[发明专利]电源中的电流感测

说明书

本申请涉及电源中的电流感测。在操作期间，保护电路接收表示由电源相位向负载递送的电流的输入电压。输入电压被接收为布置在电源中的同步开关的相应漏极‑源极节点之间的电压。保护电路选择性地控制输入电压的传送，使得输入电压上的破坏性瞬态电压不会被传递到下游采样电路。采样电路包括用于存储输入电压的采样的电容器电路。在操作期间，采样电路利用由输入电压电路传送的输入电压以用表示电流的采样电压对电容器充电。由于通过保护电路保护采样电路免受破坏性瞬态电压的影响，采样电路以及其它下游电路可以由除了在输入电压电路中使用的晶体管之外的晶体管类型制造，以使用小尺寸电容器来存储输入电压的采样从而促进更精确的电流计算。

技术领域

本申请涉及开关电源，更具体地涉及电源中的电流感测。

背景技术

常规的开关电源通常包括用于监视递送到相应负载的电流量的方式。可以出于任何数量的原因，比如遥测、负载线控制、电流消耗跟踪，来监视递送的电流量，以提高转换效率等。

已经使用若干方法来测量由相应电源向负载递送的电流。例如，可以实现霍尔效应传感器来测量磁场并计算相应的电流。不幸的是，霍尔效应传感器是昂贵的，并且不能被集成到相应的半导体器件中。

其他常规设计包括在电源的电流源路径中添加相应的电阻器。电压监视电路测量经过所添加的电阻器的电流，以识别多少电流被递送到相应的负载。这种方法是不希望的，因为添加的电阻器消耗了没有对负载供电的功率。

另一种方法称为DCR(DC电阻)。该方法包括利用电流流过的相应电感器的电阻来计算递送到相应负载的电流量。这种方法是不希望的，因为它不能被集成在半导体器件中；它需要对相应的增益电路进行调整；它需要温度补偿等等。

另外的方法包括电流镜像技术和测量电源中的相应同步场效应晶体管上的电压。这两种方法都是不希望的。例如，电流镜像需要复杂的电路和高带宽放大器电路。测量同步场效应晶体管的相应漏极 -源极之间的电压的常规方法需要复杂且高度鲁棒的电路，因为在开关节点(控制开关、同步开关和电感器的结节点)处的电压易受通过开关循环的瞬态电压的影响。

发明内容

本文的实施例包括可操作用于计算电源电路的输出电流的新颖电路。在一个实施例中，新颖电路相对于常规电流感测电路来说是紧凑的，并且提供了使用低电压晶体管来测量由电源相位提供给负载的电流的更精确的方式。本文所描述的电路的全部或一部分可以以任何合适的方式实现，例如在诸如芯片的半导体器件中。

更具体地，本文的一个实施例包括电流监视电路。电流监视电路包括输入电压电路(比如保护电路)和采样电路。在操作期间，输入电压电路接收表示由电源递送给负载的电流的输入电压。在一个实施例中，输入电压是被布置在开关电源中的同步开关(低侧开关)的对应漏极节点和源极节点之间的电压。所接收的输入电压可以包括电压尖峰。输入电压电路控制输入电压的传送，使得输入电压中的破坏性瞬态电压不被传递到采样电路。

采样电路利用从输入电压电路接收的输入电压来产生和存储表示递送给负载的电流的采样输入电压值。电源中的另外的电路将所存储的采样电压转换为表示提供给负载的电流的值。

在一个实施例中，输入电压电路是防止输入电压上的瞬态电压 (高于正阈值和低于负阈值)被传送到采样电路的保护电路。输入电压电路可以由第一组的一个或多个类型的晶体管器件制造，该第一组的一个或多个类型的晶体管器件能够承受暴露给存在于输入电压上的较高电压尖峰。采样电路由第二组的一个或多个类型的晶体管器件制成，所述第二组的一个或多个类型的晶体管器件具有对电压尖峰的较低容限，但是其允许使用小采样电容器电路来存储采样电压。

根据另外的实施例，采样电路包括采样开关，采样开关可操作用于将输入电压电路选择性地耦合到采样电路中的电容器电路。这存储输入电压的采样。例如，采样开关的激活将从输入电压电路接收的输入电压电耦合到采样电路中的电容器电路。