一种自适应补偿延迟的电流比较电路及开关电源电路制造技术

本发明专利技术提供一种自适应补偿延迟的电流比较电路包括第一电流镜、第二电流镜、电流补偿模块和后级反相器；第一电流镜的低压端和第二电流镜的高压端连接且连接点为比较电压输出端，该比较电压输出端设置为输出比较电压，第一电流镜的另一低压端接收采样电流，第二电流镜的另一高压端接收参考基准电流；电流补偿模块在输入电压源和比较电压输出端之间，设提供补偿电流；比较电压输出端与后级反相器的输入端连接以输出逻辑控制信号。本发明专利技术还提供相应的开关电源电路。本发明专利技术提供的自适应补偿延迟的电流比较电路通过加入额外补偿电流模块以抵消电路系统中寄生延时所造成的电流误差问题，得到无延迟的精准的电感电流。得到无延迟的精准的电感电流。得到无延迟的精准的电感电流。

【技术实现步骤摘要】
一种自适应补偿延迟的电流比较电路及开关电源电路


[0001]本专利技术属于集成电路
，具体涉及一种自适应补偿延迟的电流比较电路。

技术介绍

[0002]限流控制模式或过零检测模式是开关电源中控制功率管的一种方式，原理是采样功率管电流，将其与内部的参考电流相比较，控制功率管的导通和关断，从而控制电感电流。在传统的电流比较电路的设计中，由于寄生电容的存在，电路中存在响应延时，继而导致功率管关断时，采样电流已经高于(或低于)参考电流，造成实际电感电流值大于(或小于)理想电感电流，无法稳定功率管峰值(谷值)电流。对于限流控制模式来说，响应延时会导致输出不精准的限流值，造成电流过大损坏电感；对过零检测来说，若续流管关闭过晚，电流倒灌，导致额外功率损耗，若续流管关闭过早，通过体二极管续流，也会引起较大的体二极管功耗。
[0003]如图1所示，以峰值电流模式的BOOST开关电源电路为例，开关电源电路包括输入电压源Vin，通过储能电感L与输入电压源Vin相连接的开关节点SW，以及与开关节点SW连接的主动开关管S1和续流管S2，续流管S2远离开关节点SW的一端为电压输出端Vout，电压输出端Vout通过一输出电容C接地。主动开关管S1远离开关节点SW的一端接地。主动开关管S1与地之间设有一个用来采样主动管电流I
CS
的电流采样模块201，电流采样模块201采样的是主动管电流I
CS
，但因为在主动开关管S1导通时流过主动管的主动管电流I
CS
与电感电流相等，所以二者可以等效。电流采样模块201的输出端与一个电流比较电路202的输入端连接，且电流比较电路202的另一个输入端设置为接收一参考基准电流I
ref
，电流比较电路202的输出端与一逻辑控制模块203的输入端连接，且逻辑控制模块203的两个输出端分别与主动开关管S1和续流管S2的栅极连接，由此，电流比较电路202将参考基准电流I
ref
与主动管电流I
CS
相比较，并将比较结果作为逻辑控制信号PWM输出至逻辑控制模块203，使得逻辑控制模块203控制主动开关管S1和续流管S2导通和关断。
[0004]常见的电流比较器模块如图2所示，电流比较器模块包括组成第一电流镜的两个PMOS管(即第一MOS管MP1和第二MOS管MP2)以及组成第二电流镜的两个NMOS管(即第三MOS管MN1和第四MOS管MN2)，通过第一电流镜和第二电流镜将主动管电流I
CS
和参考基准电流I
ref
相比较并转换成比较电压V
P
，将比较电压V
P
通过后级反相器转换成数字信号PWM，后级反相器由第五MOS管MP3和第六MOS管MN3组成。但是在电路中，在MOS管中会存在许多寄生电容，如主要寄生电容包括第二MOS管MP2的栅
‑
漏寄生电容C1、第四MOS管MN2的栅
‑
漏寄生电容C2、第六MOS管MN3的栅
‑
漏寄生电容C3等，所有的寄生电容可等效为接在比较电压输出端和地之间的等效寄生电容C
X
。
[0005]根据传统的开关电源电路结构如图1，可知电感电流I
L
与电源电压V
in
、储能电感的大小L以及时间t的关系为：
[0006][0007]主动管电流I
CS
相当于将外部电感电流等比例缩小，可表示为I
cs
＝k*I
L
，则主动管电流I
CS
随时间的变化量可表示为：
[0008][0009]如图2所示，由于等效寄生电容C
X
的存在，后级反相器的翻转阈值电压V
TH
等效于电流向等效寄生电容C
X
的电容充电电压，因此后级反相器的翻转阈值电压V
TH
为：
[0010][0011]ΔI表示由于等效寄生电容C
X
的存在，所造成的实际值与理想值之间的电流误差，ΔI等于主动管电流I
CS
和参考基准电流I
ref
的差值。公式(3)中参考基准电流I
ref
的值可以是任意值，与规格指标相关。
[0012]因此，由于等效寄生电容C
X
存在所造成的误差延时Δt为：
[0013][0014]如图3可示，由于寄生电容的C
X
的存在，导致在比较过程中V
P
点电压是相对缓慢变化的，导致在参考基准电流I
ref
和主动管电流I
CS
进行比较时，在参考基准电流I
ref
和主动管电流I
CS
到达相等后，比较电压V
P
要经过Δt时间的延时，有一段过冲才会到达后级反相器的翻转阈值电压，使PWM信号翻转。由此，导致实际电感电流与理想电感电流之间产生了误差，电感电流不精准。

技术实现思路

[0015]本专利技术的目的在于一种自适应补偿延迟的电流比较电路，以避免电流比较电路结构上的延迟，得到无延迟的精准的电感电流。
[0016]为了实现上述目的，本专利技术提供一种自适应补偿延迟的电流比较电路包括第一电流镜、第二电流镜、电流补偿模块和后级反相器；所述第一电流镜的其中一个低压端和第二电流镜的其中一个高压端连接且连接点为比较电压输出端，该比较电压输出端设置为输出比较电压，第一电流镜的另一个低压端作为电流比较电路的其中一个输入端以接收采样电流，第二电流镜的另一个高压端作为电流比较电路的另一个输入端以接收参考基准电流；第一电流镜的高压端连接输入电压源，第二电流镜的低压端接地；所述电流补偿模块连接在输入电压源和比较电压输出端之间，设置为提供补偿电流；所述比较电压输出端与所述后级反相器的输入端连接，后级反相器的输出端设置为输出逻辑控制信号。
[0017]所述第一电流镜由栅极彼此连接的第一MOS管和第二MOS管构成，第一MOS管和第二MOS管均为PMOS管，第一MOS管的栅极和漏极作为第一电流镜的一个低压端来连接采样电流，第二MOS管的漏极作为第一电流镜的低压端来连接比较电压输出端，第一MOS管和第二MOS管的源极作为第一电流镜的高压端来连接输入电压源；所述第二电流镜由栅极彼此连接的第三MOS管和第四MOS管构成，第三MOS管和第四MOS管均为NMOS管，第三MOS管的栅极和漏极作为第二电流镜的一个高压端来连接参考基准电流，第四MOS管的漏极作为第二电流镜的一个高压端来连接比较电压输出端，第三MOS管和第四MOS管的源极作为第二电流镜的低压端接地。
[0018]所述第二MOS管的栅极和漏极之间具有第二MOS管的栅
‑
漏寄生电容，且所述第四MOS管的栅极和漏极之间具有第四MOS管的栅
‑
漏寄生电容。
[0019]所述后级反相器由第五MOS管和第六本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自适应补偿延迟的电流比较电路，其特征在于，包括第一电流镜、第二电流镜、电流补偿模块和后级反相器；第一电流镜的其中一个低压端和第二电流镜的其中一个高压端连接且连接点为比较电压输出端，该比较电压输出端设置为输出比较电压，第一电流镜的另一个低压端作为电流比较电路的其中一个输入端以接收采样电流，第二电流镜的另一个高压端作为电流比较电路的另一个输入端以接收参考基准电流；第一电流镜的高压端连接输入电压源，第二电流镜的低压端接地；所述电流补偿模块连接在输入电压源和比较电压输出端之间，设置为提供补偿电流；所述比较电压输出端与所述后级反相器的输入端连接，后级反相器的输出端设置为输出逻辑控制信号。2.根据权利要求1所述的自适应补偿延迟的电流比较电路，其特征在于，所述第一电流镜由栅极彼此连接的第一MOS管和第二MOS管构成，第一MOS管和第二MOS管均为PMOS管，第一MOS管的栅极和漏极作为第一电流镜的一个低压端来连接采样电流，第二MOS管的漏极作为第一电流镜的低压端来连接比较电压输出端，第一MOS管和第二MOS管的源极作为第一电流镜的高压端来连接输入电压源；所述第二电流镜由栅极彼此连接的第三MOS管和第四MOS管构成，第三MOS管和第四MOS管均为NMOS管，第三MOS管的栅极和漏极作为第二电流镜的一个高压端来连接参考基准电流，第四MOS管的漏极作为第二电流镜的一个高压端来连接比较电压输出端，第三MOS管和第四MOS管的源极作为第二电流镜的低压端接地。3.根据权利要求2所述的自适应补偿延迟的电流比较电路，其特征在于，所述第二MOS管的栅极和漏极之间具有第二MOS管的栅
‑
漏寄生电容，且所述第四MOS管的栅极和漏极之间具有第四MOS管的栅
‑
漏寄生电容。4.根据权利要求1所述的自适应补偿延迟的电流比较电路，其特征在于，所述后级反相器由第五MOS管和第六MOS管组成，第五MOS管为PMOS管，第六MOS管为NMOS管，第五MOS管和第六MOS管的栅极彼此连接且作为后级反相器的输入端，第五MOS管和第六MOS管的漏极彼此连接且作为后级反相器的输出端。5.根据权利要求4所述的自适应补偿延迟的电流比较电路，其特征在于，所述第六MOS管的栅极和漏极之间具有第六MOS管的栅
‑
漏寄生电容。6.根据权利要求1所述的自适应补偿延迟的电流比较电路，其特征在于，所述电流补偿模块包括串联在输入电压源和...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：上海灿瑞科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：