高精度零电流检测电路及方法技术

本发明专利技术涉及一种高精度零电流检测电路及方法。其包括驱动电路以及自动调零比较器，开关管驱动控制信号GT_HSD驱动控制开关管FET_HSD导通时，配置失调电压抵消电路对电压比较器COMP1的失调电压进行采样与保持；整流管驱动控制信号GT_LSD驱动同步整流管FET_LSD导通时，对电压比较器COMP1进行电压比较时生成的节点电压第一比较状态值，配置失调电压抵消电路利用所采样的失调电压对所述节点电压第一比较状态值处理，以得到抵消电压比较器COMP1失调电压的节点电压第二比较状态值，并将所述节点电压第二比较状态值输出。本发明专利技术能有效近似消除失因调电压引起的失调电流以及由延时所引起的延时误差电流，提高零电流检测的可靠性与精度。性与精度。性与精度。

【技术实现步骤摘要】
高精度零电流检测电路及方法


[0001]本专利技术涉及一种检测电路及方法，尤其是一种高精度零电流检测电路及方法。

技术介绍

[0002]在同步直流转直流(DC
‑
DC)电路中，为了提高轻载效率，当同步整流管的电流降低到零时，必须将同步整流管及时关断，否则，对于降压型DC
‑
DC电路，将有电流从输出流到地；对于升压型DC
‑
DC电路，将有电流从输出流到输入电源，也即，对于降压型DC
‑
DC电路以及升压型DC
‑
DC电路，均会造成效率的降低。
[0003]在流过同步整流管的电流较大时，不能立即将所述同步整流管关断，否则，同步整流管关断后，电流将会从同步整流管的体二极管通过，此时，在同步整流二极管的压降将达到0.7V左右，同样会造成轻载效率的降低。因此，最理想的情况下为：流过同步整流管的电流降为0时，将同步整流管关断。
[0004]以直流降压型DC
‑
DC电路的零电流检测为例，传统的电路如图1所示。图1中，在大电流DC
‑
DC电路的零电流检测时，为了保证高效率，同步整流管(FET_LSD)的导通电阻一般很小。但由于图1中比较器U1会存在工艺是被导致的微小失调V
OS
，在所述微小失调V
OS
下也会导致较大电流偏差，具体则有：
[0005]V
OS
＝ΔI1r
ds
[0006]其中，r
ds
为同步整流管的导通电阻，ΔI1即为失调误差电流。
[0007]由上述表达式可知，当微小失调V
OS
为5mV且导通电阻r
ds
为10毫欧姆，时，那么，造成的失调误差电流ΔI1为500mA。
[0008]另外，比较器U1和驱动电路(图1中的DRIVER)的延时也会造成电流的偏差，如检测到了电流为零，但是由于比较器U1和驱动电路的延时，当同步功率管被关断时，电感电流又下降了一定值。假定驱动电路和比较器的延时为t，那么，由于延时造成的误差为：
[0009][0010]其中，V0为输出的电压，L为电感的感值，ΔI2为延时误差电流。
[0011]由上述延时误差的表达式可知，当输出电压V0不同，延时误差电流ΔI2也将随之变化。传统电路无法克服ΔI2随输出电压V0变化而变化。

技术实现思路

[0012]本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种高精度零电流检测电路及方法，其能有效近似消除失因调电压引起的失调电流以及由延时所引起的延时误差电流，提高零电流检测的可靠性与精度。
[0013]按照本专利技术提供的技术方案，所述高精度零电流检测电路，包括：
[0014]驱动电路，产生用于驱动同步整流管FET_LSD开关状态的整流管驱动控制信号GT_LSD以及用于驱动控制开关管FET_HSD开关状态的开关管驱动控制信号GT_HSD，其中，整流
管驱动控制信号GT_LSD与开关驱动控制信号GT_HSD相位互补；
[0015]自动调零比较器，在零电流检测时，用于对节点A的电压、节点B的电压进行比较，包括用于电压比较的电压比较器COMP1以及用于消除所述电压比较器COMP1失调电压的失调电压抵消电路，其中，
[0016]电压比较器COMP1通过失调电压抵消电路与驱动电路的输入端连接，且失调电压抵消电路接收驱动电路所输出的开关管驱动控制信号GT_HSD；
[0017]基于开关管驱动控制信号GT_HSD驱动控制开关管FET_HSD导通时，配置失调电压抵消电路对电压比较器COMP1的失调电压进行采样与保持，并经所述失调电压抵消电路输出低电平信号；
[0018]基于整流管驱动控制信号GT_LSD驱动同步整流管FET_LSD导通时，对电压比较器COMP1进行电压比较时生成的节点电压第一比较状态值，配置失调电压抵消电路利用所采样的失调电压对所述节点电压第一比较状态值处理，以得到抵消电压比较器COMP1失调电压的节点电压第二比较状态值，并将所述节点电压第二比较状态值输出。
[0019]所述失调电压抵消电路包括采样保持器、电压比较器COMP2、输出连接电路以及用于配置所在失调电压抵消电路工作状态的开关单元组，其中，
[0020]电压比较器COMP1的差分输出端与采样保持器的差分输入端连接，采样保持器的差分输出端与电压比较器COMP2的差分输入端连接，电压比较器COMP2的输出端与输出连接电路连接，且通过输出连接电路接收开关管驱动控制信号GT_HSD；
[0021]基于开关管驱动控制信号GT_HSD驱动控制开关管FET_HSD导通时，配置开关单元组，以使得电压比较器COMP1的差分输入端接地，电压比较器COMP2的差分输入端接偏置电压VB；
[0022]基于整流管驱动控制信号GT_LSD驱动同步整流管FET_LSD导通时，配置开关单元组，以利用电压比较器COMP1进行零电流检测时所需的电压比较，并依次通过采样保持器、电压比较器COMP2以及输出连接电路输出所述节点电压第二比较状态值。
[0023]所述开关单元组包括开关SA1、开关SA2、开关SB1、开关SB2、开关SB3以及开关SB4，其中，
[0024]开关SA1的第一端连接节点B，开关SA1的第二端与开关SB1的第一端以及电压比较器COMP1的同相端连接，开关SB1的第二端、开关SB2的第一端均接地，开关SB2的第二端与开关SA2的第一端以及电压比较器COMP1的反相端，开关SA2的第二端连接节点A；
[0025]开关SB3的第一端与采样保持器的第一输出端OUT1以及电压比较器COMP2的反相输入端连接，开关SB3的第二端以及开关SB4的第一端连接偏置电压VB，开关SB4的第二端与采样保持器的第二输出端OUT2以及电压比较器COMP2的同相端连接。
[0026]基于高电平的开关管驱动控制信号GT_HSD驱动控制开关管FET_HSD导通时时，所述输出连接电路包括与门AND以及反相器INV，其中，
[0027]通过反相器INV的输入端接收开关管驱动控制信号GT_HSD，反相器INV的输出端连接与门AND的一输入端，电压比较器COMP2的输出端连接与门AND的另一输入端，与门AND的输出端与驱动电路适配连接。
[0028]还包括用于消除延时误差的延时误差电流消除电路，其中，
[0029]基于整流管驱动控制信号GT_LSD驱动同步整流管FET_LSD导通时，且配置自动调
零比较器对节点A与节点B进行电压比较；
[0030]对节点A与节点B进行电压比较时，利用延时误差电流消除电路向节点B加载基于延时时间以及输出电压的整流管关断补偿电流，基于所加载的整流管关断补偿电流，使得节点A的电压与节点B的电压相等时，驱动电路控制整流管驱动控制信号GT_LSD关断同步整流管FET_LSD。
[0031]电压比较器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高精度零电流检测电路，其特征是，包括：驱动电路，产生用于驱动同步整流管FET_LSD开关状态的整流管驱动控制信号GT_LSD以及用于驱动控制开关管FET_HSD开关状态的开关管驱动控制信号GT_HSD，其中，整流管驱动控制信号GT_LSD与开关驱动控制信号GT_HSD相位互补；自动调零比较器，在零电流检测时，用于对节点A的电压、节点B的电压进行比较，包括用于电压比较的电压比较器COMP1以及用于消除所述电压比较器COMP1失调电压的失调电压抵消电路，其中，电压比较器COMP1通过失调电压抵消电路与驱动电路的输入端连接，且失调电压抵消电路接收驱动电路所输出的开关管驱动控制信号GT_HSD；基于开关管驱动控制信号GT_HSD驱动控制开关管FET_HSD导通时，配置失调电压抵消电路对电压比较器COMP1的失调电压进行采样与保持，并经所述失调电压抵消电路输出低电平信号；基于整流管驱动控制信号GT_LSD驱动同步整流管FET_LSD导通时，对电压比较器COMP1进行电压比较时生成的节点电压第一比较状态值，配置失调电压抵消电路利用所采样的失调电压对所述节点电压第一比较状态值处理，以得到抵消电压比较器COMP1失调电压的节点电压第二比较状态值，并将所述节点电压第二比较状态值输出。2.根据权利要求1所述高精度零电流检测电路，其特征是：所述失调电压抵消电路包括采样保持器、电压比较器COMP2、输出连接电路以及用于配置所在失调电压抵消电路工作状态的开关单元组，其中，电压比较器COMP1的差分输出端与采样保持器的差分输入端连接，采样保持器的差分输出端与电压比较器COMP2的差分输入端连接，电压比较器COMP2的输出端与输出连接电路连接，且通过输出连接电路接收开关管驱动控制信号GT_HSD；基于开关管驱动控制信号GT_HSD驱动控制开关管FET_HSD导通时，配置开关单元组，以使得电压比较器COMP1的差分输入端接地，电压比较器COMP2的差分输入端接偏置电压VB；基于整流管驱动控制信号GT_LSD驱动同步整流管FET_LSD导通时，配置开关单元组，以利用电压比较器COMP1进行零电流检测时所需的电压比较，并依次通过采样保持器、电压比较器COMP2以及输出连接电路输出所述节点电压第二比较状态值。3.根据权利要求2所述高精度零电流检测电路，其特征是：所述开关单元组包括开关SA1、开关SA2、开关SB1、开关SB2、开关SB3以及开关SB4，其中，开关SA1的第一端连接节点B，开关SA1的第二端与开关SB1的第一端以及电压比较器COMP1的同相端连接，开关SB1的第二端、开关SB2的第一端均接地，开关SB2的第二端与开关SA2的第一端以及电压比较器COMP1的反相端，开关SA2的第二端连接节点A；开关SB3的第一端与采样保持器的第一输出端OUT1以及电压比较器COMP2的反相输入端连接，开关SB3的第二端以及开关SB4的第一端连接偏置电压VB，开关SB4的第二端与采样保持器的第二输出端OUT2以及电压比较器COMP2的同相端连接。4.根据权利要求2所述高精度零电流检测电路，其特征是：基于高电平的开关管驱动控制信号GT_HSD驱动控制开关管FET_HSD导通时时，所述输出连接电路包括与门AND以及反相器INV，其中，通过反相器INV的输入端接收开关管驱动控制信号GT_HSD，反相器INV的输出端连接与
门AND的一输入端，电压比较器COMP2的输出端连接与门AND的另一输入端，与门AND的输出端与驱动电路适配连接。5.根据权利要求1至4任一项所述高精度零电...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢凌寒，周颖，卢国云，朱凯，
申请(专利权)人：无锡力芯微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：