CN108988628A - 一种平均电流检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种平均电流检测电路。开关管控制电感的工作状态，使得DC‑DC转换器工作于电感电流临界连续状态，电流检测电路应用于DC‑DC转换器中。电流检测电路包括：一电流互感器单元，用于对开关管电流进行采样；一电流检测单元，用于对所采样的开关管电流进行峰值检测，输出一峰值电流检测信号。电流检测电路输出的峰值电流检测信号，与电感电流的平均值成正比，因此，此电路可以得到电感电流的平均值。

Description

一种平均电流检测电路

技术领域

本发明涉及一种平均电流检测电路，具体是一种工作在临界连续状态下DC-DC转换器的电流检测电路。

背景技术

DC-DC电源的电源管理中，电流检测被用来执行两个基本的电路功能。第一个是测量电路中流动的电流大小，与给定的电流值进行比较，从而得到控制信号比如脉宽增大或者减小的信息；第二个是测量电路中流动的电流是否达到了极限值，如果达到了就会触发保护指令，在必要的情况下关闭设备。

电流检测有多种方法，在电源中常用的有电阻测量方法、电流互感器测量方法、霍尔效应元件测量方法，这些方法各有优缺点。

用电阻测量电流是一种直接方法，检流电阻与被测电流放在一个电路里，流经电阻的电流会使一小部分电能转化为热，这个能量转换过程产生了电压信号。该方法的优点是简单易用、线性度好、性价比高、温度系数稳定，缺点是功率损耗大、信号微弱、没有电气隔离功能。

电流互感器测量电流的方法要求用到变化的电流，例如交流电，瞬变或开关式电流，来产生一个磁耦合到次级绕组里的变化磁场，次级测量电压可以根据在初级和次级绕组间的匝数比实现缩放。该方法的优点是与线电压隔离、功率损耗小，缺点是价格高于电阻测量方法。

霍尔效应元件方法的优点是能测量大电流，可以实现电气隔离功能，而且功率损耗小；该方法的缺点是需要对非线性的温度漂移进行补偿，带宽有限，易受外部磁场的影响，对ESD敏感，成本高。

电流互感器的特性介于电阻和霍尔元件之间，是用得最多的一种电流检测方法。DC-DC转换器中常用的是脉冲直流互感器，工作方式为单向磁化，类似正激转换器。当初级电流流通时，磁芯中磁场逐渐增大；当初级的开关管关断，初级电流变成0，次级的磁复位电路开始工作，使磁芯复位到剩磁感应强度Br。

DC-DC转换器中的电感工作于三种状态：电流连续状态、电流断续状态、电流临界连续状态。在电流临界连续状态，电感电流的平均值是电感电流峰值的一半；在电流连续状态，电感电流的平均值大于电感电流峰值的一半；在电流断续状态，电感电流的平均值小于电感电流峰值的一半。

DC-DC转换器中的电感连接到开关管，使用电流互感器检测开关管的电流，就可以得到电感在某一个时间段的电流。

对于工作于电流临界连续状态的电感，得到了电感的峰值电流，也就能得到电感电流的平均值。

L6562A是ST公司推出的PFC产品系列的器件，它是一个工作在临界连续状态下的电流模式控制器，L6562A已经在液晶电视、AC-DC适配器和充电器、台式机和游戏机等许多设计中得到了广泛的应用。使用L6562A等工作在临界连续状态下的电流模式控制器的DC-DC转换器，可以利用临界连续状态下电感电流的平均值是电感电流峰值的一半的这个特征，从而得到电感电流的平均值。

发明内容

本发明提供一种平均电流检测电路。

开关管控制电感的工作状态，使得DC-DC转换器工作于电感电流临界连续状态，电流检测电路应用于DC-DC转换器中。电流检测电路包括：一电流互感器单元，用于对开关管电流进行采样；一电流检测单元，用于对所采样的开关管电流进行峰值检测，输出一峰值电流检测信号。电流检测电路输出的峰值电流检测信号，与电感电流的平均值成正比，因此，此电路可以得到电感电流的平均值。

附图说明

图1为一种DC-DC转换器的电路图。

图2为所述DC-DC转换器工作于电感电流临界连续状态下的电感电流和开关管电流的波形图。

图3为电流检测电路的电路图。

图4为电流检测电路中各点的波形图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

图1为一种DC-DC转换器的电路图，图2为所述DC-DC转换器工作于电感电流临界连续状态下的电感电流和开关管电流的波形图。这里的开关管采用的是MOS管，开关管Q1开通，Q1的电流上升，二极管D1截止，电感L1与开关管Q1的电流相等；开关管Q1关断，Q1的电流截止，二极管D1续流，电感L1与二极管D1的电流相等，直至二极管电流下降到0；然后，开始一个新的开关周期，开关管Q1再次开通，重复上述的循环。

从图2中可以看到，电感电流临界连续状态下的电感电流的平均值是峰值的一半，电感L1的电流峰值与开关管Q1的电流峰值相等。

图3为依据本发明构想的较佳实施例的电流检测电路的电路图，图4为电流检测电路中各点的波形图。

将图1中的开关管即MOS管Q1的漏极断开，将图3的互感器T1的原边接入，这样互感器T1就串联到MOS管Q1的漏极；互感器T1的原边电流就是开关管Q1的电流，图3的电流检测电路用于检测开关管Q1的电流。

图3中的二极管D2和稳压管ZD1作为互感器T1的磁恢复电路，其作用是，在图1的开关管Q1关断后，图3的互感器T1的原边的电流为0，磁恢复电路用于互感器T1的磁恢复。

电阻R2上的电流为二极管D3、二极管D4的电流之和，依据本发明构想的较佳实施例的器件的参数选择中，R4是阻值远大于R2的阻值，使得二极管D4的电流很小，电阻R2上的电流近似为二极管D3的电流。

互感器T1的变比为1：N，则电阻R2的电压为：

VR2＝IQ1*R2/N

就是说，电阻R2的电压与开关管Q1的电流和R2的阻值成正比，与变比N成反比，R2的阻值与变比N确定后，电阻R2的电压与开关管Q1的电流成正比，如图4中所示。

图4中的二极管D4、二极管D5、电阻R3、电阻R4、电容C2用于得到电阻R2的电压的峰值。

二极管D4、二极管D5的阳极连接在一起，D4在电路工作过程中一直保持导通，D5只是在电阻R2上的电压到达峰值前的瞬间导通，从而使得电容C2与电阻R2上的电压同时到达峰值；电容C2的作用是对于峰值电压的保持，电阻R3的作用是对电容C2上的电压适度放电，这样，如果电阻R2上的电压的峰值在下一个开关周期下降，电容C2的电压也能够下降。

就是说，电阻R3、电容C2共同构成了对于R2上的电压的峰值的保持和跟踪，电阻R3、电容C2的参数的选择需要权衡考虑对于R2上的电压的峰值的保持和跟踪。如果电阻R3太小，对于C2的放电加速，电容C2的电压不容易保持住；如果电阻R3太大，对于C2的放电减速，如果R2上的电压的峰值在下一个开关周期下降，电容C2的电压不容易跟踪到这种变化。

图3的依据本发明构想的较佳实施例的电路图中的电路参数选择如下：

开关管Q1的电流峰值为2A，互感器T1的变比为1：100，即N＝100，R2的阻值为100欧姆，R4的阻值为10K欧姆，R3的阻值为200K欧姆，电容C2的容值为10nF。

试验证明，该方案得到的电流平均值的误差小于3％。

本说明书所述的仅是本发明的较佳的具体实施方式，用于说明本发明的技术方案，而非对本发明的限制，凡本领域的技术人员依据本发明的构思做出了一些调整和改变而得到的技术方案，仍为本发明的要义所在，皆应在本发明的范围之内。

Claims (3)

1.一种工作在临界连续状态下DC-DC转换器的电流检测电路，其特征在于，开关管控制电感的工作状态，使得所述DC-DC转换器工作于电感电流临界连续状态，所述电流检测电路应用于所述DC-DC转换器中。

2.如权利要求1所述一种工作在临界连续状态下DC-DC转换器的电流检测电路，其特征在于，所述电流检测电路包括：一电流互感器单元，用于对开关管电流进行采样；一电流检测单元，用于对所采样的开关管电流进行峰值检测，输出一峰值电流检测信号。

3.一种工作在临界连续状态下DC-DC转换器的电流检测电路，其特征在于，如权利要求1或2所述的电流检测电路，其输出的峰值电流检测信号，与电感电流的平均值成正比。