一種提高STEP-DOWN負載電流檢測精度的電路制造技術(shù)

一種提高STEP?DOWN負載電流檢測精度的電路，包括電流檢測主體電路、輸出電路、采樣濾波電路、采樣電流應(yīng)用舉例和外圍應(yīng)用電路部分；所述采樣濾波電路包括輸入信號緩沖放大器、采樣電阻、采樣電容、濾波電容、濾波電阻、第三開關(guān)、第四開關(guān)和電流源；所述第四開關(guān)和電流源用于提高負載檢測電流的精度，與所述采樣電容并聯(lián)；所述濾波電容和濾波電阻構(gòu)成低通濾波器。本實用新型專利技術(shù)在負載電流檢測電路中引入一個恒定的電流源，在高邊PMOS管截止低邊NMOS管導(dǎo)通期間對采樣保持的電流信號(電感電流的最大值)進行放電，模擬實際的電感電流，使電流檢測電路檢測到的負載電流更接近實際的負載電流，從而消除現(xiàn)有負載電流檢測技術(shù)帶來的誤差。

A Circuit for Improving the Detection Accuracy of STEP-DOWN Load Current

A circuit for improving the accuracy of STEP DOWN load current detection includes the main circuit of current detection, output circuit, sampling filter circuit, sample current application example and peripheral application circuit. The sampling filter circuit includes input signal buffer amplifier, sampling resistance, sampling capacitor, filter capacitor, filter resistance, third switch, fourth switch and current source. The fourth switch and current source are used to improve the accuracy of load detection current, and are connected in parallel with the sampling capacitor. The filter capacitor and the filter resistance constitute a low-pass filter. The utility model introduces a constant current source in the load current detection circuit, discharges the sampled and held current signal (maximum inductance current) during the cut-off period of the high-side PMOS tube and the conduction period of the low-side NMOS tube, simulates the actual inductance current, makes the load current detected by the current detection circuit closer to the actual load current, thereby eliminating the existing load current detection technology band. Errors.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種提高STEP-DOWN負載電流檢測精度的電路
本技術(shù)涉及一種集成電路，特別提供一種提高STEP-DOWN負載電流檢測精度的電路。
技術(shù)介紹
對于STEP-DOWN拓撲結(jié)構(gòu)，當(dāng)需要檢測負載電流時，現(xiàn)有技術(shù)的方案是采用一個與高邊PMOS管成一定比例的PMOS管形成鏡像結(jié)構(gòu)，該PMOS管稱為檢測管。該方案在高邊PMOS管導(dǎo)通周期內(nèi)可以準(zhǔn)確的檢測負載電流；但在高邊PMOS管截止、低邊NMOS管續(xù)流管導(dǎo)通周期內(nèi)，由于采樣保持電路保持的電流信號是高邊PMOS管截止，低邊NMOS管續(xù)流管還沒有導(dǎo)通時刻的高邊PMOS管的峰值電流，而不是電感(負載)的實時電流，會造成這個期間內(nèi)檢測的電流不準(zhǔn)確。若用這個不準(zhǔn)確的電流信號控制后續(xù)系統(tǒng)的操作，則可能會使整個系統(tǒng)產(chǎn)生誤動作。比如當(dāng)檢測到的電流比實際值偏大時，則會使整個系統(tǒng)提前進入限流狀態(tài)，若檢測到的電流比實際負載電流偏小時，則會使系統(tǒng)提前由連續(xù)工作模式進入斷續(xù)工作模式工作，影響系統(tǒng)的效率，嚴重時會導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常工作。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為了解決上述問題，本技術(shù)的目的是提供了一種提高STEP-DOWN負載電流檢測精度的電路。為達到上述目的，本技術(shù)的技術(shù)方案如下：一種提高STEP-DOWN負載電流檢測精度的電路，包括電流檢測主體電路、輸出電路、采樣濾波電路和采樣電流應(yīng)用舉例部分和外圍應(yīng)用電路；所述電流檢測主體電路包括檢測管（Qsen）、第一開關(guān)（SW1）、第二開關(guān)（SW2）、PMOS管（Q1）和誤差放大器（OP）；所述檢測管（Qsen）的柵極接地電位，源極連接外部輸入電壓（VIN），漏極連接PMOS管（Q1）的源極，所述PMOS管（Q1）的柵極連接誤差放大器（OP）的輸出端，所述誤差放大器（OP）的同相輸入端連接在檢測管（Qsen）和PMOS管（Q1）之間，反相輸入端連接第一開關(guān)（SW1）和第二開關(guān)（SW2）；所述第二開關(guān)（SW2）連接外部輸入電壓（VIN）；所述輸出電路包括高邊PMOS管（QP）和低邊NMOS管（QN）；所述高邊PMOS管（QP）的源極接外部輸入電壓（VIN），漏極與低邊NMOS管（QN）的漏極連接在一起后接所述電流檢測主體電路中的第一開關(guān)（SW1）；所述低邊NMOS管（QN）的源極接地電位；所述外圍應(yīng)用電路包括外部電感（L）和負載電容（Cload）；所述外部電感（L）一端接于高邊PMOS管（QP）和低邊NMOS管（QN）之間，另一端接輸出電壓（VOUT）；所述負載電容（Cload）跨接在外部電感（L）和地之間；所述采樣濾波電路包括輸入信號緩沖放大器（buf）、采樣電阻（Rsen）、采樣電容（Csample）、濾波電容（Clpf）、濾波電阻（Rlpf）、第三開關(guān)（SW3）、第四開關(guān)（SW4）和電流源（Iref）；所述采樣電阻（Rsen）一端連接PMOS管（Q1）的漏極，另一端接地電位；所述第三開關(guān)（SW3）一端接于采樣電阻（Rsen）和PMOS管（Q1）之間，另一端串連第四開關(guān)（SW4）和電流源（Iref）后連接地電位；所述第四開關(guān)（SW4）和電流源（Iref）用于提高負載檢測電流的精度，與所述采樣電容（Csample）并聯(lián)；所述信號緩沖放大器（buf）、濾波電容（Clpf）和濾波電阻（Rlpf）串聯(lián)后并聯(lián)在采樣電容（Csample）兩端；所述濾波電容（Clpf）和濾波電阻（Rlpf）構(gòu)成低通濾波器，對檢測的信號進行低通濾波處理，得到采樣到的電壓信號（Vsen_FB），該信號可以用于后續(xù)電路的處理；所述采樣電流應(yīng)用舉例部分包括CC誤差放大器和DMD比較器；所述CC誤差放大器和DMD比較器的同相輸入端均連接在濾波電容（Clpf）和濾波電阻（Rlpf）之間。進一步，所述第一開關(guān)（SW1）、第三開關(guān)（SW3）和高邊PMOS管（QP）的柵極電壓信號（GP）是同向信號，第二開關(guān)（SW2）、第四開關(guān)（SW4）和低邊NMOS管（QN）的柵極電壓信號（GN）是同向信號，所述高邊PMOS管（QP）的柵極電壓信號（GP）和低邊NMOS管（QN）的柵極電壓信號（GN）是同向信號，為了避免高邊PMOS管（QP）和低邊NMOS管（QN）同時導(dǎo)通，二者之間設(shè)有一定的時間差。本技術(shù)的有益效果是：在負載電流檢測電路中引入一個恒定的電流源，在高邊PMOS管截止低邊NMOS管導(dǎo)通期間對采樣保持的電流信號(電感電流的最大值)進行放電，從而來模擬實際的電感電流，使電流檢測電路檢測到的負載電流更接近實際的負載電流，從而消除現(xiàn)有負載電流檢測技術(shù)帶來的誤差。附圖說明圖1為本技術(shù)的原理圖；圖2為本技術(shù)的波形時序關(guān)系圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖詳細描述本技術(shù)的具體實施方式。如圖1所示，檢測管（Qsen）寬長比是高邊PMOS管（QP）的1/K倍(即導(dǎo)通電阻是高邊PMOS管的K倍)，誤差放大器OP用來保證在高邊PMOS管（QP）導(dǎo)通期間，高邊PMOS管（QP）和檢測管（Qsen）的漏端電壓相等，消除溝道長度調(diào)制效應(yīng)的影響。采樣電阻（Rsen）把檢測到的負載電流（Isen）轉(zhuǎn)換成電壓信號。第三開關(guān)（SW3）、采樣電容（Csample）和輸入信號緩沖放大器（buf）構(gòu)成采樣保持電路。濾波電容（Clpf）和濾波電阻（Rlpf）構(gòu)成低通濾波器，對檢測的信號進行低通濾波處理，得到采樣到的電壓信號（Vsen_FB），該信號可以用于后續(xù)電路的處理，比如若要實現(xiàn)STEP_DOWN轉(zhuǎn)換器的恒流輸出，就需要把采樣到的信號（Vsen_F）B反饋到CC誤差放大器輸入端進行恒流控制；若是用于STEP_DOWN轉(zhuǎn)換器有連續(xù)工作模式進入斷續(xù)工作模式的辨別信號就需要把采樣的信號輸入到DMD比較器的輸入端進行比較控制。第四開關(guān)（SW4）和電流源（Iref）用于提高負載檢測電流的精度，在高邊PMOS管（QP）截止，低邊NMOS管（QN）導(dǎo)通期間，對采樣保持電路中的采樣電容（Csample）進行放電，模擬外部電感電流斜坡下降的情況，使檢測到的負載電流更準(zhǔn)確。下面結(jié)合原理圖對一種提高STEP-DOWN負載電流檢測精度的電路工作原理進行說明，根據(jù)高邊PMOS管（QP）和低邊NMOS管（QN）的導(dǎo)通情況，對工作原理分兩個工作周期進行說明。第一工作周期(Phase1)：在第一工作周期內(nèi)，高邊PMOS管（QP）導(dǎo)通，低邊NMOS管（QN）截止，第一開關(guān)（SW1）關(guān)閉，第二開關(guān)（SW2）斷開，誤差放大器（OP）正常工作，檢測管（Qsen）的柵極恒接地電位，恒導(dǎo)通。由于誤差放大器（OP）兩輸入端電壓相等，則高邊PMOS管（QP）的漏極電壓與檢測管（Qsen）的漏極電壓相等，而高邊PMOS管（QP）和檢測管（Qsen）的源極統(tǒng)一連接到外部輸入電壓（VIN），誤差放大器（OP）保證了高邊PMOS管（QP）和檢測管（Qsen）的漏極電壓相等，消除了溝道長度調(diào)制效應(yīng)，所以第一工作周期內(nèi)采樣到的電流Isen=(1/K)*IL，采樣電流Isen流過采樣電阻（Rsen）產(chǎn)生壓降，即是采樣電壓。由于第三開關(guān)（SW3）導(dǎo)通，采樣到的電壓通過采樣保持電路保持到采樣電容（Csample）上。保持到采樣電容（Csample）上的采樣電壓通過濾波電容（Clpf）和濾波電阻（Rlpf）形成的低通濾波器形成最終的采樣電壓，后續(xù)電路根據(jù)該采樣電壓的值確定本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
1.一種提高STEP?DOWN負載電流檢測精度的電路，其特征在于：包括電流檢測主體電路、輸出電路、采樣濾波電路、采樣電流應(yīng)用舉例部分和外圍應(yīng)用電路；所述電流檢測主體電路包括檢測管（Qsen）、第一開關(guān)（SW1）、第二開關(guān)（SW2）、PMOS管（Q1）和誤差放大器（OP）；所述檢測管（Qsen）的柵極接地電位，源極連接外部輸入電壓（VIN），漏極連接PMOS管（Q1）的源極，所述PMOS管（Q1）的柵極連接誤差放大器（OP）的輸出端，所述誤差放大器（OP）的同相輸入端連接在檢測管（Qsen）和PMOS管（Q1）之間，反相輸入端連接第一開關(guān)（SW1）和第二開關(guān)（SW2）；所述第二開關(guān)（SW2）連接外部輸入電壓（VIN）；所述輸出電路包括高邊PMOS管（QP）和低邊NMOS管（QN）；所述高邊PMOS管（QP）的源極接外部輸入電壓（VIN），漏極與低邊NMOS管（QN）的漏極連接在一起后接所述電流檢測主體電路中的第一開關(guān)（SW1）；所述低邊NMOS管（QN）的源極接地電位；所述外圍應(yīng)用電路包括外部電感（L）和負載電容（Cload）；所述外部電感（L）一端接于高邊PMOS管（QP）和低邊NMOS管（QN）之間，另一端接輸出電壓（VOUT）；所述負載電容（Cload）跨接在外部電感（L）和地之間；所述采樣濾波電路包括輸入信號緩沖放大器（buf）、采樣電阻（Rsen）、采樣電容（Csample）、濾波電容（Clpf）、濾波電阻（Rlpf）、第三開關(guān)（SW3）、第四開關(guān)（SW4）和電流源（Iref）；所述采樣電阻（Rsen）一端連接PMOS管（Q1）的漏極，另一端接地電位；所述第三開關(guān)（SW3）一端接于采樣電阻（Rsen）和PMOS管（Q1）之間，另一端串連第四開關(guān)（SW4）和電流源（Iref）后連接地電位；所述第四開關(guān)（SW4）和電流源（Iref）用于提高負載檢測電流的精度，與所述采樣電容（Csample）并聯(lián)；所述信號緩沖放大器（buf）、濾波電容（Clpf）和濾波電阻（Rlpf）串聯(lián)后并聯(lián)在采樣電容（Csample）兩端；所述濾波電容（Clpf）和濾波電阻（Rlpf）構(gòu)成低通濾波器，對檢測的信號進行低通濾波處理，得到采樣到的電壓信號（Vsen_FB），該信號可以用于后續(xù)電路的處理；所述采樣電流應(yīng)用舉例部分包括CC誤差放大器和DMD比較器；所述CC誤差放大器和DMD比較器的同相輸入端均連接在濾波電容（Clpf）和濾波電阻（Rlpf）之間。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種提高STEP-DOWN負載電流檢測精度的電路，其特征在于：包括電流檢測主體電路、輸出電路、采樣濾波電路、采樣電流應(yīng)用舉例部分和外圍應(yīng)用電路；所述電流檢測主體電路包括檢測管（Qsen）、第一開關(guān)（SW1）、第二開關(guān)（SW2）、PMOS管（Q1）和誤差放大器（OP）；所述檢測管（Qsen）的柵極接地電位，源極連接外部輸入電壓（VIN），漏極連接PMOS管（Q1）的源極，所述PMOS管（Q1）的柵極連接誤差放大器（OP）的輸出端，所述誤差放大器（OP）的同相輸入端連接在檢測管（Qsen）和PMOS管（Q1）之間，反相輸入端連接第一開關(guān)（SW1）和第二開關(guān)（SW2）；所述第二開關(guān)（SW2）連接外部輸入電壓（VIN）；所述輸出電路包括高邊PMOS管（QP）和低邊NMOS管（QN）；所述高邊PMOS管（QP）的源極接外部輸入電壓（VIN），漏極與低邊NMOS管（QN）的漏極連接在一起后接所述電流檢測主體電路中的第一開關(guān)（SW1）；所述低邊NMOS管（QN）的源極接地電位；所述外圍應(yīng)用電路包括外部電感（L）和負載電容（Cload）；所述外部電感（L）一端接于高邊PMOS管（QP）和低邊NMOS管（QN）之間，另一端接輸出電壓（VOUT）；所述負載電容（Cload）跨接在外部電感（L）和地之間；所述采樣濾波電路包括輸入信號緩沖放大器（buf）、采樣電阻（Rsen）、采樣電容（Csample）、濾波電容（Clpf）、濾波電阻（Rlpf）、第三開關(guān)（SW3）、第...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李河清，姜帆，劉玉山，陳利，
申請(專利權(quán))人：廈門安斯通微電子技術(shù)有限公司，
類型：新型
國別省市：福建,35