本发明专利技术涉及一种电流检测电路以及应用其的一种开关型调节器。依据本发明专利技术实施例的电流检测电路，利用镜像电路生成与开关管电流成比例的采样信号；利用电流发生电路对所述采样信号基于所述开关型调节器的开关周期进行平均值运算，以及基于所述开关管的导通占空比对所述采样信号进行平均值运算，以获得所述输入电流和所述输出电流。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及开关电源领域，更具体的说，涉及一种应用于开关型调节器中的电流检测电路以及应用其的一种开关型调节器。
技术介绍
开关型调节器，用来给各种各样的电系统提供稳定的电压源或者电流源。开关型调节器把输入直流电压转换成高频率电压，在对高频输出电压进行滤波进而转换成直流输出电压或者输出电流。具体的说，开关型调节器通常包括一个开关器件、一个输出滤波器和一个控制器，开关器件与一个输入直流电压源(如电池)交替性的连接和断开以给负载(如集成电路)供电。输出滤波器连接在输入电压源和负载之间，由电感和电容组成，用于对开关器件的输出进行滤波进而提供直流输出电压。控制器(例如脉冲宽度调制器或者频率脉冲调制器等)根据输出信号的状态来控制上述开关器件的开关状态，以此输出一个相对稳定的直流电压或者直流电流。在这样的开关型调节器结构中，为了防止输出短路或者电路过流情况下弓I起输入侧电流过大，导致温度升高，过热使得器件损坏或者使其寿命降低，通常都会在电路中加入峰值电流限流电路部分，当瞬时电流过大时，峰值电流限流电路部分开始工作，以关断或者将该峰值电流限流使之减小，从而起到保护功率开关器件的作用。然而，上述的限流电路仅仅是对开关型调节器本身进行保护，在实际应用中，对输入电源(如USB 口供电)同样需要限流保护，有必要对输入电流的平均值进行限流操作。限流保护电路首先要有一个电流取样环节，一般的做法是串联一个小电阻或者采用霍尔元件来获得电流信号。当采样电流比较小的时候，这两种取样方法都是可取的。但当取样电流比较大时，电阻取样会有较大的损耗，降低了变换器的效率，而霍尔元件取样体积比较大，且价格昂贵，整个电源的成本增加。另一方面，为了实现对输出电流的精确控制，必须要对输出电流进行采样以获得输出电流的信息，进而通过电流控制环路来维持输出电流基本恒定。现有技术中，对输出电流的采样通常也是在输出电流环路上串联一小电阻，通过电阻上的压降来获得输出电流信肩、O如图1所示，其为采用现有技术的一种在开关型调节器中采用外接电阻的方式来实现对输入电流和输出电流的采样的电流检测电路的原理框图。其中，电阻Rsin串联在开关型调节器的输入端Vin，电阻Rsin上的压降Vsin反映了开关型调节器的输入电流Iin的数值大小。类似的，电阻R_t串联在开关型调节器的输出端Vwt，电阻R_t上的压降V_t反映了开关型调节器的输出电流U的数值大小。显然，采用这种实现方式，在电阻Rsin和电阻R_t上不可避免的会产生一定的功率损耗，其数值大小与电阻Rsin和电阻R_t的阻值大小以及电路输入电流值的平方或者输出电流数值的平方成正比，从而降低了开关型调节器的效率。为了减小这种损耗，通常电阻Rsin和电阻R_t的电阻值会选择的尽可能的小，但是在这种情况时，则需要低失调的放大器Al和放大器A2来对电阻上的压降进行放大，显然，放大器的使用不仅增加了电路的实现成本，而且由于放大器本身也存在一定的直流静态损耗，因此又进一步的增加了电路的功率损耗。例如，假设电路输入电流为1A，输入采样电阻为IOOm Ω时，则这时的电阻Rsin的功率损耗大约为IOOmW,显然其不能满足高效率应用场合的使用。另外，图1所示的采用现有技术的一种电流检测电路的实现方式需要在开关型调节器的外围外接采样电阻，以及放大器等部分，使得电路面积变大、噪声影响也较大，降低了系统的可靠性。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种新型的应用于开关型调节器中的电流检测电路，以解决现有技术中的电流检测电路的功率损耗大，电路体积大以及实现成本高等问题。依据本专利技术一实施例的电流检测电路，应用于一开关型调节器中，用以获得所述开关型调节器的输入电流和输出电流，包括，镜像电路和电流发生电路，其中，所述镜像电路用以根据流过所述开关型调节器中的开关管的开关管电流，生成与所述开关管电流成比例的采样信号；所述电流发生电路对所述采样信号基于所述开关型调节器的开关周期进行平均值运算，以及基于所述开关管的导通占空比对所述采样信号进行平均值运算，以获得所述输入电流和所述输出电流。进一步的，所述镜像电路包括电流镜和电流-电压转换电路；所述电流镜与所述开关管连接，以获得一与所述开关管电流成比例的采样电流；所述电流-电压转换电路接收所述采样电流，并将其转换为一采样电压，以作为所述采样信号。进一步的，所述电流发生电路包括第一滤波电路和第二滤波电路；其中，所述第一滤波电路包括一由电阻和电容组成的RC滤波器；所述第二滤波电路包括串联连接的第一可控开关和一由电阻和电容组成的另一RC滤波器，所述第一可控开关的开关状态与所述开关管的开关状态一致。进一步的，所述电流发生电路还包括第三滤波电路，与所述第二滤波电路连接，以接收所述第二滤波电路的输出信号，并且基于所述开关型调节器中的电感电流的持续时间和所述开关型调节器的开关周期，对所述第二滤波电路的输出信号进行平均值运算。优选的，所述开关型调节器为降压型拓扑结构，所述开关管为所述开关型调节器的主功率开关管；所述第一滤波电路接收所述采样信号，并对所述采样信号进行滤波，以获得所述输入电流；当所述电感电流不为断续工作模式时，所述第二滤波电路接收所述采样信号，基于所述导通占空比以对所述采样信号进行滤波，以获得所述输出电流；当所述电感电流为断续工作模式时，所述第三滤波电路的输出信号作为所述输出电流。优选的，所述开关型调节器为非同步或者同步降压型拓扑结构。优选的，所述开关型调节器为同步升压型拓扑结构；所述开关管为所述开关型调节器的同步功率开关管；所述第一滤波电路接收所述采样信号，并对所述采样信号进行滤波，以获得所述输出电流；当所述电感电流不为断续工作模式时，所述第二滤波电路接收所述采样信号，基于所述导通占空比以对所述采样信号进行滤波，以获得所述输入电流；当所述电感电流为断续工作模式时，所述第三滤波电路的输出信号作为所述输入电流。进一步的，所述第三滤波电路包括第二可控开关，第三可控开关和第一 RC滤波器；其中，所述第二可控开关和所述第三可控开关串联连接在所述第二滤波电路的输出端和地电位之间；所述第一 RC滤波器连接至所述第二可控开关和所述第三可控开关的公共连接点；在每一开关周期内，所述第二可控开关的导通时间为所述电感电流的持续时间，所述第三可控开关在所述开关周期的剩余的时间区间内处于导通状态。进一步的，所述第三滤波电路还包括连接在所述第二滤波电路的输出端的缓冲器。优选的，所述开关型调节器为四开关降压-升压型拓扑结构，所述镜像电路分别采样所述开关型调节器中的降压型结构中的主功率开关管的开关电流以获得第一采样信号，以及所述开关型调节器中的升压型结构中的同步功率开关管的开关电流以获得第二采样信号;所述电流发生电路包括第二 RC滤波器和第三RC滤波器；所述第二 RC滤波器接收所述第一采样信号，并对所述第一采样信号进行滤波，以获得所述输入电流；所述第三RC滤波器接收所述第二采样信号，并对所述第二采样信号进行滤波，以获得所述输出电流。依据本专利技术的一种开关型调节器，包括上述的电流检测电路，还包括功率级电路，输出电流控制电路和输入电流限制电路；其中，所述输入电流限制电路与所述电流检测电路连接，以接收所述电流检测电路输出的输入电流，当所述输入电流本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电流检测电路，应用于一开关型调节器中，以测量所述开关型调节器的输入电流和输出电流，其特征在于，包括，镜像电路和电流发生电路，其中，所述镜像电路用以根据流过所述开关型调节器中的开关管的开关管电流，生成与所述开关管电流成比例的采样信号；所述电流发生电路对所述采样信号基于所述开关型调节器的开关周期进行平均值运算，以及基于所述开关管的导通占空比对所述采样信号进行平均值运算，以获得所述输入电流和所述输出电流。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟，
申请(专利权)人：矽力杰半导体技术杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：
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