通道开关阻抗可调节的电源电路与电子设备的制作方法

文档序号:21590727发布日期:2020-07-24 16:37阅读:238来源:国知局
通道开关阻抗可调节的电源电路与电子设备的制作方法

本发明涉及电源电路,尤其涉及一种通道开关阻抗可调节的电源电路与电子设备。



背景技术:

电子设备的电源电路中,可通过对主电流通道中开关器件的通断控制实现主电流通道的调节。该电源电路可应用于电子设备的电源输出侧或电源输入侧。

现有的相关技术中,可在主电流通道中串联检流电阻与用于控制主电流通道通断的mos管,进而,可基于检流电阻的电压来确定主电流通道的电流,然而,考虑到检流电阻上的压降,该方案会增加主电流通道的热损耗,在电流较小时,由于检流电阻的压降较小,难以准确检测电流,无法及时准确地检测、控制。同时,现有的电路仅能实现通道的通断控制,控制手段单一,难以满足多样的电路需求。



技术实现要素:

本发明提供一种通道开关阻抗可调节的电源电路与电子设备,以解决热损耗,以及控制手段单一,难以满足多样的电路需求的问题。

根据本发明的第一方面,提供了一种通道开关阻抗可调节的电源电路,包括:n个主通道mos管、控制模块、执行模块与检测模块,其中的n为大于或等于1的整数;所述执行模块包括第一mos管;所述检测模块包括检测电阻与第二mos管;

所述第二mos管的第一端与所述主通道mos管的第一端均连接第一电源,所述主通道mos管的第二端经负载连接地,所述第二mos管的第二端直接或间接经所述检测电阻连接地;所述第二mos管的栅极与所述主通道mos管的栅极连接至同一电路位置,所述第一mos管直接或间接连接于执行侧电源与地之间,所述执行侧电源为所述第一电源或与所述第一电源不同的第二电源;

所述主通道mos管的栅源电压与所述第一mos管的栅源电压被配置为保持一致,所述主通道mos管的栅极与第二端之间的电压与所述第二mos管的栅极与第二端之间的电压保持一致,所述主通道mos管、所述第一mos管与所述第二mos管的参数是相同的;

所述控制模块连接所述检测电阻,用于:

检测所述检测电阻两端的压降信息;所述压降信息能够表征所述负载的电流;

根据所述压降信息,调节所述第一mos管的源极与漏极之间的电流,以调节所述第一mos管的源漏电压,使得所述主通道mos管的栅源电压发生相应变化,所述n个主通道mos管所形成的阻抗随之被调节。

可选的,所述执行模块还包括第一保持单元;所述第一保持单元还连接于所述第一mos管的漏极,所述第一保持单元用于:控制所述第一mos管的漏极保持在第一参考电压。

可选的,所述第一保持单元包括第一电流源;

所述第一电流源与所述第一mos管串联后连接于所述执行侧电源与地之间,且所述第一电流源连接所述第一mos管的漏极,所述第一电流源的控制端还连接所述控制模块;

所述控制模块在调节所述第一mos管的源极与漏极之间的电流时,具体用于:调节所述第一电流源的电流。

可选的,所述第一保持单元包括第一运算放大器,所述第一运算放大器的第一输入端连接所述第一mos管的漏极,所述第一运算放大器的第二输入端接入所述第一参考电压;所述第一运算放大器的输出端连接所述第一mos管的栅极,以通过对所述第一mos管的控制使得所述第一mos管漏极的电压保持在所述第一参考电压。

可选的,所述第一保持单元还包括第二电流源与参考电阻,所述第二电流源与所述参考电阻串联后连接于所述执行侧电源与地之间,所述第一运算放大器的第二输入端连接于所述第二电流源与所述参考电阻之间,以采集所述第二电流源与所述参考电阻之间电位的电压作为所述第一参考电压。

可选的,所述控制模块在调节所述第一mos管的源极与漏极之间的电流时,具体用于:调节所述第一参考电压;

所述控制模块在调节所述第一参考电压时,具体用于调节以下至少之一:所述参考电阻的阻值、所述第二电流源的电流,以及所述第二电流源与所述参考电阻之间电位的电压;

所述控制模块在调节所述第一参考电压时,具体用于调节以下至少之一:所述参考电阻的阻值、所述第二电流源的电流,以及所述第二电流源与所述参考电阻之间电位的电压。

可选的,所述主通道mos管与所述第一mos管均为pmos,所述所述执行侧电源为所述第一电源,所述第一mos管的漏极直接或间接接地,所述主通道mos管的第一端为所述主通道mos管的源极,所述主通道mos管的第二端为所述主通道mos管的漏极。

可选的,所述主通道mos管与所述第一mos管均为nmos,所述主通道mos管的第一端为所述主通道mos管的漏极,所述主通道mos管的第二端为所述主通道mos管的源极,所述第一mos管的漏极连接所述执行侧电源,所述第一mos管的源极直接或间接连接至地。

可选的,所述执行模块还包括栅源电压复制单元;

所述栅源电压复制单元的第一侧的两端分别连接所述第一mos管的源极与栅极,所述栅源电压复制单元的第二侧的两端电压与所述主通道mos管的栅源电压保持一致;

所述栅源电压复制单元被配置为其第一侧的两端电压与第二侧的两端电压能够保持一致,以使得所述第一mos管的栅源电压与所述主通道mos管的栅源电压保持一致。

可选的,所述检测模块还包括第二保持单元;

所述第二保持单元用于控制所述第二mos管的第二端与所述主通道mos管的第二端的电压保持一致。

可选的,所述第三mos管串联于所述第二mos管的第二端与所述检测电阻之间或所述检测电阻与地之间,所述第二运算放大器的两个输入端分别连接所述第二mos管的第二端与所述主通道mos管的第二端;所述第二运算放大器的输出端连接所述第三mos管的栅极,以通过对所述第三mos管的控制使得所述第二mos管的第二端与所述主通道mos管的第二端的电压保持一致。

可选的,所述控制模块在根据所述压降信息,调节所述第一mos管的源极与漏极之间的电流,以调节所述第一mos管的源漏电压,使得所述主通道mos管的栅源电压发生相应变化,所述n个主通道mos管所形成的阻抗随之被调节时,具体用于:

根据所述压降信息,确定所述负载的电流;

根据所述负载的电流所处的当前电流范围,以及不同电流范围与所述主通道mos管的不同阻抗的对应关系,调节所述第一mos管的源极与漏极之间的电流,以使得所述主通道mos管的阻抗处于所述当前电流范围所对应的阻抗;

在所述对应关系中,满足以下至少之一:

其中过流保护电流范围对应的所述主通道mos管的阻抗为所述主通道mos管关断时的阻抗,过流保护电流范围指大于过流保护点的电流范围;

针对于其中的至少部分电流范围,所述电流范围的下限值越小,对应的所述主通道mos管的阻抗越大;

针对于其中的至少部分电流范围,所述电流范围的上限值越小,对应的所述主通道mos管的阻抗越大。

根据本发明的第二方面,提供了一种电子设备,包括第一方面及其可选方案涉及的通道开关阻抗可调节的电源电路。

本发明提供的通道开关阻抗可调节的电源电路与电子设备中,由于参数相同的第二mos管与主通道mos管的源漏电压被配置为是相同的,且栅极是连接在一起的,进而,可保障检测电阻的电压能够与负载的电流相匹配,从而便于在未将检流电阻串联于主通路的情况下实现负载电流的确定,可见,本发明可避免将检流电阻设置于主通道,从而有效降低主通道的热损耗。

同时,由于参数相同的第一mos管与主通道mos管的栅源电压被配置为是相同的,控制模块对第一mos管的源漏电流的调节,可实现第一mos管阻抗的调节,进而,可对n个主通道mos管所形成阻抗进行调节,通过对主通道阻抗的调节,可满足多样的电路需求,例如实现主通道的关断、阻抗变大、变小等等,进而,基于主通道阻抗调节的机制,避免了因采用固定阻值的检流电阻而无法在电流较小时进行准确检测,从而便于提高电流检测精度。进一步的,基于主通道阻抗调节的机制,本发明可选方案除了可实现过流时的关断控制,也可用于实现主通道热损耗的有效控制,从而便于达到较低的热损耗,还可便于将主通道mos管的电压保持在一个合理的范围,从而达到较佳的电流检测精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例中通道开关阻抗可调节的电源电路的构造示意图一;

图2是本发明一实施例中通道开关阻抗可调节的电源电路的构造示意图二;

图3是本发明一实施例中通道开关阻抗可调节的电源电路的构造示意图三;

图4是本发明一实施例中通道开关阻抗可调节的电源电路的构造示意图四;

图5是本发明一实施例中通道开关阻抗可调节的电源电路的构造示意图五;

图6是本发明一实施例中通道开关阻抗可调节的电源电路的构造示意图六;

图7是本发明一实施例中通道开关阻抗可调节的电源电路的构造示意图七;

图8是本发明一实施例中通道开关阻抗可调节的电源电路的电路示意图一;

图9是本发明一实施例中通道开关阻抗可调节的电源电路的电路示意图二。

附图标记说明:

1-主通道mos管;

2-控制模块;

3-执行模块;

31-第一mos管;

32-第一电流源;

33-第一保持单元;

331-第二电流源;

34-栅源电压复制单元;

4-检测模块;

41-第二mos管;

42-第二保持单元;

421-第三mos管;

rload-负载;

rdet-检测电阻;

rref-参考电阻;

amp1-第一运算放大器;

amp2-第二运算放大器;

pr-第一mos管;

pc-第二mos管;

p1,……,pn-主通道mos管;

pd-第三mos管;

nr-第一mos管;

nc-第二mos管;

n1,……,nn-主通道mos管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合,对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1是本发明一实施例中通道开关阻抗可调节的电源电路的构造示意图一。

请参考图1,通道开关阻抗可调节的电源电路,包括:n个主通道mos管1、控制模块2、执行模块3与检测模块4,其中的n为大于或等于1的整数;所述执行模块3包括第一mos管31;所述检测模块4包括检测电阻rload与第二mos管41。

其中的主通道,也可表征为开关通道、主开关通道、主电流通道、主电流开关通道等等,其可理解为是电源至负载之间的通道。

所述第二mos管41的第一端与所述主通道mos管1的第一端均连接第一电源vin,进而,第二mos管41的第一端与主通道mos管1的第一端的电压可以是相同的,所述主通道mos管1的第二端经负载rload连接地,所述第二mos管41的第二端直接或间接经所述检测电阻rdet连接地。

所述第一mos管31直接或间接连接于执行侧电源vdd与地之间,所述执行侧电源vdd可以为所述第一电源vin,也可以为与所述第一电源vin不同的第二电源。

其中的第一mos管31可以采用pmos,也可采用nmos;

其中主通道mos管1采用pmos时,主通道mos管1的第一端可以是源极,对应的,主通道mos管1的第二端可以是漏极,第二mos管41的第一端为源极,第二mos管41的第二端为漏极;

其中主通道mos管1采用nmos时,主通道mos管1的第一端可以是漏极,对应的,主通道mos管1的第二端可以是源极,第二mos管41的第一端为漏极,第二mos管41的第二端为源极。

此外,以上所涉及的mos管除了采用pmos、nmos之外,还可采用氮化镓或氮化硅工艺做成的其他类似功能的开关管。

不论采用何种类型,本发明实施例所涉及的mos管满足以下:

所述第二mos管41的栅极与所述主通道mos管1的栅极连接至同一电路位置,进而,两者者的栅极电位(或可理解为栅极与地之间的电压)是相同的,所述第一mos管31的栅极电位也可以与之相同,例如直接或间接连接在一起;以及:

所述主通道mos管1的栅源电压与所述第一mos管31的栅源电压被配置为保持一致,所述主通道mos管1的源漏电压与所述第二mos管41的源漏电压保持一致。

其中的栅源电压可理解为对应mos管的栅极与源极之间的电压,其中的源漏电压可理解为对应的mos管的源极与漏极之间的电压。

此外,第一mos管31与第二mos管41的数量可以为一个,也可以为多个,若第一mos管31数量为多个,则多个第一mos管31可以是互相并联的;若第二mos管41数量为多个,则多个第二mos管41可以是互相并联的。

本领域任意改进的或现有的能够使得电路电压保持一致的方案,均不脱离本发明实施例的描述,例如,对应的电位节点可以接入同一电路单元从而在该电路单元(例如后文所涉及的第二保持单元)的控制下保持一致,再例如,对应的电位节点可互相连接从而使得电压保持一致。

本发明实施例中,所述主通道mos管1、所述第一mos管31与所述第二mos管41的参数是相同的;其中的mos管参数相同,进而,在栅源电压相同的情况下,其所形成的阻抗(源漏间的阻抗)是相同的。

所述控制模块2连接所述检测电阻rdet,具体可连接至检测电阻rdet的未接地的一端,同时,本发明实施例也不排除检测电阻rdet的两端均连接至控制模块2的方案。

以上方案中,可保障检测电阻的电压能够与负载的电流相匹配,进而,可便于在未将检流电阻串联于主通路的情况下实现负载电流的确定,可见,本发明可避免将检流电阻设置于主通道,从而有效降低主通道的热损耗。

本发明实施例中,所述控制模块2用于:

检测所述检测电阻两端的压降信息;所述压降信息能够表征所述负载的电流;

根据所述压降信息,调节所述第一mos管的源极与漏极之间的电流,以调节所述第一mos管的源漏电压,使得所述主通道mos管的栅源电压发生相应变化,所述n个主通道mos管所形成的阻抗随之被调节,也可理解为:通过第一mos管源漏电流的调节,也就调节了所述第一mos管的源漏(或漏源)极之间的电压,进而导致了所述主通道的栅源电压的变化从而达到了调节所述n个主通道mos管所形成的阻抗目的。

由于参数相同的第一mos管与主通道mos管的栅源电压被配置为是相同的,控制模块对第一mos管的源漏电流的调节,可实现第一mos管阻抗的调节,进而,可对n个主通道mos管所形成阻抗进行调节,通过对主通道阻抗的调节,可满足多样的电路需求,例如实现主通道的关断、阻抗变大、变小等等,进而,基于主通道阻抗调节的机制,避免了因采用固定阻值的检流电阻而无法在电流较小时进行准确检测,从而便于提高电流检测精度。进一步的,基于主通道阻抗调节的机制,本发明可选方案除了可实现过流时的关断控制,也可用于实现主通道热损耗的有效控制,从而便于达到较低的热损耗,还可便于将主通道mos管的电压保持在一个合理的范围,从而达到较佳的电流检测精度。

具体的,控制模块2在根据所述压降信息,调节所述第一mos管的源极与漏极之间的电流,以调节所述第一mos管的源漏电压,使得所述主通道mos管的栅源电压发生相应变化,所述n个主通道mos管所形成的阻抗随之被调节时,具体用于:

根据所述压降信息,确定所述负载的电流;

根据所述负载的电流所处的当前电流范围,以及不同电流范围与所述主通道mos管的不同阻抗的对应关系,调节所述第一mos管的源极与漏极之间的电流,以使得所述主通道mos管的阻抗处于所述当前电流范围所对应的阻抗;

一种举例中,针对于其中的至少部分对应关系,所述电流范围的下限值越小,对应的所述主通道mos管的阻抗越大,和/或:所述电流范围的上限值越小,对应的所述主通道mos管的阻抗越大。

该至少部分对应关系可例如是排除了后文所涉及的过流保护电流范围的其他电流范围,其中,该至少部分对应关系中的上限值、下限值可远小于过流保护点。

可见,在该控制过程中,针对于不同的负载电流,可使得阻抗能够与负载电流匹配,从而将主通道中主通道mos管的电压可处于合适的范围内,避免了因采用固定阻值的检流电阻而无法在电流较小时进行准确检测。

一种举例中,各电流范围可例如包括1-10a的第一电流范围、0.1-1a的第二电流范围与0.010-0.1a的第三电流范围;

与第一电流范围(1-10a)对应的主通道mos管的阻抗可例如为10mω;

与第二电流范围(0.1-1a)对应的主通道mos管的阻抗可例如为100mω;

与第三电流范围(0.01-0.1a)对应的主通道mos管的阻抗可例如为1ω。

可见,在以上举例中,各电流范围上限值之间的比值,与对应阻抗的比值是相同的,各电流范围下限值之间的比值,与对应阻抗的比值是相同的。

一种举例中,电流范围可包括过流保护点所对应的过流保护电流范围(例如大于过流保护点的电流范围),该过流保护电流范围所对应的阻抗可理解为主通道mos管关断时的阻抗。

具体举例中,可采用以上部分或全部的电流范围,也可采用或结合其他任意的电流范围而不限于以上举例。

具体的,若结合以上所举例的电流范围,则:若负载电流特别大时,即出现负载电流超过过流保护点时,可以关断主通道,使得主通道mos管的阻抗为极大;若负载电流很大,但不超过过流保护点时,可通过对第一mos管的控制使其阻抗为极小,使得系统在开关通道上的压降极小,以便降低热损耗。在负载电流逐步变小时,可以通过调整第一mos管使得主通道mos管的阻抗逐步变大,以便主通道mos管得到的电压值保持在一个合理的范围,以便确保负载电流的检测精度。

相较而言,现有部分技术中,例如在某些小容量电池的直流快充控制,或者某些用电设备的插入或拔出检测应用中需要根据实时的电流判断,如果检测不准有可能导致控制不良或检测误判,就算是大一些的电流的测量应用中,目前方法也做不到像能多级调整检流阻抗的方法那样更好地提升电流测量精度。

图2是本发明一实施例中通道开关阻抗可调节的电源电路的构造示意图二;图3是本发明一实施例中通道开关阻抗可调节的电源电路的构造示意图三;图4是本发明一实施例中通道开关阻抗可调节的电源电路的构造示意图四。

其中一种实施方式中,请参考图2和图3,所述执行模块3还包括第一保持单元32;所述第一保持单元32还连接于所述第一mos管31的漏极,所述第一保持单元32用于:控制所述第一mos管31的漏极保持在第一参考电压。

其中的第一保持单元32,可以为任意现有的或改进的可对第一mos管31的漏极电压进行维持的电路单元。

针对于其中的第一参考电压,可以为任意预先设置或可调整的电压。

可见,为了能够对第一mos管31的电流进行控制,一种方案中,可直接调节其所处线路的电流,另一方案中,也可通过调节线路中某位置的电压从而使得电流受控发生变化,例如:由于第一mos管的源漏阻抗与其电流与电压均相关,进而,通过对该第一参考电压的变化调节,也可调节所述第一mos管31的源极与漏极之间的电流,即:所述控制模块在调节所述第一mos管的源极与漏极之间的电流时,具体用于:调节所述第一参考电压。其他举例中,也可调节线路中其他位置的电压来实现。

其中一种实施方式中,为了能直接调节所处线路的电流,请参考图3,所述第一保持单元3包括第一电流源33。

所述第一电流源33与所述第一mos管31串联后连接于所述执行侧电源vdd与地之间,且所述第一电流源33连接所述第一mos管31的漏极,所述第一电流源的控制端还连接所述控制模块2。

基于以上电路构造,所述控制模块2在调节所述第一mos管31的源极与漏极之间的电流时,具体用于:调节所述第一电流源33的电流。

其中,根据第一mos管31的类型不同,第一电流源33的连接位置可以做出相应变化,例如:第一mos管31采用pmos时,第一电流源可连接于第一mos管31的漏极与地之间;第一mos管31采用nmos时,第一电流源可理解于第一mos管31的漏极与执行侧电源vdd之间。此外,在该线路中,还可串联或并联其他器件,只要第一电流源33的电流变化能够使得第一mos管31的阻抗发生变化,就不脱离以上方案的范围。

请参考图4与图5,其中一种实施方式中,所述第一保持单元32包括第一运算放大器amp1,所述第一运算放大器amp1的第一输入端连接所述第一mos管31的漏极,所述第一运算放大器amp1的第二输入端接入所述第一参考电压;所述第一运算放大器amp1的输出端连接所述第一mos管31的栅极,以通过对所述第一mos管31的控制使得所述第一mos管漏极的电压保持在所述第一参考电压。

其中,第一运算放大器amp1的第一输入端可例如是正相端,第二输入端可例如是反相端,其他举例中,该第一输入端也可以是反相端,该第二输入端也可以是正相端。

具体实施过程中,请参考图4,所述第一保持单元33还包括第二电流源321与参考电阻rref,所述第二电流源321与所述参考电阻rref串联后连接于所述执行侧电源与地之间,所述第一运算放大器amp1的第二输入端连接于所述第二电流源321与所述参考电阻rref之间,以采集所述第二电流源321与所述参考电阻rref之间的电压作为所述第一参考电压。

所述控制模块2在调节所述第一参考电压时,具体用于调节以下至少之一:

所述参考电阻rref的阻值;

所述第二电流源321的电流;

所述第二电流源321与所述参考电阻32之间电位的电压(即该电位与地之间的电压)。

可见,以上方案是利用第二电流源321与参考电阻rref的分压来提供第一参考电压的,进而,基于图4所示的电路,可采用以上任意之一方式来调节第一参考电压。

在其他实施方式中,若采用其他方式来提供第一参考电压,则调节第一参考电压的方式也可以发生相应的变化,例如:若采用两个或多个电阻的分压来提供第一参考电压,则:也可调节任意之一用于分压的任意至少之一电阻的阻值或电压来调节第一参考电压。

不论采用何种方式来提供第一参考电压,也不论采用何种方式来调节第一参考电压,又或是否调节第一参考电压,均不脱离本发明实施例的描述。

此外,以上提供第一参考电压的方式可用于第一mos管31采用pmos的方案,也可应用于第一mos管31采用nmos的方案。

其中一种实施方式中,为了能够使得第一mos管31的栅源电压与主通道mos管1的栅源电压保持一致,可将对应的栅极和/或源极连接在一起。进而,在第一mos管31的栅极与主通道mos管1的栅极连接在一起的情况下。

一种具体的方案中,可将第一mos管31的源极与主通道mos管1的源极连接在一起,从而使得两者的栅源电压保持一致。

以第一mos管31与主通道mos管1均采用pmos为例,执行侧电源vdd可以为第一电源,所述第一mos管31的漏极直接或间接接地(例如经第一电流源接地),所述主通道mos管1的第一端为所述主通道mos管1的源极,所述主通道mos管1的第二端为所述主通道mos管1的漏极。

在第一mos管31与主通道mos管1均采用nmos的情况下,也可通过将第一mos管31的源极与主通道mos管1的源极连接在一起,从而使得两者的栅源电压保持一致。另一具体的方案中,可采用后文图5所示的构造来使得第一mos管31的栅源电压与主通道mos管1的栅源电压保持一致。

图5是本发明一实施例中通道开关阻抗可调节的电源电路的构造示意图五。

请参考图5,所述执行模块3还包括栅源电压复制单元34。其中的栅源电压复制单元34也可被表征为:vgscopy。

所述栅源电压复制单元34的第一侧的两端分别连接所述第一mos管31的源极与栅极,所述栅源电压复制单元34的第二侧的两端电压与所述主通道mos管的栅源电压保持一致;具体的,可以通过直接连接的方式连接在一起,也可以利用复位单元(例如后文所涉及的第二复位单元)来实现。

所述栅源电压复制单元34被配置为其第一侧的两端电压与第二侧的两端电压能够保持一致,以使得所述第一mos管31的栅源电压与所述主通道mos管1的栅源电压保持一致。

以上栅源电压复制单元34,可以为任意已有的或改进的可使得第一侧的两端电压差与第二侧的两端电压差保持一致的电路单元。

可见,不论采用何种方式使得第一mos管31与主通道mos管1的远山电压保持一致,均不脱离本发明实施例的范围。

图6是本发明一实施例中通道开关阻抗可调节的电源电路的构造示意图六;图7是本发明一实施例中通道开关阻抗可调节的电源电路的构造示意图七。

请参考图6,所述检测模块4还包括第二保持单元42。

所述第二保持单元42用于控制所述第二mos管41的第二端与所述主通道mos管1的第二端的电压保持一致。

其中的第二保持单元42可以采用与第一保持单元32相类似的电路构造,也可以采用与之不同的其他电路构造。

具体的,请参考图7,所述第二保持单元42包括第二运算放大器amp2与第三mos管421。

第三mos管421采用pmos时,所述第三mos管421串联于所述第二mos管41的第二端与所述检测电阻rdet之间;第三mos管421采用nmos时,所述第三mos管421串联于所述检测电阻rdet与地之间。

所述第二运算放大器amp2的两个输入端分别连接所述第二mos管41的第二端与所述主通道mos管的第二端;所述第二运算放大器amp2的输出端连接所述第三mos管421的栅极,以通过对所述第三mos管421的控制使得所述第二mos管41的第二端与所述主通道mos管1的第二端的电压保持一致。

同时,当第一mos管采用nmos时,将图7所示电路构造与图5所示电路构造相结合,则:栅源电压复制单元34第二侧还连接至第二mos管41的栅极与第二端,进而,第二保持单元通过42保持第二mos管41的第二端电压与主通道mos管1的第二端电压一致时,也可使得主通道mos管1的栅极与第二端之间的电压与栅源电压复制单元34第二侧两端之间电压保持一致,进而,可使得第一mos管31的栅源电压、主通道mos管1的栅源电压,以及第二mos管41的栅源电压均保持一致。

此外,第三mos管421可以采用pmos,也可采用nmos,对应的,采用不同mos管时,相对于第二运算放大器两个输入端的连接位置可以是相反的。

结合以上所涉及的方案,可形成主通道mos管、第一mos管与第二mos管采用pmos的一种具体方案(如后文图8所示),以及主通道mos管、第一mos管与第二mos管采用pmos的一种另一种具体方案(如后文图9所示)。

图8是本发明一实施例中通道开关阻抗可调节的电源电路的电路示意图一;图9是本发明一实施例中通道开关阻抗可调节的电源电路的电路示意图二。

针对于其中的物理量:

负载的电流可表征为i0,检测电阻rdet的电流可表征为i1,第一运算放大器amp1的输出电压可表征为out1,第二运算放大器amp2的输出电压可表征为out2;第二电流源321的电流可表征为iref,第一电流源33的电流可表征为i2;第一mos管的源漏阻抗表征为rds2,第二mos管的源漏阻抗表征为rds1,主通道mos管的源漏阻抗表征为rds,n个主通道mos管并联后的阻抗表征为rds0,第一mos管的漏极电压表征为vd2,第二mos管的漏极电压表征为vd1,主通道mos管的漏极电压表征为vd0。同时,参考电阻rref、检测电阻rdet、负载rload的标号也可表征其阻值。

请参考图8,主通道mos管、第一mos管与第二mos管采用pmos,故而,其中的第一mos管可表征为pr,第二mos管可表征为pc,主通道mos管可表征为p1,……,pn,第三mos管可表征为pd。

主通道mos管p1到pn(即n个相同的pmos)并联构成主电流通道,主电流通道阻抗设为rds0,n是大于或等于1的整数,则有:

rds0=rds/n。

由于第一mos管pr与上述pmos管相同,则:

rds2=rds=n*rds0。

其中的电流为i2的第一电流源,电流为iref的第二电流源,电阻rref以及第一运算放大器amp1组合在一起可构成调节主电流通道开关阻抗rds0的执行模块4的大致电路。

控制模块2可以根据得到的检测电阻rdet的电压vdet进行判断运算,然后对第一电流源的电流i2进行调节,在图8中,利用所标注的adjusti2的箭头指示线来表示控制模块可以调节第一电流源。

根据运算放大器电路的工作特性,电路调节平衡后有:vd2=vref,又因为vd2=vin-i2*rds2,vref=vin-iref*rref,所以有:

i2*rds2=iref*rref。

考虑到第一运算放大器amp1的输出电压out1驱动第一mos管pr的栅极,也同时驱动了n个并联的主通道mos管p1到pn中的每一个的栅极,而这些pmos的源端(source端)又都连接在第一电源vin上,同时,确保图8中的第一mos管pr和主电流通道的n个pmos都做成参数一致,则有rds2=n*rds0,结合等式i2*rds2=iref*rref,可以得到:

rds0=iref*rref/(i2*n)。

为了简单起见,在设计中,n可以选择合适的值后固定不变,参考电阻rref和第二电流源的电流iref也可以选择合适的值后固定不变,则控制模块可通过调节i2来调节rds0,即:实现了对主电流开关通道阻抗的调整。

针对于检测模块4,控制模块2可以根据图8中vdet的电压大小来决定怎么调节i2的值。

图8中第二mos管pc、第二运算放大器amp2、第三mos管pd以及并联的主通道mos管p1到pn构建成了镜像电路,根据第二运算放大器amp2的工作特性,电路稳定工作时有vd0=vd1,而第二mos管pc的源漏极电压为vin-vd1记为vsd1,p1到pn的源漏极电压都是vin-vd0记为vsd0,则可得vsd0=vin-vd0=vsd1=vin-vd1,即两者的源漏电压相等,而两者的栅源极电压vgs都是out1-vin,同时,确保图二中的pmos管pc和主电流通道的n个pmos管做成参数一致,则两者相同栅源电压情况下,rds1=rds,rds0=rds/n,即有:

rds1=n*rds0。

结合两者的源漏极电压相等,即vsd1=vsd0,且:vsd0=i0*rds0,vsd1=i1*rds1;

故可得i0=n*i1;

又因vdet=i1*rdet(其中rdet可以选择合适的阻值固定不变),可得:

i0=n*vdet/rdet。

所以,控制模块2检测到vdet后即可通过等式i0=n*vdet/rdet获知主电流通道的电流值,即i0。

可见,结合:rds0=iref*rref/(i2*n)和i0=n*vdet/rdet,控制模块2可根据得到的i0的大小去调节i2的大小,其中,i0到i2的转换或判断逻辑可以按实际需要确定,进而可以实现对主电流开关通道阻抗rds0的调整。

一种举例中,i0为1~10a时,可调节i2为某一值使得rds0=10mω,i0为0.1-1a时,可调节i2某一值使得rds0=100mω,i0为0.01-0.1a时,可调节i2某一值使得rds0=1ω,诸如此类,根据合理需要,主电流通道开关阻抗rds0可以根据当时所通过的电流值i0做合适的调整,以便正常检流工作时使vsd0始终处于合适的电压值范围内,进而提升电流i0在更大工作范围的检测精度。

请参考图9,主通道mos管、第一mos管与第二mos管采用nmos,其中的第一mos管可表征为nr,第二mos管可表征为nc,主通道mos管可表征为n1,……,nn,第三mos管采用pmos的话,依旧可表征为pd,若采用nmos的话,也可表征为nd。

请参考图9,其电路构造的大部分内容均可参照于图8,并综合考量pmos与nmos之间的区别而理解。故而,以下着重强调图9相较于图8的区别。

考虑到nmos栅极驱动的特性,图9增加了栅源电压复制单元34,以便确保第一mos管nr的栅源极驱动电压即vgs和第二mos管nc以及主通道mos管n1到nn的栅源驱动电压能保持一致。图9中第一运算放大器amp1的反相端的第一参考电压不再由图二所示的第二电流源和参考电阻rref所组成的电路来提供,而是直接由电压源vref来提供,当然,其他举例中,也可采用第二电流源和参考电阻rref所组成的电路来提供。

在图9所示电路中,由于rds2=rds1=n*rds0;i0=n*i1,又有vref=i2*rds2,故而:rds0=vref/(i2*n)。

另由于vdet=i1*rdet、i0=n*vdet/rdet,则,控制模块2可以根据测得的vdet、以及事先确定的n和rdet,即可得到i0,根据i0的电流大小,做出合适的决定控制i2的调节,使得rds0的变化以满足应用需求,例如:

i0特别大时,即出现i0超过过流保护点时,可以关断主电流通道,使得rds0为极大,如i0很大,但不超过过流保护点时,可以调整i2,使得rds0为极小,系统在开关通道上的压降极小,以便降低热损耗。如果i0逐步变小,可以通过调整i2使得rds0逐步变大,以便i0*rds0得到的电压值保持在一个合理的范围,以便确保i0电流的检测精度。

可见,以上方案中:

通过调节主电流开关通道阻抗的执行模块,即通过构建一个和主电流开关通道的每一个mos管相同mos管,且确保这个mos管和主电流开关通道的mos始终采用相同的栅源驱动电压(vgs);

通过对第一电流源(即电流为i2的电流源)的调节从而达到调节主电流开关通道mos管的栅源驱动电压的电路,通过此电路进而实现对主电流开关通道阻抗的调节。

最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各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:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

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