DCDC转换器中电流采样电路的设计_图文

1、膏叶技年第卷第期转换器中电流采样电路的设计裴杰，王江燕（空军第一航空学院军械工程系，河南信阳；空军第一航空学院电子工程系，河南信阳）摘要设计了一种用于开关电源转换器的新型电流采样电路。常见的电流采样电路是通过检测采样管串联电阻上压降来得到采样电流，而该采样电路是通过检测开关管串联电感上压降来得到采样电流的。由于后者所需电阻更少，从而降低了采样电路的功耗，提高了效率；并且由于电感上压降对采样电流变化的灵敏度更高，有效地提高了采样的精度。关键词开关电源；采样电流；高精度低功耗中图分类号文献标识码文章编号（）（，；，），；在开关电源转换器工作过程中，其控制环路通常应用的反馈方式有电压反馈和电流反馈。

2、电流反馈环路工作的原理是通过检测开关管的电流，从而控制开关管的导通时间占空比，最终保持输出电压的稳定。采样开关管上电流的方法有多种，常见的方法是制作一个与开关管结构相同，但是宽长比很小的管，并且将其与一个电阻串联，通过检测电阻上的压降，就可以采样开关管上的电流。而本文重点介绍的方法是通过检测开关管串联电感上的压降来实现对开关管上电流的采样。收稿日期：一作者简介：裴杰（一），男，助教。研究方向：航空对于开关电源转换器来说，其主要组成部分为：充电开关管，续流开关管，电感和电容构成了输出滤波电路。开关管与其串联电感上的电流在开关管导通时电流大小相等，所以通过检测串联电感上电流的大小就可以得到开关管上

3、电流的变化情况，为控制开关管的通断提供依据。电路设计首先简单介绍一下通过常用方法得到采样电流的原理电路，如图所示，然后再详细分析通过检测开关管串联电感上压降得到采样电流的新型采样电路，如图所示。电流采样常用方法分析在常用电流采样方法的原理电路中，如图所电子。王江燕（一）。女，硕士，助教。研究方向：信息与信号处理。示，。为电源电压，为开关管驱动控制转换器中电流采样电路的设计信号，。为偏置电流，舾，为主开关管，鸩为采样管，鸩与肘。结构相同，但是鸩宽长比相对。很小。点为检测点，该点接人开关管的串，毕五意蒿而在放大器的输出端得到的采样电压为蚝联电感，为该点电压，表征了开关管串联电感两端的电压大小。点为

4、采样点，为采样电压，管鸭一鸠构成该采样电路的主干部分，为采样电压比较放大电路，最后输出采样电流，输出比较电压。丽西，丽瓦（丽）（）由式（）可以看出，采样电流毛与电感电流五成正比关系。因此，通过该采样电路得到的采样电流，即可以反应电感电流，的变化。新型电感电流采样方法分析在新型的电流采样电路的原理图中，如图所示，。为电源电压；。为主开关管；鸩为采样管，坞一虬与电阻，和电容。构成采样电路；为开关管驱动控制信号；如为芯片电流偏置信号；为检测点，该点接入开关管的串联电感，为该点电压，表征了开关管串联电感两端的电压大小。，即为电感电流采样输出信号。图常用电流采样电路当为高电平时，主开关管肘，截止，采样管

5、鸩也截止，电阻尺。上电流为，则圪，采样放大器电路处于平衡态，。当为低电平时，主开关管膨。导通，此时，电感电流，流过主开关管，（）删为肘。导通电阻，则在主开关管上的压降赢为。一，（）胁（）吼为鸭导通电阻，则开（）一丽而蔬（）尺（）图新型电感电流采样原理图由式（）可以看出，主开关管导通时，随着电感电流，增大，下降。由坞一坂、和恐、兄组成的采样电压放大电路开始工作，其中，：尺，。该采样电路的原理是利用电感两端电压与电感电流，。变化率成正比来实现的。】。即，采样电压放大器由于帆的负反馈作用可以用运放的虚短路来分析采样增益。由探度负反馈：。（）运放的输入端虚短路使得坞的源极和肘的源极电位相等，设为。由运

6、放的偏置电路而决定了在型中，检测点接电感后得到输出电压。当开关管导通时，电感电流不断增加，电感两端电压可以表示为流过坞的源漏电流，。和流过忆的源漏电流，。的电流相等，根据基尔霍夫定律可得：睨一稳定的，因此可以将圪近似看作定值。（）一：，：华一毛（）一一【）由于在型中，其输出电压是非常在此条件下，由式（）可以看出，端电压根据式（），式（），可得转换器中电流采样电路的设计与电感两端电压睨成线性关系，因此，即可以反映出电感电流的变化量。而在和型中，检测点接电感后直接接地，所以，当开关管导通时，点的检测电压就是电感两端电压，所以丘（），（）眦（）唧恐一（）由式（）可以看出，毛与，存在一定的正比关系，当

7、，越大时，厶越大；当越小时，毛越小，所以，可以作为采样电流反映电感电流，。的变化。由于开关管串联电感的电压对于电感电流的变化比采样管串联电阻上压降对电流的变化更敏感，因此，采样精度也更高。可以直接反映出电感电流的变化量。综上可以看出，在开关电源转换器中，开关管的串联电感接点电压可以反映出电感电流的变化量，通过检测即可得到电感电流的变化情况。在图中，当为高时，主开关管肘。结束语文中主要介绍了在开关电源转换器中和采样管鸩不导通，采样电流电路处于平衡态，。当为低时，主开关管肘，和采样管电流反馈环路中采样电流产生电路。并且对常用采样方法和新型采样方法进行了分析和比较。文中设计的电流采样电路所需电阻更少

8、，从而降低了功耗，提高了效率；并且由于电感上压降的变化灵敏度更高，从而提高了采样的精度。由此可见，新型采样电路的性能比常用的方法有了很大的改善，是一种可供参考的采样电路。参考文献坞将导通，电感电流，。流过主开关管，主开关管导通电阻为（）姗，则在主开关管上的压降。为吃一处的电压为地的栅极电压比为（）舳（）（）品。一（）帕一哪（）（）恐）（）其中，（）小（）删分别为鸩、犯的导通电阻；慨的源极电压为未。一（，）（）矗一，町（）（）一）一（）（）：，王水平，武芒，彭学愚开关电源及其展动态电子科技，（）：，：，根据采样管地源级电流厶与栅源电压的关系式田锦明，王松林，来新泉，等开关电源脉宽调制芯片的低功耗

9、设计电子科技，（）：厶：脚。罟）（一）（），：。电子科技年月日 DC/DC转换器中电流采样电路的设计作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期：被引用次数：裴杰， 王江燕， Pei Jie， Wang Jiangyan裴杰,Pei Jie(空军第一航空学院,军械工程系,河南,信阳,464000， 王江燕,WangJiangyan(空军第一航空学院,电子工程系,河南,信阳,464000电子科技ELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY2009，22(40次参考文献(6条1. Behzad Razavi Design of Analog CMOS Integrated Ci

10、rcuits 20032. 王水平. 武芒. 彭学愚 开关电源及其展动态 1996(043. Phillip E. Allen Douglas. Holberg R CMOS Analog Circuit Design 20024. 田锦明. 王松林. 来新泉 AC/DC开关电源脉宽调制芯片的低功耗设计期刊论文-电子科技 2006(065. Paul R Gray. Paul J Hurst. Stephen H Lewis Analysis and Design of Analog Integrated Circuits 20006. Franco S Design with Operational Amplifiers and Analog Integrated Circuits 1998相似文献(1条1.期刊论文 黎晓贞. 涂敏. Li Xiaozhen. Tu Min 基于UC3842开关稳压电源的设计 -电子技术2009,46(3开关电源是一种效率很高的电源变换电路,通过对Boost型开关电源作详细的数学推导后得到准确数据.该系统包括