[发明专利]DCR电流采样电路和方法以及相关控制电路

说明书

本发明公开了一种用于开关变换器的DCR电流采样电路和方法以及相关控制电路。该DCR电流采样电路将采样电容两端的电压信号转换为电流采样信号，并对该电流采样信号镜像生成第一镜像电流信号和第二镜像电流信号。同时，DCR电流采样电路还包括第一补偿电路和第二补偿电路。第一补偿电路将根据开关变换器的动态反应速度对第一镜像电流信号进行补偿调节；第二补偿电路将根据开关变换器的稳定性对第二镜像电流信号进行补偿调节。

技术领域

本发明涉及电子电路，特别地，涉及开关变换器及电感直流电阻(Direct CurrentResistance，DCR)电流采样电路和方法。

背景技术

DCR电流采样是开关变换器中常用的电流采样方式。DCR电流采样原理如图1所示。在图1中，DCR电流采样电路包括一个采样电阻R_S和采样电容C_S。其中，采样电阻R_S和采样电容C_S串联连接后再与电感器L并联，其中，电感器L的直流电阻也以一个与电感器L串联的直流电阻R_L的形式示出。当电感器L与采样电阻R_S和采样电容C_S支路的时间常数完全匹配时，采样电容C_S两端的电压信号Vsense等于IL×R_L，即采样电容C_S两端的电压信号Vsense即可代表流过电感器L的电流信号IL。电感器L与采样电阻R_S和采样电容C_S支路的时间常数完全匹配需要满足如下公式：

C_S×R_S＝L/R_L

但是，在实际应用中，不同元器件制造商、不同的元器件尺寸导致元器件之间存在误差。例如，即使选用同一种型号的电感器，也可能具有正负20％的误差值。一旦DCR电流采样电路时间常数存在不匹配的问题，系统将出现过阻尼或欠阻尼的状态。如果系统处于过阻尼状态，虽然系统的稳定性较好，不容易出现振铃等现象，但是其动态反应速度较慢；如果系统处于欠阻尼状态，虽然系统的动态反应速度较快，但稳定性不好，容易出现振铃等不稳定现象。因此在实际应用中，常需要工程师在芯片外部反复调试对采样信号进行补偿。例如，在图1所示变换器中，将在采样电容C_S两端耦接补偿电阻Rg，并通过反复调节补偿电阻Rg的值以对系统的稳定性和动态反应速度进行调节。在一些采用多相开关变换器的高性能CPU应用场合，需要快速准确地报告动态电流情况，又需要兼顾系统的稳定性，系统的稳定性和动态反应速度都需满足严格的标准，因此需要花费更多时间对每一相电路的DCR电流采样电路的时间常数进行补偿调节，但往往系统的稳定性和动态反应速度很难兼顾。

因此，我们期望提出一种更为高效的DCR电流采样电路和方法。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的上述问题，提出一种用于开关变换器的DCR电流采样电路和方法以及相关控制电路。

根据本发明实施例的一种用于开关变换器的DCR电流采样电路，所述开关变换器包括可控开关和电感器，所述DCR电流采样电路包括：采样电阻；采样电容，所述采样电容和采样电阻串联连接后再并联连接在所述电感器的两端；镜像电流电路，接收代表采样电容两端电压的电压采样信号，并根据电压采样信号产生第一镜像电流信号和第二镜像电流信号；第一补偿电路，接收第一镜像电流信号，并将第一镜像电流信号进行补偿调节产生第一电流采样信号；以及第二补偿电路，接收第二镜像电流信号，并将第二镜像电流信号进行补偿调节产生第二电流采样信号，其中第一电流采样信号和第二电流采样信号均代表流过电感器的电流信号。