[發明專利]DC-DC升壓轉換器的電感采樣模塊、電路及環路控制系統

有效

• 申請號: 201810169107.7
• 申請日: 2018-02-28
• 公開（公告）號: CN108418398B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 池源;成立業;周振威;黃云;俞鵬飛
• 申請（專利權）人: 中國電子產品可靠性與環境試驗研究所（（工業和信息化部電子第五研究所）（中國賽寶實驗室））
• 主分類號: H02M1/00
• 分類號: H02M1/00;H02M3/00
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 陳金普

本發明涉及一種DC?DC升壓轉換器的電感采樣模塊、電路及環路控制系統。DC?DC升壓轉換器的電感采樣模塊中設置溝道尺寸的比例關系為m:n:1的場效應管M3、場效應管M4和場效應管M5。場效應管M3和場效應管M4交替工作在電感放電狀態和充電狀態，使場效應管M5漏極到源極的采樣電流I_CS在電感放電狀態和充電狀態的采樣比例不同。因此在電感從充電狀態切換為放電狀態時采樣電流I_CS中產生一個固定的差值ΔI，即遲滯電流窗口。基于此，在不引入額外功耗電路的情況下，使產生的采樣電流I_CS中帶有遲滯電流窗口，降低了電感采樣模塊的功耗，使它更適于在小型便攜式電子產品中部署。

技術領域

本發明涉及電子技術領域，特別是涉及DC-DC升壓轉換器的電感采樣模塊、電路及環路控制系統。

背景技術

DC-DC升壓轉換器是一種將較低的直流輸入電壓信號轉化為較高的直流輸出電壓信號的器件，它的環路控制系統按照控制類型可以分為：電壓控制模式和電流控制模式。

遲滯電流模控制方式屬于電流控制模式的一種，因其帶載能力不高，一般用于小型便攜式電子產品中。遲滯電流模控制方式的環路控制系統根據DC-DC升壓轉換器的電感的采樣電流和DC-DC升壓轉換器的輸出電壓，產生環路控制信號，該環路控制信號用來控制電感的充放電周期，從而控制DC-DC升壓轉換器的輸出電壓值。

電感采樣電路是采用遲滯電流模控制方式的環路控制系統的重要組成部分。當DC-DC升壓轉換器工作時，DC-DC升壓轉換器的電感交替工作在充電狀態和放電狀態，電感采樣電路對電感的輸出電流進行采樣，將電感的輸出電流進行一定的處理，使電感從充電狀態切換為放電狀態后采樣電路產生的采樣電流中帶有一個固定的差值ΔI，這個差值也稱為遲滯電流窗口。遲滯電流窗口的大小能夠影響電感電流的波紋大小和DC-DC升壓轉換器輸出電壓的波紋大小。

電感采樣電路中最關鍵的模塊是采樣模塊。現有的采樣模塊中為了產生遲滯電流窗口，通常的做法是引入一個能夠產生遲滯電流窗口的外部功耗電路。當電感從充電狀態切換為放電狀態時，將外部功耗電路輸出的遲滯電流窗口加入到采樣電流中，待電感由放電狀態切換回充電狀態時，不再將外部功耗電路產生的遲滯電流窗口加入采樣電流，以此進行循環，產生遲滯電流模控制方式所需要的采樣電流。現有技術中為產生遲滯電流窗口而在電路中引入了額外的功耗電路，增加了采樣模塊的功耗。

發明內容

基于此，有必要針對必須引入額外功耗電路才能形成遲滯電流窗口的問題，提供一種DC-DC升壓轉換器的電感采樣模塊、電路及環路控制系統。

一方面，本發明實施例提供一種DC-DC升壓轉換器的電感采樣模塊，包括：場效應管M3、場效應管M4、場效應管M5、第一開關電路、第二開關電路、第三開關電路、第四開關電路以及采樣轉換電阻RCS；

第一開關電路的第一端連接第一采樣輸入電流，第一開關電路的第二端連接第一環路控制信號，第一開關電路的第三端連接場效應管M3的漏極；場效應管M3的柵極連接開啟電壓，場效應管M3的源極連接第二開關電路的第一端；第二開關電路的第二端連接第一環路控制信號，第二開關電路的第三端接地；

第三開關電路的第一端連接DC-DC升壓轉換器的電壓輸出端，第三開關電路的第二端連接第二環路控制信號，第三開關電路的第三端連接場效應管M4的漏極；場效應管M4的柵極連接場效應管M3的柵極，場效應管M4的源極分別連接第四開關電路的第一端、第二采樣輸入電流；第四開關電路的第二端連接第一環路控制信號，第四開關電路的第三端連接第二開關電路的第三端；

采樣轉換電阻RCS一端連接第三開關電路的第一端，另一端為采樣電壓輸出端，且采樣電壓輸出端連接場效應管M5的漏極；場效應管M5的柵極連接場效應管M4的柵極，場效應管M5的源極分別連接場效應管M4的源極、第四開關電路的第一端；