CN212992204U - 一种电流控制电路 - Google Patents

Abstract

一种电流控制电路，电流检测电阻的一端连接到开关管，电流检测电阻的另一端连接到电感，开关管导通的时候，开关管、电流检测电阻、电感流过相同的电流，开关管关断的时候，开关管流过的电流为0，电流检测电阻、电感流过相同的电流；电流检测电阻上得到的电压信号进入峰值电流控制器，与峰值电流给定信号比较，当所述电流检测电阻上得到的电压信号达到峰值电流给定信号时，峰值电流控制器输出关断信号，使得开关管关断；电流检测电阻上得到的电压信号进入到平均电流控制器，平均电流控制器输出峰值电流给定信号。用一个电流检测电阻，就可以同时实现对输出电流和开关管峰值电流的控制。

Description

一种电流控制电路

技术领域

本实用新型涉及DC-DC转换器领域，具体是一种电流控制电路。

背景技术

DC-DC电源的电源管理中，电流检测被用来执行两个基本的电路功能。第一个是测量电路中流动的电流大小，与给定的电流值进行比较，从而得到控制信号比如脉宽增大或者减小的信息；第二个是测量电路中流动的电流是否达到了极限值，如果达到了就会触发保护指令，在必要的情况下关闭设备。

电流检测有多种方法，在电源中常用的有电阻测量方法、电流互感器测量方法、霍尔效应元件测量方法，这些方法各有优缺点。

用电阻测量电流是一种直接方法，检流电阻与被测电流放在一个电路里，流经电阻的电流会使一小部分电能转化为热，这个能量转换过程产生了电压信号。该方法的优点是简单易用、线性度好、性价比高、温度系数稳定，缺点是功率损耗大、信号微弱、没有电气隔离功能。

电流互感器测量电流的方法要求用到变化的电流，例如交流电，瞬变或开关式电流，来产生一个磁耦合到次级绕组里的变化磁场，次级测量电压可以根据在初级和次级绕组间的匝数比实现缩放。该方法的优点是与线电压隔离、功率损耗小，缺点是价格高于电阻测量方法。

霍尔效应元件方法的优点是能测量大电流，可以实现电气隔离功能，而且功率损耗小；该方法的缺点是需要对非线性的温度漂移进行补偿，带宽有限，易受外部磁场的影响，对ESD敏感，成本高。

电流互感器的特性介于电阻和霍尔元件之间，是用得最多的一种电流检测方法。DC-DC转换器中常用的是脉冲直流互感器，工作方式为单向磁化，类似正激转换器。当初级电流流通时，磁芯中磁场逐渐增大；当初级的开关管关断，初级电流变成0，次级的磁复位电路开始工作，使磁芯复位到剩磁感应强度Br。

DC-DC转换器中的电感工作于三种状态：电流连续状态、电流断续状态、电流临界连续状态。在电流临界连续状态，电感电流的平均值是电感电流峰值的一半；在电流连续状态，电感电流的平均值大于电感电流峰值的一半；在电流断续状态，电感电流的平均值小于电感电流峰值的一半。

DC-DC转换器通常分为恒定电压输出和恒定电流输出两种输出模式。在恒定电压输出模式，通过检测输出电压，得到输出反馈电压，进入输出电压调节器，与输出给定电压比较，得到误差电压进入脉宽调制器，输出PWM信号；在恒定电流输出模式，通过检测输出电流，得到输出电流反馈电压，进入输出电流调节器，与输出给定电流信号比较，得到误差电压进入脉宽调制器，输出PWM信号。

通常情况下，为了限制开关管的电流，需要检测开关管的电流；这样，对于工作在恒定电流输出模式的DC-DC转换器，通常需要两个电流检测器，一个用于检测输出电流，一个用于检测开关管的电流。

实用新型内容

本实用新型提供一种电流控制电路。

电流检测电阻的一端连接到开关管，电流检测电阻的另一端连接到电感，开关管导通的时候，开关管、电流检测电阻、电感流过相同的电流；开关管关断的时候，开关管流过的电流为0，电流检测电阻、电感流过相同的电流。

电流检测电阻上得到的电压信号进入峰值电流控制器，与峰值电流给定信号比较，当所述电流检测电阻上得到的电压信号达到峰值电流给定信号时，峰值电流控制器输出关断信号，使得开关管关断。

电流检测电阻上得到的电压信号进入到平均电流控制器；电流检测电阻上得到的电压信号经过低通滤波和放大后，与平均电流给定信号相减后得到的误差信号进入误差调节器，误差调节器的输出即为所述峰值电流给定信号。

当所述电流检测电阻上得到的电压信号下降到0时，峰值电流控制器输出开通信号，使得开关管开通。

电流检测电阻与电感的平均电流相等，如果电感的平均电流等于DC-DC转换器的输出电流，那么，仅仅用一个电流检测电阻，就可以同时实现对输出电流和开关管峰值电流的控制。

附图说明

图1为一种电流控制电路的电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细描述。

实施例

图1为一种电流控制电路的电路原理图。

DC-DC转换器的功率电路采用BUCK电路，输入电压为Uin，输入电压的负端为功率地线，开关管Q01采用的是MOS管，D01为二极管，R01为电流检测电阻，L01为电感，C01为输出电容，R02为负载电阻。

电流检测电阻R01的一端连接到开关管Q01，电流检测电阻R01的另一端连接到电感L01，R01与L01的连接点作为控制电路的信号地线；开关管Q01导通的时候，开关管Q01、电流检测电阻R01、电感L01流过相同的电流；开关管Q01关断的时候，开关管Q01流过的电流为0，电流检测电阻R01、电感L01流过相同的电流。

峰值电流控制器由比较器COM01、比较器COM02、RS触发器RS01组成；峰值电流给定信号进入到比较器COM02的反相输入端，电流检测电阻上得到的电压信号进入比较器COM02的同相输入端，当所述电流检测电阻上得到的电压信号达到峰值电流给定信号时，比较器COM02输出高电平，进入RS触发器RS01的R端，RS触发器RS01输出低电平，通过驱动器Dri01关断开关管Q01。

电流检测电阻上得到的电压信号进入到平均电流控制器，平均电流控制器由低通滤波器、放大器、误差调节器组成；电流检测电阻上得到的电压信号经过R03、C02组成的低通滤波器进行低通滤波后，进入放大器Amp01放大，与平均电流给定信号IL_ref相减后得到的误差信号进入误差调节器PI01，误差调节器PI01的输出即为所述峰值电流给定信号。

误差调节器PI01的输出加入限幅功能，即可实现电流检测电阻R01的电流峰值的限制功能。

开关管Q01关断后，二极管D01续流，电感L01的电流下降；当电流检测电阻R01上得到的电压信号下降到0时，比较器COM01输出高电平，进入RS触发器RS01的S端，RS触发器RS01输出高电平，通过驱动器Dri01开通开关管Q01。

在稳态情况下，进入电容C01的平均电流为0，所以负载电阻R02的平均电流等于电感L01的平均电流，也等于电流检测电阻R01的平均电流，那么，仅仅用一个电流检测电阻R01，就可以同时实现对输出电流和开关管峰值电流的控制。

优选的，输入电压为Uin=400V，开关管Q01可采用600V5A的开关MOS管，二极管D01可采用600V5A的开关二极管，电流检测电阻R01=1Ω，电感L01=1mH，输出电容C01=470μF，负载电阻R02=200Ω，输出电流1A。

优选的，R03=10KΩ，电容C02=0.1μF，放大器Amp01的放大倍数为4，平均电流给定信号IL_ref=4V，误差调节器PI01采用时间常数为3毫秒、放大倍数为10 的PI调节器。

MOS开关Q01的驱动电路在开通和关断的时候，由于Q01的GS之间的电容充放电，会在R01上产生电流尖峰，具体的，Q01导通的时候，R01上的电压有上跳尖峰，Q01关断的时候，R01上的电压有下跳尖峰；上跳尖峰和下跳尖峰方向相反，幅度近似相等，对于平均值电路影响很小。

综上所述，本申请仅仅用一个电流检测电阻，就可以同时实现对输出电流和开关管峰值电流的控制。

本说明书所述的仅是本申请的较佳的具体实施方式，用于说明本申请的技术方案，而非对本申请的限制，凡本领域的技术人员依据本申请的构思做出了一些调整和改变而得到的技术方案，仍为本申请的要义所在，皆应在本申请的范围之内。

Claims (4)

1.一种电流控制电路，其特征在于，电流检测电阻的一端连接到开关管，电流检测电阻的另一端连接到电感，开关管导通的时候，开关管、电流检测电阻、电感流过相同的电流；开关管关断的时候，开关管流过的电流为0，电流检测电阻、电感流过相同的电流。

2.如权利要求1所述的一种电流控制电路，其特征在于，电流检测电阻上得到的电压信号进入峰值电流控制器，与峰值电流给定信号比较，当所述电流检测电阻上得到的电压信号达到峰值电流给定信号时，峰值电流控制器输出关断信号，使得开关管关断。

3.如权利要求2所述的一种电流控制电路，其特征在于，电流检测电阻上得到的电压信号进入到平均电流控制器；电流检测电阻上得到的电压信号经过低通滤波和放大后，与平均电流给定信号相减后得到的误差信号进入误差调节器，误差调节器的输出即为所述峰值电流给定信号。

4.如权利要求1或2所述的一种电流控制电路，其特征在于，当所述电流检测电阻上得到的电压信号下降到0时，峰值电流控制器输出开通信号，使得开关管开通。

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