[发明专利]一种高精度宽范围峰值电流采样电路

说明书

一种高精度宽范围峰值电流采样电路，应用于双N管同步整流型Buck变换器，属于电力电子技术领域。包括SenseFET采样管MNs、预降压电路、箝位运算放大器OP、NMOS调整管M1和采样电阻R1，SenseFET采样管MNs通过箝位运算放大器OP和调整管M1将其源端电位Vx箝位到功率开关节点SW点；预降压电路实现预降压功能，且通过额外的反馈控制使其降压大小可调，从而使其输出稳定在箝位运放输入范围内，保证在大范围变化的功率电源内均能够实现正常的电流采样，采样电流通过采样电阻R1转化为采样电压。本发明可实现宽范围、高精度的峰值电流采样，同时，栅极输入运放结构提高了峰值电流采样下限，拓展了其采样电流范围，保证了在宽的电压输入范围下具有高的电流采样精度。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，涉及一种用于双N管同步整流型Buck变换器的高精度宽范围峰值电流采样电路。

背景技术

在峰值电流模Buck变换器中，峰值电流采样精度高，可达到更好的环路控制效果，且随着众多新技术的采样例如浮动栅压、浮动栅宽、瞬态提升技术等等，其对电感电流信息的采样精度要求越来越高。

高精度的SenseFET电流采样关键在于SenseFET采样管源端的电压箝位精度，箝位精度越高，则其与功率管的镜像比例越准确，得到的采样电流也更接近与其尺寸比例相同的电感电流大小。

一般双N管Buck变换器的输入范围很宽，而如何在宽输入范围内实现SenseFET采样管源端的箝位成为了限制采样范围、精度的主要问题之一。栅输入箝位运放的输入范围一般较窄，无法满足宽范围的Buck变换器输入范围对应的要求。一般的共栅极放大电路如图1所示，其采样管MNs源端箝位由共栅极箝位运放完成，但共栅极箝位运放会从输入端抽取电流，也即会从Isense中抽取额外的Ib电流供给共栅极箝位运放作为其偏置电流，这样就导致实际流过采样电阻上电流相比与Isense要减小了Ib从而降低了其采样精度，并且在低电感电流下采样电流甚至无法提供共栅放大级所需偏置电流从而导致箝位运放失效。

发明内容

本发明要解决的问题：一是宽输入范围下，传统SenseFET采样管源端的箝位效果变差，采样精度下降；二是负载较轻时，传统的共栅极输入级箝位运放失效，从而限制了其轻载采样效果。针对上述问题，本发明提出一种高精度宽范围峰值电流采样电路，应用于双N管Buck变换器，利用SenseFET采样管、预降压电路和箝位运放使得采样电路能够适用于宽输入电压范围，采用栅输入运放结构提高电流采样范围及精度，从而实现了宽范围高精度的峰值电流采样。

本发明的技术方案为：

一种高精度宽范围峰值电流采样电路，应用于双N管同步整流型Buck变换器，包括SenseFET采样管MNs、预降压电路、箝位运算放大器OP、NMOS调整管M1和采样电阻R1，

SenseFET采样管MNs的栅极连接所述双N管同步整流型Buck变换器的上端功率管的栅极，其漏极连接功率电源PVDD，其源极连接预降压电路的正输入端和NMOS调整管M1的漏极；

预降压电路的负输入端连接所述双N管同步整流型Buck变换器的开关节点SW，其正负输出端分别连接箝位运算放大器OP的正负输入端；

调整管M1的栅极连接箝位运算放大器OP的输出端，其源极作为所述采样电路的输出端并通过采样电阻R1后接地；

所述预降压电路包括预降压箝位运算放大器OP_P、第一输入NMOS管M2、第二输入NMOS管M3、第一电流镜NMOS管M4和第二电流镜NMOS管M5，

第一输入NMOS管M2的栅极作为所述预降压电路的负输入端，其漏极连接功率电源PVDD，其源极连接预降压箝位运算放大器OP_P的正输入端和第一电流镜NMOS管M4的漏极并作为所述预降压电路的负输出端；