CN113270994A - 一种应用于降压变换器的电流采样电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种应用于降压变换器的电流采样电路，包括：第一分电路，所述第一分电路包括第一缓冲器和第二缓冲器，所述第一缓冲器和所述第二缓冲器的输入端分别连接于信号输入端；第二分电路，所述第二分电路连接于所述第一分电路，所述第二分电路包括运算放大器；第三分电路，所述第三分电路连接于所述第一分电路，且所述第三分电路分别连接于所述运算放大器的正相输入端和反相输入端，所述第三分电路包括电感。本发明设计巧妙，实现在全应用输出电压下，使用同一个运算放大器，能够保证采样电流的连续性，无需切换运算放大器。

Description

一种应用于降压变换器的电流采样电路

技术领域

本发明涉及电路领域，更具体的说是，涉及一种应用于降压变换器的电流采样电路。

背景技术

现有通常的高精度输出端电流采样电路使用采样电阻采集差分电压，但由于偏置电压即输出电压的不确定性，导致需要两个opa即一个高边和低边检测放大器，同时由于不同opa的失调等因素导致实际使用会出现不平滑切换，在切换点采样电流畸变；

如图1所示，由于VOUT在实际过程中的电压不同，导致一般需要两个opa，当输出电压VOUT小于某阈值采用LS_OPA,其中LS_OPA是低压电源VDD供电；当输出电压VOUT高于该阈值时，采用HS_OPA；由于两个opa的失调的不同会导致在切换过程出现电流采样不平滑，会对系统工作造成恶劣影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于降压变换器的电流采样电路。

本发明要解决的是现有电流采样电路存在的问题。

与现有技术相比，本发明技术方案及其有益效果如下：

一种应用于降压变换器的电流采样电路，包括：第一分电路，所述第一分电路包括第一缓冲器和第二缓冲器，所述第一缓冲器和所述第二缓冲器的输入端分别连接于信号输入端；第二分电路，所述第二分电路连接于所述第一分电路，所述第二分电路包括运算放大器；第三分电路，所述第三分电路连接于所述第一分电路，且所述第三分电路分别连接于所述运算放大器的正相输入端和反相输入端，所述第三分电路包括电感。

作为进一步改进的，所述第一分电路还包括：第一MOS管，所述第一MOS管的漏极连接于电压输入端，所述第一MOS管的栅极连接于所述第一缓冲器的输出端，所述第一MOS管的源极连接于所述第一缓冲器的第二端；第二MOS管，所述第二MOS管的漏极连接于所述第一MOS管的源极，所述第二MOS管的栅极连接于所述第二缓冲器的输出端，所述第二MOS管的源极接地；第一电容，所述第一电容一端连接于所述第一缓冲器的第一端，所述第一电容的另一端连接于所述第一MOS管的源极。

作为进一步改进的，所述第二缓冲器的第一端接工作电压端，所述第二缓冲器的第二端接地。

作为进一步改进的，所述第二分电路还包括：第一二极管，所述第一二极管的正极连接于所述电压输入端，所述第一二极管的负极连接于所述运算放大器的控制端；第二二极管，所述第二二极管的正极连接于所述第一缓冲器的第一端，所述第二二极管的负极连接于所述第一二极管的负极；第二电容，所述第二电容的一端连接于所述第一二极管的负极，所述第二电容的另一端接地；第三MOS管，所述第三MOS管的源极连接于所述第一二极管的负极，所述第三MOS管的栅极连接于所述第三MOS管的漏极；第四MOS管，所述第四MOS管的源极连接于所述第一二极管的负极，所述第四MOS管的栅极连接于所述第三MOS管的栅极，所述第四MOS管的漏极连接于信号输出端；第五MOS管，所述第五MOS管的漏极连接于所述第三MOS管的漏极，所述第五MOS管的栅极连接于所述运算放大器的输出端，所述第五MOS管的源极连接于所述运算放大器的反相输入端；第一电阻，所述第一电阻连接于所述运算放大器的反相输入端；第二电阻，所述第二电阻连接于所述运算放大器的正相输入端。

作为进一步改进的，所述电感一端连接于所述第一MOS管的源极；所述第三分电路还包括第三电阻，所述第三电阻的一端连接于所述电感的另一端，且所述第三电阻的一端连接于所述第二电阻，所述第三电阻的另一端连接于所述第一电阻。

作为进一步改进的，所述第一MOS管、所述第二MOS管、所述第三MOS管和所述第四MOS管为N沟道型MOS管。

作为进一步改进的，所述第五MOS管为P沟道型MOS管。

作为进一步改进的，所述电感一端连接于所述第一MOS管的源极，所述电感另一端连接于电压输出端；所述第三分电路还包括第三电阻，所述第三电阻的一端接地且连接于所述第一电阻，所述第三电阻的另一端连接于所述第二电阻。

本发明的有益效果为：本发明设计巧妙，采用单一运算放大器实现在输出端采样电阻采样电流，不会出现切换点；使用VIN和BST分别串联二极管和放置储能电容的方式给采样电路供电，满足降压变换器所有应用条件下电流采样电路的正常平滑工作，能够保证采样电流的连续性，无需切换运算放大器。

附图说明

图1是背景技术提供的电路图。

图2是本发明实施例一提供的一种应用于降压变换器的电流采样电路图。

图3是本发明实施例一提供的结构示意图。

图4是本发明实施例二提供的一种应用于降压变换器的电流采样电路。

图中：

1.第一分电路 2.第二分电路 3.第三分电路

31.第一缓冲器 32.第二缓冲器 4.运算放大器

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

参照图2所示，一种应用于降压变换器的电流采样电路，包括：第一分电路1，所述第一分电路1包括第一缓冲器31和第二缓冲器32，所述第一缓冲器31和所述第二缓冲器32的输入端分别连接于信号输入端；第二分电路2，所述第二分电路2连接于所述第一分电路1，所述第二分电路2包括运算放大器4；第三分电路3，所述第三分电路3连接于所述第一分电路1，且所述第三分电路3分别连接于所述运算放大器4的正相输入端和反相输入端。采用单一运算放大器4实现在输出端采样电阻采样电流，不会出现切换点；使用VIN和BST分别串联二极管和放置储能电容的方式给采样电路供电，满足降压变换器所有应用条件下电流采样电路的正常平滑工作，能够保证采样电流的连续性，无需切换运算放大器4。

所述第一分电路1还包括：第一MOS管M1，所述第一MOS管M1的漏极连接于电压输入端，所述第一MOS管M1的栅极连接于所述第一缓冲器31的输出端，所述第一MOS管M1的源极连接于所述第一缓冲器31的第二端；第二MOS管M2，所述第二MOS管M2的漏极连接于所述第一MOS管M1的源极，所述第二MOS管M2的栅极连接于所述第二缓冲器32的输出端，所述第二MOS管M2的源极接地；第一电容C1，所述第一电容C1一端连接于所述第一缓冲器31的第一端，所述第一电容C1的另一端连接于所述第一MOS管M1的源极。

所述第二缓冲器32的第一端接工作电压端，所述第二缓冲器32的第二端接地。

所述第二分电路2还包括：第一二极管D1，所述第一二极管D1的正极连接于所述电压输入端，所述第一二极管D1的负极连接于所述运算放大器4的控制端；第二二极管D2，所述第二二极管D2的正极连接于所述第一缓冲器31的第一端，所述第二二极管D2的负极连接于所述第一二极管D1的负极；第二电容C2，所述第二电容C2的一端连接于所述第一二极管D1的负极，所述第二电容C2的另一端接地；第三MOS管M3，所述第三MOS管M3的源极连接于所述第一二极管D1的负极，所述第三MOS管M3的栅极连接于所述第三MOS管M3的漏极；第四MOS管M4，所述第四MOS管M4的源极连接于所述第一二极管D1的负极，所述第四MOS管M4的栅极连接于所述第三MOS管M3的栅极，所述第四MOS管M4的漏极连接于信号输出端；第五MOS管M5，所述第五MOS管M5的漏极连接于所述第三MOS管M3的漏极，所述第五MOS管M5的栅极连接于所述运算放大器4的输出端，所述第五MOS管M5的源极连接于所述运算放大器4的反相输入端；第一电阻R1，所述第一电阻R1连接于所述运算放大器4的反相输入端；第二电阻R2，所述第二电阻R2连接于所述运算放大器4的正相输入端。

所述第三分电路3包括：电感L，所述电感L一端连接于所述第一MOS管M1的源极；第三电阻R3，所述第三电阻R3的一端连接于所述电感L的另一端，且所述第三电阻R3的一端连接于所述第二电阻R2，所述第三电阻R3的另一端连接于所述第一电阻R1。

所述第一MOS管M1、所述第二MOS管M2、所述第三MOS管M3和所述第四MOS管M4为N沟道型MOS管。

所述第五MOS管M5为P沟道型MOS管。

如图2所示，使用一个运算放大器4工作，其运算放大器4的和辅助电流镜采用一个单独电源轨VP，VP是VIN和BST各一个二极管连接而成，同时VP放置对地储能电容C2；BST电压在上驱动打开时等于Vsw+Vbst-sw,而Vsw≈Vin,所以BST电压可以给C2供电，让VP能够始终保持大于或等于VIN，而VOUT始终小于VIN，所以VP可以始终给采样OPA供电保证采样电流的正常工作。

即在当VOUT/VIN较小时，VP≥VIN，VOUT<<VIN，采样运算放大器4可以工作；

当VOUT/VIN较高时，VP≈Vbst-sw+VIN>>VIN，采样运算放大器4依然可以保持工作；

参照图3所示，随着占空比升高，VOUT升高，VP也升高，其VP与VOUT的电压差始终满足给电流采样OPA和辅助电路供电。

实施例二

参照图4所示，本实施例和实施例一的不同之处在于，所述第三分电路3包括：电感L，所述电感L一端连接于所述第一MOS管M1的源极，所述电感L另一端连接于电压输出端；第三电阻R3，所述第三电阻R3的一端接地且连接于所述第一电阻R1，所述第三电阻R3的另一端连接于所述第二电阻R2。

本实施例的工作原理和工作过程等内容可以参照前述实施例相应内容。

以上实施例仅用以解释说明本发明的技术方案而非对其限制。本领域技术人员应当理解，未脱离本发明精神和范围的任何修改和等同替换，均应落入本发明权利要求的保护范围中。

Claims (8)

1.一种应用于降压变换器的电流采样电路，其特征在于，包括：

第一分电路，所述第一分电路包括第一缓冲器和第二缓冲器，所述第一缓冲器和所述第二缓冲器的输入端分别连接于信号输入端；

第二分电路，所述第二分电路连接于所述第一分电路，所述第二分电路包括运算放大器；

第三分电路，所述第三分电路连接于所述第一分电路，且所述第三分电路分别连接于所述运算放大器的正相输入端和反相输入端，所述第三分电路包括电感。

2.根据权利要求1所述的一种应用于降压变换器的电流采样电路，其特征在于，所述第一分电路还包括：

第一MOS管，所述第一MOS管的漏极连接于电压输入端，所述第一MOS管的栅极连接于所述第一缓冲器的输出端，所述第一MOS管的源极连接于所述第一缓冲器的第二端；

第二MOS管，所述第二MOS管的漏极连接于所述第一MOS管的源极，所述第二MOS管的栅极连接于所述第二缓冲器的输出端，所述第二MOS管的源极接地；

第一电容，所述第一电容一端连接于所述第一缓冲器的第一端，所述第一电容的另一端连接于所述第一MOS管的源极。

3.根据权利要求2所述的一种应用于降压变换器的电流采样电路，其特征在于，所述第二缓冲器的第一端接工作电压端，所述第二缓冲器的第二端接地。

4.根据权利要求2所述的一种应用于降压变换器的电流采样电路，其特征在于，所述第二分电路还包括：

第一二极管，所述第一二极管的正极连接于所述电压输入端，所述第一二极管的负极连接于所述运算放大器的控制端；

第二二极管，所述第二二极管的正极连接于所述第一缓冲器的第一端，所述第二二极管的负极连接于所述第一二极管的负极；

第二电容，所述第二电容的一端连接于所述第一二极管的负极，所述第二电容的另一端接地；

第三MOS管，所述第三MOS管的源极连接于所述第一二极管的负极，所述第三MOS管的栅极连接于所述第三MOS管的漏极；

第四MOS管，所述第四MOS管的源极连接于所述第一二极管的负极，所述第四MOS管的栅极连接于所述第三MOS管的栅极，所述第四MOS管的漏极连接于信号输出端；

第五MOS管，所述第五MOS管的漏极连接于所述第三MOS管的漏极，所述第五MOS管的栅极连接于所述运算放大器的输出端，所述第五MOS管的源极连接于所述运算放大器的反相输入端；

第一电阻，所述第一电阻连接于所述运算放大器的反相输入端；

第二电阻，所述第二电阻连接于所述运算放大器的正相输入端。

5.根据权利要求4所述的一种应用于降压变换器的电流采样电路，其特征在于，所述电感一端连接于所述第一MOS管的源极；所述第三分电路还包括第三电阻，所述第三电阻的一端连接于所述电感的另一端，且所述第三电阻的一端连接于所述第二电阻，所述第三电阻的另一端连接于所述第一电阻。

6.根据权利要求2或4所述的一种应用于降压变换器的电流采样电路，其特征在于，所述第一MOS管、所述第二MOS管、所述第三MOS管和所述第四MOS管为N沟道型MOS管。

7.根据权利要求4所述的一种应用于降压变换器的电流采样电路，其特征在于，所述第五MOS管为P沟道型MOS管。

8.根据权利要求4所述的一种应用于降压变换器的电流采样电路，其特征在于，所述电感一端连接于所述第一MOS管的源极，所述电感另一端连接于电压输出端；所述第三分电路还包括第三电阻，所述第三电阻的一端接地且连接于所述第一电阻，所述第三电阻的另一端连接于所述第二电阻。

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