DC/DC轉(zhuǎn)換器中的電流檢測電路設(shè)計(jì)方案

設(shè)計(jì)了一個(gè)高精度的電流檢測電路， 基于華潤上華CSMC 0. 5 um B iCMOS工藝庫， 利用Cadence Spectre軟件進(jìn)行電路仿真， 經(jīng)仿真得知所設(shè)計(jì)的電路電流取樣精度達(dá)到1 000：1, 具有很高的采樣精度。該電流檢測電路性能良好， 已經(jīng)成功應(yīng)用于一款電流模式控制DC /DC轉(zhuǎn)換器芯片的設(shè)計(jì)之中。

　　電流檢測電路是電流模式控制所必需的， 通過檢測功率開關(guān)管上的電流， 然后輸出一個(gè)電流感應(yīng)信號與斜坡補(bǔ)償信號進(jìn)行疊加并轉(zhuǎn)換成一個(gè)電壓信號， 再與誤差放大器的輸出進(jìn)行比較， 從而實(shí)現(xiàn)電流模式開關(guān)轉(zhuǎn)換器電流內(nèi)環(huán)的控制。其實(shí)現(xiàn)方法有很多種， 常見的有兩種， 一種是與功率管串聯(lián)一個(gè)電阻Rsen,另一種是與功率管并聯(lián)一個(gè)并聯(lián)檢測管復(fù)制比例電流， 并聯(lián)檢測管復(fù)制比例電流的檢測方法， 又有兩種主要的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)， 一種是采用運(yùn)放的結(jié)構(gòu)， 另一種是利用反饋的方式。如果采用運(yùn)放， 顯然會(huì)增加電路的復(fù)雜性， 而且也會(huì)增加功耗。本文根據(jù)具有反饋控制電流源的原理來設(shè)計(jì)電流檢測電路中的反饋網(wǎng)絡(luò)。

　　1 反饋控制電流源的原理

　　電路原理圖及電流源動(dòng)態(tài)特性曲線如圖1( a)、( b)所示。根據(jù)電流源的特性曲線， 偏置電路中各相關(guān)元件的電流特性只有線性與非線性電流源相結(jié)合才可能有唯一的交點(diǎn)(原點(diǎn)除外)， 這樣才能保證偏置電路有唯一穩(wěn)定的工作點(diǎn)。

　　圖1 具有反饋控制的電流源的原理圖

　　設(shè)電阻上的壓降為VR, M3 管的過驅(qū)動(dòng)電壓為△， 由M3、M4 電流相等的條件， 得到：

　　由此解出：

　　其中， VR = VGS3 - V GS4, 因此VGS的壓差決定了電阻上所形成的微電流， 即輸出電流I0 滿足的非線性關(guān)系為：

　　由此解出的輸出電流已與電源電壓無關(guān)。