[發明專利]無需外部采樣電阻的Buck負載電流檢測電路及方法

有效

• 申請號: 201710272315.5
• 申請日: 2017-04-24
• 公開（公告）號: CN107659151B
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 黃令華;張海波;牛現立;陳智榮
• 申請（專利權）人: 深圳市華芯邦科技有限公司
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158;G01R19/00
• 代理公司: 深圳市睿智專利事務所 44209
• 代理人: 陳鴻蔭

無需外部采樣電阻的Buck轉換器負載電流檢測電路包括電流采樣管（Q3）、電流采樣電路（31）、采樣保持電路（33）和低通濾波器（32）；在第一Buck輸出功率管（Q1）導通時，Buck轉換器負載電流檢測電路利用電流采樣管（Q3）和電流采樣電路（31）采樣獲得第一Buck輸出功率管（Q1）的導通電流；在第一Buck輸出功率管（Q1）關閉時，利用采樣保持電路（33）和低通濾波器（32）產生反饋電流信號，模擬外部負載電流反饋信號，用以控制Buck轉換器的輸出電流。本發明無需外部采樣電阻，簡化了外圍電路設計，減小能量損耗，提高整體效率，采用合適具體電路可以實現與外部采樣相同的高精度恒流充電。

技術領域

本發明涉及直流電能變換電路或控制裝置；特別涉及Buck降壓轉換的直流電能變換電路，尤其涉及具有負載電流檢測的Buck降壓轉換直流電能變換裝置及方法。

背景技術

現有技術用于直流電能變換電路或控制裝置的開關電源電路（SWITCHINGREGULATOR）中，Buck降壓轉換器是DC/DC（直流轉直流）轉換器重要的類型，主要適用于輸入電壓高于輸出電壓的情形，為實現Buck轉換器的恒流輸出，通常需要檢測負載電流，也就是需要對Buck轉換器的負載電流進行精確檢測，并反饋到Buck變換電路的控制端進行Buck轉換器控制，以保持Buck轉換器的恒流輸出。

現有Buck負載電流檢測技術通常是在電感及輸出信號之間串聯一個小的采樣電阻進行檢測，針對這種檢測方法，電阻上流過的平均電流即為輸出負載電流，因此通過采樣檢測電路，時刻檢測到采樣電阻兩端的電壓，然后放大，取其均值，即轉化為負載電流對應比例的電壓信號；CC控制環路中，將此得出的采樣電壓與基準電壓進行環路誤差對比，使之相等，使系統工作在恒流輸出模式。

如圖1所示是現有技術實現負載電流檢測的結構框圖，由圖可見，外接電流采樣電阻Rsen串接在輸出電壓（VOUT）輸出端子與外接電感L1之間，電感的電流流過電流采樣電阻Rsen產生壓降，內部的電流采樣電路通過檢測電流采樣電阻Rsen上的壓降，轉換成內部電流信號Isen，內部電流信號Isen通過內部電阻Rs轉換成表示負載電流大小的電壓信號Vsen，因為電流采樣電阻Rsen上的壓降是有紋波，因此內部產生的電壓信號Vsen要經過一級或多級低通濾波器后才能穩定成近似直流的反饋電壓信號Vsen_FB，該反饋電壓信號Vsen_FB傳給Buck轉換器內部CC恒流控制的誤差放大器，當Buck轉換器處于CC恒流控制區間內時，輸出電流變大，Vsen_FB相應增加，直至CC環路起作用穩定至目標輸出電流或最大輸出電流。

現有Buck負載電流檢測技術是依靠片外串聯采樣電阻的方式來實現負載檢測的，這種方案有以下幾個劣勢:?1.需要芯片需要多增加一個電流采樣所需要的PIN腳，在管腳資源緊張，空間要求緊湊的芯片應用中，頗為不利；2.外接的采樣電阻正常工作時流過電流，造成能量損失，引起效率降低；3.通常外接的采樣電阻的精度要求比較高，增加高精度的電阻，使得整個應用系統的成本相應增加。

名詞解釋：

DCDC是英文Direct?current?Direct?current的縮寫，中文含義為直流電壓變換為直流電壓；

BUCK降壓轉換器在本申請中的含義為采用BUCK?REGULATOR方式的降壓DC/DC變換電路；

CC在本申請中的含義為constant?current，即恒流

NMOS是Negative?channel-Metal-Oxide-Semiconductor的縮寫，即N型金屬氧化物半導體；

PMOS是Positive?channel-Metal-Oxide-Semiconductor的縮寫，即P型金屬氧化物半導體；