摘要:针对常用电流模式的升压转换器结构,提出了一种高精度电流检测电路。该电路在保证响应速度的前提下,通过增加电路环路增益,降低误差源等方法,提高检测电路的电流检测精度。与其他结构电路相比,有结构简单,响应速度快,电流检测精度高的优点。基于Chartered的0.35μm的3.3 V/13.5 V CMOS工艺,使用Spectre仿真器,对该电路进行了仿真与验证。结果证明,在输入电压为2.5 V~5.5 V,电感电流为100 mA~500 mA,工作频率为1 MHz的情况下,能够正常稳定工作,并且电流精度高达93%。
关键词:电流模式;电流精度;电流检测
A high-accuracy current sense circuit design
LIU Man-que,YAO Ruo-he
(South China University of Technology, School
of Electronic and Information Engineering, Guangzhou, 510640 China)
Abstract: Aimed at current-mode boost converter, a high-accuracy current sense circuit is presented. The circuit has improved current sense accuracy with fast response time, by increasing the circuit loop gain, and reducing error sources. Compared with other circuits, the circuit have many advantages such as simple structure, fast response and high accuracy current sense. Based on Chartered's 0.35um process of 3.3 V/13.5 V CMOS technology, circuit simulation and verification is made with Spectre simulator. The results showed that when the input voltage is 2.5 V ~ 5.5 V, the inductor current is 100 mA ~ 500 mA, operating frequency is 1 MHz, the circuit can work correctly, and current sense accuracy can be up to 93%.
Keywords: current mode; current accuracy; current sense
1概述
近年来,随着便携式数码产品的快速发展,开关电源芯片得到广泛的应用。市场在推动开关电源芯片技术发展的同时,也对开关电源芯片的性能提出了更高要求。电压模式开关电源芯片基本上已经被淘汰,取而代之的则是电流模式的开关电源芯片。这主要是由于电流模式的开关电源芯片与电压模式相比,有补偿网络简单、瞬态响应快、易于电流保护等优点[1]。而电流模式的开关电源芯片与电压模式相比,增加了一个重要的电路模块-电流检测电路。
本文基于对各种电流检测电路优缺点的分析,提出了一种基于并联检测管方法的电流检测电路。该电流检测电路通过增大环路增益,以及降低误差源等方法,进一步提高了电流检测精度,并且不会牺牲电路响应速度。本文已基于Chartered的0.35μm的3 V/13.5 V CMOS工艺,对该检测电路进行了仿真与验证。结果证明,该电流检测电路与同类型电路相比,有着结构简单、检测精度高的优点。
2传统电流检测电路的介绍
电流检测电路模块主要用于检测电感上的电流,文献[2]提出了许多电流检测技术,包括利用串联电阻、并联检测管以及对电感的电流积分等方法检测电感电流。其中,电阻检测技术由于是用外挂电阻进行电流检测,所以精度较高,但是难以集成于芯片内部,而且消耗功率较大。滤波器检测技术检测的是平均电流,而不是实时的电感电流,则难以完成过流保护的功能。而并联检测管因其具有较高精度,较低功耗,且易于集成芯片内等优点,所以在集成电路设计中,多是采用基于这种检测技术的电流检测电路。
