一种全波电感电流采样电路制造技术

本发明专利技术公开了一种全波电感电流采样电路，包括系统功率级电路、比例MOS管电流采样电路、电压转电流及电流求和电路和采样直流校正及采样积分电路，所述系统功率级电路的第一输出端通过比例MOS管电流采样电路进而连接至采样直流校正及采样积分电路的第一输入端，所述系统功率级电路的第二输出端通过电压转电流及电流求和电路进而连接至采样直流校正及采样积分电路的第二输入端。本发明专利技术通过系统功率级电路、比例MOS管电流采样电路、电压转电流及电流求和电路和采样直流校正及采样积分电路能实现精确的全波电感电流采样，而且能得到采样信号连续，有效避免了出现毛刺的问题。本发明专利技术可广泛应用于电子电路领域中。

【技术实现步骤摘要】
一种全波电感电流采样电路
本专利技术涉及电子电路
，尤其涉及一种全波电感电流采样电路。
技术介绍
单电感多输出(Single-InductorMultiple-Output，SIMO)DC-DC转换器是一种将电感分时复用的新型DC-DC转换器结构，系统只需要一个电感，就能提供多路独立的输出。因此大大减少了片外电感的数目，减小了转换器的体积，从而降低了成本。近年来提出的自动升降压型单电感多输出DC-DC转换器更是拓展了此类转换器的应用范围。自动升降型单电感多输出DC-DC变换器的功率级电路如图1所示，该功率级电路包括输入级开关组和输出级开关组，其中输入级开关组包括一个PMOS管Mip和一个NMOS管Min，输出级开关组包括一个NMOS管Mon和n个PMOS管Mop1～Mopn。转换器工作时，控制信号Go1～Gon控制输出级开关组依次导通，并且不会发生同时导通的情况。目前使用最为广泛的单电感多输出DC-DC变换器的控制方法为依序供能控制法(OrderedPowerDistributiveControl,OPDC)，即在一个周期之内，对电感进行一次充电，然后依照一定的顺序给各个输出通道放电。为了实现电流模控制、过流保护以及探测不连续导通模式(DiscontinuousConductionMode,DCM)，我们必须在整个工作周期内精确探测电感电流。目前比较常用的、采样精度较高的电感电流采样电路为比例MOS管电感电流采样电路。图2所示的是半波比例MOS管电感电流采样电路，其中功率开关管Mip的宽长比是采样管Mpsen的宽长比的K倍。在功率开关管Mip导通(即功率开关管Min截止)时，开关S1断开，开关S2闭合，VX1被接到运放Amp1的反相输入端，运放Amp1和调整管Mn使得运放的同相输入端和反相输入端电位相等，此时即有功率开关管Mip和采样管Mpsen的栅极、源极、漏极电位都分别相等，而功率开关管Mip的宽长比是采样管Mpsen的宽长比的K倍，因此流过采样管Mpsen的电流即为功率开关管Mip电流(在此期间等于电感电流)的1/K，然后再通过采样电阻Rsen将采样电流转换成电压Vsen。它们之间的关系是在功率开关管Min导通(即功率开关管Mip截止)时，开关S2断开，开关S1闭合，Vin被接到运放Amp1的反相输入端，因此运放的输出被拉低，调整管Mn截止，Vsen为0，此时无法探测电感电流信息，因此为半波电感电流采样。这种比例MOS管电流采样电路的优点是电路结构简单，采样精度高，功耗相对较小，可工作在10MHz以上的开关频率电路中；缺点是只能半波电感电流采样，无法运用于自动升降压型单电感多输出DC-DC转换器中。图3所示的是全波比例MOS管电感电流采样电路，该电路的实质是将两个半波采样电路相结合，两个半波采样电路分别探测功率开关管Mip导通期间和功率开关管Min导通期间的电感电流，然后将探测到的电流通过同一个采样电阻Rsen将采样电流转换成电压Vsen。这种方法得到的虽然是全波电感电流信息，但是仍然存在不少缺点。第一，由于在功率开关管Mip导通和功率开关管Min导通之间存在死区时间以及开关S1～S4动作，导致探测到的电流波形在切换时存在很多毛刺，如图4所示，这会造成系统误触发。第二，由于存在电路不匹配的问题，导致探测到的电流波形在切换时会发生突变(如图4中的虚线椭圆内所示，采样电压Vsen发生突变)，而实际上电感电流是不可能发生突变的，这种突变可能会引起系统的不稳定。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种能连续采样，且采样精度较高的一种全波电感电流采样电路。本专利技术所采取的技术方案是：一种全波电感电流采样电路，包括系统功率级电路、比例MOS管电流采样电路、电压转电流及电流求和电路和采样直流校正及采样积分电路，所述系统功率级电路的第一输出端通过比例MOS管电流采样电路进而连接至采样直流校正及采样积分电路的第一输入端，所述系统功率级电路的第二输出端通过电压转电流及电流求和电路进而连接至采样直流校正及采样积分电路的第二输入端。作为本专利技术的进一步改进，所述系统功率级电路包括第一PMOS管、第一NMOS管、第二NMOS管和电感，所述第一PMOS管的源极分别与比例MOS管电流采样电路的输入端和电压输入端连接，所述第一PMOS管的漏极分别与比例MOS管电流采样电路的第二输入端、第一NMOS管的漏极和电压转电流及电流求和电路的输入端连接，所述第一PMOS管的漏极通过电感连接至第二NMOS管的漏极，所述第二NMOS管的漏极与电压转电流及电流求和电路的第三输入端相连接。作为本专利技术的进一步改进，所述电压转电流及电流求和电路包括第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第五PMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管、第五NMOS管、第六NMOS管、第一电阻、第二电阻、第一运算放大器和第二运算放大器，所述第二PMOS管的源极、第三PMOS管的源极、第四PMOS管的源极和第五PMOS管的源极均连接至电源端，所述第二PMOS管的栅极分别与第二PMOS管的漏极、第三NMOS管的漏极和第三PMOS管的栅极连接，所述第五PMOS管的栅极分别与第五PMOS管的漏极、第四NMOS管的漏极和第四PMOS管的栅极连接，所述第三PMOS管的漏极分别与采样直流校正及采样积分电路的第二输入端和第五NMOS管的漏极连接，所述第四PMOS管的漏极分别与第六NMOS管的漏极、第六NMOS管的栅极和第五NMOS管的栅极连接，所述第三NMOS管的栅极与第一运算放大器的输出端连接，所述第三NMOS管的源极分别与第一电阻的第一端和第一运算器的反相输入端连接，所述第一运算器的同相输入端与第一PMOS管的漏极连接，所述第四NMOS管的栅极与第二运算放大器的输出端连接，所述第四NMOS管的源极分别与第二电阻的第一端和第二运算器的反相输入端连接，所述第二运算器的同相输入端与第二NMOS管的漏极连接。作为本专利技术的进一步改进，所述采样直流校正及采样积分电路包括缓冲器、开关和采样积分电容，所述比例MOS管电流采样电路的输出端与缓冲器的输入端连接，所述缓冲器的输出端通过开关连接至采样积分电容的第一端，所述采样积分电容的第一端连接至第三PMOS管的漏极。作为本专利技术的进一步改进，所述采样直流校正及采样积分电路包括第三运算放大器、采样积分电容、第一电容、第二电容、第三电阻、第四电阻、第六PMOS管、第七PMOS管、第八PMOS管、第七NMOS管、第八NMOS管、第九NMOS管、第十NMOS管和第十一NMOS管，所述比例MOS管电流采样电路的输出端连接至第三运算放大器的反相输入端，所述第三运算放大器的输出端分别与第一电容的第一端和第七NMOS管的栅极连接，所述第三运算放大器的输出端通过第三电阻连接至第二电容的第一端，所述第六PMOS管的源极、第七PMOS管的源极和第八PMOS管的源极均连接至电源端，所述第六PMOS管的栅极分别与第六PMOS管的漏极和第七NMOS管的漏极连接，所述第七PMOS管的栅极分别与第七PMOS管的漏极、第八PMOS管的栅极和第八NMOS管的漏极相连接，所述第七NMOS管的源极分别与第四电阻的第一端和第九NMOS管的漏极连接，所述第八N本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全波电感电流采样电路，其特征在于：包括系统功率级电路、比例MOS管电流采样电路、电压转电流及电流求和电路和采样直流校正及采样积分电路，所述系统功率级电路的第一输出端通过比例MOS管电流采样电路进而连接至采样直流校正及采样积分电路的第一输入端，所述系统功率级电路的第二输出端通过电压转电流及电流求和电路进而连接至采样直流校正及采样积分电路的第二输入端。

【技术特征摘要】
1.一种全波电感电流采样电路，其特征在于：包括系统功率级电路、比例MOS管电流采样电路、电压转电流及电流求和电路和采样直流校正及采样积分电路，所述系统功率级电路的第一输出端通过比例MOS管电流采样电路进而连接至采样直流校正及采样积分电路的第一输入端，所述系统功率级电路的第二输出端通过电压转电流及电流求和电路进而连接至采样直流校正及采样积分电路的第二输入端。2.根据权利要求1所述的一种全波电感电流采样电路，其特征在于：所述系统功率级电路包括第一PMOS管、第一NMOS管、第二NMOS管和电感，所述第一PMOS管的源极分别与比例MOS管电流采样电路的输入端和电压输入端连接，所述第一PMOS管的漏极分别与比例MOS管电流采样电路的第二输入端、第一NMOS管的漏极和电压转电流及电流求和电路的输入端连接，所述第一PMOS管的漏极通过电感连接至第二NMOS管的漏极，所述第二NMOS管的漏极与电压转电流及电流求和电路的第三输入端相连接。3.根据权利要求2所述的一种全波电感电流采样电路，其特征在于：所述电压转电流及电流求和电路包括第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第五PMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管、第五NMOS管、第六NMOS管、第一电阻、第二电阻、第一运算放大器和第二运算放大器，所述第二PMOS管的源极、第三PMOS管的源极、第四PMOS管的源极和第五PMOS管的源极均连接至电源端，所述第二PMOS管的栅极分别与第二PMOS管的漏极、第三NMOS管的漏极和第三PMOS管的栅极连接，所述第五PMOS管的栅极分别与第五PMOS管的漏极、第四NMOS管的漏极和第四PMOS管的栅极连接，所述第三PMOS管的漏极分别与采样直流校正及采样积分电路的第二输入端和第五NMOS管的漏极连接，所述第四PMOS管的漏极分别与第六NMOS管的漏极、第六NMOS管的栅极和第五NMOS管的栅极连接，所述第三NMOS管的栅极与第一运算放大器的输出端连接，所述第三NMOS管的源极分别与第一电阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑彦祺，祝磊，陈彪，郭建平，陈弟虎，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44