[实用新型]带补偿电路的Buck转换器负载电流检测电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及直流电能变换电路或控制装置；特别涉及Buck降压转换的直流电能变换电路，尤其涉及具有负载电流检测的Buck降压转换直流电能变换装置及方法。

背景技术

现有技术用于直流电能变换电路或控制装置的开关电源电路即SWITCHING REGULATOR中，Buck降压转换器是DC/DC（直流转直流）转换器重要的类型，主要适用于输入电压高于输出电压的情形，为实现Buck转换器在不同负载的条件下实现恒流输出，通常需要检测负载电流，也就是需要对Buck转换器的负载电流进行精确检测，并反馈到Buck变换电路的控制端进行Buck转换器控制，以保持Buck转换器的恒流输出。

现有电源芯片中常用的Buck负载电流检测电路，通常是在电感及输出信号之间串联一个小的片外采样电阻进行检测。如图1所示是现有技术实现Buck负载电流检测的电路结构框图。在图1中，外接检流电阻Rsen和外接电感串联，电感的电流流过外接检流电阻Rsen产生压降，检流电阻Rsen两端的电压通过端子RN和端子RP这两个引脚反馈给芯片内的运算放大器，芯片根据检流电阻Rsen的电阻值和两端的电压大小，计算出实时的电感电流，电感电流的平均电流就是负载电流的大小。

现有Buck负载电流检测电路芯片设计中，需要电路芯片预留两个引脚给检流电阻，增加了芯片的复杂度，也使得芯片的集成度下降和成本上升；在需要负载电流检测的应用中，不仅会因为外接电阻增加功耗，也因为外接电阻的精度等要求高而使得应用该DCDC芯片的系统成本上升。

名词解释：

DCDC是英文Direct current Direct current的缩写，中文含义为直流电压变换为直流电压；

Buck降压转换器在本申请中的含义为采用BUCK REGULATOR方式的降压DC/DC变换电路，即Buck转换器也称之为Buck变换器；

CC在本申请中的含义为constant current，即恒流

NMOS是Negative channel-Metal-Oxide-Semiconductor的缩写，即N型金属氧化物半导体；

PMOS是Positive channel-Metal-Oxide-Semiconductor的缩写，即P型金属氧化物半导体；

PWM是英文Pulse Width Modulation的缩写，中文含义为脉冲宽度调制；脉宽宽度调制式（PWM）开关型稳压电路是在控制电路输出频率不变的情况下，通过调整其占空比，从而达到稳定输出电压的目的。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提出一种设置有补偿电路的Buck转换器负载电流检测电路，在需要恒流控制的Buck降压转换电路中实现无外部采样电阻的高精度的负载电流检测，减少了芯片管脚，芯片应用中，节省了因外接电阻引起的能耗和成本。解决上述技术问题采用的技术方案是一种带补偿电路的Buck转换器负载电流检测电路，包括用于Buck转换器输出功率管电流镜像的镜像电流采样管和第四MOS管、用于电流信号放大的初级运算放大器、用于Buck转换器输出功率管关闭时刻采样保持电容上峰值电压采样保持的采样保持电路、用于在Buck转换器续流管导通时段内输出补偿电流的补偿电路和用于将采样放大后的负载电流信号转换成电压信号的内部电流采样电阻；所述补偿电路的电路功能等效为补偿电流源；采样保持电路的输入端子同时与Buck转换器输出功率管源极和Buck转换器续流管的源极电连接；同时采样保持电路的输入端子也用于Buck转换器负载电流检测电路与外部电感的电连接，用于采样获得外部电感的电流，即采样保持电路的输入端子用作Buck转换器负载电流检测电路的输入端子；采样保持电路的输出端子同时与所述补偿电流源的负极和初级运算放大器的正极输入端子电连接；所述补偿电流源的正极与外部输入电压源电连接；所述镜像电流采样管的源极与外部输入电压源电连接，所述镜像电流采样管的栅极接地，所述镜像电流采样管的漏极与所述初级运算放大器的负极输入端子电连接；所述镜像电流采样管的漏极还与第四MOS管的漏极电连接，即第四MOS管的漏极也和所述初级运算放大器的负极输入端子电连接；所述第四MOS管的栅极和所述初级运算放大器的输出端子电连接，所述第四MOS管的源极和内部电流采样电阻的电压输出端子电连接，即所述第四MOS管的源极用作Buck转换器负载电流检测电路的输出端子。