CN115267313A - 用于检测待测节点的电压的电路和dc-dc变换器 - Google Patents

用于检测待测节点的电压的电路和dc-dc变换器 Download PDF

Info

Publication number
CN115267313A
CN115267313A CN202210775518.7A CN202210775518A CN115267313A CN 115267313 A CN115267313 A CN 115267313A CN 202210775518 A CN202210775518 A CN 202210775518A CN 115267313 A CN115267313 A CN 115267313A
Authority
CN
China
Prior art keywords
resistor
voltage
coupled
transistor
terminal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210775518.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115267313B (zh
Inventor
杨晨
李小涛
王牧晨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Junying Semiconductor Shanghai Co ltd
Original Assignee
Junying Semiconductor Shanghai Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Junying Semiconductor Shanghai Co ltd filed Critical Junying Semiconductor Shanghai Co ltd
Priority to CN202210775518.7A priority Critical patent/CN115267313B/zh
Priority claimed from CN202210775518.7A external-priority patent/CN115267313B/zh
Publication of CN115267313A publication Critical patent/CN115267313A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115267313B publication Critical patent/CN115267313B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/32—Compensating for temperature change
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G01R19/16533—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
    • H02M1/0054—Transistor switching losses
    • H02M1/0058—Transistor switching losses by employing soft switching techniques, i.e. commutation of transistors when applied voltage is zero or when current flow is zero
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H02M1/088—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the simultaneous control of series or parallel connected semiconductor devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

本公开的实施例提供一种用于检测待测节点的电压的电路和DC‑DC变换器。该电路包括：第一至第四电阻器、第一和第二电流源、比较器、以及温度补偿电路。第一电阻器耦接第一电压端、比较器的第一输入端和第一电流源的第一端。第二电阻器的第一端耦接第一电流源的第二端。第二电阻器的第二端耦接温度补偿电路。第三电阻器耦接第一电压端、比较器的第二输入端和第二电流源的第一端。第四电阻器的第一端耦接第二电流源的第二端。第四电阻器的第二端耦接待测节点。温度补偿电路向第二电阻器的第二端提供与待测节点的电压随温度变化产生的电压变化值相等的补偿电压。比较器输出的比较信号指示待测节点的电压是否等于或者大于第二电阻器的第二端的电压。

Description

用于检测待测节点的电压的电路和DC-DC变换器
技术领域
本公开的实施例涉及集成电路技术领域，具体地，涉及用于检测待测节点的电压的电路，以及直流转直流(DC-DC)变换器。
背景技术
随着集成电路技术的发展，直流转直流(DC-DC)变换器常被用于在各种电子设备中进行直流电压的转换。DC-DC变换器在轻负载时，占空比下降，流经电感器的电感电流下降，处于电感电流断续模式。为了防止电感电流反灌，导致DC-DC变换器在轻负载时的转换效率下降，当电感电流下降为零时需要关断DC-DC变换器中的续流晶体管。这可被称为零电流检测(ZCD)。ZCD功能被广泛用于防止电感电流变成负电流，以提高轻载时的效率。
发明内容
本文中描述的实施例提供了一种用于检测待测节点的电压的电路，以及DC-DC变换器。
根据本公开的第一方面，提供了一种用于检测待测节点的电压的电路。该电路包括：第一电阻器、第二电阻器、第三电阻器、第四电阻器、第一电流源、第二电流源、比较器、以及温度补偿电路。其中，第一电阻器的第一端耦接第一电压端。第一电阻器的第二端耦接比较器的第一输入端和第一电流源的第一端。第二电阻器的第一端耦接第一电流源的第二端。第二电阻器的第二端耦接温度补偿电路。第一电流源被配置为根据第一电流源的第一端与第一电流源的第二端之间的第一电压差生成第一受控电流。第三电阻器的第一端耦接第一电压端。第三电阻器的第二端耦接比较器的第二输入端和第二电流源的第一端。第四电阻器的第一端耦接第二电流源的第二端。第四电阻器的第二端耦接待测节点。第二电流源被配置为根据第二电流源的第一端与第二电流源的第二端之间的第二电压差生成第二受控电流。温度补偿电路耦接第二电压端，并被配置为向第二电阻器的第二端提供与待测节点的电压随温度变化产生的电压变化值相等的补偿电压。比较器的输出端输出比较信号。比较信号指示待测节点的电压是否等于或者大于第二电阻器的第二端的电压。
在本公开的一些实施例中，温度补偿电路包括第一晶体管。其中，第一晶体管的控制极和第一极耦接第二电压端。第一晶体管的第二极耦接第二电阻器的第二端。
在本公开的一些实施例中，温度补偿电路包括具有正温度系数的热敏电阻器。其中，热敏电阻器的第一端耦接第二电阻器的第二端。热敏电阻器的第二端耦接第二电压端。
在本公开的一些实施例中，第一受控电流与第二受控电流之和等于恒定电流。
在本公开的一些实施例中，恒定电流是偏置电流模块所生成的偏置电流的镜像电流。偏置电流模块中用于生成偏置电流的电阻器具有负温度系数。
在本公开的一些实施例中，第一电阻器的电阻值与第三电阻器的电阻值相等。
在本公开的一些实施例中，第二电阻器的电阻值与第四电阻器的电阻值相等。
根据本公开的第二方面，提供了一种DC-DC变换器。DC-DC变换器包括：根据本公开的第一方面的所述的电路、第二晶体管、第三晶体管、电感器、以及电容器。其中，第二晶体管的控制极耦接第一驱动控制端。第二晶体管的第一极耦接待测节点。第二晶体管的第二极耦接输入电压端。第三晶体管的控制极耦接第二驱动控制端。第三晶体管的第一极耦接第二电压端。第三晶体管的第二极耦接待测节点。电感器的第一端耦接待测节点。电感器的第二端耦接输出电压端。电容器的第一端耦接输出电压端。电容器的第二端耦接第二电压端。
在本公开的一些实施例中，第一晶体管与第三晶体管的类型相同。
在本公开的一些实施例中，第一晶体管的温度系数小于第三晶体管的温度系数。
附图说明
为了更清楚地说明本公开的实施例的技术方案，下面将对实施例的附图进行简要说明，应当知道，以下描述的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制，其中：
图1是一种DC-DC变换器的示例性电路图；
图2是图1所示的DC-DC变换器的示例性电路图；
图3是根据本公开的实施例的DC-DC变换器的示例性电路图；
图4是图3所示的DC-DC变换器的示例性电路图；以及
图5是图3所示的DC-DC变换器的另一示例性电路图。
在附图中，最后两位数字相同的标记对应于相同的元素。需要注意的是，附图中的元素是示意性的，没有按比例绘制。
具体实施方式
为了使本公开的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本公开的实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，也都属于本公开保护的范围。
除非另外定义，否则在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本公开主题所属领域的技术人员所通常理解的相同含义。进一步将理解的是，诸如在通常使用的词典中定义的那些的术语应解释为具有与说明书上下文和相关技术中它们的含义一致的含义，并且将不以理想化或过于正式的形式来解释，除非在此另外明确定义。如在此所使用的，将两个或更多部分“连接”或“耦接”到一起的陈述应指这些部分直接结合到一起或通过一个或多个中间部件结合。
在本公开的所有实施例中，由于晶体管的源极和漏极(发射极和集电极)是对称的，并且N型晶体管和P型晶体管的源极和漏极(发射极和集电极)之间的导通电流方向相反，因此在本公开的实施例中，将晶体管的受控中间端称为控制极，将晶体管的其余两端分别称为第一极和第二极。另外，诸如“第一”和“第二”的术语仅用于将一个部件(或部件的一部分)与另一个部件(或部件的另一部分)区分开。
图1示出了一种DC-DC变换器100的示例性电路图。DC-DC变换器100包括：电压检测电路110、晶体管Mn1、晶体管Mn2、电感器L、以及电容器C。其中，电压检测电路110用于检测待测节点SW的电压值。晶体管Mn1的控制极耦接第一驱动控制端CTL1。晶体管Mn1的第一极耦接待测节点SW。晶体管Mn1的第二极耦接输入电压端Vin。晶体管Mn2的控制极耦接第二驱动控制端CTL2。晶体管Mn2的第一极接地。晶体管Mn2的第二极耦接待测节点SW。电感器L的第一端耦接待测节点SW。电感器L的第二端耦接输出电压端Vout。电容器C的第一端耦接输出电压端Vout。电容器C的第二端接地。图1还示出了负载电流源Iload。
在图1的示例中，尽管未示出，DC-DC变换器100可包括第一驱动电路和第二驱动电路。第一驱动电路可从第一驱动控制端CTL1输出第一驱动控制信号，用于控制晶体管Mn1的导通和截止。第二驱动电路可从第二驱动控制端CTL2输出第二驱动控制信号，用于控制晶体管Mn2的导通和截止。
电压检测电路110包括：电阻器r1、电阻器r2、电阻器r3、电阻器r4、第一电流源Iflip1、第二电流源Iflip2、以及比较器COMP。其中，电阻器r1的第一端耦接电源电压端VCC。电阻器r1的第二端耦接比较器COMP的同相输入端和第一电流源Iflip1的第一端。第一电流源Iflip1被配置为根据第一电流源Iflip1的第一端与第一电流源Iflip1的第二端之间的第一电压差生成第一受控电流Iflip1。电阻器r2的第一端耦接第一电流源Iflip1的第二端。电阻器r2的第二端耦接参考节点PGND。参考节点PGND接地。电阻器r3的第一端耦接电源电压端VCC。电阻器r3的第二端耦接比较器COMP的反相输入端和第二电流源Iflip2的第一端。第二电流源Iflip2被配置为根据第二电流源Iflip2的第一端与第二电流源Iflip2的第二端之间的第二电压差生成第二受控电流Iflip2。电阻器r4的第一端耦接第二电流源Iflip2的第二端。电阻器r4的第二端耦接待测节点SW。从比较器COMP的输出端输出比较信号VNOCL。比较信号VNOCL指示电阻器r3的第二端的电压是否等于或者大于电阻器r1的第二端的电压。
在图1的示例中，电阻器r1和电阻器r3的电阻值相同。第一受控电流Iflip2与第二受控电流Iflip2之和等于恒定电流。
图2示出了第一受控电流Iflip1与第二受控电流Iflip2的产生电路。在图2的示例中，偏置电流模块向晶体管Mp1提供恒定的偏置电流Ibias。偏置电流Ibias被镜像成晶体管Mp2的漏源电流。晶体管Mp2的漏源电流被提供给晶体管Q1和晶体管Q4。晶体管Q1的集电极-发射极电流被镜像成晶体管Q2的集电极-发射极电流。晶体管Q2的集电极-发射极电流在上下文中被称为第一受控电流Iflip1。晶体管Q4的集电极-发射极电流被镜像成晶体管Q3的集电极-发射极电流。晶体管Q3的集电极-发射极电流在上下文中被称为第二受控电流Iflip2。可见，第一受控电流Iflip1和第二受控电流Iflip2是偏置电流模块所生成的偏置电流的镜像电流的分流。换句话说，第一受控电流Iflip1与第二受控电流Iflip2之和等于偏置电流Ibias。第一受控电流Iflip1与第二受控电流Iflip2的分流比例取决于晶体管Q2的栅源电压(即，上述第一电压差)和晶体管Q3的栅源电压(即，上述第二电压差)的比例。
第二电压差与待测节点SW的电压相关联。当待测节点SW的电压低于参考节点PGND的电压时，第二电压差大于第一电压差，因此Iflip2>Iflip1。当待测节点SW的电压高于参考节点PGND的电压时，第二电压差小于第一电压差，因此Iflip2<Iflip1。当待测节点SW的电压等于参考节点PGND的电压时，第二电压差等于第一电压差，因此Iflip2＝Iflip1。
回到图1的示例，在晶体管Mn1导通而晶体管Mn2截止的情况下，来自输入电压端Vin的输入电压Vin对电感器L进行充电，电感电流从待测节点SW流向输出电压端Vout。在晶体管Mn1截止而晶体管Mn2导通的情况下，电感器L放电，流经电感器L的电感电流逐渐减小。此时电感电流仍然从待测节点SW流向输出电压端Vout。在上下文中，将从待测节点SW流向输出电压端Vout的电感电流称为正电流。在图1中用I+来表示正电流。当正电流I+减小到0A后，电感电流变为从输出电压端Vout流向待测节点SW。在上下文中，将从输出电压端Vout流向待测节点SW的电感电流称为负电流。在图1中用I-来表示负电流。
在一些应用场景下，需要在电感电流为零时控制晶体管Mn2截止，以防止电感电流变成负电流。在这种情况下，将电阻器r2和电阻器r4的电阻值设置为相同。这样对待测节点SW与参考节点PGND的电压比较相当于对电阻器r3的第二端与电阻器r1的第二端的电压比较。换句话说，比较信号VNOCL指示待测节点SW的电压是否等于或者大于参考节点PGND的电压。
当电感电流大于0A时，即电感电流为正电流I+时，待测节点SW的电压值为负值，待测节点SW的电压小于参考节点PGND的电压。因此第二受控电流Iflip2大于第一受控电流Iflip1，电阻器r3的第二端的电压值小于电阻器r1的第二端的电压值。此时，比较信号VNOCL处于高电平。当电感电流等于0A时，待测节点SW的电压等于参考节点PGND的电压。此时，第二受控电流Iflip2等于第一受控电流Iflip1，电阻器r3的第二端的电压值等于电阻器r1的第二端的电压值。此时，比较信号VNOCL处于低电平。处于低电平的比较信号VNOCL被提供给第二驱动电路以控制晶体管Mn2关断。在晶体管Mn2关断时，电感电流可通过晶体管Mn2的体二极管续流迅速归零。
在忽略比较器COMP的输出延时以及第二驱动电路根据比较信号VNOCL来控制晶体管Mn2关断的逻辑延时的情况下，电压检测电路110可用于防止电感电流变成负电流。
基于上述原理，通过设置电阻器r2和电阻器r4的电阻值的差值△r可使得比较器COMP在电感电流等于预设电流值时输出低电平以控制晶体管Mn2关断。负过流限制(NOCL)功能就是基于此原理实现的。将预设电流值设置为负值可实现NOCL。在忽略比较器COMP的输出延时以及第二驱动电路根据比较信号VNOCL来控制晶体管Mn2关断的逻辑延时的情况下，根据基尔霍夫电压定律可得在比较器COMP输出的比较信号VNOCL的电平翻转时：
INOCL＝Iflip1×△r/RMN2 (1)
其中，INOCL表示比较信号VNOCL的电平翻转时流经电感器L的电感电流值，Iflip1表示第一受控电流Iflip1的电流值，△r表示电阻器r2与电阻器r4的电阻值的差值，RMN2表示晶体管Mn2导通时的导通电阻值。应注意，在比较信号VNOCL的电平翻转时Iflip1＝Iflip2。可通过将电阻器r2的电阻值设置成比电阻器r4的电阻值更小(即，△r为负值)来使得INOCL为负值。
如上所述，第一受控电流Iflip1和第二受控电流Iflip2是偏置电流模块所生成的偏置电流的镜像电流的分流。在偏置电流模块中，偏置电流的大小与带隙基准电压相关联。偏置电流模块中用于生成偏置电流的电阻器具有负温度系数。当比较信号VNOCL的电平翻转时，第一受控电流Iflip1等于第二受控电流Iflip2，二者与偏置电流Ibias的比例均为1：k。因此：
Iflip1＝Iflip2＝k×VBG/Rbias (2)
其中，VBG表示带隙基准电压的电压值，Rbias表示偏置电流模块中用于生成偏置电流的电阻器的电阻值。
根据式(1)和式(2)可得：
INOCL＝k×△r×VBG/(Rbias×RMN2) (3)
在传统设计中，用于生成偏置电流的电阻器与电阻器r2和电阻器r4会选用同类型的电阻器(具有相同的温度系数)。这样，由式(3)可知，在温度变化时，INOCL的值将随着晶体管Mn2的导通电阻值RMN2的变化而变化。也就是说，INOCL随温度的变化程度仅取决于晶体管Mn2的温度特性。在传统设计中，DC-DC变换器的输入电压可达到18V，则其功率开关管(例如，图1中的晶体管Mn2)的耐压值需要达到20V。该类型晶体管的导通电阻值具有幅值较高的正温度系数，高温下INOCL会因为晶体管Mn2的导通电阻值RMN2增大而出现明显的降低。因此，图1所示的DC-DC变换器100在不同温度下触发NOCL功能时所检测到的电感电流值INOCL具有明显的变化，造成NOCL功能不准确。
图3示出了根据本公开的实施例的用于DC-DC变换器300的示例性电路图。DC-DC变换器300可包括：用于检测待测节点的电压的电路310、第二晶体管M2、第三晶体管M3、电感器L、以及电容器C。其中，第二晶体管M2的控制极耦接第一驱动控制端CTL1。第二晶体管M2的第一极耦接待测节点SW。第二晶体管M2的第二极耦接输入电压端Vin。第三晶体管M3的控制极耦接第二驱动控制端CTL2。第三晶体管M3的第一极耦接第二电压端V2。第三晶体管M3的第二极耦接待测节点SW。电感器L的第一端耦接待测节点SW。电感器L的第二端耦接输出电压端Vout。电容器C的第一端耦接输出电压端Vout。电容器C的第二端耦接第二电压端V2。图3还示出了负载电流源Iload。
在图3的示例中，尽管未示出，DC-DC变换器300可包括第一驱动电路和第二驱动电路。第一驱动电路可从第一驱动控制端CTL1输出第一驱动控制信号，用于控制第二晶体管M2的导通和截止。第二驱动电路可从第二驱动控制端CTL2输出第二驱动控制信号，用于控制第三晶体管M3的导通和截止。
用于检测待测节点的电压的电路310可包括：第一电阻器R1、第二电阻器R2、第三电阻器R3、第四电阻器R4、第一电流源Iflip1、第二电流源Iflip2、比较器COMP、以及温度补偿电路311。其中，第一电阻器R1的第一端耦接第一电压端V1。第一电阻器R1的第二端耦接比较器COMP的第一输入端和第一电流源Iflip1的第一端。第一电流源Iflip1被配置为根据第一电流源Iflip1的第一端与第一电流源Iflip1的第二端之间的第一电压差生成第一受控电流Iflip1。第二电阻器R2的第一端耦接第一电流源Iflip1的第二端。第二电阻器R2的第二端耦接温度补偿电路311。第三电阻器R3的第一端耦接第一电压端V1。第三电阻器R3的第二端耦接比较器COMP的第二输入端和第二电流源Iflip2的第一端。第二电流源Iflip2被配置为根据第二电流源Iflip2的第一端与第二电流源Iflip2的第二端之间的第二电压差生成第二受控电流Iflip2。第四电阻器R4的第一端耦接第二电流源Iflip2的第二端。第四电阻器R4的第二端耦接待测节点SW。温度补偿电路311耦接第二电压端V2，并被配置为向第二电阻器R2的第二端提供与待测节点SW的电压随温度变化产生的电压变化值相等的补偿电压。从比较器COMP的输出端输出比较信号VNOCL。比较信号VNOCL可指示第三电阻器R3的第二端的电压是否等于或者大于第一电阻器R1的第二端的电压。
在图3的示例中，从第一电压端V1输入高电压信号，第二电压端V2接地。比较器的第一输入端是同相输入端。比较器的第二输入端是反相输入端。第一电阻器R1的电阻值等于第三电阻器R3的电阻值。第二电阻器R2的电阻值等于第四电阻器R4的电阻值。这样对第二电阻器R2的第二端与第四电阻器R4的第二端的电压比较相当于对第一电阻器R1的第二端与第三电阻器R3的第二端的电压比较。换句话说，比较信号VNOCL可指示第四电阻器R4的第二端(待测节点SW)的电压是否等于或者大于第二电阻器R2的第二端的电压。第一受控电流Iflip1与第二受控电流Iflip2之和等于恒定电流。恒定电流是偏置电流模块所生成的偏置电流的镜像电流。第一受控电流Iflip1与第二受控电流Iflip2的产生电路的具体电路结构可与图2所示的示例相同，此处不再赘述。
在第二晶体管M2导通而第三晶体管M3截止的情况下，来自输入电压端Vin的输入电压Vin对电感器L进行充电，电感电流从待测节点SW流向输出电压端Vout。在第二晶体管M2截止而第三晶体管M3导通的情况下，电感器L放电，流经电感器L的电感电流逐渐减小。此时电感电流仍然从待测节点SW流向输出电压端Vout，即为正电流。在图3中用I+来表示正电流。当正电流I+减小到0A后，电感电流变为从输出电压端Vout流向待测节点SW，即为负电流。在图3中用I-来表示负电流。
如上所述，在触发NOCL功能时的电感电流值INOCL受到温度的影响，因此待测节点SW的电压Vsw＝RM3×INOCL会受到温度的影响，其中，RM3表示第三晶体管M3导通时的导通电阻值。温度补偿电路311可向第二电阻器R2的第二端提供与待测节点SW的电压随温度变化产生的电压变化值相等的补偿电压。这样，比较信号VNOCL可在温度变化时仍准确地指示电感电流值INOCL是否等于或者小于预设电流值。在电感电流值INOCL等于或者小于预设电流值时，比较信号VNOCL的电平翻转为低电平，以通过第二驱动控制信号CTL2控制第三晶体管M3截止。电感电流通过第三晶体管M3的体二极管续流迅速归零。这样可以有效地进行负过流限制，提高系统轻载时的效率。
第三晶体管M3的耐压值可能超过20V，因此其导通电阻值具有幅值较高的正温度系数。在本公开的一些实施例中，温度补偿电路311可包括具有正温度系数的电阻值的元器件。假设该元器件的电阻值为△R。通过设置△R的值，可使得比较器COMP在电感电流INOCL等于预设电流值时输出低电平以控制晶体管Mn2关断。
在忽略比较器COMP的输出延时以及第二驱动电路根据比较信号VNOCL来控制第三晶体管M3关断的逻辑延时的情况下，根据基尔霍夫电压定律可得在比较器COMP输出的比较信号VNOCL的电平翻转时：
INOCL＝Iflip1×△R/RM3 (4)
其中，INOCL表示在比较信号VNOCL的电平翻转时流经电感器L的电流值，Iflip1表示第一受控电流Iflip1的电流值，△R表示温度补偿电路311中的元器件的电阻值，RM3表示第三晶体管M3导通时的导通电阻值。应注意，在比较信号VNOCL的电平翻转时Iflip1＝Iflip2。
如上所述，第一受控电流Iflip1和第二受控电流Iflip2可以是偏置电流模块所生成的偏置电流的镜像电流的分流。在偏置电流模块中，偏置电流的大小与带隙基准电压相关联。偏置电流模块中用于生成偏置电流的电阻器具有负温度系数。当比较器COMP输出的比较信号VNOCL的电平翻转时，第一受控电流Iflip1等于第二受控电流Iflip2，二者与偏置电流Ibias的比例均为1：k。因此：
Iflip1＝Iflip2＝k×VBG/Rbias (5)
其中，VBG表示带隙基准电压的电压值，Rbias表示偏置电流模块中用于生成偏置电流的电阻器的电阻值。
根据式(4)和式(5)可得：
INOCL＝k×△R×VBG/(Rbias×RM3) (6)
由式(6)可知，在生成偏置电流的电阻器具有较低的负温度系数的情况下，通过设置温度补偿电路311中的元器件的正温度系数的大小，可抵消第三晶体管M3的正温度特性对电感电流INOCL的影响。这样，根据本公开的实施例的DC-DC变换器在不同温度下触发NOCL功能时所检测到的电感电流值INOCL都等于预设电流值。
图4示出了图3所示的温度补偿电路311的示例性电路图。在图4的示例中，温度补偿电路311可包括第一晶体管M1。其中，第一晶体管M1的控制极和第一极耦接第二电压端V2。第一晶体管M1的第二极耦接第二电阻器R2的第二端。这样，第一晶体管M1处于常开状态。
在本公开的一些实施例中，第一晶体管M1与第三晶体管M3的类型相同，例如，都是P型晶体管。第一晶体管M1的温度系数与第三晶体管M3的温度系数类型相同，例如，都是正温度系数。第一晶体管M1的温度系数小于第三晶体管M3的温度系数。
在图4的示例中，式(6)中的△R可表示第一晶体管M1导通时的导通电阻值。第一晶体管M1导通时的导通电阻值的温度系数小于第三晶体管M3导通时的导通电阻值的温度系数。根据Rbias和RM3的温度系数，可计算出△R的温度系数，以在温度变化的情况下有效抵消温度对电感电流INOCL的影响。
图5示出了图3所示的温度补偿电路311的另一示例性电路图。在图5的示例中，温度补偿电路311可包括具有正温度系数的热敏电阻器R5。其中，热敏电阻器R5的第一端耦接第二电阻器R2的第二端。热敏电阻器R5的第二端耦接第二电压端V2。
在图5的示例中，式(6)中的△R可表示热敏电阻器R5的电阻值。热敏电阻器R5的温度系数小于第三晶体管M3导通时的导通电阻值的温度系数。根据Rbias和RM3的温度系数，可计算出△R的温度系数，以在温度变化的情况下有效抵消温度对电感电流INOCL的影响。
综上所述，根据本公开的实施例的用于检测待测节点的电压的电路考虑了温度对待测节点的电压的影响，并对待测节点的电压随温度变化产生的电压变化值进行了补偿，以使得对待测节点的电压的检测更准确。根据本公开的实施例的DC-DC变换器利用上述电路，可改善触发NOCL功能时流经电感器L的电感电流值INOCL受温度变化的影响，以使得DC-DC变换器在不同温度下具有稳定的表现。这对于特定工作模式下的DC-DC变换器的输出电压的纹波特性以及瞬态响应特性的改善具有重要意义。
附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的装置和方法的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
除非上下文中另外明确地指出，否则在本文和所附权利要求中所使用的词语的单数形式包括复数，反之亦然。因而，当提及单数时，通常包括相应术语的复数。相似地，措辞“包含”和“包括”将解释为包含在内而不是独占性地。同样地，术语“包括”和“或”应当解释为包括在内的，除非本文中明确禁止这样的解释。在本文中使用术语“示例”之处，特别是当其位于一组术语之后时，所述“示例”仅仅是示例性的和阐述性的，且不应当被认为是独占性的或广泛性的。
适应性的进一步的方面和范围从本文中提供的描述变得明显。应当理解，本申请的各个方面可以单独或者与一个或多个其它方面组合实施。还应当理解，本文中的描述和特定实施例旨在仅说明的目的并不旨在限制本申请的范围。
以上对本公开的若干实施例进行了详细描述，但显然，本领域技术人员可以在不脱离本公开的精神和范围的情况下对本公开的实施例进行各种修改和变型。本公开的保护范围由所附的权利要求限定。

Claims (10)

1.一种用于检测待测节点的电压的电路，包括：第一电阻器、第二电阻器、第三电阻器、第四电阻器、第一电流源、第二电流源、比较器、以及温度补偿电路，
其中，所述第一电阻器的第一端耦接第一电压端，所述第一电阻器的第二端耦接所述比较器的第一输入端和所述第一电流源的第一端；
所述第二电阻器的第一端耦接所述第一电流源的第二端，所述第二电阻器的第二端耦接所述温度补偿电路；
所述第一电流源被配置为根据所述第一电流源的所述第一端与所述第一电流源的所述第二端之间的第一电压差生成第一受控电流；
所述第三电阻器的第一端耦接所述第一电压端，所述第三电阻器的第二端耦接所述比较器的第二输入端和所述第二电流源的第一端；
所述第四电阻器的第一端耦接所述第二电流源的第二端，所述第四电阻器的第二端耦接所述待测节点；
所述第二电流源被配置为根据所述第二电流源的所述第一端与所述第二电流源的所述第二端之间的第二电压差生成第二受控电流；
所述温度补偿电路耦接第二电压端，并被配置为向所述第二电阻器的所述第二端提供与所述待测节点的电压随温度变化产生的电压变化值相等的补偿电压；
所述比较器的输出端输出比较信号，所述比较信号指示所述待测节点的电压是否等于或者大于所述第二电阻器的所述第二端的电压。
2.根据权利要求1所述的电路，其中，所述温度补偿电路包括第一晶体管，
其中，所述第一晶体管的控制极和第一极耦接所述第二电压端，所述第一晶体管的第二极耦接所述第二电阻器的所述第二端。
3.根据权利要求1所述的电路，其中，所述温度补偿电路包括具有正温度系数的热敏电阻器，
其中，所述热敏电阻器的第一端耦接所述第二电阻器的所述第二端，所述热敏电阻器的第二端耦接所述第二电压端。
4.根据权利要求1所述的电路，其中，所述第一受控电流与所述第二受控电流之和等于恒定电流。
5.根据权利要求4所述的电路，其中，所述恒定电流是偏置电流模块所生成的偏置电流的镜像电流，所述偏置电流模块中用于生成所述偏置电流的电阻器具有负温度系数。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的电路，其中，所述第一电阻器的电阻值与所述第三电阻器的电阻值相等。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的电路，其中，所述第二电阻器的电阻值与所述第四电阻器的电阻值相等。
8.一种DC-DC变换器，包括：根据权利要求1至7中任一项所述的电路、第二晶体管、第三晶体管、电感器、以及电容器，
其中，所述第二晶体管的控制极耦接第一驱动控制端，所述第二晶体管的第一极耦接所述待测节点，所述第二晶体管的第二极耦接输入电压端；
所述第三晶体管的控制极耦接第二驱动控制端，所述第三晶体管的第一极耦接所述第二电压端，所述第三晶体管的第二极耦接所述待测节点；
所述电感器的第一端耦接所述待测节点，所述电感器的第二端耦接输出电压端；
所述电容器的第一端耦接所述输出电压端，所述电容器的第二端耦接所述第二电压端。
9.根据权利要求8所述的DC-DC变换器，其中，所述第一晶体管与所述第三晶体管的类型相同。
10.根据权利要求8或9所述的DC-DC变换器，其中，所述第一晶体管的温度系数小于所述第三晶体管的温度系数。
CN202210775518.7A 2022-07-01 用于检测待测节点的电压的电路和dc-dc变换器 Active CN115267313B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210775518.7A CN115267313B (zh) 2022-07-01 用于检测待测节点的电压的电路和dc-dc变换器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210775518.7A CN115267313B (zh) 2022-07-01 用于检测待测节点的电压的电路和dc-dc变换器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115267313A true CN115267313A (zh) 2022-11-01
CN115267313B CN115267313B (zh) 2024-11-05

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2794038Y (zh) * 2005-06-03 2006-07-05 Bcd半导体制造有限公司 用于振荡器的温度系数补偿电路及使用该电路的振荡器
CN101753115A (zh) * 2008-10-09 2010-06-23 盛群半导体股份有限公司 具有温度补偿的电路及方法
CN104518689A (zh) * 2013-09-26 2015-04-15 天钰科技股份有限公司 零电流侦测电路及直流转换器
CN106546546A (zh) * 2016-12-09 2017-03-29 北京东方安杰科技有限公司 一种使用渗水吸收干燥装置的气相分子吸收光谱仪
US20170188456A1 (en) * 2015-12-23 2017-06-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Conductive component and electronic device including the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2794038Y (zh) * 2005-06-03 2006-07-05 Bcd半导体制造有限公司 用于振荡器的温度系数补偿电路及使用该电路的振荡器
CN101753115A (zh) * 2008-10-09 2010-06-23 盛群半导体股份有限公司 具有温度补偿的电路及方法
CN104518689A (zh) * 2013-09-26 2015-04-15 天钰科技股份有限公司 零电流侦测电路及直流转换器
US20170188456A1 (en) * 2015-12-23 2017-06-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Conductive component and electronic device including the same
CN106546546A (zh) * 2016-12-09 2017-03-29 北京东方安杰科技有限公司 一种使用渗水吸收干燥装置的气相分子吸收光谱仪

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘颖杰;冯全源;: "电流模式控制的DC-DC变换器中电流环的设计", 微电子学与计算机, no. 07, 5 July 2010 (2010-07-05) *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4541358B2 (ja) 電源装置
US9229035B2 (en) Current detection circuit and switch regulator using the same
KR20070094486A (ko) 비절연 강압형 ｄｃ-ｄｃ 컨버터
US10826392B2 (en) Voltage regulator with an adaptive off-time generator
US8912780B2 (en) Switching control circuit
US10491118B2 (en) High voltage comparator with low-sensitivity to variations of process/temperature and supply
JPWO2006016456A1 (ja) 回路の保護方法、保護回路およびそれを利用した電源装置
US9800157B2 (en) Switching regulator
KR20090027149A (ko) 동기 정류형 스위칭 레귤레이터
US8742743B2 (en) Switching control circuit
US20110169464A1 (en) Dc-dc converter
US8742742B2 (en) Switching control circuit for fixed-on-time power conversion system
US11881780B2 (en) Dynamic biasing circuit for main comparator to improve load-transient and line-transient performance of buck converter in 100% mode
US10996256B2 (en) Fully differential current sensing
US7859242B2 (en) DC-DC Converter
CN109586566B (zh) 车载用判定电路及车载用电源装置
US7612550B2 (en) Dropper type regulator
CN112787505A (zh) 一种dc-dc变换器及其控制电路和控制方法
JP6658269B2 (ja) 過電流検出回路
CN115267313B (zh) 用于检测待测节点的电压的电路和dc-dc变换器
CN103683929A (zh) 自适应环路补偿方法及电路以及带该补偿电路的开关电源
CN115267313A (zh) 用于检测待测节点的电压的电路和dc-dc变换器
CN115776228A (zh) Dc-dc变换器
CN115567055A (zh) 对流过目标电阻器的目标电流进行采样的电路
CN116169999B (zh) 负载开关电路及其控制电路和自举电压产生方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant