用于測(cè)量傳遞給負(fù)載的平均電感器電流的設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本公開涉及一種電路，包括電流感測(cè)電路，所述電流感測(cè)電路被配置成用于生成感測(cè)電流，所述感測(cè)電流與響應(yīng)于脈寬調(diào)制(PWM)控制信號(hào)而流過電感器的電感器電流相對(duì)應(yīng)；以及平均電路，所述平均電路在所述PWM控制信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)PWM周期內(nèi)運(yùn)行以在一個(gè)或多個(gè)PWM周期的各階段中處理所述感測(cè)電流，從而生成指示流過所述電感器的平均電流的輸出信號(hào)。
【專利說明】
用于測(cè)量傳遞給負(fù)載的平均電感器電流的設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及電流感測(cè)，并且具體而言，涉及通過電感電路來測(cè)量傳遞給負(fù)載的平均電流。
【背景技術(shù)】
[0002]參照?qǐng)D1，該圖示出了基本開關(guān)調(diào)節(jié)器電路10的電路圖。該電路包括具有第一(更正)節(jié)點(diǎn)14和第二(更負(fù)或接地)節(jié)點(diǎn)16的電源電壓12。晶體管開關(guān)18(在本示例中，η溝道MOSFET器件)具有耦接在節(jié)點(diǎn)14與中間節(jié)點(diǎn)20之間的電流傳導(dǎo)路徑(源極-漏極路徑)。晶體管開關(guān)18的控制端子(柵極)接收由控制電路22生成的脈寬調(diào)制(P麗)控制信號(hào)。二極管24連接在中間節(jié)點(diǎn)20與接地節(jié)點(diǎn)16之間(其中陽極端子耦接至節(jié)點(diǎn)16并且陰極端子耦接至節(jié)點(diǎn)20)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解的是，如果需要的話，二極管24可以改為由晶體管開關(guān)(如η溝道MOSFET器件)代替，該晶體管開關(guān)由Pmi控制信號(hào)的適當(dāng)階段控制。電感器26耦接在中間節(jié)點(diǎn)20與輸出節(jié)點(diǎn)28之間。電流感測(cè)電路30可以用于感測(cè)在電感器26中流動(dòng)的電流，其中感測(cè)電流由控制電路22用來生成PWM信號(hào)以調(diào)節(jié)輸出。電壓感測(cè)電路32可以用于感測(cè)輸出處的電壓，其中感測(cè)電壓由控制電路22用來生成PWM信號(hào)以調(diào)節(jié)輸出。電容器34與負(fù)載36并聯(lián)耦接在輸出節(jié)點(diǎn)28與節(jié)點(diǎn)16之間。PffM信號(hào)具有固定的頻率，但是具有由控制電路22設(shè)置的可變占空比。
[0003]圖2中示出了P麗信號(hào)的一般配置。在P麗信號(hào)的P麗周期的第一階段40期間，晶體管開關(guān)18接通并且電流從電源電壓12流過電感器26以對(duì)電容器34充電。在這個(gè)階段40期間，經(jīng)過電感器26的電流增加。在PWM周期的第二階段42期間，晶體管開關(guān)18關(guān)斷并且電源電壓12從電感器26斷開。二極管24變?yōu)檎蚱貌⑶译姼衅麟娏髁鬟^負(fù)載26。在這個(gè)階段42期間，經(jīng)過電感器26的電流減小。圖3中示出了電感器電流的電流流動(dòng)波形。
[0004]在某些情況下，對(duì)流過電感器的平均電流(Iav)的測(cè)量是要知道的重要的運(yùn)行特點(diǎn)。本領(lǐng)域中所需要的是一種用于測(cè)量平均電感器電流的電路和方法。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]根據(jù)本公開的一個(gè)方面，提供一種電路，包括:電流感測(cè)電路，所述電流感測(cè)電路被配置成用于生成感測(cè)電流，所述感測(cè)電流與響應(yīng)于脈寬調(diào)制(PWM)控制信號(hào)而流過電感器的電感器電流相對(duì)應(yīng)；以及平均電路，所述平均電路在所述PWM控制信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)PWM周期內(nèi)運(yùn)行以在一個(gè)或多個(gè)PWM周期的各階段中處理所述感測(cè)電流，從而生成指示流過所述電感器的平均電流的輸出信號(hào)。
[0006]可選地，所述電感器電流具有與所述HVM周期中的一個(gè)或多個(gè)周期的一個(gè)階段相關(guān)聯(lián)的最大電流和與所述PWM周期中的一個(gè)或多個(gè)周期的另一階段相關(guān)聯(lián)的最小電流，所述平均電路在所述一個(gè)階段期間處理所述感測(cè)電流以獲得第一值并且在所述另一階段期間處理所述感測(cè)電流以獲得第二值，所述第一值和所述第二值用于生成所述輸出信號(hào)。
[0007]可選地，所述平均電路包括:電容器，所述電容器在所述一個(gè)階段期間由所述感測(cè)電流充電，所述第一值包括充電電壓，所述電容器在所述另一階段期間放出電流，所述電流具有的幅度是所述感測(cè)電流的幅度的整數(shù)倍，所述第二值包括放電電壓；電阻器，所述感測(cè)電流流過所述電阻器以生成電壓；以及取樣保持電路，所述取樣保持電路由所述放電電壓觸發(fā)以對(duì)所述電壓取樣并且生成指示流過所述電感器的平均電流的所述輸出信號(hào)。
[0008]可選地，所述整數(shù)倍是2。
[0009]可選地，所述平均電路進(jìn)一步包括比較電路，所述比較電路被配置成用于將所述放電電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較并且響應(yīng)于所述比較而生成用于觸發(fā)所述取樣保持電路的觸發(fā)信號(hào)。
[0010]可選地，每個(gè)PWM周期包括第一階段和第二階段，并且其中，所述一個(gè)階段是第一PWM周期的第一階段，并且其中，所述另一階段是不同于所述第一PWM周期的第二PffM周期的第一階段。
[0011]可選地，進(jìn)一步包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路被配置成用于將所述生成的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出。
[0012]可選地，所述平均電路包括:第一電容器，所述第一電容器在所述一個(gè)階段期間由所述感測(cè)電流充電，所述第一值包括第一充電電壓;第二電容器，所述第二電容器在所述另一階段期間由所述感測(cè)電流充電，所述第二值包括第二充電電壓；電荷共享電路，所述電荷共享電路被配置成用于在所述第一電容器與所述第二電容器之間選擇性地共享電荷；以及取樣保持電路，所述取樣保持電路由電荷共享觸發(fā)以對(duì)所述第一電容器和所述第二電容器的共享電壓取樣并且生成指示流過所述電感器的平均電流的所述輸出信號(hào)。
[0013]可選地，所述平均電路進(jìn)一步包括:第一開關(guān)，所述第一開關(guān)響應(yīng)于所述一個(gè)階段而被選擇性地致動(dòng)，從而對(duì)所述第一電容器充電；以及第二開關(guān)，所述第二開關(guān)響應(yīng)于所述另一階段而被選擇性地致動(dòng)，從而對(duì)所述第二電容器充電。
[0014]可選地，所述第二開關(guān)響應(yīng)于所述一個(gè)階段而被進(jìn)一步選擇性地致動(dòng)。
[0015]可選地，所述平均電路進(jìn)一步包括第三開關(guān)，所述第三開關(guān)被選擇性地致動(dòng)，從而將所述第一電容器和所述第二電容器并聯(lián)連接以便共享電荷。
[0016]可選地，進(jìn)一步包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路被配置成用于將所述生成的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出。
[0017]可選地，所述平均電路包括:電阻器，所述感測(cè)電流流過所述電阻器以生成與電感器電流相對(duì)應(yīng)的電壓；以及取樣保持電路，所述取樣保持電路響應(yīng)于和電感器電流相對(duì)應(yīng)的所述電壓而被觸發(fā)以對(duì)生成的平均電壓取樣并且生成指示流過所述電感器的平均電流的所述輸出信號(hào)。
[0018]可選地，進(jìn)一步包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路被配置成用于將所述生成的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出。
[0019]可選地，進(jìn)一步包括緩沖電路，所述緩沖電路耦接在所述電阻器與所述取樣保持電路之間以緩沖所述平均電壓。
[0020]可選地，所述平均電路進(jìn)一步包括:第一電容器，所述第一電容器由所述感測(cè)電流充電以生成與最大電感器電流相關(guān)聯(lián)的第一充電電壓;第二電容器，所述第二電容器由所述感測(cè)電流充電以生成與最大電感器電流相關(guān)聯(lián)的第二充電電壓；以及電荷共享電路，所述電荷共享電路被配置成用于在所述第一電容器與所述第二電容器之間選擇性地共享電荷并且輸出所述平均電壓。
[0021]可選地，所述平均電路進(jìn)一步包括:第一開關(guān)，所述第一開關(guān)響應(yīng)于PWM周期的第一階段而被選擇性地致動(dòng)，從而對(duì)所述第一電容器充電；以及第二開關(guān)，所述第二開關(guān)響應(yīng)于所述PffM周期的第二階段而被選擇性地致動(dòng)，從而對(duì)所述第二電容器充電。
[0022]可選地，所述第二開關(guān)響應(yīng)于所述第一階段而被進(jìn)一步選擇性地致動(dòng)。
[0023]可選地，所述平均電路進(jìn)一步包括第三開關(guān)，所述第三開關(guān)在后續(xù)PffM周期期間被選擇性地致動(dòng)，從而將所述第一電容器和所述第二電容器并聯(lián)連接以便共享電荷。
[0024]可選地，所述平均電路包括:電容器，所述電容器在第一Pmi周期的階段期間由所述感測(cè)電流充電以生成充電電壓，所述電容器在第二 PWM周期的階段期間放出電流，從而生成放電電壓，所述電流具有的幅度是所述感測(cè)電流的幅度的整數(shù)倍；以及比較電路，所述比較電路被配置成用于將所述放電電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較并且響應(yīng)于所述比較而生成用于觸發(fā)所述取樣保持電路的觸發(fā)信號(hào)。
[0025]可選地，所述整數(shù)倍是2。
【附圖說明】
[0026]為了更好地理解實(shí)施例，現(xiàn)在將僅以示例方式參照附圖，在附圖中:
[0027]圖1是基本開關(guān)調(diào)節(jié)器電路的電路圖；
[0028]圖2示出了在圖1的電路中使用的PffM控制信號(hào)波形；
[0029]圖3示出了針對(duì)圖1的電路的運(yùn)行的電感器電流波形；
[0030]圖4是用于感測(cè)平均電感器電流的電路的實(shí)施例的電路圖；
[0031]圖5示出了圖4的電路的運(yùn)行波形；
[0032]圖6是用于感測(cè)平均電感器電流的電路的實(shí)施例的電路圖；并且[0033I圖7示出了圖6的電路的運(yùn)行波形。
【具體實(shí)施方式】
[0034]現(xiàn)在參照?qǐng)D4，該圖示出了用于感測(cè)平均電感器電流的電路100的實(shí)施例的電路圖。響應(yīng)于PffM控制信號(hào)，電感器電流Iind流過電感器126。例如，這種電流可以由圖1中所示的轉(zhuǎn)換器電路10生成，或使用包括電感元件的任何其他電路來生成，在電路運(yùn)行期間可變電感器電流流過該電感元件。
[0035]電路100包括電流感測(cè)電路130，該電路被配置成用于感測(cè)電感器電流Iind并且輸出指示電感器電流Iind的電流I麵。電流感測(cè)電路130包括感測(cè)電阻器102，該感測(cè)電阻器耦接在電感器126的一個(gè)端子和輸出節(jié)點(diǎn)128之間。電阻器102具有電阻值Rii麵。電流感測(cè)電路130進(jìn)一步包括跨導(dǎo)放大器104，該跨導(dǎo)放大器具有耦接至電感器126與感測(cè)電阻器102之間的節(jié)點(diǎn)106的非反相輸入并且進(jìn)一步具有耦接至輸出節(jié)點(diǎn)128的反相輸入?？鐚?dǎo)放大器104感測(cè)跨越感測(cè)電阻器102的電壓降并且根據(jù)以下方程式將該感測(cè)電壓降轉(zhuǎn)換成輸出電流
I麵:
[0036]I?]ij= gm^ (V+-V-) =gm*Iind*Ifei，
[0037]其中:“gm”是放大器104的跨導(dǎo)值。
[0038]電容器134與負(fù)載136并聯(lián)耦接在輸出節(jié)點(diǎn)128與接地節(jié)點(diǎn)116之間。
[0039]電路100進(jìn)一步包括電路150，該電路響應(yīng)于輸出電流和PWM信號(hào)并且被配置成用于生成指示流過電感器126的平均電流的輸出信號(hào)。電路150包括第一電流源152，該電流源耦接在電源電壓Vdd與開關(guān)電路154的第一端子之間。例如，開關(guān)電路154可以包括晶體管開關(guān)(如η溝道MOSFET器件)。開關(guān)電路154的第二端子耦接至節(jié)點(diǎn)156。電路150進(jìn)一步包括第二電流源158，該電流源耦接在基準(zhǔn)電壓Vref與開關(guān)電路160的第一端子之間。例如，開關(guān)電路160可以包括晶體管開關(guān)，如η溝道MOSFET器件。開關(guān)電路160的第二端子耦接至節(jié)點(diǎn)156。感測(cè)電容器162耦接在節(jié)點(diǎn)156與接地節(jié)點(diǎn)116之間。第一電流源152被配置成用于生成第一電流II，該第一電流等于輸出電流I;*。第二電流源158被配置成用于生成第二電流12，該電流等于輸出電流1虜0的兩倍(即，2*1纖O。例如，這些電流生成可以使用本領(lǐng)域中已知的常規(guī)電流鏡電路來完成?；鶞?zhǔn)電壓Vref小于電源電壓Vdd，但是大于在接地節(jié)點(diǎn)116的接地電壓。
[0040]電路150進(jìn)一步包括比較器170，該比較器具有耦接至節(jié)點(diǎn)156的非反相輸入和耦接成用于接收基準(zhǔn)電壓Vref的反相輸入。比較器170的功能是將節(jié)點(diǎn)156處的電壓(由感測(cè)電容器162存儲(chǔ))與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較并且響應(yīng)于那項(xiàng)比較而生成觸發(fā)信號(hào)(trig)。
[0041 ]電路150還進(jìn)一步包括第三電流源176，該電流源耦接在電源電壓Vdd與中間節(jié)點(diǎn)178之間。電阻器180耦接在中間節(jié)點(diǎn)178與接地節(jié)點(diǎn)116之間。取樣保持(S/Η)電路184具有耦接至中間節(jié)點(diǎn)178的輸入。S/Η電路184的功能是響應(yīng)于觸發(fā)信號(hào)(tr i g)而對(duì)輸入處的電壓(即，中間節(jié)點(diǎn)178處的電壓)取樣并且輸出那個(gè)被取樣的電壓。模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)電路188具有耦接到S/Η電路184的輸出的輸入以及數(shù)字信號(hào)輸出。ADC電路188的功能是將S/Η電路184的輸出處的被取樣并且保持的電壓轉(zhuǎn)換成多比特?cái)?shù)字輸出信號(hào)OUT(數(shù)字)，該信號(hào)表示流過電感器126的平均電流。
[0042]例如被實(shí)現(xiàn)為數(shù)字邏輯電路的定時(shí)電路190接收PWM控制信號(hào)并且生成時(shí)鐘信號(hào)Φ I和Φ 2，這些時(shí)鐘信號(hào)分別控制開關(guān)電路154和160的致動(dòng)。
[0043]現(xiàn)在另外參照?qǐng)D5，該圖展示了電路150的運(yùn)行波形。電路150根據(jù)中間點(diǎn)測(cè)量技術(shù)運(yùn)行。電感器126中的電流具有最小值和最大值。所期望的平均電流介于最小值與最大值之間的中間。最小電流值發(fā)生在PWM控制信號(hào)的每個(gè)周期200的開始/結(jié)束。最大電流值發(fā)生在PWM周期的第一階段40的結(jié)束。最小電流值則發(fā)生在PffM周期的第二階段42的結(jié)束。
[0044]定時(shí)電路190從HVM控制信號(hào)生成時(shí)鐘信號(hào)Φ I和Φ 2。響應(yīng)于第一Pmi周期200(1)中的第一階段40的開始，定時(shí)電路190斷言時(shí)鐘信號(hào)Φ1(參考號(hào)202)并且接通開關(guān)154。第一電流源152然后從基準(zhǔn)電壓Vref開始對(duì)感測(cè)電容器162充電204。當(dāng)電容器162上的電壓上升到基準(zhǔn)電壓Vref之上時(shí)，比較器170改變狀態(tài)并且觸發(fā)信號(hào)(trig)轉(zhuǎn)變到邏輯低(參考號(hào)206)。感測(cè)電容器162的充電在第一階段40的結(jié)束處結(jié)束，并且定時(shí)電路190去斷言時(shí)鐘信號(hào)Φ1(參考號(hào)208)并且關(guān)斷開關(guān)154。在第一PWM周期200(1)的第二階段42期間，感測(cè)電容器162上的電壓被保持210。響應(yīng)于第二 PWM周期200(2)中的第一階段40的開始，例如，緊接在第一PWM周期200(1)之后，定時(shí)電路190斷言時(shí)鐘信號(hào)Φ2(參考號(hào)212)并且接通開關(guān)160。第二電流源158然后將感測(cè)電容器162放電214。然而，由于放電電流12是充電電流Il的值的兩倍(12 = 2*11)，因此放電速率將是充電速率的兩倍。感測(cè)電容器162上的電壓將相應(yīng)地在最小電流和最大電流之間的基本上中點(diǎn)處(即，在平均電流值)返回216到基準(zhǔn)電壓Vrehi感測(cè)電容器162上的電壓下降到基準(zhǔn)電壓Vref時(shí)，比較器170改變狀態(tài)并且觸發(fā)信號(hào)(trig)轉(zhuǎn)變到邏輯高(參考號(hào)218)。因而，觸發(fā)信號(hào)的邏輯高斷言與平均電感器電流正在流動(dòng)時(shí)的時(shí)間點(diǎn)基本一致。觸發(fā)信號(hào)的斷言高(即上升沿)引起S/Η電路184對(duì)中間節(jié)點(diǎn)178處的電壓取樣。節(jié)點(diǎn)178處的取樣電壓根據(jù)以下方程式指示平均電感器電流:
[0045]V(178) = IrfR(180)；
[0046]其中，在取樣時(shí)，I_j=Iav。取樣電壓由ADC電路188轉(zhuǎn)換為數(shù)字值(輸出信號(hào)OUT(數(shù)字))，該值表示流過電感器126的平均電流。實(shí)際平均電流值通過將取樣電壓的數(shù)字值除以電阻器180的電阻來計(jì)算。定時(shí)電路190在第二PffM周期200 (2)中的第一階段40的結(jié)束時(shí)取消斷言時(shí)鐘信號(hào)Φ 2(參考號(hào)220)并且關(guān)斷開關(guān)160。
[0047]可以在下一個(gè)PWM周期200中再次開始用于確定平均電感器電流的過程。替代性地，可以在再次開始該過程之前強(qiáng)制延遲一個(gè)或多個(gè)PWM周期200。
[0048]平均電流確定基本上準(zhǔn)確。然而，比較器170生成觸發(fā)信號(hào)的邏輯高斷言時(shí)的延遲引起輕微的偏移誤差，如參考號(hào)222所示。
[0049]現(xiàn)在參照?qǐng)D6，該圖示出了用于感測(cè)平均電感器電流的電路110的實(shí)施例的電路圖。響應(yīng)于PffM控制信號(hào)，電感器電流I ind流過電感器126。例如，這種電流可以由如圖1中所示的轉(zhuǎn)換器電路10生成，或使用包括電感元件的任何其他電路來生成，在電路運(yùn)行期間可變電流流過該電感元件。
[0050]電路102包括電流感測(cè)電路130，該電路被配置成用于感測(cè)電感器電流Iind并且輸出指示電感器電流Iind的電流I麵。電流感測(cè)電路130包括感測(cè)電阻器102，該感測(cè)電阻器耦接在電感器126的一個(gè)端子和輸出節(jié)點(diǎn)128之間。電阻器102具有電阻值Rii麵。電流感測(cè)電路130進(jìn)一步包括跨導(dǎo)放大器104，該跨導(dǎo)放大器具有耦接至電感器126與感測(cè)電阻器102之間的節(jié)點(diǎn)106的非反相輸入并且進(jìn)一步具有耦接至輸出節(jié)點(diǎn)128的反相輸入?？鐚?dǎo)放大器104感測(cè)跨越感測(cè)電阻器102的電壓降并且根據(jù)以下方程式將該感測(cè)電壓降轉(zhuǎn)換成輸出電流
I麵:
[0051 ] Igi=gm*(V+-V_) =gm*Iind*Ifei，
[0052]其中:“gm”是放大器104的跨導(dǎo)值。
[0053]電容器134與負(fù)載136并聯(lián)耦接在輸出節(jié)點(diǎn)128與接地節(jié)點(diǎn)116之間。
[0054]電路102進(jìn)一步包括電路250，該電路響應(yīng)于輸出電流I;*和PWM信號(hào)并且被配置成用于生成指示流過電感器126的平均電流的輸出信號(hào)。電路250包括第一電流源252，該第一電流源耦接在電源電壓Vdd與第一中間節(jié)點(diǎn)254之間。電阻器256耦接在中間節(jié)點(diǎn)254與接地節(jié)點(diǎn)116之間。第一電流源252被配置成用于生成第一電流II，該第一電流等于輸出電流IiHiijo例如，這可以使用本領(lǐng)域中已知的常規(guī)電流鏡電路來完成。節(jié)點(diǎn)25 2處的電壓根據(jù)以下方程式跟蹤電流11 (Ii*):
[0055]V(254) = I應(yīng)押 R(256)。
[0056]單位增益緩沖器260具有耦接至中間節(jié)點(diǎn)254的輸入何耦接至第二中間節(jié)點(diǎn)262的輸出。第一開關(guān)電路264與第一電容器266串聯(lián)耦接在中間節(jié)點(diǎn)262與接地節(jié)點(diǎn)116之間。例如，開關(guān)電路264可以包括晶體管開關(guān)(如η溝道MOSFET器件)。開關(guān)264的第一端子連接至中間節(jié)點(diǎn)262并且開關(guān)的第二端子連接至第三中間節(jié)點(diǎn)268。電容器266的第一極板連接至中間節(jié)點(diǎn)268并且電容器的第二極板連接至接地節(jié)點(diǎn)116。第二開關(guān)電路274與第二電容器276串聯(lián)耦接在中間節(jié)點(diǎn)262與接地節(jié)點(diǎn)116之間。例如，開關(guān)電路274可以包括晶體管開關(guān)(如η溝道MOSFET器件)。開關(guān)274的第一端子連接至中間節(jié)點(diǎn)262并且開關(guān)的第二端子連接至第四中間節(jié)點(diǎn)278。電容器276的第一極板連接至中間節(jié)點(diǎn)278并且電容器的第二極板連接至接地節(jié)點(diǎn)116。第三開關(guān)電路290耦接在中間節(jié)點(diǎn)268與中間節(jié)點(diǎn)278之間。例如，開關(guān)電路290可以包括晶體管開關(guān)(如η溝道MOSFET器件)。
[0057]第二單位增益緩沖器292具有耦接至中間節(jié)點(diǎn)278的輸入以及輸出294。取樣保持(S/Η)電路184具有耦接至輸出294的輸入。S/Η電路184的功能是響應(yīng)于觸發(fā)信號(hào)(trig)而對(duì)其輸入處的電壓(即，在輸出294處的電壓)取樣并且輸出那個(gè)取樣電壓。模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)電路188具有耦接到S/Η電路184的輸出的輸入以及數(shù)字信號(hào)輸出。ADC電路188的功能是將S/Η電路184的輸出處的被取樣并且保持的電壓轉(zhuǎn)換成多比特?cái)?shù)字輸出信號(hào)OUT(數(shù)字)，該信號(hào)表示流過電感器126的平均電流。
[0058]例如被實(shí)現(xiàn)為數(shù)字邏輯電路的定時(shí)電路298接收PWM控制信號(hào)并且生成時(shí)鐘信號(hào)Φ 1、Φ 2和Φ 3，這些時(shí)鐘信號(hào)分別控制開關(guān)電路264、274和290的致動(dòng)。定時(shí)電路298進(jìn)一步生成觸發(fā)信號(hào)。
[0059]現(xiàn)在另外參照?qǐng)D7，該圖展示了電路250的運(yùn)行波形。電路250根據(jù)峰值點(diǎn)測(cè)量技術(shù)運(yùn)行。在電感器126中的電流在最小峰值點(diǎn)具有最小值并且在最大峰值點(diǎn)具有最大值，峰值點(diǎn)由PWM信號(hào)確定。所期望的平均電流介于最小峰值點(diǎn)與最大峰值點(diǎn)之間的中間。檢測(cè)與最小峰值點(diǎn)和最大峰值點(diǎn)中的每一者相對(duì)應(yīng)的電壓并且然后進(jìn)行平均，其中得到的平均電壓對(duì)應(yīng)于平均電感器電流。
[0060]定時(shí)電路298從PffM控制信號(hào)生成時(shí)鐘信號(hào)Φ 1、Φ 2和Φ 3。響應(yīng)于第一PffM周期200
(I)中的第二階段42，定時(shí)電路298斷言時(shí)鐘信號(hào)Φ1(參考號(hào)300)和Φ2(參考號(hào)302)并且接通開關(guān)264和274。電流源252跨越電阻器256施加電流Il = Ii*，以在中間節(jié)點(diǎn)254處形成電壓。該電壓被緩沖并施加到電容器266和276。由于電流Il在第二階段42期間遞減，因此節(jié)點(diǎn)254處的電壓并且因而跨越電容器266和276的電壓也遞減(參考號(hào)304)。電容器266處的電壓用實(shí)線表示，而電容器276處的電壓用虛線表示。
[0061 ] 在第一PWM周期200(1)的第二階段42結(jié)束時(shí)，定時(shí)電路298取消斷言時(shí)鐘信號(hào)Φ I(參考號(hào)306)并且關(guān)斷開關(guān)264。電容器266現(xiàn)在在與電感器電流的最小峰值點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)從節(jié)點(diǎn)254和262斷開。存儲(chǔ)308在電容器266上的電壓因而指示最小電感器電流。
[0062]然而，定時(shí)電路298繼續(xù)斷言時(shí)鐘信號(hào)Φ2(參考號(hào)310)并且因而開關(guān)274保持接通。第二 PffM周期200(2)的第一階段40開始。電流源252繼續(xù)跨電阻器256施加電流Il = I應(yīng)彳，以在中間節(jié)點(diǎn)254處形成電壓。電壓被緩沖并且被施加到電容器276。由于電流Il在第一階段40期間遞增，因此節(jié)點(diǎn)254處的電壓并且因而跨電容器276的電壓也遞增(參考號(hào)312)。
[0063]在第二PWM周期200(2)的第一階段40結(jié)束時(shí)，定時(shí)電路298取消斷言時(shí)鐘信號(hào)Φ 2(參考號(hào)314)并且關(guān)斷開關(guān)274。電容器276現(xiàn)在在與電感器電流的最大峰值點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)從節(jié)點(diǎn)254和262斷開。在第二階段42期間存儲(chǔ)316在電容器276上的電壓因而指示最大電感器電流。
[0064]在電容器266和276分別已經(jīng)存儲(chǔ)指示電感器電流的最小峰值點(diǎn)和最大峰值點(diǎn)的電壓之后的任何點(diǎn)，定時(shí)電路298斷言時(shí)鐘信號(hào)Φ3(參考號(hào)318)并且接通開關(guān)290。在所示實(shí)施例中，本操作與下一個(gè)PWM周期200(3)的開始同步，但這只是示例。這個(gè)動(dòng)作將電容器266和276彼此串聯(lián)連接。電荷共享在這些電容器之間發(fā)生，并且節(jié)點(diǎn)278處的電壓移動(dòng)到指示最小峰值點(diǎn)的存儲(chǔ)電壓(從電容器266)與指示最大峰點(diǎn)的存儲(chǔ)電壓(從電容器276)之間的中點(diǎn)值。在參考號(hào)320示出了這種情況。節(jié)點(diǎn)278處的中點(diǎn)電壓因而指示平均電感器電流。此電壓由單位增益緩沖器292緩沖并且在輸出294處呈現(xiàn)。
[0065]定時(shí)電路298進(jìn)一步斷言觸發(fā)信號(hào)(trig)，由此引起S/Η電路184對(duì)輸出294處的電壓取樣。這個(gè)觸發(fā)信號(hào)生成發(fā)生在節(jié)點(diǎn)278處的電壓在開關(guān)290的致動(dòng)之后已經(jīng)穩(wěn)定下來之后。輸出294處取樣的電壓由ADC電路188轉(zhuǎn)換成數(shù)字值(輸出信號(hào)OUT(數(shù)字))，該數(shù)字值表示流過電感器126的平均電流。實(shí)際平均電流值通過將取樣電壓的數(shù)字值除以電阻器256的電阻來計(jì)算。定時(shí)電路298在第三PffM周期200(3)中的第一階段40結(jié)束時(shí)取消斷言時(shí)鐘信號(hào)Φ 3(參考號(hào)322)并且關(guān)斷開關(guān)290。
[0066]可以在下一個(gè)PWM周期200中再次開始用于確定平均電感器電流的過程。替代性地，可以在再次開始該過程之前強(qiáng)制延遲一個(gè)或多個(gè)PWM周期200。
[0067]已經(jīng)通過對(duì)本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例的完整且信息性的描述的示例性且非限制性的示例提供了之前的描述。然而，對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，鑒于前面的描述，當(dāng)結(jié)合附圖和所附權(quán)利要求書來閱讀本說明書時(shí)，各種修改和適配會(huì)變得明顯。然而，對(duì)本實(shí)用新型教導(dǎo)的所有這樣和類似的修改將仍然落入如所附權(quán)利要求書所限定的本實(shí)用新型的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于測(cè)量傳遞給負(fù)載的平均電感器電流的設(shè)備，其特征在于，包括: 電流感測(cè)電路，所述電流感測(cè)電路被配置成用于生成感測(cè)電流，所述感測(cè)電流與響應(yīng)于脈寬調(diào)制控制信號(hào)而流過電感器的電感器電流相對(duì)應(yīng)；以及 平均電路，所述平均電路在所述脈寬調(diào)制控制信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)脈寬調(diào)制周期內(nèi)運(yùn)行以在一個(gè)或多個(gè)脈寬調(diào)制周期的各階段中處理所述感測(cè)電流，從而生成指示流過所述電感器的平均電流的輸出信號(hào)。2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述電感器電流具有與所述脈寬調(diào)制周期中的一個(gè)或多個(gè)周期的一個(gè)階段相關(guān)聯(lián)的最大電流和與所述脈寬調(diào)制周期中的一個(gè)或多個(gè)周期的另一階段相關(guān)聯(lián)的最小電流，所述平均電路在所述一個(gè)階段期間處理所述感測(cè)電流以獲得第一值并且在所述另一階段期間處理所述感測(cè)電流以獲得第二值，所述第一值和所述第二值用于生成所述輸出信號(hào)。3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述平均電路包括: 電容器，所述電容器在所述一個(gè)階段期間由所述感測(cè)電流充電，所述第一值包括充電電壓，所述電容器在所述另一階段期間放出電流，所述電流具有的幅度是所述感測(cè)電流的幅度的整數(shù)倍，所述第二值包括放電電壓； 電阻器，所述感測(cè)電流流過所述電阻器以生成電壓；以及 取樣保持電路，所述取樣保持電路由所述放電電壓觸發(fā)以對(duì)所述電壓取樣并且生成指示流過所述電感器的平均電流的所述輸出信號(hào)。4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，所述整數(shù)倍是2。5.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，所述平均電路進(jìn)一步包括比較電路，所述比較電路被配置成用于將所述放電電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較并且響應(yīng)于所述比較而生成用于觸發(fā)所述取樣保持電路的觸發(fā)信號(hào)。6.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，每個(gè)脈寬調(diào)制周期包括第一階段和第二階段，并且其中，所述一個(gè)階段是第一脈寬調(diào)制周期的第一階段，并且其中，所述另一階段是不同于所述第一脈寬調(diào)制周期的第二脈寬調(diào)制周期的第一階段。7.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，進(jìn)一步包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路被配置成用于將所述生成的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出。8.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述平均電路包括: 第一電容器，所述第一電容器在所述一個(gè)階段期間由所述感測(cè)電流充電，所述第一值包括第一充電電壓； 第二電容器，所述第二電容器在所述另一階段期間由所述感測(cè)電流充電，所述第二值包括第二充電電壓； 電荷共享電路，所述電荷共享電路被配置成用于在所述第一電容器與所述第二電容器之間選擇性地共享電荷；以及 取樣保持電路，所述取樣保持電路由電荷共享觸發(fā)以對(duì)所述第一電容器和所述第二電容器的共享電壓取樣并且生成指示流過所述電感器的平均電流的所述輸出信號(hào)。9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，所述平均電路進(jìn)一步包括: 第一開關(guān)，所述第一開關(guān)響應(yīng)于所述一個(gè)階段而被選擇性地致動(dòng)，從而對(duì)所述第一電容器充電；以及 第二開關(guān)，所述第二開關(guān)響應(yīng)于所述另一階段而被選擇性地致動(dòng)，從而對(duì)所述第二電容器充電。10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，所述第二開關(guān)響應(yīng)于所述一個(gè)階段而被進(jìn)一步選擇性地致動(dòng)。11.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，所述平均電路進(jìn)一步包括第三開關(guān)，所述第三開關(guān)被選擇性地致動(dòng)，從而將所述第一電容器和所述第二電容器并聯(lián)連接以便共享電荷。12.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，進(jìn)一步包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路被配置成用于將所述生成的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出。13.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述平均電路包括: 電阻器，所述感測(cè)電流流過所述電阻器以生成與電感器電流相對(duì)應(yīng)的電壓；以及取樣保持電路，所述取樣保持電路響應(yīng)于和電感器電流相對(duì)應(yīng)的所述電壓而被觸發(fā)以對(duì)生成的平均電壓取樣并且生成指示流過所述電感器的平均電流的所述輸出信號(hào)。14.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于，進(jìn)一步包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路被配置成用于將所述生成的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出。15.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于，進(jìn)一步包括緩沖電路，所述緩沖電路耦接在所述電阻器與所述取樣保持電路之間以緩沖所述平均電壓。16.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于，所述平均電路進(jìn)一步包括: 第一電容器，所述第一電容器由所述感測(cè)電流充電以生成與最大電感器電流相關(guān)聯(lián)的第一充電電壓； 第二電容器，所述第二電容器由所述感測(cè)電流充電以生成與最大電感器電流相關(guān)聯(lián)的第二充電電壓；以及 電荷共享電路，所述電荷共享電路被配置成用于在所述第一電容器與所述第二電容器之間選擇性地共享電荷并且輸出所述平均電壓。17.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征在于，所述平均電路進(jìn)一步包括: 第一開關(guān)，所述第一開關(guān)響應(yīng)于脈寬調(diào)制周期的第一階段而被選擇性地致動(dòng)，從而對(duì)所述第一電容器充電；以及 第二開關(guān)，所述第二開關(guān)響應(yīng)于所述脈寬調(diào)制周期的第二階段而被選擇性地致動(dòng)，從而對(duì)所述第二電容器充電。18.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于，所述第二開關(guān)響應(yīng)于所述第一階段而被進(jìn)一步選擇性地致動(dòng)。19.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于，所述平均電路進(jìn)一步包括第三開關(guān)，所述第三開關(guān)在后續(xù)脈寬調(diào)制周期期間被選擇性地致動(dòng)，從而將所述第一電容器和所述第二電容器并聯(lián)連接以便共享電荷。20.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于，所述平均電路包括: 電容器，所述電容器在第一脈寬調(diào)制周期的階段期間由所述感測(cè)電流充電以生成充電電壓，所述電容器在第二脈寬調(diào)制周期的階段期間放出電流，從而生成放電電壓，所述電流具有的幅度是所述感測(cè)電流的幅度的整數(shù)倍;以及 比較電路，所述比較電路被配置成用于將所述放電電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較并且響應(yīng)于所述比較而生成用于觸發(fā)所述取樣保持電路的觸發(fā)信號(hào)。21.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其特征在于，所述整數(shù)倍是2。
【文檔編號(hào)】G01R19/00GK205484499SQ201520940660
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2015年11月23日
【發(fā)明人】王蒙, 周雪蓮
【申請(qǐng)人】意法半導(dǎo)體研發(fā)(深圳)有限公司