一种电流检测电路及其控制回路的制作方法
【专利说明】
[0001]
技术领域
本发明涉及一种电流检测电路，具体的是涉及一种电流检测电路及其控制回路和电源转换电路。
【背景技术】
[0002]开关电源由于在体积、重量、效率和可靠性等多方面的优势，目前在计算机、通信、家用电器、雷达、空间技术等众多领域中已基本上取代了传统的线性稳压电源。就其电路拓扑结构可以分为电流模式控制和电压模式控制。电流模式控制具有动态反应快，补偿电路简单，增益带宽高，输出电压小，易于均流等优点，因而得到越来越广泛的应用。电流检测电路是在电流路径上配置电流检测电阻，利用电流检测电阻的两端电压之差来检测流过所述电流检测电阻的电流。在这种电路中，希望尽可能减少电流检测电阻的电阻值，从而尽量减小这里的压降；另一方面，当电流检测电阻上的压降变小时，难以检测该压降，特别是要检测微小电流时，必须检测非常小的电压差，电流检测变得很困难。电流模式的控制需要准确、高效地检测功率管上电流值，故电流检测电路的实现成为电流模式控制开关电源设计的一个重要问题。传统的电流检测电路，成本高、电流信号检测精度不高、损耗大，特别是当功率管上流过大电流时，该损耗是很大的，因此严重影响了芯片的效率。
[0003]松下电器产业株式会社申请的发明专利《电流检测电路》，使用静电电容和二极管，在功率晶体管的漏极电压上升时，保护用MOSFET的栅极电压上升。箝压电路将保护用MOSFET的栅极电压固定在规定的箝压电压。电压控制电路使检测晶体管的漏极电压与保持用MOSFET的源极电压实质一致。检测电路对检测晶体管的漏极电流进行检测。上海北京大学微电子研究院申请的发明专利《电流检测电路》，公开了一种电流检测电路，与传统电流检测电路相比，特征在比较器，在分压电阻两端并联了两个电阻。采用这种方法，可以很大范围降低比较器输入端电压。从低压电流检测到低电压电流检测均将适用。此电路结构不仅适用于由分离元件构成的电路中，也适用于芯片中的电流检测。对于低压工艺的芯片，采用该技术可以检测高压电路中的电流。但是，上述电流检测电路仍然存在如下缺点:I)类似电路复杂，成本高，不易于集成；2)功率损耗大，发热特别快，影响整个电路的稳定性；3)检测微小电流时，精度不高，甚至难以检测到；4)动态稳定性比较差，导致稳定性不好控制，不能连续稳流输出。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对上述不足而提出的电路简单，易于集成，检测精度高，功率损耗低，温度特性好，动态稳定性好的电流检测电路及其控制回路。
[0005]本发明的技术解决方案是:电流检测电路及其控制回路包括电源转换电路和功率转换级电路，其特征是:功率转换级电路中的电感L与二极管Dl串联，其串联节点接主开关SI的一个输入点D ,主开关SI的另一个输入点F与驱动控制管S2和电阻R2串联电路串接，主开关SI的控制端点E与辅助电源电路连接，驱动控制管S2和电阻R2串联电路的串联节点接控制电路(16)的U端，控制电路的H端与驱动控制管S2的控制端连接，控制电路的D端与主开关SI的输入点D连接。
[0006]本发明的技术解决方案中所述的控制电路包括峰谷检测电路、同步电流检测电路和驱动控制电路，同步电流检测电路的输出端与控制电路上的H端之间串接有误差放大器Err-amp、控制器Ul和驱动控制电路串联电路，峰谷检测电路并接在控制电路的D端和H端之间。
[0007]本发明的技术解决方案中所述的同步电流检测电路包括采样保持电路、上升沿检测电路、下降沿检测电路、时序控制电路、同步检测电路以及低通滤波器，采样保持电路的第一端Sll与端口 U相连,第二端S12与时序控制电路的第一端S41相连,第三端S13与同步检测电路的第一端S51相连，上升沿检测电路的第一端S21与端口 D相连，第二端S22与时序控制电路的第二端S42相连，下降沿检测电路的第一端S31与端口D相连，第二端S32与时序控制电路的第三端S43相连，时序控制电路的第四端S44与同步检测电路的第二端S52相连，同步检测电路的第三端S53与低通滤波器的第一端S61相连，低通滤波器的第二端S62与误差放大器Err-amp的输入端相连。
[0008]本发明的技术解决方案中所述的采样保持电路包括N沟道场效应管N1、反相器INV1、电容C3、放大器Al、电阻R3、R4，N沟道场效应管NI的漏极连接于端口 U节点，N#道场效应管NI的栅极与反相器INVl的输入端相连，源极通过电容C3接地，反相器INVl的输入端与一控制端CTL相连，放大器Al的同相输入端与N沟道场效应管NI的源极相连，反相输入端通过电阻R3接地，输出端通过电阻R4与反相输入端相连。
[0009]本发明的技术解决方案中所述的上升沿检测电路包括放大器A2、电阻R5及R6，电阻R5的一端连接于端口 D节点，另一端通过电阻R6接地，放大器A2的同相输入端连接于电阻R5与R6的串联节点，反相输入端与一基准电压端VREF2相连。
[0010]本发明的技术解决方案中所述的下降沿检测电路包括放大器A3、反相器INV2、N沟道场效应管N2、电容C4、钳位齐纳管Z1-Z4，电阻R7及R8，电阻R7的一端连接于端口 D节点，另一端通过电阻R8接地，电容C4的一端连接于电阻R7与R8串联节点，另一端与放大器A3的同相输入端相连,放大器A3的反相输入端与一基准电压端VREFl相连,输出端与反相器INV2的输入端相连，N沟道场效应管N2的栅极及漏极均与放大器A3的同相输入端相连，源极接地，钳位齐纳管Zl的阴极连接于电阻R7与R8串联节点，阳极依次通过钳位齐纳管Z2-Z4接地。.本发明的技术解决方案中所述的时序控制电路包括D触发器DFl及DF2，D触发器DFl的时钟信号端CK与下降沿检测电路中的反相器INV2的输出端相连，复位端R与采样保持电路中的反相器INVl的输出端相连,信号输入端D与一电源VDD相连,输出端Q与D触发器DF2的复位端R相连，反相输出端QB悬置，D触发器DF2的时钟信号端CK与上升沿检测电路中的放大器A2的输出端相连,信号输入端D与电源VDD相连,输出端Q悬置。
[0011]本发明的技术解决方案中所述的同步检测电路包括反相器INV3、N沟道场效应管N3、N4，反相器INV3的输入端与时序控制电路中的D触发器DF2的反相输出端QB相连，输出端与N沟道场效应管N3的栅极相连，N沟道场效应管N3的漏极与采样保持电路中的放大器Al的输出端相连，源极与N沟道场效应管N4的漏极相连，N沟道场效应管N4的栅极与反相器INV3的输入端相连，源极接地。 本发明的技术解决方案中所述的低通滤波器包括电阻R9及电容C5，电阻R9的一端与同步检测电路中的N沟道场效应管N4的漏极相连，另一端通过电容C5接地，同时与误差放大器的输入端相连。
[0012]本发明的技术解决方案中所述的下降沿检测电路包括放大器A3、反相器INV2、二极管D3、电容C4、钳位齐纳管Z1-Z4，电阻R7及R8，电阻R7的一端连接于端口 D节点，另一端通过电阻R8接地，电容C4的一端连接于电阻R7与R8串联节点，另一端与放大器A3的同相输入端相连,放大器A3的反相输入端与一基准电压端VREFl相连,输出端与反相器INV2的输入端相连，二极管D3的阳极与放大器A3的同相输入端相连，阴极接地，钳位齐纳管Zl的阴极连接于电阻R7与R8串联节点，阳极依次通过钳位齐纳管Z2