[发明专利]用于电源开关转换器的电流控制模式的电流感应器电路

说明书

技术领域

本发明涉及单片电流感应器，特别涉及感应和控制流经功率晶 体管的电流。

背景技术

许多便携式设备和电子系统都需要一个稳定电源。装置可能对 电源电压变化比较敏感，所以提供一个稳定的电源电压显得非常重要。但 是，当内部晶体管被打开和关闭时，装置从电源汲取的电流量可能是变化 的。这种电流变化使得提供一个恒定的电源电压变得非常困难。当装置突 然吸收大量电流时，电源电压可能下降到危险的低水平，从而可能导致存 储失调或逻辑错误。

在大型系统里的一个单片电源转换器(power converter)芯片 或模块可能有一个较大的功率晶体管，其可被用来驱动电流经过电感器 (inductor)。电感器使功率晶体管提供的强电流变化变得平稳，并且额外 的滤波电容器存储电荷以协助平稳电源电压。但是，功率晶体管需要被打 开和关闭以恢复滤波电容器上的电荷，从而保持期望的电源电压。

电源电压可以被感应到，并与目标电压进行比较。但是，测量 经过功率晶体管或电感器的电流可以提供更迅速的反馈，并且更好地控制 电源电流。有多个反馈源，如电源电压和供电电流可以提供异常快速的反 应时间，如微秒反应速度而不是毫秒反应速度。

期望能有一个功率-电流感应器和控制电路。期望有一个功率 控制电路能够迅速地感应供电电流，并调整功率晶体管以保持一个稳定电 源。 发明内容本发明针对现有技术的不足而提出以下技术方案： 一个功率-电流感应电路，包括： 一个输入，其有一个输入电压； 一个功率晶体管，其有一个栅极接收第一时钟，用于当第一时钟在第 一状态期间被激活时，从所述输入将电源电流传导到一个功率节点，并在 第二状态期间将所述功率节点与所述输入隔离； 一个电流镜晶体管，其有一个栅极接收第三时钟，用于当第三时钟在 第一状态期间被激活时，从所述输入将电源电流传导到镜像节点，并在第 二状态期间将所述输入和所述镜像节点隔离； 第一开关，在第一状态期间连接所述功率节点到第一比较节点，并在 第二状态期间将所述功率节点和第一比较节点隔离； 第二开关，在第一状态期间连接所述镜像节点到第二比较节点，并在 第二状态期间将所述镜像节点和第二比较节点隔离； 一个放大器，比较第一比较节点和第二比较节点的电压而产生一个比 较输出； 一个传感晶体管，有一个栅极接收所述比较输出，用来从所述镜像节 点传导感应电流到一个感应节点；和 一个双稳态元件，通过一个周期时钟被触发到第一状态，并通过所述 感应节点被触发到第二状态； 由此第二开关与第一开关建立的偏移相匹配；和 一个时钟产生器，其对应双稳态元件，用来产生第一时钟和第三时钟， 其中第三时钟相对第一时钟有延迟，其中电流镜晶体管相对功率晶体管开 启之后有一个延迟才开启； 由此，电流镜晶体管被延迟以降低对电源电流的干扰。 一个电流感应电路，包括： 一个输入； 一个功率晶体管，有一个由第一时钟驱动的栅极和一个在输入和功率 节点之间的通道； 一个电流镜晶体管，有一个由被延迟的第一时钟驱动的栅极和一个在 输入和镜像节点之间的通道； 第一开关晶体管，有一个由第一时钟驱动的栅极和一个在功率节点和 第一比较节点之间的通道； 第二开关晶体管，有一个由被延迟的第一时钟驱动的栅极和一个在镜 像节点和第二比较节点之间的通道； 第三开关晶体管，有一个由第二时钟驱动的栅极和一个在共模节点和 第一比较节点之间的通道； 第四开关晶体管，有一个由第二时钟驱动的栅极和一个在共模节点和 第二比较节点之间的通道； 一个吸入电流晶体管，有一个由第四时钟驱动的栅极和一个在功率节 点和吸入节点之间的通道； 一个时钟产生器，其在第一状态期间驱动第一时钟为激活，而第二和 第四时钟为非激活，并在第二状态期间驱动第一时钟为非激活，而第二和 第四时钟为激活； 其中功率晶体管在第一状态期间传导一个供电电流，并在第二状态期 间关闭； 其中吸入电流晶体管在第二状态期间传导一个吸入电流，并在第一状 态期间关闭； 一个放大器，其接收第一比较节点和第二比较节点，并驱动一个比较 输出； 一个传感晶体管，有一个接收比较输出的栅极，以及一个在镜像节点 和感应节点之间的通道，用于从镜像节点传导感应电流到感应节点； 一个感应电阻器，在感应节点和吸入节点之间； 其中感应节点产生一个触发电平到时钟产生器，其导致时钟产生器从 第一状态转换到第二状态； 由此经过电流镜晶体管的电流被感应而从第一状态转换到第二状态， 以控制供电电流。 一个功率控制器，包括： 一个具有输入电压的输入； 功率晶体管装置，有一个接收第一时钟的栅极，用于当第一时钟在第 一状态期间被激活时从所述输入传导供电电流到功率节点，并在第二状态 期间隔离所述输入和功率节点； 电流镜晶体管装置，有一个接收第三时钟的栅极，用于当第三时钟在 第一状态期间被激活时从所述输入传导电流到镜像节点，并在第二状态期 间隔离所述输入和镜像节点； 第一开关装置，用于在第一状态期间连接功率节点到第一比较节点， 并在第二状态期间隔离功率节点和第一比较节点； 第二开关装置，用于在第一状态期间连接镜像节点到第二比较节点， 并在第二状态期间隔离镜像节点和第二比较节点； 第一均衡开关装置，接收第二时钟，用于在第二状态期间连接第一比 较节点到共模电压，并在第一状态期间隔离第一比较节点和共模电压； 第二均衡开关装置，接收第二时钟，用于在第二状态期间连接第二比 较节点到共模电压，并在第一状态期间隔离第二比较节点和共模电压； 放大器装置，用于比较第一比较节点和第二比较节点的电压以产生一 个比较输出； 传感晶体管装置，有一个接收比较输出的栅极，用于从镜像节点传导 感应电流到感应节点； 双稳态装置，由一个周期时钟被触发到第一状态，并由感应节点被触 发到第二状态； 时钟产生器装置，对应双稳态装置，用于激活第一时钟和第三时钟， 并用于激活第二时钟和第四时钟； 其中第三时钟相对第一时钟有延迟，其中电流镜晶体管装置相对功率 晶体管装置开启之后延迟开启； 功率吸入电流晶体管装置，有一个接收第四时钟的栅极，用于当第四 时钟在第二状态期间被激活时从功率节点传导电流； 其中时钟产生器装置在第二状态期间激活第四时钟。