用于DC-DC变换器的电感电流检测电路及DC-DC变换器的制作方法

本公开的实施例涉及集成电路，具体地，涉及用于dc-dc变换器的电感电流检测电路及dc-dc变换器。

背景技术：

1、dc-dc(直流-直流)变换器因高效率和低功耗的优势被广泛用作各种电子设备的电源。以同步降压变换器(buck)为例，在轻负载情况下，当负载电流降低至低于电感电流时，会出现电感电流倒灌现象。过大的反向电流可能会从buck的输出储能电容器抽回能量，导致buck的输出端出现负压，从而损坏负载。为避免能量在输入电源和输出电压之间反复转移，需要在检测到电感电流接近零时及时断开buck的续流管，降低buck在轻载模式下的功耗。因此，期望能够精确检测dc-dc变换器的电感电流。

技术实现思路

1、本文中描述的实施例提供了一种用于dc-dc变换器的电感电流检测电路、以及dc-dc变换器。

2、根据本公开的第一方面，提供了一种用于dc-dc变换器的电感电流检测电路。该电感电流检测电路包括：开关电路、第一控制电路、第二控制电路、输出电路。其中，开关电路被配置为：在第一控制信号处于有效电平期间将dc-dc变换器的电感器的第一端处的电压传递到第一节点。电感器的第一端直接耦接dc-dc变换器的续流管的第二极。第一控制信号在续流管导通的续流期间以及紧接在续流期间之后的死区时间内处于有效电平。第一控制电路被配置为：在第二节点与第一节点之间产生等于第一增量值的电压差。第二控制电路被配置为：在第二控制信号处于有效电平期间记录与第一节点的电压正相关的历史电压，并根据历史电压在第二节点与第一节点之间产生等于第二增量值的电压差以使得第二节点与第一节点之间的电压差等于第一增量值与第二增量值之和。第二控制信号在死区时间处于有效电平。输出电路被配置为：根据第二节点的电压来生成反向电流检测信号并从电感电流检测电路的信号输出端输出反向电流检测信号。反向电流检测信号在第二节点的电压升高至翻转阈值时翻转为有效电平以用于关断续流管。

3、在本公开的一些实施例中，反向电流检测信号的有效电平为高电平。输出电路包括：第一恒流源、第一晶体管、反相器。其中，第一恒流源被配置为：输出第一恒定电流。第一晶体管的控制极耦接第二节点。第一晶体管的第一极耦接续流管的第一极。第一晶体管的第二极耦接第一恒流源的输出端和反相器的输入端。反相器的输出端耦接信号输出端。

4、在本公开的一些实施例中，反向电流检测信号的有效电平为低电平。输出电路包括：第一恒流源、第一晶体管。其中，第一恒流源被配置为：输出第一恒定电流。第一晶体管的控制极耦接第二节点。第一晶体管的第一极耦接续流管的第一极。第一晶体管的第二极耦接第一恒流源的输出端和信号输出端。

5、在本公开的一些实施例中，第一控制电路包括：第二恒流源、第二晶体管。其中，第二恒流源被配置为：输出第二恒定电流。第二恒定电流小于第一恒定电流。第二晶体管的控制极和第二极耦接第二节点和第二恒流源的输出端。第二晶体管的第一极耦接第一节点。

6、在本公开的一些实施例中，第二晶体管的尺寸与第一晶体管的尺寸相同。

7、在本公开的一些实施例中，第一控制电路包括：第二恒流源、二极管。其中，第二恒流源被配置为：输出第二恒定电流。第二恒定电流小于第一恒定电流。二极管的阳极耦接第二节点和第二恒流源的输出端。二极管的阴极耦接第一节点。

8、在本公开的一些实施例中，二极管的阈值电压与第一晶体管的阈值电压相等。

9、在本公开的一些实施例中，第二控制电路包括：第一开关、第三晶体管、电容器。其中，第一开关的受控端被提供第二控制信号。第一开关的第一端耦接第一节点。第一开关的第二端耦接电容器的第一端和第三晶体管的控制极。电容器的第二端耦接第一晶体管的第一极。第三晶体管的第一极耦接第二节点。第三晶体管的第二极耦接第一电压端。

10、在本公开的一些实施例中，第一开关是第四晶体管。第四晶体管的控制极被提供第二控制信号。第四晶体管的第一极耦接电容器的第一端和第三晶体管的控制极。第四晶体管的第二极耦接第一节点。

11、在本公开的一些实施例中，开关电路包括：第二开关。第二开关的受控端被提供第一控制信号。第二开关的第一端耦接第一节点。第二开关的第二端耦接dc-dc变换器的电感器的第一端和续流管的第二极。

12、在本公开的一些实施例中，该dc-dc变换器工作在断续开关模式(dcm)。

13、根据本公开的第二方面，提供了一种用于dc-dc变换器的电感电流检测电路。该电感电流检测电路包括：第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第一恒流源、第二恒流源、电容器、第一开关、第二开关、反相器。其中，第一恒流源被配置为：输出第一恒定电流。第一晶体管的控制极耦接第二晶体管的控制极和第二极。第一晶体管的第一极耦接dc-dc变换器的续流管的第一极。第一晶体管的第二极耦接第一恒流源的输出端和反相器的输入端。反相器的输出端耦接电感电流检测电路的信号输出端。从信号输出端输出反向电流检测信号。反向电流检测信号的有效电平用于关断续流管。第二恒流源被配置为：输出第二恒定电流。第二恒定电流小于第一恒定电流。第二晶体管的控制极耦接第二恒流源的输出端和第三晶体管的第一极。第二晶体管的第一极耦接第一开关的第一端和第二开关的第一端。第二开关的受控端被提供第一控制信号。第二开关的第二端耦接dc-dc变换器的电感器的第一端和续流管的第二极。第一控制信号在续流管导通的续流期间以及紧接在续流期间之后的死区时间内处于有效电平。第一开关的受控端被提供第二控制信号。第一开关的第二端耦接电容器的第一端和第三晶体管的控制极。第二控制信号在死区时间处于有效电平。电容器的第二端耦接第一晶体管的第一极。第三晶体管的第二极耦接第一电压端。

14、根据本公开的第三方面，提供了一种dc-dc变换器。该dc-dc变换器包括根据本公开的第一方面或第二方面所述的电感电流检测电路。

15、根据本公开的第四方面，提供了一种芯片。该芯片包括根据本公开的第三方面所述的dc-dc变换器。

16、根据本公开的第五方面，提供了一种电子设备。该电子设备包括根据本公开的第四方面所述的芯片。

技术特征：

1.一种用于dc-dc变换器的电感电流检测电路，包括：开关电路、第一控制电路、第二控制电路、输出电路，

2.根据权利要求1所述的电感电流检测电路，其中，所述反向电流检测信号的所述有效电平为高电平，所述输出电路包括：第一恒流源、第一晶体管、反相器，

3.根据权利要求1所述的电感电流检测电路，其中，所述反向电流检测信号的所述有效电平为低电平，所述输出电路包括：第一恒流源、第一晶体管，

4.根据权利要求2或3所述的电感电流检测电路，其中，所述第一控制电路包括：第二恒流源、第二晶体管，

5.根据权利要求4所述的电感电流检测电路，其中，所述第二晶体管的尺寸与所述第一晶体管的尺寸相同。

6.根据权利要求2或3所述的电感电流检测电路，其中，所述第一控制电路包括：第二恒流源、二极管，

7.根据权利要求6所述的电感电流检测电路，其中，所述二极管的阈值电压与所述第一晶体管的阈值电压相等。

8.根据权利要求2或3所述的电感电流检测电路，其中，所述第二控制电路包括：第一开关、第三晶体管、电容器，

9.一种用于dc-dc变换器的电感电流检测电路，包括：第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第一恒流源、第二恒流源、电容器、第一开关、第二开关、反相器，

10.一种dc-dc变换器，所述dc-dc变换器包括：根据权利要求1至9中任一项所述的电感电流检测电路。

技术总结
本公开的实施例提供一种用于DC‑DC变换器的电感电流检测电路及DC‑DC变换器。电感电流检测电路包括：开关电路、第一和第二控制电路、输出电路。开关电路在第一控制信号处于有效电平期间将DC‑DC变换器的电感器的第一端处的电压传递到第一节点。第一控制电路在第二与第一节点之间产生等于第一增量值的电压差。第二控制电路在第二控制信号处于有效电平期间记录与第一节点的电压正相关的历史电压，并根据历史电压在第二与第一节点之间产生等于第二增量值的电压差以使得第二与第一节点之间的电压差等于第一与第二增量值之和。输出电路根据第二节点的电压生成反向电流检测信号。反向电流检测信号在第二节点的电压升高至翻转阈值时翻转为有效电平以用于关断续流管。

技术研发人员：谭磊,成红玉
受保护的技术使用者：圣邦微电子（北京）股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25