电流控制系统及方法

专利名称：电流控制系统及方法
技术领域：
本发明涉及电流控制系统及方法。
背景技术：
图1描述了一种传统的电流控制系统100。如图1所示，直流/直流(direct current to direct current，简称为DC/DC)转换器102将输入功率122转换为用于给电 池组120充电的充电电流111(1。电流传感器104感测充电电流Illtl并且产生正比于充电电 流Illtl的感测电压V118。更具体地说，电流传感器104包括连接在DC/DC转换器102和电池组120之间的 感测电阻器110。充电电流Illtl流经感测电阻器110，因此感测电阻器110上的电SVlltl由 下式给出V11Q = I110 R11Q，其中Rlltl表示感测电阻器110的电阻值。电流传感器104中的 运算放大器112包括连接至感测电阻器110—端的第一输入端124，以及经由电阻器114连 接至感测电阻器110另一端的第二输入端126。由于第一输入端124和第二输入端126上 的电压电平基本相等，电阻器114上的电压V114与感测电阻器110上的电压Vlltl基本相等， 即V114 = V110 = I110女R1100此外，运算放大器112的输出信号128可导通连接至第二输入 端126并且经由电阻器118连接至地的开关116。因此，流经电阻器114和118的电流I114 由下式给出I114 = V114/R114 = I110 * R11Q/R114，其中R114表示感测电阻器114的电阻值。电 阻器118上的感测电压V118因而由下式给出V118 = I114 * R118 = I110 * R118 * R11(1/R114，其 中R118表示感测电阻器118的电阻值。结果感测电压V118正比于充电电流111(1。DC/DC转换器102接收感测电压V118并且 根据感测电压V118将充电电流Illtl调节至期望值。然而，感测电阻器110的成本相对比较 高。此外，运算放大器112的功率损耗相对比较高。

发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种电流控制系统及方法，其能够省去传统技 术中的感测电阻器，从而降低了电流控制系统的成本，其还能够降低电流控制系统的功耗。为解决上述技术问题，本发明提供了一种电流控制系统，其至少包括第一开关；与 所述第一开关并联的第二开关，用于提供指示流经所述第一开关的第一电流的反馈信号， 其中所述反馈信号由所述第一开关的宽长比和所述第二开关的宽长比决定；以及与所述第 一开关和第二开关连接的控制器，用于根据所述反馈信号调节所述第一电流。本发明还提供了一种电流控制方法，其至少包括第一开关传输第一电流；与所述 第一开关并联的第二开关提供指示所述第一电流的反馈信号；根据所述反馈信号调节所述 第一电流，其中所述第一开关一端的电压电平和所述第二开关一端的电压电平基本相等。本发明还提供了一种电流控制系统，其至少包括第一开关，用于根据第一感测信 号和第二感测信号调节流经所述第一开关的电流，其中当所述电流流向第一方向时，所述 第一感测信号指示所述电流，并且当所述电流流向第二方向时，所述第二感测信号指示所述电流；连接至所述第一开关的第一端和第二端的第二开关，用于提供所述第一感测信号； 以及连接至所述第一开关的第一端和第三端的第三开关，用于提供所述第二感测信号。与现有技相比，本发明的电流控制系统及方法通过利用开关特性来感测被控电流 (如所述第一电流)，产生指示被控电流的反馈信号，并且根据所述反馈信号调节所述被 控电流。以下结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行详细的说明，以使本发明的 特性和优点更为明显。


图1为现有技术中的一种电流控制系统；图2A为根据本发明的一个实施例的电流控制系统的示例性方框图；图2B为根据本发明的一个实施例的电流控制系统的示例性电路图；图3为根据本发明的一个实施例的被控电流和反馈信号的示例性波形图；图4为根据本发明的一个实施例的电流控制系统的示例性方法流程图；以及图5为根据本发明的一个实施例的电流传感器的示例性电路图。
具体实施例方式以下将对本发明的实施例给出详细的说明。虽然本发明将结合实施例进行阐述， 但应理解这并非意指将本发明限定于这些实施例。相反，本发明意在涵盖由后附权利要求 项所界定的本发明精神和范围内所定义的各种可选项，可修改项和等同项。此外，在以下对本发明的详细描述中，为了提供一个针对本发明的完全的理解，阐 明了大量的具体细节。然而，本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本发明同样可以 实施。在另外的一些实例中，对于大家熟知的方案、流程、元件和电路未作详细描述，以便于 凸显本发明之主旨。本发明提供了一种电流控制系统(如一种DC/DC转换器)。所述电流控制系统控 制相互串联的高侧开关和低侧开关。与所述高侧开关和低侧开关连接的电感器用于将充电 电流传输给电池组，或者将供给电流传输给负载。电流传感器(例如镜像电流源)通过感 测流经所述高侧开关或低侧开关的电流提供指示所述充电电流或者供给电流的反馈信号。 因此，所述电流控制系统可根据所述反馈信号交替地导通所述高侧开关和低侧开关，从而 调节所述充电电流或者供给电流至期望值。图2A为根据本发明的一个实施例的电流控制系统200的示例性方框图。在电流 控制系统200的一个实施例中，控制器202根据电流传感器204提供的反馈信号220控制 高侧开关，如第一开关206，从而调节流经第一开关206的第一电流12(16。电流传感器204 包括与第一开关206并联的第二开关226，用于提供反馈信号220。反馈信号220指示第一 电幺丨L·工2060更具体地说，第一开关206可以是但不限于一种金属氧化物半导体场效应晶体管 (metal oxide semiconductor field effect transistor,简禾尔为 MOS 管)。第一开关 206 的栅电压、源电压和漏电压分别为Ve2tl6、Vs2tl6和Vd2ci6。所以，栅电压Ve2tl6、源电压Vs2tl6和漏电 压V_6决定第一电流12(16。此外，第二开关226可以是但不限于一种MOS管。第二开关226的栅电压、源电压和漏电压分别为Ve226、Vs226和VD226。在本实施例中，反馈信号220是流经 第二开关226的第二电流1226。栅电压Ve226、源电压Vs226和漏电压Vd226决定第二电流1226。 本实施例中的第二电流I226正比于第一电流I2tl6，所以与第一开关206和第二开关226连接 的控制器202可根据第二电流I226控制第一电流12(16。如图2A所示，第一开关206和第二开关226的栅极连接至相同端，例如控制器 202的驱动端。第一开关206和第二开关226的漏极连接至相同端，例如电源供给端240。 此外，控制器202将第一开关206源极上的电压电平和第二开关226源极上电压电平调节 至基本相等。换句话说，第一开关206和第二开关226有基本相同的栅电压、漏电压和源电 压。此处所述的“基本相等/基本相同”指的是两个电压之间允许存在差距，只要所述差距 相对比较小并且可被忽略不计。因此，第一开关206的宽长比W/L和第二开关226的宽长KW1A1决定反馈信号 226(如第二电流1226)。举例说明，第二电流I226正比于第一电流I2tl6,并且第二电流I226与 第一电流I2tl6之比等于宽长KW1A1与宽长比W/L之比，即1226/1206 = (W1A1)/(W/L)。那 么，可以适当地选择开关206和226使得宽长比W1Zl1与宽长比W/L之比相对较小，例如 (W1A1)/(W/L) = 1/1000。有利的是，第二电流I226可以相对比较小，例如I226 = I2Q6/1000， 从而减小电流控制系统200的功耗。在另一个实施例中，第二电流I226流经一个电阻器(未显示在图2A中)，使得所述 电阻器上的电压Vks正比于第一电流I2tl6并且可作为反馈信号使用。在另一个实施例中，第 二电流I226流经相互并联的电阻器和电容器(未显示在图2A中)，并且所述相互并联的电 阻器和电容器上的电压Vkc正比于第一电流I2tl6的平均值Iav2ci6，电压Vk也可作为反馈信号 使用。在图2A的实施例中，电流控制系统200还包括与高侧开关(如第一开关206)串 联的低侧开关(如驱动开关208)。控制器202根据反馈信号220交替地导通高侧开关(第 一开关206)和低侧开关(驱动开关208)，从而控制第一电流12(16。举例说明，控制器202包 括脉冲信号发生器(未显示在图2A中)，用于产生脉宽调制(pulse-width modulation，简 称PWM)信号210和212，以分别控制第一开关206和驱动开关208。所述脉冲信号发生器 还根据反馈信号220调节PWM信号210和212的占空比。此外，高侧开关(第一开关206)和低侧开关(驱动开关208)与经由电容器218连 接至地的电感器230连接。控制器202根据反馈信号220交替地导通高侧开关(第一开关 206)和低侧开关(驱动开关208)，从而控制流经电感器230的电流I23Q。举例说明，当PWM 信号210导通高侧开关(第一开关206)时，PWM信号212截止低侧开关(驱动开关208)， 电流I23。增加。同时，PWM信号210导通第二开关226，第二电流I226正比于电流123(1。当高 侧开关(第一开关206)截止时，低侧开关(驱动开关208)导通，电流I23tl减小。同时，第 二开关226截止，第二电流I226基本为零。控制器202根据反馈信号220控制(如导通或 截止)高侧开关(第一开关206)和低侧开关(驱动开关208)。在一个实施例中，电流123。 用于给连接至端216的电池组充电。在另一个实施例中，电流I㈣用于给连接至端216的 负载供电。有利的是，图1中的感测电阻器110和运算放大器112被省去了，从而节省成本和 减少功耗。此外，第二电流I226可以相对比较小，如1226 = I2Q6/1000，从而进一步减少功耗。
图2B为根据本发明的一个实施例的电流控制系统200’的示例性电路图。在图 2A和图2B中标记相同的元件具有相似的功能。在图2B所示的实施例中，电流传感器264 包括第二开关226_1和第三开关226_2。第二开关226_1和第三开关226_2均与第一开关 206并联。第二开关226_1提供经由电阻器228流到地的反馈电流I226」。第三开关226_2 提供经由相互并联的电阻器250和电容器252流到地的反馈电流I226 2。当第一开关206导 通且驱动开关208截止时，第二开关226_1和第三开关226_2导通，使得反馈电流I226 1和 1226_2正比于流经电感器230的电流123(1。当第一开关206截止且驱动开关208导通时，第 二开关226_1和第三开关226_2截止，则反馈电流I226 1和I226 2基本为零。如图2B所示的实施例中，流经第三开关226_2的反馈电流I226 2包括流经电容器 252的交流部分I252和流经电阻器250的基本直流部分(例如反馈电流I25tl)。反馈电流 I250的值等于反馈电流I226—2的平均值IAV226—2，即指示第一电流12(16。所以电阻器250上的反 馈电压V25tl由下式给出V25Q = I250 * R25O = IAV226_2 * R25C1，其中R25。表示电阻器250的电阻 值。由于反馈电流I226—2的平均值IAV226—2正比于第一电流I2tl6的平均值Iav2ci6，反馈电压V25tl 的值正比于第一电流I2tl6的平均值IAV2Q6。控制器202包括连接至第三开关226_2的运算跨导放大器(operational transconductance amplifier，简称为 OTA) 246。OTA 246 接收预设电平 Vkefi 和反馈电压 V25tl的电平，并且根据预设电平Vkefi和反馈电压V25tl的电平之差产生输出电流244。OTA 246 的输出电流244正比于预设电平Vkefi和反馈电压V25tl的电平之差。 输出电流244可以流入电容器242或者从电容器242流出。更具体地说，当反馈电 压V25tl的电平低于预设电平Vkefi时，输出电流244流入电容器242以对电容器242充电，使 得电容器242上的参考电压Vkef2增加。当反馈电压V25tl的电平高于预设电平Vkefi时，输出 电流244从电容器242流出以对电容器242放电，使得电容器242上的参考电压Vkef2减少。 当反馈电压V250的电平等于预设电平Vkefi时，输出电流244为零并且参考电压Vkef2维持在 特定电平^。预设电平Vkefi决定特定电平VSP。举例说明，特定电平Vsp随预设电平Vkefi增 加而增加，减小而减小。结果，OTA 246根据预设值(例如:VEEF1/R250)和反馈电流I250的值 之差产生参考信号(如电容器242上的参考电压Vkef2)。如上所述，反馈电流I2261流经电阻器228，因此电阻器228上的反馈电压V228由下 式给出=V228 = I226 1女R228，其中R228表示电阻器228的电阻值。反馈电压V228正比于第一电 流I2Q6。控制器202还包括比较器238。比较器238用于将反馈信号(如反馈电流I226 1) 和参考信号比较，并且根据所述比较产生控制信号248以控制第一开关206。比如说，比较 器238将反馈电压V228和参考电压Vkef2比较。更具体地说，控制信号248控制PWM信号发生器234产生PWM信号214。此外，时 钟发生器236产生的时钟信号222也控制PWM信号发生器234。开关驱动器232接收PWM 信号214并且产生一对互补的PWM信号210和212，以分别控制高侧开关(第一开关206) 和低侧开关(驱动开关208)。利用比较器238和时钟发生器236，控制器202交替地导通 高侧开关(第一开关206)和低侧开关(驱动开关208)，以调节电流123(|。因此，如图3中 的方框302所示，电流I23tl的波形为锯齿波形。此外，参考电压Vkef2随反馈电压V25tl的电平 和预设电平Vkefi之差而变化，因而决定电流123(1。结果，可根据预设电平Vkefi、反馈电压V25tl 和反馈电压V228调节电流I23tl。
举例说明，当控制信号248为逻辑高电平(简称高电平)并且时钟信号222为逻 辑低电平(简称低电平)时，PWM信号214为低电平。那么，PWM信号210为低电平以截止 高侧开关(第一开关206)，并且PWM信号212为高电平以导通低侧开关(驱动开关208)。 电流I23tl因此而减小。当控制信号248为低电平并且时钟信号222为高电平时，PWM信号 214为高电平。那么，PWM信号210为高电平以导通高侧开关(第一开关206)，并且PWM信 号212为低电平以截止低侧开关(驱动开关208)。电流I23tl因此而增加。当控制信号248 和时钟信号222均为低电平时，PWM信号214逻辑电平不变，并且高侧开关(第一开关206) 和低侧开关(驱动开关208)的状态不变。时钟信号222有预设时钟周期T222和预设占空 比D248。可以适当地设置预设时钟周期T222和预设占空比D248，使得控制信号248和时钟信 号222不会出现同时为高电平的情况。举例说明，在时钟信号222的一个时钟周期T222开始时，时钟信号222为高电平并 且控制信号248为低电平，使得电流I23tl和反馈电压V228增加。在一定的时间间隔之后，时 钟信号222变为低电平。在时钟信号222和控制信号248均为低电平期间，反馈电压V228 仍在增加。可以适当地设置时钟周期T222，使得反馈电压V228在时钟周期T222结束之前增加 至参考电压Vkef2。当反馈电压V228增加至参考电压Vkef2时，控制信号248变为高电平，电流 I23tl因而减小。同时，第二开关226_1截止，反馈电压V228因而为零。因此，控制信号248再 次为低电平。在时钟信号222和控制信号248均为低电平期间，电流I23tl仍在减小。可以 适当地设置时钟周期T222，使得电流I23tl在时钟周期T222结束之前不会减小至零。当时钟周 期T222结束时，时钟信号222再次为高电平，使得电流I23tl增加。当操作开始时，电流I23tl和反馈电流I2tl6均为零。因此，反馈电压V25tl为零并且低 于预设电平VKEF1。OTA 246产生输出电流244以对电容器242充电，从而增加参考电压VKEF2。 通过将反馈电压V228和参考电压Vkef2比较，控制器202调节反馈电压V228的最大值随参考电 压Vkef2增加而增加。因此，电流I23tl的平均值Iav23ci随参考电压Vkef2增加而增加。反馈电流 I250亦随参考电压Vkef2增加而增加。当反馈电流I25tl增加至预设值VKEF1/R25(1时，比如说，当 反馈电压V25tl增加至预设电平Vkefi时，输出电流244为零并且参考电压Vkef2维持在特定电 平VSP。此外，如果反馈电压V25tl的电平高于预设电平VKEF1，电容器242释放输出电流244，以 减小参考电压VKEF2。反馈电压V25tl因此而减小。结果，反馈电流I25tl可维持在预设值Vkefi/ R25q,并且(如图3中的方框302所示)平均电流Iav23ci可维持在电流值ICT。有利的是，预设电平Vkefi是可控的，并且决定电流值Ict。结果，可通过控制预设电 平Vkefi将电流I23tl的平均值Iav23ci调节至期望值。此外，当电流控制系统200’进入正常操 作时，例如当反馈电压V25tl等于预设电平Vkefi时，OTA 246的输出电流244为零，从而减小 电流控制系统200’的功耗。在图2A和图2B的实施例中，电流控制系统200和200’根据指示流经高侧开关 (第一开关206)的第一电流I2tl6的反馈信号调节电流123(|。在另一个实施例中，电流控制 系统200和200’以类似的方式根据指示流经低侧开关(驱动开关208)的电流I2tl8的反馈 信号(未显示在图2A和图2B中)调节电流123(1。在这样的实施例中，电流控制系统200和 200’还包括与电流传感器264有类似功能以及/或者结构的一个独立的电流传感器(未显 示在图2A和图2B中)，用于产生指示电流I2tl8的反馈信号。图3为根据本发明的一个实施例的电流I23tl、反馈电压V228、反馈电流I2262和反馈电流I25tl的示例性波形图。以下将结合图2A和图2B对图3进行描述。由于控制器202交替地导通高侧开关(第一开关206)和低侧开关(驱动开关208) 以调节电流I23。，如方框302所示，电流I23tl的波形为锯齿波形。如上面对图2B的描述，当 高侧开关(第一开关206)导通和低侧开关(驱动开关208)截止时，反馈电流I226 1和反馈 电流I226—2正比于电流I23Q。当高侧开关(第一开关206)截止和低侧开关(驱动开关208) 导通时，反馈电流I22fu和反馈电流1226—2基本为零。因此，如方框304所示，当高侧开关(第 一开关206)导通和低侧开关(驱动开关208)截止时，反馈电压V228依照电流I23tl而变化。 此外，如方框306所示，当高侧开关(第一开关206)导通和低侧开关(驱动开关208)截止 时，反馈电流I226—2依照电流I23tl而变化。如方框304和306所示，当反馈电流I25tl小于预设值VKEF1/R25(1时，参考电压Vkef2增 加。当反馈电流I25tl增加至预设值VKEF1/R25(1时，参考电压Vkef2维持在特定值VSP。此外，反 馈电压V228的最大值随参考电压Vkef2增加而增加。结果，电流I23tl的平均值Iav23ci随参考电 压Vkef2增加而增加。如方框302和306所示，电流I23tl的平均值Iav23ci正比于反馈电流125(1。当反馈电 流125。调节至预设值VKEF1/R25(1时，电流I23tl的平均值Iav23ci等于电流值ICT。图4为根据本发明的一个实施例的电流控制系统200/200’的示例性方法流程图 400。以下将结合图2A和图2B对图4进行描述。在步骤402中，第一开关206传输第一电流12(16。在步骤404中，与第一开关206 并联的第二开关226提供指示第一电流I2tl6的反馈信号220 (例如第二电流I226)。同理， 第二开关226_1提供反馈电流I226」和反馈电压V228，第三开关226_2提供反馈电流I226 2和 反馈电压V25tl。在步骤406中，控制器202根据反馈信号调节第一电流12(16。更具体地说，OTA 246 接收预设电平Vkefi和反馈电压V25tl的电平，并且根据预设电平Vkefi和反馈电压V25tl的电平 之差产生输出电流244。输出电流244用于增加/减小电容器242上的参考电压VKEF2。比 较器238将反馈电压V228和参考电压Vkef2比较，并且根据所述比较控制第一开关206，以调 节第一电流I2Q6。图5为根据本发明的一个实施例的与第一开关206连接的电流传感器504的示例 性电路图。在图2A、图2B和图5中标记相同的元件具有相似的功能。以下将结合图2A和 图2B对图5进行描述。如图5所示，连接至电源供给端240的第一开关206根据第一感测信号和第二感 测信号调节第一电流12(16。连接至第一开关206的电流传感器504用于感测第一电流I2Q6。 本实施例中的电流传感器504包括第二开关522和第三开关532。第二开关522可以是但 不限于一种MOS管。第三开关532可以是但不限于一种MOS管。第二开关522与第一开关206的第一端(如栅极)和第二端540_1 (如漏极) 连接。第二开关522用于提供第一感测信号(如流经第二开关522的第一感测电流I522)。 当第一电流I2tl6流向第一方向(例如从端5401到端5302)时，第一感测信号(如第一 感测电流I522)指示第一电流12(16。同理，第三开关532与第一开关206的第一端(如栅 极)和第三端530_2 (如源极)连接。第三开关532用于提供第二感测信号(如流经第 三开关532的第二感测电流I532)。当第一电流I2tl6流向第二方向(例如从端530_2到端540_1)时，第二感测信号(如第二感测电流I532)指示第一电流12(16。更具体地说，第一开关206工作在线性区(欧姆区)。那么，当端530_2上电压电 平V53CL2低于端54O-1上的电压电平V54tu时，第一电流I2tl6从端540_1流向端530_2。当电 压电平V53cl2高于电压电平V54tl l时，第一电流I2tl6从端530_2流向端540_1。假设当第一电 流I2tl6从端540_1流向端530_2时，第一电流I2tl6的值为正；当第一电流I2tl6从端530_2流 向端540_1时，第一电流I2tl6的值为负。那么，当第一电流I2tl6的值为正时，流经第二开关 522的第一感测电流I522正比于第一电流I2Q6，同时流经第三开关532的第二感测电流I532 基本为零。当第一电流I2tl6的值为负时，流经第三开关532的第二感测电流I532正比于第 一电流I2tl6,同时流经第二开关522的第一感测电流I522基本为零。此处所述的“基本为零” 指的是允许漏电流流过第二开关522或第三开关532，只要所述漏电流相对比较小并且可 被忽略不计。如图5所示，电流传感器504还包括两个电流源518_1和518_2，分别用于提供基 本相等的电流I1和12。此处所述的“基本相等”指的是电流I1和I2之间允许存在差距，只 要所述差距相对比较小并且可被忽略不计。包含相同MOS管514_1和514_2的镜像电流 源连接在两个电流源518_1和518_2之间。两个基本相等的电流I1和I2分别流经MOS管 514_1和514_2，使得MOS管514_1源极上的电压电平和MOS管514_2源极上的电压电平基 本相等。所述镜像电流源还连接在第一开关206的第三端530_2和第二开关522的端 530_1之间。那么，所述镜像电流源将第一开关206第三端530_2上的电压电平和第二开关 522 一端530_1上的电压电平调节至基本相等。所以，第一开关206和第二开关522有着基 本相同的栅电压、漏电压和源电压。因此，流经第二开关522的第一感测电流I522正比于第 一电流I2Q6。此外，如果W/L是第一开关206的宽长比，W2/L2是第二开关522的宽长比，那 么第一电流I2tl6与第一感测电流I522之比等于宽长比W/L与宽长比W2/L2之比，例如I2Q6/ I522 = (W/L)/(W2/L2)。与第一感测电流I522相比，电流I1相对较小且可忽略，所以流经连接至端530_1的 MOS管516_2的感测电流I516 2与第一感测电流I522基本相等。此外，电流传感器504还包 括包含有相同的MOS管516_1和516_2的镜像电流源，以及包含有相同的MOS管520_1和 520_2的镜像电流源。利用MOS管516_1、516_2、520_1和520_2，流经MOS管516_1的感测 电流I51fu等于感测电流I516—2，流经MOS管520_2的感测电流Iros等于感测电流I516—lt)结 果，流经MOS管520_2的感测电流Iros与第一感测电流基本相等I522，并且正比于第一电流 I206，例如I2。6/Iros = (W/L)/(W2/L2)。当第一电流I2tl6流向第一方向(即从端540_1到端530_2)时，第一感测电流I522 和感测电流Ip0S正比于第一电流I2060然而，当第一电流I206从端530_2流向端540_1时， 端5302上的电压电平V53tl 2高于电源供给端240上的电压电平V24(1。如果电流源518_1和 518_2工作正常，端530_1上的电压电平V53tl l等于电压电平V53tl 2。那么，电压电平V53tl l高 于电源供给端240的电压电平V24(l。因此，第一感测电流I522将不会经由第二开关522从电 源供给端240流向端530_1。此外，由于电压电平V53tl l高于地电压，感测电流I516 2将不会 经由开关516_2从地流向端530_1。结果，电流源5181提供的电流I1变为零，并且电流源 5181的端534上的电压电平被下拉。MOS管516_1和516_2因而被截止。换句话说，当第一电流I2tl6流向第二方向(即从端530_2到端540_1)时，第一感测电流I522和感测电流Iros 基本为零。此处所述的“基本为零”指的是允许漏电流流过第二开关522和MOS管520_2， 只要所述漏电流相对比较小并且可被忽略不计。同理，电流源528_1和528_2产生基本相等的电流I3和14。电流I3和I4流过镜 像电流源，例如分别流过相同的MOS管524_1和524_2。因此，MOS管524_1源极上的电压 电平和MOS管524_2源极上的电压电平基本相等。MOS管524_1的源极与第一开关206的 第二端540_1连接，并且MOS管524_2的源极与第三开关532的端540_2连接。因此，第一 开关206第二端540_1上的电压电平和第三开关532端540_2上的电压电平基本相等。换 句话说，第一开关206和第三开关532有着基本相同的栅电压、漏电压和源电压。因此，流 经第三开关532的第二感测电流I532正比于第一电流I2Q6。与第二感测电流I532相比，电流I4相对较小且可忽略，所以流经连接至端540_2的 MOS管526_1的感测电流I526J与第二感测电流I532基本相等。利用包含有相同的MOS管 526_1和526_2的镜像电流源，流经MOS管5262的感测电流Ink与第二感测电流I532基本 相等。此外，第二开关522和第三开关532有相同的宽长比，使得第一电流I2tl6与第二感测 电流I532之比等于宽长比W2/L2与宽长比W/L之比，例如I2Q6/I532 = (ff/L)/(ff2/L2)。当第一电流I2tl6流向第二方向(即从端530_2到端540_1)时，第二感测电流I532 和感测电流Ineg正比于第一电流I2tl6，例如I206/INEG = (W/L) / (W2/L2)。当第一电流I206从端 540_1流向端530_2时，电流I4为零并且MOS管526_1和526_2截止。因此，第二感测电流 I532和感测电流I·基本为零。有利的是，电流传感器504产生的反馈信号220(如第二电流I226)是感测电流 Ipos和感测电流Ineg的叠合，例如=I226 = Ipos+Ineg = I206 * (W/L) / (W2/L2)。因此，电流传感 器504不仅能够感测第一电流I2tl6的正值部分，还能感测第一电流I2tl6的负值部分。控制 器202根据感测电流Itos和Ink调节第一电流12(16，以调节电流123(1。在图5所示的实施例 中，电流传感器504用于感测流经第一开关206的第一电流12(16。然而，电流传感器504也 用于感测流经其他开关(如驱动开关208、电池充电/放电系统中的充电开关/放电开关 等等)的电流。因此，本发明提供了电流控制系统用于产生电流并且调节所述电流，所述电流控 制系统可广泛地应用于对电池组充电、对负载供电、驱动发光二极管等等，利用镜像电流 源，电流控制系统产生电平值相对比较低的反馈信号，以指示所述电流。此外，电流控制系 统根据反馈信号调节所述电流，比如说，所述电流控制系统通过将反馈信号和参考信号比 较调节所述电流，因此，电流控制系统将所述电流调节至预设值或期望值。此外，所述电流 控制系统的成本和功耗也得到降低。虽然之前的说明和附图描述了本发明的实施例，应当理解在不脱离后附权利要求 书所界定的本发明原理的精神和发明范围的前提下可以有各种增补、修改和替换。本领域 技术人员应该理解，本发明在实际应用中可根据具体的环境和工作要求在不背离发明准则 的前提下在形式、结构、布局、比例、材料、元素、组件及其它方面有所变化。因此，在此披露 之实施例仅用于说明而非限制，本发明之范围由后附权利要求及其合法等同物界定，而不 限于此前之描述。
权利要求
一种电流控制系统，其特征在于，所述电流控制系统至少包括第一开关；与所述第一开关并联的第二开关，用于提供指示流经所述第一开关的第一电流的反馈信号，其中所述反馈信号由所述第一开关的宽长比和所述第二开关的宽长比决定；以及与所述第一开关和第二开关连接的控制器，用于根据所述反馈信号调节所述第一电流。
2.根据权利要求1所述的电流控制系统，其特征在于，所述第一开关一端的电压电平 和所述第二开关一端的电压电平基本相等。
3.根据权利要求1所述的电流控制系统，其特征在于，所述反馈信号包括流经所述第 二开关的第二电流，其中所述第二电流正比于所述第一电流。
4.根据权利要求1所述的电流控制系统，其特征在于，所述控制器根据所述反馈信号 交替地导通所述第一开关和与所述第一开关串联的驱动开关，从而控制所述第一电流。
5.根据权利要求1所述的电流控制系统，其特征在于，所述控制器包括比较器，用于将 所述反馈信号和参考信号比较，并且根据所述比较产生控制信号以控制所述第一开关。
6.根据权利要求1所述的电流控制系统，其特征在于，所述电流控制系统还包括与所述第一开关并联的第三开关，用于提供指示流经所述第一开关的第一电流的反馈 电流；以及连接至所述第三开关的放大器，用于根据预设值和所述反馈电流值之差产生参考信号。
7.根据权利要求6所述的电流控制系统，其特征在于，所述参考信号包括连接在所述 放大器输出端和地之间的电容上的电压。
8.根据权利要求1所述的电流控制系统，其特征在于，所述控制器包括脉冲信号发生 器，用于产生脉宽调制信号以控制所述第一开关，并且根据所述反馈信号调节所述脉宽调 制信号的占空比。
9.一种电流控制方法，其特征在于，所述电流控制方法至少包括 第一开关传输第一电流；与所述第一开关并联的第二开关提供指示所述第一电流的反馈信号； 根据所述反馈信号调节所述第一电流，其中所述第一开关一端的电压电平和所述第二 开关一端的电压电平基本相等。
10.根据权利要求9所述的电流控制方法，其特征在于，所述反馈信号包括流经所述第 二开关的第二电流，其中所述第二电流正比于所述第一电流。
11.根据权利要求9所述的电流控制方法，其特征在于，所述电流控制方法还包括根据所述反馈信号交替地导通所述第一开关和与所述第一开关串联的驱动开关，从而 控制所述第一电流。
12.根据权利要求9所述的电流控制方法，其特征在于，所述电流控制方法还包括 将所述反馈信号与参考信号比较；以及根据所述比较控制所述第一开关。
13.根据权利要求9所述的电流控制方法，其特征在于，所述电流控制方法还包括与所述第一开关并联的第三开关提供指示流经所述第一开关的第一电流的反馈电流;以及根据预设值和所述反馈电流值之差产生参考信号。
14.一种电流控制系统，其特征在于，所述电流控制系统至少包括第一开关，用于根据第一感测信号和第二感测信号调节流经所述第一开关的电流，其 中当所述电流流向第一方向时，所述第一感测信号指示所述电流，并且当所述电流流向第 二方向时，所述第二感测信号指示所述电流；连接至所述第一开关的第一端和第二端的第二开关，用于提供所述第一感测信号；以及连接至所述第一开关的第一端和第三端的第三开关，用于提供所述第二感测信号。
15.根据权利要求14所述的电流控制系统，其特征在于，当所述电流流向所述第一方 向时，所述第一感测信号正比于所述电流，并且当所述电流流向所述第二方向时，所述第一 感测信号基本为零。
16.根据权利要求14所述的电流控制系统，其特征在于，当所述电流流向所述第二方 向时，所述第二感测信号正比于所述电流，并且当所述电流流向所述第一方向时，所述第二 感测信号基本为零。
17.根据权利要求14所述的电流控制系统，其特征在于，所述电流控制系统还包括 连接至所述第一开关的控制器，用于根据所述第一感测信号和所述第二感测信号交替地导通所述第一开关和与所述第一开关串联的驱动开关，从而控制所述电流。
18.根据权利要求14所述的电流控制系统，其特征在于，所述电流控制系统还包括 两个电流源，分别用于提供基本相等的电流；以及连接在所述两个电流源之间并且连接在所述第一开关第三端和所述第二开关一端之 间的镜像电流源，用于将所述第一开关第三端上的电压电平和所述第二开关一端的电压电 平调节至基本相等。
19.根据权利要求14所述的电流控制系统，其特征在于，所述第一开关第二端上的电 压电平和所述第三开关一端上的电压电平基本相等。
20.根据权利要求14所述的电流控制系统，其特征在于，所述电流控制系统产生指示 所述第一感测信号和所述第二感测信号的叠合的反馈信号。
21.根据权利要求20所述的电流控制系统，其特征在于，所述电流控制系统还包括 比较器，用于将所述反馈信号和参考信号比较，并且根据所述比较产生控制信号以控制所述第一开关。
全文摘要
本发明公开了一种电流控制系统以及方法，所述电流控制系统包括第一开关；与所述第一开关并联的第二开关，用于提供指示流经所述第一开关的第一电流的反馈信号，其中所述反馈信号由所述第一开关的宽长比和所述第二开关的宽长比决定；以及与所述第一开关和第二开关连接的控制器，用于根据所述反馈信号调节所述第一电流。采用本发明的电流控制系统以及方法，能够省去传统技术中的感测电阻器，从而降低了电流控制系统的成本；此外，其能够降低电流控制系统的功耗。
文档编号H02M3/156GK101931324SQ20101017385
公开日2010年12月29日 申请日期2010年5月6日 优先权日2009年6月18日
发明者卢纯, 石峰, 罗卢杨, 苏新河 申请人:凹凸电子(武汉)有限公司