[发明专利]四开关升降压变流器中的DCR电流感应

说明书

本发明公开了一种四开关升降压变流器中的DCR电流感应。用于测量感应器内电流的感应器电流感应电路包括(a)第一RC网络，其耦接在感应器的第一端子和参考电压源之间；以及(b)第二RC网络，其耦接在感应器的第二端子和参考电压源之间。第一RC网络和第二RC网络均具有与感应器的电感和直流阻抗的比值基本相等的时间常数。对其电流进行测量的感应器可以是四开关升降压变流器的感应器，该四开关升降压变流器接收输入电压并提供输出电压。

相关申请的交叉引用

本发明涉及并要求于2014年9月24日提出的题为“用于四开关升降压变流器的直流电阻(DCR)感应器电流感应”，申请号为62/054，587的美国临时专利申请(“悬而未决的临时申请I”)的优先权。该悬而未决的临时申请I的公开内容通过引用全部合并于此。

本发明涉及并要求于2014年9月5日提出的题为“用于受开关控制的升压降压调节器的升压峰值-降压电流模式控制”，申请号为62/088，433的美国临时专利申请(“悬而未决的临时申请II”)的优先权。该悬而未决的临时申请II的公开内容通过引用全部合并于此。

技术领域

本发明涉及在四开关升降压电源转换器中测量感应器电流。特别地，本发明涉及利用与虚拟接地有关的阻容(RC)电路来测量感应器电流。

背景技术

四开关升降压电源转换器被用在很多不同的应用场合。这样的电源转换器调整输出电压，该输出电压可能高于、等于或低于输入电压。典型的四开关升降压电源转换器具有单个感应器，并同步操作以在负载电流的很大范围内提供高的效率。在电源转换器中，为了提供过电流保护、不连续模式操作或电流回路调整，通常需要感应器电流感应。然而，在四开关升降压电源转换器中，由于感应器的两个端子经常存在很高的共态噪声，电流感应困难。

图1示出了电源转换器100内的利用感应电阻的第一电流感应技术。例如，这样的技术被用于从德克萨斯州达拉斯的德克萨斯仪器公司获得的LM5118和LM25118电路。如图1所示，电源转换器电路100包括感应器101、二极管104、感应电阻105以及开关102和103。感应电阻105与二极管104串联，并与感应器101的端子连接，当(并且只有当)二极管104导电时感应电阻105感应到感应器101内的电流。然而，这样的构型无法感应感应器101内的峰值电流。

图2示出了四开关电源转换器200的另一个感应器电流感应技术。四开关电源转换器200包括感应器201、开关201-205、输出电容器206和感应电阻207。在“升压(buck)”模式(也就是说，当开关205维持在恒定的“开(on)”的状态)感应电阻207感应谷值感应器电流，并且在“降压(boost)”模式(也就是说，当开关202维持在恒定的“开(on)”的状态)感应电阻207感应峰值感应器电流。该电流感应技术被用在加利福尼亚州米尔皮塔斯的凌力尔特公司(Linear Technology Corporation)的LTC3780、LTC3789、LT3791、LT8705电路。

图1和2的技术有了两个缺点。第一，图1的感应电阻105和图2的感应电阻207只感应它们相应的感应器电流的一部分，因为每个感应电阻都依赖于一个开关构型，该开关构型允许流入相应的感应器的电流流过该感应电阻。第二，图1的感应电阻105和图2的感应电阻207都消耗电力，这可能导致在相应的电路中产生热量。同时，利用大功率、高精度的感应电阻提高了系统成本和电路覆盖区。