CN113162368A - Dcr电流采样电路和方法以及相关控制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于开关变换器的DCR电流采样电路和方法以及相关控制电路。该DCR电流采样电路将采样电容两端的电压信号转换为电流采样信号，并对该电流采样信号镜像生成第一镜像电流信号和第二镜像电流信号。同时，DCR电流采样电路还包括第一补偿电路和第二补偿电路。第一补偿电路将根据开关变换器的动态反应速度对第一镜像电流信号进行补偿调节；第二补偿电路将根据开关变换器的稳定性对第二镜像电流信号进行补偿调节。
Description
技术领域
本发明涉及电子电路，特别地，涉及开关变换器及电感直流电阻(Direct CurrentResistance，DCR)电流采样电路和方法。
背景技术
DCR电流采样是开关变换器中常用的电流采样方式。DCR电流采样原理如图1所示。在图1中，DCR电流采样电路包括一个采样电阻RS和采样电容CS。其中，采样电阻RS和采样电容CS串联连接后再与电感器L并联，其中，电感器L的直流电阻也以一个与电感器L串联的直流电阻RL的形式示出。当电感器L与采样电阻RS和采样电容CS支路的时间常数完全匹配时，采样电容CS两端的电压信号Vsense等于IL×RL，即采样电容CS两端的电压信号Vsense即可代表流过电感器L的电流信号IL。电感器L与采样电阻RS和采样电容CS支路的时间常数完全匹配需要满足如下公式：
CS×RS＝L/RL
但是，在实际应用中，不同元器件制造商、不同的元器件尺寸导致元器件之间存在误差。例如，即使选用同一种型号的电感器，也可能具有正负20％的误差值。一旦DCR电流采样电路时间常数存在不匹配的问题，系统将出现过阻尼或欠阻尼的状态。如果系统处于过阻尼状态，虽然系统的稳定性较好，不容易出现振铃等现象，但是其动态反应速度较慢；如果系统处于欠阻尼状态，虽然系统的动态反应速度较快，但稳定性不好，容易出现振铃等不稳定现象。因此在实际应用中，常需要工程师在芯片外部反复调试对采样信号进行补偿。例如，在图1所示变换器中，将在采样电容CS两端耦接补偿电阻Rg，并通过反复调节补偿电阻Rg的值以对系统的稳定性和动态反应速度进行调节。在一些采用多相开关变换器的高性能CPU应用场合，需要快速准确地报告动态电流情况，又需要兼顾系统的稳定性，系统的稳定性和动态反应速度都需满足严格的标准，因此需要花费更多时间对每一相电路的DCR电流采样电路的时间常数进行补偿调节，但往往系统的稳定性和动态反应速度很难兼顾。
因此，我们期望提出一种更为高效的DCR电流采样电路和方法。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的上述问题，提出一种用于开关变换器的DCR电流采样电路和方法以及相关控制电路。
根据本发明实施例的一种用于开关变换器的DCR电流采样电路，所述开关变换器包括可控开关和电感器，所述DCR电流采样电路包括：采样电阻；采样电容，所述采样电容和采样电阻串联连接后再并联连接在所述电感器的两端；镜像电流电路，接收代表采样电容两端电压的电压采样信号，并根据电压采样信号产生第一镜像电流信号和第二镜像电流信号；第一补偿电路，接收第一镜像电流信号，并将第一镜像电流信号进行补偿调节产生第一电流采样信号；以及第二补偿电路，接收第二镜像电流信号，并将第二镜像电流信号进行补偿调节产生第二电流采样信号，其中第一电流采样信号和第二电流采样信号均代表流过电感器的电流信号。
根据本发明又一实施例的一种用于开关变换器的具有DCR电流采样电路的控制电路，所述开关变换器包括可控开关和电感器，所述控制电路包括：如上所述的DCR电流采样电路，用于产生第一电流采样信号和第二电流采样信号；系统控制器；以及具有可视化图形用户界面的微处理器；其中，所述系统控制器根据第一电流采样信号产生电流报告信号并传送至微处理器；所述微处理器根据电流报告信号发出参数调整指令；所述系统控制器接收参数调整指令、第二电流采样信号以及代表开关变换器输出电压信号的电压反馈信号，并根据参数调整指令、第二电流采样信号以及电压反馈信号产生可控开关控制信号，其中，可控开关控制信号用于控制可控开关的导通和关断。
根据本发明另一实施例的一种用于开关变换器的DCR电流采样方法，所述开关变换器包括可控开关和电感器，所述DCR电流采样方法包括：将采样电阻和采样电容串联连接后再并联连接在电感器的两端；将采样电容两端的电压信号转换为第一镜像电流信号和第二镜像电流信号；以及对第一镜像电流信号和第二镜像电流信号分别进行补偿调节，产生第一电流采样信号和第二电流采样信号，其中第一电流采样信号和第二电流采样信号均代表流过电感器的电流。
附图说明
图1所示为现有的DCR电流采样电路的示意性框图；
图2所示为根据本发明实施例的一种具有DCR采样电路的开关变换器100的示意性框图；
图3所示为根据本发明又一个实施例的具有DCR采样电路的开关变换器200的示意性框图；
图4所示为根据本发明一个实施例的电源管理芯片9011和微处理器902的具体示意图；
图5所示为根据本发明又一个实施例的电源管理芯片901和微处理器902的具体示意图；
图6所示为根据本发明一个实施例的图4所示实施例中第一补偿电路33的电路原理图；
图7所示为根据本发明一个实施例的图5所示实施例中第一补偿电路33的电路原理图；
图8所述为根据本发明图4或图5中均流电路39和系统控制器310的一个具体实施例的示意图；
图9所述为根据本发明图4或图5中均流电路39和系统控制器310的又一个具体实施例的示意图；
图10所示为根据本发明一个实施例的图2中电流镜电路102的电路原理图；
图11所示为根据本发明一实施的DCR电流采样方法1100的流程示意图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路、材料或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制。应当理解，当称元件“连接到”或“耦接到”另一元件时，它可以是直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
图2所示为根据本发明实施例的一种具有DCR采样电路的开关变换器100的示意性框图。如图2所示，开关变换器100包括开关电路，开关电路包括至少一个可控开关，通过控制该可控开关的导通和关断，将输入电压信号VIN转换为输出电压信号VOUT。在图2所示实施例中，开关电路被示意为降压BUCK拓扑结构，包括高侧开关HS、低侧开关LS、电感器L和电容器COUT，其中，高侧开关HS和低侧开关LS均被示意为可控开关。在其他实施例中，低侧开关LS也可用单向二极管代替。本领域的一般技术人员可以理解，开关电路还可以包括其他适合的直流/直流或交流/直流变换拓扑结构，例如同步或非同步的升压、降压变换器，以及正激、反激变换器等等。开关电路中的可控开关可以为任何可控半导体开关器件，例如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)等。
在图2所示实施例中，电感器L的直流电阻以电感直流电阻RL的形式示出，其中电感直流电阻RL与电感器L串联连接。本领域一般技术人员可以理解，电感直流电阻RL表示电感器L在直流电下测得的阻抗，是电感器L的自身参数，受铜线的线径和圈数的影响。在图2所示实施例中，开关变换器100还包括DCR采样电路。DCR采样电路包括采样电阻RS、采样电容CS、运算放大器101、电流镜电路102、第一补偿电路103和第二补偿电路104。其中，采样电阻RS和采样电容CS串联连接后再与电感器L和电感直流电阻RL并联连接。运算放大器101具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中运算放大器101的第一输入端和第二输入端分别耦接在采样电容CS的两端，运算放大器101将采样电容CS两端的电压放大并产生电压信号VCS，其中电压信号VCS代表流过电感器L的电感电流信号IL。电流镜电路102接收电压信号VCS，并将电压信号VCS转换为电流采样信号，并对电流采样信号分别进行两次镜像，产生第一镜像电流信号ICS11和第二镜像电流信号ICS12。在一个实施例中，第一镜像电流信号ICS11和第二镜像电流信号ICS12与电流采样信号具有一定镜像比值的镜像关系。在一个实施例中，第一镜像电流信号ICS11与电流采样信号的镜像比值和第二镜像电流信号ICS12与电流采样信号的镜像比值相同，即第一镜像电流信号ICS11和第二镜像电流信号ICS12相等；在另一个实施例中，第一镜像电流信号ICS11与电流采样信号的镜像比值和第二镜像电流信号ICS12与电流采样信号的镜像比值不同，即第一镜像电流信号ICS11和第二镜像电流信号ICS12成比例关系。在一个实施例中，电流采样信号、第一镜像电流信号ICS11和第二镜像电流信号ICS12均可代表流过电感器L的电感电流信号IL。第一补偿电路103对第一镜像电流信号ICS11进行补偿后产生第一电流采样信号ICS11_comp。第二补偿电路104对第二镜像电流信号ICS12进行补偿后产生第二电流采样信号ICS12_comp。在一个实施例中，第一补偿电路103根据开关变换器100的动态反应速度要求对第一镜像电流信号ICS11进行补偿调节；在一个实施例中，第二补偿电路104根据开关变换器100的稳定性要求对第二镜像电流信号ICS12进行补偿调节。
在图2所示实施例中，运算放大器101、电流镜电路102、第一补偿电路103和第二补偿电路104均可被集成在一个集成电路(Integrated Ciruit，IC)芯片中，而电感器L、采样电阻RS、采样电容CS均被连接在IC芯片外部。高侧开关HS和低侧开关LS也可以被集成在IC芯片内部，也可以被放置在IC芯片外部。在现有技术中，同时对一个电流采样信号进行稳定性和动态反应速度的调节时，系统很难同时兼顾稳定性和动态反应速度的要求，需要多次去尝试更改补偿参数，效率不高。在图2所示实施例中，将原本的一个电流采样信号镜像成第一镜像电流信号ICS11和第二镜像电流信号ICS12，再分开对第一镜像电流信号ICS11进行动态反应速度的调节，以及对第二镜像电流信号ICS12进行稳定性的调节。将稳定性和动态反应速度分开调节，有助于使整个开关变换器100快速调整成稳定性和动态反应速度都满足相关指标要求的状态。
图3所示为根据本发明又一个实施例的具有DCR采样电路的开关变换器200的示意性框图。开关变换器200为一个两相开关变换器，包括两相BUCK拓扑结构的开关电路。本领域的一般技术人员可以理解，这里的两相开关变换器只是示意型的，在其他应用中可以包括任意相数的开关电路。同时，和图2所示实施例类似，这里的开关电路被示意为Buck拓扑结构的开关电路，在其他实施例中，开关电路也可以包括其他适合的直流/直流或交流/直流变换拓扑结构，例如同步或非同步的升压、降压变换器，以及正激、反激变换器等等。两相开关电路中的可控开关HS1、LS1、HS2和LS2可以为任何可控半导体开关器件，例如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)等。
在图3所示实施例中，第一相开关电路中的电感器L1的直流电阻以电感直流电阻RL1的形式示出，并且与电感器L1串联连接。第一相开关电路的DCR采样电路包括采样电阻RS1和采样电容CS1。其中，采样电阻RS1和采样电容CS1串联连接后再与电感器L1(包括与之串联的电感直流电阻RL1)并联连接。采样电容CS1两端的电压被示意为Vsense1。第二相开关电路中的电感器L2的直流电阻以电感直流电阻RL2的形式示出，并且与电感器L2串联连接。第二相开关电路的DCR采样电路包括采样电阻RS2和采样电容CS2。其中，采样电阻RS2和采样电容CS2串联连接后再与电感器L2(包括与之串联的电感直流电阻RL2)并联连接。采样电容CS2两端的电压被示意为Vsense2。
在图3所示实施例中，开关变换器200还包括一个电源管理芯片901和微处理器902。电源管理芯片901包括第一电流采样管脚CSP1、第二电流采样管脚CSP2、电流采样参考管脚CSN、电流检测管脚IMON、数据传输管脚DATA、第一控制信号输出管脚PWM1、第二控制信号输出管脚PWM2、输出电压反馈管脚FB和接地管脚GND。采样电容CS1的一端耦接第一电流采样管脚CSP1；采样电容CS1的另一端耦接电流采样参考管脚CSN。采样电容CS2的一端耦接第二电流采样管脚CSP2；采样电容CS2的另一端耦接电流采样参考管脚CSN。电源管理芯片901通过第一电流采样管脚CSP1、第二电流采样管脚CSP2和电流采样参考管脚CSN分别采样流过电感器L1的电感电流信号IL1和流过电感器L2的电感电流信号IL2。电阻Rmon耦接电流检测管脚IMON和参考地之间，并在电流检测管脚IMON产生一个代表第一电感电流信号IL1和第二电感电流信号IL2的平均值的平均电流信号。数据传输管脚DATA耦接至微处理器902的DATA管脚。通过各自的数据管脚DATA，电源管理芯片901和微处理器902相互进行数据通信。本领域的一般技术人员可以理解，这里的数据管脚DATA仅用于示意根据不同的传输协说数据传输管脚可以不止一个。在一个实施例中，例如在I2C传输协议中，数据管脚DATA包括时钟管脚SCL和数据管脚SDA。第一控制信号输出管脚PWM1和第二控制信号输出管脚PWM2分别提供第一控制信号CTRL1和第二控制信号CTRL2。其中第一控制信号CTRL1用于控制第一相开关电路的高侧开关HS1和低侧开关LS1的导通和关断；第二控制信号CTRL2用于控制第二相开关电路的高侧开关HS2和低侧开关LS2的导通和关断。输出电压反馈管脚FB接收代表开关变换器200输出电压VOUT的反馈电压信号。接地管脚GND耦接至参考地。
图4所示为根据本发明一个实施例的电源管理芯片901和微处理器902的具体示意图。接下来将结合图3和图4所示实施例进一步描述本发明公开的DCR采样电路在开关变换器200中的工作原理。
在图4所示实施例中，除了采样电阻RS1、采样电阻RS2、采样电容CS1和采样电容CS2以外，第一相开关电路的DCR采样电路和第二相开关电路的DCR采样电路的其余部分均被集成在电源管理芯片901内部。
在电源管理芯片901内部，第一相开关电路的DCR采样电路包括运算放大器31、第一电流镜电路32、第一补偿电路33和第二补偿电路34。运算放大器31具有第一输入端、第二输入端和输出端。其中运算放大器31的第一输入端耦接电源管理芯片901的第一电流采样管脚CSP1；第二输入端耦接电流采样参考管脚CSN；运算放大器31将采样电容CS1两端的电压放大并产生电压信号VCS1，其中电压信号VCS1代表流过电感器L1的电感电流信号IL1。第一电流镜电路32接收电压信号VCS1，并根据电压信号VCS1产生第一镜像电流信号ICS11和第二镜像电流信号ICS12。第一补偿电路33接收第一补偿控制信号COMP1和第一镜像电流信号ICS11。第一补偿控制信号COMP1控制第一补偿电路33对第一镜像电流信号ICS11进行补偿，产生第一电流采样信号ICS11_comp。在一个实施例中，第一补偿控制信号COMP1根据系统的动态反应速度要求控制第一补偿电路33对第一镜像电流信号ICS11进行补偿调节。第二补偿电路34接收第二补偿控制信号COMP2和第二镜像电流信号ICS12。第二补偿控制信号COMP2控制第二补偿电路34对第二镜像电流信号ICS12进行补偿，产生第二电流采样信号ICS12_comp。在一个实施例中，第二补偿控制信号COMP2根据系统的稳定性要求控制第二补偿电路34对第二镜像电流信号ICS12进行补偿调节。
在电源管理芯片901中，第二相开关电路的DCR采样电路包括运算放大器35、第二电流镜电路36、第三补偿电路37和第四补偿电路38。运算放大器35具有第一输入端、第二输入端和输出端。其中运算放大器35的第一输入端耦接电源管理芯片901的第二电流采样管脚CSP2；第二输入端耦接电流采样参考管脚CSN；运算放大器35将采样电容CS2两端的电压放大并产生电压信号VCS2，其中电压信号VCS2代表流过电感器L2的电感电流信号IL2。第二电流镜电路36接收电压信号VCS2，并根据电压信号VCS2产生第三镜像电流信号ICS21和第四镜像电流信号ICS22。第三补偿电路37接收第三补偿控制信号COMP3和第三镜像电流信号ICS21。第三补偿控制信号COMP3控制第三补偿电路37对第三镜像电流信号ICS21进行补偿，产生第三电流采样信号ICS21_comp。在一个实施例中，第三补偿控制信号COMP3根据系统的动态反应速度要求控制第三补偿电路37对第三镜像电流信号ICS21进行补偿调节。第四补偿电路38接收第四补偿控制信号COMP4和第四镜像电流信号ICS22。第四补偿控制信号COMP4控制第四补偿电路38对第四镜像电流信号ICS22进行补偿，产生第四电流采样信号ICS22_comp。在一个实施例中，第四补偿控制信号COMP4根据系统的稳定性要求控制第四补偿电路38对第四镜像电流信号ICS22进行补偿调节。
电源管理芯片901还包括均流电路39。均流电路39具有第一端、第二端、第三端和第四端。均流电路39的第一端接收第一电流采样信号ICS11_comp；均流电路39的第二端接收第三电流采样信号ICS21_comp；均流电路39的第三端耦接至电流检测管脚IMON。均流电路39对第一电流采样信号ICS11_comp和第三电流采样信号ICS21_comp做均值计算，并在第三端产生一个代表第一电流采样信号ICS11_comp和第三电流采样信号ICS21_comp平均值的平均电流信号。在一个实施例中，该平均电流信号为一个电压信号。同时，均流电路39在第四端输出电流报告信号IOUT_report。在一个实施例中，电流报告信号IOUT_report包括代表第一电流采样信号ICS11_comp和第三电流采样信号ICS21_comp平均值的平均电流信号。在另一个实施例中，电流报告信号IOUT_report还包括：代表第一电流采样信号ICS11_comp和平均电流信号差值的第一误差电流信号、代表第三电流采样信号ICS21_comp和平均电流信号差值的第二误差电流信号。
电源管理芯片901进一步还包括系统控制器310。系统控制器310接收第二电流采样信号ICS12_comp、第四电流采样信号ICS22_comp、电流报告信号IOUT_report、以及通过输出电压反馈管脚FB接收的代表开关变换器200的输出电压VOUT的反馈电压信号VFB。在一个实施例中，系统控制器310将接收到的电流报告信号IOUT_report通过电源管理芯片901的数据管脚DATA送至微处理器902的数据管脚DATA；微处理器902将接收到的信息进行处理后，通过其数据管脚DATA输出指令；电源管理芯片901根据其数据管脚DATA接收的指令在第一控制信号输出管脚PWM1和第二控制信号输出管脚PWM2分别提供第一控制信号CTRL1和第二控制信号CTRL2，同时提供第一至第四补偿控制信号COMP1～COMP4分别至第一至第四补偿电路。
在一个实施例中，系统控制器310包括系统寄存器和PWM产生器。电流报告信号IOUT_report可通过寄存器直接送至电源管理芯片901的数据管脚DATA并进一步送至微处理器902，以便于微处理器902快速接收到电流信息，并及时发出指令至电源管理芯片901的系统控制器310。例如，在一个实施例中，电流报告信号I0UT_report包括代表开关变换器200的输出电流平均值的平均电流信号。当负载突变时，平均电流信号也跟着改变。该平均电流信号可快速送至微处理器902中，微处理器902根据接收到的平均电流信息，可快速发出指令至电源管理芯片901，并根据负载变化的情况增大或降低开关变换器的工作频率，又或者增大或降低开关变换器的最高或最低电流限值。又如，在一个实施例中，电流报告信号IOUT_report包括代表开关变换器200的输出电流平均值的平均电流信号、代表第一电流采样信号ICS11_comp和平均电流信号差值的第一误差电流信号以及代表第三电流采样信号ICS21_comp和平均电流信号差值的第二误差电流信号，这些信号均被送至微处理器902中。当两相开关电路出现不均流的情况时，微处理器902根据接收到的信号判断每相开关电路的电流情况，并快速发出相关指令至电源管理芯片901。比如，对于电流变大的开关电路，系统控制器310根据微处理器902发出的指令对开关信号进行相位屏蔽，以快速降低该相的电流。又如，对于电流变大的开关电路，系统控制器310根据微处理器902发出的指令降低系统控制器310中电流环的电流参考值，进而快速降低该相开关电路的电流。
在图4所示实施例中，第二电流采样信号ICS12_comp和第四电流采样信号ICS22_comp将直接送至系统控制器310中的PWM产生器的控制环路，对系统进行调节。通过上面原理的描述可知：微处理器902可直接根据第一电流采样信号ICS11_comp和第三电流采样信号ICS21_comp的信息对系统进行快速调整，因此对整个开关变换器200的动态反应速度影响很大；第二电流采样信号ICS12_comp和第四电流采样信号ICS22_comp所在的环路对整个开关变换器200的稳定性影响很大。
在图4所示实施例中，系统控制器310还将提供第一至第四补偿控制信号COMP1～COMP4分别至第一至第四补偿电路，用于控制第一至第四补偿电路分别对第一至第四镜像电流信号进行补偿调节。在一个实施例中，微处理器902通过自身数据管脚DATA发出指令，系统控制器310通过电源管理芯片901的数据管脚DATA接收指令，并根据接收的指令产生第一至第四补偿控制信号COMP1～COMP4。在一个实施例中，微处理器902包括一个可视化图形用户界面(Graphical User Interface，GUI)。用户可在GUI中手动输入参数值控制第一至第四补偿控制信号COMP1～COMP4进而对第一至第四镜像电流信号进行调节。用户还可以自行选择开关变换器200的不同参数的波形在GUI上展示。在一个实施例中，用户选择第一电流采样信号ICS11_comp和第三电流采样信号ICS21_comp在GUI上进行波形展示，同时用户手动输入不同的参数值对第一电流采样信号ICS11_comp和第三电流采样信号ICS21_comp调节并在GUI上观察波形的变化情况，当第一电流采样信号ICS111_comp和第三电流采样信号ICS21_comp的波形示意图显示其动态响应速度满足相关标准的规定后，用户不再改变参数值。同样地，用户可选择第二电流采样信号ICS12_comp和第四电流采样信号ICS22_comp在GUI上进行波形展示，同时用户手动输入不同的参数值对第二电流采样信号ICS12_comp和第四电流采样信号ICS22_comp进行调节并在GUI上观察波形的变化情况，当第二电流采样信号ICS12_comp和第四电流采样信号ICS22_comp的波形示意图显示其稳定性满足相关标准的规定后，用户不再改变参数值。在一个实施例中，稳定性指电流采样信号的波形中不出现振铃、过冲或震荡等不稳定状态。
需要说明的是，本领域的一般技术人员可以理解：系统控制器310中还包括多个模数转换器(Analog-to-Digital Converter，ADC)和多个数模转换器(Digital-to-AnalogConverter，DAC)，用于对信号进行模拟和数字形式的相互转换，进而完成和微处理器902的通讯，为了不模糊本文的主题，这里并未示出。此外，在图4所示实施例中，各模块均为示意性的图示，在一个实施例中，均流模块39也可以被示意成直接包含在系统控制器310中。
在其他一些实施例中，图4所示实施例中的第一补偿电路33和第三补偿电路37可以共用一个补偿电路；第二补偿电路34和第四补偿电路38可以共用一个补偿电路。参见图5所示实施例。在图5中，第三补偿电路37和第四补偿电路38被省略，第一相开关电路的DCR采样电路和第二相开关电路的DCR采样电路共用第一补偿电路33和第二补偿电路34。在此情况下，第三镜像电流信号ICS21将送至第一补偿电路，第四镜像电流信号ICS22将送至第二补偿电路。用户可以根据GUI上显示的波形仿真情况，通过第一补偿电路33分别对第一镜像电流信号ICS11和第三镜像电流信号ICS21进行分时补偿调节；通过第二补偿电路34分别对第二镜像电流信号ICS12和第四镜像电流信号ICS22进行分时补偿调节。例如，在一个实施例中，用户根据GUI上显示波形仿真情况，控制第一补偿电路对第一镜像电流信号ICS11进行补偿调节，并产生第一电流采样信号ICS11_comp。与此同时，第三镜像电流信号ICS21未被补偿，此时第三电流采样信号ICS21_comp的值等于第三镜像电流信号ICS21的值。又如，用户可控制第一补偿电路对第三镜像电流信号ICS21进行补偿调节，并产生第三电流采样信号ICS11_comp。此时因为第一镜像电流信号ICS11未被补偿，所以第一电流采样信号ICS11_comp的值等于第一镜像电流信号ICS11的值。第二补偿电路34对第二镜像电流信号ICS12和第四镜像电流信号ICS22的补偿原理和第一补偿电路33对第一镜像电流信号ICS11和第三镜像电流信号ICS21的补偿原理相同，也可以分时进行，这里不再累述。本领域的技术人员可以理解，这里示出的两相开关电路的DCR采样电路电路仅为示意性的，在多相开关电路的实施例中可采取同样的方法，即：多路DCR采样电路可以共用一个用于补偿稳定性的补偿电路，共用另一个用于补偿动态反应速度的补偿电路。这些均在本发明的保护范围之内。
图6所示为根据本发明一个实施例的图4所示实施例中第一补偿电路33的电路原理图。如图6所示，第一补偿电路33包括N个电流源(或电流沉)331和N个补偿开关332，其中，N为大于等于1的整数。在一个实施例中，每个电流源(或电流沉)的一端通过N个补偿开关中对应的一个补偿开关耦接至供电电源VCC，每个电流源(或电流沉)的另一端耦接在一起提供第一补偿电流信号Icomp11。在另一个实施例中，每个电流源(或电流沉)的一端耦接至供电电源VCC，每个电流源(或电流沉)的另一端通过N个补偿开关中对应的一个补偿开关耦接在一起提供第一补偿电流信号Icomp11。在一个实施例中，第一补偿控制信号COMP1包括N个补偿开关控制信号，每个补偿开关控制信号分别送至对应的补偿开关的控制端，用于控制每个补偿开关的导通和关断，进而调节第一补偿电流信号Icomp11的大小。在一个实施例中，补偿开关控制信号包括高低逻辑电平信号，当补偿开关控制信号为逻辑高电平时，对应的补偿开关导通；当补偿开关控制信号为逻辑低电平时，对应的补偿开关关断。第一补偿电路33还包括加法器(或减法器)333，加法器(或减法器)333接收第一补偿电流信号Icomp11和第一镜像电流信号ICS11，并对第一补偿电流信号Icomp11和第一镜像电流信号ICS11做加法(或减法)运算，并产生第一电流采样信号ICS11_comp。在一个实施例中，第一补偿控制信号COMP1包括的各个补偿开关控制信号的高低逻辑电平状态由用户在微处理器902的GUI上设置的参数决定。
在一个实施例中，图4所示实施例中的第二补偿电路34、第三补偿电路37和第四补偿电路38的电路原理图与图6所示实施例中第一补偿电路33的电路原理图类似，只需要接收对应的补偿控制信号和镜像电流信号即可。
图7所示为根据本发明一个实施例的图5所示实施例中第一补偿电路33的电路原理图。如图7所示，第一补偿电路33包括N个电流源(或电流沉)331和N个补偿开关332，其中，N为大于等于1的整数。在一个实施例中，每个电流源(或电流沉)的一端通过N个补偿开关中的一个耦接至供电电源VCC，每个电流源(或电流沉)的另一端耦接在一起，提供第一补偿电流信号Icomp11。在另一个实施例中，每个电流源(或电流沉)的一端耦接至供电电源VCC，每个电流源(或电流沉)的另一端通过N个补偿开关中对应的一个补偿开关耦接在一起提供第一补偿电流信号Icomp11。在一个实施例中，第一补偿控制信号COMP1包括N个补偿开关控制信号每个补偿开关控制信号分别送至对应的补偿开关的控制端，用于控制每个补偿开关的导通和关断，进而调节第一补偿电流信号Icomp11的大小。在一个实施例中，补偿开关控制信号包括高低逻辑电平信号，当补偿开关控制信号为逻辑高电平时，对应的补偿开关导通；当补偿开关控制信号为逻辑低电平时，对应的补偿开关关断。在图7所示实施例中，第一补偿电路33还包括加法器(或减法器)333、加法器(或减法器)334和多路选择器335。其中，多路选择器335具有第一端、第二端、第三端和控制端。多路选择器335的第一端接收第一补偿电流信号Icomp11；多路选择器335的第二端耦接至加法器(或减法器)333；多路选择器335的第三端耦接至加法器(或减法器)334；多路选择器335的控制端接收多路选择器控制信号。此时，第一补偿控制信号COMP1包括多路选择器控制信号，用于控制多路选择器335将第一补偿电流信号Icomp11送至其中一个加法器中。例如，当多路选择器控制信号控制多路选择器335的第一端和第二端耦接，则第一补偿电流信号Icomp11将被送至加法器(或减法器)333中，加法器(或减法器)333接收第一补偿电流信号Icomp11和第一镜像电流信号ICS11，并对第一补偿电流信号Icomp11和第一镜像电流信号ICS11做加法(或减法)运算，并产生第一电流采样信号ICS11_comp。又如，当多路选择器控制信号控制多路选择器335的第一端和第三端耦接，则第一补偿电流信号Icomp11将被送至加法器(或减法器)334中，加法器(或减法器)334接收第一补偿电流信号Icomp11和第三镜像电流信号ICS21，并对第一补偿电流信号Icomp11和第三镜像电流信号ICS21做加法(或减法)运算，并产生第三电流采样信号ICS21_comp。在一个实施例中，第一补偿控制信号COMP1包括的各个补偿开关控制信号以及多路选择器控制信号的高低逻辑电平状态由用户在微处理器902的GUI上设置的参数决定。
图8所述为根据本发明图4或图5中均流电路39和系统控制器310的一个具体实施例的示意图。如图8所示，均流电路39包括均值计算模块391、第一电流误差放大器392和第二电流误差放大器393。均值计算模块391接收第一电流采样信号ICS11_comp和第三电流采样信号ICS21_comp，并对第一电流采样信号ICS11_comp和第三电流采样信号ICS21_comp做平均值计算，产生平均电流信号Iavg。第一电流误差放大器392接收第一电流采样信号ICS11_comp和平均电流信号Iavg，并对第一电流采样信号ICS11_comp和平均电流信号Iavg进行比较并对两者的误差放大，产生第一误差电流信号Iea1。其中，第一误差电流信号Iea1代表第一电流采样信号ICS11_comp和平均电流信号Iavg的误差放大值。第二电流误差放大器393接收第三电流采样信号ICS21_comp和平均电流信号Iavg，并对第三电流采样信号ICS21_comp和平均电流信号Iavg进行比较并对两者的误差放大，产生第二误差电流信号Iea2。其中，第二误差电流信号Iea2代表第三电流采样信号ICS21_comp和平均电流信号Iavg的误差放大值。
系统控制器310包括PWM产生器和系统寄存器。系统寄存器接收平均电流信号Iavg、第一误差电流信号Iea1和第二误差电流信号Iea2。并将平均电流信号Iavg、第一误差电流信号Iea1和第二误差电流信号Iea2以合适的形式通过数据传输线和数据管脚DATA传送至微处理器902。微处理器902根据接收到的电流信息发出调整两相开关电路中电流环参考值的参数调整指令，并将参数调整指令通过数据传输线和数据管脚DATA传送回系统寄存器。系统寄存器再将参数调整指令以合适的信号形式传输给PWM产生器。例如，在图8所示实施例中，参数调整指令被示意为包括电流参数调整信号Ireg1和电流参数调整信号Ireg2。
在图8所示实施例中，PWM产生器被示意为包括电压误差放大器3101、第一电流比较器3102、第二电流比较器3103、第一RS锁存器3104和第二RS锁存器3105。电压误差放大器3101接收反馈电压信号VFB和参考电压信号VREF，并将反馈电压信号VFB和参考电压信号VREF进行比较并对两者的误差放大，产生误差电压信号Vea，其中，误差电压信号Vea代表反馈电压信号VFB和参考电压信号VREF的误差放大值。第一电流比较器3102具有第一输入端、第二输入端和输出端。第一电流比较器3102的第一输入端接收误差电压信号Vea和电流参数调整信号Ireg1的和值；第一电流比较器3102的第二输入端接收第二电流采样信号ICS12_comp；第一电流比较器3102将误差电压信号Vea和电流参数调整信号Ireg1的和值和第二电流采样信号ICS12_comp比较，产生比较信号Vca1。第二电流比较器3103具有第一输入端、第二输入端和输出端。第二电流比较器3103的第一输入端接收误差电压信号Vea和电流参数调整信号Ireg2的和值；第二电流比较器3103的第二输入端接收第四电流采样信号ICS22_comp；第二电流比较器3103将误差电压信号Vea和电流参数调整信号Ireg2的和值和第四电流采样信号ICS22_comp比较，产生比较信号Vca2。第一RS锁存器3104接收比较信号Vca1和时钟信号CLK，并对比较信号Vca1和时钟信号CLK做逻辑运算产生第一控制信号CTRL1。第二RS锁存器3105接收比较信号Vca2和时钟信号CLK，并对比较信号Vca2和时钟信号CLK做逻辑运算产生第二控制信号CTRL2。一旦负载发生变化，电流参数调整信号Ireg1和电流参数调整信号Ireg2可快速调整电流采样信号的参考值，因此，系统动态响应速度很快。
从图8所示实施例也可以看出，第二电流采样信号ICS12_comp和第四电流采样信号ICS22_comp参与了整个系统的闭环调节，对开关变换器200的稳定性影响很大。
图9所述为根据本发明图4或图5中均流电路39和系统控制器310的又一个具体实施例的示意图。图9所示实施例为用于CPU供电应用的一个典型实施例。如图9所示，均流电路39包括均值计算模块391。均值计算模块391接收第一电流采样信号ICS11_comp和第三电流采样信号ICS21_comp，并对第一电流采样信号ICS11_comp和第三电流采样信号ICS21_comp做平均值计算，产生平均电流信号Iavg。
系统控制器310包括PWM产生器和系统寄存器。系统寄存器接收平均电流信号Iavg，并将平均电流信号Iavg以合适的形式通过数据传输线和数据管脚DATA传送至微处理器902，用于报告负载带载情况。同时，微处理器902根据接收到的电流信息发出调整指令，并将调整指令通过数据传输线和数据管脚DATA传送回系统寄存器用于控制两相开关电路的COT控制器。系统寄存器再将调整指令以合适的信号形式传输给PWM产生器。例如，在图9所示实施例中，调整指令被示意为使能信号EN1和使能信号EN2。例如，当负载电流过大时，使能信号EN1和使能信号EN2可不使能其对应控制的COT控制器直到微处理再次发出使能指令。
在图9所示实施例中，由于在CPU运用场合，系统的输出电压信号VOUT需要满足负载线的规定，即：当负载电流变大后，输出电压需要降低。例如，当负载电流为1A时，输出电压信号VOUT为1V；当负载电流为10A时，输出电压信号VOUT需要降低为900mV。因此，需要将采样电流信号引入电压环对输出电压进行调节。PWM产生器被示意为包括和值计算模块3106、电压比较器3107、COT控制器3108和COT控制器3109。和值计算模块3106接收第二电流采样信号ICS12_comp和第四电流采样信号ICS22_comp，并根据第二电流采样信号ICS12_comp和第四电流采样信号ICS22_comp产生和值电压信号Vsum，其中，和值电压信号Vsum代表第二电流采样信号ICS12_comp和第四电流采样信号ICS22_comp的和值。电压比较器3107具有第一输入端、第二输入端和输出端。电压比较器3107的第一输入端接收反馈电压信号VFB与和值电压信号Vsum的和，电压比较器3107的第二输入端接收参考电压信号VREF。电压比较器3107将反馈电压信号VFB与和值电压信号Vsum的和与参考电压信号VREF进行比较，产生比较信号Vca。COT控制器3108接收比较信号Vca和使能信号EN1，并根据比较信号Vca和使能信号EN1产生第一控制信号CTRL1。COT控制器3109接收比较信号Vca和使能信号EN2，并根据比较信号Vca和使能信号EN2产生第二控制信号CTRL2。
本领域的一般技术人员可以理解，图8和图9示意的均流电路39和系统控制器310只是示意性的，仅示出了峰值电流控制和恒定导通时间控制时控制环路的原理图，在其他实施例中，系统控制器也可以采用不同控制模块实现不同的控制方法，这些均未超出本发明权利要求书所限定的保护范围。
图10所示为根据本发明一个实施例的图2中电流镜电路102的电路原理图。如图10所示，电流镜电路102包括晶体管1021、镜像电流源1022和调节电阻1023。晶体管1021的漏极耦接镜像电流源1022的第一端，晶体管1021的源极耦接至运算放大器101的第二端以及调节电阻1023的一端，晶体管1021的栅极耦接运算放大器101的输出端接收电压信号VCS。调节电阻1023的另一端电连接至地。其中，运算放大器101的第一端耦接第一电流采样管脚CSP1；第二端耦接电流采样参考管脚CSN。镜像电流源1022将其第一端产生的电流信号镜像，并在第二端产生第一镜像电流信号ICS11，在第三端产生第二镜像电流信号ICS12。同样地，该电流镜电路102也同样适用于图4和图5所示实施例中第一电流镜电路32和第二电流镜电路36。
图11所示为根据本发明一实施的DCR电流采样方法1100的流程示意图。DCR电流采样方法1100可用于前图1-10所示实施例中提及的开关变换器。如前所述，开关变换器包括可控开关和电感器，通过控制可控开关的导通和关断，电感器被充电和放电，进而将输入电压信号VIN转换为输出电压信号VOUT。该DCR采样方法1100包括步骤111-114。
步骤111，将采样电阻和采样电容串联连接后再并联连接在开关变换器的电感器两端。
步骤112，将采样电容两端的电压信号转换为第一镜像电流信号(例如第一镜像电流信号ICS11)和第二镜像电流信号(例如第二镜像电流信号ICS12)。在一个实施例中，第一镜像电流信号和第二镜像电流信号均可代表流过电感器的电流。在一个实施例中，第一镜像电流信号和第二镜像电流信号相等；在另一个实施例中，第一镜像电流信号和第二镜像电流信号成比例关系。
步骤113，对第一镜像电流信号和第二镜像电流信号分别进行补偿调节，产生第一电流采样信号(例如第一电流采样信号ICS11_comp)和第二电流采样信号(例如第二电流采样信号ICS12_comp)。在一个实施例中，步骤113包括步骤1131和步骤1132。在步骤1131中，微处理根据开关变换器的动态反应速度需求对第一镜像电流信号进行补偿调节后产生第一电流采样信号。在步骤1132中，微处理根据开关变换器的稳定性需求对第二镜像电流信号进行补偿调节后产生第二电流采样信号。
步骤114，将第一电流采样信号和第二电流采样信号送至开关变换器的控制模块产生控制信号用于控制开关变换器的可控开关的导通和关断。
虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。
Claims (13)
1.一种用于开关变换器的电感直流电阻(Direct Current Resistance，DCR)电流采样电路，所述开关变换器包括可控开关和电感器，所述DCR电流采样电路包括：
采样电阻；
采样电容，所述采样电容和采样电阻串联连接后再并联连接在所述电感器的两端；
镜像电流电路，接收代表采样电容两端电压的电压采样信号，并根据电压采样信号产生第一镜像电流信号和第二镜像电流信号；
第一补偿电路，接收第一镜像电流信号，并将第一镜像电流信号进行补偿调节产生第一电流采样信号；以及
第二补偿电路，接收第二镜像电流信号，并将第二镜像电流信号进行补偿调节产生第二电流采样信号，其中第一电流采样信号和第二电流采样信号均代表流过电感器的电流信号。
2.如权利要求1所述的DCR电流采样电路，其中，第一补偿电路根据开关变换器的动态反应速度需求对第一镜像电流信号进行补偿调节。
3.如权利要求1所述的DCR电流采样电路，其中，第二补偿电路根据开关变换器的稳定性需求对第二镜像电流信号进行补偿调节。
4.如权利要求1所述的DCR电流采样电路，其中，所述第一补偿电路和第二补偿电路耦接至具有可视化图形用户界面的微处理器，用户通过微处理器的可视化图形用户界面发出第一电流补偿指令和第二电流补偿指令，所述第一电流补偿指令控制第一补偿电路对第一镜像电流信号进行补偿调节，所述第二电流补偿指令控制第二补偿电路对第二镜像采样信号进行补偿调节。
5.如权利要求4所述的DCR电流采样电路，第一电流采样信号和第二电流采样信号的波形可在可视化图形用户界面显示，用户根据第一电流采样信号和第二电流采样信号的波形变化情况，调整第一电流补偿指令和第二电流补偿指令的值。
6.如权利要求1所述的DCR电流采样电路，其中，所述开关变换器还包括系统控制器和具有可视化图形用户界面的微处理器；所述系统控制器根据第一电流采样信号产生电流报告信号并传送至微处理器；所述微处理器根据电流报告信号发出参数调整指令；所述系统控制器接收参数调整指令、第二电流采样信号以及代表开关变换器输出电压信号的电压反馈信号，并根据参数调整指令、第二电流采样信号以及电压反馈信号产生可控开关控制信号，其中，可控开关控制信号用于控制可控开关的导通和关断。
7.如权利要求1所述的DCR电流采样电路，还包括运算放大器，其中所述运算放大器具有第一输入端、第二输入端和输出端，运算放大器的第一输入端和第二输入端分别耦接在采样电容两端，并将采样电容两端的电压信号放大后在输出端输出电压采样信号。
8.如权利要求7所述的DCR电流采样电路，其中，所述电流镜电路包括：
晶体管，其中，晶体管的源极耦接至运算放大器的第二端，晶体管的栅极耦接运算放大器的输出端接收电压采样信号；
调节电阻，具有第一端和第二端，调节电阻的第一端耦接晶体管的源极，调节电阻的第二端电连接至地；以及
镜像电流源，具有第一端、第二端和第三端，其中，镜像电流源的第一端耦接晶体管的漏极，镜像电流源的第二端提供第一镜像电流信号，镜像电流源的第三端提供第二镜像电流信号。
9.如权利要求4所述的DCR电流采样电路，其中，所述第一电流补偿指令包括多个补偿开关控制信号，所述第一补偿电路包括：
多个补偿开关，与多个补偿开关控制信号一一对应，其中，每个补偿开关由对应的补偿开关控制信号控制；
多个电流源，与多个补偿开关一一对应；以及
加法器，具有第一端、第二端和第三端，其中，每个电流源和对应的补偿开关串联耦接在供电电源和加法器的第一端之间，并在加法器的第一端提供第一补偿电流信号，加法器第二端接收第一镜像电流信号，加法器将第一补偿电流信号和第一镜像电流信号做加法运算，并在第三端产生第一电流采样信号。
10.如权利要求4所述的DCR电流采样电路，其中，第二电流补偿指令包括多个补偿开关控制信号，所述第二补偿电路包括：
多个补偿开关，与多个补偿开关控制信号一一对应，其中，每个补偿开关由对应的补偿开关控制信号控制；
多个电流源，与多个补偿开关一一对应；以及
加法器，具有第一端、第二端和第三端，其中，每个电流源和对应的补偿开关串联耦接在供电电源和加法器的第一端之间，并在加法器的第一端提供第二补偿电流信号，加法器第二端接收第二镜像电流信号，加法器将第二补偿电流信号和第二镜像电流信号做加法运算，并在第三端产生第二电流采样信号。
11.如权利要求1所述的DCR电流采样电路，其中，所述第一镜像电流信号与第二镜像电流信号相等。
12.一种用于开关变换器的具有DCR电流采样电路的控制电路，所述开关变换器包括可控开关和电感器，所述控制电路包括：
如权利要求1～11所述之一的DCR电流采样电路，用于产生第一电流采样信号和第二电流采样信号；以及
系统控制器，所述系统控制器根据第一电流采样信号产生电流报告信号并传送至具有可视化图形用户界面的微处理器，所述微处理器根据电流报告信号发出参数调整指令，所述系统控制器接收参数调整指令、第二电流采样信号以及代表开关变换器输出电压信号的电压反馈信号，并根据参数调整指令、第二电流采样信号以及电压反馈信号产生可控开关控制信号，其中，可控开关控制信号用于控制可控开关的导通和关断。
13.一种用于开关变换器的DCR电流采样方法，所述开关变换器包括可控开关和电感器，所述DCR电流采样方法包括：
将采样电阻和采样电容串联连接后再并联连接在电感器的两端；
将采样电容两端的电压信号转换为第一镜像电流信号和第二镜像电流信号；以及
对第一镜像电流信号和第二镜像电流信号分别进行补偿调节，产生第一电流采样信号和第二电流采样信号，其中第一电流采样信号和第二电流采样信号均代表流过电感器的电流信号。
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|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114487582A (zh) * | 2022-01-30 | 2022-05-13 | 北京思凌科半导体技术有限公司 | 电流检测装置以及电流检测系统 |
| CN114640348A (zh) * | 2022-03-11 | 2022-06-17 | 电子科技大学 | 一种自适应时间常数匹配的Gm-C滤波电感电流采样电路 |
Citations (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW200522506A (en) * | 2003-12-16 | 2005-07-01 | Intersil Inc | Transconductance amplifier with multi-emitter structure for current balance in a multi-phase regulator |
| JP2006127225A (ja) * | 2004-10-29 | 2006-05-18 | Torex Device Co Ltd | 電源回路 |
| US20090322234A1 (en) * | 2008-06-30 | 2009-12-31 | Iwatt Inc. | Led driver with multiple feedback loops |
| CN101685314A (zh) * | 2008-09-23 | 2010-03-31 | 成都芯源系统有限公司 | 自适应电压定位直流稳压器及其控制方法 |
| CN101783586A (zh) * | 2009-01-19 | 2010-07-21 | 成都芯源系统有限公司 | 用于恒定导通时间变换电路的控制电路及其方法 |
| US20100320974A1 (en) * | 2009-06-22 | 2010-12-23 | Linear Technology Corp. | Adjustable current limit switching regulator with constant loop gain |
| CN101964587A (zh) * | 2009-04-06 | 2011-02-02 | 成都芯源系统有限公司 | 一种直流变换器及用于直流变换器的控制电路和方法 |
| US20120161741A1 (en) * | 2010-12-23 | 2012-06-28 | Stmicroelectronics S.R.L | Current generator for temperature compensation |
| CN102882372A (zh) * | 2011-07-11 | 2013-01-16 | 凌力尔特公司 | 具有分离的ac及dc电流感测路径的开关电源 |
| CN103414357A (zh) * | 2013-04-13 | 2013-11-27 | 江阴荧特微电子有限公司 | 一种受负载电压调节的源端控制恒流输出电源的驱动电路 |
| CN104283420A (zh) * | 2013-07-03 | 2015-01-14 | 立锜科技股份有限公司 | 具压降补偿功能的电压转换控制器及电压转换电路 |
| CN104467406A (zh) * | 2013-09-13 | 2015-03-25 | 杭州必易科技有限公司 | Led恒流驱动器 |
| CN105720816A (zh) * | 2016-04-14 | 2016-06-29 | 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 | 升降压型变换器的控制电路、控制方法以及应用其的升降压型变换器 |
| CN106655777A (zh) * | 2017-02-20 | 2017-05-10 | 苏州智浦芯联电子科技股份有限公司 | 一种开关电源输出电缆压降补偿电路及补偿方法 |
| CN109327146A (zh) * | 2018-12-07 | 2019-02-12 | 中国电子科技集团公司第四十三研究所 | 一种电压控制隔离型dc/dc变换器的环路补偿电路及补偿方法 |
| CN209134299U (zh) * | 2018-09-25 | 2019-07-19 | 深圳市华芯邦科技有限公司 | 开关电源转换器及其负载电流检测电路 |
| CN111880598A (zh) * | 2020-08-25 | 2020-11-03 | 电子科技大学 | 一种自适应负载线缆的电压补偿电路 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6765372B2 (en) * | 2001-12-14 | 2004-07-20 | Intersil Americas Inc. | Programmable current-sensing circuit providing continuous temperature compensation for DC-DC Converter |
| US8072200B1 (en) * | 2007-12-21 | 2011-12-06 | Intersil Americas Inc. | AC and DC temperature compensation scheme for DCR current sense |
| US8024138B2 (en) * | 2008-02-01 | 2011-09-20 | International Rectifier Corporation | Power supply circuitry, collection and reporting of power supply parameter information |
| US8829879B2 (en) * | 2010-12-03 | 2014-09-09 | Maxim Integrated Products, Inc. | Inductor current measurement for DC to DC converters |
| US9184651B2 (en) * | 2014-01-31 | 2015-11-10 | Monolithic Power Systems, Inc. | Current detection and emulation circuit, and method thereof |
| US9698683B2 (en) * | 2014-07-11 | 2017-07-04 | Infineon Technologies Austria Ag | Method and apparatus for controller optimization of a switching voltage regulator |
| US9780657B2 (en) * | 2015-07-21 | 2017-10-03 | Qualcomm Incorporated | Circuits and methods for controlling a boost switching regulator based on inductor current |
| US10193442B2 (en) * | 2016-02-09 | 2019-01-29 | Faraday Semi, LLC | Chip embedded power converters |
| US11949320B2 (en) * | 2021-02-23 | 2024-04-02 | Texas Instruments Incorporated | Rdson-based current sensing system |
-
2021
- 2021-03-11 CN CN202110266737.8A patent/CN113162368B/zh active Active
-
2022
- 2022-03-04 US US17/686,853 patent/US20220294330A1/en active Pending
Patent Citations (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW200522506A (en) * | 2003-12-16 | 2005-07-01 | Intersil Inc | Transconductance amplifier with multi-emitter structure for current balance in a multi-phase regulator |
| JP2006127225A (ja) * | 2004-10-29 | 2006-05-18 | Torex Device Co Ltd | 電源回路 |
| US20090322234A1 (en) * | 2008-06-30 | 2009-12-31 | Iwatt Inc. | Led driver with multiple feedback loops |
| CN101685314A (zh) * | 2008-09-23 | 2010-03-31 | 成都芯源系统有限公司 | 自适应电压定位直流稳压器及其控制方法 |
| CN101783586A (zh) * | 2009-01-19 | 2010-07-21 | 成都芯源系统有限公司 | 用于恒定导通时间变换电路的控制电路及其方法 |
| CN101964587A (zh) * | 2009-04-06 | 2011-02-02 | 成都芯源系统有限公司 | 一种直流变换器及用于直流变换器的控制电路和方法 |
| US20100320974A1 (en) * | 2009-06-22 | 2010-12-23 | Linear Technology Corp. | Adjustable current limit switching regulator with constant loop gain |
| US20120161741A1 (en) * | 2010-12-23 | 2012-06-28 | Stmicroelectronics S.R.L | Current generator for temperature compensation |
| CN102882372A (zh) * | 2011-07-11 | 2013-01-16 | 凌力尔特公司 | 具有分离的ac及dc电流感测路径的开关电源 |
| CN103414357A (zh) * | 2013-04-13 | 2013-11-27 | 江阴荧特微电子有限公司 | 一种受负载电压调节的源端控制恒流输出电源的驱动电路 |
| CN104283420A (zh) * | 2013-07-03 | 2015-01-14 | 立锜科技股份有限公司 | 具压降补偿功能的电压转换控制器及电压转换电路 |
| CN104467406A (zh) * | 2013-09-13 | 2015-03-25 | 杭州必易科技有限公司 | Led恒流驱动器 |
| CN105720816A (zh) * | 2016-04-14 | 2016-06-29 | 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 | 升降压型变换器的控制电路、控制方法以及应用其的升降压型变换器 |
| CN106655777A (zh) * | 2017-02-20 | 2017-05-10 | 苏州智浦芯联电子科技股份有限公司 | 一种开关电源输出电缆压降补偿电路及补偿方法 |
| CN209134299U (zh) * | 2018-09-25 | 2019-07-19 | 深圳市华芯邦科技有限公司 | 开关电源转换器及其负载电流检测电路 |
| CN109327146A (zh) * | 2018-12-07 | 2019-02-12 | 中国电子科技集团公司第四十三研究所 | 一种电压控制隔离型dc/dc变换器的环路补偿电路及补偿方法 |
| CN111880598A (zh) * | 2020-08-25 | 2020-11-03 | 电子科技大学 | 一种自适应负载线缆的电压补偿电路 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114487582A (zh) * | 2022-01-30 | 2022-05-13 | 北京思凌科半导体技术有限公司 | 电流检测装置以及电流检测系统 |
| CN114487582B (zh) * | 2022-01-30 | 2023-04-14 | 北京思凌科半导体技术有限公司 | 电流检测装置以及电流检测系统 |
| CN114640348A (zh) * | 2022-03-11 | 2022-06-17 | 电子科技大学 | 一种自适应时间常数匹配的Gm-C滤波电感电流采样电路 |
| CN114640348B (zh) * | 2022-03-11 | 2023-04-25 | 电子科技大学 | 一种自适应时间常数匹配的Gm-C滤波电感电流采样电路 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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