電流檢測(cè)電路的制作方法
【專利摘要】一種電流檢測(cè)電路，用于檢測(cè)流過功率管的輸入電流，包括：電壓取樣電路，具有與該功率管的源極相連接的第一輸入端，與該功率管的漏極相連接的第二輸入端，以及電壓輸出端，其中輸出的電壓在該功率管開啟時(shí)等于該功率管漏極電壓、在該功率管關(guān)斷時(shí)等于該功率管源極電壓；低通濾波電路，接收該電壓輸出端所輸出的電壓，并輸出經(jīng)濾波后的電壓信號(hào)；取樣電流產(chǎn)生電路，接收該低通濾波電路輸出的電壓信號(hào)，并具有取樣管，其中，該取樣管的漏極電壓等于該低通濾波電路輸出的電壓信號(hào)，該取樣管的源極電壓等于該功率管的源極電壓，以及該取樣管的柵極電壓等于該功率管開啟時(shí)的柵極電壓，因此流過該取樣管的電流與該功率管的平均電流呈固定比率。
【專利說明】
電流檢測(cè)電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種電流檢測(cè)電路，尤指一種用于檢測(cè)功率管輸入電流的電流檢測(cè)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在開關(guān)電源的設(shè)計(jì)中，有時(shí)需要得到平均的輸入電流。目前開關(guān)電源中主要的電流取樣方法有兩種，一種是在電流通路中串聯(lián)取樣電阻，一種是通過與開關(guān)管成比例的取樣管進(jìn)行取樣。第一種方法精度較高，但由于電阻的引入不可避免的降低了效率，增加了成本。開關(guān)電源功率管工作在開關(guān)狀態(tài)，由于流過功率管電流的不連續(xù)性和高變化率，第二種方法常用于取樣流過功率管的瞬時(shí)電流，而平均電流由于電路的速度以及開關(guān)的干擾等因素，無法通過這種方法，準(zhǔn)確地得到。
[0003]為了避免降低效率并且準(zhǔn)確地得到平均輸入電流，有必要提供一種可行的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于習(xí)知技術(shù)的種種缺失，本發(fā)明的主要目的，即在于提供一種能避免降低效率，同時(shí)能準(zhǔn)確地得到平均輸入電流的電流檢測(cè)電路。
[0005]為了達(dá)到上述目的及其他目的，本發(fā)明遂提供一種電流檢測(cè)電路，用于檢測(cè)流過功率管的輸入電流，包括:電壓取樣電路，具有與該功率管的源極相連接的第一輸入端，與該功率管的漏極相連接的第二輸入端，以及電壓輸出端，其中輸出的電壓在該功率管開啟時(shí)等于該功率管漏極電壓、在該功率管關(guān)斷時(shí)等于該功率管源極電壓；低通濾波電路，接收該電壓輸出端所輸出的電壓，并輸出經(jīng)濾波后的電壓信號(hào)；取樣電流產(chǎn)生電路，接收該低通濾波電路輸出的電壓信號(hào)，并具有取樣管，其中，該取樣管的漏極電壓等于該低通濾波電路輸出的電壓信號(hào)，該取樣管的源極電壓等于該功率管的源極電壓，以及該取樣管的柵極電壓等于該功率管開啟時(shí)的柵極電壓，因此流過該取樣管的電流與該功率管的平均電流呈固定比率。
[0006]相較于習(xí)知技術(shù)，由于本發(fā)明的電流檢測(cè)電路并未串聯(lián)取樣電阻，而是利用工作在深線性區(qū)的晶體管，其源漏電壓差值與流過的電流成線性比例的特點(diǎn)，以電壓取樣電路、低通濾波電路把欲檢測(cè)的平均電流先轉(zhuǎn)化為平均電壓，再以取樣電流產(chǎn)生電路把該平均電壓轉(zhuǎn)化為取樣管的電流，由該取樣管的電流即可推算欲檢測(cè)的平均電流，故能避免降低效率，同時(shí)能準(zhǔn)確地得到平均電流，充分地解決了現(xiàn)有技術(shù)的缺失。
【附圖說明】
[0007]圖1為典型開關(guān)電源的基本架構(gòu)不意圖。
[0008]圖2為本發(fā)明電流檢測(cè)電路的架構(gòu)示意圖。
[0009]圖3A為本發(fā)明電流檢測(cè)電路的電壓取樣電路與低通濾波電路的架構(gòu)示意圖。
[0010]圖3B為本發(fā)明電流檢測(cè)電路的取樣電流產(chǎn)生電路的架構(gòu)示意圖。
[0011]圖4為圖3A中各端口的電壓波形圖。
[0012]符號(hào)說明:
[0013]101功率管
[0014]102功率管
[0015]103電感
[0016]104電容
[0017]20電壓取樣電路
[0018]21低通濾波電路
[0019]22取樣電流產(chǎn)生電路
[0020]201第一輸入端
[0021]202第二輸入端
[0022]203電壓輸出端
[0023]211輸出端
[0024]221取樣管
[0025]2010第一晶體管
[0026]2020第二晶體管
[0027]222晶體管
[0028]223運(yùn)算放大器
【具體實(shí)施方式】
[0029]以下藉由特定的具體實(shí)施例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明亦可藉由其他不同的具體實(shí)施例加以施行或應(yīng)用。
[0030]本發(fā)明電流檢測(cè)電路的主要目的在于量測(cè)開關(guān)電源的平均輸入電流。請(qǐng)參閱圖1，圖1顯示一種典型開關(guān)電源的基本架構(gòu)示意圖，主要由P溝道功率管101、N溝道功率管102、電感103和電容104所構(gòu)成，于此示例性的架構(gòu)中，開關(guān)電源的平均輸入電流近似于流過功率管101的平均電流，因此，量測(cè)開關(guān)電源的平均輸入電流即等同于量測(cè)功率管101的平均電流。請(qǐng)注意到，功率管101、102的類型僅為舉例之用，本發(fā)明電流檢測(cè)電路經(jīng)過適度調(diào)整后，可用于測(cè)定包括P溝道或N溝道類型的功率管。
[0031]請(qǐng)參閱圖2，圖2為本發(fā)明電流檢測(cè)電路的架構(gòu)示意圖。本發(fā)明電流檢測(cè)電路包括電壓取樣電路20、低通濾波電路21以及取樣電流產(chǎn)生電路22，如上所述，測(cè)得圖1的功率管101的平均電流等同于測(cè)得開關(guān)電源的平均輸入電流。
[0032]請(qǐng)參閱圖3A，圖3A為本發(fā)明電流檢測(cè)電路的電壓取樣電路與低通濾波電路的架構(gòu)示意圖。如圖所示，于一實(shí)施例中，本發(fā)明電流檢測(cè)電路的電壓取樣電路20具有第一輸入端201、第二輸入端202以及電壓輸出端203。其中第一輸入端201與圖1的功率管101的源極相連接，第二輸入端201與功率管101的漏極相連接。電壓輸出端203根據(jù)脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulat1n，PWM)信號(hào)的調(diào)制，所輸出的電壓在功率管101開啟時(shí)等于功率管101漏極電壓、在功率管101關(guān)斷時(shí)等于功率管101源極電壓。
[0033]此外，低通濾波電路21接收電壓輸出端203所輸出的電壓，并于輸出端211輸出經(jīng)濾波后的電壓信號(hào)。于另一實(shí)施例中，可選取適當(dāng)?shù)碾娙菁半娮柚?，使低通濾波電路21的截止頻率小于功率管101的工作開關(guān)頻率。
[0034]請(qǐng)參閱圖4，圖4為圖3A中各端口的電壓波形圖。于一實(shí)施例中，圖4顯示了第一輸入端201、第二輸入端202、電壓輸出端203以及低通濾波電路21的輸出端211，這些端口的電壓波形圖。其中，第一輸入端201的電壓波形即為電源電壓VDD，也等于功率管101的源極電壓。第二輸入端201等于功率管101的漏極電壓。電壓輸出端203根據(jù)PffM信號(hào)的調(diào)制，所輸出的電壓在功率管101開啟時(shí)等于功率管101漏極電壓，在功率管101關(guān)斷時(shí)等于功率管101源極電壓。輸出端211為低通濾波電路21接收電壓輸出端203所輸出的電壓，并經(jīng)濾波后所輸出的電壓信號(hào)，為近似直流，隨著功率管101源漏極電壓值的平均電壓，而略有上下波動(dòng)的曲線。
[0035]電壓取樣電路20與低通濾波電路21的目的在于，利用工作在深線性區(qū)的晶體管，其源漏電壓差值與流過的電流成線性比例的特點(diǎn)，把欲檢測(cè)的功率管101平均電流轉(zhuǎn)化為平均電壓。
[0036]請(qǐng)參閱圖3B，圖3B為本發(fā)明電流檢測(cè)電路的取樣電流產(chǎn)生電路的架構(gòu)示意圖。如圖3B所示，于一實(shí)施例中，取樣電流產(chǎn)生電路22接收低通濾波電路21輸出的電壓信號(hào)211，并具有取樣管221，其中，取樣管221的漏極電壓等于低通濾波電路輸出21的電壓信號(hào)211，取樣管221的源極電壓等于功率管101的源極電壓，以及取樣管221的柵極電壓等于功率管101開啟時(shí)的柵極電壓。
[0037]取樣電流產(chǎn)生電路22的目的在于，把通過電壓取樣電路20與低通濾波電路21所得的平均電壓轉(zhuǎn)化為取樣管221的電流，如此，若取樣管221與功率管101為相同類型的晶體管，且功率管101的尺寸為取樣管221尺寸的N倍，則流過取樣管221的電流等于流過101的平均電流的1/N倍，可藉由流過取樣管221的電流推算出功率管101的平均電流，達(dá)成量測(cè)開關(guān)電源的平均輸入電流的目的。
[0038]請(qǐng)參閱圖3A，如圖3A所示，于一實(shí)施例中，電壓取樣電路還可包括第一晶體管2010及第二晶體管2020。舉例來說，第一晶體管2010及第二晶體管2020的類型可與功率管101相同，且第一晶體管2010的源極為第一輸入端201。第二晶體管2020的源極為第二輸入端202。以及第一 2010及第二晶體管2020的漏極相鏈接，為電壓輸出端203。且其中第一晶體管2010的柵極電壓與功率管101的柵極電壓同相，第二晶體管2020的柵極電壓與功率管101的柵極電壓反相，并根據(jù)PffM信號(hào)的調(diào)制，以此達(dá)成電壓輸出端203所輸出的電壓在功率管101開啟時(shí)等于功率管101漏極電壓、在功率管101關(guān)斷時(shí)等于功率管101源極電壓。
[0039]請(qǐng)參閱圖3B，如圖3B所示，于一實(shí)施例中，取樣電流產(chǎn)生電路22還可包括晶體管222及運(yùn)算放大器223示。運(yùn)算放大器223的正輸入端與低通濾波電路21的輸出端211相連，負(fù)輸入端與P溝道類型的取樣管221源極相連，運(yùn)算放大器223的輸出端與晶體管222的柵極相連。取樣管221的漏極和晶體管222的源極相連，取樣管221的源級(jí)與功率管101的源級(jí)相連，本實(shí)施例中為電源VDD，取樣管221的柵極電壓與功率管101開啟時(shí)柵極的驅(qū)動(dòng)電壓相等，本實(shí)施例中為低電位。
[0040]相較于習(xí)知技術(shù)，由于本發(fā)明的電流檢測(cè)電路并未串聯(lián)取樣電阻，而是利用工作在深線性區(qū)的晶體管，其源漏電壓差值與流過的電流成線性比例的特點(diǎn)，以電壓取樣電路、低通濾波電路把欲檢測(cè)的平均電流先轉(zhuǎn)化為平均電壓，再以取樣電流產(chǎn)生電路把該平均電壓轉(zhuǎn)化為取樣管的電流，由該取樣管的電流即可推算欲檢測(cè)的平均電流，故能避免降低效率，同時(shí)能準(zhǔn)確地得到平均電流，充分地解決了現(xiàn)有技術(shù)的缺失。此外，本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)在于，沒有在大電流通路上引入額外的取樣器件，對(duì)開關(guān)干擾的抵抗能力較強(qiáng)，對(duì)運(yùn)算放大器速度的要求低，且電路簡(jiǎn)單。
[0041]藉由以上較佳具體實(shí)施例的描述，本領(lǐng)域具有通常知識(shí)者當(dāng)可更加清楚本發(fā)明的特征與精神，惟上述實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用以限制本發(fā)明。因此，任何對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行的修改及變化仍不脫離本發(fā)明的精神，且本發(fā)明的權(quán)利范圍應(yīng)如后述的權(quán)利要求所列。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電流檢測(cè)電路，用于檢測(cè)流過功率管的輸入電流，其特征在于，該電流檢測(cè)電路包括: 電壓取樣電路，具有第一輸入端、第二輸入端及具有電壓輸出端，其中，該第一輸入端與該功率管的源極相連接，該第二輸入端與該功率管的漏極相連接，該電壓輸出端所輸出的電壓在該功率管開啟時(shí)等于該功率管漏極電壓、在該功率管關(guān)斷時(shí)等于該功率管源極電壓； 低通濾波電路，接收該電壓輸出端所輸出的電壓，并輸出經(jīng)濾波后的電壓信號(hào)；以及 取樣電流產(chǎn)生電路，接收該低通濾波電路輸出的電壓信號(hào)，并具有取樣管，其中，該取樣管的漏極電壓等于該低通濾波電路輸出的電壓信號(hào)，該取樣管的源極電壓等于該功率管的源極電壓，以及該取樣管的柵極電壓等于該功率管開啟時(shí)的柵極電壓。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流檢測(cè)電路，其特征在于，該功率管為P溝道或N溝道型晶體管。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電流檢測(cè)電路，其特征在于，該取樣管為與該功率管相同類型的晶體管。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電流檢測(cè)電路，其特征在于，該電壓取樣電路還包括第一晶體管及第二晶體管。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電流檢測(cè)電路，其特征在于，該第一晶體管及第二晶體管的類型與該功率管相同，且該第一晶體管的源極為該第一輸入端；該第二晶體管的源極為該第二輸入端；以及該第一晶體管及第二晶體管的漏極相鏈接，為該電壓輸出端；且其中該第一晶體管的柵極電壓與該功率管的柵極電壓同相，該第二晶體管的柵極電壓與該功率管的柵極電壓反相。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流檢測(cè)電路，其特征在于，該功率管應(yīng)用于開關(guān)電源電路中。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流檢測(cè)電路，其特征在于，該低通濾波電路的截止頻率小于該功率管的工作開關(guān)頻率。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流檢測(cè)電路，其特征在于，該取樣電流產(chǎn)生電路還包括晶體管及運(yùn)算放大器。
【文檔編號(hào)】G01R19/00GK105988032SQ201510039771
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年1月27日
【發(fā)明人】李欣, 劉天罡
【申請(qǐng)人】帝奧微電子有限公司