ＤＣ／ＤＣ电压转换器包括至少一个开关晶体管。将电感器连接到所述至少一个开关晶体管。脉冲宽度调制电路响应于电流控制信号，向至少一个开关晶体管产生控制信号。与电感器并联连接的电流传感器检测流过电感器的电流。该传感器包括电阻器以及与该电阻器串联连接的ＮＴＣ电容器。用于监控该ＮＴＣ电容器两端的电压的电路响应于所监控的电压，产生电流控制信号。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于改进DC/DC调压器的电感器电流检测准确度的系统和方法 有关申请的交叉参照本申请要求2007 年 12 月 6 日提交的题为 “METHOD FOR IMPROVINGDCR CURRENT SENSING ACCURACY”的美国临时专利申请60/992，817的权益，其全部内容引用在此作为参考。
技术实现思路
如本文所揭示和所描述的那样，本专利技术包括一种DC/DC电压转换器。该电压转换 器包括至少一个开关晶体管以及连接到该至少一个开关晶体管的电感器。脉冲宽度调制电 路响应于电流控制信号，向该至少一个开关晶体管产生控制信号。与电感器并联连接的电 流传感器检测流过电感器的电流。该传感器包括电阻器以及与该电阻器串联连接的NTC电 容器。一个电路监控该NTC电容器两端的电压，并且响应于所监控的电压来产生电流控制 信号。附图说明为了更完整地理解，现在参照下面的描述并结合附图，其中图1是一种DC/DC转换器的简化示意图；图2示出了与电感器并联的电流传感器；图3a和3b示出了检测的电流、电感器电流以及图2所示电路的输出波形；图4示出了 NTC电容器的负温度系数；以及图5示出了集总的(Iumped)DCR电感器、使用NTC电容器的电流传感器以及不使 用NTC电容器的电流传感器的电流波形。具体实施例方式现在参照附图，使用相同的标号来指代相同的元件，示出和描述了通过dc/dc调 压器的电感器改进电流检测准确度的系统和方法的各种视图和实施方式，也描述了其它可 能的实施方式。不必定按比例绘制附图，在一些实例中，仅仅为便于示出而夸大和/或简化 了附图。本领域普通技术人员应该理解，许多可能的应用和变体均基于下述可能的实施方 式的示例。在功率转换器设计中，电流检测电路检测流过功率转换器的输出电感器的电流， 以便于各种用途。像电流模式控制、过电流保护、电流共享和电流监控等用途都需要通过电 流检测电路来准确地检测流过电感器的电流。用于测量功率转换器的电感器电流的现有方 案都具有其各种优点和缺点。这些方法中的一些包括使用与输出电感器串联的电流检测 电阻器，以实时地提供准确的电流信号，其成本较高且效率较低。也可以在功率转换器的高 侧FET漏极上安装检测电阻器。然而，该电流在高侧FET “截止”阶段变为零伏特，使得很 难获得准确的“循环到循环”的电流信息。另一个方法包括使用无损RC电路，该电路与电感器和电感器的“集总的”DCR(DC电阻)并联放置。该方法利用了这些电路各自的时间常 数，以通过检测电容器两端的电压降来“拉动”电容器电流信息。现在参照图1，图中示出了 DC/DC转换器102的简化示意图。该电路相似于美国专 利5，982，160所揭示的电路，该专利引用在此作为参考。DC/DC转换器102将节点104处的 受控电压Vott提供给负载106。DC/DC转换器102包括一对开关晶体管，这对开关晶体管包 括连接成接收源极电压Vin的高侧开关108和低侧开关110。其它实施方式中的DC/DC转 换器102可以仅包括高侧开关108，在低侧开关110的位置处替换上一个二极管。另外，尽 管示出了 MOSFET晶体管，但是也可以使用其它半导体开关，正如本领域普通技术人员所理 解的那样。DC/DC转换器另外包括过载检测电路144，该电路使用来自电流传感器136的检 测的电流信号来防止过载。 提供高侧开关晶体管108和低侧开关晶体管110，控制信号来自脉冲宽度调制控 制电路112。响应于通过电感器114而监控的电流，脉冲宽度调制控制电路112产生用于高 侧开关108和低侧开关110的一系列脉冲宽度调制的控制脉冲，以调节耦合到负载106的 输出电压VQUT。将输出电感器Lqut 114连接到在高侧开关108和低侧开关110之间的节点 116处的DC/DC转换器102的相位节点。将电感器114连接在相位节点116和输出电压节 点104之间。将二极管118连接在节点116和地之间。输出电容Cqut 120与负载106并联 地连接在输出电压节点104和地之间。调压环路122通过电阻分压器提供来自输出节点Vtm的反馈电压，该电阻分压器 由电阻器124和电阻器126构成，电阻器124和电阻器126串联连接在节点104和地之间。 输出电压反馈信号处理单元128监控来自节点130处的分压电路的输出电压。输出电压反 馈信号处理器128将反馈电压信号提供给比较器132的反相输入。电流控制环路134将输入提供给比较器132的非反相输入。电流控制环路134包 括电流传感器136，电流传感器136与输出电感器114并联连接以检测流过电感器114的电 流。电流传感器136包括串联连接在一起的电阻器Res 138和NTC电容器140。响应于通 过电感器114的检测的电流，电流传感器136通过电感器电流处理电路142将电流控制信 号返回给PWM控制电路112，以帮助控制功率开关108和110。在实践中，所有的电感器都包括由导线(比如铜)围绕着磁性材料或空气而构成 的绕组。这种导线具有单位长度电阻，这种单位长度电阻导致一种分布电阻，可以测量这种 分布电阻作为电感器的DC电阻(DCR)。如图2所示，实用的电感器的相当好的模型将分布 绕组电阻集总成单个元件DCR，该单个元件DCR与理想的电感L串联在一起。相应地，根据 方程τ i = L/DCR，可以使DC/DC转换器102的输出电感器Lqut 114模型化成具有纯电感L 和用于定义第一时间常数hWDCR。在一个实施方式中，与电感器114并联的电流传感器 136的电阻器Rcs 138和电容器Ccs 140定义了第二时间常数τ 2，根据方程T2 = RC,基本 上等于第一时间常数。知道电感器114的电感值并测量DCR的值，可以选择电阻器138和电容器140的 值以使T1等于τ 2。当这两个时间常数匹配时，就可以准确地测量流过电感器的平均电流 以及电感器的DCR的两端的电压驱动，并且提供在控制环路内的实时的电流信息。当电感L 和DCR所产生的电感器的时间常数(T1 = L/DCR)匹配于电流传感器136的时间常数(τ 2 =Rcs Χ Ccs)时，电流检测电容器140两端的电压等于电感器114的等效DC电阻(DCR)两端的电压降。通过电感器电流反馈信号处理器142来测量电容器140两端的电压。然而，在使用时，有多个变量使这些电路中的每个电路的^和τ 2定时常数发生 变动。温度对这两个时间常数的匹配能力有很大的影响。一个关键的因素是，温度的上升 使电感器的芯材料的饱和电流能力下降。当流过电感器的电流增大时，饱和的芯材料呈现 出电感的损耗。根据应用，在饱和时，电感的值可以改变多达30%。 从室温(+25C)到全负载电流温度(在某些情况下是+105C)的DCR的变化可以导 致铜绕组的串联电阻DCR中有32%的差异，并且引起假的电压输出电平或落后于电流波形 一有限的时间周期的电压输出电平，从而允许输出电压下降到负载106的可允许的最小值 以下，这是因这些变化对调节器控制响应环路造成的影响所致。图3a和3b示出了这样的 示例。图3a和3b示出了负载电流302、检测的电流304以及输出电压306的轨迹。在图 3a中，示出了这些波形在热状态下的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种ＤＣ到ＤＣ电压转换器，包括：至少一个开关晶体管；连接到所述至少一个开关晶体管的电感器；脉冲宽度调制电路，用于响应于电流控制信号向所述至少一个开关晶体管产生控制信号；与所述电感器并联连接的电流传感器，用于检测流过所述电感器的电流，所述传感器还包括：电阻器；与所述电阻器串联连接的ＮＴＣ电容器或ＰＴＣ电容器中的至少一个；用于监控ＮＴＣ电容器两端的电压并响应于所监控的电压产生电流控制信号的电路。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-12-6 60/992,817一种DC到DC电压转换器，包括至少一个开关晶体管；连接到所述至少一个开关晶体管的电感器；脉冲宽度调制电路，用于响应于电流控制信号向所述至少一个开关晶体管产生控制信号；与所述电感器并联连接的电流传感器，用于检测流过所述电感器的电流，所述传感器还包括电阻器；与所述电阻器串联连接的NTC电容器或PTC电容器中的至少一个；用于监控NTC电容器两端的电压并响应于所监控的电压产生电流控制信号的电路。2.如权利要求1所述的DC到DC电压转换器，其特征在于， 所述电感器还包括用于定义第一时间常数的电感和直流(DC)电阻。3.如权利要求2所述的DC到DC电压转换器，其特征在于，所述电阻器和NTC电容器定义第二时间常数，在基本上所有的操作温度下所述第二时 间常数基本上等于所述第一时间常数。4.如权利要求2所述的DC到DC电压转换器，其特征在于，所述NTC电容器的操作特征补偿所述电感器的直流(DC)电阻的操作特征。5.如权利要求2所述的DC到DC电压转换器，其特征在于，所述电阻器和NTC电容器定义第二时间常数，在基本上所有的操作温度下所述第二时 间常数基本上减小所述第一时间常数和所述第二时间常数之间的失配。6.如权利要求1所述的DC到DC电压转换器，其特征在于， 所述NTC电容器的电容响应于温度增大而减小。7.如权利要求1所述的DC到DC电压转换器，其特征在于，当测量流过所述电感器的电流时，所述NTC电容器提供AC失配的补偿。8.如权利要求1所述的DC到DC电压转换器，其特征在于， 所述NTC电容器具有-4000ppm或更大的相对于温度的线性变化。9.一种DC到DC电压转换器，包括 至少一个开关晶体管；连接到所述至少一个开关晶体管的电感器，所述电感器具有用于定义第一时间常数的 电感和直流(DC)电阻；脉冲宽度调制电路，用于响应于电流控制信号向所述至少一个开关晶体管产生控制信号；与所述电感器并联连接的电流传感器，用于检测流过所述电感器的电流，所述传感器 还包括 电...
【专利技术属性】
技术研发人员：裘卫红，CT伯克特，GJ曼哈斯，
申请(专利权)人：英特赛尔美国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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