[发明专利]输出最大负载电流控制电路和方法

说明书

本发明提供了一种输出最大负载电流的控制电路和方法，应用于峰值电流模式升压变换器中。所述输出最大负载电流控制电路包括：跨导放大器A1、开关S1、电阻R1、RC滤波电路、误差放大器A2、补偿电容C3、源跟随器PM1；在变换器的主功率管NMOS管NM或附从功率管PMOS管PM开启时，通过采样、放大主功率管NMOS管NM或附从功率管PMOS管PM的电流，再经电流电压变换、RC滤波电路在全时间求平均后获得与输出电流成正比的电压，与一固定参考电压误差放大后钳位住峰值电流模式升压变换器中的Vcomp电压,实现了不随输入电源电压变化、不受外部器件影响的输出最大负载电流的控制。

技术领域

本发明涉及一种输出最大负载电流控制电路和控制方法，属于开关电源控制技术领域。

背景技术

峰值电流模式控制的升压变换器作为应用最广泛的拓扑结构在锂电池应用的电子产品中随处可见，被应用于对外升压放电的应用中。基于芯片和电池安全稳定的考虑，输出能力的限流提出了更高的要求。

传统的单独基于采样上下功率管电流，然后限制功率管最大电流的方法只限制了输入的最大的峰值电流，而无法直接控制输出的最大电流，在随着电池电压变化时，输出电流的能力变化很大。另外，电感的不同也会造成电感的峰值电流不同，导致输出最大电流值受外部器件的影响。

已公开的中国专利申请文件CN103701312A提供了一种升压变换器的峰值电流的控制方法，其采用两级最大电流的控制，实现了输出的限流，但是其仍然采用的是只能控制输入的峰值电流，随输入电压的变化输出限流变化仍然很大，不能做成全输入电压范围内恒定输出限流的效果。其难点在于输出电流会跟随输入电源电压变化，且随外部器件影响。

发明内容

为了克服现有峰值电流控制技术只能通过控制输入的峰值电流而实现输出限流，但是输出电流随输入电压、外围器件不同仍然会有很大变化的不足，本发明提出了一种在原有峰值模式升压变换器中增加输出电流限流控制环路来实现输出恒定限流的系统和方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明一方面提出了一种输出最大负载电流控制电路，用于峰值电流模式升压变换器中的最大输出负载电流的控制。所述输出最大负载电流控制电路通过钳位住Vcomp电压，控制输出最大负载电流，所述峰值电流模式升压变换器电路包括电感L、主功率管NMOS管NM、附从功率管PMOS管PM、误差放大器EA等；所述输出最大负载电流控制电路包括：跨导放大器A1，用于采样、放大流经所述主功率管NMOS管NM上的电流；开关S1，具有和所述主功率管NMOS管NM相同的开关控制信号；电阻R1，用于产生与流经所述电感L电流成正比的电压信号；RC滤波电路，包含电阻R2和电容C2，用于产生所述电阻R1上电压平均值；误差放大器A2，用于产生所述最大负载电流控制电路的主极点，其增益决定了所述最大负载电流控制电路的增益；补偿电容C3，用于决定所述最大负载电流控制电路的环路增益带宽；源跟随器PM1，用于将所述误差放大器A2输出的Calamp端接入所述峰值电流模式升压变换器电路环路的Vcomp端。

进一步地，所述跨导放大器A1输入端接在所述主功率管NMOS管NM的源极和漏极，输出端与所述开关S1的输入端连接；所述开关S1输出端接所述电阻R1到GND，并作为所述RC滤波电路的输入；所述误差放大器A2输入端接所述RC滤波电路的输出端Vsense和固定参考电压Vref,其输出端Cclamp接所述补偿电容C3到GND,并作为所述源跟随器PM1的输入，所述源跟随器PM1的输出端接入到所述峰值电流模式升压变换器电路的误差放大器EA的输出端Vcomp。

由峰值电流控制模式升压变换器原理可知，在主功率管NMOS管NM开启时对电感储能，仅输出电容上的电荷对外放电；主功率管NMOS管NM关闭后，附从功率管PMOS管PM开启，电感储蓄的能量一部分对外放电，一部分对电容充电。所以，从能量守恒定律可知，在主功率管NMOS管NM开启时实时采样电感电流，然后在整个周期内平均，对应的能量就和输出电流成正向比例关系。