专利名称：电压变换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电压变换器，尤其涉及一种具有电流检测的电压变换器。
背景技术：
图1为现有电压变换器的结构示意图。如图1所示，测量电压变换器100的输出 电流I的方法是在电感L上并联一个RC串联电路(即图1中电阻Rcs与电容Ccs的串联 形式)，通过测量电容Ccs上的压降Vcs来获得输出电流I的电流量。上述测量电流I的 方法需要将RC串联电路的时间常数与电感L的时间常数设为相等，这样电容Ccs上的电压 Vcs才能与流经电感L上的电流成线性关系。然而，上述电流采样电路在布线时容易产生误 差，因此上述测量电流I的方法对布线要求比较严格，也较复杂，并且还会产生比较大的功 率损耗。
发明内容
本发明的目的是提供一种电压变换器，可以减少功率消耗，提高电源的效率，并使 得负载电流具有更快更好的暂态响应，降低电路使用成本。本发明提供一种电压变换器，包括功率晶体管、电流检测单元与第一电阻。功率晶 体管的漏极端接收一电压，其栅极端接收第一脉宽调制电压。电流检测单元的第一输入端 连接功率晶体管的源极端，其第二输入端接收第二脉宽调制电压，其第一输出端产生第一 电流，其第二输出端产生第二电流。第一电阻的第一端连接所述电流检测单元的第一输出 端，其第二端连接接地端。在本发明的一实施例中，所述第一电流与所述第二电流的比率为1 N，其中N的 值远大于1。在本发明的一实施例中，所述电流检测单元包括第一晶体管与第二晶体管。第一 晶体管的漏极端为所述电流检测单元的第一输入端，其栅极端为所述电流检测单元的第二 输入端，其源极端为所述电流检测单元的第一输出端。第二晶体管的漏极端连接所述第一 晶体管的漏极端，其栅极端连接所述第一晶体管的栅极端，其源极端为所述电流检测单元 的第二输出端。在本发明的一实施例中，所述第一晶体管与第二晶体管为N型晶体管。在本发明的一实施例中，所述第一晶体管与所述第二晶体管的导通电阻比为 N 1，其中N的值远大于1。在本发明的一实施例中，所述的电压变换器进一步包括脉宽调制模块、电感、电容 与反馈单元。脉宽调制模块连接所述功率晶体管的栅极端与所述电流检测器，接收所述第 一电流、所述第二电流与反馈电压，产生所述第一脉宽调制电压与第二脉宽调制电压。电感 的第一端连接所述功率的源极端，其第二端产生一输出电压。电容的第一端连接所述电感 的第二端，其第二端连接接地端。反馈单元连接所述电感的第二端与所述脉宽调制模块，接 收所述输出电压，而产生所述反馈电压。
在本发明的一实施例中，所述反馈单元包括第二电阻与第三电阻。第二电阻的第 一端接收所述输出电压，其第二端产生所述反馈电压。第三电阻的第一端连接所述第二电 阻的第二端，其第二端连接接地端。在本发明的一实施例中，所述功率晶体管为N型晶体管。本发明通过电流检测单元所输出的第一电流与第二电流(例如将第一晶体管与 第二晶体管以并联的方式来产生第一电流与第二电流，其中，第一晶体管与第二晶体管的 导通电阻的比率为N 1)及第一电阻上的压降与负载电流成线性的关系来检测负载电流， 其中，第一电流与第二电流具有预定比率(即第一电流与第二电流的比率为1 N)。这样， 可以较方便且较精确的反应负载电流的情况，使得负载电流具有更快且更好的暂态响应， 且可减少电压变换器的功率损耗、提高电源效率，还可以降低电路设计的复杂度以及降低 电路的使用成本。因此，本发明提供的电压变换器可以减少功率消耗，提高电源的效率，并使得负载 电流具有更快更好的暂态响应，且降低电路使用成本。为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并结合附图作详 细说明如下。
图1是现有电压变换器的结构示意图；图2是本发明一实施例的电压变换器的结构示意图。主要元件符号说明100、200 电压变换器；Ccs、C:电容；Vcs 电容Ccs的压降；210:功率晶体管；221 第一晶体管；Rl:第一电阻；240 反馈单元；II:第一电流；PWMl 第一脉宽调制电压；V0:输出电压；R2:第二 电阻；IL:负载电流。
具体实施例方式图2为本发明一实施例的电压变换器的结构示意图。如图2所示，电压变换器200 包括功率晶体管210、电流检测单元220、第一电阻Rl、脉宽调制模块230、电感Li、电容C、 反馈单元240。功率晶体管210的漏极端接收一电压(例如为工作电压VCC)，功率晶体管210的 栅极端接收第一脉宽调制电压PWM1。在本实施例中，功率晶体管210为N型晶体管。
L、L1 电感； Rcs 电阻； I:电流； 220:电流检测单元； 222 第二晶体管； 230 脉宽调制模块； VCC 工作电压； 12 第二电流； PWM2 第二脉宽调制电压； VFB 反馈电压； R3 第三电阻；
电流检测单元220具有第一输入端、第二输入端、第一输出端与第二输出端。电流 检测单元220的第一输入端连接功率晶体管210的源极端，电流检测单元220的第二输入 端接收第二脉宽调制电压PWM2，电流检测单元220的第一输出端产生第一电流II，电流检 测单元220的第二输出端产生第二电流12。在本实施例中，第一脉宽调制电压PWMl与第二脉宽调制电压PWM2的电平相反，使 得功率晶体管210与电流检测单元220不会同时工作。也就是说，当第一脉宽调制电压PWMl 为高电平时，使功率晶体管210导通，此时第二脉宽调制电压PWM2为低电平，使电流检测单 元220不工作。相反地，当第一脉宽调制电压PWMl为低电平时，使功率晶体管210不导通， 此时第二脉宽调制电压PWM2为高电平，使电流检测单元220工作，并进行负载电流IL(即 流经电感Ll上的电流)的检测。第一电阻Rl的第一端连接电流检测单元220的第一输出端，其第二端连接接地端 GND。在本实施例中，第一电阻Rl可以是检测电阻，并通过测量第一电阻Rl上的压降来获 得第一电流Il的电流量。脉宽调制模块230连接功率晶体管210的栅极端与电流检测器 220，接收第一电流11、第二电流12与反馈电压VFB，产生第一脉宽调制电压PWMl与第二脉 宽调制电压PWM2。电感Ll的第一端连接功率晶体管210的源极端，电感Ll的第二端产生输出电压 V0。电容C的第一端连接电感Ll的第二端，电容C的第二端连接接地端GND。反馈单元240 连接电感Ll的第二端与脉宽调制模块230，接收输出电压V0，而产生反馈电压VFB。在本实施例中，反馈单元240包括第二电阻R2与第三电阻R3。第二电阻R2的第 一端接收输出电压V0，第二端产生反馈电压VFB。第三电阻R3的第一端连接第二电阻R2 的第二端，第三电阻R3的第二端连接接地端GND。另外，电流检测单元220包括第一晶体管221与第二晶体管222。第一晶体管221 的漏极端为电流检测单元220的第一输入端，第一晶体管221的栅极端为电流检测单元220 的第二输入端，第一晶体管221的源极端为电流检测单元220的第一输出端。第二晶体管 222的漏极端连接第一晶体管221的漏极端，第二晶体管222的栅极端连接第一晶体管221 的栅极端，第二晶体管222的源极端为电流检测单元220的第二输出端。在本实施例中，第一晶体管221与第二晶体管222为N型晶体管。并且，第一晶体 管221与第二晶体管222的导通电阻比为N 1，其中N的值远大于1。也就是说，N的值通 常会设定比较大，使第一晶体管221的导通电阻至少为第二晶体管222的导通电阻的数百 倍，即第二电流12至少为第一电流Il的数百倍，使用者可以根据需求自行调整N的大小， 以产生出不同比率的第一电流Il与第二电流12。在电压变换器200工作时，由于第一晶体管221与第二晶体管222为并联形式，所 以当第一晶体管221与第二晶体管222导通时，负载电流IL将会被分成两路，即第一电流 Il与第二电流12。并且，第一晶体管221与第二晶体管222的导通电阻的比率为N 1，将 使第一电流Il与第二电流12的比率为1 N。而当N的值很大时，第一电流Il的电流量 会很小，而第二电流12的电流量几乎与负载电流IL的电流量相等。因此，第一电阻Rl上 的压降就与负载电流IL成线性关系，并且也能比较精确的反映负载电流IL的情况。这样， 通过电流检测单元220可以较方便且较精确的测量负载电流IL，使得负载电流IL具有更快 更好的暂态响应，还能降低电路设计的复杂度，并降低电路使用成本。
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综上所述，本发明通过电流检测单元输出的第一电流与第二电流(即利用第一晶 体管与第二晶体管并联的方式来产生第一电流与第二电流，其中，第一晶体管与第二晶体 管的导通电阻的比率为N 1)及第一电阻上的压降与负载电流成线性的关系来检测负载 电流，其中，第一电流与第二电流具有预定比率(即第一电流与第二电流的比率为1 N)。 这样，可以较方便且较精确的反应负载电流的情况，使负载电流具有更快且更好的暂态响 应，且可减少电压变换器的功率损耗、并提高电源效率，还可以降低电路设计的复杂度以及 降低电路的使用成本。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制， 尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依 然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修 改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
权利要求
一种电压变换器，其特征在于，包括一功率晶体管，其漏极端接收一电压，其栅极端接收一第一脉宽调制电压；一电流检测单元，其第一输入端连接所述功率晶体管的源极端，其第二输入端接收一第二脉宽调制电压，其第一输出端产生一第一电流，其第二输出端产生一第二电流；以及一第一电阻，其第一端连接所述电流检测单元的第一输出端，其第二端连接接地端。
2.根据权利要求1所述的电压变换器，其特征在于，所述第一电流与所述第二电流的 比率为1 N，其中N的值远大于1。
3.根据权利要求1所述的电压变换器，其特征在于，所述电流检测单元包括一第一晶体管，其漏极端为所述电流检测单元的第一输入端，其栅极端为所述电流检 测单元的第二输入端，其源极端为所述电流检测单元的第一输出端；以及一第二晶体管，其漏极端连接所述第一晶体管的漏极端，其栅极端连接所述第一晶体 管的栅极端，其源极端为所述电流检测单元的第二输出端。
4.根据权利要求3所述的电压变换器，其特征在于，所述第一晶体管与第二晶体管为N 型晶体管。
5.根据权利要求3所述的电压变换器，其特征在于，其中所述第一晶体管与所述第二 晶体管的导通电阻比为N 1，其中N的值远大于1。
6.根据权利要求1所述的电压变换器，其特征在于，进一步包括一脉宽调制模块，连接所述功率晶体管的栅极端与所述电流检测单元，接收所述第一 电流、所述第二电流与一反馈电压，产生所述第一脉宽调制电压与第二脉宽调制电压； 一电感，其第一端连接所述功率晶体管的源极端，其第二端产生一输出电压； 一电容，其第一端连接所述电感的第二端，其第二端连接接地端；以及 一反馈单元，连接所述电感的第二端与所述脉宽调制模块，接收所述输出电压，而产生 所述反馈电压。
7.根据权利要求6所述的电压变换器，其特征在于，所述反馈单元包括一第二电阻，其第一端接收所述输出电压，其第二端产生所述反馈电压；以及 一第三电阻，其第一端连接所述第二电阻的第二端，其第二端连接接地端。
8.根据权利要求1所述的电压变换器，其特征在于，其中所述功率晶体管为N型晶体
全文摘要
本发明涉及一种电压变换器，包括功率晶体管、电流检测单元与第一电阻。功率晶体管的漏极端接收一电压，其栅极端接收第一脉宽调制电压。电流检测单元的第一输入端连接功率晶体管的源极端，其第二输入端接收第二脉宽调制电压，其第一输出端产生第一电流，其第二输出端产生第二电流。第一电阻的第一端连接所述电流检测单元的第一输出端，其第二端连接接地端。
文档编号H02M3/155GK101931322SQ20091014842
公开日2010年12月29日 申请日期2009年6月26日 优先权日2009年6月26日
发明者白云霄, 范文纲 申请人:英业达股份有限公司