一种高精度电流检测电路的制作方法

本发明涉及一种电流检测电路，尤其是一种高精度电流检测电路。

背景技术：

近年来，随着便携式数码产品的快速发展，开关电源芯片得到广泛的应用。市场在推动开关电源芯片技术发展的同时，也对开关电源芯片的性能提出了更高要求。电压模式开关电源芯片基本上已经被淘汰，取而代之的则是电流模式的开关电源芯片。这主要是由于电流模式的开关电源芯片与电压模式相比，有补偿网络简单、瞬态响应快、易于电流保护等优点。而电流模式的开关电源芯片与电压模式相比，增加了一个重要的电路模块－电流检测电路。

传统的基于并联管检测技术的电流检测电路主要分为两种，分别是基于电流镜结构与运算放大器结构的电流检测电路。电流镜结构虽然响应速度较快，但是电流检测精度不够。基于运算放大器的结构，虽然电流检测精度较高，但是由于运算放大器带宽的限制，使得响应速度较慢。

技术实现要素：

正是基于速度和精度这两个参数的折衷考虑，本发明提出了一种高精度电流检测电路。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

高精度电流检测电路利用镜像管的衬偏效应增加电路环路增益，以及降低误差源，二极管D，电感L，电容C_o，电阻R_o，还有功率管M_p构成了升压转换器拓扑结构。V_bias以及I_bias，为整个电流检测电路中的由M₃，M₄，M₅，M₆，M₇，M₈，M₉，M₁₀分别组成的共源共栅电流镜结构提供偏置。检测管M_cs与功率管M_p成1：5000的比例，而驱动信号Q通过控制开关管M_s1与M_s2来完成电路状态的转换。由于流过M₁₁、M₁₂、Q₁与Q₂电流相等，即M₁₁与M₁₂的V_gs，同样，Q₁与Q₂的V_be相等，所以迫使V_A与V_B的电压相等，V_C与V_D电压相等。M₁₁与M₁₂的衬底分别连接在V_B与V_A上，以增加电路的环路增益，并且利用三极管Q₁与Q₂进一步减少电流检测的误差。由M₇，M₈，M₁₃组成的电流支路则是输出最终的检测电流，供升压转换器的其他模块使用，如斜率补偿，过流保护模块等。

所述检测电路中，镜像CMOS管M₁₁与M₁₂采用衬底控制技术，增加环路增益。对M₁₁与M₁₂管采用衬底控制技术，把M₁₁的衬底连到V_B点，把M₁₂的衬底连到V_A点。这样的连接方法主要利用M₁₁与M₁₂管的衬偏效应提高系统环路的增益，进而提高检测电流的精度。采用三极管Q₁与Q₂减少偏置电流对电流检测精度的影响。通过加入Q₁与Q₂使得偏置电流占电感电流的比例进一步减少到约为原来的（β＋1）倍。

电流检测电路分为两个工作阶段，分别是电流检测阶段以及等待阶段。

本发明的有益效果是：高精度电流检测电路实现了电流镜结构响应速度快、电流检测精度高的特点，具有较低功耗，且易于集成芯片的有点。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是高精度电流检测整体具体电路。

图2是检测电流阶段电路状态。

图3是等待阶段电路状态。

具体实施方式

在图1中，高精度电流检测电路利用镜像管的衬偏效应增加电路环路增益，以及降低误差源，二极管D，电感L，电容C_o，电阻R_o，还有功率管M_p构成了升压转换器拓扑结构。V_bias以及I_bias，为整个电流检测电路中的由M₃，M₄，M₅，M₆，M₇，M₈，M₉，M₁₀分别组成的共源共栅电流镜结构提供偏置。检测管M_cs与功率管M_p成1：5000的比例，而驱动信号Q通过控制开关管M_s1与M_s2来完成电路状态的转换。由于流过M₁₁、M₁₂、Q₁与Q₂电流相等，即M₁₁与M₁₂的V_gs，同样，Q₁与Q₂的V_be相等，所以迫使V_A与V_B的电压相等，V_C与V_D电压相等。M₁₁与M₁₂的衬底分别连接在V_B与V_A上，以增加电路的环路增益，并且利用三极管Q₁与Q₂进一步减少电流检测的误差。由M₇，M₈，M₁₃组成的电流支路则是输出最终的检测电流，供升压转换器的其他模块使用，如斜率补偿，过流保护模块等。

在图2中，在驱动信号Q为高电平时，M_cs，M_s1以及功率管M_p导通，M_s2关断，电路处于电流检测阶段。由于流经M₁₁与Q₁，M₁₂与Q₂的两路都等于I_bias，并且V_gs，V_be都相等，所以V_C与V_D近似相等。而由于M_s与M_p管工作在深度线性区，相当于比例为1：5000的两个电阻。并且由于I_bais为几个μA的级别，与电感上高达100mA以上的电流相比是非常小的，所以，偏置电流的影响可以忽略。最终，可以把检测电流引入到有M₇，M₈，M₁₃组成的支路中，供升压转换器的其他模块使用。

在图3中，在驱动信号Q为低电平时，M_s1以及功率管M_p关断，M_cs，M_s2导通，电路处于等待阶段。这时候两边电路处于平衡状态，并且由于M₁₁与M₁₂，Q₁与Q₂的工作状态完全一样，所以两边电流支路相应各点电压都相等，这时检测电流恒为0。本电路不需要检测电感电流的时候，仍然浪费功耗，主要目的是保证在进入电流检测阶段之前，电路电流以及各点电压处于预备状态。否则，必然会影响到开始阶段电流检测的速度以及精度。