一种高精度电流检测电路的设计

一

种高精度电流检测电路的设计刘满雀，若河姚

(南理工大学电子与信息学院广州 5 4 )华 1 6 0 0摘要：针对常用电流模式的升压转换器结构，出了一种高精度电流检测电路。电路在保证响应速度的提该 前提下，通过增加电路环路增益，降低误差源等方法，高检测电路的电流检测精度。与其他结构电路相提比，有结构简单，响应速度快，电流检测精度高的优点。基于 C a trd的 0 3 m 33/ 5 M S h r ee . 5的 . 1. CO v 3 V工艺，使用 S e te p c r仿真器，对该电路进行了仿真与验证。结果证明，在输入电压为 25~55, . .电感电 V V 流为 1 0 A 0 A工作频率为 1M z 0 m~50, m H的情况下，能够正常稳定工作，并且电流精度高达 9%。 3关键词：电流模式；电流精度；电流检测

A i h— c ur c ur e e e c r ui sg h g a c a y c r nts ns ic tde i n

LI Ma -q U n ue, YAO o e Ru -h

( ot hn nv r t o e h ooy S h o S uhC iaU i sy f c n l, c ol e i T g o l t ncadIfr t nE gn eig G a gh u 5 0 4 hn ) f e r i n noma o n ie r, u n zo, 6 0C ia E co i n 1

Ab t a t Ai d a u r n— d o s c n e tr ah g - c u a yc re t e s i u t sp e e td T ecr u t a sr c: me t re t mo eb o t o v r, ih a c r c u r n n ec r i i r s n e . h i i h s c e s c ci r v d c re ts n e a c r c t a tr s o s i, b n r a i g t e cr u tlo an, a d r d i g e r r mp o e u r n e s c u a y wi f s e p n e tme h y i c e sn h ic i o p g i n e ucn ro su c s o r e .Co a e t t rcr u t,t ic tha e ma y a v n a e uc ssmp e sr c u e a tr s o s nd mp r d wi ohe ic is he cr ui v n d a t g ss h a

i l tu t r,f s e p n e a h h g c u a y c re t s ns . Ba e n Ch re e . 5 m r c s f 33 V/ 3 5 V ih a c r c u n e e s d o a t r d S 0 3 u p o e s o . 1 . CMOS t c noo . cr u t e h l g y ic i smu ai n a d v rfc t n i d t pe te smu ao . Th e u t ho d t twh n t ei pu ot g s25 V~ i lto n e i a i sma ewi S c r i lt r i o h e r s lss we ha e h n t l e i . v a 5. 5 V,t e i d c o u r n s 1 0 mA~ 5 0 mA,o r tn h n u trc re ti 0 0 pe ai g￣e u n y i q e c s 1 MHz h ic i n r o e ty n ,t e cr u ta n wo k c r c l,a d c re ts n ea c r c a e u o9 u r n e s c u a yc n b p t 3% .K e w o d:c re t o e c r e ta c r c; u e ts n e y r s u n d; u n c u a y c r n e s m

1概述 近年来，随着便携式数码产品的快速发展，开关电源芯片得到广泛的应用。市场在推动开关电源芯

淘汰，取而代之的则是电流模式的开关电源芯片。这

主要是由于电流模式的开关电源芯片与电压模式相比，有补偿网络简单、瞬态响应快、易于电流保护等优点[ i 1。而电流模式的开关电源芯片与电压模式相比，增加了一个重要的电路模块一电流检测电路。 本文基于对各种电流检测电路优缺点的分析， .提出了一种基于并联检测管方法的电流检测电路。

片技术发展的同时，也对开关电源芯片的性能提出了更高要求。电压模式开关电源芯片基本上已经被

该电流检测电路通过增大环路增益，以及降低误差源等方法，进一步提高了电流检测精度，且不会牺并牲电路响应速度。本文已基于 C atrd的 03 m hr e e . 5

由于三极管电流镜比 C S管失配更加小，以有 MO所部分电路采用三极管取代图 1中的 M M[与 2。 3 1Q删 Sre es

的 3/35VC S工艺

,对该检测电路进行了仿 1. MO V 真与验证。结果证明，该电流检测电路与同类型电路相比，有着结构简单、检测精度高的优点。

2传统电流检测电路的介绍电流检测电路模块主要用于检测电感上的电流，献[提出了许多电流检测技术，括利用串文 2】包联电阻、并联检测管以及对电感的电流积分等方法检测电感电流。其中，电阻检测技术由于是用外挂

电阻进行电流检测，以精度较高，所但是难以集成于芯片内部，而且消耗功率较大。滤波器检测技术检测的是平均电流，而不是实时的电感电流，则难以完图 1基于电流镜结构的电流检测电路

成过流保护的功能。而并联检测管因其具有较高精度，低功耗，易于集成芯片内等优点，以在集较且所成电路设计中，多是采用基于这种检测技术的电流检测电路。

图 2是基于运算放大器结构的电流检测电路 ,工作原理与图 1基本相似，不同之处在于图 2所示

的电流检测电路是通过运算放大器的负反馈作用， 使运放的两个输入 V与 V电压相等。 。厂一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一1

下面介绍传统的基于并联管检测技术的电流检测电路。该类电路主要分为两种，分别是基于电流镜结构与运算放大器结构的电流检测电路。图 1是

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为基于电流镜的电流检测电路【其中，极管 D, 3]。二电

感 L电容 c,,。电阻 R,。还有功率管 M构成了降压转 换器拓扑结构。M是检测管，与采样电阻 R构 M 成输出检测电流支路，测电压 V输出被转换器检一的其他模块使用。电路基本原理： S关闭，该当 s打开的时候，检测电流电路处于检测状态。由于 I与

I砬电流相等，即流过 M与 M电流相等， M的 M与

V相等， 迫使 V与 V的电压相等。而 M与 M成 一

定的比例 N,当于两个成 N比例的电阻，且相并

由于 V等于 V,所以流过 M电感电流 I与流过 M的检测电流 I成比例 N。最终近似得出 I=一一 IN当 S打开，闭的时候， L。/。 s关检测电流处于

等待状态一为 0这时两条支路保持平衡， I。即相应电流以及各点电压相等，为进入电流检测阶段做好准备。IL…— .—— .— . .…— .—— .— v . .… _

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图 2基于运放结构的电流检测电路

■一i集ti L■hIr u—巾成Ci ! nter● ag电 t j国e d路 C na c●3高精度电流检测电路的介绍从前面对传统电流检测电路的分析，得知以上两种结构都各自存在优缺点。电流镜结构虽然响应速度较快，但是电流检测精度不够。基于运算放大器的结构，虽然电流检测精度较高，但是由于运算放大器带宽的限制，得响应速度较慢。使正是基于速度和精度这两个参数的折衷考虑， 本文提出的电流检测电路不采用运算放大器，是而

设 - 计——,’—小的，以，置电流的影响可以忽略。所偏最终，以把可

检测电流引入到有 M, M M,组成的支路中，供升压转换器的其他模块使用。

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一一一一一一一一一1

利用镜像管的衬偏效应增加电路环路增益，以及降低误差源等方法，保证达到响应速度的前提下，在提高检测电路的电流检测精度。下面主要介绍本文提出的新型高精度电流检测电路及其实现方法。整体具体电路实现如图 3所示，中，极管 D,其二电感 L,

电容 C,。电阻 R,有功率管 M成了升压转换器 还构拓扑结构。V以及 I为整个电流检测电路中的 ,由 M,,,,, M M分别组成的共源共 M M M M M,,。栅电流镜结构提供偏置。测管 M检与功率管 M成 1:0 0的比例， 50而驱动信号 Q通过控制开关管与 M完成电路状态的转换。来由于流过 M M Q、、图 3整体具体电路

与 Q电流相等， M与 M:即的 V, 同样， Q Q与

的 V相等，所以迫使 V与 V的电压相等， k V与 V电压相等。 …… 此处隐藏：5791字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……