[发明专利]一种高效电感电流检测电路

说明书

本发明公开一种高效电感电流检测电路，包括依次连接的电感电流大小判断机制电路、大电感电流检测电路和电流镜电路，还包括与大电感电流检测电路并联的小电感电流检测电路；电感电流大小判断机制电路用于判断流过电感的电流的大小与预设的临界值的大小关系，并输出判断机制信号；从而选择大电感电流检测电路或者小电感电流检测电路对电感电流进行检测。本发明公开的电感电流电路适用于BOOST DC‑DC转换器的电感电流电路，不仅可以高效检测大电感电流，还能有效地检测极低的电感电流，在大负载电流情况下，将电感电流按N倍比例缩小；在小幅在电流情况下，将电感电流按N/2比例缩小。从而很好地提高了输出端检测的准确度。

技术领域

本发明涉及电流检测电路领域，更具体地，涉及一种高效电感电流检测电路。

背景技术

随着电池供电的便携式电子产品不断向低电压、低功耗、大电流方向发展，对开关电源芯片的低功耗和高效率要求更加苛刻，芯片的功耗和转换效率在很大程度上决定电池的使用效率和寿命。因此有必要降低开关电源中各个功能模块的功耗，以提高便携式设备的待机时间。

电感电流检测电路是开关电源中最重要的功能模块之一，它能实时检测负载开路、短路及过流状态，从而实现芯片保护和功耗节省。在电流模式控制的DC-DC转换器中，电流检测电路是重要的组成模块。其在整个电路中不仅起到过流保护作用，而且将电流检测结果加上斜坡补偿信号与电压环路的输出比较，实现脉冲宽度调制，其精度、速度和功耗对电路整体性能具有很大影响。

现有技术中存在多种不同的电感电流检测技术，目前比较流行的电流检测方法有串联电阻检测、功率管MN检测和并联电流镜检测等三种。

串联电阻检测是在片外电感或功率管一端串联一个小的采样电阻，因为对于一定的电阻值，通过检测电阻上的压降即可检测出对应电感上流过的电流。这种方法检测精度高，但由于检测电阻的存在会引入一个额外的功耗，从而降低了电源转换效率，因此，该电阻不能太大，该方法也只适用于小电流检测电路，与此同时，小电阻受工艺的影响精度不够。

功率管MN检测是通过检测功率管上的电压来实现的，因功率管工作在线性区，故其可以等效为一个电阻该方法无额外功耗，但是μ、Cox和V_T等参数受温度的影响变化较大，功率管的MN会产生非线性的变化，最大误差范围可达-50％～+100％，因而电流检测精度较差。

并联电流镜检测是通过并联一个与功率管具有相同类型的检测管，宽长比为N∶1，这样，流过检测管的电流就为功率管电流的1/N。这种方法需要预算放大器，使检测管和功率管所构成的电流镜有很好的匹配，因此电路结构比较复杂，带宽较低，响应时间较慢，对电路的匹配性要求较高。

在目前的实际应用中，常用的是并联电流镜检测法，图1所示为一种典型应用并联电流镜的电感电流检测方法。

图1中VN是PWM控制信号，VP和VN是互补信号，这个电路工作原理为当VN为高电平时，功率管MN导通，N4和N5导通，N3关闭，P2和P3作为电流源向N1和N2提供相同的电流，如果N1和N2两个NMOS管的宽长比设定一样，则两个管子源级电位相等，这样N4和MN具有相等的漏极电压，所以流过两个管子的电流大小比例关系为：

设置P4与P5、P6与P7的宽长比相等，那么流过检测电阻的电流：

I_SENSE＝I_N4_I_b

由于基准电流远小于电感检测的电流，所以I_SENSE≈I_N4，则：

V_SENSE＝I_SENSE*R_SENSE≈I_N4*R_SENSE