[發明專利]具有改善的電流傳感的同步整流型直流－直流變換器

有效

• 申請號: 00126460.5
• 申請日: 2000-09-01
• 公開（公告）號: CN1286520A
• 公開（公告）日: 2001-03-07
• 發明（設計）人: 羅伯特·伊斯哈姆;查爾斯·豪克斯;邁克爾·華爾特斯
• 申請（專利權）人: 英特賽爾公司
• 主分類號: H02M3/00
• 分類號: H02M3/00;H02M1/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 王茂華

同步降壓型直流-直流(DC-DC)變換器典型地使用一對開關，其布置成將電感器的一端連接到輸入電源電壓或地，電感器的第二端接到負載，并公知了使用場效應晶體管(FET)作這些開關。當上FET導通時負載電流從電源流經上FET及電感器，而當下FET導通時負載電流從地流經下FET及電感器。

需要傳感負載電流的值來執行各種功能，例如，當負載電流增大時故意減小輸出電壓(即輸出電壓“下傾”)，以提供限制電流或過流跳閘來保護負載及變換器元件，及用于平衡多路或多相變換器中來自每路的輸出電流?？赏ㄟ^電感器直流電阻的確定及該直流電阻上壓降的檢測，或一個附加串聯傳感電阻上壓降的檢測來傳感負載電流。負載電流也可通過對流經上FET開關的負載電流引起的壓降的檢測來傳感。但是，這些方法中的每個各有其缺點。使用電感器的直流電阻來傳感負載電流需要在電感器上附加一個R-C濾波器來消除電流的交流分量。因此，需要附加元件并引起額外的成本。附加串聯傳感電阻也需要額外的元件，使成本增加及系統效率降低。此外，當上FET導通時傳感它的漏-源電阻上的壓降常被證明是行不通的，因為該開關的“導通”時間通常很短。

因而，在本技術中需要具有改善的電流傳感的DC/DC傳感器。此外，在本技術中需要一種裝置及方法，其通過傳感開關FET的漏-源電阻上的壓降可傳感DC/DC變換器中的負載電流。

本發明包括一種電源，該電源包括：一個直流-直流降壓脈寬調制變換器電路，該電路設有一個輸入端，一個高側輸出端及一個低側輸出端；一個電連接到公共輸出節點及電源之間的高側開關，所述高側開關設計用于至少部分地根據所述高側輸出端控制流過它的電流；一個電連接到所述公共輸出節點及地之間的低側開關，所述低側開關設計用于至少部分地根據所述低側輸出端控制流過它的電流；一個具有第一輸入端，第二輸入端及一個輸出端的虛擬接地放大器，所述第二輸入端電連接到地電位，其特征在于：一個電連接在所述公共輸出節點及所述虛擬接地放大器的所述第一輸入端之間的電流反饋電阻；一個電連接到所述虛擬接地放大器的所述輸出端及所述虛擬接地放大器的所述第一輸入端的可變阻抗的元件，所述可變阻抗的元件設計用于至少部分地根據所述虛擬接地放大器的所述輸出端改變其阻抗；及一個電連接在所述直流-直流降壓脈寬調制變換器電路及所述可變阻抗的元件之間的采樣及保持電路，所述采樣及保持電路設計用于通過所述可變阻抗的元件供給虛擬接地電流和采樣及保持所述虛擬接地電流。

本發明還包括一種傳感電源中輸出電流的方法，所述電源包括具有一個輸入端，一個高側輸出端及一個低側輸出端的直流-直流降壓脈寬調制變換器電路，所述方法包括以下步驟：將一個高側開關電連接到公共輸出節點及電源之間，所述高側開關設計用于至少部分地根據所述高側輸出端控制流過它的電流；將一個低側開關電連接到所述公共輸出節點及地之間，所述低側開關設計用于至少部分地根據所述低側輸出端控制流過它的電流，其特征在于：將傳感電流導向一個虛擬接地節點，所述傳感電流包括當所述低側開關處于導通狀態時輸出電流的已知部分，所述傳感電流在將虛擬接地電流供入所述虛擬接地節點的第一方向上流入所述虛擬接地節點，所述虛擬接地電流在第二方向上流入所述虛擬接地節點，所述第二方向與所述第一方向相反，所述虛擬接地電流實質上等于所述傳感電流，并由此在所述虛擬接地節點上消除了所述傳感電流；及采樣和保持所述虛擬接地電流的值。

簡便地，在本發明的一個形式中包括：具有一個輸入端，一個高側輸出端及一個低側輸出端的直流-直流降壓脈寬調制變換器電路。一個高側開關電連接到公共輸出節點及電源之間，及根據高側輸出端控制流過它的電流。一個低側開關電連接到公共輸出節點及地之間，及根據低側輸出端控制流過它的電流。一個虛擬接地放大器包括與地電連接的第二輸入端。一個電流反饋電阻電連接在公共輸出節點及虛擬接地放大器的第一輸入端之間。一個可變阻抗的元件電連接到虛擬接地放大器的輸出端及虛擬接地放大器的第一輸入端。該可變阻抗元件的阻抗根據虛擬接地放大器的輸出端改變。及一個采樣及保持電路電連接在脈寬調制變換器電路的輸入端及可變阻抗元件之間。該采樣及保持電路通過可變阻抗元件供給虛擬接地電流，及采樣與保持虛擬接地電流。

本發明的DC/DC變換器的一個優點是，提供了一種對具有很短“導通”時間的FET的漏-源電阻上的壓降進行檢測的方法及裝置。

本DC/DC變換器的另一優點是，通過對電壓反饋電阻適當值的選擇易于響應負載電流的變化對輸出電壓下降量進行控制及定標。