一种全周期电流检测电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于微电子技术领域，特别涉及一种全周期电流检测电路。
【背景技术】
[0002]DC-DC转换器是一种把直流输入电压转变成有效输出固定直流电压的电压转换器，因其具有效率高，体积小，输出纹波小的优点，而被广泛应用于各种便携式移动终端。
[0003]为了提高DC-DC转换器的动态响应，人们提出了电流模控制方式，常见的主要有:峰值电流模、平均电流模和迟滞电流模三种控制方式。迟滞电流模控制方式具有好的环路稳定性，更快的动态响应，因此常用于高精度DC-DC转换器中。然而迟滞电流模控制方式需要对电感电流进行全周期检测，如何高效，准确的检测电感电流，对高精度DC-DC转换器的设计至关重要。
【发明内容】
[0004]发明目的:本发明的目的在于设计一种简单、高效、准确的全周期电流检测电路，从而解决迟滞电流模DC-DC转换器中电流检测的问题。
[0005]技术方案:一种全周期电流检测电路，包括电感电流上升模式电流检测电路和电感电流下降模式电流检测电路，
[0006]电感电流上升模式电流检测电路包括电感L，NMOS功率管Ml，NMOS管Mn 1、NMOS管Mn2、NMOS 管 Mn3、NMOS 管 Mn4、NMOS 管 Mn7、PMOS 管 Mpl、PMOS 管 Mp2、PMOS 管 Mp3、PMOS 管Mp4、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和电容C，
[0007]电感L的一端接输入电压Vin，另一端接NMOS功率管Ml的漏极，NMOS功率管Ml的源极接地，NMOS功率管Ml的栅极接控制信号NPGOl ;
[0008]NMOS管Mn3的栅极与NMOS管Mn3的漏极短接，NMOS管Mn4的栅极与NMOS管Mn4的漏极短接，NMOS管Mn3的栅极分别与NMOS管Mnl的栅极、NMOS管Mn2的栅极、PMOS管Mp3的漏极相连，NMOS管Mn4的栅极分别与NMOS管Mnl的栅极、NMOS管Mn2的栅极、PMOS管Mp3的漏极相连，PMOS管Mp3的源极接电阻Rl的一端，电阻Rl的另一端接输出电压Vout，PMOS管Mp3的栅极接偏置电压biasl ;
[0009]NMOS管Mnl的源极、NMOS管Mn3的源极接地，NMOS管Mn2的源极、NMOS管Mn4的源极接NMOS功率管Ml的漏极；PM0S管Mpl的栅极和PMOS管Mpl的漏极短接，PMOS管Mpl的栅极分别与PMOS管Mp2的栅极、NMOS管Mnl的漏极相连，PMOS管Mpl的源极接电阻R2的一端，电阻R2的另一端接输出电压Vout ；
[0010]NMOS管Mn2的漏极与PMOS管Mp2的漏极短接，NMOS管Mn2的漏极分别与NMOS管Mn7的栅极、电容C的一端相连，电容C的另一端接地，PMOS管Mp2的源极接电阻R3的一端，电阻R3的另一端接输出电压Vout ;
[0011 ] PMOS管Mp4的漏极与NMOS管Mn7的漏极短接作为电流检测的输出，NMOS管Mn7的源极接电阻R5的一端，电阻R5的另一端接地，PMOS管Mp4的源极接电阻R4的一端，电阻R4的另一端接输出电压Vout，PMOS管Mp4的栅极接偏置电压bias2，
[0012]电感电流下降模式电流检测电路，包括电感L、NM0S同步整流功率管M2、NMOS采样管 Ms2、NMOS 管 Mn 1、NMOS 管 Mn2、NMOS 管 Mn3、NMOS 管 Mn4、NMOS 管 Mn7、PMOS 管 Mp 1、PMOS管Mp2、PMOS管Mp3、PMOS管Mp4、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和电容C，
[0013]电感L的一端接输入电压Vin，电感L的另一端分别接NMOS同步整流功率管M2的漏极、NMOS采样管Ms2的漏极，NMOS管Mn2的源极接输出电压Vout，NMOS同步整流管M2的栅极接控制信号NPG02，NM0S采样管Ms2的源极分别与电阻R3的一端、PMOS管Mp2源极相连，NMOS采样管Ms2的栅极接控制信号NPG02，电阻R3的另一端接输出电压Vout ；
[0014]NMOS管Mn3的栅极和NMOS管Mn3的漏极短接，NMOS管Mn4的栅极和NMOS管Mn4的漏极短接，NMOS管Mn4的栅极分别与NMOS管Mnl的栅极、NMOS管Mn2的栅极和PMOS管Mp3的漏极相连，NMOS管Mn3的栅极分别与NMOS管Mnl的栅极、NMOS管Mn2的栅极和PMOS管Mp3的漏极相连，，PMOS管Mp3的源极接电阻Rl的一端，电阻Rl的另一端接输出电压Vout, PMOS管Mp3的栅极接偏置电压biasl ；
[0015]NMOS管Mnl的源极、NMOS管Mn2的源极、NMOS管Mn3的源极、NMOS管Mn4的源极均接地；
[0016]PMOS管Mpl的栅极和PMOS管Mpl的漏极短接，PMOS管Mpl的栅极分别与PMOS管Mp2的栅极、NMOS管Mnl的漏极相连，PMOS管Mpl的源极接电阻R2的一端，电阻R2的另一端接输出电压Vout ；
[0017]NMOS管Mn2的漏极与PMOS管Mp2的漏极短接，NMOS管Mn2的漏极与NMOS管Mn7的栅极和电容C的一端相连，电容C的另一端接地；
[0018]PMOS管Mp4的漏极与NMOS管Mn7的漏极短接作为电流检测的输出，NMOS管Mn7的源极接电阻R5的一端，电阻R5的另一端接地，PMOS管Mp4的源极接电阻R4的一端，电阻R4的另一端接输出电压Vout，PMOS管Mp4的栅极接偏置电压bias2。
[0019]作为本发明中一种全周期电流检测电路的一种优选方案:所述电感电流上升模式电流检测电路采用NMOS功率管Ml的寄生沟道电阻对电感电流进行采样。
[0020]作为本发明中一种全周期电流检测电路的一种优选方案:所述电感电流下降模式电流检测电路采用电流镜检测方法对电感电流进行采样。
[0021]作为本发明中一种全周期电流检测电路的一种优选方案:电感电流下降模式电流检测电路中，NMOS采样管Ms2与NMOS同步整流功率管M2的源极与SW端相连，NMOS采样管Ms2的漏端接电阻R3，NMOS同步整流管M2的漏端和电阻R3的另一端都接输出电压Vout ;其中NMOS采样管Ms2与NMOS同步整流功率管M2的宽长比为1:4000。
[0022]作为本发明中一种全周期电流检测电路的一种优选方案:当进行电感电流上升检测时，NMOS管Mn2的源极接SW端，此时运放的两输入分别为Mnl的源极和Mn2的源极；当进行电感电流下降检测时，NMOS管Mn2的源极接地，此时运放的两输入为电阻R3的两端。
[0023]进一步地，R4和Mp4为电流源负载，R5为源极负反馈电阻。
[0024]实现本发明的设计了一种新的全周期电流检测电路结构，所述电流检测采用电路复用的方式，减小了电路规模，降低了整体功耗。整个电路包括电感电流上升检测模式和电感电流下降检测模式，输出连接了一个两级运算放大器。其中电感电流上升检测模式采用功率管寄生沟道电阻对电感电流进行采样，电感电流下降检测模式采用电流镜检测方法对电感电流进行采样。第一级运放为共栅极运算放大器结构，第二级采用电流源负载的共源极放大器结构。
[0025]有益效果:本发明公开的一种全周期电流检测电路具有以下有益效果:
[0026]1、全周期电流检测电路采用电路复用的方式，结构简单，电路规模小，功耗低；
[0027]2、电感电流上升检测模式利用功率MOS管的自身沟道电阻作为采样电阻，消除了外加采样电阻带来的功率损耗；
[0028]3、电感电流下降检测模式采用电流镜检测方法对电感电流进行采样，采样电流为电感电流等比例缩小4000倍后的值，有利于降低采样电路的功耗。
【附图说明】
[0029]图1为本发明公开的一种全周期电流检测电路在DC-DC转换器中的应用；
[0030]图2为本发明公开的一种全周期电流检测电路的电路图；
[0031]图3a为本发明电感电流上升检测模式下的电路简化；
[0032]图3b为图3a中P处的详细电路图；
[0033]图4a为本发明电感电流下降检测模式下的电路简化；
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