[发明专利]智能功率级模块、电流监控信号产生电路及其方法

说明书

一种智能功率级模块、电流监控信号产生电路及其方法，智能功率级模块包括输出级及驱动电路。输出级包括下桥开关且提供输出电流。驱动电路耦接输出级且依据脉宽调变信号控制输出级的操作，脉宽调变信号包括下桥开关的导通时间部分。驱动电路包括判断电路及信号结合电路。判断电路根据脉宽调变信号产生控制信号。信号结合电路耦接判断电路与输出级以提供代表输出电流的电流监控信号。电流监控信号由模拟电流信号与实际感测电流信号所结合。信号结合电路包括切换电路，依据控制信号进行切换以调整模拟电流信号与实际感测电流信号的占比。当下桥开关的导通时间部分小于预设时间时，切换电路依据控制信号缩短模拟电流信号在电流监控信号中的持续时间。本发明可有效避免电流监控信号与其代表的输出电流之间的误差随瞬变状态的持续而累积扩大，故能提升在高速切换状态下的电流监控信号的精准度。

技术领域

本发明与电流监控有关，尤其是关于一种智能功率级(Smart Power Stage,SPS)模块、电流监控信号产生电路及其方法。

背景技术

传统的电流感测电路通常采用运算放大器直接感测电源转换器的电感电流，但其仅适用于切换开关的导通时间较长的情况下，随着电源转换系统切换频率的提升，无论是降压(Buck)转换器或升压(Boost)转换器均可能出现切换开关的导通时间过短导致传统的电流感测电路无法取得即时电流波形的情况。

如图1所示，以降压(Buck)转换器为例，现有技术利用部分的模拟电流信号CS2代表实际输出电流的上升波形，再将实际感测电流信号CS1与模拟电流信号CS2结合为完整的电流监控信号IMON的波形。在模拟电流信号CS2/实际感测电流信号CS1之间的切换需要一段缓冲时间BT(例如电流监控信号IMON开始下降起算400ns)进行控制信号传递、控制电路反应及电流监控信号IMON的校正等动作，并于缓冲时间BT结束时由模拟电流信号CS2切换为实际感测电流信号CS1。

然而，当变频系统瞬变(transient)时，很可能使得其输出级中的开关切换周期缩短(亦即开关切换频率增快)而小于这段缓冲时间BT，导致无法通过实际感测电流信号CS1来校正电流监控信号IMON的波形。如图2所示，尤其是当瞬变状态持续数个切换周期之后，现有技术所得到的电流监控信号IMON与实际输出电流IL的误差持续累积，严重影响电流监控信号IMON的精准度，此一问题有待改善。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种智能功率级模块、电流监控信号产生电路及其方法，以有效解决现有技术所遭遇到的所述问题。

依据本发明的一具体实施例为一种智能功率级模块。于此实施例中，智能功率级模块包括输出级及驱动电路。输出级包括下桥开关且提供输出电流。驱动电路耦接输出级且依据脉宽调变信号控制输出级的操作，脉宽调变信号包括下桥开关的导通时间部分。驱动电路包括判断电路及信号结合电路。判断电路根据脉宽调变信号产生控制信号。信号结合电路耦接判断电路与输出级以提供代表输出电流的电流监控信号。电流监控信号由模拟电流信号与实际感测电流信号所结合。信号结合电路包括切换电路，依据控制信号进行切换以调整模拟电流信号与实际感测电流信号的占比。当下桥开关的导通时间部分小于预设时间时，切换电路依据控制信号缩短模拟电流信号在电流监控信号中的持续时间。

于一实施例中，信号结合电路包括电流感测电路及模拟电流产生电路。电流感测电路耦接输出级与切换电路且感测输出电流以提供实际感测电流信号。模拟电流产生电路耦接切换电路，提供与输出电流相关的模拟电流信号。

于一实施例中，信号结合电路还包括校正电路，分别耦接电流感测电路与模拟电流产生电路，根据实际感测电流信号与模拟电流信号的差产生校正信号，以使模拟电流产生电路产生校正后的模拟电流信号。