[實用新型]電感型開關電源轉換器及其負載電流檢測電路

有效

• 申請號: 201821556736.7
• 申請日: 2018-09-25
• 公開（公告）號: CN209105014U
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 張海波;李盛峰;柏志彬;黃令華
• 申請（專利權）人: 深圳市華芯邦科技有限公司
• 主分類號: H02M1/00
• 分類號: H02M1/00;G01R19/25
• 代理公司: 深圳市睿智專利事務所 44209
• 代理人: 陳鴻蔭

電感型開關電源轉換器及其負載電流檢測電路中，獲取在第A和B個開關信號周期內電感電流上升或下降時段分別記為T_A和T_B，獲取第B個電感電流上升或下降時段的起點時刻起經過0.5T_A后的時刻即第一中點時刻T_MB和第C個電感電流上升或下降時段的起點時刻起經過0.5T_B后的時刻即第二中點時刻T_MC；采樣保持電路在第一中點時刻T_MB和第二中點時刻T_MC采樣負載電流，在第一中點時刻T_MB至第二中點時刻T_MC期間，根據開關電源轉換器類型和工作模式不同，采用不同方法采樣保持該負載電流采樣值，并用作開關電源轉換器在一個開關周期內的負載電流。

技術領域

本實用新型涉及開關電源轉換器電路的技術領域，具體涉及一種電感型開關電源轉換器負載電流檢測方法及電路，在降低負載電流檢測電路復雜性的同時提高了負載電流檢測的準確性。

背景技術

開關電源轉換器電路是電源電壓轉換器中最重要的類型之一，主要適用于電壓變換的情形，DC/DC開關電源轉換器的電路形式包括用電容實現的電荷泵電路，也包括用電感實現的降壓型Buck開關電路、升壓型Boost電路和負電壓電路Buck-Boost電路。為了在開關電源轉換器電路中對電流進行精確控制，需要對負載電流進行精確檢測。

現有技術中，常用的負載電流檢測方法之一是如附圖2所示的技術方案，在電感的電流路徑上串聯一個檢流電阻，通過運算放大器放大檢流電阻上電壓來實現負載電流檢測，外置檢流電阻的方案中，運算放大器需要時刻檢測電阻兩端的電壓，對運算放大器的速度和精度要求極高。

在如附圖2所示的技術方案中，假設電路端子V1是外部電源的輸入端子，V2是開關電源轉換器的電源輸出端子，此時該開關電源轉換器是Buck型電路為基礎的開關電源轉換器。反之，若電路端子V1是開關電源轉換器的電源輸出端子，V2是外部電源的輸入端子，此時該開關電源轉換器是Boost型電路為基礎的開關電源轉換器。

當開關電源轉換器工作在Buck型電路模式下，流過負載檢測電阻 Rsen上的電流也流過電感，所以放大器可以通過檢測負載檢測電阻 Rsen上的電壓，來間接檢測到流過檢流電阻Rsen和電感的電流。這種結構的電路需要串聯一個負載檢測電阻Rsen到電感，這種開關電源轉換器的效率有所損失，需要額外的引腳檢測電阻兩端的電壓，且高精度的檢流電阻比較昂貴。

現有技術中，常用的負載電流檢測方法之二是如附圖3所示的通過功率管電流鏡檢測負載電流的技術方案，通過功率管電流鏡檢測負載電流的方法中，需要一個鏡像管Q3，鏡像管Q3和功率管Q1的比例是1： K。對于以Buck型電路為基礎的開關電源轉換器來說，流過功率管Q1 和功率管Q2的電流之和為負載電流。如果功率管Q1和功率管Q2都要檢測，那么電路將非常復雜。Buck型開關電源轉換器電路的電流雖然是連續的，如果兩個功率管即開關管和續流管的電流都要檢測，需要兩套負載電流檢測電路，檢測成本比較高，實現起來復雜。

現有技術某些負載檢測電路中，采用的是檢測功率管Q1或功率管 Q2中任意一個功率管的峰值電流，并采用對該峰值電流采樣保持作為一個開關周期的負載電流。如圖4和5所示，很顯然，根據功率管Q1 峰值電流采樣保持的電流和真實的負載電流之間存在陰影部分的誤差。當Buck型電路為基礎的開關電源轉換器工作在CCM模式下，其誤差已經比較大，誤差如圖4中的陰影部分所示；當負載電流越來越小，甚至進入DCM模式后，如圖5所示，其誤差即陰影面積占整個圖形的面積的比例更大，檢測電路誤差也越大。

綜上所述，Buck型開關電源轉換器電路中，若只采用檢測其中一個功率管如開關管導通期間的峰值電流，并以此模擬計算續流管導通期間的電流，模擬的誤差很大，并且還需要運算放大器在整個負載檢測的周期內都具有很好的響應能力，以保證檢流的準確性；若采用一般的運算放大器，上述方法的誤差會更大。