[发明专利]无需外部采样电阻的Boost负载电流检测电路及方法

说明书

无需外部采样电阻的Boost转换器负载电流检测电路，包括：电流采样管和电流采样放大电路；电流采样管的源极用作负载电流检测输入端子，且和第二Boost输出功率管的源极电连接；电流采样管通过栅极接受第二控制信号控制；电流采样管漏极与电流采样放大电路的第一输入端子电连接，电流采样放大电路的第二输入端子用于同第二Boost输出功率管的漏极电连接；电流采样放大电路的输出端子用作Boost转换器负载电流检测电路的负载电流检测输出端子。本发明无需外部采样电阻，简化了外围电路的设计，减小能量损耗，提高整体效率，也提高了应用该类电路芯片的可靠性。

技术领域

本发明涉及直流电能变换电路或控制装置；特别涉及Boost升压转换的直流电能变换电路，尤其涉及具有负载电流检测的Boost升压转换直流电能变换装置及方法。

背景技术

现有技术用于直流电能变换电路或控制装置的开关电源电路SWITCHINGREGULATOR中，Boost升压转换器是DC/DC（直流转直流）转换器重要的类型，主要适用于输入电压低于输出电压的情形，为实现Boost升压转换器在不同负载时的恒流输出，通常需要检测负载电流，也就是需要对Boost转换器的负载电流进行精确检测，并反馈到Boost变换电路的控制端进行Boost转换器控制，以保持Boost转换器的恒流输出。

现有Boost负载电流检测技术通常是在功率管和输出电容之间串联一个小的采样电阻进行检测，针对这种检测方法，电阻上流过的平均电流即为输出负载电流，因此通过采样检测电路，时刻检测到采样电阻两端的电压，然后放大，取其均值，即转化为负载电流对应比例的电压信号；CC控制环路中，将此得出的采样电压与基准电压进行环路误差对比，使之趋于相等，使系统工作在恒流输出模式。

如图1所示是现有技术实现负载电流检测的结构框图。外接电流采样电阻Rs串接在功率管M2与输出电容之间，即芯片需要设置两个端子用于外接电流采样电阻Rs；电感的电流经功率管M2流过电流采样电阻Rs产生压降，芯片内部的电流采样放大电路通过检测外部电流采样电阻Rs上的压降，转换成内部电流信号Isen，并进一步地转换成负载电流的反馈电压信号Vsen_FB，该反馈电压信号Vsen_FB传给Boost转换器内部CC恒流控制的误差放大器，当Boost转换器处于CC恒流控制区间内时，输出电流跟随Vsen_FB相应变化，直至CC环路起作用稳定至目标输出电流或最大输出电流。

现有Boost负载电流检测技术是依靠片外串联采样电阻的方式来实现负载检测的，这种方案有以下几个劣势: 1.芯片需要多增加一个用于电流采样的PIN脚，在管脚资源紧张，空间要求紧凑的芯片应用中，颇为不利；2.外接的采样电阻正常工作时流过电流，造成能量损失，引起效率降低；3.通常外接的采样电阻的精度要求比较高，增加高精度的电阻，使得整个应用系统的成本相应增加，并且由于外接端子增加，也降低了应用系统连接的可靠性。

名词解释：

DCDC是英文Direct current Direct current的缩写，中文含义为直流电压变换为直流电压；

Boost升压转换器在本申请中的含义为采用Boost REGULATOR方式的升压DC/DC变换电路；

CC在本申请中的含义为constant current，即恒流

NMOS是Negative channel-Metal-Oxide-Semiconductor-FET的缩写，即N型金属氧化物半导体场效应管；

PMOS是Positive channel-Metal-Oxide-Semiconductor-FET的缩写，即P型金属氧化物半导体场效应管；

PWM是英文Pulse Width Modulation的缩写，中文含义为脉冲宽度调制；脉宽宽度调制式（PWM）开关型稳压电路是在控制电路输出频率不变的情况下，通过调整其占空比，从而达到稳定输出电压的目的。

发明内容