CN107256059B - 一种高精确度负载检测电路及电源管理芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高精确度负载检测电路及电源管理芯片，包括设置于电源管理芯片内部的误差放大器以及用于与误差放大器共同检测外接负载改变情况的ADC处理芯片；该所述误差放大器的输出端与ADC处理芯片的一输入端相连；且所述ADC处理芯片对误差放大器的输出值进行处理，并直接输出对应电源管理芯片的负载变化状况；所述ADC处理芯片另一输入端输入对应电源系统中输入电压和输出电压之绝对差与相关系数的乘积数值；所述ADC处理芯片与对应电源系统的系统输出端相连,本申请电路结构设计简单，改善了传统的负载检测方式中需要额外增加PCB板面积的情况，节省了资源，且检测精确度高。
Description
[技术领域]
本发明涉及负载检测电路技术领域，尤其涉及一种检测精确度高、灵敏度好且制作成本低的高精确度负载检测电路及电源管理芯片。
[背景技术]
近些年来，随着人们生活水平的不断提高，诸多不同种类的充电设备也陆续出现，然而，在很多应用中，特别是手机充电设备，不仅需要检测有无负载，还需要检测负载的大小。由于实际检测过程中，一般负载检测都是在外部进行的，这样的情况下，就需要额外增加PCB板面积，带来成本和资源的双重负担，而且，使用效果不一定比较好。
针对上述问题，怎么才能通过具体设计，使得实际的产品不需要额外增加管脚和外面电路，或者可以从芯片本身入手进行改进，是本领域技术人员经常考虑的问题，也进行了大量的研发和实验，经过具体的改进和改善设计，也取得了较好的成绩。
[发明内容]
为克服现有技术所存在的问题，本发明提供一种检测精确度高、灵敏度好且制作成本低的高精确度负载检测电路及电源管理芯片。
本发明解决技术问题的方案是提供一种高精确度负载检测电路，包括设置于电源管理芯片内部的误差放大器以及用于与误差放大器共同检测外接负载改变情况的ADC处理芯片；该所述误差放大器的输出端与ADC处理芯片的一输入端相连；且所述ADC处理芯片对误差放大器的输出值进行处理，并直接输出对应电源管理芯片的负载变化状况；所述ADC处理芯片另一输入端输入对应电源系统中输入电压和输出电压之绝对差与相关系数的乘积数值；所述ADC处理芯片与对应电源系统的系统输出端相连。
一种电源管理芯片，包括上述的高精确度负载检测电路以及电压比较器、驱动器、N沟道mos管和P沟道mos管；所述EA放大器的正向输入端与基准电压Vref相连接，其输出端与电压比较器的其中一输入端相连接；所述电压比较器的输出端与驱动器的输入端相连；所述ADC处理芯片与EA放大器的输出端相连；所述P沟道mos管以及N沟道mos管的栅极与驱动器的输出端相连，P沟道mos管的漏极与N沟道mos管的源极相连；且所述电压比较器的另一输入端与P沟道mos管漏极同N沟道mos管源极的连接线相连；还包括第一电容、第一电感、第一电阻和第二电阻；所述第一电感的输入端与P沟道mos管的漏极以及N沟道mos管的源极相连；第一电感的输出端与第一电阻的输入端相连，该所述第一电阻与第二电阻串联设置，且所述EA放大器的Vfb反向输入端与第一电阻和第二电阻的连接线相连；所述第一电容的输入端与第一电感的输出端以及第一电阻的输入端相连。
优选地，所述N沟道mos管的漏极接公共地，第一电容的输出端接公共地，第二电阻的一端与第一电阻以及EA放大器的Vfb反向输入端相连，另一端接公共地。
优选地，所述电压比较器的输入端与P沟道mos管漏极同N沟道mos管源极的连接线之间设置有采用电流单元以及斜坡补偿单元。
与现有技术相比，本发明一种高精确度负载检测电路及电源管理芯片通过同时设置EA放大器、电压比较器、驱动器、N沟道mos管、P沟道mos管以及用于进行系统输出电压与输入电压的差值检测的ADC处理芯片，且利用ADC系统进行系统输出电压与输入电压的差值检测，进而确定EA放大器的输出电压的大小，最终达到通过ADC处理芯片进行负载大小的度量的效果，电路结构设计简单，改善了传统的负载检测方式中需要额外增加PCB板面积的情况，节省了资源，且检测精确度高。
[附图说明]
图1是本发明一种高精确度负载检测电路的电路连接示意图。
图2是本发明一种电源管理芯片的电路连接示意图。
图3是本发明中EA放大器输出电压与采样电流的对应关系图。
[具体实施方式]
为使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定此发明。
请参阅图1至图3，本发明一种高精确度负载检测电路包括设置于电源管理芯片内部的误差放大器以及用于与误差放大器共同检测外接负载改变情况的ADC处理芯片；该所述误差放大器的输出端与ADC处理芯片的一输入端相连；且所述ADC处理芯片对误差放大器的输出值进行处理，并直接输出对应电源管理芯片的负载变化状况；所述ADC处理芯片另一输入端输入对应电源系统中输入电压和输出电压之绝对差与相关系数的乘积数值(β*Ivout-vinI)；所述ADC处理芯片与对应电源系统的系统输出端相连。
本发明一种电源管理芯片，包括上述的高精确度负载检测电路以及电压比较器、驱动器、N沟道mos管和P沟道mos管；所述EA放大器的正向输入端与基准电压Vref相连接，其输出端与电压比较器的其中一输入端相连接；所述电压比较器的输出端与驱动器的输入端相连；所述ADC处理芯片与EA放大器的输出端相连；所述P沟道mos管以及N沟道mos管的栅极与驱动器的输出端相连，P沟道mos管的漏极与N沟道mos管的源极相连；且所述电压比较器的另一输入端与P沟道mos管漏极同N沟道mos管源极的连接线相连；还包括第一电容、第一电感、第一电阻和第二电阻；所述第一电感的输入端与P沟道mos管的漏极以及N沟道mos管的源极相连；第一电感的输出端与第一电阻的输入端相连，该所述第一电阻与第二电阻串联设置，且所述EA放大器的Vfb反向输入端与第一电阻和第二电阻的连接线相连；所述第一电容的输入端与第一电感的输出端以及第一电阻的输入端相连。
优选地，所述N沟道mos管的漏极接公共地，第一电容的输出端接公共地，第二电阻的一端与第一电阻以及EA放大器的Vfb反向输入端相连，另一端接公共地。
优选地，所述电压比较器的输入端与P沟道mos管漏极同N沟道mos管源极的连接线之间设置有采用电流单元以及斜坡补偿单元。
本申请通过同时设置EA放大器、电压比较器、驱动器、N沟道mos管、P沟道mos管以及用于进行系统输出电压与输入电压的差值检测的ADC处理芯片，且利用ADC系统进行系统输出电压与输入电压的差值检测，进而确定EA放大器的输出电压的大小，最终达到通过ADC处理芯片进行负载大小的度量的效果，电路结构设计简单，改善了传统的负载检测方式中需要额外增加PCB板面积的情况，节省了资源，且检测精确度高。
一般的DCDC电源芯片都是通过EA放大器的反馈以及固定的时钟频率来输出一个与输入输出相关的占空比，以达到输出为设定值的目的，实际运行过程中，只要输入输出电压固定，占空比就不变。
负载的变化直接影响到电流反馈端的直流值，在输入输出固定的情况下，负载越大，电流反馈端的电压值就需要越大，基于此，如果要输出同样占空比，则EA放大器输出的电压就需要越大。所以通过EA放大器输出的电压即可实现判断负载的大小，当负载跳变的时候，EA放大器的输出会跳变，由此输出到ADC中，可以通过ADC的输出看到系统的负载发生变化。
DC-DC电源芯片是一个能量转换的过程，假定系统的转换率100％，那么Vin*Iin＝Vout*Iout，在Vout和Iin固定的情况下，Vin越高，输入的电流就越低，因此在不同的Vin情况下，对轻载和重负载的定义还有所不同，为了适应不同Vin的条件，检测出的负载是一样的。即可以在ADC系统中采样Vout-Vin的绝对差值，实现对负载大小的判断。
DC-DC电源芯片中的BOOST电路也可以像上述关于BUCK电路的描述一样应用该负载检测电路来进行相关检测。且该负载检测可以用到其他类型DC-DC电源芯片、AC-DC电源芯片中有EA放大器的电路。
与现有技术相比，本发明一种高精确度负载检测电路及电源管理芯片通过同时设置EA放大器、电压比较器、驱动器、N沟道mos管、P沟道mos管以及用于进行系统输出电压与输入电压的差值检测的ADC处理芯片，且利用ADC系统进行系统输出电压与输入电压的差值检测，进而确定EA放大器的输出电压的大小，最终达到通过ADC处理芯片进行负载大小的度量的效果，电路结构设计简单，改善了传统的负载检测方式中需要额外增加PCB板面积的情况，节省了资源，且检测精确度高。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (3)
1.一种高精确度负载检测电路，其特征在于：包括设置于电源管理芯片内部的误差放大器以及用于与误差放大器共同检测外接负载改变情况的ADC处理芯片；该误差放大器的输出端与ADC处理芯片的一输入端相连；且所述ADC处理芯片对误差放大器的输出值进行处理，并直接输出对应电源管理芯片的负载变化状况；所述ADC处理芯片另一输入端输入对应电源系统中输入电压和输出电压之绝对差与相关系数的乘积数值；所述ADC处理芯片与对应电源系统的系统输出端相连；所述误差放大器的正向输入端与基准电压相连接，误差放大器的反向输入端与输出电压的反馈电压相连接。
2.一种电源管理芯片，其特征在于：包括如权利要求1所述的高精确度负载检测电路以及电压比较器、驱动器、N沟道mos管和P沟道mos管；所述误差放大器的正向输入端与基准电压Vref相连接，其输出端与电压比较器的其中一输入端相连接；所述电压比较器的输出端与驱动器的输入端相连；所述ADC处理芯片与误差放大器的输出端相连；所述P沟道mos管以及N沟道mos管的栅极与驱动器的输出端相连，P沟道mos管的漏极与N沟道mos管的漏极相连；且所述电压比较器的另一输入端与P沟道mos管漏极同N沟道mos管漏极的连接线相连；还包括第一电容、第一电感、第一电阻和第二电阻；所述第一电感的输入端与P沟道mos管的漏极以及N沟道mos管的漏极相连；第一电感的输出端与第一电阻的输入端相连，该所述第一电阻与第二电阻串联设置，且所述误差放大器的反向输入端与第一电阻和第二电阻的连接线相连；所述第一电容的输入端与第一电感的输出端以及第一电阻的输入端相连；所述N沟道mos管的源极接公共地，第一电容的输出端接公共地，第二电阻的一端与第一电阻以及误差放大器的反向输入端相连，另一端接公共地。
3.如权利要求2所述的一种电源管理芯片，其特征在于：所述电压比较器的输入端与P沟道mos管漏极同N沟道mos管漏极的连接线之间设置有采样电流单元以及斜坡补偿单元。
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