CN113485502A - 恒流控制芯片、功率系统及恒流控制方法 - Google Patents

恒流控制芯片、功率系统及恒流控制方法 Download PDF

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CN113485502A CN202110726219.XA CN202110726219A CN113485502A CN 113485502 A CN113485502 A CN 113485502A CN 202110726219 A CN202110726219 A CN 202110726219A CN 113485502 A CN113485502 A CN 113485502A
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王发刚
刘江伟
罗强
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    • G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
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Abstract

本发明实施例提供了一种恒流控制芯片、功率系统及恒流控制方法。根据本发明实施例提供的恒流控制芯片，包括功率上管和功率下管，应用于功率系统，其中，恒流控制芯片用于：接收流经功率上管的第一电流和流经功率下管的第二电流；基于第一电流和第二电流，生成用于表征功率系统的环路电流的电压表征信号；以及基于电压表征信号，调节功率上管和功率下管的导通时间以使功率系统的环路电流恒定。通过上述方案，能够在没有采样电阻的情况下实现恒流控制，这在一定程度上减小了功耗、降低了系统成本并提高了工作效率等。

Description

恒流控制芯片、功率系统及恒流控制方法
技术领域
本发明实施例属于集成电路领域，尤其涉及一种恒流控制芯片、功率系统及恒流控制方法。
背景技术
通常，在常规功率系统中，恒定电流输出是其需要具备的一个常用功能。现有技术中，系统通常需要检测其环路电流来进行闭环控制，常规功率系统通过利用一个采样电阻(例如，阻值为诸如5mohm/10mohm的低阻值电阻)来检测该环路电流，对该采样电阻两端的电压差进行采样并进行信号放大之后，将其输入至恒流环路来实现。
然而，这种利用采样电阻来实现恒流控制的方法，增大了系统功耗、提高了系统的成本并降低了系统的工作效率。
发明内容
本发明实施例提供了一种恒流控制芯片、功率系统及恒流控制方法，能够通过基于流经功率上管和功率下管的电流来生成表征功率系统的环路电流的电压表征信号，并基于该电压表征信号来实现恒流控制，其不再需要通过利用采样电阻来进行检测并将采样电阻两端的电压差输入至恒流环路来实现恒流控制，其减小了功耗、降低了系统成本并提高了工作效率等。
第一方面，本发明实施例提供了一种恒流控制芯片，包括功率上管和功率下管，应用于功率系统，其中，恒流控制芯片用于：接收流经功率上管的第一电流和流经功率下管的第二电流；基于第一电流和第二电流，生成用于表征功率系统的环路电流的电压表征信号；以及基于电压表征信号，调节功率上管和功率下管的导通时间以使功率系统的环路电流恒定。
第二方面，本发明实施例提供了一种功率系统，包括如第一方面所述的恒流控制芯片。
第三方面，本发明实施例提供了一种恒流控制方法，应用于如第一方面的恒流控制芯片，该方法包括：接收流经功率上管的第一电流和流经功率下管的第二电流；基于第一电流和第二电流，生成用于表征功率系统的环路电流的电压表征信号；以及基于电压表征信号，调节功率上管和功率下管的导通时间以使功率系统的环路电流恒定。
本发明实施例提供的恒流控制芯片、功率系统及恒流控制方法，能够不再需要通过利用采样电阻来进行检测并将采样电阻两端的电压差输入至恒流环路来实现恒流控制，其能够在一定程度上减小功耗、降低系统成本并提高工作效率等。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，对于本领域普通技术人员来讲，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示出了现有技术提供的功率系统的结构示意图；
图2示出了本发明一个实施例提供的功率系统的结构示意图；
图3示出了本发明实施例提供的恒流控制芯片200的结构示意图；
图4示出了本发明实施例提供的恒流控制芯片200中相应信号的波形示意图；
图5示出了本发明实施例提供的恒流控制芯片200的具体实现方式；
图6示出了本发明实施例提供的图5所示的恒流控制芯片200中相应信号的波形示意图；
图7示出了本发明实施例提供的第一种采样方式所涉及的信号波形图；
图8示出了本发明实施例提供的第二种采样方式所涉及的信号波形图；
图9示出了本发明实施例提供的第三种采样方式所涉及的信号波形图；
图10示出了本发明实施例提供的第四种采样方式所涉及的信号波形图；
图11示出了本发明实施例提供的第五种采样方式所涉及的信号波形图；以及
图12示出了本发明实施例提供的恒流控制方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
为了更好地理解本发明，以下首先对现有技术提供的功率系统进行介绍。如图1所示，图1示出了现有技术提供的功率系统的结构示意图。
在现有技术中，以降压系统为例进行介绍，该功率系统包括恒流控制芯片100，该芯片100包括电流采样正引脚COP、电流采样负引脚CON、输入引脚VIN、转换引脚SW(switching)以及接地引脚GND等，其中内置有电流放大模块110、恒流环路120以及功率管M1和M2。
其中，通过利用采样电阻Rsense对环路电流进行检测，对电阻Rsense两端的电压差进行采样，利用电流放大模块110进行信号放大之后，输入到恒流环路120中，实现对系统的恒流控制。
然而，这种利用采样电阻来实现恒流控制的方式，增大了功耗、提高了成本并降低了系统的工作效率。
因此，为了解决现有技术问题，本发明实施例提供了一种功率系统。下面首先对本发明实施例所提供的功率系统进行介绍。
图2示出了本发明一个实施例提供的功率系统的结构示意图。如图2所示，以降压系统为例进行介绍，这不应当解释为限制性的，该功率系统可以包括恒流控制芯片200、电感L、电容C2等。其中，该芯片200可以包括输入引脚VIN、转换引脚SW(switching)以及接地引脚GND等，并且其中内置有控制器210、功率上管M3以及功率下管M5等。
作为一个示例，芯片200的SW引脚可以经由电感L连接至系统的输出端VOUT，电容C2的第一端可以连接至电感L与输出端VOUT的公共端，第二端可以连接至参考地，并且芯片200的GND引脚可以连接至参考地。
作为一个示例，该恒流控制芯片200可以用于在功率上管M3导通时，接收流经功率上管M3的电流Ihs，以及在功率下管M5导通时，接收流经功率下管M5的电流Ils，基于电流Ihs和Ils，生成用于表征功率系统的环路电流的电压表征信号Vsns，以及基于该电压表征信号Vsns来调节功率上管M3以及功率下管M5的导通时间，以使功率系统的环路电流恒定。
其中，环路电流可以视为电感L上的电流，并且在功率上管M3导通时，电感L上的电流为流经功率上管M3的电流Ihs；在功率下管M5导通时，电感L上的电流为流经功率下管M5的电流Ils，换句话说，该恒流控制芯片200可以用于对电感L上的电流进行转换(即，分别对流经功率上管和功率下管的电流进行转换)，将电流信号转换为电压信号，并基于电压信号来得到上述电压表征信号Vsns，基于该电压表征信号Vsns来调节功率上管M3以及功率下管M5的导通时间，从而得到恒定的环路电流。
通过本发明实施例提供的上述方案，可以通过功率管电流采样转换为环路电流，实现系统的电流恒流功能以及电流监测功能等，该方案无需采样电阻，能够降低系统的功耗、降低成本并在一定程度上提高工作效率。
以下通过具体示例的方式对本发明实施例提供的恒流控制芯片200进行详细介绍。参考图3，图3示出了本发明实施例提供的恒流控制芯片200的结构示意图。
作为一个示例，该恒流控制芯片200可以包括控制器210和功率开关模块220。其中，该控制器210可以包括电流采样转换模块2101、误差放大器(Error amplifier，EA)2102、脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)发生器2103以及驱动器2104等。
如图3所示，功率开关模块220的输出端可以连接至电流采样转换模块2101的输入端，电流采样转换模块2101的输出端可以连接至误差放大器2102的第一输入端(例如，负相输入端)以向其提供用于表征系统的环路电流的电压表征信号Vsns，误差放大器2102的第二输入端(例如，正相输入端)可以用于接收基准电压Vrefcc，误差放大器2102的输出端可以连接至PWM发生器2103的输入端，以向其提供comp信号，PWM发生器2103的输出端可以连接至驱动器2104的输入端，使驱动器2104可以基于PWM信号来输出分别用于驱动功率上管M3以及功率下管M5的驱动信号HG和LG。
作为一个示例，由于上述电流Ihs和Ils都是安培级电流，所以优选地为了更好地做处理，可以利用电流比例缩小电路将电流Ihs和Ils按比例缩小例如N倍变为采样电流信号以供处理。例如，当功率上管M3导通时，利用电流比例缩小电路将电流Ihs按比例缩小得到经缩小的第一电流，并且当功率下管M5导通时，利用电流比例缩小电路将电流Ils按比例缩小得到经缩小的第二电流。
作为一个示例，该功率开关模块220中的功率上管M3和功率下管M5可以用于分别基于驱动信号HG和LG而导通或关断；电流采样转换模块2101可以用于通过功率管来采集该电感电流比例缩小信号并将采集到的电感电流比例缩小信号转换为电压信号，例如，将上述经缩小的第一电流转换为电压Vhs_sns，并将上述经缩小的第二电流转换为电压Vls_sns，接下来，分别对电压Vhs_sns和Vls_sns进行采样，并对采样得到的电压信号进行一系列运算处理，以将其转换为上述电压表征信号Vsns(其具体工作原理将在下面进行详细介绍)；误差放大器2102可以用于对电压表征信号Vsns和基准电压Vrefcc进行误差放大，以输出信号comp；PWM发生器2103可以用于基于信号comp来产生PWM信号；以及驱动器2104可以用于基于PWM信号来产生用于驱动功率上管M3的驱动信号HG以及用于驱动功率下管M5的驱动信号LG。
具体地，当信号comp越大时，产生的PWM信号也越宽，使得驱动信号HG驱动功率上管M3的导通时间也越长，进而使得环路电流越大，此时需要降低环路电流，例如可以通过降低信号comp，使得产生的PWM信号变窄，从而使得驱动信号HG驱动功率上管M3的导通时间变短，进而使得环路电流变小，直至最终使得电压表征信号Vsns＝Vrefcc，以得到恒定的环路电流。
作为一个示例，对电压Vhs_sns和Vls_sns进行采样可以包括对电压Vhs_sns的峰值电压进行采样，并对电压Vls_sns的谷底电压进行采样。应注意的是，这种对电压Vhs_sns和Vls_sns进行采样，并基于采样得到的电压来得到电压表征信号Vsns的方式仅仅是一个示例，而在其他实施例中，可以采取实时获取电压信号，并对其进行积分的方式，而不是仅采样其中的两点。
以下对系统的工作原理进行详细介绍，具体地，在功率系统中(以下以降压系统为例进行说明)，环路平均电流(Iloop)＝电感平均电流(IL_avg)，在电流连续模式(Continuous Current Mode，CCM)下，根据数学理论：
Figure BDA0003137686280000061
其中，IL_avg表示电感平均电流，IL_pkh表示电感电流的峰值电流，IL_pkl表示电感电流的谷底电流。
当功率上管导通(即，HG-SW为高电平)时，电感上的电流IL为流经功率上管的电流Ihs，即Ihs＝IL，当功率下管导通(即，LG为高电平时)，电感上的电流IL为流经功率下管的电流Ils，即Ils＝IL。
理论上存在如下关系：
Ihspkh＝Ilspkh＝IL_pkh (公式2)
Ihspkl＝Ilspkl＝IL_pkl (公式3)
Figure BDA0003137686280000062
其中，Ihspkh表示流经功率上管的电流的峰值电流，Ilspkh表示流经功率下管的电流的峰值电流，IL_pkh表示电感电流的峰值电流，Ihspkl表示流经功率上管的电流的谷底电流，Ilspkl表示流经功率下管的电流的谷底电流，IL_pkl表示电感电流的谷底电流。
然而，由于电流Ihs和Ils都是安培级电流，因此优选地，为了更好地进行处理，通常可以利用电流比例缩小电路将上述电流按比例缩小例如N倍以使其转变为采样电流信号以供处理，然后在电流采样转换模块处通过功率管对电流比例缩小信号进行采集，进而得到电压表征信号Vsns(电压表征信号Vsns可以存在多种形式和组合，其可以是一个信号，也可以是多个信号，本发明仅对其中一种情况进行原理介绍)。
Vhs_sns＝K*Ihs (公式5)
Vls_sns＝K*Ils (公式6)
其中，Ihs表示流经功率上管的电流，Ils表示流经功率下管的电流，Vhs_sns表示对电流Ihs进行按比例缩小之后的电流进行转换得到的电压信号，Vls_sns表示对电流Ils进行按比例缩小之后的电流进行转换得到的电压信号。
接下来，对电压Vhs_sns和Vls_sns进行采样，例如可以对电压Vhs_sns的峰值电压进行采样以得到Vhs_sns_pkh，对电压Vls_sns的谷底电压进行采样以得到Vls_sns_pkl(还存在其他采样方式，这将在下面进行介绍)，并且电压Vhs_sns_pkh和Vls_sns_pkl可以表示为公式(7)和(8)：
Vhs_sns_pkh＝K*Ihspkh (公式7)
Vls_sns_pkl＝K*Ilspkl (公式8)
Figure BDA0003137686280000071
本发明实施例可以通过对采样得到的电压Vhs_sns_pkh和Vls_sns_pkl进行一系列运算处理，得到电压表征信号Vsns，公式可以表示为如下：
Figure BDA0003137686280000072
本发明实施例提供的功率系统可以通过环路来不断调整电压表征信号Vsns的大小，最终使得Vsns＝Vrefcc，以得到恒定的环路电流Iloop，该环路电流可以表示为如下：
Figure BDA0003137686280000073
其中，K为固定设计参数，Vrefcc为基准电压。
为了更好地理解本发明，以下结合信号的波形图对系统的工作原理进行介绍，参考图4，图4示出了本发明实施例提供的恒流控制芯片200中相应信号的波形示意图。
结合图3和图4，在时间0-t1期间，PWM信号处于高电平，此时HG-SW处于高电平，功率上管导通，流经功率上管的电流Ihs随着时间的增加而增大；在时间t1-t2期间，PWM信号处于低电平，LG处于高电平，功率下管导通，流经功率下管的电流Ils随着时间的增加而减小，并且电压Vhs_sns的波形取决于电流Ihs的波形，电压Vls_sns的波形取决于电流Ils的波形，并且从图中可以看出，电感L上的电流IL等于流经功率上管的电流Ihs加上流经功率下管的电流Ils。
此外，如图4所示，在时间t2处，电流Ihs的大小等于Ihs_pkl，在时间t3处，电流Ihs的大小等于Ihs_pkh，并且在时间t2处，电流Ils的大小等于Ils_pkl，在时间t3处，电流Ils的大小等于Ihs_pkh。
以下通过具体示例的方式对本发明实施例提供的图3所示的电流采样转换模块2101进行介绍。
参考图5，图5示出了本发明实施例提供的恒流控制芯片200的具体实现方式。
作为一个示例，如图5所示，该功率开关模块220可以包括功率上管M3和功率下管M5等，其中，功率上管M3的栅极可以接收驱动信号HG，功率上管M3的漏极可以连接至VIN引脚，功率上管M3的源极可以连接至SW引脚，并且功率下管M5的栅极可以接收驱动信号LG，功率下管M5的漏极可以连接至功率上管M3的源极，功率下管M5的源极可以连接至参考地。
作为一个示例，该电流采样转换模块2101可以包括第一采样转换单元310，该第一采样转换单元310可以包括：功率上管M4、电阻R1、电阻Rsns1、运放OP1、MOS管(例如，PMOS管)M7以及电阻Rsns2等。其中，功率上管M4的栅极可以接收驱动信号HG，功率上管M4的源极可以连接至功率上管M3的源极，功率上管M4的漏极可以经由电阻R1连接至VIN端，运放OP1的第一输入端(例如，负相输入端)可以经由电阻Rsns1连接至电阻R1中远离功率上管M4的一端，运放OP1的第二输入端(例如，正相输入端)可以连接至电阻R1与功率上管M4的漏极的公共端，运放OP1的输出端可以连接至MOS管M7的栅极，MOS管M7的源极可以连接至运放OP1的第一输入端(例如，负相输入端)，其漏极可以经由电阻Rsns2接地，该第一采样转换单元310可以用于采集经缩小的第一电流并将经缩小的第一电流转换为电压Vhs_sns。
作为一个示例，以下对第一采样转换单元310的工作原理进行介绍，当功率上管M4导通时，将SW电压信号输入到运放OP1的一个输入端(例如，正相输入端)，根据运放虚短原理可得，电阻Rsns1两端的电压差可以表示为如下：
Vin-Vsw＝Im3*Rdson_hs＝Ihs*Rdson_hs (公式12)
根据运放虚断原理可得，流经电阻Rsns1的电流可以表示为如下：
I_Rsns1＝I_Rsns2 (公式13)
因此，可得电压Vhs_sns可以表示为如下：
Vhs_sns＝Ihs*Rdson_hs*Rsns2/Rsns1 (公式14)
其中，Ihs为功率上管M3的导通电流，Rdson_hs为功率上管M3的导通阻抗，其通常为一固定值。
作为一个示例，该电流采样转换模块2101还可以包括第二采样转换单元320，该第二采样转换单元320可以包括：功率下管M6、电阻Rsns3、运放OP2、MOS管(例如，NMOS管)M8、MOS管(例如，PMOS管)M9和M10、以及电阻Rsns4等。其中，功率下管M6的栅极可以接收驱动信号LG，功率下管M6的漏极可以连接至功率上管M3和M4的源极，运放OP2的第一输入端(例如，负相输入端)可以经由电阻Rsns3连接至功率下管M6的源极，运放OP2的第二输入端(例如，正相输入端)可以连接至参考地，运放OP2的输出端可以连接至MOS管M8的栅极，MOS管M8的源极可以连接至运放OP2的第一输入端(例如，负相输入端)，MOS管M8的漏极可以连接至MOS管M9的漏极，MOS管M9的源极可以连接至MOS管M10的源极，MOS管M9的栅极可以连接至MOS管M10的栅极并且连接至MOS管M9的漏极，MOS管M10的漏极可以经由电阻Rsns4接地，该第二采样转换单元320可以用于采集经缩小的第二电流并将经缩小的第二电流转换为电压Vls_sns。
作为一个示例，以下对第二采样转换单元320的工作原理进行介绍，当功率下管M6导通时，将SW电压信号输入到运放OP2的一个输入端(例如，负相输入端)，根据运放虚短原理可得，电阻Rsns3两端的电压差可以表示为如下：
Vsw-Vgnd＝Im5*Rdson_ls＝Ils*Rdson_ls (公式15)
根据运放虚断原理可得，流经电阻Rsns3的电流可以表示为如下：
I_Rsns3＝I_Rsns4 (公式16)
因此，可得电压Vls_sns可以表示为如下：
Vls_sns＝Ils*Rdson_ls*Rsns4/Rsns3 (公式17)
其中，Ils为功率下管M5的导通电流，Rdson_ls为功率下管M5的导通阻抗，其通常为一固定值。
作为一个示例，该电流采样转换模块2101还可以包括第一采样单元330，该第一采样单元可以包括开关S1、S2和电容C1、C2等。其中，参考图5和图6，图6示出了本发明实施例提供的图5所示的恒流控制芯片200中相应信号的波形示意图，PWM信号除了可以用作环路的控制信号之外，还可以用于电流采样，例如，当PWM信号处于逻辑高电平(例如，PWM＝1)时，开关S1接通，此时将实时的Vhs_sns信号保存到电容C1，当PWM信号从逻辑高电平变为逻辑低电平(例如，从1变为0)时，此时电容C1上保存的电压即为Vhs_sns_pkh，在PWM信号从逻辑高电平变为逻辑低电平之后的预设时段(例如，脉冲信号sample_hs处于逻辑高电平)期间，开关S2接通，将电容C1上的电压逐周期得保存到电容C2上，使得电容C2上的电压即为Vhs_sns_pkh。
作为一个示例，该电流采样转换模块2101还可以包括第二采样单元340，该第二采样单元可以包括开关S3、S4和电容C3、C4等。其中，参考图5和图6，当PWMn信号(其为PWM信号的逻辑反相)处于逻辑高电平(例如，PWMn＝1)时，开关S3接通，此时将实时的Vls_sns信号保存到电容C3，当PWMn信号从逻辑高电平变为逻辑低电平(例如，从1变为0)时，此时电容C3上保存的电压即为Vls_sns_pkl，在PWMn信号从逻辑高电平变为逻辑低电平之后的预设时段(例如，脉冲信号sample_ls处于逻辑高电平)期间，开关S4接通，将电容C3上的电压逐周期得保存到电容C4上，使得电容C4上的电压即为Vls_sns_pkl。
接下来，将电容C2和电容C4上的电压短接，并经过滤波电路(例如，包括电阻R2和电容C5的RC滤波电路)，实现了Vsns＝(Vhs_sns_pkh+Vls_sns_pkl)/2＝K*Iloop，应注意，其他能够实现滤波功能的电路也在本发明的精神和范围内。
综上，上述采样方式可以参考图7，图7示出了本发明实施例提供的第一种采样方式所涉及的信号波形图。例如，可以在PWM信号的下降沿对Vhs_sns信号进行采样，得到峰值电压Vhs_sns_pkh，并且可以在PWMn信号的下降沿对Vls_sns信号进行采样，得到谷底电压Vls_sns_pkl。
作为一个示例，上述采样方式仅仅为一个示例，还可以采用其他采样方式来实现恒流控制。例如，参考图8，图8示出了本发明实施例提供的第二种采样方式所涉及的信号波形图。例如，可以在PWM信号的上升沿和下降沿分别对Vhs_sns信号进行采样，例如，在PWM信号的上升沿采样得到谷底电压Vhs_sns_pkl，在PWM信号的下降沿采样得到峰值电压Vhs_sns_pkh，基于电压Vhs_sns_pkl和Vhs_sns_pkh得到用于表征功率系统的环路电流的电压表征信号Vsns。
在其他示例中，例如，参考图9，图9示出了本发明实施例提供的第三种采样方式所涉及的信号波形图。例如，还可以在PWMn信号的上升沿和下降沿分别对Vls_sns信号进行采样，例如，在PWMn信号的上升沿采样得到峰值电压Vls_sns_pkh，在PWMn信号的下降沿采样得到谷底电压Vls_sns_pkl，基于电压Vls_sns_pkh和Vls_sns_pkl得到电压表征信号Vsns。
作为一个示例，参考图10，图10示出了本发明实施例提供的第四种采样方式所涉及的信号波形图。例如，还可以基于PWM信号来产生PWM_sample信号，其中该PWM_sample的脉宽＝1/2PWM信号的脉宽，例如，在PWM_sample信号的下降沿对Vhs_sns信号进行采样，得到Vhs_sns_mid，基于电压Vhs_sns_mid得到电压表征信号。
在其他示例中，参考图11，图11示出了本发明实施例提供的第五种采样方式所涉及的信号波形图。例如，还可以PWMn信号来产生PWMn_sample信号，其中，该PWMn_sample信号的脉宽＝1/2PWMn信号的脉宽，例如，在PWMn_sample信号的下降沿对Vls_sns信号进行采样，得到Vls_sns_mid，基于电压Vls_sns_mid得到电压表征信号。
应注意，本发明实施例不限于采样MOS管是否集成，并且采样MOS管电流的方式不限于上述具体实现方式，其他任何适当的采样方式也在本发明的精神和范围内。
此外，本发明实施例还提供了一种恒流控制方法，参考图12，图12示出了本发明实施例提供的恒流控制方法的流程示意图。
作为一个示例，如图12所示，该恒流控制方法可以包括以下步骤：S1210，接收流经功率上管的第一电流和流经功率下管的第二电流；S1220，基于第一电流和第二电流，生成用于表征功率系统的环路电流的电压表征信号；以及S1230，基于电压表征信号，调节功率上管和功率下管的导通时间以使功率系统的环路电流恒定。
作为一个示例，该基于第一电流和第二电流，生成用于表征功率系统的环路电流的电压表征信号可以进一步包括：基于第一电流，生成表征第一电流的第一电压；基于第二电流，生成表征第二电流的第二电压；以及基于第一电压和第二电压，生成该电压表征信号。例如，将第一电流转换为第一电压，将第二电流转换为第二电压，并基于该第一电压和第二电压生成电压表征信号。
作为一个示例，将第一电流转换为第一电压，将第二电流转换为第二电压可以包括：当功率上管导通时，将第一电流按比例缩小得到经缩小的第一电流，并将经缩小的第一电流转换为第一电压；以及当功率下管导通时，将第二电流按比例缩小得到经缩小的第二电流，并将经缩小的第二电流转换为第二电压。
作为一个示例，基于第一电压和第二电压，生成该电压表征信号可以包括：对第一电压的峰值电压进行采样，得到第一采样电压；对第二电压的谷底电压进行采样，得到第二采样电压；以及基于第一采样电压和第二采样电压，得到该电压表征信号。
作为一个示例，该方法可以进一步包括：基于电压表征信号和基准电压，得到分别用于驱动功率上管和功率下管导通的第一驱动信号和第二驱动信号。例如，对电压表征信号Vsns和基准电压信号Vrefcc之差进行放大，得到comp信号，基于comp信号来得到PWM信号，以及基于PWM信号来得到驱动信号HG和LG，其中HG信号可以用于驱动功率上管，并且LG信号可以用于驱动功率下管。
作为一个示例，除了上述基于第一电压和第二电压，生成该电压表征信号的实现方式之外，还可以采用其他采样方式，例如，对第一电压的峰值电压进行采样，得到第三采样电压；对第一电压的谷底电压进行采样，得到第四采样电压；以及基于第三采样电压和第四采样电压，得到该电压表征信号。即，不再对第一电压(例如，Vhs_sns)和第二电压(Vls_sns)分别采样，而是对第一电压的峰值电压和谷底电压分别采样。
作为一个示例，除了上述采样方式之外，还可以采用其他采样方式，例如，对第二电压的峰值电压(例如，Vls_sns_pkh)进行采样，得到第五采样电压；对第二电压的谷底电压(例如，Vls_sns_pkl)进行采样，得到第六采样电压；以及基于第五采样电压和第六采样电压，得到该电压表征信号。即，不再对第一电压(例如，Vhs_sns)和第二电压(Vls_sns)分别采样，而是对第二电压的峰值电压和谷底电压分别采样。
作为一个示例，除了上述采样方式之外，还可以采用其他采样方式，例如，对第一电压的中值电压(例如，Vhs_sns_mid)进行采样，得到第七采样电压；以及基于第七采样电压，得到该电压表征信号。即，不再如前述实施例那样对峰值电压和谷底电压进行采样，而是对第一电压的中值电压进行采样。
作为一个示例，除了上述采样方式之外，还可以采用其他采样方式，例如，对第二电压的中值电压(例如，Vls_sns_mid)进行采样，得到第八采样电压；以及基于第八采样电压，得到该电压表征信号。即，不再如前述实施例那样对峰值电压和谷底电压进行采样，而是对第二电压的中值电压进行采样。
应当注意的是，以上只列举了恒流控制方法的若干步骤，在以上对恒流控制芯片进行介绍时，已经对其中涉及的恒流控制方法进行了详细的描述，为了简化描述，在此不再赘述。
需要明确的是，本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本发明的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本发明的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。
以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。
还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块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。应理解，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种恒流控制芯片，其特征在于，包括功率上管和功率下管，应用于功率系统，其中，所述恒流控制芯片用于：
接收流经所述功率上管的第一电流和流经所述功率下管的第二电流；
基于所述第一电流和所述第二电流，生成用于表征所述功率系统的环路电流的电压表征信号；以及
基于所述电压表征信号，调节所述功率上管和所述功率下管的导通时间以使所述功率系统的环路电流恒定。
2.根据权利要求1所述的恒流控制芯片，其特征在于，所述恒流控制芯片进一步用于：
基于所述第一电流，生成表征所述第一电流的第一电压；
基于所述第二电流，生成表征所述第二电流的第二电压；以及
基于所述第一电压和所述第二电压，生成所述电压表征信号。
3.根据权利要求2所述的恒流控制芯片，其特征在于，所述恒流控制芯片进一步用于：
当所述功率上管导通时，将所述第一电流按比例缩小得到经缩小的第一电流，并将所述经缩小的第一电流转换为所述第一电压；以及
当所述功率下管导通时，将所述第二电流按比例缩小得到经缩小的第二电流，并将所述经缩小的第二电流转换为所述第二电压。
4.根据权利要求2所述的恒流控制芯片，其特征在于，所述恒流控制芯片进一步用于：
对所述第一电压的峰值电压进行采样，得到第一采样电压；
对所述第二电压的谷底电压进行采样，得到第二采样电压；以及
基于所述第一采样电压和所述第二采样电压，得到所述电压表征信号。
5.根据权利要求3所述的恒流控制芯片，其特征在于，所述恒流控制芯片进一步用于：
基于所述电压表征信号和基准电压，得到分别用于驱动所述功率上管和所述功率下管导通的第一驱动信号和第二驱动信号。
6.根据权利要求4所述的恒流控制芯片，其特征在于，所述恒流控制芯片还用于：
对所述第一电压的峰值电压进行采样，得到第三采样电压；
对所述第一电压的谷底电压进行采样，得到第四采样电压；以及
基于所述第三采样电压和所述第四采样电压，得到所述电压表征信号。
7.根据权利要求4所述的恒流控制芯片，其特征在于，所述恒流控制芯片还用于：
对所述第二电压的峰值电压进行采样，得到第五采样电压；
对所述第二电压的谷底电压进行采样，得到第六采样电压；以及
基于所述第五采样电压和所述第六采样电压，得到所述电压表征信号。
8.根据权利要求4所述的恒流控制芯片，其特征在于，所述恒流控制芯片还用于：
对所述第一电压的中值电压进行采样，得到第七采样电压；以及
基于所述第七采样电压，得到所述电压表征信号。
9.根据权利要求4所述的恒流控制芯片，其特征在于，所述恒流控制芯片还用于：
对所述第二电压的中值电压进行采样，得到第八采样电压；以及
基于所述第八采样电压，得到所述电压表征信号。
10.一种功率系统，包括如权利要求1-9中任一项所述的恒流控制芯片。
11.一种恒流控制方法，应用于如权利要求1-9中任一项所述的恒流控制芯片，其特征在于，所述方法包括：
接收流经所述功率上管的第一电流和流经所述功率下管的第二电流；
基于所述第一电流和所述第二电流，生成用于表征所述功率系统的环路电流的电压表征信号；以及
基于所述电压表征信号，调节所述功率上管和所述功率下管的导通时间以使所述功率系统的环路电流恒定。
12.根据权利要求11所述的恒流控制方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
基于所述第一电流，生成表征所述第一电流的第一电压；
基于所述第二电流，生成表征所述第二电流的第二电压；以及
基于所述第一电压和所述第二电压，生成所述电压表征信号。
13.根据权利要求12所述的恒流控制方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
当所述功率上管导通时，将所述第一电流按比例缩小得到经缩小的第一电流，并将所述经缩小的第一电流转换为所述第一电压；以及
当所述功率下管导通时，将所述第二电流按比例缩小得到经缩小的第二电流，并将所述经缩小的第二电流转换为所述第二电压。
14.根据权利要求12所述的恒流控制方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
对所述第一电压的峰值电压进行采样，得到第一采样电压；
对所述第二电压的谷底电压进行采样，得到第二采样电压；以及
基于所述第一采样电压和所述第二采样电压，得到所述电压表征信号。
15.根据权利要求13所述的恒流控制方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
基于所述电压表征信号和基准电压，得到分别用于驱动所述功率上管和所述功率下管导通的第一驱动信号和第二驱动信号。
16.根据权利要求14所述的恒流控制方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
对所述第一电压的峰值电压进行采样，得到第三采样电压；
对所述第一电压的谷底电压进行采样，得到第四采样电压；以及
基于所述第三采样电压和所述第四采样电压，得到所述电压表征信号。
17.根据权利要求14所述的恒流控制方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
对所述第二电压的峰值电压进行采样，得到第五采样电压；
对所述第二电压的谷底电压进行采样，得到第六采样电压；以及
基于所述第五采样电压和所述第六采样电压，得到所述电压表征信号。
18.根据权利要求14所述的恒流控制方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
对所述第一电压的中值电压进行采样，得到第七采样电压；以及
基于所述第七采样电压，得到所述电压表征信号。
19.根据权利要求14所述的恒流控制方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
对所述第二电压的中值电压进行采样，得到第八采样电压；以及
基于所述第八采样电压，得到所述电压表征信号。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1691480A (zh) * 2004-04-14 2005-11-02 株式会社瑞萨科技 电源设备和开关式电源设备
CN101621250A (zh) * 2008-07-01 2010-01-06 立锜科技股份有限公司 电压调节器的输出电流检测装置及方法
CN103840664A (zh) * 2014-03-27 2014-06-04 南京矽力杰半导体技术有限公司 恒流控制电路、开关调节器、集成电路和恒流控制方法
CN104319998A (zh) * 2014-09-29 2015-01-28 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种开关电源控制电路、开关电源及控制方法
CN104578326A (zh) * 2015-02-06 2015-04-29 南京矽力杰半导体技术有限公司 控制电路、集成电路、开关型变换器和恒流控制方法
CN106787698A (zh) * 2017-01-18 2017-05-31 深圳市思远半导体有限公司 Pwm开关电源电路的恒定输出电流的控制装置及方法
CN107659151A (zh) * 2017-04-24 2018-02-02 深圳市华芯邦科技有限公司 无需外部采样电阻的Buck负载电流检测电路及方法
CN110943612A (zh) * 2018-09-25 2020-03-31 深圳市华芯邦科技有限公司 开关电源转换器负载电流检测电路及方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1691480A (zh) * 2004-04-14 2005-11-02 株式会社瑞萨科技 电源设备和开关式电源设备
CN101621250A (zh) * 2008-07-01 2010-01-06 立锜科技股份有限公司 电压调节器的输出电流检测装置及方法
CN103840664A (zh) * 2014-03-27 2014-06-04 南京矽力杰半导体技术有限公司 恒流控制电路、开关调节器、集成电路和恒流控制方法
CN104319998A (zh) * 2014-09-29 2015-01-28 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种开关电源控制电路、开关电源及控制方法
CN104578326A (zh) * 2015-02-06 2015-04-29 南京矽力杰半导体技术有限公司 控制电路、集成电路、开关型变换器和恒流控制方法
CN106787698A (zh) * 2017-01-18 2017-05-31 深圳市思远半导体有限公司 Pwm开关电源电路的恒定输出电流的控制装置及方法
CN107659151A (zh) * 2017-04-24 2018-02-02 深圳市华芯邦科技有限公司 无需外部采样电阻的Buck负载电流检测电路及方法
CN110943612A (zh) * 2018-09-25 2020-03-31 深圳市华芯邦科技有限公司 开关电源转换器负载电流检测电路及方法

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