電流檢測電路及包括該電流檢測電路的電流環(huán)控制電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及CMOS集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其涉及一種電流檢測電路及包括該電流檢測電路的電流環(huán)控制電路，通過設(shè)置并聯(lián)的MOS管電流檢測電路和串聯(lián)電阻電流檢測電路，在提高電流檢測的精度的同時(shí)，降低了電路功耗，且利用自適應(yīng)斜率補(bǔ)償電路，還能進(jìn)一步的避免過補(bǔ)償問題，且本電路中的檢測信號和補(bǔ)償信號可直接相加，便于電流模DC-DC電路的設(shè)計(jì)。
【專利說明】
電流檢測電路及包括該電流檢測電路的電流環(huán)控制電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及CMOS集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其涉及一種電流檢測電路及包括該電流檢測電路的電流環(huán)控制電路。

【背景技術(shù)】
[0002]由于電流模式DC-DC (直流-直流)變換器(converter)相對于電壓模式DC-DC變換器增加了一個(gè)電流環(huán)控制電路，使得其能夠更加容易的實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定性補(bǔ)償，進(jìn)而相對于電壓模式DC-DC變換器得到更加廣泛的應(yīng)用。
[0003]其中，電流模式DC-DC變換器中電流環(huán)控制電路主要的功能是檢測輸出電流的大小，并將檢測的結(jié)果(如檢測到的電流值等)快速的反饋給DC-DC電路中的脈沖寬度比較器，并根據(jù)比較器輸出的結(jié)果快速的調(diào)整DC-DC電路的輸出，形成檢測-比較-調(diào)整的電流環(huán)路，進(jìn)而保證上述DC-DC電路輸出的穩(wěn)定；但當(dāng)電路中脈沖的占空比該大于50%時(shí)，需要加入斜率補(bǔ)償電路才能維持該電流環(huán)路的穩(wěn)定性。
[0004]傳統(tǒng)的電流檢測方法包括串聯(lián)電阻法、并聯(lián)MOS管法及電感電流積分方法等，但上述檢測電流的方法中均存在一定的弊端，具體的:
[0005]串聯(lián)電阻法，通過在輸出電流通道上串聯(lián)一個(gè)阻值較小的電阻，然后用電流檢測放大器檢測該電阻兩端的電壓，從而實(shí)現(xiàn)電流檢測的目的；但由于上述串聯(lián)的電阻的精確性很難保證，同時(shí)串聯(lián)電阻還會消耗額外的功耗，尤其是負(fù)載電流較大的情況下，其消耗的額外功耗尤為嚴(yán)重。
[0006]并聯(lián)MOS管法，則是通過利用并聯(lián)MOS管檢測電流的方法，如圖1所示，其中晶體管(功率開關(guān)管)MP和晶體管(電流檢測管)MS并聯(lián)，且其流過的電流的比例為N:1，且晶體管Ml和晶體管M2工作在亞閾值狀態(tài)，即晶體管MS作為檢測管，以鏡像晶體管MP中的電流，且檢測結(jié)果由晶體管M6輸出；但當(dāng)負(fù)載電流小于一定值時(shí)，晶體管M6輸出的電流將不會跟隨負(fù)載電流的變化。
[0007]圖1是傳統(tǒng)的并聯(lián)MOS管法實(shí)現(xiàn)電流檢測的電路結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，根據(jù)公式①:
[0008]IL+Ibias = N(Is+Ibias)
[0009]其中，Il為流經(jīng)晶體管MP的電流，Ibias為偏置電流，Is為檢測電流，N為晶體管MP與晶體管MS之間的尺寸比；
[0010]可得到公式②:
[0011]/ ^
8N
[0012]即若要使得該檢測電路能夠正常工作，則要求:Il > (N-1) Ibias，否則，檢測電流Is將不會隨著負(fù)載電流的變化而變化；如預(yù)設(shè)N = 3000，偏置電流Ibias = 5 μ A，則當(dāng)負(fù)載電流小于15mA時(shí)，該檢測電路將無法正常工作。
[0013]另外，對于電路環(huán)路的斜率補(bǔ)償，目前常用的斜率補(bǔ)償方法是將一個(gè)固定的鋸齒波與電流檢測的結(jié)果進(jìn)行疊加。這種方法的弊端是雖然保證了最壞情況時(shí)環(huán)路的穩(wěn)定性，但是在其他情況下存在過補(bǔ)償?shù)膯栴}，從而導(dǎo)致DC-DC輸出電流的減小，而且使整個(gè)結(jié)構(gòu)傾向于電壓模式DC-DC，失去了電流模式DC-DC本身的優(yōu)點(diǎn)。
[0014]考慮以上所指出的常用電流檢測方法和斜率補(bǔ)償方法的弊端，目前急需設(shè)計(jì)新的電路結(jié)構(gòu)以保證電流環(huán)控制電路精準(zhǔn)、低功耗和穩(wěn)定的工作。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明記載了一種電流檢測電路，應(yīng)用于電流模式DC-DC變換器中，其中，包括:
[0016]控制開關(guān)電路，包括開關(guān)管和整流管；
[0017]并聯(lián)的至少兩組電流檢測電路，每組所述電路檢測電路均設(shè)置有電流檢測管，該電流檢測管檢測所述開關(guān)管的電流信號；
[0018]1-V轉(zhuǎn)換電路，包括負(fù)載晶體管和負(fù)載電阻，以將所述電流檢測管檢測到的電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號；
[0019]第一比較器，所述第一比較器將所述電壓信號與一基準(zhǔn)電壓信號進(jìn)行比較；
[0020]模擬開關(guān)組，根據(jù)所述第一比較器的比較結(jié)果選擇所述并聯(lián)的至少兩組電流檢測電路中的一組電流檢測電路對所述開關(guān)管進(jìn)行電流信號檢測；
[0021]電源，所述開關(guān)管、所述電流檢測管和所述負(fù)載晶體管均為NMOS管，且所述開關(guān)管、所述電流檢測管和所述負(fù)載晶體管的源極均與所述電源連接；
[0022]其中，所述基準(zhǔn)電壓信號根據(jù)工藝需求進(jìn)行設(shè)定。
[0023]上述的電流檢測電路，其中，每組所述電流檢測電路還均包括若干鏡像晶體管和若干晶體管，所述電流檢測管依次通過所述鏡像晶體管和所述晶體管接地。
[0024]上述的電流檢測電路，其中，電流檢測電路還包括一偏置電流源，該偏置電流源提供偏置電流至所述晶體管的控制端。
[0025]上述的電流檢測電路，其中，所述控制開關(guān)電路還包括開關(guān)控制端和整流控制端;
[0026]所述開管控制端分別與所述開關(guān)管和每個(gè)所述電流檢測管的控制端連接；
[0027]所述整流控制端與所述整流管的控制端連接。
[0028]上述的電流檢測電路，其中，所述開關(guān)管通過所述整流管接地，且所述開關(guān)管與所述整流管連接的端部為電流輸出端。
[0029]上述的電流檢測電路，其中，所述負(fù)載晶體管與所述負(fù)載電阻連接的端部還設(shè)置有檢測信號輸出端。
[0030]本發(fā)明還提供了一種包括上述的電流檢測電路的電流環(huán)控制電路，應(yīng)用于CMOS工藝的電流模式DC-DC開關(guān)電源設(shè)計(jì)，其中，所述電流環(huán)控制電路還包括一斜率補(bǔ)償電路。
[0031]上述的電流環(huán)控制電路，其中，所述斜率補(bǔ)償電路包括一自適應(yīng)電流產(chǎn)生電路，所述自適應(yīng)電流產(chǎn)生電路包括兩分壓電阻、第二比較器、放大器、放大晶體管和電容；
[0032]所述電源通過串聯(lián)的所述兩分壓電阻接地，所述兩分壓電阻連接端分別與所述第二比較器和所述放大器的正輸入端連接，所述第二比較器的輸出端與所述放大器的控制端連接，所述放大器的輸出端與所述放大晶體管的控制端連接，所述放大晶體管的漏端分別與所述放大器器的負(fù)相輸入端和所述電阻的一端連接，所述電阻的另一端與所述第二比較器的負(fù)相輸入端連接，所述放大晶體管的源端通過所述電容接地。
[0033]上述的電流環(huán)控制電路，其中，所述斜率補(bǔ)償電路還包括鋸齒波產(chǎn)生電路和V-1轉(zhuǎn)換電路；
[0034]自適應(yīng)電流產(chǎn)生電路通過所述鋸齒波產(chǎn)生電路與所述V-1轉(zhuǎn)換電路連接；
[0035]其中，所述鋸齒波產(chǎn)生電路與所述放大晶體管的源端連接。
[0036]上述的電流環(huán)控制電路，其中，所述V-1轉(zhuǎn)換電路包括一晶體管，所述晶體管的控制端與所述偏置電流源連接，所述晶體管的漏端與所述檢測信號輸出端連接。
[0037]上述的電流環(huán)控制電路，其中，所述電流環(huán)控制電路還包括:
[0038]電壓基準(zhǔn)源、誤差放大器、脈沖寬度調(diào)制比較器、開關(guān)邏輯控制模塊、反饋電路和電感；
[0039]所述電壓基準(zhǔn)源產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓至所述誤差放大器的正相輸入端，所述誤差放大器的輸出端與所述脈沖寬度調(diào)制比較器的正相輸入端連接，所述脈沖寬度調(diào)制比較器的輸出端通過所述開關(guān)邏輯控制模塊分別與所述開關(guān)管和整流管的控制端連接，所述電流檢測電路中的所述檢測信號輸出端與所述脈沖寬度調(diào)制比較器的負(fù)相輸入端連接，所述誤差放大器的負(fù)相輸入端依次通過所述反饋電路和所述電感與所述電流輸出端連接；
[0040]其中，所述電感與所述反饋電路連接的一端作為整個(gè)電路的輸出端。
[0041]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明提出了一種電流檢測電路及包括該電流檢測電路的電流環(huán)控制電路，通過設(shè)置并聯(lián)的MOS管電流檢測電路和串聯(lián)電阻電流檢測電路，在提高電流檢測的精度的同時(shí)，降低了電路功耗，且利用自適應(yīng)斜率補(bǔ)償電路，還能進(jìn)一步的避免過補(bǔ)償問題，且本電路中的檢測信號和補(bǔ)償信號可直接相加，便于電流模DC-DC電路的設(shè)計(jì)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0042]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明及其特征、夕卜形和優(yōu)點(diǎn)將會變得更明顯。在全部附圖中相同的標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按照比例繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。
[0043]圖1是傳統(tǒng)的并聯(lián)MOS管法實(shí)現(xiàn)電流檢測的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]圖2是本發(fā)明一種電流檢測電路中一實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045]圖3是本發(fā)明一種電流環(huán)控制電路一實(shí)施例中斜率補(bǔ)償電路的流程結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046]圖4是本發(fā)明一種電流環(huán)控制電路中一實(shí)施例的原理框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0047]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的說明:
[0048]圖2是本發(fā)明一種電流檢測電路中一實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖；如圖2所示，一種電流檢測電路，包括一電源VDD，該電源VDD分別與開關(guān)管(NM0S管)MP、第一電流檢測管(?OS管)MS1、第六晶體管(NM0S管)M6和第七晶體管(NM0S管)M7的源端(源極)連接，開關(guān)控制端Vp分別與開關(guān)管MP、第一電流檢測管MSl和第二電流檢測管MS2的控制端(柵極)連接，電流輸出端SW分別與開關(guān)管MP、整流管(PM0S管)MN、第二電流檢測管MS2和第三晶體管(PM0S管)M3的漏端(漏極)連接，且該整流管MN的控制端與一整流控制端Vn連接，該整流管MN的源端接地(GND)，第一電流檢測管MSl的漏端與第四晶體管M4的漏端連接。
[0049]其中，上述的整流控制端Vn、開關(guān)控制端Vp、開關(guān)管MP、整流管MN和電流輸出端SW共同構(gòu)成一開關(guān)管電路(即控制開關(guān)電路)。
[0050]進(jìn)一步的，如圖2所示，一偏置電流源Ibias分別與第i^一晶體管(PM0S管)M11、第十二晶體管(PM0S管)M12、第十三晶體管(PM0S管)M13、第十四晶體管(PM0S管)M14和第十五晶體管(PM0S管)M15的控制端連接，且該偏置電流源Ibias還與第十一晶體管(PM0S管)Mll的漏端連接，上述的第i^一晶體管(?1?5管鴻11、第十二晶體管(PM0S管)M12、第十三晶體管(PM0S管)M13、第十四晶體管(PM0S管)M14和第十五晶體管(PM0S管)M15的源端均接地；其中，偏置電流源Ibias輸出端還設(shè)置一 VB端口。
[0051]進(jìn)一步的，上述的第三晶體管M3的控制端分別與第四晶體管(PM0S管)M4、第五晶體管(PM0S管)M5、第六晶體管M6、第七晶體管M7和第八晶體管(NM0S管)M8的控制端連接，且該第三晶體管M3的控制端還與第一比較器COMPl的輸出端連接(即圖中所示的三個(gè)Q點(diǎn)相互連接)；同時(shí)，該第三晶體管M3的源端還與第一晶體管(NM0S管)Ml的源極連接，該第一晶體管Ml的控制端分別與第二晶體管(NM0S管)M2和第十三晶體管M13的漏端連接，且上述的第一晶體管Ml的控制端還與第二晶體管M2的控制端連接；第一晶體管Ml的漏端分別與第九晶體管(NM0S管)M9、第十二晶體管M12和第十四晶體管M14的漏端連接，且該第一晶體管Ml的漏端還與第十六晶體管(NM0S管)M16的控制端連接9。
[0052]進(jìn)一步的，如圖2所示，上述第十六晶體管M16的漏端通過第一電阻Rl分別與第二電流檢測管MS2的源端和第二電阻R2的一端部連接，且該第二電阻R2的另一端與第九晶體管M9的源端連接；第五晶體管M5的源端分別與第二晶體管M2和第四晶體管M4的源端連接，且第五晶體管M5的漏端分別與第十六晶體管M16和第八晶體管M8的漏端連接，第七晶體管M7的漏端通過電阻R3分別與第八晶體管M8和第十晶體管(NM0S管)MlO的源端連接，該第十晶體管MlO的漏端分別與第九晶體管M9和第十晶體管MlO的控制端連接，且該第十晶體管MlO的漏端還與第十五晶體管M15的漏端連接；其中，第二電流檢測管MS2的源端設(shè)置一 Vx端口。
[0053]進(jìn)一步的，如圖2所示，上述的第十六晶體管M16的漏端分別第一比較器COMPl的正相輸入端和第四電阻R4的一端連接，且該第四電阻R4的另一端接地；第一比較器COMPl的負(fù)相輸入端與一基準(zhǔn)電壓源Ref連接；其中，該第十六晶體管M16的漏端設(shè)置有檢測信號輸入端口 VSEN和端口 netO。
[0054]優(yōu)選的，上述的第一電流檢測管MS1、第一晶體管Ml、第二晶體管M2 (第一晶體管Ml和第二晶體管M2為鏡像晶體管)、第十二晶體管M12和第十三晶體管M13共同構(gòu)成第一電流檢測電路(即檢測電路1)，第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第二電流檢測管MS2、第九晶體管M9、第十晶體管MlO (第九晶體管M9和第十晶體管MlO為鏡像晶體管)、第十四晶體管M14和第十五晶體管M15則共同構(gòu)成第二電流檢測電路(即檢測電路2)，該第一電流檢測電路和第二電流檢測電路并聯(lián)，且上第十四晶體管M14和第十五晶體管M15中的電流均為Ibias,以用于精確地檢測上述開關(guān)管MP中的電流込。
[0055]另外，第十六晶體管(即負(fù)載晶體管)M16和第四電阻(即負(fù)載電阻)R4則共同構(gòu)成1-V轉(zhuǎn)換電路，以將上述的檢測電路(第一電流檢測電路或第二電流檢測電路)檢測到的電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，而第一比較器COMPl則用于將上述的電壓信號與一特定的基準(zhǔn)電壓(即基準(zhǔn)電壓源產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓)進(jìn)行比較，而該比較的結(jié)果則用于控制由第三晶體M3、第四晶體M4和第五晶體M5構(gòu)成的第一模擬開關(guān)組，及由第六晶體M6、第七晶體M7和第八晶體M8構(gòu)成第二模擬開關(guān)組的開啟或閉合。
[0056]具體的，在電路工作過程中，當(dāng)DC-DC負(fù)載電流即流過開關(guān)管MP的電流較小時(shí)，即第一比較器COMPl的正相輸入端電壓小于參考電壓VMf,則該第一比較器COMPl的輸出為低，相應(yīng)的第一檢測電路關(guān)閉，而第二檢測電路工作；此時(shí)，預(yù)設(shè)流過開關(guān)管MP的電流為Iy而開關(guān)管MP的導(dǎo)通電阻為Rml，第二電流檢測管MS2的導(dǎo)通電阻為Rm2，流過第二電流檢測管MS2的電流為12，第一電阻Rl的電阻為R1,則由于開關(guān)管MP的漏端與第二電流檢測管MS2的漏端連接，所以可得公式③:
[0057]IlX Ronl —工2 X Ron2+(L+Ibias) ^
[0058]同時(shí)，由于流過第九晶體管M9和第十晶體管MlO的電流相等，相應(yīng)的第九晶體管M9和第十晶體管MlO的源端電壓相等，即可得公式④:
[0059]Vdd-Vx = IsXR2
[0060]其中，Vdd為電源電壓，Vx為端口 Vx處的電壓，Is為流經(jīng)第十六晶體管M16的電流，R2為第二電阻R2的電阻。
[0061]設(shè)定第二電阻R2的電阻R2和第三電阻R3的電阻R3的阻值相等，即R2 = R3,則可得公式⑤:
[0062]Vdd-Vx — (L+Ibias)XRi
[0063]將上述的公式③、公式④和公式⑤聯(lián)立，可得公式⑥:
T _ Rl X 況。iil f T , -^on 2 J \
[0064]s ^) Lbias
八2V/Vl T 1Von2yiVonl
[0065]所以，可得此時(shí)檢測電路檢測到的電流Is與負(fù)載電流込成線性關(guān)系。
[0066]當(dāng)DC-DC的負(fù)載電流較大時(shí),第一比較器COMPl的正相輸入端的電壓大于參考電壓時(shí)，則該第一比較器COMPl的輸出為高電平，相應(yīng)的第一檢測電路工作，而第二檢測電路關(guān)閉，即能夠有效的避免第二檢測電路工作時(shí)，采樣電流流經(jīng)第三電阻R3產(chǎn)生的較大功率損耗。
[0067]此時(shí)，電路檢測到的電流的公式⑦為:
[0068]I = II
8N
[0069]其中，N為開關(guān)管MP與第一電流檢測管MSl的尺寸比。由此可見，本實(shí)施例中的電流檢測電路檢測到的電流與負(fù)載電流始終成線性關(guān)系，進(jìn)而可完美的達(dá)到檢測的目的。
[0070]另外，由于在實(shí)際的電路設(shè)計(jì)中，很少出現(xiàn)第一比較器COMPl的正相輸入端的電壓與參考電壓Vref相等的情況，這是因?yàn)楸容^器同相輸入端電壓VSEN是檢測電路得到的電壓與鋸齒波電壓之和，是在一個(gè)范圍內(nèi)時(shí)刻變化的量，所以不會出現(xiàn)長期兩者相等的情況，即使出現(xiàn)出現(xiàn)長期兩者相等的情況，也可通過對電路參數(shù)的適應(yīng)性調(diào)整來避免上述情況的出現(xiàn)，該電路參數(shù)的調(diào)整可通過本領(lǐng)域公知的手段進(jìn)行調(diào)整。
[0071]圖3是本發(fā)明一種電流環(huán)控制電路一實(shí)施例中斜率補(bǔ)償電路的流程結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，一種應(yīng)用于電流環(huán)控制電路中的斜率補(bǔ)償電路，基于上述電流檢測電路實(shí)施例的基礎(chǔ)上，該斜率補(bǔ)償電路包括:
[0072]電源VDD(圖2?4中的電源VDD均指代同一電源)通過串聯(lián)的第六電阻R6和第七電阻R7(該第六電阻R6、第七電阻R7為分壓電阻)接地(GND)，且上述的第六電阻R6與第七電阻R7的連接端還分別與第二比較器C0MP2和放大器AMP的正相輸入端連接，該第二比較器C0MP2的輸出端與該放大器AMP的控制端連接，且該放大器AMP的輸出端與第十七晶體管(PM0S管)M17(即放大晶體管)的控制端連接，該放大器AMP的負(fù)相輸入端還分別與第十七晶體管M17的漏端和第八電阻R8的一端連接，該第八電阻R8的另一端與第二比較器C0MP2的負(fù)相輸入端連接；其中，于第二比較器C0MP2的負(fù)相輸入端還設(shè)置有一電壓輸出端口 OUT。
[0073]進(jìn)一步的，如圖3所示，第十七晶體管M17的源端分別與第十八晶體管(PM0S管)M18和第十九晶體管(PM0S管)M19的源端及第二十晶體管(PM0S管)M20的漏端連接，且該第十七晶體管M17的源端還通過電容C接地；其中，第十八晶體管M18的控制端與時(shí)鐘信號端OSCB連接，且該第十八晶體管M18的漏端則分別與第十九晶體管M19和第二十一晶體管(PM0S管)M21的漏端及第二十二晶體管(PM0S管)M22的控制端連接，且于該第二十二晶體管M22的控制端還設(shè)置一端口 Vslop,而第十九晶體管M19、第二十晶體管M20和第二十一晶體管M21的控制端均與另一時(shí)鐘信號端OSC連接，且該時(shí)鐘信號端OSC與時(shí)鐘信號端OSCB產(chǎn)生互補(bǔ)的時(shí)鐘信號，第二十晶體管M20和第二十一晶體管M21的源端接地。
[0074]進(jìn)一步的，如圖3所示，第二十二晶體管M22的源端通過第九電阻R9接地，且該第二十二晶體管M22的漏端則分別與第二十三晶體管(NM0S管)M23和第二十四晶體管(NM0S管)M24的控制端、及第二十三晶體管M23漏端連接，而第二十三晶體管M23和第二十四晶體管M24的源端均與電源VDD連接；第二十四晶體管M24的漏端與第二十五晶體管(PM0S管)M25的漏端連接，該第二十五晶體管M25的源端接地，且該第二十五晶體管M25的控制端設(shè)置有一端口 VB、漏端設(shè)置有一端口 netO，即該圖3中的端口 VB與圖2中的端口 VB連接，圖3中的端口 netO與圖2中的端口 netO連接。
[0075]上述的第二比較器C0MP2、放大器AMP、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第十七晶體管M17和電容C共同構(gòu)成自適應(yīng)電流產(chǎn)生電路，而電容C、第十八晶體管M18、第十九晶體管M19、第二十晶體管M20和第二i^一晶體管M21及兩個(gè)互補(bǔ)的時(shí)鐘信號端0SC、OSCB則共同構(gòu)成鋸齒波產(chǎn)生電路，第二十二晶體管M22、第二十三晶體管M23、第二十四晶體管M24和第二十五晶體管M25及第九電阻R9則共同構(gòu)成V-1轉(zhuǎn)換電路。
[0076]具體的，對于傳統(tǒng)的電流模DC-DC的電流環(huán)控制電路，由于當(dāng)占空比大于50%時(shí)會存在不穩(wěn)定性，故無法在占空比大于大于50%時(shí)正常工作，而本實(shí)施例中的電流環(huán)控制電路中，當(dāng)輸出電壓小于1/2Vdd時(shí)(即占空比小于50% )，電路正常工作，第二比較器C0MP2輸出使運(yùn)放(放大器AMP)使能，補(bǔ)償電路不工作；而當(dāng)輸出電壓大于1/2VDD時(shí)(即占空比大于50% )時(shí)，第二比較器C0MP2輸出使運(yùn)放(放大器AMP)處于工作狀態(tài)，此時(shí)流過第十七晶體管M17的電流對電容C進(jìn)行充放電，進(jìn)而產(chǎn)生用于斜率補(bǔ)償?shù)娜遣ㄐ盘?，且該三角波信號?jīng)傳輸開關(guān)處理后被V-1轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)化為電流信號傳送到端口 netO，以與上述的電流檢測電路采樣到的信號作和輸出，然后便即可用于DC-DC中脈沖寬度調(diào)制比較器的比較。
[0077]由圖3可得電容C的充電電流公式⑧:


I
__V
[0078], _2 D°
i c _

R,
[0079]所以可得補(bǔ)償電壓的斜率k公式⑨為:
[0080]k = ^ 2V°D
RsxC
[0081 ] 其中，上述公式中的Ic為電容C的充電電流，Vot為OUT端口的輸出電壓，Vdd為電源VDD的電壓，R8為第八電阻R8的電阻值，C為電容C的電容值。
[0082]即該補(bǔ)償電壓的斜率能跟隨輸出電壓的變化，從而避免了傳統(tǒng)補(bǔ)償方法出現(xiàn)過補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)象。
[0083]最后，電流檢測電路和斜率補(bǔ)償電路產(chǎn)生的信號在第四電阻進(jìn)行R4上疊加后，可直接連接DC-DC中脈寬調(diào)制比較器的輸入端。
[0084]圖4是本發(fā)明一種電流環(huán)控制電路中一實(shí)施例的原理框圖，如圖4所示，上述的電流環(huán)控制電路還包括:
[0085]電壓基準(zhǔn)源BG產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓VREF通過導(dǎo)線傳送至誤差放大器EA的正相輸入端，而該誤差放大器EA的輸出端則與脈沖寬度調(diào)制比較器PWM的正相輸入端連接，脈沖寬度調(diào)制比較器PWM的負(fù)相輸入端則分別與電流檢測電路CA和電流檢測電路OSC的輸出端連接(即該脈沖寬度調(diào)制比較器PWM的負(fù)相輸入端與上述圖2中的端口 VSEN連接)，電流源VDD分別與電流檢測電路CA的正相輸入端和第十電阻RlO的一端連接，該第十電阻RlO的另一端分別與開光管MP (即圖2中所示的開關(guān)管)的源端和電流檢測電路CA的負(fù)相輸入端連接；脈沖寬度調(diào)制比較器PWM的輸出端與開關(guān)邏輯控制模塊(即圖4中所示的開關(guān)邏輯控制)的一輸入端，而該開關(guān)邏輯控制模塊的一方波輸出端輸出方波信號至斜率補(bǔ)償電路的輸入端(即圖3中所示的端口 OSCB、0SC)輸入端連接，且該開關(guān)邏輯控制模塊的開關(guān)控制信號輸出端SP與圖2中的開關(guān)控制端Vp連接(即圖4中所示的該開關(guān)控制信號輸出端SP與開關(guān)管MP的控制端連接)，該開關(guān)邏輯控制模塊的整流控制信號輸出端SN與圖2中的整流控制端Vn連接(即圖4中所示的該整流控制信號輸出端SN與整流管MP的控制端連接)。
[0086]進(jìn)一步的，如圖4所示，設(shè)置在開關(guān)管MP漏端(即圖2中所示的開關(guān)管MP)的端口 SW(即圖2中所示的電流輸出端口 SW)通過第一電感LI分別與輸出端VOUT(整個(gè)電流環(huán)控制電路的輸出端)、第i 電阻Rll的一端和第一電容CO的一端連接,且該第一電容CO的另一端接地，該第十一電阻Rll的另一端分別通過第十二電阻R12接地，且與誤差放大器EA的負(fù)相輸入端連接，以將反饋電壓VFB傳送至該誤差放大器EA中；另外，該開關(guān)管MP漏端還與整流管麗(即圖2中所示的整流管MN)連接，且該整流管MN的源端接地。
[0087]進(jìn)一步的，本實(shí)施例一種電流環(huán)控制電路，于Analog/Power等技術(shù)平臺上,可應(yīng)用于65/55nm及其以下的技術(shù)節(jié)點(diǎn)的工藝中。
[0088]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明提出一種電流檢測電路及包括該電流檢測電路的電流環(huán)控制電路，通過設(shè)置并聯(lián)的MOS管電流檢測電路和串聯(lián)電阻電流檢測電路，在提高電流檢測的精度的同時(shí)，降低了電路功耗，且利用自適應(yīng)斜率補(bǔ)償電路，還能進(jìn)一步的避免過補(bǔ)償問題，且本電路中的檢測信號和補(bǔ)償信號可直接相加，便于電流模DC-DC電路的設(shè)計(jì)。
[0089]通過說明和附圖，給出了【具體實(shí)施方式】的特定結(jié)構(gòu)的典型實(shí)施例，基于本發(fā)明精神，還可作其他的轉(zhuǎn)換。盡管上述發(fā)明提出了現(xiàn)有的較佳實(shí)施例，然而，這些內(nèi)容并不作為局限。
[0090]以上對本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，其中未盡詳細(xì)描述的設(shè)備和結(jié)構(gòu)應(yīng)該理解為用本領(lǐng)域中的普通方式予以實(shí)施；任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種電流檢測電路，其特征在于，包括: 控制開關(guān)電路，包括開關(guān)管和整流管； 并聯(lián)的至少兩組電流檢測電路，每組所述電路檢測電路均設(shè)置有電流檢測管，該電流檢測管檢測所述開關(guān)管的電流信號； 1-V轉(zhuǎn)換電路，包括負(fù)載晶體管和負(fù)載電阻，以將所述電流檢測管檢測到的電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號； 第一比較器，所述第一比較器將所述電壓信號與一基準(zhǔn)電壓信號進(jìn)行比較； 模擬開關(guān)組，根據(jù)所述第一比較器的比較結(jié)果選擇所述并聯(lián)的至少兩組電流檢測電路中的一組電流檢測電路對所述開關(guān)管進(jìn)行電流信號檢測； 電源，所述開關(guān)管、所述電流檢測管和所述負(fù)載晶體管均為NMOS管，且所述開關(guān)管、所述電流檢測管和所述負(fù)載晶體管的源極均與所述電源連接； 其中，所述基準(zhǔn)電壓信號根據(jù)工藝需求進(jìn)行設(shè)定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流檢測電路，其特征在于，每組所述電流檢測電路還均包括若干鏡像晶體管和若干晶體管，所述電流檢測管依次通過所述鏡像晶體管和所述晶體管接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電流檢測電路，其特征在于，電流檢測電路還包括一偏置電流源，該偏置電流源提供偏置電流至所述晶體管的控制端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電流檢測電路，其特征在于，所述控制開關(guān)電路還包括開關(guān)控制端和整流控制端； 所述開管控制端分別與所述開關(guān)管和每個(gè)所述電流檢測管的控制端連接； 所述整流控制端與所述整流管的控制端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電流檢測電路，其特征在于，所述開關(guān)管通過所述整流管接地，且所述開關(guān)管與所述整流管連接的端部為電流輸出端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電流檢測電路，其特征在于，所述負(fù)載晶體管與所述負(fù)載電阻連接的端部還設(shè)置有檢測信號輸出端。
7.一種包括上述權(quán)利要求6所述的電流檢測電路的電流環(huán)控制電路，其特征在于，所述電流環(huán)控制電路還包括一斜率補(bǔ)償電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電流環(huán)控制電路，其特征在于，所述斜率補(bǔ)償電路包括一自適應(yīng)電流產(chǎn)生電路，所述自適應(yīng)電流產(chǎn)生電路包括兩分壓電阻、第二比較器、放大器、放大晶體管和電容； 所述電源通過串聯(lián)的所述兩分壓電阻接地，所述兩分壓電阻連接端分別與所述第二比較器和所述放大器的正輸入端連接，所述第二比較器的輸出端與所述放大器的控制端連接，所述放大器的輸出端與所述放大晶體管的控制端連接，所述放大晶體管的漏端分別與所述放大器器的負(fù)相輸入端和所述電阻的一端連接，所述電阻的另一端與所述第二比較器的負(fù)相輸入端連接，所述放大晶體管的源端通過所述電容接地。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電流環(huán)控制電路，其特征在于，所述斜率補(bǔ)償電路還包括鋸齒波產(chǎn)生電路和V-1轉(zhuǎn)換電路； 自適應(yīng)電流產(chǎn)生電路通過所述鋸齒波產(chǎn)生電路與所述V-1轉(zhuǎn)換電路連接； 其中，所述鋸齒波產(chǎn)生電路與所述放大晶體管的源端連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電流環(huán)控制電路，其特征在于，所述V-1轉(zhuǎn)換電路包括一晶體管，所述晶體管的控制端與所述偏置電流源連接，所述晶體管的漏端與所述檢測信號輸出端連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電流環(huán)控制電路，其特征在于，所述電流環(huán)控制電路還包括: 電壓基準(zhǔn)源、誤差放大器、脈沖寬度調(diào)制比較器、開關(guān)邏輯控制模塊、反饋電路和電感； 所述電壓基準(zhǔn)源產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓至所述誤差放大器的正相輸入端，所述誤差放大器的輸出端與所述脈沖寬度調(diào)制比較器的正相輸入端連接，所述脈沖寬度調(diào)制比較器的輸出端通過所述開關(guān)邏輯控制模塊分別與所述開關(guān)管和整流管的控制端連接，所述電流檢測電路中的所述檢測信號輸出端與所述脈沖寬度調(diào)制比較器的負(fù)相輸入端連接，所述誤差放大器的負(fù)相輸入端依次通過所述反饋電路和所述電感與所述電流輸出端連接； 其中，所述電感與所述反饋電路連接的一端作為整個(gè)電路的輸出端。
【文檔編號】G01R19/00GK104300792SQ201410163453
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】王志利, 張寧, 蔡俊 申請人:上海華力微電子有限公司