一种功率变换器包括具有电阻值RSET的设定电阻。该功率变换器的多个信道的每一个包括配置成将基准电压与经调节输出电压作比较的误差放大器；配置成更改经调节的输出电压的脉冲宽度调制器；配置成感应第一电流的电流感应元件；具有电阻值为Rsense的感应电阻，该感应电阻耦合到电流感应元件以使第一感应电流流过感应电阻；具有是Rsense的固定倍数的电阻值Rreference的基准电阻；以及耦合到设定电阻、基准电阻和感应电阻的电路，该电路被配置成产生输出电流，该输出电流的值与Rset和Rsense与Rreference的固定比值成比例，其中该电路向误差放大器提供该输出电流。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电感电流的精确测量，尤其用于控制电压调节电路及相关功率电路中的开关。
技术介绍
需要精确地测量负载电流以便于实现包括电流电机、DC-DC变换器电路以及电压调节电路的各种设备的控制。一种众所周知的用于通过流入DC-DC变换器的电感电流测量负载电流的电路100在图1(a)中示出。电路100中引脚与々·￡+之间垂直虚线右侧的部分通常在IC芯片的内部，而通常在IC芯片外部的包括含有电感器L 110与Cfiuek (输出电容器)的低通滤波器的部分在与之间虚线的左侧。具有电感L且具有DC 电阻DCR的外部电感器L 110与Cfiuek构成低通滤波网络的一部分，该Cfiuek将由脉冲宽度调制器(PWM，未示出)所提供的应用脉冲宽度调制的输入信号转换成负载Rmad上的稳态电压输出VOTT。L 110上电压降的一部分是由其示为DCR的DC电阻引起的。与电容器串联的电阻Rind与电容器Cind被示为置于电感器110上，从而Rind/Cind提供与L/DCR的时间常数紧密匹配的时间常数。Cind上的跨电压，在图1(a)中示为Vind,匹配DCR上的电压降，并因而作为电感电流Iind的有效指示。运算放大器Al置于电路100中，以驱动Nmos晶体管Ql的栅极，晶体管 Ql的源极在引脚I Isavffi+处连接回Al的反相输入端。感应电阻Kense 120置于引脚/5趴5￡+与V0UT之间。连接于引脚Zsavffi-的Al的同相输入连接到Rind与Cind之间的结点。在此配置中， Al的高增益将引脚Zssrar的电压驱动到实质上等于引脚75￡7^-的电压，从而电容器Cind上等于Vind的电压将置于Kense上。然后Ql将传输等于VindAsense、或Iind*DCR/Rsense的电流。此电流Isense可在Ql的漏极得到，且接着Iot可进行处理并用于过电流脱扣或用于设置经调整输出阻抗。尽管Ql在图1中被示为Nmos晶体管，但在可选实施例中也可是其漏极电流组合来形成双向电流感应的Nmos与Pmos的组合。也可只以是偏置电流在&趴增加并在Itm减少回原值以允许双向电流感应的Nmos或Pmos。Rsense电阻与、Mffi-引脚也可在同步整流器FET上连接。在此情况下，FET的1 此 可以是替代电感器DCR的电流感应元件。通过在PWM驱动同步整流器时采样下MOSFET rDS(0N) 上的电压的负载电流感应在图1 (b)所示的电路140中示出。PWM 150驱动栅极驱动器152，该栅极驱动器152驱动上下(同步整流器)两个轮流驱动电感器160的Nmos 156和157。 放大器Al是通过将ISEN-输出连接到MOSFET 157的源极的接地基准。当FET 156导通时， 电感电流込从Vin流经156，且当下FET 157导通时，则从接地端流出。电感电流(I)因此使FET 157上的压降等于RDsw与电感电流的乘积，该电感电流与感应电阻170的阻值乘以被感应电流(Isen)相关。具体地，进入Isen+引脚的结果电流与沟道电流l·成比例。然后Isen 电流在充分置位时间之后被采样并保持，如本
中所公知的。采样电流可用于包括沟道电流平衡、负载线路调整、以及过电流保护的应用中。电路100与140中的I^sense被设置成在芯片外是因为I^sense需要是可调的，从而获得用于电路100的期望1_值以用于DCR与Iind的不同组合。例如，如果Ι。υτ与集成电路 (IC)内部的固定电流值相比较以产生过电流脱扣，且电感器DCR与所期望Iind电流脱扣点通过系统约束来设置，则I^sense值必须被调整以在期望Iind上获得期望IOTT。因为需要可调性的缘故，所以I^sense通常如图1所示设置在IC的外部。I^sense通常设置在IC外部的第二个原因是大多数集成电路工艺不支持精确及稳定的内部电阻器。使用外部Rsense的一个问题是Isense+引脚对如图1 (a)与1 (b)中所示的噪声干扰的敏感度，该噪声干扰是通过寄生电容器130耦合的噪声。再次参考图1 (a)，电容耦合到引脚 Isense+的噪声电流显现为包括图1所示噪声分量的Ql的漏极电流，为IQUT+N。ise。已知此噪声耦合会对性能产生不利影响，且已要求非常精细的印刷电路板布线来最小化引脚Isense+上的电容耦合。通常尝试将Isense+设成旁路是不可行的，因为这会在放大器Al的反馈处置入一极点，从而可能使Al不稳定。因而，需要经改进的开关调节电路，特别是可用于在开关调节电路、电机控制电路等中精确测量负载电流的电流测量电路，它们不需要在具有附加噪声敏感度的Al的反相输入端上具有外部精确的&ENSE。
技术实现思路
DC-DC变换器包括包括有误差放大器和输入端连接到误差放大器输出端的脉冲宽度调制器(PWM)的芯片；由与该变换器的输出结点(Vom)串联的所述PWM驱动的电感器， 其中负载电流流过电感器。Vott通过包括反馈电阻(RFB)的网络反馈到误差放大器的反相输入端。用于感应负载电流的电路包括第一运算放大器；芯片上具有电阻I^sense的耦合到第一放大器的反相输入端的感应电阻；其中相关于负载电流的感应电流流过感应电阻，相关电流源提供输出电流以供应感应电流。基准电阻设置于芯片上并具有是I^sense固定倍数的电阻！？—㈣。设定电阻设置成具有电阻&ΕΤ。跟踪电路将基准电阻上的电压设置成等于设定电阻上的电压。功能块被耦合以便接收通过设定电阻的电流与通过基准电阻的电流来获得它们的比值。电流乘法器被设置成其中功能块的输出被连接到该电流乘法器。电流乘法器提供与负载电流除以成比例的测量电流。本专利技术可利用各种用于感应负载电流的电路配置。在一实施例中，使用电感器DCR 感应，其中变换器还包括与跨越电感器放置的电容器串联的电阻，该电阻具有设计成与电感器的时间常数相匹配的时间常数、及其相关联的DC电阻(DCR)。在另一实施例中，使用 MOSFET rDS_感应，其中变换器还包括连接于PWM的输出与电感器之间的同步整流器。感应电阻和所述基准电阻最好是由相同材料制成的。在一实施例中，变换器包括电流反射镜，它具有连接到误差放大器反相端的输出端、及用于感应测量电流的输入端，所述电流反射镜将所述测量电流转换成源电流以流过RFB，以随着测量电流的增大提高所述误差放大器的反相输入端的电势来控制输出阻抗。在另一实施例中，变换器还包括将测量电流与固定基准电流作比较、并产生及施加一重置信号到PWM以防止PWM进入过电流状态的结构。在该实施例中，用于比较的结构可包括变换器，该变换器的输出端耦合到变换器的重置引脚，其中如果测量电流大于基准电流，则PWM将禁用。DC-DC变换器中电流感应的方法包括以下步骤提供DC-DC变换器芯片，它包括耦合到驱动电感器的脉冲宽度调制器(PWM)的误差放大器，该电感器与适于通过负载接地的变换器的输出节点(Vott)串联，其中负载电流流过所述电感器。Vott经由包括反馈电阻 (RFB)的网络反馈回误差放大器的反相输入端。用于感应负载电流的包括感应电阻的电路在芯片上，该感应电阻具有用于产生相关于负载电流的感应电流的电阻值(Rsense)。相关电流源提供本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种具有多个信道的功率变换器，所述功率变换器包括：设定电阻，其电阻值为Ｒｓｅｔ；以及对于所述多个信道的每个信道：误差放大器，被配置成将基准电压与经调节输出电压作比较；脉冲宽度调制器，耦合到所述误差放大器且被配置成基于所述误差放大器中的比较来更改所述经调节的输出电压；以及电流感应元件，耦合至所述脉冲宽度调制器并被配置成感应第一电流；感应电阻，其电阻值为Ｒｓｅｎｓｅ，所述感应电阻被耦合到所述电流感应元件以使所述第一感应电流流过所述感应电阻；基准电阻，具有是Ｒｓｅｎｓｅ的固定倍数的电阻值Ｒｒｅｆｅｒｅｎｃｅ；以及耦合到所述设定电阻、所述基准电阻和所述感应电阻的电路，所述电路被配置成产生输出电流，所述输出电流的值与Ｒｓｅｔ和Ｒｓｅｎｓｅ与Ｒｒｅｆｅｒｅｎｃｅ的固定比值成比例，其中所述电路耦合至所述误差放大器以向所述误差放大器提供所述输出电流。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：R·H·艾沙姆，
申请(专利权)人：英特赛尔美国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US
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