用于功率变换器、开关模式电源的电流感测电路、装置和多相位开关模式电源的制作方法
【技术领域】
[0001] 本公开内容一般地设及功率调节电路，并且更特别地设及开关模式功率变换器中 的电流感测。
【背景技术】
[0002] 开关模式电源（SMP巧利用在与电源的开关动作禪合的电感的磁场中的能量储存 来调节输出电压、电流或电功率。由于线性功率变换系统相对较差的功率，SMI^S远优于线性 功率调节。在用于将励磁电感连接至电源的开关被切断时，早期设计的简单SMI^S通常使用 用于飞轮导通的二极管。但是，在提高SMPS的效率方面，导通二极管已经由诸如金属氧化 物半导体场效应晶体管（MOSFET)或绝缘栅场效应晶体管（IGFET)之类的开关晶体管代替， 该些晶体管被同步开关W在适当的时间提供必要的阻断和导通功能。该些在接通时具有相 当一致的"导通"电阻的晶体管使得电流感测电阻便于感测通过励磁电感的电流。但是，随 着该些开关晶体管的导通电阻继续下降，电路板的导体的小电阻变得重要，因为它为开关 电阻的导通电阻的量级。电路板导体的作用在多相变换器中尤其会受到关注，在多相变换 器中，每个相位电路来感测通过其内的电流的开关晶体管与感测电路之间的距离改变，为 每个相位产生不同的电阻，该会在不同相位当中导致失衡电流。 【实用新型内容】
[0003] 因此，需要用于基本上减小开关功率变换器因电路板变化所致的感测误差的电流 感测电路。
[0004] 根据一种实施例，一种用于功率变换器的电流感测电路，其特征在于包含；串联禪 接于电流感测节点处W形成串联的电流感测电阻的第一电流感测电阻和第二电流感测电 阻；所述串联的电流感测电阻与具有电感和固有电阻W及与开关网络连接的第一端的电感 器并联禪接；所述第一电流感测电阻与所述电感器的所述第一端禪接，并且所述第二电流 感测电阻与所述电感器的第二端禪接；W及与所述第一电流感测电阻并联禪接的电容。
[0005] 根据上述电流感测电路的一个实施例，其中所述电感器的所述第一端与地线之间 连接有开关晶体管，所述电流感测节点与所述地线之间提供有电流感测电压。
[0006] 根据上述电流感测电路的一个实施例，其中所述电感器的所述第一端禪接至开关 晶体管的第一端，所述开关晶体管具有与地线禪接的第二端，所述电流感测电路还包含：具 有与所述电流感测节点禪接的第一端的场效应晶体管；W及具有与所述场效应晶体管的第 二端禪接的第一输入W及与偏移电压基准禪接的第二输入的放大器电路；其中所述开关晶 体管具有控制端子，所述场效应晶体管的控制端子与所述开关晶体管的控制端子禪接。
[0007] 根据一种实施例，一种用于开关模式电源的电流感测装置，其特征在于包含；具有 电感和固有电阻W及与开关晶体管连接的第一端的电感器；与所述电感器并联禪接的且 形成电流感测节点的无源电流感测网络，其中所述无源电流感测网络与所述电感器阻抗匹 配；向驱动所述开关晶体管的开关控制器提供电流感测信号的电流感测电路，其中所述电 流感测信号基于相对于基准在所述电流感测节点处产生的电压，所述电流感测电路与所述 基准连接。
[000引根据上述电流感测结构的一个实施例，其中所述无源电流感测网络包含；串联禪 接于所述电流感测节点处W形成串联的电流感测电阻的第一电流感测电阻和第二电流感 测电阻；所述串联的电流感测电阻与所述电感器并联禪接，并且第一端与所述开关晶体管 连接；所述第一电流感测电阻与所述电感器的所述第一端禪接，并且所述第二电流感测电 阻与所述电感器的第二端禪接；W及与所述第一电流感测电阻并联禪接的电容。
[0009] 根据上述电流感测结构的一个实施例，其中所述电感器的第一端禪接至所述开关 晶体管的第一端，所述开关晶体管具有与地线禪接的第二端，所述电流感测装置还包含：具 有与所述电流感测节点禪接的第一端的场效应晶体管；W及具有与所述场效应晶体管的第 二端禪接的第一输入W及与偏移电压基准禪接的第二输入的放大器电路；其中所述开关晶 体管具有控制端子，所述场效应晶体管的控制端子与所述开关晶体管的控制端子禪接。
[0010] 根据上述电流感测结构的一个实施例，其中所述开关模式电源是多相位开关模式 电源，并且其中所述电流感测电路针对多个相位中的每个相位进行复制，其中每个相位都 对所述开关模式电源的输出有贡献。
[0011] 根据一种实施例，一种多相位开关模式电源，其特征在于包含；多个相控开关电 路，每个相控开关电路都对多相位开关模式电源的输出有贡献；所述多个相控开关电路的 每一个都含有：具有电感值和固有电阻W及与开关晶体管连接的第一端的电感器，W及与 所述电感器并联禪接的且形成电流感测节点的无源电流感测网络，其中所述无源电流感测 网络与所述电感器阻抗匹配；W及对驱动所述多个相位电路中的每个相位电路的相应开关 晶体管的开关控制器提供所述多个相位电路中的每个相位电路各自的电流感测信号的电 流感测电路，其中每个相应的电流感测信号都基于相对于公共基准的在所述多个相控开关 电路中的每个相控开关电路的相应电流感测节点处产生的相应电压，所述电流感测电路与 所述公共基准连接。
[0012] 根据上述相位开关模式电源的一个实施例，其中所述多个相控开关电路中的每个 相控开关电路的所述无源电流感测网络通过使所述电感器的所述电感与所述固有电阻的 值之比保持为等于电阻比与所述电容的值的乘积来进行阻抗匹配，其中所述电阻比是所述 第一及第二电流感测电阻的电阻值乘积与所述第一及第二电流感测电阻的电阻值之和的 比值。
[0013] 根据上述相位开关模式电源的一个实施例，其中，对于相应的所述多个相控开关 电路中的每个相控开关电路，所述电感器的所述第一端禪接至开关晶体管的第一端，所述 开关晶体管具有与地线禪接的第二端，所述电流感测电路还包含：具有与所述电流感测节 点禪接的第一端的场效应晶体管；W及具有与所述场效应晶体管的第二端禪接的第一输入 W及与偏移电压基准禪接的第二输入的放大器电路；其中所述开关晶体管具有控制端子， 所述场效应晶体管的控制端子与所述开关晶体管的控制端子禪接
[0014] 因此，根据本文所公开的那些实施例的实施例在开关模式功率变换器的设计和操 作方面提供了若干好处。一个好处是：电流感测信号的幅值是使得由在电流感测节点与感 测电路之间的导体（例如，在印刷电路板上的走线（runner))的电阻引起的误差基本上被 消除的幅值，在该印刷电路板上进行电流感测信号的处理。另一个好处是：至少在某些实施 例中，由于电流感测信号能够在感测电路处参照本地地线（或者其他合适的基准电压）来 感测，因而仅需要一根导线，由此排除对要求两根导线的差分感测结构的需要（该种差分 感测结构是现有技术常用的）。由于在由电流感测信号通路中的导体引起的相位当中的误 差的显著消除，另一个好处是在多相SMPS中实现。
【附图说明】
[0015]在附图中，相同的附图标记连同下面的【具体实施方式】一起在各个单独的视图中指 的是相同的或功能相似的元件，并且被并入并形成本说明书的一部分，W进一步说明包含 所声明的实用新型且用于解释那些实施例的不同原理和优点的概念的实施例。
[0016]图1是使用根据某些实施例的电流感测电路的功率变换器的框图；
[0017]图2是使用根据某些实施例的电流感测电路的功率变换器的框图；
[001引图3是使用根据某些实施例的电流感测电路的功率变换器的框图；
[0019]图4是使用根据某些实施例的电流感测电路的功率变换器的框图；
[0020]图5是使用根据某些实施例的具有泄漏电流控制的电流感测电路的功率变换器 的框图；
[0021] 图6是使用根据某些实施例的具有泄漏电流控制的电流感测电路的功率变换器 的框图；W及
[0022] 图7是根据某些实施例的具有使用电流感测的每个相位的多相功率变换器的框 图。
[0023]本领域技术人员应当意识到，附图中的元件是出于简单和清晰起见而示出的，而 并不一定按比例绘制。例如，附图中的某些元件的尺寸可W相对其他元件放大，W帮助增进 对本实用新型的实施例的理解。
[0024]装置和方法构件在适当的情况下于附图中已由常规的符号表示，仅示出那些设及 本实用新型的实施例的理解的具体细节，W便没有因对本领域技术人员而言将是显而易见 的细节而使本公开内容变得晦涩难懂。关于实现该些实施例所需的且为本领域技术人员所 熟知的众所周知的元件、结构或过程的细节并不一定要示出，而应当被假定为存在的，除非 另有说明。
【具体实施方式】
[0025]本文所公开的实施例包含用于开关模式功率变换器的电流感测电路，该开关模式 功率变换器包含第一电流感测电阻和第二电流感测电阻串联禪接于电流感测节点处W形 成串联的电流感测电阻。该串联电流感测电阻与电感器并联禪接，该电感器具有电感和固 有电阻W及与开关网络连接的第一端部。开关网络交替地连接和断开与电源串联的电感 器。当开关网络使电感器与电源断开时，电流继续通过另一通路流过电感器，该另一通路同 样能够是开关网络的一部分。第一电流感测电阻禪接至电感器的第一端部，而第二电流感 测电阻禪接至电感器的第二端部。电容与第一电流感测电阻并联禪接。
[0026]图1是使用根据某些实施例的电流感测电路的功率变换器100的电气原理的框 图。已知功率变换器100是开关模式功率变换器，并且能够使用脉宽调制（PWM)来控制开关 操作。因此，PWM控制器102能够生成可变占空比的脉冲信号，用于控制栅极驱动电路104。 栅极驱动电