具有改善的電流傳感的同步整流型直流-直流變換器制造技術(shù)

一種直流－直流降壓脈寬調(diào)制變換器電路包括一個(gè)輸入端，一個(gè)高側(cè)輸出端及一個(gè)低側(cè)輸出端。一個(gè)電流反饋電阻電連接在公共輸出節(jié)點(diǎn)及虛擬接地放大器的第一輸入端之間。一個(gè)可變阻抗的元件電連接到虛擬接地放大器的輸出端及虛擬接地放大器的第一輸入端。該可變阻抗元件的阻抗根據(jù)虛擬接地放大器的輸出端改變。及一個(gè)采樣及保持電路電連接在脈寬調(diào)制變換器電路的輸入端及可變阻抗元件之間。（*該技術(shù)在2020年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
同步降壓型直流-直流(DC-DC)變換器典型地使用一對(duì)開關(guān)，其布置成將電感器的一端連接到輸入電源電壓或地，電感器的第二端接到負(fù)載，并公知了使用場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)作這些開關(guān)。當(dāng)上FET導(dǎo)通時(shí)負(fù)載電流從電源流經(jīng)上FET及電感器，而當(dāng)下FET導(dǎo)通時(shí)負(fù)載電流從地流經(jīng)下FET及電感器。需要傳感負(fù)載電流的值來(lái)執(zhí)行各種功能，例如，當(dāng)負(fù)載電流增大時(shí)故意減小輸出電壓(即輸出電壓“下傾”)，以提供限制電流或過(guò)流跳閘來(lái)保護(hù)負(fù)載及變換器元件，及用于平衡多路或多相變換器中來(lái)自每路的輸出電流。可通過(guò)電感器直流電阻的確定及該直流電阻上壓降的檢測(cè)，或一個(gè)附加串聯(lián)傳感電阻上壓降的檢測(cè)來(lái)傳感負(fù)載電流。負(fù)載電流也可通過(guò)對(duì)流經(jīng)上FET開關(guān)的負(fù)載電流引起的壓降的檢測(cè)來(lái)傳感。但是，這些方法中的每個(gè)各有其缺點(diǎn)。使用電感器的直流電阻來(lái)傳感負(fù)載電流需要在電感器上附加一個(gè)R-C濾波器來(lái)消除電流的交流分量。因此，需要附加元件并引起額外的成本。附加串聯(lián)傳感電阻也需要額外的元件，使成本增加及系統(tǒng)效率降低。此外，當(dāng)上FET導(dǎo)通時(shí)傳感它的漏-源電阻上的壓降常被證明是行不通的，因?yàn)樵撻_關(guān)的“導(dǎo)通”時(shí)間通常很短。因而，在本技術(shù)中需要具有改善的電流傳感的DC/DC傳感器。此外，在本技術(shù)中需要一種裝置及方法，其通過(guò)傳感開關(guān)FET的漏-源電阻上的壓降可傳感DC/DC變換器中的負(fù)載電流。本專利技術(shù)包括一種電源，該電源包括一個(gè)直流-直流降壓脈寬調(diào)制變換器電路，該電路設(shè)有一個(gè)輸入端，一個(gè)高側(cè)輸出端及一個(gè)低側(cè)輸出端；一個(gè)電連接到公共輸出節(jié)點(diǎn)及電源之間的高側(cè)開關(guān)，所述高側(cè)開關(guān)設(shè)計(jì)用于至少部分地根據(jù)所述高側(cè)輸出端控制流過(guò)它的電流；一個(gè)電連接到所述公共輸出節(jié)點(diǎn)及地之間的低側(cè)開關(guān)，所述低側(cè)開關(guān)設(shè)計(jì)用于至少部分地根據(jù)所述低側(cè)輸出端控制流過(guò)它的電流；一個(gè)具有第一輸入端，第二輸入端及一個(gè)輸出端的虛擬接地放大器，所述第二輸入端電連接到地電位，其特征在于一個(gè)電連接在所述公共輸出節(jié)點(diǎn)及所述虛擬接地放大器的所述第一輸入端之間的電流反饋電阻；一個(gè)電連接到所述虛擬接地放大器的所述輸出端及所述虛擬接地放大器的所述第一輸入端的可變阻抗的元件，所述可變阻抗的元件設(shè)計(jì)用于至少部分地根據(jù)所述虛擬接地放大器的所述輸出端改變其阻抗；及一個(gè)電連接在所述直流-直流降壓脈寬調(diào)制變換器電路及所述可變阻抗的元件之間的采樣及保持電路，所述采樣及保持電路設(shè)計(jì)用于通過(guò)所述可變阻抗的元件供給虛擬接地電流和采樣及保持所述虛擬接地電流。本專利技術(shù)還包括一種傳感電源中輸出電流的方法，所述電源包括具有一個(gè)輸入端，一個(gè)高側(cè)輸出端及一個(gè)低側(cè)輸出端的直流-直流降壓脈寬調(diào)制變換器電路，所述方法包括以下步驟將一個(gè)高側(cè)開關(guān)電連接到公共輸出節(jié)點(diǎn)及電源之間，所述高側(cè)開關(guān)設(shè)計(jì)用于至少部分地根據(jù)所述高側(cè)輸出端控制流過(guò)它的電流；將一個(gè)低側(cè)開關(guān)電連接到所述公共輸出節(jié)點(diǎn)及地之間，所述低側(cè)開關(guān)設(shè)計(jì)用于至少部分地根據(jù)所述低側(cè)輸出端控制流過(guò)它的電流，其特征在于將傳感電流導(dǎo)向一個(gè)虛擬接地節(jié)點(diǎn)，所述傳感電流包括當(dāng)所述低側(cè)開關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)輸出電流的已知部分，所述傳感電流在將虛擬接地電流供入所述虛擬接地節(jié)點(diǎn)的第一方向上流入所述虛擬接地節(jié)點(diǎn)，所述虛擬接地電流在第二方向上流入所述虛擬接地節(jié)點(diǎn)，所述第二方向與所述第一方向相反，所述虛擬接地電流實(shí)質(zhì)上等于所述傳感電流，并由此在所述虛擬接地節(jié)點(diǎn)上消除了所述傳感電流；及采樣和保持所述虛擬接地電流的值。簡(jiǎn)便地，在本專利技術(shù)的一個(gè)形式中包括具有一個(gè)輸入端，一個(gè)高側(cè)輸出端及一個(gè)低側(cè)輸出端的直流-直流降壓脈寬調(diào)制變換器電路。一個(gè)高側(cè)開關(guān)電連接到公共輸出節(jié)點(diǎn)及電源之間，及根據(jù)高側(cè)輸出端控制流過(guò)它的電流。一個(gè)低側(cè)開關(guān)電連接到公共輸出節(jié)點(diǎn)及地之間，及根據(jù)低側(cè)輸出端控制流過(guò)它的電流。一個(gè)虛擬接地放大器包括與地電連接的第二輸入端。一個(gè)電流反饋電阻電連接在公共輸出節(jié)點(diǎn)及虛擬接地放大器的第一輸入端之間。一個(gè)可變阻抗的元件電連接到虛擬接地放大器的輸出端及虛擬接地放大器的第一輸入端。該可變阻抗元件的阻抗根據(jù)虛擬接地放大器的輸出端改變。及一個(gè)采樣及保持電路電連接在脈寬調(diào)制變換器電路的輸入端及可變阻抗元件之間。該采樣及保持電路通過(guò)可變阻抗元件供給虛擬接地電流，及采樣與保持虛擬接地電流。本專利技術(shù)的DC/DC變換器的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，提供了一種對(duì)具有很短“導(dǎo)通”時(shí)間的FET的漏-源電阻上的壓降進(jìn)行檢測(cè)的方法及裝置。本DC/DC變換器的另一優(yōu)點(diǎn)是，通過(guò)對(duì)電壓反饋電阻適當(dāng)值的選擇易于響應(yīng)負(fù)載電流的變化對(duì)輸出電壓下降量進(jìn)行控制及定標(biāo)。本DC/DC變換器的又一優(yōu)點(diǎn)是，通過(guò)對(duì)電壓反饋電阻適當(dāng)值的選擇易于對(duì)電流限制或跳閘的靈敏度或幅值進(jìn)行控制及定標(biāo)。本DC/DC變換器的又一優(yōu)點(diǎn)是，通過(guò)對(duì)電壓反饋電阻適當(dāng)值的選擇可提供負(fù)載電流及元件值的寬廣范圍?，F(xiàn)在將參照下面的說(shuō)明及附圖以例子的方式來(lái)描述本專利技術(shù)，附圖為附圖說(shuō)明圖1是本專利技術(shù)的DC/DC變換器一個(gè)實(shí)施例的概要原理及功能圖；圖2是圖1的DC/DC變換器的詳細(xì)原理及功能圖；圖3a及3b是表示圖2的DC/DC變換器工作的定時(shí)圖圖4是圖2的DC/DC變換器的節(jié)點(diǎn)電壓相對(duì)負(fù)載電流的曲線圖；圖5是用于圖2的DC/DC變換器的負(fù)電流源的原理圖；及圖6是本專利技術(shù)的DC/DC變換器的第二實(shí)施例的詳細(xì)原理圖。在多個(gè)附圖中相應(yīng)的標(biāo)記指示相應(yīng)的部分。圖1表示DC/DC變換器的一個(gè)實(shí)施例。DC/DC變換器10包括低側(cè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)12及高側(cè)FET14。低側(cè)FET12的漏極在公共輸出節(jié)點(diǎn)16上與高側(cè)FET14的源極電連接。高側(cè)FET14的漏極連接到電源18。低側(cè)FET12的源極與地電連接。低側(cè)FET12及高側(cè)FET14的每個(gè)柵極端子電連接到降壓變換器電路20的各輸出端(無(wú)標(biāo)記)。電感器24及電流反饋電阻26各電連接到公共輸出節(jié)點(diǎn)16，并由此連接到FET12的漏極及FET14的源極。更具體地，電感器24電連接在公共輸出節(jié)點(diǎn)16及負(fù)載儲(chǔ)能電容器28之間，及電流反饋電阻26電連接在公共輸出節(jié)點(diǎn)16及虛擬接地電路節(jié)點(diǎn)30之間。一個(gè)概示為電阻的負(fù)載32與負(fù)載儲(chǔ)能電容器28相并聯(lián)。虛擬接地放大器34具有與虛擬接地電路節(jié)點(diǎn)30電連接的反相輸入端34a及接地的非反相輸入端34b。虛擬接地放大器34的輸出端34c電連接到FET36的柵極并驅(qū)動(dòng)它。FET36的源極電連接到虛擬接地電路節(jié)點(diǎn)30。FET36的漏極電連接到采樣及保持電路38。因此，如本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員明白的，虛擬接地放大器34及FET36被設(shè)計(jì)成連續(xù)地驅(qū)使虛擬接地電路節(jié)點(diǎn)30一直到地電位。由于虛擬接地電路節(jié)點(diǎn)30被連續(xù)驅(qū)向地電位，與電路節(jié)點(diǎn)30相連接的電流反饋電阻26的端部將處于地電位，及連接到公共輸出節(jié)點(diǎn)16的端部將具有負(fù)電壓。連接到公共輸出節(jié)點(diǎn)16的電流反饋電阻26的端部上的負(fù)電壓將等于輸出電流IOUT及低側(cè)FET12漏極及源極之間的通態(tài)電阻(RDSON)之乘積。電流ISENSE流過(guò)流反饋電阻26及具有由低側(cè)FET12的RDSON與電流反饋電阻值之比所確定的值。因此ISENSE為輸出電流IOUT及低側(cè)FET12的RDSON與電流反饋電阻26的值之比的乘積，及它代表了輸出電流IOUT。負(fù)載電流IL是流過(guò)電感器24的電流及實(shí)質(zhì)上等于輸出電流IOUT減ISENSE。典型地，由于RDSON與電流反饋電阻26的值之比相對(duì)地小，故本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種電源，包括：一個(gè)直流－直流降壓脈寬調(diào)制變換器電路，該電路設(shè)有一個(gè)輸入端，一個(gè)高側(cè)輸出端及一個(gè)低側(cè)輸出端；一個(gè)電連接到公共輸出節(jié)點(diǎn)及電源之間的高側(cè)開關(guān)，所述高側(cè)開關(guān)設(shè)計(jì)用于至少部分地根據(jù)所述高側(cè)輸出端控制流過(guò)它的電流；一個(gè)電連接到所述公共輸出節(jié)點(diǎn)及地之間的低側(cè)開關(guān)，所述低側(cè)開關(guān)設(shè)計(jì)用于至少部分地根據(jù)所述低側(cè)輸出端控制流過(guò)它的電流；一個(gè)具有第一輸入端及第二輸入端及一個(gè)輸出端的虛擬接地放大器，所述第二輸入端電連接到地電位，其特征在于：一個(gè)電連接在所述公共輸出節(jié)點(diǎn)及所述虛擬接地放大器的所述第一輸入端之間的電流反饋電阻；一個(gè)電連接到所述虛擬接地放大器的所述輸出端及所述虛擬接地放大器的所述第一輸入端的可變阻抗的元件，所述可變阻抗的元件設(shè)計(jì)用于至少部分地根據(jù)所述虛擬接地放大器的所述輸出端改變其阻抗；及一個(gè)電連接在所述直流－直流降壓脈寬調(diào)制變換器電路及所述可變阻抗的元件之間的采樣及保持電路，所述采樣及保持電路設(shè)計(jì)用于通過(guò)所述可變阻抗的元件供給虛擬接地電流和采樣及保持所述虛擬接地電流。

【技術(shù)特征摘要】
...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：羅伯特伊斯哈姆，查爾斯豪克斯，邁克爾華爾特斯，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：英特賽爾公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：US[美國(guó)]