CN117767694A - 采用闭合回路的电感电流仿真电路 - Google Patents

采用闭合回路的电感电流仿真电路 Download PDF

Info

Publication number
CN117767694A
CN117767694A CN202211167594.6A CN202211167594A CN117767694A CN 117767694 A CN117767694 A CN 117767694A CN 202211167594 A CN202211167594 A CN 202211167594A CN 117767694 A CN117767694 A CN 117767694A
Authority
CN
China
Prior art keywords
circuit
terminal
current
resistor
capacitor
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.)
Pending
Application number
CN202211167594.6A
Other languages
English (en)
Inventor
许钧凯
苏持恒
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.)
Anpec Electronics Corp
Original Assignee
Anpec Electronics Corp
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 Anpec Electronics Corp filed Critical Anpec Electronics Corp
Publication of CN117767694A publication Critical patent/CN117767694A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/22—Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral
    • H03K5/24—Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral the characteristic being amplitude
    • 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
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0009—Devices or circuits for detecting current in a converter
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/0063—High side switches, i.e. the higher potential [DC] or life wire [AC] being directly connected to the switch and not via the load
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/0072—Low side switches, i.e. the lower potential [DC] or neutral wire [AC] being directly connected to the switch and not via the load

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Networks Using Active Elements (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Control Of Voltage And Current In General (AREA)

Abstract

本发明公开一种采用闭合回路的电感电流仿真电路。仿真控制电路依据电源转换器的下桥开关的第一端的电流，以生成仿真电压信号。当仿真控制电路输出仿真电压信号至充放电电路时，充放电电路依据仿真电压信号，以输出充放电电流至电容的第一端。当仿真控制电路输出仿真电压信号至电容的控制端以调整电容的电容值时，充放电电路依据电源转换器的输入电压、输出电压或两者以输出充放电电流至电容的第一端。

Description

采用闭合回路的电感电流仿真电路
技术领域
本发明涉及电源转换器，特别是涉及一种适用于电源转换器的采用闭合回路的电感电流仿真电路。
背景技术
对于电子装置而言，电源转换器为不可缺少的装置，用以调整电力，并供应调整后的电力给电子装置。电源转换器的上桥开关以及下桥开关，必须依据电源转换器的电路组件的电压或电流等数据，进行切换，如此才能提供适当的电力给电源转换器的输出端连接的电子装置。然而，现有电源转换器的检测电路所检测到的电感电流不准确且不实时，还需进行校正。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种采用闭合回路的电感电流仿真电路。电感电流仿真电路适用于电源转换器。电源转换器包含驱动电路、上桥开关、下桥开关、电感以及输出电容。驱动电路的输出端连接上桥开关的控制端以及下桥开关的控制端。上桥开关的第一端耦接输入电压。上桥开关的第二端连接下桥开关的第一端。下桥开关的第二端接地。上桥开关的第二端以及下桥开关的第一端之间的节点的连接电感的第一端。电感的第二端连接输出电容的第一端。输出电容的第二端接地。所述的采用闭合回路的电感电流仿真电路包含电流感测电路、仿真控制电路、反馈电路以及充放电电路。电流感测电路连接下桥开关的第一端。电流感测电路配置以感测流经下桥开关的第一端的电流以输出一电流感测信号。仿真控制电路连接电流感测电路。仿真控制电路配置以依据电流感测信号的多个电流值以决定一仿真电压信号的多个波形的多个电压值，并输出仿真电压信号。反馈电路连接电容的第一端以及仿真控制电路。电容的第二端接地。反馈电路配置以依据电容的电压信号或电流信号以输出反馈信号。仿真控制电路依据反馈信号以补偿仿真电压信号，并输出补偿后的仿真电压信号。充放电电路连接电容的第一端。当仿真控制电路输出仿真电压信号至相连接的充放电电路时，充放电电路依据仿真电压信号，以输出一充放电电流至电容。当仿真控制电路输出仿真电压信号至相连接的电容的控制端以调整电容的电容值时，充放电电路依据输入电压、电感的第二端与输出电容的第一端之间的节点的电压或两者以输出另一充放电电流至电容的第一端。
在实施例中，反馈电路获得电容的电压信号，接着将电容的电压信号转换成电流信号作为反馈信号。
在实施例中，仿真控制电路包含取样和保持电路。取样和保持电路配置以取样和保持电流感测信号以及反馈信号的多个波形的多个波段上的多个电流值。
在实施例中，取样和保持电路所取样和保持的多个电流值包含电流感测信号、反馈信号或两者的多个波形中的一者或多者的波谷值。
在实施例中，取样和保持电路取样和保持的多个电流值包含电流感测信号、反馈信号或两者在当下时间到达下桥开关开启的时间的一半时的电流值。
在实施例中，仿真控制电路还包含运算电路。运算电路连接取样和保持电路。运算电路配置以计算电流感测信号的每一波段上在不同时间点的多个电流值之间的差值。
在实施例中，运算电路配置以计算反馈信号的每一波段上在不同时间点的多个电流值之间的差值。
在实施例中，仿真控制电路还包含第一电阻以及第二电阻。第一电阻的第一端以及第二电阻的第一端连接运算电路。第一电阻的第二端以及第二电阻的第二端接地。运算电路提供电流感测信号的多个电流值之间的差值至第一电阻，提供反馈信号的多个电流值之间的差值至第二电阻。所述仿真电压信号的电压取决于第一电阻、第二电阻或两者的电压。
在实施例中，仿真控制电路还包含比较电路。比较电路连接第一电阻的第一端以及第二电阻的第一端。比较电路配置以比较第一电阻的第一端的电压与第二电阻的第一端的电压以输出一比较信号。所述仿真电压信号的电压取决于比较信号。
在实施例中，仿真控制电路还包含计数器。计数器连接比较电路。计数器配置以依据比较信号进行计数，以输出仿真电压信号。
在实施例中，仿真控制电路还包含第三电阻。第三电阻的第一端连接取样和保持电路。第三电阻的第二端接地。第三电阻配置以接收取样和保持电路所取样的电流感测信号的每一波形的起始电流。第三电阻的电压提供至电容。
在实施例中，所述的采用闭合回路的电感电流仿真电路还包含初始控制电路。初始控制电路连接仿真控制电路以及电容的第一端。仿真控制电路依据电流感测信号的波谷电流或第三电阻经起始电流充电后的电压以输出初始信号。初始控制电路依据初始信号以输出一初始电流至电容，以将电容的电压信号的电压拉至一波谷电压。
在实施例中，初始控制电路包含开关组件。开关组件的第一端连接仿真控制电路。开关组件的第二端连接电容的第一端。开关组件的控制端耦接一波谷时间脉冲信号。开关组件依据波谷时间脉冲信号的电平而开启或关闭。
在实施例中，充放电电路包含第一比较器、第一充电电阻以及第一晶体管。第一比较器的第一输入端连接电感的第二端与输出电容的第一端之间的节点。第一比较器的第二输入端连接第一充电电阻的第一端。第一充电电阻的第二端接地。第一比较器的输出端连接第一晶体管的控制端。第一晶体管的第一端耦接共享电压。第一晶体管的第二端连接第一充电电阻的第一端。电容的第一端连接第一晶体管的第一端。
在实施例中，仿真控制电路连接第一充电电阻的控制端，以输出仿真电压信号至第一充电电阻的控制端，以调整第一充电电阻的电阻值。
在实施例中，充放电电路还包含第二晶体管。第二晶体管的控制端连接第一比较器的输出端。第二晶体管的第一端耦接共享电压。第二晶体管的第二端连接电容的第一端。
在实施例中，充放电电路还包含第三晶体管以及第四晶体管。第三晶体管的第一端和控制端连接第二晶体管的第二端以及第四晶体管的控制端。第四晶体管的第一端连接第一充电电阻的第一端。第三晶体管以及第四晶体管的第二端接地。
在实施例中，充放电电路还包含第二比较器、第二充电电阻以及第五晶体管。第二比较器的第一输入端耦接输入电压。第二比较器的第二输入端连接第二充电电阻的第一端。第二充电电阻的第二端接地。第一比较器的输出端连接第五晶体管的控制端。第五晶体管的第一端耦接共享电压。第五晶体管的第二端连接第二充电电阻的第一端。电容的第一端连接第五晶体管的第一端。
在实施例中，仿真控制电路连接第二充电电阻的控制端，以输出仿真电压信号至第二充电电阻的控制端，以调整第二充电电阻的电阻值。
在实施例中，充放电电路还包含第六晶体管。第六晶体管的控制端连接第二比较器的输出端。第六晶体管的第一端耦接共享电压。第六晶体管的第二端连接电容的第一端。
在实施例中，充放电电路还包含开关组件。开关组件的第一端连接第六晶体管的第二端。开关组件的第二端连接电容的第一端。开关组件的控制端连接驱动电路以从驱动电路接收用以控制上桥开关操作的一上桥导通信号。在上桥导通信号的导通时间内，上桥开关以及开关组件开启。
如上所述，本发明提供一种采用闭合回路的电感电流仿真电路，其采用不同于传统电源转换器的检测电路的电路架构，以检测电源转换器的下桥开关的电流信号的多个波形的多个电流值，并依据检测到的下桥开关的多个波形的多个电流值，精确地仿真出电感电流完整的信息。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与图式，然而所提供的图式仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1为本发明第一实施例的采用闭合回路的电感电流仿真电路的电路图。
图2为本发明第二实施例的采用闭合回路的电感电流仿真电路的仿真控制电路的电路图。
图3为本发明第三实施例的采用闭合回路的电感电流仿真电路的充放电电路的电路图。
图4为本发明第四实施例的采用闭合回路的电感电流仿真电路的初始控制电路的电路图。
图5为本发明第五实施例的采用闭合回路的电感电流仿真电路的电路图。
图6为本发明第六实施例的采用闭合回路的电感电流仿真电路的仿真控制电路的电路图。
图7为本发明第七实施例的采用闭合回路的电感电流仿真电路的充放电电路的电路图。
图8为本发明第八实施例的采用闭合回路的电感电流仿真电路的初始控制电路的电路图。
图9为本发明第一至第八实施例的采用闭合回路的电感电流仿真电路的信号的波形图。
图10A为本发明第一至第八例的采用闭合回路的电感电流仿真电路的信号的波形图。
图10B为本发明第一至第八实施例的采用闭合回路的电感电流仿真电路的信号的波形图。
图11为本发明第一至第八实施例的采用闭合回路的电感电流仿真电路的信号的波形图。
具体实施方式
以下是通过特定的具体实施例来说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不背离本发明的构思下进行各种修改与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包含相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。
请参阅图1、图9、图10A、图10B和图11，其中图1为本发明第一实施例的采用闭合回路的电感电流仿真电路的电路图，图9、图10A、图10B和图11为本发明第一至第八实施例的采用闭合回路的电感电流仿真电路的信号的波形图。
本发明实施例的电感电流仿真电路适用于仿真出电源转换器的电感L的电流(即图1所示的电感电流IL)相应的电压信号。
电源转换器包含驱动电路90、上桥开关UG、下桥开关LG、电感L以及输出电容Cout。驱动电路90的输出端连接上桥开关UG的控制端以及下桥开关LG的控制端。上桥开关UG的第一端耦接输入电压VIN。上桥开关UG的第二端连接下桥开关LG的第一端。下桥开关LG的第二端接地。
上桥开关UG的第二端以及下桥开关LG的第一端之间的节点LX连接电感L的第一端。电感L的第二端连接输出电容Cout的第一端。输出电容Cout的第二端接地。电感L的第二端以及输出电容Cout的第一端之间的节点为电源转换器的输出端，此电源转换器的输出端的电压为输出电压VOUT。
值得注意的是，本发明实施例的电感电流仿真电路可包含电流感测电路10、仿真控制电路20、充放电电路31以及反馈电路40。若有需要，电感电流仿真电路更可包含初始控制电路50。
电流感测电路10的输入端连接下桥开关LG的第一端。电流感测电路10的输出端连接仿真控制电路20的输入端。仿真控制电路20的输出端连接初始控制电路50的输入端。初始控制电路50的输出端连接电容Cm1的第一端。电容Cm1的第二端接地。
充放电电路31的输出端连接电容Cm1的第一端。反馈电路40的输入端连接电容Cm1的第一端。反馈电路40的输出端连接仿真控制电路20的输入端。仿真控制电路20的输出端连接充放电电路31的输入端。
首先，电流感测电路10感测流经下桥开关LG的第一端的电流，以输出一电流感测信号Isen。仿真控制电路20依据从电流感测电路10接收到的电流感测信号Isen的多个波形的多个电流值，以决定一仿真电压信号Vcomp1的多个波形的多个电压值，并输出仿真电压信号Vcomp1至充放电电路31。充放电电路31依据从仿真控制电路20接收到的仿真电压信号Vcomp1，以输出一充放电电流至电容Cm1，以对电容Cm1进行充放电。
更进一步，反馈电路40依据电容Cm1的电压信号或电流信号，以输出反馈信号Iemu1至仿真控制电路20。举例而言，反馈电路40获得电容Cm1的电压信号，接着将电容Cm1的电压信号转换成电流信号作为反馈信号Iemu1输出至仿真控制电路20，在此仅举例说明，本发明不以此为限。
当仿真控制电路20从反馈电路40接收到反馈信号Iemu1时，仿真控制电路20依据反馈信号Iemu1(其为电容Cm1的电压信号或电流信号)，以补偿仿真电压信号Vcomp1，并将补偿后的仿真电压信号Vcomp1输出至充放电电路31。充放电电路31依据补偿后的仿真电压信号Vcomp1，以输出另一充放电电流至电容Cm1，以对电容Cm1进行充放电。
换言之，仿真控制电路20可依据从电流感测电路10接收到的电流感测信号Isen、从反馈电路40获得的反馈信号Iemu1或两者，以输出仿真电压信号Vcomp1输出至充放电电路31。充放电电路31依据从仿真控制电路20接收到的仿真电压信号Vcomp1以对电容Cm1进行充放电。
最后，本发明的电感电流仿真电路可通过电容Cm1充电后的电容电压以及电容Cm1(向反馈电路40)放电后的电压信号的电压，以仿真出电感电流IL相应的一电压信号Vemu1的多个波形的多个波段，包含上升波段以及下降波段。
如图9、图10A和图10B所示，默认电压信号Vtar的电压为电感电流IL的电流值的一半。本发明的电感电流仿真电路依据电感电流IL仿真出电压信号Vem。
若电感L的电感值不同，例如分别为0.47uH以及0.68uH时，电感L的电流可分别为如图11所示的电感电流IL1、电感电流IL2。如图11所示，本发明的电感电流仿真电路依据电感电流IL1所仿真出的电压信号Vem21基本上与一默认电压信号Vtar21重叠。本发明的电感电流仿真电路依据电感电流IL2所仿真出的电压信号Vem22基本上与一默认电压信号Vtar22重叠。显然，无论电感L的电感值大小，本发明都可精准的仿真出电感电流的信息。
每当充放电电路31依据仿真电压信号Vcomp1所提供的充放电电流所充电的电容Cm1的电压信号的时间到达电感电流IL的波谷值的时间点时，初始控制电路50可依据从仿真控制电路20获得的初始信号Vinit，以输出一初始电流至电容Cm1，以将电容Cm1的电压信号Vemu1的电压直接拉至一波谷电压。如此，能更顺利仿真出电源转换器的电感电流IL相应的电压信号。
请参阅图2，其为本发明第二实施例的采用闭合回路的电感电流仿真电路的仿真控制电路的电路图。
本发明的电感电流仿真电路可包含仿真控制电路例如图2所示的仿真控制电路20。本发明第一实施例的仿真控制电路20内的配置可与如图2所示的仿真控制电路20的配置相同，在此仅举例说明，本发明不以此为限。
如图2所示，仿真控制电路20的电路组件可包含以下一者或多者：取样和保持电路201、运算电路202、比较电路(包含比较器203)以及计数器204、第一电阻R1、第二电阻R2以及第三电阻R3。
电流感测电路10的输出端以及反馈电路40的输出端连接仿真控制电路20的取样和保持电路201的输入端。
取样和保持电路201的输出端连接运算电路202的输入端以及初始控制电路50的输入端以及第三电阻R3的第一端。第三电阻R3的第二端接地。运算电路202的输出端连接比较电路的比较器203的第一输入端和第二输入端、第一电阻R1的第一端以及第二电阻R2的第一端。第一电阻R1的第二端以及第二电阻R2的第二端接地。
比较电路的比较器203的输出端连接计数器204的输入端。计数器204的输出端连接充放电电路31的输入端。如图1所示，充放电电路31的输出端以及初始控制电路50的输出端连接电容Cm1。
取样和保持电路201可为单一电路，或可包含多个取样和保持电路例如但不限于图2所示的第一取样和保持电路21、第二取样和保持电路22、第三取样和保持电路23、第四取样和保持电路24以及第五取样和保持电路25。
运算电路202可为单一电路，或可包含多个算术运算器例如但不限于图2所示的第一算术运算器2021以及第二算术运算器2022。
如图2所示，第一取样和保持电路21的输入端、第二取样和保持电路22的输入端以及第三取样和保持电路23的输入端可连接电流感测电路10的输出端。第一取样和保持电路21的输出端可连接初始控制电路50的输入端以及第三电阻R3的第一端。
第二取样和保持电路22的输出端以及第三取样和保持电路23的输出端可连接第一算术运算器2021的输入端。第一算术运算器2021的输出端可连接比较电路的比较器203的第一输入端以及第一电阻R1的第一端。
第四取样和保持电路24的输入端以及第五取样和保持电路25的输入端可连接反馈电路40的输出端。第四取样和保持电路24的输出端以及第五取样和保持电路25的输出端可连接第二算术运算器2022的输入端。第二算术运算器2022的输出端可连接比较电路的比较器203的第二输入端以及第二电阻R2的第一端。
首先，第二取样和保持电路22可取样和保持电流感测信号Isen的多个波形的每一波段(包含上升波段和下降波段)上的多个电流值中的其中一电流值，例如但不限于在到达图1所示的下桥开关LG开启的时间的一半时，电流感测信号Isen的下降波段的电流值。
第三取样和保持电路23可取样和保持电流感测信号Isen的多个波形的每一波段(包含上升波段和下降波段)上的多个电流值中的另一电流值，例如电流感测信号Isen的波谷电流值。
接着，第一算术运算器2021可计算第二取样和保持电路22所保持的电流值与第三取样和保持电路23所保持的电流值之间的差值，以输出第一电流信号至比较器203的第一输入端或第一电阻R1的第一端。
第四取样和保持电路24可取样和保持反馈信号Iemu1(其为电容Cm1的电压信号或电流信号)的多个波形的每一波段(包含上升波段和下降波段)上的多个电压值或电流值中的其中一者，例如但不限于在到达如图1所示的下桥开关LG开启的时间的一半时，反馈信号Iemu1的电压值或电流值。
第五取样和保持电路25可取样和保持反馈信号Iemu1的多个波形的每一波段(包含上升波段和下降波段)上的多个电流值中的另一电流值，例如但不限于反馈信号Iemu1的波谷电压值或波谷电流值。
第二算术运算器2022可计算第四取样和保持电路24所保持的数值(电压值或电流值)与第五取样和保持电路25所保持的数值(电压值或电流值)的差值，以输出第二电流信号或第二电压信号至比较器203的第二输入端或第二电阻R2的第一端。
接着，比较器203可将比较器203的第一输入端的电压与比较器203的第二输入端的电压进行比较，以输出一比较信号。计数器204可依据从比较器203接收到的比较信号进行计数，以输出一仿真电压信号Vcomp1。
第一取样和保持电路21可取样和保持电流感测信号Isen的波谷电流，并依据保持的电流感测信号Isen的波谷电流以输出初始信号Vinit至初始控制电路50。替换地，第一取样和保持电路21可将保持的电流感测信号Isen的波谷电流提供至第三电阻R3以充电第三电阻R3，并将充电后的第三电阻R3的电压信号作为初始信号Vinit提供至初始控制电路50。
每当充放电电路31依据仿真电压信号Vcomp1所提供的充放电电流充电的电容Cm的电压信号的时间点到达电感电流IL的波谷值的时间点时，初始控制电路50可依据从仿真控制电路20的第一取样和保持电路21或第三电阻R3获得的初始信号Vinit，以输出一初始电流至电容Cm1，以将电容Cm1的电压信号Vemu1的电压拉至一波谷电压。如此，能更顺利仿真出电源转换器的电感电流IL相应的电压信号。
请参阅图3，其为本发明第三实施例的采用闭合回路的电感电流仿真电路的充放电电路的电路图。
本发明的电感电流仿真电路可包含充放电电路例如图3所示的充放电电路31。本发明第一实施例的充放电电路31的配置可与如图2所示的充放电电路31的配置相同，在此仅举例说明，本发明不以此为限。
如图3所示，充放电电路31可包含第一比较器310、第一充电电阻R41以及第一晶体管T1。
充放电电路31的第一比较器310的第一输入端，例如非反相输入端连接电源转换器的输出端，即如图1所示的电感L的第二端以及输出电容Cout的第一端之间的节点，以接收此节点的输出电压VOUT。
第一比较器310的第二输入端例如反相输入端连接第一充电电阻R41的第一端。第一比较器310的输出端连接第一晶体管T1的控制端。第一晶体管T1的第一端耦接共享电压VCC。第一晶体管T1的第二端连接第一充电电阻R41的第一端。第一充电电阻R41的第二端接地。
值得注意的是，在本实施例中，充放电电路31的第一充电电阻R41为可变电阻，仿真控制电路20连接第一充电电阻R41的控制端，以输出仿真电压信号Vcomp1至第一充电电阻R41的控制端，以依据仿真电压信号Vcomp1的电压值来调整第一充电电阻R41的电阻值，进而调整流经第一充电电阻R41，进而调整第一晶体管T1的电流。
若有需要，充放电电路31更可包含第二晶体管T2，与第一晶体管T1形成第一电流镜。第一晶体管T1的第一端的电流作为第一电流镜的输入电流，第二晶体管T2的第二端的电流为第一电流镜的输出电流。第一电流镜的输入电流与第一电流镜的输出电流的比例为1:N，N为正值。如此，可将第一晶体管T1的第一端的电流放大或缩减为N倍后形成第二晶体管T2的第二端的电流。
若有需要，充放电电路31更可包含第三晶体管T3以及第四晶体管T4，组成第二电流镜。第三晶体管T3的第一端至第二端的电流等于第二晶体管T2的第一端至第二端的电流。第三晶体管T3的第一端的电流作为第二电流镜的输入电流，第四晶体管T4的第一端至第二端的电流为第二电流镜的输出电流。第二电流镜的输入电流与第二电流镜的输出电流的比例为1:M，M为正值。如此，可将第一晶体管T1的第一端至第二端的电流放大或缩减为N×M倍后形成第四晶体管T4的第一端至第二端的电流。
第一晶体管T1的第一端至第二端的电流(经放大或缩减为N×M倍后)可对电容Cm1进行放电。放电后的电容Cm1的电压信号作为本发明的电感电流仿真电路依据电源转换器的电感L的电感电流IL所仿真出的相应的电压信号的(下降)波段。
充放电电路31可还包含第二比较器320、第二充电电阻R51以及第五晶体管T5。
若有需要，第二比较器320的第一输入端例如非反相输入端耦接输入电压VIN。第二比较器320的第二输入端例如反相输入端连接第二充电电阻R51的第一端。第二充电电阻R51的第二端接地。
第二比较器320的输出端连接第五晶体管T5的控制端。第五晶体管T5的第一端耦接共享电压VCC。第五晶体管T5的第二端连接第二充电电阻R51的第一端。
值得注意的是，在本实施例中，充放电电路31的第二充电电阻R51为可变电阻，仿真控制电路20连接第二充电电阻R51的控制端，以输出仿真电压信号Vcomp1至第二充电电阻R51的控制端，以依据仿真电压信号Vcomp1的电压值来调整第二充电电阻R51的电阻值，进而调整流经第二充电电阻R51以及第五晶体管T5的电流值。
若有需要，充放电电路31更可包含第六晶体管T6，与第五晶体管T5组成第三电流镜。第五晶体管T5的第一端的电流作为第三电流镜的输入电流，第六晶体管T6的第二端的电流为第三电流镜的输出电流。第三电流镜的输入电流与第三电流镜的输出电流的比例为1:P，P为正值。如此，可将第五晶体管T5的第一端至第二端的电流放大或缩减为P倍形成第六晶体管T6的第二端的电流。
若有需要，充放电电路31更可包含开关组件SW1。开关组件SW1的第一端连接第六晶体管T6的第二端。开关组件SW1的第二端连接电容Cm1的第一端。开关组件SW1的控制端可连接如图1所示的驱动电路90或其他驱动电路的输出端。
当驱动电路90驱动开关组件SW1在上桥导通信号(在高电平)的导通时间即上桥开关UG开启的时间内开启时，第五晶体管T5的第一端至第二端的电流(经放大或缩减为P倍后)通过开关组件SW1提供至电容Cm1，以对电容Cm1进行充电。充电后的电容Cm1的电压信号作为本发明的电感电流仿真电路依据电源转换器的电感L的电感电流IL所仿真出的相应的电压信号的(上升)波段。
请参阅图4，其为本发明第四实施例的采用闭合回路的电感电流仿真电路的初始控制电路的电路图。
如图1所示的电感电流仿真电路可包含如图4所示的初始控制电路50。如图1所示的初始控制电路50的电路组件配置可与如图4所示的初始控制电路50相同。
如图4所示，初始控制电路50可包含开关组件SW501。开关组件SW501的第一端连接仿真控制电路20的输出端。开关组件SW501的第二端连接电容Cm1的第一端。
开关组件SW501的控制端可连接如图1所示的驱动电路90的输出端，以从驱动电路90接收一波谷时间脉冲信号VTPS。依据波谷时间脉冲信号VTPS，在每到达经仿真控制电路20充电或放电后的电容Cm1的电压信号的波谷的时间点，开关组件SW501开启，以将电容Cm1的电压信号的电压拉至一波谷电压。
请参阅图5，其为本发明第五实施例的采用闭合回路的电感电流仿真电路的电路图。第五实施例与第一实施例的相同之处不在此赘述。
第五实施例与第一实施例的差异之一在于，第一实施例的电容Cm1为固定电容，但第五实施例的电容Cm2为可变电容且此可变电容的控制端连接仿真控制电路20，以通过仿真控制电路20来调整电容Cm2的电容值。
仿真控制电路20依据从电流感测电路10接收到的电流感测信号Isen，以输出仿真电压信号Vcomp2至电容Cm2的控制端，以依据仿真电压信号Vcomp2的电压值来调整电容Cm2的电容值。
在第五实施例中，充放电电路32不依据仿真电压信号Vcomp2，而是依据电源转换器的上桥开关UG的第一端的输入电压Vin与电源转换器的输出电压VOUT(即电感L的第二端与输出电容Cout的第一端之间的节点的电压)或两者，以输出一充放电电流至电容Cm2的第一端，以充电电容Cm2。
反馈电路40可依据电容Cm2的电压信号或电流信号，以输出反馈信号Iemu2至仿真控制电路20。举例而言，反馈电路40获得电容Cm2的电压信号，接着将电容Cm2的电压信号转换成电流信号作为反馈信号Iemu2输出至仿真控制电路20，在此举例说明，本发明不以此为限。
接着，仿真控制电路20可依据从反馈电路40接收到的反馈信号Iemu2，来补偿仿真电压信号Vcomp2，并将补偿后的仿真电压信号Vcomp2输出至电容Cm2的控制端，以依据补偿后的仿真电压信号Vcomp2的电压值来调整电容Cm2的电容值。
也就是说，仿真控制电路20可依据从电流感测电路10接收到的电流感测信号Isen、从反馈电路40接收到的反馈信号Iemu2或两者，来调整电容Cm2的电容值。
请参阅图6，其为本发明第六实施例的采用闭合回路的电感电流仿真电路的仿真控制电路的电路图。第六实施例与第二实施例相同之处不在此赘述。
如图6所示的仿真控制电路20可与如图2所示的仿真控制电路20相同，在此仅举例说明，本发明不以此为限。如图5所示的仿真控制电路20内的配置可与如图6所示的仿真控制电路20内的配置相同。
图6的第六实施例与图2的第二实施例差异仅在于，图2的仿真控制电路20的计数器204的输出端连接至充放电电路30的输入端，但图6的仿真控制电路20的计数器204的输出端连接至电容Cm2的控制端。在第六实施例中，电容Cm2的电容值依据仿真控制电路20的计数器204输出的仿真电压信号Vcomp2的电压值而调整。
请参阅图7，其为本发明第七实施例的采用闭合回路的电感电流仿真电路的充放电电路的电路图。
如图7所示的充放电电路32可与如图3所示的充放电电路32相同，在此仅举例说明，本发明不以此为限。如图5所示的充放电电路32内的配置可与如图7所示的充放电电路32内的配置相同。第七实施例与第三实施例相同之处不在此赘述。
图7的第七实施例与图3的实施例差异在于，图3的第一充电电阻R41以及第二充电电阻R51为可变电阻，此可变电阻的电阻值随仿真电压信号Vcomp1的电压而调整，而图7的第一充电电阻R42以及第二充电电阻R52为固定电阻，此固定电阻的电阻值为恒定值、不随仿真电压信号Vcomp2的电压值改变。
再者，图3的充放电电路31的开关组件SW1的第二端以及第四晶体管T4的第一端连接为固定电容的电容Cm1的第一端，而图7的充放电电路32的开关组件SW1的第二端以及第四晶体管T4的第一端则是连接为可变电容的电容Cm2的第一端。
请参阅图8，其为本发明第八实施例的采用闭合回路的电感电流仿真电路的初始控制电路的电路图。第八实施例与第四实施例相同之处不在此赘述。
图4的第四实施例与图8的第八实施例差异在于，图4的开关组件SW501的第二端连接为固定电容的电容Cm1的第一端但仿真控制电路20不连接电容Cm1，但图8的开关组件SW501的第二端连接为可变电容的电容Cm2的第一端并且仿真控制电路20连接可变电容的电容Cm2的控制端以调整为可变电容的电容Cm2的电容值。
综上所述，本发明提供一种采用闭合回路的电感电流仿真电路，其采用不同于传统电源转换器的检测电路的电路架构，以检测电源转换器的下桥开关的电流信号的多个波形的多个电流值，并依据检测到的下桥开关的多个波形的多个电流值，精确地仿真出电感电流完整的信息。
以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的权利要求书，所以凡是运用本发明说明书及图式内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的权利要求书内。

Claims (21)

1.一种采用闭合回路的电感电流仿真电路，适用于电源转换器，所述电源转换器包含驱动电路、上桥开关、下桥开关、电感以及输出电容，所述驱动电路的输出端连接所述上桥开关的控制端以及所述下桥开关的控制端，所述上桥开关的第一端耦接一输入电压，所述上桥开关的第二端连接所述下桥开关的第一端，所述下桥开关的第二端接地，所述上桥开关的所述第二端以及所述下桥开关的所述第一端之间的节点连接所述电感的第一端，所述电感的第二端连接所述输出电容的第一端，所述输出电容的第二端接地，其特征在于，所述电感电流仿真电路包含：
电流感测电路，连接所述下桥开关的所述第一端，配置以感测流经所述下桥开关的所述第一端的电流以输出一电流感测信号；
仿真控制电路，连接所述电流感测电路，配置以依据所述电流感测信号的多个电流值以决定一仿真电压信号的多个波形的多个电压值，并输出所述仿真电压信号；
反馈电路，连接电容的第一端以及所述仿真控制电路，所述电容的第二端接地，所述反馈电路配置以依据所述电容的电压信号或电流信号以输出一反馈信号，所述仿真控制电路依据所述反馈信号以补偿所述仿真电压信号，并输出补偿后的所述仿真电压信号；以及
充放电电路，连接所述电容的所述第一端；
其中，当所述仿真控制电路输出所述仿真电压信号至相连接的所述充放电电路时，所述充放电电路依据所述仿真电压信号，以输出一充放电电流至所述电容的所述第一端；
其中，当所述仿真控制电路输出所述仿真电压信号至相连接的所述电容的控制端以调整所述电容的电容值时，所述充放电电路依据所述输入电压、所述电感的所述第二端与所述输出电容的所述第一端之间的节点的电压或两者以输出另一充放电电流至所述电容的所述第一端。
2.根据权利要求1所述的采用闭合回路的电感电流仿真电路，其特征在于，所述反馈电路获得所述电容的所述电压信号，接着将所述电容的所述电压信号转换成所述电流信号作为所述反馈信号。
3.根据权利要求1所述的采用闭合回路的电感电流仿真电路，其特征在于，所述仿真控制电路包含取样和保持电路，配置以取样和保持所述电流感测信号以及所述反馈信号的多个波形的多个波段上的多个电流值。
4.根据权利要求3所述的采用闭合回路的电感电流仿真电路，其特征在于，所述取样和保持电路所取样和保持的所述多个电流值包含所述电流感测信号、所述反馈信号或两者的所述多个波形中的一者或多者的波谷值。
5.根据权利要求3所述的采用闭合回路的电感电流仿真电路，其特征在于，所述取样和保持电路取样和保持的所述多个电流值包含所述电流感测信号、所述反馈信号或两者在当下时间到达所述下桥开关开启的时间的一半时的电流值。
6.根据权利要求3所述的采用闭合回路的电感电流仿真电路，其特征在于，所述仿真控制电路还包含运算电路，连接所述取样和保持电路，配置以计算所述电流感测信号的每一所述波段上在不同时间点的所述多个电流值之间的差值。
7.根据权利要求6所述的采用闭合回路的电感电流仿真电路，其特征在于，所述运算电路配置以计算所述反馈信号的每一所述波段上在不同时间点的所述多个电流值之间的差值。
8.根据权利要求7所述的采用闭合回路的电感电流仿真电路，其特征在于，所述仿真控制电路还包含第一电阻以及第二电阻，所述第一电阻的第一端以及所述第二电阻的第一端连接所述运算电路以及所述充放电电路，所述第一电阻的第二端以及所述第二电阻的第二端接地，所述运算电路提供所述电流感测信号的所述多个电流值之间的差值至所述第一电阻，提供所述反馈信号的所述多个电流值之间的差值至所述第二电阻，所述仿真电压信号的电压取决于所述第一电阻、所述第二电阻或两者的电压。
9.根据权利要求8所述的采用闭合回路的电感电流仿真电路，其特征在于，所述仿真控制电路还包含比较电路，连接所述第一电阻的所述第一端以及所述第二电阻的所述第一端，配置以比较所述第一电阻的所述第一端的电压与所述第二电阻的所述第一端的电压以输出一比较信号，所述仿真电压信号的电压取决于所述比较信号。
10.根据权利要求9所述的采用闭合回路的电感电流仿真电路，其特征在于，所述仿真控制电路还包含计数器，连接所述比较电路，配置以依据所述比较信号进行计数，以输出所述仿真电压信号。
11.根据权利要求10所述的采用闭合回路的电感电流仿真电路，其特征在于，所述仿真控制电路还包含第三电阻，所述第三电阻的第一端连接所述取样和保持电路，所述第三电阻的第二端接地，所述第三电阻配置以接收所述取样和保持电路所取样的所述电流感测信号的每一所述波形的一起始电流，所述第三电阻的电压提供至所述电容。
12.根据权利要求11所述的采用闭合回路的电感电流仿真电路，其特征在于，所述电感电流仿真电路还包含：
初始控制电路，连接所述仿真控制电路以及所述电容的第一端，其中所述仿真控制电路依据所述电流感测信号的波谷电流或所述第三电阻经所述起始电流充电后的电压以输出一初始信号，所述初始控制电路依据所述初始信号以输出一初始电流至所述电容，以将所述电容的所述电压信号的电压拉至一波谷电压。
13.根据权利要求12所述的采用闭合回路的电感电流仿真电路，其特征在于，所述初始控制电路包含开关组件，所述开关组件的第一端连接所述仿真控制电路，所述开关组件的第二端连接所述电容的所述第一端，所述开关组件的控制端耦接一波谷时间脉冲信号，所述开关组件依据所述波谷时间脉冲信号的电平而开启或关闭。
14.根据权利要求1所述的采用闭合回路的电感电流仿真电路，其特征在于，所述充放电电路包含第一比较器、第一充电电阻以及第一晶体管，所述第一比较器的第一输入端连接所述电感的第二端与所述输出电容的所述第一端之间的节点，所述第一比较器的第二输入端连接所述第一充电电阻的第一端，所述第一充电电阻的第二端接地，所述第一比较器的输出端连接所述第一晶体管的控制端，所述第一晶体管的第一端耦接一共享电压，所述第一晶体管的第二端连接所述第一充电电阻的所述第一端，所述电容的所述第一端连接所述第一晶体管的所述第一端。
15.根据权利要求14所述的采用闭合回路的电感电流仿真电路，其特征在于，所述仿真控制电路连接所述第一充电电阻的控制端，以输出所述仿真电压信号至所述第一充电电阻的所述控制端，以调整所述第一充电电阻的电阻值。
16.根据权利要求14所述的采用闭合回路的电感电流仿真电路，其特征在于，所述充放电电路还包含第二晶体管，所述第二晶体管的控制端连接所述第一比较器的所述输出端，所述第二晶体管的第一端耦接所述共享电压，所述第二晶体管的第二端连接所述电容的第一端。
17.根据权利要求16所述的采用闭合回路的电感电流仿真电路，其特征在于，所述充放电电路还包含第三晶体管以及第四晶体管，所述第三晶体管的第一端和控制端连接所述第二晶体管的第二端以及所述第四晶体管的控制端，所述第四晶体管的第一端连接所述第一充电电阻的第一端，所述第三晶体管以及所述第四晶体管的第二端接地。
18.根据权利要求17所述的采用闭合回路的电感电流仿真电路，其特征在于，所述充放电电路还包含第二比较器、第二充电电阻以及第五晶体管，所述第二比较器的第一输入端耦接所述输入电压，所述第二比较器的第二输入端连接所述第二充电电阻的第一端，所述第二充电电阻的第二端接地，所述第一比较器的所述输出端连接所述第五晶体管的控制端，所述第五晶体管的第一端耦接所述共享电压，所述第五晶体管的第二端连接所述第二充电电阻的所述第一端，所述电容的所述第一端连接所述第五晶体管的所述第一端。
19.根据权利要求18所述的采用闭合回路的电感电流仿真电路，其特征在于，所述仿真控制电路连接所述第二充电电阻的控制端，以输出所述仿真电压信号至所述第二充电电阻的所述控制端，以调整所述第二充电电阻的电阻值。
20.根据权利要求19所述的采用闭合回路的电感电流仿真电路，其特征在于，所述充放电电路还包含第六晶体管，所述第六晶体管的控制端连接所述第二比较器的输出端，所述第六晶体管的第一端耦接所述共享电压，所述第六晶体管的第二端连接所述电容的所述第一端。
21.根据权利要求20所述的采用闭合回路的电感电流仿真电路，其特征在于，所述充放电电路还包含开关组件，所述开关组件的第一端连接所述第六晶体管的所述第二端，所述开关组件的第二端连接所述电容的第一端，所述开关组件的控制端连接所述驱动电路以从所述驱动电路接收用以控制所述上桥开关操作的一上桥导通信号，所述上桥开关以及所述开关组件在所述上桥导通信号的导通时间内开启。
CN202211167594.6A 2022-09-19 2022-09-23 采用闭合回路的电感电流仿真电路 Pending CN117767694A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW111135264A TWI812472B (zh) 2022-09-19 2022-09-19 採用閉迴路的電感電流仿真電路
TW111135264 2022-09-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117767694A true CN117767694A (zh) 2024-03-26

Family

ID=88421152

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211167594.6A Pending CN117767694A (zh) 2022-09-19 2022-09-23 采用闭合回路的电感电流仿真电路

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11799473B1 (zh)
CN (1) CN117767694A (zh)
TW (1) TWI812472B (zh)

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9979287B2 (en) * 2014-09-10 2018-05-22 Texas Instruments Incorporated Feedforward loop to stabilize current-mode switching converters
CN106160504A (zh) * 2015-04-13 2016-11-23 纪睿 交流宽电压输入的电力电子交流稳压器
NL2015303B1 (en) * 2015-08-13 2017-02-28 Prodrive Tech Bv Electric power converter and MRI system comprising such converter.
TWI591949B (zh) * 2016-02-01 2017-07-11 立錡科技股份有限公司 具有漣波調變定導通時間之切換式電源供應器及其控制電路與控制方法
TWI681613B (zh) * 2018-02-02 2020-01-01 茂達電子股份有限公司 模擬電感電流控制的電壓轉換器
CN110311558B (zh) * 2018-03-25 2020-09-29 立锜科技股份有限公司 固定时间升降压切换式电源电路及其控制电路及控制方法
TWM588919U (zh) * 2019-07-03 2020-01-01 力智電子股份有限公司 電源轉換電路及其模擬電流信號的產生電路
JP7118937B2 (ja) * 2019-09-13 2022-08-16 株式会社東芝 スイッチング電源回路
TWI695572B (zh) * 2019-09-28 2020-06-01 立錡科技股份有限公司 電感電流仿擬電路及電感電流仿擬方法
US20230031749A1 (en) * 2021-07-30 2023-02-02 Texas Instruments Incorporated Compensation slope adjustment in voltage converter

Also Published As

Publication number Publication date
US11799473B1 (en) 2023-10-24
TWI812472B (zh) 2023-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9998012B2 (en) Voltage peak detection circuit and detection method
US9184651B2 (en) Current detection and emulation circuit, and method thereof
US11418113B2 (en) Inductor current emulator circuit and inductor current emulation method
KR101095977B1 (ko) Ｄｃ-ｄｃ 컨버터에 대한 프로그래머블 인덕터 전류 제어
US8513935B2 (en) Combinations of current feedback for frequency compensation, overload detection, and super overload detection in switching power converters
US7403049B2 (en) Triangular wave generation circuit
US8427130B2 (en) Methods and apparatuses for combined frequency compensation and soft start processes
US7589509B2 (en) Switching regulator
CN102035384A (zh) 开关变换器电路和功率变换方法
CN1337084A (zh) 多模式开关模式电源
US7701190B2 (en) Control circuit and method for a DC-to-DC converter to improve transient response thereof
US11283355B2 (en) Power conversion circuit and simulation current signal generation circuit thereof
CN111416519A (zh) 电感电流重构电路、重构方法及应用其的功率变换器
EP0881770B1 (en) Control circuit for the current switch edges of a power transistor
CN117767694A (zh) 采用闭合回路的电感电流仿真电路
TW202414977A (zh) 採用閉迴路的電感電流仿真電路
TWI812471B (zh) 採用開迴路的電感電流仿真電路
EP1017172B1 (en) Integrated circuit generating at least a voltage linear ramp having a slow rise
CN109417385B (zh) 小电容量补偿网络电路
US20230336074A1 (en) Power converter preventing overvoltage damage and control method thereof
TWI783819B (zh) 電感電流感測器、固定峰值電流電路與直流-直流轉換裝置
JP2005049152A (ja) 電流検出回路
US11011977B2 (en) Dual-stage inductorless switched-capacitor converter without divisor dependency
EP3855622A1 (en) Pwm dac with improved linearity and insensitivity to switch resistance
US20240186993A1 (en) Fast and dynamic vout-tracking control for audio input signal

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