信号产生电路还包括电流感测电路，用以感测流经第二开关的电流，以产生感测电流信号。监测信号产生电路根据脉宽调变信号选择性地输出模拟电流信号或感测电流信号作为监测信号。
[0013]于一实施例中，补偿电路包括误差放大电路、晶体管及补偿信号产生电路。误差放大电路具有第一输入端、第二输入端及输出端。第一输入端接收监测信号且第二输入端接收预设值。误差放大电路根据监测信号与预设值产生误差放大信号。电晶体具有第一端、第二端及控制端，控制端耦接误差放大电路的输出端，第二端耦接误差放大电路的第二输入端。补偿信号产生电路耦接晶体管的第一端，且根据误差放大信号选择性地产生补偿信号。
[0014]于一实施例中，智能功率级电路还耦接输出电感。预设值为可调整的参考电压，其与输出电感的饱和值有关。
[0015]于一实施例中，监测信号产生电路包括第一电流产生电路、叠加电路、第二电流产生电路及切换开关。第一电流产生电路接收电源转换器的输入电压及输出电压，且根据输入电压及输出电压产生模拟电流信号。叠加电路分别耦接第一电流产生电路及补偿电路，且将补偿信号叠加至模拟电流信号上。第二电流产生电路感测电感电流以产生感测电流信号。切换开关耦接第一电流产生电路及第二电流产生电路，受控于脉宽调变信号以选择性地输出模拟电流信号或感测电流信号作为监测信号。
[0016]相较于现有技术，本专利技术的电源转换器的智能功率级电路及其电流监测电路，可通过补偿电路在输出电感处于饱和状态时，对监测信号中的模拟电流信号的波形进行适当的补偿，以使经补偿后的监测信号能更真实地重现输出电感饱和状态下的电感电流波形，进而使控制器端能即时通过经补偿后的监测信号判断是否需要进行必要的保护动作，以此有效提升系统的稳定性及安全性。
[0017]关于本专利技术的优点与精神可以通过以下的专利技术详述及所附说明书附图得到进一步的了解。
附图说明
[0018]图1为现有技术的监测信号无法重现输出电感饱和时电感电流的异常波形的时序图。
[0019]图2为依据本专利技术的一具体实施例的智能功率级电路的示意图。
[0020]图3为本专利技术的补偿电路的一实施例的示意图。
[0021]图4为本专利技术的监测信号产生电路的一实施例的示意图。
[0022]图5为本专利技术的监测信号产生电路的另一实施例的示意图。
[0023]图6为本专利技术的补偿电路根据监测信号产生电路产生的监测信号选择性地提供补偿信号回到监测信号产生电路的示意图。
[0024]图7为图4经补偿后的监测信号的波形会重现输出电感达到饱和时所出现的异常波形的时序图。
[0025]主要元件符号说明：
[0026]ITH
…
饱和电流值
[0027]1…
智能功率级电路
[0028]11
…
驱动器
[0029]10
…
电流监测电路
[0030]12
…
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电源转换器的智能功率级电路，其特征在于，上述智能功率级电路包括：一输出级电路，接收一输入电压，以使得上述电源转换器提供一输出电压及一电感电流；以及一驱动器，耦接上述输出级电路，上述驱动器包括：一驱动电路，耦接上述输出级电路，接收一脉宽调变信号并提供一驱动信号至上述输出级电路；一监测信号产生电路，接收上述脉宽调变信号、上述输入电压及上述输出电压，用以产生与上述电感电流相关的一监测信号，上述监测信号包括一模拟电流信号；以及一补偿电路，耦接上述监测信号产生电路，其中，当上述模拟电流信号大于一预设值时，上述补偿电路产生一补偿信号叠加至上述模拟电流信号上。2.如权利要求1所述的智能功率级电路，其特征在于，上述输出级电路包括彼此串联的一第一开关及一第二开关，上述监测信号产生电路还包括一电流感测电路，用以感测流经上述第二开关的电流，以产生一感测电流信号，上述监测信号产生电路根据上述脉宽调变信号选择性地输出上述模拟电流信号或上述感测电流信号作为上述监测信号。3.如权利要求1所述的智能功率级电路，其特征在于，上述补偿电路包括：一误差放大电路，具有一第一输入端、一第二输入端及一输出端，上述第一输入端接收上述监测信号且上述第二输入端接收上述预设值，上述误差放大电路根据上述监测信号与上述预设值产生一误差放大信号；一晶体管，具有一第一端、一第二端及一控制端，上述控制端耦接上述误差放大电路的上述输出端，上述第二端耦接上述误差放大电路的上述第二输入端；以及一补偿信号产生电路，耦接上述晶体管的上述第一端，且根据上述误差放大信号选择性地产生上述补偿信号。4.如权利要求1所述的智能功率级电路，其特征在于，上述输出级还耦接一输出电感，其中上述预设值为可调整的参考电压，其与上述输出电感的饱和值有关。5.如权利要求1所述的智能功率级电路，其特征在于，上述监测信号产生电路包括：一第一电流产生电路，接收一输入电压及一输出电压，且根据上述输入电压及上述输出电压产生上述模拟电流信号；一叠加电路，分别耦接上述第一电流产生电路及上述补偿电路，且将上述补偿信号叠加至上述模拟电流信号上；一第二电流产生电路，感测上述电感电流以产生一感测电流信号；以及一切换开关，耦接上述第一电流产生电路及上述第二电流产生电路，受控于上述脉...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛雅然，曾荣泓，林恒立，
申请(专利权)人：力智电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：