[发明专利]一种用于开关电源的电流调制器

说明书

本发明提供一种用于开关电源的电流调制器，包括：集成于开关电源控制器芯片内部的电流调制电路及设置于开关电源控制器芯片上的调制引脚，调制引脚连接位于开关电源控制器芯片外部的调制电阻。保持内置无损电流采样原有的高信噪比和高效采样的优良特性，同时用户端可以根据开关电源设计的功率等级适当地设计电流采样以使得性能指标达到最优。

技术领域

本发明属于开关电源的电流采样技术领域，尤其涉及一种用于开关电源的电流调制器。

背景技术

由于电压环路与电流环路的双环控制对开关电源的环路稳定性和对输入纹波的抑制具有特别的优势，所以开关电源的控制从原来的电压环路的单环控制过渡到了现在流行的双环控制。由于每个周期需要检测、判断、控制开关电流的大小，从而如何高效而精确地检测通过功率开关的电流大小成为人们不断研究的课题。

如图1所示是常用的通过在功率管下面串联电阻来感应电流的采样方式，通过功率开关管的电流在采样电阻上产生压降，该电压通过比较器与调制电压进行比较来决定通过功率管的电流大小。这里的调制电压是差分放大器EA的输出电压Vc，是由开关电源输出电压V_OUT的采样电压与基准电压源Vref进行差分放大产生。开关电源的稳压过程是：当输出电压V_OUT增加时，差分放大器EA负向输入端的采样电压也增加，那么调制电压Vc减小，电流采样电阻RCS上的电压到达此电压就关断功率MOS管NM0，从而通过功率MOS管NM0的峰值电流也减小，促使输出电压降低；当输出电压V_OUT减小时，差分放大器EA负向输入端的采样电压也减小，那么调制电压Vc增加，通过功率MOS管NM0的峰值电流也增加，促使输出电压增加。可见，一旦输出电压增加，Vc就减小，峰值电流跟随着增加，促使输出电压减小，反之，输出电压减小，Vc就增加，峰值电流跟随着增加，促使输出电压增加，这样不断循环最终把输出电压稳定在设定值。在环路稳定后调制电压Vc是波动很小的低频电压，而与其进行比较的采样电阻RCS的电压是与功率MOS管NM0开关同步的较高频率的锯齿波，调制电压Vc与它所调制的电流波形如图2所示，三角波是采样电阻上的电压V_RCS波形，虚线是调制电压Vc的波形，它形成了采样电阻电压波形的包络线。这样的功率MOS管NM0没有跟控制器集成在同一个晶圆上，串联的电流采样电阻RCS可根据开关电源的输出功率等级由电源工程师进行合理的设计，为了电源的性能指标在使用的功率范围内到达最优，能更加需求而设计采样电流是非常重要的。调制电压Vc一般会有最大值Vc_max的限定，选定采样电阻RCS后就决定了功率管通过的最大峰值电流。Vc_max常常设计在0.7V至1V之间，取值大可以提升电流采样的信噪比，取值小会降低电流采样的信噪比，易导致功率管在噪声的重要下误关断功率MOS管NM0，因为这种外置的电流采样在外围具有一定面积的回路，会产生一定幅度的干扰信号，如果Vc_max设计得比较小，在轻负载时调制电压Vc就很小，可能仅有几十毫伏或更小，这就容易被电流采样环路的干扰信号淹没。