专利名称：用于检测切换电流中连续电流的装置与方法
技术领域：
本发明涉及检领ll切换电流中连续电流的装置与方法，且更明确地说涉及 一种检测磁性装置的连续电流的装置与方法。
背景技术：
切换控制电路已广泛用于功率转换中。图l表示公知功率转换器(power conversion)的电路示意图，其包含控制器50根据反馈信号l产生切换信 号Sw以调整功率转换器的输出。切换信号Sw驱动功率晶体管20以切换变压 器10。变压器IO连接到功率转换器的输入电压VIN。变压器10的能量经由整 流器40和电容器45而转换为功率转换器的输出电压VQ。电阻器Rs与功率晶 体管20串联连接，并根据变压器10的切换电流Ip而产生电流信号V,。电流 信号V,耦合到控制器50以控制功率转换器。当磁性装置(例如，变压器10)在切换信号Sw致能前完全放电时，功率 转换器可能操作在非连续电流模式(以下称为DCM)。若切换信号Sw在变压器 10完全放电之前致能，则功率转换器可能操作在连续电流模式(以下称为 CCM)。当功率转换器才喿作在CCM时，变压器中可能会保持一连续电流。图2 表示公知切换电流Ip在CCM的波形图，其中连续电流L表示存储在变压器10 中的能量。电流Ib是在切換信号Sw致能期间(on time) T。N中进一步充入 (charged into)变压器10中的能量。连续电流I,代表变压器10的主要能量 转换。发明内容本发明提供一种用于检测切换电流的连续电流的方法和装置。所述的方 法与装置可使用于功率转换器的切换控制电路的中。其包含切换控制电路 产生切换信号以切换磁性装置，切换信号包含最小致能时间(a mini咖m on time)。电流^:测电3各(current sense circuit)才艮据磁性装置的切换电流 来产生电流信号。信号产生电路根据切换信号的致能而产生第 一取样信号 (sample signal)和第二取样信号。而检测电路根据磁性装置的切换电流， 并分别对应于第 一取样信号和第二取样信号以产生第 一 电流信号和第二电流 信号。检测电路根据第一电流信号和第二电流信号产生连续电流信号，且连 续电流信号纟支校正为切换电流的连续电流。连续电流信号的电平等于第 一 电 流信号减去第 一 电流信号与第二电流信号之差。综合上述，本发明因不需额外的电流量测装置即可判断功率转换器测切 换电流。藉此，可避免不必要的功率消耗。为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并 配合附图，详细说明如下。
本发明包含附图以提供对本发明的进一步理解，且附图并入本说明书中 并组成本说明书的一部分。
本发明实施例，并与描述内容一起用于 阐释本发明的原理。图l表示公知功率转换器(power conversion)的电路示意2表示公知切换电流Ip在CCM的波形图。图3表示本发明检测切换电流中连续电流的装置的较佳实施例使用于控 制器50的电路示意图。图4表示本发明中信号产生电路100的较佳实施例的电路图。 图5表示本发明中脉冲发生器的较佳实施例的电路图。 图6表示本发明中检测电路200的较佳实施例的电路图。 图7表示本发明较佳实施例的信号波形图。
具体实施方式
图3表示本发明检测切换电流中连续电流的装置的较佳实施例使用于控 制器50的电路示意图。其中控制器50包含切换控制电路60、信号产生电路 100以及;f企测电路200，其中切换控制电路60根据信号Ips产生切换信号S 。 上述的检测切换电流中连续电流的装置还可包括电流检测电路，其电路结构 可如图1所示的电阻器Rs与功率晶体管20串联连接而成，用以根据于磁性装 置(如图1所示的变压器10)的切换电流Ip产生电流信号V"电流检测电路的 电路结构可根据不同的电路需求而有不同的电路结构，在本技术领域普通技 术人员经由本发明的公开应可轻易推知，在此不加累述。振荡电路55用以产生振荡信号(oscillation signal )PLS,此振荡信号 PLS经由反相器58产生信号Ips。切换控制电路60包含触发器(flip-flop) 70、与非门(NAND)67、 与门(AND)75,和比较器65。触发器70经由与门75 产生切换信号Sw。与门75的一输入端连4妻到触发器70的输出Q，其另一输 入端连接到信号Ips以限制切换信号Sw的最大致能时间。触发器70的致能与 否则受控于信号IPS。切换信号S4禹合到信号产生电路100,信号产生电路100根据切换信号 Sw产生消隐信号(blanking signal ) BLK以及取样信号S和S2。消隐信号BLK 用以确保切换信号Sw在致能时的最小致能时间。消隐信号BLK连接到与非门 67的输入，与非门67的输出则耦合至触发器70的重置端R,用以重置触发 器70。与非门67的另一输入则连接于比较器65的输出。比较器65的正输 入经耦合以接收功率转换器(如图1所示)的电流信号Vt。请参考第一图，电 流信号V!可经由电阻器Rs与功率晶体管20串联连接以响应于变压器10的切 换电流Ip而产生。比较器65的负输入经耦合以接收反馈信号Vfb来迸行回授 回路控制。此外，检测电路200经耦合接收电流信号振荡信号PLS以及 取样信号S,和S2以产生连续电流信号SA。图4表示本发明中信号产生电路100的较佳实施例的电路图。切换信号 Sw耦合到脉冲发生器110、 120和130的输入。脉冲发生器110经由反相器115 产生消隐信号BLK。脉冲发生器120和130分别产生取样信号S,和S2。因此， 消隐信号BLK和取样信号S,、 S2是根据切换信号Sw的致能而产生。取样信号 S,是具有第一期间L的脉冲信号。取样信号S2是具有第二期间L的脉冲信号。 消隐信号BLK的脉冲宽度比取样信号S2的脉冲宽度长。取样信号S2的脉冲宽 度比取样信号Si的脉冲宽度还长。图5表示本发明中脉冲发生器的较佳实施例的电路图。恒定电流源320、 晶体管310、电容器315、反相器324和或非门(NOR) 325形成脉沖发生器， 并根据输入信号IN的上升沿(rising edge)产生输出脉沖信号0UT。恒定 电流源320的电流大小和电容器315的电容器值决定输出脉冲信号OUT的脉 冲宽度。图6表示本发明中检测电路200的较佳实施例的电路图。第二电容器215 经由第二开关210接收电流信号V,。第一电容器2"经由第一开关2M接收 电流信号V,。第一开关220受控于取样信号Si,第二开关210受控于取样信 号S2。因此，第一电容器225在切换信号Sw致能后的第一期间L中，取样并 保持(sample-and-hold)电流信号V!以产生信号V,。第二电容器215在切换 信号Sw致能的后第二期间L中，经耦合以取样并保持电流信号V!以产生信号 V2。运算放大器230 、晶体管232和电阻器231形成电压-电流转换器 (voltage-to-current converter),以根据信号V 产生电流I 232 。晶体管234 和235形成第一镜像电流电路(current mirror ),以根据电流1 232产生第二 电流信号I2。运算放大器240、晶体管242和电阻器241形成另 一电压-电流转换器， 以根据信号V,产生电流I242。晶体管244、 245和246形成第二镜像电流电路， 以根据电流1242产生第一电流信号I!和电流I245。晶体管260和261形成第三 镜像电流电路以接收电流1245并产生电流I261。电流126,的值设计成与第一电 流信号I,的量值相同。晶体管261进一步经耦合以接收第二电流信号I2，从 而根据第一电流信号I,与第二电流信号L之差值以产生三角信号(delta s ignal )。晶体管262和263形成第四镜像电流电路以接收三角信号并产生电流 I2"。晶体管263进一步经耦合以接收第一电流信号I!。第一电流信号I,和电 流Iw产生差分信号(differential signal),所述差分信号耦合到电阻器 251以产生电压信号V251。电容器275经由开关270对电压信号V^进行取样， 从而产生连续电流信号SA，其中开关270受控于取样信号SP。振荡信号PLS 经由脉冲发生器300产生取样信号SP。然后，根据第一电流信号I,和第二电流信号12产生连续电流信号SA，并 将连续电流信号&校正为切换电流Ip的连续电流。连续电流信号Sa均等于第 一电流信号I,减去第二电流信号12与第一电流信号1之差值。其可由下列方程式(1)至(3)表示<formula>formula see original document page 8</formula>(1)<formula>formula see original document page 8</formula> __________________________________ (2)<formula>formula see original document page 8</formula> _____________________________________________ G)其中R231、 IU和Rw分别是电阻器231、 241和251的电阻器值，且k 是常数。图7表示本发明较佳实施例的信号波形图。信号产生电路100根据
切换信号Sw产生取样信号S,和S2。取样信号S,包含第一期间T,。取样信 号S2具有第二期间T2。检测电路200在第一期间T,对电流信号V,进行取 样以产生信号V"在第二期间L对电流信号V,进行取样产生信号V2，而连 续电流信号S,则是由信号V和V2来决定。所属领域的技术人员将了解，可在不脱离本发明的范围或精神的情况 下对本发明的结构作出各种修改和变化。鉴于以上内容，希望本发明涵盖 在所附权利要求书及其等效物的范围内的对本发明的修改和变化。
权利要求
1.一种检测切换电流的连续电流的装置，其特征在于，上述装置包括切换控制电路，产生切换信号以切换磁性装置；电流检测电路，根据所述磁性装置的切换电流产生电流信号；信号产生电路，产生第一取样信号和第二取样信号；以及检测电路，根据所述电流信号并分别对应于所述第一取样信号和所述第二取样信号以产生第一电流信号和第二电流信号；其中所述检测电路根据所述第一电流信号和所述第二电流信号产生一连续电流信号，并将所述连续电流信号校正为所述切换电流的所述连续电流。
2. 如权利要求l所述的装置，其特征在于，所述信号发生器响应于所迷 切换信号的致能而产生所述第 一取样信号和所述第二取样信号，且所述第二 取样信号的脉冲宽度长于所述第一取样信号的脉沖宽度。
3. 如权利要求l所述的装置，其特征在于，所述连续电流信号等于所述 第 一 电流信号减去所述第 一 电流信号与所述第二电流信号之差值。
4. 如权利要求l所述的装置，其特征在于，所述切换信号具有最小致能 时间。
5. 如权利要求l所述的装置，其特征在于，所述检测电路包括 第一电容器，在所述第一取样信号的致能期间，经由第一开关来取样并保持所述电流信号；第二电容器，在所述第二取样信号的致能期间，经由第二开关来取样并保持所述电流信号；以及第三电容器，用以取样并保持所述连续电流信号其中所述第一电容器经耦合以产生所述第一电流信号，所述第二电容器 经耦合以产生所述第二电流信号，根据所述第一电流信号与所述第二电流信 号的间之差产生三角信号，且根据所述第一电流信号和所述三角信号产生所 述连续电流信号。
6. —种检测切换电流的连续电流的方法，其特征在于，包括 产生切换信号以切换^^性装置；响应所述^F兹性装置的切换电流产生电流信号；响应于所述切换信号的致能对所述电流信号进行取样以产生第一电流信 号和第二电流信号；以及根据所述第一电流信号和所述第二电流信号产生连续电流信号，并将所 述连续电流信号校正为所述切换电流的所述连续电流。
7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述连续电流信号等于所述 第 一 电流信号减去所述第 一 电流信号与所述第二电流信号的间之差。
8. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括产生第一取 样信号和第二取样信号以分别对所述电流信号进行取样，以分别产生所述第 一电流信号和所述第二电流信号；所述第二取样信号的脉冲宽度长于所述第 一取样信号的脉沖宽度。
9. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述切换信号具有最小致能时间。
10. —种检测功率转换器的切换电流的连续电流的装置，其特征在于， 所述功率转换器根据切换信号以切换磁性装置并根据所述磁性装置的切换电 流而产生电流信号，所述装置包括信号产生电路，根据所述功率转换器的所述切换信号产生第一取样信号 和第二取样信号；以及检测电路，根据所述第一取样信号与所述第二取样信号对所述功率转换 器的所述电流信号进行取样并产生连续电流信号，并将所述连续电流信号校 正为所述切换电流的所述连续电流。
11. 如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述第二取样信号的脉冲宽度长于所述第一取样信号脉冲宽度。.
12. 如权利要求IO所述的装置，其特征在于，所述检测电路包括第一电容器，在所述第一取样信号的致能期间，经由第一开关来取样并保持所述电流信号；第二电容器，在所述第二取样信号的致能期间，经由第二开关来取样并保持所述电流信号；以及第三电容器，用以取样并保持所述连续电流信号其中所述第一电容器经耦合产生第一电流信号，所述第二电容器经耦合 产生第二电流信号，所述连续电流信号系根据所述第 一电流信号和所述第二 电流信号所产生。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述连续电流信号为均于所述第 一 电流信号减去所述第 一 电流信号与所述第二电流信号的间之差值。
14. 一种检测切换电流的连续电流的方法，其特征在于，所述方法包括 响应功率转换器的切换电流产生电流信号；响应所述功率转换器的1切换信号的致能对所述电流信号进行取样并产 生第一电流信号和第二电流信号；以及根据所述第一电流信号和所述第二电流信号产生连续电流信号，并将所 述连续电流信号校正为所述切换电流的所述连续电流。
15. 如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述连续电流信号等于所 述第 一 电流信号减去所述第 一 电流信号与所述第二电流信号的间之差值。
16. 如权利要求14所述的方法，其特征在于，响应功率转换器的切换电 流产生电流信号的步骤的后还包括产生第 一取样信号和第二取样信号以对 所述电流信号和进行取样；所述第二取样信号的脉沖宽度长于所述第一取样 信号的脉冲宽度。
全文摘要
本发明提供一种用于检测切换电流的连续电流的设备和方法。响应于磁性装置的切换电流而产生电流信号。通过响应于切换信号的启用对电流信号的波形进行取样，产生第一电流信号和第二电流信号。根据第一电流信号和第二电流信号产生连续电流信号。将连续电流信号校正为切换电流的连续电流。
文档编号H02M3/335GK101132152SQ20071018116
公开日2008年2月27日 申请日期2007年10月12日 优先权日2007年6月14日
发明者李俊庆, 杨大勇 申请人:崇贸科技股份有限公司