CN118074519A - 人工双闭环全时电感电流传感 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于开关模式电源(SMPS)中的电感电流传感的装置、系统和方法。在第一时间点和第二时间点对指示开关节点处的电压电平的输入节点信号进行取样。基于第一取样节点电压和第二取样节点电压生成并调整人工斜坡信号，以生成具有三角波形的输出斜坡信号，该三角波形具有与电感电流的上升斜率成比例的上升斜率和与电感电流的下降斜率成比例。

Description

人工双闭环全时电感电流传感
技术领域
本发明涉及集成电路技术领域，特别涉及开关模式电源(SMPS Switch ModePower Supply)中的电流传感装置。
背景技术
集成电路，如微处理器和存储设备，包括许多金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，它们提供基本的开关功能来实现逻辑门、数据存储、电源开关等。MOSFET已被广泛用于开关模式电源(SMPS)，因为它们具有功率效率和热效率。除了MOSFET开关之外，SMPS还包括节能器件，例如电感器或电容器。
电源是任何电子设备中的关键元件，其性能会影响电源效率、产品安全和产品性能。因此，电源(例如SMPS)需要包括功率监测系统来监测和/或调节其输出。功率调节通常包括输出电压或电流反馈。由于许多SMPS系统(例如，包括功率监测或调节特征的SMPS)使用电流模式调节，因此对于这样的系统来说获得准确的电流信息是至关重要的。
最近的计算应用要求SMPS系统以更高的频率运行以增加带宽。这些应用还要求SMPS系统具有较小的形状因子和降低的成本。SMPS系统制造商已经通过使用小型电感器和电容器来响应这些要求。此外，存在降低SMPS系统(例如，降压直流到直流转换器)的操作电压以实现更高速操作和更好的功率节省的趋势。这样，输入电压和输出电压之间的电压比(VIN/VOUT)增加，并且节能周期(即，接通时间占空比D)变短。先前的实施方式模拟了来自电感器的电流的下降斜率，但是由于功率监测系统的构造而容易受到非线性开关噪声的影响。此外，这些以前的实现没有反馈循环，因此一旦引入，输出错误有时会传播，无法纠正错误。
正是在这种背景下提出了本发明的各个方面。
发明内容
本发明的目的是提供一种开关模式电源系统、用于检测开关模式电源中的电感电流的传感装置及用于传感开关模式电源中的电感电流的方法，本发明使用双闭环来从三角电感电流信号生成具有编程目标增益的人工三角斜坡信号。并为器件提供保护，使其免受可能降低精度的开关引起的瞬态电压尖峰的影响。来自先前人工斜坡信号周期的反馈的添加为改进的设备提供了进一步的鲁棒性，允许该设备校正斜坡信号偏差，并进一步最小化输出误差。
为了达到上述目的，本发明提供一种开关模式电源系统，包括：
一个开关模式电源，包括串联耦合的高侧(HS)开关和低侧(LS)开关，以及输出滤波器，该输出滤波器包括耦合到由高侧和低侧开关形成的开关节点的电感器和电容器，其中电感电流由电感器提供到负载；以及
一个耦合在低侧开关两端的电感电流传感装置，该电感电流传感装置具有第一输入配置为接收指示开关节点处的电压电平的节点信号，其中所述电感电流传感装置在第一时间点对指示所述开关节点处的电压的所述节点信号进行取样以产生第一取样节点电压，且在所述第一时间点之后的第二时间点对指示所述开关结点处的所述电压的节点信号进行取样以产生第二取样节点电压,其中所述第一取样节点电压大于第二取样节点电压，
其中所述电感电流传感装置进一步经配置以产生人工斜坡信号，且基于所述第一取样节点电压或第二取样节点电压，以双闭环配置调整所述人工斜坡信号，从而产生输出斜坡信号,其中所述输出斜坡信号具有三角波形，包括与电感电流的上升斜率成比例的上升斜率和与电感电流的下降斜率成比例的下降斜率。
可选的，所述双闭环配置包括第一闭环和第二闭环，所述第一闭环调节与电感电流信号的上升斜率相关的所述人工三角斜坡信号的上升斜坡，所述第二闭环调节与电感电流信号的下降斜率相关的所述人工三角斜坡信号的下降斜坡。
可选的，所述电感电流传感装置被配置为通过在所述第一时间点和所述第二时间点对所述人工斜坡信号进行取样，并且将所述第一时刻的人工斜坡信号的信号与所述第一取样节点电压进行比较，并且基于所述比较改变所述人工斜坡信号的峰值电平来调整所述人工斜坡信号。
可选的，电感电流传感装置还被配置为将第二取样节点电压与第二时间电压下的人工斜坡信号的信号进行比较，并基于该比较调整人工斜坡信号中的谷值电平。
可选的，电感器电路传感装置还包括：
一个取样电路，被配置为接收节点信号，其中取样电路还被配置为锁存指示在第一时间点和第二时间点的电压电平的节点信号电平，其中所述取样电路进一步经配置以在所述第一时间点处从所述锁存节点信号产生所述第一取样节点电压，且在所述第二时间点处由所述锁存在节点信号产生第二取样节点电压；
一个人工斜坡信号生成电路，具有被配置为接收第一取样节点电压的第一输入端和被配置为接受第二取样节点电压第二输入端第二取样节点电压，其中所述人工斜坡信号生成电路还被配置为生成所述人工斜坡信号，并且基于所述第一取样节点电压和所述第二取样节点电压来调整所述人工斜坡信号。
可选的，所述取样电路还被配置为从所述人工斜坡信号生成电路接收所述人工斜波信号，并在所述第一时间点锁存人工斜坡信号电平，其中，所述取样电路还被配置为从所述锁存的人工斜坡信号电平生成第一取样斜坡信号，并从所述被锁存的第二人工斜坡信号生成第二取样斜坡信号。
可选的，所述人工斜坡信号生成器包括被配置为接收所述第一取样斜坡信号的第三输入端和被配置为接受所述第二取样斜坡信号第四输入端，其中所述人工斜坡信号生成器还被配置为基于所述第一取样节点电压、第二取样节点电压、第一取样人工斜坡信号和第三取样人工斜坡信号来细化所述人工斜坡信号。
可选的，所述开关模式电源系统还包括一个多路复用器，所述多路复用器具有被配置为接收所述输出斜坡信号的第一输入端，以及被配置为接受所述节点信号的第二输入端和被配置为收到输出选择信号的第三输入端，其中所述多路复用器被配置为根据所述输出选择信号输出所述输出斜坡信号或所述节点信号。
本发明还提供一种用于检测开关模式电源中的电感电流的传感装置，所述开关模式电源具有串联耦合的高侧开关和低侧开关以及包括电感器和电容器的输出滤波器，所述电感器与电容器耦合到由所述高侧和低侧开关形成的开关节点，所述电感电流传感装置包括：
一个耦合在低侧开关两端的取样电路，该取样电路具有被配置为接收指示开关节点处的电压电平的节点信号的第一输入，其中取样电路被配置为锁存指示第一时间点和第二时间点处的电压电平的节点信号电平，其中所述取样电路还被配置为从在所述第一时间点锁存的所述节点信号生成第一取样节点电压，并且从在所所述第二时间点锁存在的节点信号生成第二取样节点电压；
一个人工斜坡信号生成电路，其具有被配置为接收所述第一取样节点电压的第一输入端，和被配置为接受所述第二取样节点电压的第二输入端，其中所述人工斜坡信号生成电路还被配置为生成人工斜坡信号，并且基于所述第一取样节点电压或所述第二取样节点电压以双闭环配置调整所述人工斜坡信号，以便生成输出斜坡信号，其中所述输出斜坡信号具有三角波形，所述三角波形包括与所述电感电流的上升斜率成比例的上升斜率和与所述电感电流的下降斜率成正比的下降斜率。
可选的，所述双闭环配置包括第一闭环和第二闭环，所述第一闭环调节与电感电流信号的上升斜率相关的所述人工三角斜坡信号的上升斜坡，所述第二闭环调节与电感电流信号的下降斜率相关的所述人工三角斜坡信号的下降斜坡。
可选的，所述取样电路还被配置为从所述人工斜坡信号生成电路接收所述人工斜坡信号，并在所述第一时间点锁存人工斜坡信号电平，其中，所述取样电路还被配置为从所述锁存的人工斜坡信号电平生成第一取样斜坡信号，并从所述被锁存的第二人工斜坡信号生成第二取样斜坡信号，其中第一个人工斜坡信号大于第二个人工斜坡信号。
可选的，所述人工斜坡信号生成器包括被配置为接收所述第一取样斜坡信号的第三输入端，和被配置为接受所述第二取样斜坡信号第四输入端，其中所述人工斜坡信号生成器还被配置为基于所述第一取样节点电压、第二取样节点电压，第一取样人工斜坡信号和第三取样人工斜坡信号来细化所述人工斜坡信号。
可选的，所述用于检测开关模式电源中的电感电流的传感装置还包括一个多路复用器，所述多路复用器具有被配置为接收所述输出斜坡信号的第一输入端、被配置为接受所述节点信号的第二输入端和被配置为收到输出选择信号的第三输入端，其中所述多路复用器被配置为根据所述输出选择信号输出所述输出斜坡信号或所述节点信号。
可选的，配置所述人工斜坡产生器，以通过将所述第一经取样的人工斜坡信号与所述第一取样的节点电压进行比较，且基于所述比较而改变所述人工斜坡信号的峰值电平来调整所述人工斜坡信号。
可选的，所述人工斜坡生成器还被配置为将所述第二取样节点电压与第二人工斜坡信号进行比较，并且基于所述比较来调整所述人工斜坡信号的谷电平。
本发明还提供一种用于传感开关模式电源中的电感电流的方法，所述开关模式电源具有串联耦合的高侧开关和低侧开关，以及包括电感器和电容器的输出滤波器，所述电感器耦合到由所述高侧和低侧开关形成的开关节点，其中，电感器将电感器的电流提供给负载，所述方法包括：
在第一时间点对指示开关节点处的电压电平的输入节点信号进行取样，以产生第一取样节点电压；
在第二时间点对指示开关节点处的电压电平的输入节点信号进行取样；
产生一个人工斜坡信号；以及
基于所述第一取样节点电压或所述第二取样节点电压在闭环中调节所述人工斜坡信号，以产生输出斜坡信号，其中所述输出斜坡信号具有三角波形，所述三角波形包括与所述电感电流的上升斜率成比例的上升斜率和与所述电感电流的下降斜率成比例。
可选的，所述用于传感开关模式电源中的电感电流的方法还包括：在所述第一时间点对所述人工斜坡信号进行取样，以产生第一取样的人工斜坡信号，并且在所述第二时间点对该人工斜坡信号取样，以产生第二人工斜坡信号。
可选的，调整所述斜坡信号包括将所述第一取样的人工斜坡信号与所述第一取样的节点电压进行比较，并基于所述比较来改变所述人工斜坡信号的峰值电平。
可选的，调整所述斜坡信号包括将所述第二取样节点电压与第二人工斜坡信号进行比较，并基于所述比较调整所述人工斜坡信号的谷电平。
可选的，调节所述人工斜坡信号包括被配置为调节所述人造斜坡信号的峰值电平的第一闭环调节回路，和被配置为调整所述人工斜坡信号的谷值电平的第二闭环调节回路，其中所述第一闭环调节环和第二闭环控制回路被配置为在单独的周期上操作。
可选的，所述第一闭环调节回路使用来自第一周期的所述第一取样的人工斜坡信号和所述第一取样的节点电压，来调节所述人工斜坡信号的所述闭环峰值电平。
可选的，所述第二闭环调节回路使用来自第二周期的第二取样人工斜坡信号和第二取样节点电压，来调节所述人工斜坡信号的谷电平。
可选的，所述第二闭环调节回路在所述第一闭环调节回路达到目标分辨率之后的一个周期开始调节所述谷电平。
可选的，所述第一闭环调节回路在所述第二闭环调节回路达到目标分辨率之后的一个周期开始调节所述峰值水平。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明使用双闭环来从三角电感电流信号生成具有编程目标增益的人工三角斜坡信号。并为器件提供保护，使其免受可能降低精度的开关引起的瞬态电压尖峰的影响。来自先前人工斜坡信号周期的反馈的添加为改进的设备提供了进一步的鲁棒性，允许该设备校正斜坡信号偏差，并进一步最小化输出误差。
附图说明
为了更清楚地说明本发明技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一个实施例，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表示根据本发明的各个方面，一种具有电感电流传感装置的SMPS系统的概述；
图2表示一种使用低端开关Rdson的现有技术电感电流传感的实现；
图3表示根据本发明的各个方面，一种改进的电感电流传感装置的方框图；
图4表示根据本发明的各个方面，描绘电感电流、电感器当前传感装置的传感节点电压输入以及输出人工斜坡信号的曲线图；
图5表示根据本发明的各个方面，一种描绘电感电流曲线和低侧开关两端的传感电压的回归曲线的线形图；
图6A表示根据本发明的各个方面，一种描绘在功率装置的操作期间从电压输入和输出产生电感电流曲线的线形图；
图6B表示根据本发明的各个方面，一种描绘由人工斜坡信号发生器电路生成的模拟斜坡曲线以复制电感电流的形状的线形图；
图6C表示根据本发明的各个方面，一个显示人工斜坡信号发生器电路的电路图；
图7表示根据本发明的各个方面，一个显示闭环人工斜坡发生器，用于匹配电感电流(iL(t))曲线的两个闭环调节回路的实现的流程图；
图8表示根据本发明的各个方面，一种闭环人工斜坡信号发生器的电路图；
图9表示根据本发明的各个方面，显示闭环调节对人工斜坡信号、开关信号SH(t1)和SH(T)、复位信号rst(T)的影响以及与传感电压的比较的折线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。因此，以下描述的本发明的示例性实施例是在不损失所要求保护的发明的一般性，并且不对其施加限制的情况下提出的。
图1表示具有电感电流传感装置的SMPS系统的概述。在该实施方式中，SMPS系统100包括降压DC-DC转换器和耦合到该转换器的电感电流传感装置300。在其他实施例中，SMPS系统100中的电源可以是升压直流到直流转换器、降压和升压直流到直流变换器或任何其他SMPS。图1的SMPS系统中的直流到直流转换器包括串联耦合在输入电压源两端的功率开关元件(M1-D1、M2-D2)。第一功率开关元件(M1-D1)耦合到电压源(VIN)，并且第二功率开关器件(M2-D2)连接到地(GND)。第一功率开关元件(M1-D1)也被称为高侧(HS)开关，第二功率切换元件(M2-D2)被称为低侧(LS)开关。包括电感器(L1)和电容器(C0)的输出滤波器连接到由HS和LS开关对形成的结105(例如，相节点或开关节点)，以向负载提供输出电压(VOUT)。输出电压VOUT被缓冲在电容器C0上。负载(图中没有表示出)可以耦合到输出节点107，并且电流iL可以通过电感器L1提供到负载。
HS和LS开关由控制器(图中没有表示出)产生的脉宽调制(PWM)信号控制。在一个实施例中，HS开关由PWM信号控制，而LS开关由该PWM信号的互补模式或PWM信号的NOT信号控制。因此，当PWM信号处于第一逻辑状态(例如，HIGH逻辑信号)并且PWM信号的NOT信号为LOW时，HS开关导通(即，MOSFET M1导通)并且LS开关关断(即，MOSFET M2关断)。此时，电流从输入节点通过HS开关流到电感器L1。流过电感器L1的电感电流iL等于流过HS开关的HS电流iHS。当PWM信号处于第二逻辑状态(例如，处于逻辑LOW)时，PWM信号的NOT信号处于逻辑HIGH，HS开关关断(即，MOSFET M1关断)并且LS开关导通(即，MOSFET M2导通)。如图1所示，电流从地通过LS开关流到电感器L1。在此期间，电感电流iL等于流过LS开关(M2或D2)的LS电流iLS。虽然这是可能的，但是由于HS开关的接通时间短，所以很难传感HS电流信息。本发明的各个方面描述了一种通过仅传感LS开关的信息来传感电感电流的方法。这样，当HS开关接通并且LS开关断开时，可以基于传感到的LS开关的信息来生成或仿真等于电感电流的HS电流信息。当HS开关断开而LS开关接通时，电感电流是感应到的LS开关的电流信息。
为了传感LS电流信息(即，MOSFET M2的源极到漏极电流)，首先获取MOSFET M2的漏极到源极电压vDS和导通电阻RDS_on。MOSFET M2的漏极-源极电压vDS等于漏极电压乘以电感电流iL。因此，漏极-电源电压vDS包括电感器L1的电流信息。如图1所示，电感电流传感装置300耦合在LS开关的源极和漏极之间，以接收漏极-源极电压vDS作为传感装置的输入之一。在一个实施例中，漏极-源极电压vDS可以从结105处的电压vLX获得，因为电压vDS等于电压vLX和地GND之间的差。此外，输入和输出电压(VIN和VOUT)的信息也被提供给传感装置300。在一个实施例中，输出电压VOUT的信息可以用滤波的(或平均的)电压vLX代替，因为滤波的电压vLX几乎与输出电压VOUT相同。
在图2中表示出了用于LS开关电感电流传感的现有技术实现的示例。现有技术的传感装置包括LS电流传感电路210、斜率传感电路220、谷电流传感线路230、运算器电路240、电流斜率合成电路250和缓冲驱动器260。LS电流传感电路210接收来自LS开关的漏极-源极电压vDS，并将其转换为信号ISS。信号ISS包括电流斜率的信息(例如，从ΔvDS/Δt导出)和周期中三角形波形内的最小(谷)电流值的信息(如，从漏极-源极电压vDS的最小电压导出)。接下来，来自LS电流传感电路210的信号ISS被提供给斜率传感电路220和谷值电流传感电路230。
在斜率传感电路220中，信号ISS中的电流斜率信息被转换为恒定电流斜率信息。谷电流传感电路230将信号ISS中的最小电流值转换为谷电流信息。运算器电路240接收来自斜率传感电路220的LS电流斜率信息ILS_SLP、输入电压VIN和输出电压VOUT作为输入。基于这些输入，运算器电路240被配置为根据HS电流斜率和LS电流斜率之间的关系来计算HS电流斜率信息。HS电流斜率信息IHS_SLP是通过将LS电流斜率信息ILS_SLP与(VIN/VOUT)相乘，然后减去LS电流斜率信息ILS_SLP。与运算器电路240分离的减法器电路242被配置为从运算器电路240的输出中减去LS电流斜率信息ILS_SLP，并输出结果作为HS电流斜率信息IHS_SLP。一旦获取到LS当前斜率信息ILS_SLP和HS当前斜率信息IHS_SLP，电流斜率合成电路250根据PWM信号对信息进行积分并产生合成信号iSLP。合成信号iSLP是包括当PWM信号处于HIGH状态时的上升斜率和当PWM信号位于LOW状态时的下降斜率的三角波形。上升斜率基于HS当前斜率信息IHS_SLP，而下降斜率基于LS当前斜率信息ILS_SLP。合成信号iSLP的上升和下降斜率与电感电流iL的上升和降低斜率成比例。
求和电路252组合来自电流斜率合成电路250的合成信号iSLP和来自谷电流传感电路230的谷电流信息IS_valley，并产生组合信号。然后，组合信号被提供给缓冲驱动器260，缓冲驱动器260输出被监测的电流信号IMON，或者可替换地，输出被监测电压信号VMON。
如前简述，这种方法存在几个问题。首先，图2的现有技术装置对非线性开关噪声敏感，该非线性开关噪声发生在220处的下降斜率的数学微分以及由运算器电路240执行的乘法和除法期间。其次，运算器电路240依赖于深三极管区域中MOSFET的操作，这对于vDS来说通常是相当窄的操作窗口，这限制了VIN、VOUT和IOUT的操作范围。此外，由于开关频率和可变电感器变化而产生的大斜率变化可能导致运算器电路240的误差。最后，现有技术的实现是开环系统，该开环系统不具有用于校正误差的内置反馈回路，因此，当现有技术的设备运行时，误差可能传播甚至复合。此外，现有技术需要VIN和VOUT信息来在运算器电路240中利用ILS_SLP来计算IHS_SLP。
基本功能器件/方法
根据本发明的各个方面，SMPS系统可以使用双闭环来从三角电感电流信号生成具有编程目标增益的人工三角斜坡信号。第一环路调节与电感电流信号的上升斜率相关的人工三角斜坡的上升斜率，第二环路调节与电感电流信号的下降斜率相关的人造三角斜坡的下降斜率。第一环路在第一时间点取样两个输入信号，第二环路在第二时间点取样二个输入信号。在第一和第二时间点，从传感到的锯齿波形电感电流信号对输入信号进行取样和保持，并且从人工三角斜坡信号对另一信号进行取样并保持。在第二时间点来自三角形电感电流信号的取样信号被用作人工三角形斜坡信号的谷值信息，并且人工三角形斜坡信号位于来自前一周期的三角形电感感器电流的取样谷值信号上。
两个闭环不同时运行，以避免一般情况下的不稳定运行。如果其中一个闭环完成调节，则另一个闭环开始调节，不是并联的，而是串联的，并且对两个闭环都继续此操作，直到它们达到各自的目标分辨率。关于下面的图3、图4、图5、图6、图7、图8和图9的讨论，可以理解双闭环的操作的进一步细节。当然，两个闭环可以同时并行调节，以根据应用操作范围减少沉降时间。
图3表示根据本发明的各个方面，改进的电感电流传感装置的框图。传感装置300包括LS电压传感电路310、人工斜坡信号发生器330、vramp/vsen取样电路320和多路复用器340。LS电压传感310电路从LS开关接收漏极到源极电压vDS，并且补偿由于操作条件引起的电压信号的变化。例如但不限于，LS电压传感电路310可以补偿温度或栅极操作电压(Vgs)。LS电压传感电路310将补偿电压vsen输出到vramp/vsen取样电路320和多路复用器340。vramp/vsen取样电路320在第一时间点t1对vsen的电压电平进行取样。第一时间点可以是例如但不限于电感电流上升时段的结束或电感器电压下降时段的开始。vramp/vsen取样电路320在第二时间点T对vsen的电压电平进行取样。第二时间点将是例如但不限于电感电流下降周期的结束。vramp/vsen取样电路320还在第一时间点t1和第二时间点T接收并取样人工斜坡信号vramp的电压电平。vramp/vson取样电路320输出在第一时间点的取样节点电压电平(也称为“第一取样节点电压”)vsen_rise(t1)，第二时间点的取样节点电压电平(也称为“第二取样节点电压”)vsen_，以及在第二时间点的取样的人工斜坡信号电平(也称为“第二取样的斜坡信号电平”)vramp_fall(T)。
人工斜坡信号发生器330被配置为接收信号vsen_rise(t1)、vsen_fall(T)、vramp_rise(t1)、vramp_fall(T)和脉宽调制信号PWM。人工斜坡信号发生器330产生锯齿信号，即人工斜坡信号vramp，并使用输入信号调节vramp信号，使得其与电感电流成比例。人工斜坡发生器调节vramp以匹配两个取样点t1和T处的锯齿形输入信号。vramp信号被输出到多路复用器340并反馈到vramp/vsen取样电路320。应当注意，vramp信号作为反馈回路操作，使得取样的vramp信号比由人工斜坡信号发生器330输出的人工斜坡信号落后一个周期，其中周期是具有由PWM控制的上升部分和下降部分的三角信号。根据本发明的各个方面，可以使用在两个时间点t1和T的取样来生成周期。例如但不限于，可以在时间t1和T对周期n的人工斜坡信号(vramp(n))和在周期n的传感节点电压(vsen(n))取样，在t1和T处获取的取样可以用于生成周期n+1的人工斜坡信号(vramp(n+1))。人工斜坡信号发生器330还可以被配置为基于来自前一周期的取样信号来调整人工斜坡信号。所产生的人工斜坡信号可以被配置为减小斜坡信号和周期之间传感的节点电压信号之间的差。例如但不限于，人工斜坡发生器可以被配置为调整输出斜坡信号，使得vramp(n)-vsen(n)大于或等于vramp(n+1)-vsen(n+1)，其中vsen(n+1)是下一周期的传感节点电压信号。
多路复用器340接收vramp、vsen和选择信号SEL作为输入。多路复用器340基于SEL在vramp和vsen之间进行选择并输出所选择的信号。选择信号可以用于在电感电流传感装置的实际电流传感设置(正在输出vsen)和人工斜坡信号设置(正在输出vramp)之间切换。因此，基于多路复用器340输出的SEL，IMON是对应于vramp或vsen的信号。
可以通过参考图4来理解图3中所示的电流传感装置的操作。图4中所示的曲线图表示了电感电流、电感器电压传感装置的传感节点电压输入以及输出人工斜坡信号。如图所示，电感电流曲线iL在时间T(i-1)处开始，并且包括在时间DT(i-1)处达到峰值的上升部分411和在时间T(i)处达到低的下降部分412。这里示出了两个周期(从周期(i-1)的高上升到周期(i+1)的低)，其中第一上升部分411和第一下降部分412对应于在T(i-1)处开始并在DT(i-1)处达到峰值的第一周期，并且第二上升部分413和第二下降部分414对应于在T(i)处开始且在DT(i)处所达到峰值的第二周期。与传感到的节点电压vsen(t)相对应的信号示出了在电流上升部分411达到峰值并且vsen(t)、下降部分422的下降斜率与iL(t)的下降斜率匹配之后的垂直跳跃421。传感到的节点电压vsen(t)在第一时间点t1(i-1)在峰值附近被取样以产生取样信号vsen_rise(t1(i-2))，并且在第二时间点t(i)被取样以生成取样信号vsen_fall(T(i))。vsen_rise(t1(i-1))的信号电平大于vsen_fall(T(i))，vsen_fall(T(i))可以对应于通过电感器的最低电流以及高侧开关导通和低侧开关关断的点。如图所示，vsen(t)缺乏关于在高侧开关对电感器充电时通过电感器的电流的充电状态423的信息。电感电流传感装置300被配置为在高侧开关处于“导通”状态时通过电感器人工生成电流信息。在训练周期之后，人工斜坡信号vramp(t)使用来自vsen(t)的信息来复制电感电流iL(t)。如图所示，vramp(t)具有上升部分431，该上升部分431在vsen_rise(t1(i-1))之前的DT(i-1)线性升高，其对应于在将高侧开关切换到关断状态之前通过电感器的峰值电流。vramp(t)的斜率符合vsen_rise(t1(i-1))和vsen_fall(t(i))之间的斜率，使得vramp_rise(t1(i-1))＝vsen_rise(t1(i-1))，并且vramp_fall(T(i))＝vsen_fall(T(i))。还可以看出，vsen_fall(T(i))标记了vramp(T)的上升期的开始，该上升期对应于高侧开关被“导通”并且电感器开始上升的点。信号vramp(t)使用来自先前周期的反馈来改善信号与vsen(t)的对应性。例如但不限于，可以将vramp_rise(t1(i-1))处的信号电平vramp(t)的样本与vsen_rise(t1i-1)进行比较，并且可以作为比较的结果来调整vramp_rse(t1(i))的信号电平。类似地，可以将vramp_fall(T(i))处的信号电平与vsen_fall(T(i)作比较，并且可以调整vramp_fll(T(i+1))(图中没有表示出)。
图5表示根据本发明的各个方面，三角形波形的电感电流函数和低侧开关两端的传感电压的回归线函数的线图。低侧开关501两端传感到的电流的回归曲线iLfall(t)到t＝0的时间点可以由等式1描述：
通过电感器iL(t)的电流的真实曲线502可以由2式描述：
在1式和2式中，Vout是功率转换器的电压输出电压，L是电感器的电感，并且Vin是输入到功率转换器的电源电压。电感电流iL(t)具有三角形形状，该三角形形状从原点t＝0开始并且随着斜率Vin-Vout/L而上升，，该斜率Vin-Vout/L在时间DT处弯曲，斜率-Vout/L在时间t处结束到起始电流值。线iLfall具有负线性斜率，该负线性斜率从点(0，T*Vout/L)开始并且以斜率-Vout/L下降到(T，0)。因此，从时间点DT开始，线iLfall(t)和iL(t)重叠。
从叠加图中可以看出，从时间DT的点503开始到时间T，iLfall(t)和iL(t)重叠。由于这两条具有不同线性方程的线在两个以上的点相遇，可以说它们在时间DT≤t≤t时彼此具有同余关系。因此，iLfall(t)可以用于精确地重建时间DT的iL(t)。这是有用的，因为开关噪声(例如环回)导致DT处的测量不准确，并且可以选择接近DT但在开关噪声已经减小或消除之后的单独时间点用于信号电平测量。然后可以使用1式来计算DT处的电压电平。
电感电流与人工斜坡电路的匹配
图6A表示根据本发明的各个方面，在功率器件的操作期间，从电压输入和输出生成电感电流曲线的折线图。在时间DT处的峰值和时间T处的谷之间的给定时间点处通过电感器的峰值电流可以由两个单独的变量Vin和Vout确定。在这里，通过电感器的电流与电感器两端的电压Vin/L的斜率成比例地持续上升，如线601所示。可以从Vin/L中减去代表电感器输出的下降曲线-Vout/L，以提供具有斜率(Vin-Vout)/L的电感器的实际电流曲线602。电感电流iL(t)的峰值出现在时间点DT处。如前所述，在DT之后的时间点t1，在足以减少或消除开关噪声的时间，通过对低侧开关两端的电压进行取样来传感电感电流。由于DT和t1处的电感电流iL(t)取样值分别为DT*Vin/L-DT*Vout/L和DT*Vin/L-t1*Vout-L，因此t1处的电感电流取样值具有与t1处的取样值相同的DT、DT*Vin/L的电感电流上升斜率值信息。因此，由于在t1处的取样可以表示电感电流上升斜率信息并且代替DT。也就是说，t1和T处的取样结果示出了与DT和T处取样结果相同的结果。表示从t1到T的下降电流的线603的回归604示出了值DT*Vout/L被精确地重构。因此，在时段Dt≤t≤T中，可以使用在t1和t处获取的样本来监测上升电感电流iL(t)线602的斜率，并且Vin和Vout值为iL(t)总是具有当上升到点DT和t1时的值。
图6B表示根据本发明的各个方面，由人工斜坡信号发生器330生成的用于复制电感电流的形状的人工斜坡曲线的折线图。在这里，根据本发明的各个方面，由图6C所示的人工斜坡生成电路生成人工斜坡曲线。如图所示，人工斜坡信号发生器330包括两个可变直流电流源Isrc(i)和Isnk(i)、脉宽调制信号控制开关PWM、复位信号触发开关rst(T)和电容器C1。如图6B所示，该电路产生输出信号vramp(t)。Isrc(i)与通过PWM分离的Isnk(i)串联布置。Isnk(i)被配置为从Isrc(i)汲取电流。与Isnk(i)并联的是电容器C1，其可以通过复位开关rst(T)和参考电压信号vref快速放电。参考电压信号vref确保vramp(t)以正确的极性工作。如将在后面的部分中讨论的，Isrc(i)和Isnk(i)可以接收用于调整其输出的反馈信号(此处没有表示出)。本发明的见解是，人工斜坡信号发生器330的组件可以被认为类似于影响电感电流曲线形状的组件。可变直流电流源Isrc(i)类似于Vin，Isnk(i)相似于Vout，并且电容器C1类似于电感器L。因此，通过修改这些类似分量，可以定制输出信号vramp(t)以拟合电感电流曲线iL(t)。
返回图6B，三角形式的vramp(t)和电感电流iL(t)之间的关系是显而易见的。如图所示，电容器C1如虚线611所示以Isrc/C1的斜率充电，并且在时间点DT达到最大充电电平。第二分量-Isnk/C1对实际电容器充电曲线612有贡献，以产生(Isrc-Isnk)/C1的斜率。当PWM开关关断并且电容器放电时，电路产生的放电曲线613的斜率由-Isnk/C1描述。类似于电感电流iL(t)的曲线，可以使用从时间点t1的回归来确定电容器在时间点DT的电荷。因此，可以使用vramp来近似iL(t)。
为了使用人工斜坡信号vramp调节IL(t)，必须首先调节vramp以适应IL(t)。在Dt≤t≤T期间，通过两个闭合的调节回路调节输出信号vramp，使得vsen(t)＝vramp。调节回路为：
在3式和4式中，RA是用于从低侧开关的电压vsen(t)传感电感电流的转换因子。转换由以下等式提供：
因此，
其中Rdson是当低侧MOSFET处于“导通”状态时的漏极到源极电阻，vDS(t)电压信息通过作为LS电流传感电路210的一部分的输入跨导放大器由电阻Rsen改变为电流信息。电阻Rgain控制跨导放大器的增益，以匹配IMON的特定增益。
人工斜坡曲线vramp可能与vsen和iL(t)不匹配。为了控制vramp的形状，可以根据以下等式在两个闭环中调节Isrc(i)和Isnk(j)：
其中，Gm是由下式给出的跨导增益：
图7表示根据本发明的各个方面，闭环人工斜坡生成器用于匹配iL(t)曲线的两个闭环调节回路的实现的流程图。闭环人工斜坡发生器利用两个闭环调节回路来近似iL(t)。在所示的实施方式中，第一闭环701调整人工斜坡信号的上升部分(vramp_rise)，第二闭环702调整人工斜坡的下降部分(vramp_fall)。在可选实施例中，第一闭环可以调整vramp_fall，而第二闭环可以调整vramp_rise。闭环的实现顺序不影响人工斜坡信号对iL(t)的最终近似的精度。在开始之后更详细地观察闭环，在块703处，用于上升部分的计数器的值被设置为i的默认值，并且用于下降部分的计数器被设置为j的默认值。然后在块704处，在时间t1处对vramp_rise值进行取样，并将其保持为vramp(t1)的值，并且在t1处对vsen_rise的值进行取样，且将其保持至vsen(t1)。然后在块705处比较vramp_rise和Vsen_rise的值；如果vramp_rise不大于vsen_rise，则过程进行到块706。如果vramp_rise的值大于vsen_rise，则在块707处递减上升计数器。在递减上升计数器之后，系统等待下一个PWM周期。在下一个PWM周期中，然后在时间t1对vramp_rise的值进行取样，并保持为vramp(t1)的值，然后在t1对vsen_rise的数值进行取样，并将其保持为等于vsen(t1)，然后在块708处比较vramp_rise和vsen_rise的值。如果vramp_rise大于Vsen_rise，则过程重复回到块707。如果vramp_rise不大于vsen_rise，则过程进行到块706。
块706将vramp_rise与由vramp信号(vramp_hys)的滞后减少的vsen_rise进行比较。如果vramp_rise不小于vsen_rise-vramp_hys，则过程进行到下降调节循环和块711。如果vramp_rise小于vsen_rise-vramp_hys，则递增计数器，如块709所示。递增上升计数器后，系统等待下一个PWM周期。在下一个PWM周期中，vramp_rise的值然后在时间t1被取样并保持为vramp(t1)的值，然后在t1被取样和保持为vsen(t1)，并且在块710将vramp_rize与vsen_rise-vramp_hys进行比较。如果vramp_rise仍然小于vsen_rise-vramp_hys，则过程重复到块709。如果vramp_rise不小于Vsen_rise-vramp_hys，则过程进行到下降调节和块711。
最初，在块711处，Fall调节将要被取样和保持的vramp_Fall信号设置为时间点T处的vramp(T)信号。则在块712处将vramp_fall与vsen_fall进行比较。如果vramp_fall不大于vsen_fall，则过程进行到块713。如果vramp_fall大于vsen_fall，则如框714所示递增下降计数器。在递增下降计数器之后，系统等待下一个PWM周期。在下一个PWM周期中，vramp_fall信号在时间点T被取样并保持为vramp(T)信号，并且vsen_fall信号被取样并在时间点T。在块715处，将vramp_falls与vsen_falls进行比较，并且如果vramp_full大于vsen_full，则过程重复到块714。如果vramp_fall不大于vsen_fall，则过程进行到块713。
块713将vramp_fall与vsen_fall-vramp_hys进行比较，并且如果vramp_fall不小于vsen_full-vramp_sys，则过程从块704开始重复回到上升调节。如果Vramp_fall小于vsen_fall-Vramp_hys，则下降计数器递减，如块716所示。递减下降计数器后，系统等待下一个PWM周期。在下一个PWM周期中，vramp_fall信号在时间点T被取样并保持为vramp(T)信号，并且vsen_fall信号被取样并在时间点T。如果vramp_fall小于vsen_fall-vram_hys，则该过程重复到块716。如果Vramp_fall不小于Vsen_fall-Vramp_hys，则该过程在从块704开始的上升调节处再次开始。
图9表示根据本发明的各个方面，闭环调节对人工斜坡信号、开关信号SH(t1)和SH(T)、复位信号rst(T)的影响以及与传感电压的比较的线图。如图所示，vramp信号901最初可能是vsen 902的差近似，并且当vsen近似iL(t)时可能是iL(t)的差近似(图中没有表示出)。在许多周期之后，vramp近似或精确地匹配时间点T(n+5)和T(n+6)之间所示的vsen。从图中可以看出，闭环调节可以被配置为减少每个循环的单个取样点集合(例如，vramp(t1)和vsen(t1)或vramp(T)和vsen(T))之间的差异。例如，但不局限于，在周期T(n-1)和T(n)的周期与时间周期T(n)和T(n+1)的周期之间，闭环调节操作以改变DT(n+1)处的vramp的峰值电平，以减小t1(n+1)处的样本之间的差。闭环操作还具有在T(n+1)处改变vramp的谷电平的效果。在所示的示例中，在周期n+2，闭环调节匹配或充分近似vramp到vsen，并且调节开始改变vramp，以便在时间点T(n+3)匹配vsen。
虽然在图9所示的例子中，vramp信号被调节为在八个周期内匹配vsen，但现实世界的条件可以规定vramp信号可以多快和多准确地改变以匹配vsen。例如，但不局限于，vramp充分逼近vsen的速度可能受到诸如上下计数器之类的人工斜坡发生器的部件的分辨率，以及vramp信号和vsen之间的初始误差量的影响。
图8表示根据本发明的各个方面，闭环人工斜坡发生器的电路图。如图所示，闭环人工斜坡包括人工斜坡信号发生器330和vramp/vsen取样部分320。人工斜坡信号发生器部分是类似于图6C所示的电路，但是现在表示出了用于调节isrc(i)和isnk(j)的反馈。关于图6B和6C讨论了人工斜坡生成电路的功能，因此这里的讨论将针对vramp/vsen取样部分320的功能和布局。vramp/vsen取样部分320从人工斜坡信号发生器330接收人工斜坡信号vramp。两个独立的取样电路接收vramp信号。第一取样电路或上升信号电路包括在取样时间点t1被激活的信号激活的取样和保持开关SH(t1)。上升信号滞后比较器801被配置为在反相输入处接收来自SH(t1)的vramp信号。电容器C2、C4分别与上升滞后比较器801的反相和非反相输入并联布置，并充当数据保持存储器以及无源滤波器以减少瞬态尖峰。上升信号滞后比较器801仅在SH(t1)激活时接收信号Vram_rise信号。此外，上升滞后比较器被配置为在SH(t1)激活时通过耦合vsen(t)在非反相输入的时间点t1接收信号vsen_rise(t1)。比较信号vramp_rise(t1)和vsen_rise(t1)。为了闭环的稳定性以及确保来自vsen_rise或vramp_rise的噪声信号不会多次触发比较器，滞后阈值应该比vramp的目标分辨率宽。上升-上升/下降计数器802耦合到上升-滞后比较器801的输出的滞后，并且被配置为接收来自上升-滞后比较801的vo_rise信号的信号作为输入。递增/递减计数器802基于vo_rise递增或递减其输出的值。结合上升-滞后比较器801，每当vramp_rise(t1)的值转变为高于或低于vsen_rise(t1)的值并且超过滞后阈值时，上升/下降计数器的输出值count_rise(i)改变并且被锁存直到下一周期。当vramp_rise(t1)和vsen_rise(t1)之间的差小于滞后水平时，就实现了vramp_rise(t1)和vsen_rise(t1)之间的匹配的目标分辨率。可变电流源isrc(i)耦合到上升/下降计数器的输出，并接收count_rise(i)作为输入。Isrc(i)可以使用count_rise(i)来控制输出电流电平。
例如，但不局限于，具有电流源isrc(i)的上升取样电路可以起作用，使得如果vramp_rise(t1)上升到vsen_rise(t1)以上，则上升/下降计数器的值可以减小，从而减小count_rise控制可变电流源isrc(i)以减小源电流，从而通过人工斜坡生成部分进一步减小vramp_rise(t1)的值。当vramp_rise(t1)下降到vsen_rise(t1)以下时，计数器可以增加，导致counter_rise(i)的值增加，这又控制isrc(i)增加电流，从而通过人工斜坡发生器电路导致vramp_rse(t1)增加。
第二取样电路或下降信号电路控制用于控制可变直流电流源isnk(j)的下降信号值count_fall(j)。下降信号电路的功能和布局与第一取样电路类似。第二取样电路包括在取样时间点T被激活的信号激活开关SH(T)。下降信号滞后比较器803被配置为在非反相输入处接收来自SH(T)的vramp(T)信号。电容器C3、C5分别与下降滞后比较器803的非反相和反相输入并联布置，并且用作数据保持存储器以及无源滤波器，以减少瞬态尖峰。下降信号滞后比较器803仅在SH(T)有效时接收信号vramp_fall信号。此外，下降滞后比较器被配置为在SH(T)有效时通过耦合vsen(T)在反相输入的时间点T接收信号vsen_fall(T)。将信号vramp_fall(T)和vsen_fall(T)作比较。为了闭环的稳定性以及确保来自vsen_fall(T)或vramp_fall(T)的噪声信号不会不稳定地触发比较器，比较器803的滞后水平应该比vramp的目标分辨率宽。下降上升/下降计数器804耦合到下降滞后比较器803的滞后输出，并且被配置为接收来自下降滞后比较器804的vo_fall信号的信号作为输入。上升/下降递减计数器804基于vo_fall来递增或递减值。结合下降滞后比较器803，每当vramp_fall(T)的值转变为高于或低于vsen_fall(T)的值并且超过滞后水平时，锁存下降上/下降计数器的输出值count_fall(j)。当vramp_fall(T)和vsen_fall(T)之间的差小于滞后水平时，就实现了vramp_fall(T)和vsen_fall(T)之间匹配的目标分辨率。可变电流源isnk(j)耦合到向上/向下下降计数器的输出，并接收count_fall(j)作为输入。isnk(j)可以使用count_fall(j)来控制输出电流电平。
例如，但不局限于，具有isnk(j)的下降取样电路可以起作用，使得如果vramp_fall(T)上升到vsen_fall(T)以上，则上升/下降计数器的值可以增加，从而增加控制可变电流源isnk(j)的count_fall，以增加从人工斜坡发生器引出的电流量，从而通过人工斜坡生成部分增大电容器C1的放电斜率和vramp_fall(T)的值。当vramp_fall(T)下降到vsen_fall(T)以下时，计数器可以递减，从而导致count_fall(j)的值减小，这又控制可变电流源isnk(j)，以减小从人工斜坡发生器电路引出的电流，从而导致电容器C1和vramp_fll(T)通过人工斜坡发生器电路的放电减小。
返回图9，可以看到不同信号SH(t1)、SH(T)和rst(T)的激活以及它们对人工斜坡电路的影响。信号SH(t1)控制用于对上升信号进行取样的开关，并在时间点t1激活。信号SH(T)控制用于取样下降信号的开关，并在时间点T激活。信号rst(T)由复位开关产生，该复位开关在周期结束时激活并在功能上复位人工斜坡电路。在图6C和图8中，rst(T)控制一个开关，该开关均衡电容器C1中的电荷，消除可能存储在C1中的任何电流。
根据本发明的各个方面，闭环人工斜坡发生器提供了一种改进的电感电流传感装置。比较器(801、803)内置的滞后，其阈值被选择为比闭环稳定性的目标分辨率更宽，并且取样时间点被选择为减少开关噪声，这为器件提供了保护，使其免受可能降低精度的开关引起的瞬态电压尖峰的影响。来自先前人工斜坡信号周期的反馈的添加为改进的设备提供了进一步的鲁棒性，允许该设备校正斜坡信号偏差，并进一步最小化输出误差。
虽然以上是对本发明的优选实施例的完整描述，但是可以使用各种替代方案、修改方案和等效方案。因此，本发明的范围不应参考上述描述来确定，而是应参考所附权利要求及其等效物的全部范围来确定。本文描述的任何特征，无论是否优选，都可以与本文描述的任意其他特征相结合，无论是否首选。所附权利要求不应被解释为包括手段加功能限制，除非在给定权利要求中使用短语“意思是”明确陈述了这种限制。

Claims (24)

1.一种开关模式电源系统，其特征在于，包括：
一个开关模式电源，包括串联耦合的高侧开关和低侧开关，以及输出滤波器，该输出滤波器包括耦合到由高侧和低侧开关形成的开关节点的电感器和电容器，其中电感电流由电感器提供到负载；以及
一个耦合在低侧开关两端的电感电流传感装置，该电感电流传感装置具有第一输入配置为接收指示开关节点处的电压电平的节点信号，其中所述电感电流传感装置在第一时间点对指示所述开关节点处的电压的所述节点信号进行取样以产生第一取样节点电压，且在所述第一时间点之后的第二时间点对指示所述开关结点处的所述电压的节点信号进行取样以产生第二取样节点电压,其中所述第一取样节点电压大于第二取样节点电压，
其中所述电感电流传感装置进一步经配置以产生人工斜坡信号，且基于所述第一取样节点电压或第二取样节点电压，以双闭环配置调整所述人工斜坡信号，从而产生输出斜坡信号,其中所述输出斜坡信号具有三角波形，包括与电感电流的上升斜率成比例的上升斜率和与电感电流的下降斜率成比例的下降斜率。
2.如权利要求1所述的开关模式电源系统，其特征在于，所述双闭环配置包括第一闭环和第二闭环，所述第一闭环调节与电感电流信号的上升斜率相关的人工三角斜坡信号的上升斜坡，所述第二闭环调节与电感电流信号的下降斜率相关的所述人工三角斜坡信号的下降斜坡。
3.如权利要求1所述的开关模式电源系统，其特征在于，所述电感电流传感装置被配置为通过在所述第一时间点和所述第二时间点对所述人工斜坡信号进行取样，并且将所述第一时间点的人工斜坡信号的信号与所述第一取样节点电压进行比较，并且基于所述比较改变所述人工斜坡信号的峰值电平来调整所述人工斜坡信号。
4.如权利要求3所述的开关模式电源系统，其特征在于，电感电流传感装置还被配置为将第二取样节点电压与第二时间电压下的人工斜坡信号的信号进行比较，并基于该比较调整人工斜坡信号中的谷值电平。
5.如权利要求1所述的开关模式电源系统，其特征在于，电感器电路传感装置还包括：
一个取样电路，被配置为接收节点信号，其中取样电路还被配置为锁存指示在第一时间点和第二时间点的电压电平的节点信号电平，其中所述取样电路进一步经配置以在所述第一时间点处从所述锁存节点信号产生所述第一取样节点电压，且在所述第二时间点处由所述锁存在节点信号产生第二取样节点电压；
一个人工斜坡信号生成电路，具有被配置为接收第一取样节点电压的第一输入端和被配置为接受第二取样节点电压第二输入端，其中所述人工斜坡信号生成电路还被配置为生成所述人工斜坡信号，并且基于所述第一取样节点电压和所述第二取样节点电压来调整所述人工斜坡信号。
6.如权利要求5所述的开关模式电源系统，其特征在于，所述取样电路还被配置为从所述人工斜坡信号生成电路接收所述人工斜波信号，并在所述第一时间点锁存人工斜坡信号电平，其中，所述取样电路还被配置为从所述锁存的人工斜坡信号电平生成第一取样斜坡信号，并从所述被锁存的第二人工斜坡信号生成第二取样斜坡信号。
7.如权利要求6所述的开关模式电源系统，其特征在于，所述人工斜坡信号生成器包括被配置为接收所述第一取样斜坡信号的第三输入端和被配置为接受所述第二取样斜坡信号第四输入端，其中所述人工斜坡信号生成器还被配置为基于所述第一取样节点电压、第二取样节点电压、第一取样人工斜坡信号和第三取样人工斜坡信号来细化所述人工斜坡信号。
8.如权利要求5所述的开关模式电源系统，其特征在于，还包括一个多路复用器，所述多路复用器具有被配置为接收所述输出斜坡信号的第一输入端，以及被配置为接受所述节点信号的第二输入端和被配置为收到输出选择信号的第三输入端，其中所述多路复用器被配置为根据所述输出选择信号输出所述输出斜坡信号或所述节点信号。
9.一种用于检测开关模式电源中的电感电流的传感装置，其特征在于，所述开关模式电源具有串联耦合的高侧开关和低侧开关以及包括电感器和电容器的输出滤波器，所述电感器与电容器耦合到由所述高侧和低侧开关形成的开关节点，所述电感电流传感装置包括：
一个耦合在低侧开关两端的取样电路，该取样电路具有被配置为接收指示开关节点处的电压电平的节点信号的第一输入，其中取样电路被配置为锁存指示第一时间点和第二时间点处的电压电平的节点信号电平，其中所述取样电路还被配置为从在所述第一时间点锁存的所述节点信号生成第一取样节点电压，并且从在所所述第二时间点锁存在的节点信号生成第二取样节点电压；
一个人工斜坡信号生成电路，其具有被配置为接收所述第一取样节点电压的第一输入端，和被配置为接受所述第二取样节点电压的第二输入端，其中所述人工斜坡信号生成电路还被配置为生成人工斜坡信号，并且基于所述第一取样节点电压或所述第二取样节点电压以双闭环配置调整所述人工斜坡信号，以便生成输出斜坡信号，其中所述输出斜坡信号具有三角波形，所述三角波形包括与所述电感电流的上升斜率成比例的上升斜率和与所述电感电流的下降斜率成正比的下降斜率。
10.如权利要求9所述的用于检测开关模式电源中的电感电流的传感装置，其特征在于，所述双闭环配置包括第一闭环和第二闭环，所述第一闭环调节与电感电流信号的上升斜率相关的人工三角斜坡信号的上升斜坡，所述第二闭环调节与电感电流信号的下降斜率相关的所述人工三角斜坡信号的下降斜坡。
11.如权利要求9所述的用于检测开关模式电源中的电感电流的传感装置，其特征在于，所述取样电路还被配置为从所述人工斜坡信号生成电路接收所述人工斜坡信号，并在所述第一时间点锁存人工斜坡信号电平，其中，所述取样电路还被配置为从所述锁存的人工斜坡信号电平生成第一取样斜坡信号，并从所述被锁存的第二人工斜坡信号生成第二取样斜坡信号，其中第一个人工斜坡信号大于第二个人工斜坡信号。
12.如权利要求11所述的用于检测开关模式电源中的电感电流的传感装置，其特征在于，所述人工斜坡信号生成器包括被配置为接收所述第一取样斜坡信号的第三输入端，和被配置为接受所述第二取样斜坡信号第四输入端，其中所述人工斜坡信号生成器还被配置为基于所述第一取样节点电压、第二取样节点电压，第一取样人工斜坡信号和第三取样人工斜坡信号来细化所述人工斜坡信号。
13.如权利要求9所述的用于检测开关模式电源中的电感电流的传感装置，其特征在于，还包括一个多路复用器，所述多路复用器具有被配置为接收所述输出斜坡信号的第一输入端、被配置为接受所述节点信号的第二输入端和被配置为收到输出选择信号的第三输入端，其中所述多路复用器被配置为根据所述输出选择信号输出所述输出斜坡信号或所述节点信号。
14.如权利要求9所述的用于检测开关模式电源中的电感电流的传感装置，其特征在于，配置所述人工斜坡产生器，以通过将所述第一经取样的人工斜坡信号与所述第一取样的节点电压进行比较，且基于所述比较而改变所述人工斜坡信号的峰值电平来调整所述人工斜坡信号。
15.如权利要求14所述的用于检测开关模式电源中的电感电流的传感装置，其特征在于，所述人工斜坡生成器还被配置为将所述第二取样节点电压与第二人工斜坡信号进行比较，并且基于所述比较来调整所述人工斜坡信号的谷电平。
16.一种用于传感开关模式电源中的电感电流的方法，其特征在于，所述开关模式电源具有串联耦合的高侧开关和低侧开关，以及包括电感器和电容器的输出滤波器，所述电感器耦合到由所述高侧和低侧开关形成的开关节点，其中，电感器将电感器的电流提供给负载，所述方法包括：
在第一时间点对指示开关节点处的电压电平的输入节点信号进行取样，以产生第一取样节点电压；
在第二时间点对指示开关节点处的电压电平的输入节点信号进行取样；
产生一个人工斜坡信号；以及
基于所述第一取样节点电压或第二取样节点电压在闭环中调节所述人工斜坡信号，以产生输出斜坡信号，其中所述输出斜坡信号具有三角波形，所述三角波形包括与所述电感电流的上升斜率成比例的上升斜率和与所述电感电流的下降斜率成比例。
17.如权利要求16所述的用于传感开关模式电源中的电感电流的方法，其特征在于，还包括：在所述第一时间点对所述人工斜坡信号进行取样，以产生第一取样的人工斜坡信号，并且在所述第二时间点对该人工斜坡信号取样，以产生第二人工斜坡信号。
18.如权利要求17所述的用于传感开关模式电源中的电感电流的方法，其特征在于，调整所述斜坡信号包括将所述第一取样的人工斜坡信号与所述第一取样的节点电压进行比较，并基于所述比较来改变所述人工斜坡信号的峰值电平。
19.如权利要求17所述的用于传感开关模式电源中的电感电流的方法，其特征在于，调整所述斜坡信号包括将所述第二取样节点电压与第二人工斜坡信号进行比较，并基于所述比较调整所述人工斜坡信号的谷电平。
20.如权利要求17所述的用于传感开关模式电源中的电感电流的方法，其特征在于，调节所述人工斜坡信号包括被配置为调节所述人造斜坡信号的峰值电平的第一闭环调节回路，和被配置为调整所述人工斜坡信号的谷值电平的第二闭环调节回路，其中所述第一闭环调节环和第二闭环控制回路被配置为在单独的周期上操作。
21.如权利要求20所述的用于传感开关模式电源中的电感电流的方法，其特征在于，所述第一闭环调节回路使用来自第一周期的所述第一取样的人工斜坡信号和所述第一取样的节点电压，来调节所述人工斜坡信号的所述闭环峰值电平。
22.如权利要求21所述的用于传感开关模式电源中的电感电流的方法，其特征在于，所述第二闭环调节回路使用来自第二周期的第二取样人工斜坡信号和第二取样节点电压，来调节所述人工斜坡信号的谷电平。
23.如权利要求22所述的用于传感开关模式电源中的电感电流的方法，其特征在于，所述第二闭环调节回路在所述第一闭环调节回路达到目标分辨率之后的一个周期开始调节所述谷电平。
24.如权利要求20所述的用于传感开关模式电源中的电感电流的方法，其特征在于，所述第一闭环调节回路在所述第二闭环调节回路达到目标分辨率之后的一个周期开始调节所述峰值水平。
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