CN105811761A - 一种电流采样电路及集成电流采样电路的boost电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电子技术领域，具体涉及一种电流采样电路。包括电流检测正端和负端；差分放大单元，设有第一输入端和第二输入端，第一输入端与电流检测负端之间连接第一输入电阻支路，第二输入端与电流检测正端连接第二输入电阻支路，第一输入电阻支路上连接的第一开关和第二输入电阻支路上连接的第二开关于一PWM/PFM切换信号的作用下导通或关断以改变输入电阻大小；运算单元，用于对差分放大单元的输出信号进行处理，以得到电流检测信号。本发明可以于PWM/PFM切换信号的作用下改变输入电阻大小，用于BOOST电路中时，于预定条件下减小电流的采样比例，使得负载突然增加时电流仍处于小的采样比例状态，可以提高电路的瞬态响应。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域，具体涉及一种电流采样电路及BOOST电路。
背景技术
开关电源的高效率、低功耗等特性使得它在便携式电子设备市场中具有不可替代的地位，其中电流采样电路通过对流过功率开关管的电流进行及时有效的检测，以进行开关控制和过流保护，实现电路控制及保护芯片及外围元器件的目的。在传统的电流检测技术中，比较常用的一种电流检测方法是在电路中串联一个阻值很小的精密电阻实现检测，一种电路拓扑中，参照图1、图2，通过将一个阻值很小的检测电阻及一检测功率管串联后与主功率管并联，电流采样电路对检测电阻两端的压降进行取样，以获得检测电流，然而采用现有的电流采样电路的BOOST电路，负载突然增加时参照图3的输出端电压Vout和负载电流Iload的波形图，电路瞬态响应较差，不利于系统的稳定。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种电流采样电路，解决以上技术问题；
本发明的目的在于，提供一种集成电流采样电路的BOOST电路，解决以上技术问题；
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种电流采样电路，其中，包括，
一电流检测正端和一电流检测负端；
一差分放大单元，设有第一输入端和第二输入端，所述第一输入端与所述电流检测负端之间连接第一输入电阻支路，所述第二输入端与所述电流检测正端连接第二输入电阻支路，所述第一输入电阻支路上连接一第一开关，所述第二输入电阻支路上连接一第二开关，所述第一开关和所述第二开关于一PWM/PFM切换信号的作用下导通或关断以改变输入电阻大小；
一运算单元，与所述差分放大单元的输出端连接，用于对所述差分放大单元的输出信号进行处理，以得到电流检测信号。
本发明的电流采样电路，所述第一输入电阻支路包括预订数量且相互串联地连接于所述第一输入端与所述电流检测负端之间的电阻，所述第一开关并联于至少一个所述电阻的两端于所述PWM/PFM切换信号的作用下导通或关断。
本发明的电流采样电路，所述第二输入电阻支路包括预订数量且相互串联地连接于所述第二输入端与所述电流检测正端之间的电阻，所述第二开关并联于至少一个所述电阻的两端于所述PWM/PFM切换信号的作用下导通或关断。
本发明的电流采样电路，所述第一开关和所述第二开关均采用传输门，所述传输门的控制端与所述PWM/PFM切换信号连接。
本发明的电流采样电路，所述差分放大单元包括，
第一MOS管，所述第一MOS管的栅极与漏极连接，源极连接一电源电压；
第二MOS管，所述第二MOS管的源极与所述第一输入电阻支路连接，漏极与所述第一MOS管的漏极连接；栅极连接一偏置信号；
第三MOS管，所述第三MOS管的栅极与所述第一MOS管的栅极连接，源极连接所述电源电压；
第四MOS管，所述第四MOS管的漏极与所述第三MOS管的漏极连接；源极与所述第二输入电阻支路连接，栅极与所述第二MOS管的栅极连接。
本发明还提供一种集成电流采样电路的BOOST电路，包括上述的电流采样电路，还包括，
一设置有储能元件的工作电路，于一PWM调制信号或一PFM调制信号作用下控制所述工作电路于充电模式和放电模式之间交替切换；
一控制单元，用以根据一基准电压、一采样自BOOST电路的输出端的电压反馈信号及一采样自所述工作电路的电流检测信号产生所述PWM调制信号或所述PFM调制信号；所述电流检测信号通过所述电流采样电路产生。
本发明的集成电流采样电路的BOOST电路，所述控制单元包括，
一误差放大器，用于对所述基准电压与所述电压反馈信号进行比较，得到一误差放大信号；
一比较器，用于对所述误差放大信号与所述电流检测信号进行比较，产生一比较信号；
一时钟单元，用于产生时钟信号；
一PWM/PFM调制器，所述PWM/PFM调制器连接所述时钟信号，用于依据所述比较信号和所述时钟信号产生所述PWM调制信号或所述PFM调制信号。
本发明的集成电流采样电路的BOOST电路，所述工作电路包括，
一充电控制支路，连接于一交汇结点与一接地端之间；
一充放电支路，连接于一输入端与所述交汇结点之间，所述储能元件串联于所述充放电支路上；
一放电控制支路，连接于所述交汇结点与所述输出端之间；
所述工作电路于充电模式时，所述充电控制支路及所述充放电支路导通，所述放电控制支路断开，使所述输入端输入的电流对所述储能元件充电；
所述工作电路于放电模式时，所述放电控制支路及所述充放电支路导通，并控制所述充电控制支路断开，使所述储能元件对所述输出端放电。
本发明的集成电流采样电路的BOOST电路，所述电流检测信号通过一电流检测电路产生，所述电流检测电路包括，
一检测电阻，串联于所述电流检测电路上；
一电流采样单元，连接所述检测电阻的两端，用以检测流过所述检测电阻的电流；
一受所述PWM调制信号或所述PFM调制信号控制通断的检测控制开关，连接于所述电流检测电路上。
本发明的集成电流采样电路的BOOST电路，所述PWM/PFM切换信号通过一逻辑控制单元产生，所述逻辑控制单元的输入端连接所述误差放大信号，用以对所述误差放大信号与一第二基准电压进行比较，依据比较结果产生所述PWM/PFM切换信号。
有益效果：由于采用以上技术方案，本发明可以于PWM/PFM切换信号的作用下改变输入电阻大小，用于BOOST电路时，于预定条件下减小电流的采样比例，使得负载突然增加时电流仍处于小的采样比例状态，从而使得输出电流增加，在短时间恢复后，电流采样电路的采样比例回到正常值，可以提高电路的瞬态响应，以确保系统稳定。
附图说明
图1为现有技术的BOOST电路示意图；
图2为现有技术的电流采样电路图；
图3为现有技术的输出端电压Vout和负载电流Iload的波形图；
图4为本发明的电流采样电路图；
图5为本发明的BOOST电路图；
图6为本发明的输出端电压Vout和负载电流Iload的波形图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
参照图4、图5、图6，一种电流采样电路，其中，包括，
一电流检测正端CSP和一电流检测负端CSN；
一差分放大单元31，设有第一输入端和第二输入端，第一输入端与电流检测负端CSN之间连接第一输入电阻支路，第二输入端与电流检测正端CSN连接第二输入电阻支路，第一输入电阻支路上连接一第一开关15，第二输入电阻支路上连接一第二开关16，第一开关15和第二开关16于一PWM/PFM切换信号的作用下导通或关断以改变输入电阻大小；
一运算单元32，与差分放大单元31的输出端连接，用于对差分放大单元31的输出信号进行处理，以得到电流检测信号。
本发明的电流采样电路，第一输入电阻支路包括预订数量且相互串联地连接于第一输入端与电流检测负端CSN之间的电阻，第一开关15并联于至少一个电阻的两端于PWM/PFM切换信号的作用下导通或关断。
本发明的电流采样电路，第二输入电阻支路包括预订数量且相互串联地连接于第二输入端与电流检测正端CSP之间的电阻，第二开关16并联于至少一个电阻的两端于PWM/PFM切换信号的作用下导通或关断。
一种具体实施例，第一输入电阻支路串联第一电阻R11和第三电阻R13，第三电阻R13的两端并联第一开关15，第二输入电阻支路串联第二电阻R12和第四电阻R14，第四电阻R14的两端并联第二开关16，第一开关15和第二开关16可以均采用传输门，传输门的控制端与PWM/PFM切换信号连接。
当BOOST电路进入PFM模式的时候，PWM/PFM切换信号控制第一开关15与第二开关16导通，第三电阻R13和第四电阻R14分别被短路，电路的增益减小，从而使得电流采样电路的采样比例减小，使得遇到负载突然增加时，电流采样仍处于小的采样比例状态，从而使得输出电流增加，在短时间恢复后，BOOST电路恢复至PWM模式，电流采样电路的采样比例回到正常值。
本发明的电流采样电路，差分放大单元31包括，
第一MOS管M1，第一MOS管M1的栅极与漏极连接，源极连接一电源电压；
第二MOS管M2，第二MOS管M2的源极与第一输入电阻支路连接，漏极与第一MOS管M1的漏极连接；栅极连接一偏置信号；
第三MOS管M3，第三MOS管M3的栅极与第一MOS管M1的栅极连接，源极连接电源电压；
第四MOS管M4，第四MOS管M4的漏极与第三MOS管M3的漏极连接；源极与第二输入电阻支路连接，栅极与第二MOS管M2的栅极连接。
本发明还提供一种集成电流采样电路的BOOST电路，包括上述的电流采样电路，还包括，
一设置有储能元件的工作电路，于一PWM调制信号或一PFM调制信号作用下控制工作电路于充电模式和放电模式之间交替切换；
一控制单元，用以根据一基准电压Vref、一采样自BOOST电路的输出端Vout的电压反馈信号Vfb及一采样自工作电路的电流检测信号产生PWM调制信号或PFM调制信号；电流检测信号通过电流采样电路产生。
本发明的集成电流采样电路的BOOST电路，控制单元包括，
一误差放大器6，用于对基准电压Vref与电压反馈信号Vfb进行比较，得到一误差放大信号；
一比较器2，用于对误差放大信号与电流检测信号进行比较，产生一比较信号；
一时钟单元5，用于产生时钟信号；
一PWM/PFM调制器1，PWM/PFM调制器1连接时钟信号，用于依据比较信号和时钟信号产生PWM调制信号或PFM调制信号。
本发明的集成电流采样电路的BOOST电路，工作电路包括，
一充电控制支路，连接于交汇结点Lx与接地端GND之间；
一充放电支路，连接于一输入端VDD与交汇结点Lx之间，储能元件L串联于充放电支路上；
一放电控制支路，连接于交汇结点Lx与输出端Vout之间；
工作电路于充电模式时，充电控制支路及充放电支路导通，放电控制支路断开，使输入端VDD输入的电流对储能元件L充电；
工作电路于放电模式时，放电控制支路及充放电支路导通，并控制充电控制支路断开，使储能元件L对输出端Vout放电。
本发明的集成电流采样电路的BOOST电路，电流采样电路并联于一检测电阻Rb的两端，还包括受PWM调制信号或PFM调制信号控制通断的检测控制开关Msen，与检测电阻Rb串联后与充电控制支路并联。
本发明的集成电流采样电路的BOOST电路，PWM/PFM切换信号通过一逻辑控制单元9产生，逻辑控制单元9的输入端连接误差放大信号，用以对误差放大信号与一第二基准电压Vref2进行比较，依据比较结果产生PWM/PFM切换信号。当小于第二基准电压Vref2，如0.4V基准电压时，进入PFM模式，当大于第二基准电压Vref2时，进入PWM模式。PFM也被称作“节电”模式。工作在节电模式下的转换器在轻负载电流条件下使用PFM模式，在较重负载电流条件下使用PWM模式。这种工作模式使转换器可以在宽泛的电流输出范围内均保持极高的效率。
控制单元还可以包括一过零检测电路7，过零检测电路7的输出端与PWM/PFM调制器1连接。
本发明的电压反馈信号Vfb通过反馈网络产生，反馈网络主要由一电阻分压电路形成，电阻分压电路包括预订数量且相互串联地连接于输出端Vout与接地端GND之间的分压电阻，分压电阻间相连接的点形成分压节点；电压反馈信号Vfb自预定的分压节点处引出。
一种具体实施例，充电控制支路上串联一N沟道MOS管Mn，放电控制支路上串联一P沟道MOS管Mp，P沟道MOS管Mp的衬底连接一控制信号BodySEL；一电容C连接于输出端Vout与接地端GND之间，输出端Vout与接地端GND之间还连接相互串联的电阻R1和电阻R2，电压反馈信号Vfb自电阻R1和电阻R2的连接节点处引出。
本发明可以于PWM/PFM切换信号的作用下改变输入电阻大小，用于BOOST电路时，于预定条件下减小电流的采样比例，使得负载突然增加时电流仍处于小的采样比例状态，从而使得输出电流增加，在短时间恢复后，电流采样电路的采样比例回到正常值，参照图6所示，本发明可以提高电路的瞬态响应，以确保系统稳定。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种电流采样电路，其特征在于，包括，
一电流检测正端和一电流检测负端；
一差分放大单元，设有第一输入端和第二输入端，所述第一输入端与所述电流检测负端之间连接第一输入电阻支路，所述第二输入端与所述电流检测正端连接第二输入电阻支路，所述第一输入电阻支路上连接一第一开关，所述第二输入电阻支路上连接一第二开关，所述第一开关和所述第二开关于一PWM/PFM切换信号的作用下导通或关断以改变输入电阻大小；
一运算单元，与所述差分放大单元的输出端连接，用于对所述差分放大单元的输出信号进行处理，以得到电流检测信号。
2.根据权利要求1所述的一种电流采样电路，其特征在于，所述第一输入电阻支路包括预订数量且相互串联地连接于所述第一输入端与所述电流检测负端之间的电阻，所述第一开关并联于至少一个所述电阻的两端于所述PWM/PFM切换信号的作用下导通或关断。
3.根据权利要求1所述的一种电流采样电路，其特征在于，所述第二输入电阻支路包括预订数量且相互串联地连接于所述第二输入端与所述电流检测正端之间的电阻，所述第二开关并联于至少一个所述电阻的两端于所述PWM/PFM切换信号的作用下导通或关断。
4.根据权利要求1所述的一种电流采样电路，其特征在于，所述第一开关和所述第二开关均采用传输门，所述传输门的控制端与所述PWM/PFM切换信号连接。
5.根据权利要求1所述的一种电流采样电路，其特征在于，所述差分放大单元包括，
第一MOS管，所述第一MOS管的栅极与漏极连接，源极连接一电源电压；
第二MOS管，所述第二MOS管的源极与所述第一输入电阻支路连接，漏极与所述第一MOS管的漏极连接；栅极连接一偏置信号；
第三MOS管，所述第三MOS管的栅极与所述第一MOS管的栅极连接，源极连接所述电源电压；
第四MOS管，所述第四MOS管的漏极与所述第三MOS管的漏极连接；源极与所述第二输入电阻支路连接，栅极与所述第二MOS管的栅极连接。
6.集成电流采样电路的BOOST电路，其特征在于，包括权利要求1至5任意一项所述的电流采样电路，还包括，
一设置有储能元件的工作电路，于一PWM调制信号或一PFM调制信号作用下控制所述工作电路于充电模式和放电模式之间交替切换；
一控制单元，用以根据一基准电压、一采样自所述BOOST电路的输出端的电压反馈信号及一采样自所述工作电路的电流检测信号产生所述PWM调制信号或所述PFM调制信号；所述电流检测信号通过所述电流采样电路产生。
7.根据权利要求6所述的集成电流采样电路的BOOST电路，其特征在于，所述控制单元包括，
一误差放大器，用于对所述基准电压与所述电压反馈信号进行比较，得到一误差放大信号；
一比较器，用于对所述误差放大信号与所述电流检测信号进行比较，产生一比较信号；
一时钟单元，用于产生时钟信号；
一PWM/PFM调制器，所述PWM/PFM调制器连接所述时钟信号，用于依据所述比较信号和所述时钟信号产生所述PWM调制信号或所述PFM调制信号。
8.根据权利要求6所述的集成电流采样电路的BOOST电路，其特征在于，所述工作电路包括，
一充电控制支路，连接于一交汇结点与一接地端之间；
一充放电支路，连接于一输入电压端与所述交汇结点之间，所述储能元件串联于所述充放电支路上；
一放电控制支路，连接于所述交汇结点与所述输出电压端之间；
所述工作电路于充电模式时，所述充电控制支路及所述充放电支路导通，所述放电控制支路断开，使所述输入电压端输入的电流对所述储能元件充电；
所述工作电路于放电模式时，所述放电控制支路及所述充放电支路导通，并控制所述充电控制支路断开，使所述储能元件对所述输出电压端放电。
9.根据权利要求6所述的集成电流采样电路的BOOST电路，其特征在于，所述电流检测信号通过一电流检测电路产生，所述电流检测电路包括，
一检测电阻，串联于所述电流检测电路上；
一电流采样单元，连接所述检测电阻的两端，用以检测流过所述检测电阻的电流；
一受所述PWM调制信号或所述PFM调制信号控制通断的检测控制开关，连接于所述电流检测电路上。
10.根据权利要求7所述的集成电流采样电路的BOOST电路，其特征在于，所述PWM/PFM切换信号通过一逻辑控制单元产生，所述逻辑控制单元的输入端连接所述误差放大信号，用以对所述误差放大信号与一第二基准电压进行比较，依据比较结果产生所述PWM/PFM切换信号。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |