CN108475982A - 一种开关电源电路及开关电源电流检测方法 - Google Patents

一种开关电源电路及开关电源电流检测方法 Download PDF

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Abstract

一种开关电源电路(100)。所述开关电源电路(100)包括：开关电源控制电路(101)，负载切换电路(102)以及负载电流检测电路(103)；负载切换电路(102)包括目标负载；开关电源控制电路(101)包括电源负载；开关电源控制电路(101)与负载切换电路(102)连接；负载电流检测电路(103)与负载切换电路(102)连接；负载切换电路(102)用于将目标负载合入电源负载；负载电流检测电路(103)用于检测目标负载对应的电压值；开关电源控制电路(101)用于检测第一检测电流值及第二检测电流值；开关电源控制电路(101)还用于根据目标负载对应的电压值计算目标负载对应的电流值，并将目标负载对应的电流值调节至目标电流值；开关电源控制电路(101)还用于确定第二检测电流值与第一检测电流值的差值为目标电流值对应的检测值。

Description

一种开关电源电路及开关电源电流检测方法 技术领域
本发明涉及电子领域，尤其涉及一种开关电源电路及开关电源电流检测方法。
背景技术
功耗对于智能手机而言是一个非常重要的指标，由于开关电源电路的电源转换效率高，在智能手机的电源管理电路中得到了广泛应用。在实际的使用过程中，用户期望精确获得各个开关电源负载的耗流，为系统电源管理提供数据支持。
现有技术对开关电源电流的检测一般通过测量各个开关电源的开关管的导通压降，根据开关管的导通阻抗，计算得到开关电源负载的耗流。
由于开关管导通时其阻抗受到工作电压，温度因素的影响较大，因此这种方法的检测精度较差。
发明内容
本发明实施例提供了一种开关电源电路及开关电源电流检测方法，可以减少检测误差，提升电流检测的精度。
有鉴于此，本发明实施例第一方面提供了一种开关电源电路，该开关电源电路包括：开关电源控制电路，负载切换电路以及负载电流检测电路；负载切换电路包括目标负载；开关电源控制电路包括电源负载；
开关电源控制电路与负载切换电路连接；负载电流检测电路与负载切换电路连接；
负载切换电路用于将目标负载合入电源负载；
负载电流检测电路用于检测目标负载对应的电压值；
开关电源控制电路用于检测第一检测电流值及第二检测电流值，第一检测电流值为电源负载处于休眠状态且目标负载处于高阻状态时开关电源电路对应的电流值，第二检测电流值为电源负载处于休眠状态且目标负载对应的电流值等于目标电流值时开关电源电路对应的电流值；
开关电源控制电路还用于根据目标负载对应的电压值计算目标负载对应的电流值，并将目标负载对应的电流值调节至目标电流值；
开关电源控制电路还用于确定第二检测电流值与第一检测电流值的差值为目标电流值对应的检测值。
需要说明的是，本发明实施例中电源负载指的是原开关电源电路中的负载，目标负载是新增的负载切换电路中的高精度负载，目标负载与电源负载并联。
本发明实施例提供了一种开关电源电路，包括开关电源控制电路，负载切换电路以及负载电流检测电路，其中负载切换电路包括目标负载，开关电源控制电路包括电源负载，负载切换电路连接与开关电源控制电路及负载电流检测电路连接，负载切换电路将目标负载合入电源负载，负载电流检测电路检测目标负载对应的电压值，开关电源控制电路根据目标负载的电压值计算其电流值，并将其电流值调节至目标电流值，将记录的第一检测电流值和第二检测电流值，即电源负载处于休眠状态且目标负载处于高阻状态时开关电源电路对应的电流值和目标负载对应的电流值等于目标电流值时开关电源电路对应的电流值，这两者之间的差值作为目标电流值对应的检测值。本发明实施例在原有开关电源电路的基础上，合入了高精度的目标负载，将高精度的目标负载代替原有电源负载，增加了高精度的负载电流检测电路，将该电路检测的数据作为参考，对原有开关电源电路检测的数据进行校准，以减少检测误差，提升电流检测的精度。
结合本发明实施例的第一方面，在本发明实施例第一方面的第一种实现方式中，负载切换电路还包括数字模拟转换器DAC、NMOS晶体管及串行外设接口SPI；
开关电源控制电路与负载电流检测电路通过SPI与负载切换电路连接；
DAC的一端接SPI，DAC的另一端接NMOS晶体管的栅极，NMOS晶体管的漏极接目标负载，NMOS晶体管的源极接地端；
开关电源控制电路还用于控制DAC的输出端电压，输出端电压用于控制NMOS晶体管的栅极电压，栅极电压用于调节NMOS晶体管的导通阻抗，导通阻抗用于调节目标负载的电流值。
本发明实施例提供了一种负载切换电路的具体组成，提高了方案的可实现性。
结合本发明实施例的第一方面的第一种实现方式，在本发明实施例第一方面的第二种实现方式中，负载切换电路还包括维持电平电阻，维持电平电阻用于给NMOS晶体管维持固定的电平，维持电平电阻的一端接NMOS晶体管的栅极，维持电平电阻的另一端接地端。
本发明实施例提供了一种维持负载切换电路中NMPS晶体管的固定电平的方式，提高了方案的可实现性。
结合本发明实施例的第一方面，在本发明实施例第一方面的第三种实现方式中，负载电流检测电路包括：差分放大电路，第一反向比例放大电路，增益调节电路，电压跟随电路，第二反向比例放大电路以及模数转换器ADC；
差分放大电路的输入端与目标负载连接，差分放大电路的输出端与第一反向比例放大电路及增益调节电路连接；
电压跟随电路与第一反向比例放大电路及第二反向比例放大电路连接；
差分放大电路对应的放大比例为1:1；第二方向比例放大电路对应的放大比例为1:1；
第一反向比例放大电路用于放大差分放大电路的第一输出电压，第一反向比例放大电路对应的放大比例为目标值；
电压跟随电路用于将第一输出电压进行缓冲；
增益调节电路用于调节目标值；
ADC用于采样第二反向比例放大电路的输出端电压和增益调节电路的输出端电压，第二反向比例放大电路的输出端电压用于确定目标负载对应的电压值，增益调节电路的输出端电压为目标值的调节系数。
本发明实施例中的负载电流检测电路通过多个放大电路对目标负载的电压进行处理，减少噪声、温度等因素对电压检测的影响，提高了检测的精度。
结合本发明实施例第一方面的第三种实现方式，在本发明实施例第一方面的第四种实现方式中，差分放大电路包括第一运算放大器A1；第一反向比例放大电路包括第二运算放大器A2，第一电阻R1，第二电阻R2，第三电阻R3，第四电阻R4、第五电阻R5及PMOS晶体管T2；增益调节电路包括第三运算放大器A3，R5及T2；电压跟随电路包括第四运算放大器A4；第二反向比例放大电路包括第五运算放大器A5，第六电阻R6，第七电阻R7及第八电阻R8；
A1的正向输入端连接目标负载的一端，A1的反向输入端连接目标负载的另一端，A1的输出端接R2的一端，R2的另一端接A2的反向输入端及R3的一端，R3的另一端接R4的一端，R4的另一端接A2的输出端，A2的正向输入端接R1的一端，R1的另一端接地端；
A3的反向输入端接基准电压，A3的正向输入端接A1的输出端，A3的输出端接T2的栅极，T2的漏极接R3及R4之间的中间节点，T2的源极接R5的一端，R5的另一端接地端；
A4的正向输入端接A2的输出端，A4的反向输入端接A4的输出端；
A5的反向输入端接R7的一端及R8的一端，R7的另一端接A4的输出端，R8的另一端接A5的输出端，A5的正向输入端接R6的一端，R6的另一端接地端；
ADC的一端接A5的输出端及A3的输出端，ADC的另一端接负载切换电路。
本发明实施例提供了一种负载电流检测电路的具体构成，提高了方案的可实现性。
结合本发明实施例第一方面的第四种实现方式，在本发明实施例第一方面的第五种实现方式中，R1至R8对应的精度为百分之一。
结合本发明实施例第一方面、第一方面的第一至第五种实现方式，在本发明实施例的第六种实现方式中，目标负载对应的精度为百分之一。
结合本发明实施例第一方面、第一方面的第一至第五种实现方式，在本发明实施例的第七种实现方式中，目标负载的阻值为0.5欧姆。
本发明实施例的第二方面提供了一种电源电流检测方法，该方法包括：
开关电源电路首先确定待校准的电流值，即目标电流值。开关电源电路将目标负载设置为高阻状态，并将电源负载设置为休眠状态，记录此时开关电源电路对应的电流值，即第一电流值。然后开关电源电路将目标负载设置为工作状态，并检测此时目标负载对应的电压值，根据该电压值计算目标负载对应的电流值。当目标负载对应的电流值不等于目标电流值时，开关电源电路将目标负载对应的电流值调节至目标电流值；当目标负载对应的电流值等于目标电流值时，开关电源电路记录此时检测到的开关电源电路对应的电流值，即第二检测电流值。最后，开关电源电路将第二检测电流值与第一检测电流值的差值作 为目标电流值对应的检测值，即以后当开关电源电路检测到开关电源电路的电流值为该差值时，对应的开关电源电路的实际电流值为目标值。
本发明实施例提供了一种开关电源电路，包括开关电源控制电路，负载切换电路以及负载电流检测电路，其中负载切换电路包括目标负载，开关电源控制电路包括电源负载，负载切换电路连接与开关电源控制电路及负载电流检测电路连接，负载切换电路将目标负载合入电源负载，负载电流检测电路检测目标负载对应的电压值，开关电源控制电路根据目标负载的电压值计算其电流值，并将其电流值调节至目标电流值，将记录的第一检测电流值和第二检测电流值，即电源负载处于休眠状态且目标负载处于高阻状态时开关电源电路对应的电流值和目标负载对应的电流值等于目标电流值时开关电源电路对应的电流值，这两者之间的差值作为目标电流值对应的检测值。本发明实施例在原有开关电源电路的基础上，合入了高精度的目标负载，将高精度的目标负载代替原有电源负载，增加了高精度的负载电流检测电路，将该电路检测的数据作为参考，对原有开关电源电路检测的数据进行校准，以减少检测误差，提升电流检测的精度。
结合本发明实施例的第二方面，在本发明实施例第二方面的第一种实现方式中，开关电源电路确定第二检测电流值与第一检测电流值的差值为目标电流值对应的检测值之后，开关电源电路将目标负载设置成高阻状态，将电源负载设置为工作状态。
本发明实施例中开关电源电路将待校准的电流值校准完成后，可以将目标负载设置为高阻状态，能够避免对开关电源控制电路的影响。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
本发明实施例提供了一种开关电源电路，包括开关电源控制电路，负载切换电路以及负载电流检测电路，其中负载切换电路包括目标负载，开关电源控制电路包括电源负载，负载切换电路连接与开关电源控制电路及负载电流检测电路连接，负载切换电路将目标负载合入电源负载，负载电流检测电路检测目标负载对应的电压值，开关电源控制电路根据目标负载的电压值计算其电流值，并将其电流值调节至目标电流值，将记录的第一检测电流值和第二检测电流值，即电源负载处于休眠状态且目标负载处于高阻状态时开关电源电路对应 的电流值和目标负载对应的电流值等于目标电流值时开关电源电路对应的电流值，这两者之间的差值作为目标电流值对应的检测值。本发明实施例在原有开关电源电路的基础上，合入了高精度的目标负载，将高精度的目标负载代替原有电源负载，增加了高精度的负载电流检测电路，将该电路检测的数据作为参考，对原有开关电源电路检测的数据进行校准，以减少检测误差，提升电流检测的精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例中开关电源电路的一个实施例示意图；
图2是本发明实施例中开关电源电路中负载切换电路的一个实施例示意图；
图3是本发明实施例中开关电源电路中负载电流检测电路的一个实施例示意图；
图4是本发明实施例中开关电源电流检测方法的一个实施例示意图。
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，本领域技术人员在没有做出创造性劳动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。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对 于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
应理解，本发明实施例中的开关电源电路是在现有技术的开关电源电路的基础上，增加了相关的功能电路并对原开关电源电路的功能作了适应性的改进。为了更好的理解本发明实施例中的开关电源电路，下面对现有技术中的开关电源电路进行介绍。开关电源电路大致由主电路、控制电路、检测电路、辅助电源四大部份组成。
1、主电路
冲击电流限幅：限制接通电源瞬间输入侧的冲击电流。
输入滤波器：其作用是过滤电网存在的杂波及阻碍本机产生的杂波反馈回电网。
整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电。
逆变：将整流后的直流电变为高频交流电，这是高频开关电源的核心部分。
输出整流与滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。
2、控制电路
一方面从输出端取样，与设定值进行比较，然后去控制逆变器，改变其脉宽或脉频，使输出稳定，另一方面，根据测试电路提供的数据，经保护电路鉴别，提供控制电路对电源进行各种保护措施。
3、检测电路
提供保护电路中正在运行中各种参数和各种仪表数据。
4、辅助电源
实现电源的软件(远程)启动，为保护电路和控制电路(PWM等芯片)工作供电。
基于上述背景，本发明实施例提供了一种开关电源电路及开关电源电流检测方法，能够减少检测误差，提升电流检测的精度。
请参阅图1，本发明实施例中开关电源电路的一个实施例，本发明实施例中开关电源电路100包括：开关电源控制电路101，负载切换电路102以及负载电流检测电路103；
其中，负载切换电路102包括目标负载；开关电源控制电路101包括电源负载；
开关电源控制电路101与负载切换电路102连接，负载电流检测电路103与负载切换电路连接102；
负载切换电路102用于将目标负载合入电源负载；
负载电流检测电路103用于检测目标负载对应的电压值；
开关电源控制电路101用于检测第一检测电流值及第二检测电流值，其中，第一检测电流值为电源负载1011处于休眠状态且目标负载、处于高阻状态时开关电源电路100对应的电流值，第二检测电流值为电源负载1011处于休眠状态且目标负载对应的电流值等于目标电流值时开关电源电路100对应的电流值；
开关电源控制电路101还用于根据目标负载对应的电压值计算目标负载对应的电流值，并将目标负载对应的电流值调节为该目标电流值；
开关电源控制电路101还用于确定第二检测电流值与第一检测电流值的差值为目标电流值对应的检测值。
本发明实施例中开关电源控制电路101首先将电源负载1011设置为休眠状态，将目标负载调节至高阻状态，检测并记录此时电源电路100对应的电流值，即第一检测电流值，随后开关电源控制电路101调节目标负载，使其处于非高阻状态，与此同时开关电源控制电路101控制负载电流检测电路103检测目标负载对应的电压值，然后获取该电压值，根据该电压值和目标负载的阻值计算目标负载对应的电流值，再判断该电流值是否等于目标电流值，若等于，则检测并记录此时电源电路100对应的电流值，即第二检测电流值，若不等于，则再调节目标负载，使得电源电路100对应的电流值等于目标电流值。最后开关电源控制电路101将第二检测电流值与第一检测电流值的差值作为目标电流值对应的检测值，也就是当开关电源控制电路检测到电源电路100的电流值为目第二检测电流值与第一检测电流值的差值时，对应的电源电路100的实际电流值为目标电流值。
需要说明的是，本发明实施例中电源负载1011指的是原开关电源电路中的负载，目标负载是新增的负载切换电路102中的高精度负载，目标负载与电源负载1011并联。
本发明实施例提供了一种开关电源电路，包括开关电源控制电路，负载切 换电路以及负载电流检测电路，其中负载切换电路包括目标负载，开关电源控制电路包括电源负载，负载切换电路连接与开关电源控制电路及负载电流检测电路连接，负载切换电路将目标负载合入电源负载，负载电流检测电路检测目标负载对应的电压值，开关电源控制电路根据目标负载的电压值计算其电流值，并将其电流值调节至目标电流值，将记录的第一检测电流值和第二检测电流值，即电源负载处于休眠状态且目标负载处于高阻状态时开关电源电路对应的电流值和目标负载对应的电流值等于目标电流值时开关电源电路对应的电流值，这两者之间的差值作为目标电流值对应的检测值。本发明实施例在原有开关电源电路的基础上，合入了高精度的目标负载，将高精度的目标负载代替原有电源负载，增加了高精度的负载电流检测电路，将该电路检测的数据作为参考，对原有开关电源电路检测的数据进行校准，以减少检测误差，提升电流检测的精度。
基于上述图1对应的实施例，负载切换电路可以有多种结构，下面以其中一种作为例子对本发明实施例中的负载切换电路进行说明，请参阅图2，本发明实施例中负载切换电路102的一个结构示意图，本发明实施例中负载切换电路102包括：目标负载Rx、数字模拟转换器(Digital to analog converter，DAC)、N型金属氧化物半导体(N-Metal-Oxide-Semiconductor，NMOS)晶体管T1和串行外设接口(Serial Peripheral Interface，SPI)；
SPI用于与开关电源控制电路及负载电流检测电路连接；
DAC的一端连接SPI，另一端连接NMOS晶体管的栅极，而NMOS晶体管的漏极连接目标负载Rx，源极连接地端；
基于上述负载切换电路102的结构，本发明实施例中，开关电源控制电路101还用于控制DAC的输出端电压，该输出端电压用于控制NMOS晶体管T1的栅极电压，该栅极电压用于调节NMOS晶体管T1的导通阻抗，该导通阻抗用于调节目标负载Rx的电流值。也就是说开关电源控制电路101通过控制DAC的输出电压实现对目标负载的电流值的调节。
具体地，当DAC的输出电压为0伏时，NMOS晶体管T1截止，目标负载Rx没有电流流过，即对应的电流值为0；当DAC的输出电压大于NMOS晶体管T1的开启电压时，NMOS晶体管T1饱和导通，导通阻抗小于20毫欧姆，此时 流过目标负载Rx的电流由目标负载的阻值决定；当DAC输出的电压在0伏和开启电压之间时，NMOS晶体管T1的导通阻抗从20毫欧姆到几百K欧姆之间变化。
可选地，负载切换电路102还可以包括维持电平电阻R0，维持电平电阻R0用于给NMOS晶体管T1维持固定的电平，该维持电平电阻R0的一端连接NMOS晶体管T1的栅极，另一端连接地端。
需要说明的是，本发明实施例中目标负载的阻值可以为0.5欧姆，也可以为其他阻值，具体此处不作限定，目标负载是高精度负载，其精度具体可以为1％，也可以是其他值，具体此处也不作限定。而维持电平电阻的阻值可以为47K欧姆，也可以为其他阻值，具体此处不作限定。
本发明实施例提供了一种负载切换电路的具体结构，提高了方案的可实现性。
基于上述图1对应的实施例，负载电流检测电路可以有多种结构，下面以其中一种作为例子对本发明实施例中的负载电流检测电路进行说明，请参阅图3，负载电流检测电路的一个结构示意图，本发明实施例中负载电流检测电路103包括：差分放大电路1031，第一反向比例放大电路1032，增益调节电路1033，电压跟随电路1034，第二反向比例放大电路1035以及模数转换器(Analog-to-Digital Converter，ADC)；
差分放大电路1031的输入端与目标负载Rx连接，差分放大电路的输出端与第一反向比例放大电路1032及增益调节电路1033连接；
电压跟随电路1034与第一反向比例放大电路1032及第二反向比例放大电路1035连接；
差分放大电路1031和第二反向比例放大电路1035对应的放大比例均为1:1，用于减小温度、噪声等因素对电路的影响。
第一反向比例放大电路1032用于放大差分放大电路1031的第一输出电压，第一反向比例放大电路1032对应的放大比例为目标值；
电压跟随电路1034用于将该第一输出电压进行缓冲；
增益调节电路1033用于调节该目标值；
ADC用于采样第二反向比例放大电路1035的输出端电压和增益调节电路 1033的输出端电压，其中，第二反向比例放大电路1035的输出端电压用于确定目标负载Rx对应的电压值，增益调节电路1033的输出端电压作为目标值的调节系数。
具体地，差分放大电路1031包括第一运算放大器A1，第一反向比例放大电路包括1032包括第二运算放大器A2，第一电阻R1，第二电阻R2，第三电阻R3，第四电阻R4、第五电阻R5及P沟道金属氧化物半导体(positive channel Metal Oxide Semiconductor，PMOS)晶体管T2；增益调节电路1033包括第三运算放大器A3，R5及T2；电压跟随电路1034包括第四运算放大器A4；第二反向比例放大1035电路包括第五运算放大器A5，第六电阻R6，第七电阻R7及第八电阻R8；
A1的正向输入端连接目标负载的一端，A1的反向输入端连接目标负载的另一端，A1的输出端接R2的一端，R2的另一端接A2的反向输入端及R3的一端，R3的另一端接R4的一端，R4的另一端接A2的输出端，A2的正向输入端接R1的一端，R1的另一端接地端；
A3的反向输入端接基准电压，A3的正向输入端接A1的输出端，A3的输出端接T2的栅极，T2的漏极接R3及R4之间的中间节点，T2的源极接R5的一端，R5的另一端接地端；
A4的正向输入端接A2的输出端，A4的反向输入端接A4的输出端；
A5的反向输入端接R7的一端及R8的一端，R7的另一端接A4的输出端，R8的另一端接A5的输出端，A5的正向输入端接R6的一端，R6的另一端接地端；
ADC的一端接A5的输出端及A3的输出端，ADC的另一端接负载切换电路。
基于上述电路连接，第一反向比例放大电路1032对应的放大比例为目标值为其中，RT2为T2的阻抗。当V1＜Vref时，V3是高电平，T2截止，则目标值为当V1＜Vref时，V3是低电平时，T2饱和导通，由于T2饱和导通时阻抗在毫欧姆量级，故目标值为V1为A1的输出电压，V3为A3的入电压，Vref为基准电压。
需要说明的是，本发明实施例中R1至R8为高精度电阻，对应的精度可以为1％，也可以为其他值，具体此处不作限定。R1至R8的电阻值一般为K欧姆量级，具体根据其在电路中的作用设定，此处不作限定。
应理解，上述结构组成仅为一个示例，差分放大电路1031，第一反向比例放大电路1032，增益调节电路1033，电压跟随电路1034，第二反向比例放大电路1035还可以由其他元器件组合构成，具体此处不作限定。
本发明实施例中负载电流检测电路103的检测精度由ADC的参数，R1至R8的阻值以及Rx的阻值决定。下面以一具体例子对本发明实施例中负载电流检测电路103的检测精度进行说明：
流检测电路103中的R1＝R3＝R4＝10Kohm，R2＝20Kohm，R5＝1.25Kohm，Vref＝50mV，ADC位宽12位，精度为1/4096，输入量程为0至4.2V，分辨率为1.02mV。目标负载Rx＝0.5ohm，电源负载在1A至1毫安范围内，待检测的开关电源电路的输出电压为1.0V。
当流过Rx的电流小于100mA时，其压降小于50mV(即V1＜Vref)，A3输出低电平(即V3为低电平)，则A2的放大比例(即目标值)为当流过Rx的电流大于100mA时，其压降大于50mV(即V1＞Vref)，A3输出高电平(即V3为高电平)，则A2的放大比例(即目标值)为
也就是说，当Rx流过的电流大于100mA时，ADC通过采样得到的A5的输出端电压即Rx对应的电压值，ADC的分辨率为1.02mV，即可以检测的电流精度是2.04mA。
当Rx流过的电流小于100mA时，ADC通过采样得到的A5的输出端电压是Rx对应的电压值的五倍，ADC的分辨率为1.02mV，即可以检测的电流精度 是0.41mA。
由于Rx＝0.5ohm，开关电源电路的输出电压为1.0V，因此可检测的最大电流为2A，即在100mA和2A的范围内，电流检测精度为2.04mA，达到约2％。在0到100mA的范围内，电流检测精度为0.41mA。
本发明实施例提供了几种高精度的负载电流检测电路，提高了方案的可实现性。
上面介绍了本发明实施例中的开关电源电路，下面介绍本发明实施例中的电源电流检测方法，请参阅图4，本发明实施例中开关电源电流检测方法的一个实施例包括：
401、开关电源电路确定目标电流值；
本发明实施例中，开关电源电路由开关电源控制电路、负载切换电路及负载电流检测电路组成，当开关电源电路需要对检测的电流值进行校准时，先通过开关电源控制电路确定待校准的电流值，即目标电流值。
402、开关电源电路将目标负载设置为高阻状态，将电源负载设置为休眠状态，记录开关电源电路对应的第一检测电流值；
确定目标电流值后，开关电源控制电路将负载切换电路中的目标负载调节至高阻状态，同时，将开关电源控制电路中的电源负载设置为休眠状态，检测并记录此时检测到的开关电源电路对应的电流值，即第一检测电流值。
403、开关电源电路将目标负载设置为工作状态，并检测该目标负载对应的电压值；
记录第一检测电流值后，开关电源控制电路将负载切换电路中的目标负载调节非高阻状态，即设置为工作状态。当目标负载处于工作状态时，开关电源控制电路控制负载电流检测电路检测目标负载对应的电压值。具体地，负载电流检测电路是一种高精度检测电路，其检测出来的电压值精度较高，具体的精度值与其电路组成相关。
404、开关电源电路根据该电压值计算该目标负载对应的电流值；
开关电源控制电路获取负载电流检测电路检测到的电压值，并根据该电压值及目标负载的阻值计算该目标负载对应的电流值。
405、开关电源电路判断该目标负载对应的电流值是否等于目标电流值，若否，则执行步骤406，若是，则执行步骤407；
406、开关电源电路将目标负载对应的电流值调节至目标电流值，并执行步骤407；
当目标负载对应的电流值不等于目标电流值时，开关电源控制电路将该目标负载对应的电流值调节至目标电流值。具体地，开关电源控制电路可以通过调节目标负载的阻抗来调节目标负载的电流值，还可以通过其他方式，具体此处不作限定。
407、开关电源电路记录开关电源电路对应的第二检测电流值；
当目标负载对应的电流值等于目标电流值时，开关电源控制电路记录此时检测到的开关电源电路对应的电流值，即第二检测电流值。
408、开关电源电路确定该第二检测电流值与第一检测电流值的差值为该目标电流值对应的检测值。
开关电源控制电路计算第二检测电流值与第一检测电流值的差值，并将这个差值作为该目标电流值对应的检测值，即当开关电源控制电路检测到电源电路的电流值为该差值时，对应的电源电路的实际电流值为目标电流值。
需要说明的是，开关电源电路确定第二检测电流值与第一检测电流值的差值为目标电流值对应的检测值，即完成目标电流值的校准后，可以将目标负载设置为高阻状态，将电源负载设置为工作状态，由于目标负载与电源负载并联并且校准完成后目标负载能够处于高阻状态，因此不会影响电源负载的正常工作。开关电源电路完成目标电流值的校准后，也可以继续校准下一个电流值，还可以执行其他操作，具体此处不作限定。
本发明实施例提供了一种开关电源电路，包括开关电源控制电路，负载切换电路以及负载电流检测电路，其中负载切换电路包括目标负载，开关电源控制电路包括电源负载，负载切换电路连接与开关电源控制电路及负载电流检测电路连接，负载切换电路将目标负载合入电源负载，负载电流检测电路检测目标负载对应的电压值，开关电源控制电路根据目标负载的电压值计算其电流值，并将其电流值调节至目标电流值，将记录的第一检测电流值和第二检测电流值，即电源负载处于休眠状态且目标负载处于高阻状态时开关电源电路对应 的电流值和目标负载对应的电流值等于目标电流值时开关电源电路对应的电流值，这两者之间的差值作为目标电流值对应的检测值。本发明实施例在原有开关电源电路的基础上，合入了高精度的目标负载，将高精度的目标负载代替原有电源负载，增加了高精度的负载电流检测电路，将该电路检测的数据作为参考，对原有开关电源电路检测的数据进行校准，以减少检测误差，提升电流检测的精度。
为了便于理解，下面以一实际应用场景对本发明实施例中的开关电源电流检测方法进行说明：
待检测开关电源电路的输出电压为1.0V，电源负载最大电流为2A，目标负载阻值为0.5欧姆，500mA为待校准电流。需要进行校准时，让电源负载进入休眠状态，并将目标负载设置为高阻状态，此时电源负载耗电在1至2mA量级，开关电源控制电路记录此时检测到的开关电源电路的电流数据1.2mA(第一检测电流值)。开关电源控制电路将目标负载设置为工作状态，并控制负载电流检测电路检测目标负载对应的电压值，根据该电压值以及目标负载的阻值计算目标负载的电流值，如果该电流值不等于500mA，则调节目标负载的阻抗直到目标负载对应的电流值为500mA，由于这个500mA是经过负载电流检测电路中ADC校准过的电流，开关电源控制电路记录此时检测到的开关电源电路的电流数据510mA(第二检测电流值)，以510-1.2＝508.8mA为基准，这个数据就是经过校准的500mA负载数据，后续应用以此数据作为500mA电流检测的标准。检测结束后，让负载切换电路进入高阻状态，对开关电源控制电路不会有影响。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直 接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：Read-Only Memory，英文缩写：ROM)、随机存取存储器(英文全称：Random Access Memory，英文缩写：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

  1. 一种开关电源电路，其特征在于，所述开关电源电路包括：开关电源控制电路，负载切换电路以及负载电流检测电路；所述负载切换电路包括目标负载；所述开关电源控制电路包括电源负载；
    所述开关电源控制电路与所述负载切换电路连接；所述负载电流检测电路与所述负载切换电路连接；
    所述负载切换电路用于将所述目标负载合入所述电源负载；
    所述负载电流检测电路用于检测所述目标负载对应的电压值；
    所述开关电源控制电路用于检测第一检测电流值及第二检测电流值，所述第一检测电流值为所述电源负载处于休眠状态且所述目标负载处于高阻状态时所述开关电源电路对应的电流值，所述第二检测电流值为所述电源负载处于休眠状态且所述目标负载对应的电流值等于目标电流值时所述开关电源电路对应的电流值；
    所述开关电源控制电路还用于根据所述目标负载对应的电压值计算所述目标负载对应的电流值，并将所述目标负载对应的电流值调节至所述目标电流值；
    所述开关电源控制电路还用于确定所述第二检测电流值与所述第一检测电流值的差值为所述目标电流值对应的检测值。
  2. 根据权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，所述负载切换电路还包括数字模拟转换器DAC、NMOS晶体管及串行外设接口SPI；
    所述开关电源控制电路与所述负载电流检测电路通过所述SPI与所述负载切换电路连接；
    所述DAC的一端接所述SPI，所述DAC的另一端接所述NMOS晶体管的栅极，所述NMOS晶体管的漏极接所述目标负载，所述NMOS晶体管的源极接地端；
    所述开关电源控制电路还用于控制所述DAC的输出端电压，所述输出端电压用于控制所述NMOS晶体管的栅极电压，所述栅极电压用于调节所述NMOS晶体管的导通阻抗，所述导通阻抗用于调节所述目标负载的电流值。
  3. 根据权利要求2所述的开关电源电路，其特征在于，所述负载切换电 路还包括维持电平电阻，所述维持电平电阻用于给所述NMOS晶体管维持固定的电平，所述维持电平电阻的一端接所述NMOS晶体管的栅极，所述维持电平电阻的另一端接地端。
  4. 根据权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，所述负载电流检测电路包括：差分放大电路，第一反向比例放大电路，增益调节电路，电压跟随电路，第二反向比例放大电路以及模数转换器ADC；
    所述差分放大电路的输入端与目标负载连接，所述差分放大电路的输出端与所述第一反向比例放大电路及所述增益调节电路连接；
    所述电压跟随电路与所述第一反向比例放大电路及所述第二反向比例放大电路连接；
    所述差分放大电路对应的放大比例为1:1；所述第二方向比例放大电路对应的放大比例为1:1；
    所述第一反向比例放大电路用于放大所述差分放大电路的第一输出电压，所述第一反向比例放大电路对应的放大比例为目标值；
    所述电压跟随电路用于将所述第一输出电压进行缓冲；
    所述增益调节电路用于调节所述目标值；
    所述ADC用于采样所述第二反向比例放大电路的输出端电压和增益调节电路的输出端电压，所述第二反向比例放大电路的输出端电压用于确定所述目标负载对应的电压值，所述增益调节电路的输出端电压为所述目标值的调节系数。
  5. 根据权利要求4所述的开关电源电路，其特征在于，所述差分放大电路包括第一运算放大器A1；所述第一反向比例放大电路包括第二运算放大器A2，第一电阻R1，第二电阻R2，第三电阻R3，第四电阻R4、第五电阻R5及PMOS晶体管T2；所述增益调节电路包括第三运算放大器A3，所述R5及所述T2；所述电压跟随电路包括第四运算放大器A4；所述第二反向比例放大电路包括第五运算放大器A5，第六电阻R6，第七电阻R7及第八电阻R8；
    所述A1的正向输入端连接目标负载的一端，所述A1的反向输入端连接所述目标负载的另一端，所述A1的输出端接R2的一端，所述R2的另一端接所述A2的反向输入端及所述R3的一端，所述R3的另一端接所述R4的一端，所述R4的另 一端接所述A2的输出端，所述A2的正向输入端接所述R1的一端，所述R1的另一端接地端；
    所述A3的反向输入端接基准电压，所述A3的正向输入端接所述A1的输出端，所述A3的输出端接所述T2的栅极，所述T2的漏极接所述R3及所述R4之间的中间节点，所述T2的源极接所述R5的一端，所述R5的另一端接地端；
    所述A4的正向输入端接所述A2的输出端，所述A4的反向输入端接所述A4的输出端；
    所述A5的反向输入端接所述R7的一端及所述R8的一端，所述R7的另一端接所述A4的输出端，所述R8的另一端接所述A5的输出端，所述A5的正向输入端接所述R6的一端，所述R6的另一端接地端；
    所述ADC的一端接所述A5的输出端及所述A3的输出端，所述ADC的另一端接所述负载切换电路。
  6. 根据权利要求5所述的开关电源电路，所述R1至所述R8对应的精度为百分之一。
  7. 根据权利要求1至6中任一项所述的开关电源电路，所述目标负载对应的精度为百分之一。
  8. 根据权利要求1至6中任一项所述的开关电源电路，所述目标负载的阻值为0.5欧姆。
  9. 一种电源电流检测方法，其特征在于，包括：
    开关电源电路确定目标电流值；
    所述开关电源电路将目标负载设置为高阻状态，将电源负载设置为休眠状态，记录所述开关电源电路对应的第一检测电流值；
    所述开关电源电路将目标负载设置为工作状态，并检测所述目标负载对应的电压值；
    所述开关电源电路根据所述电压值计算所述目标负载对应的电流值；
    当确定所述目标负载对应的电流值不等于所述目标电流值时，所述开关电源电路将所述目标负载对应的电流值调节至所述目标电流值；
    当确定所述目标负载对应的电流值等于所述目标电流值时，所述开关电源电路记录所述开关电源电路对应的第二检测电流值；
    所述开关电源电路确定所述第二检测电流值与所述第一检测电流值的差值为所述目标电流值对应的检测值。
  10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述开关电源电路确定所述第二检测电流值与所述第一检测电流值的差值为所述目标电流值对应的检测值之后包括：
    所述开关电源电路将所述目标负载设置为高阻状态，将所述电源负载设置为工作状态。
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