[发明专利]开关式电源转换器中的检测电流的测量

说明书

技术领域

本发明涉及开关式电源转换器，以及操作开关式电源转换器的方法。

背景技术

在许多开关式电源转换器中，测量经过电源转换器中电感元件的电流是必要的。

在传统的开关式电源转换器中，是通过与电感元件串联的电阻来测量该电流的。检测电阻通常是一个单独的组件，并且通常具有相对低的电阻值，量级在0.01到1欧姆，以降低相关的电阻损耗。然而，特别是对于较低的功率输出，是不希望有这些损耗的。

一种已知的解决该问题的方法是把检测电阻设置在开关式转换器的输入侧，与电源开关串联。虽然把电阻与开关串联会导致较低的损耗，但可能会引入其它问题，特别是那些与高电压操作相关联的问题。为了确定来自检测电阻的电流，电流检测放大器，如跨阻抗放大器，被连接在检测电阻的两端：如果转换器具有高输入电压，电流检测放大器输入端需要经受该电压，并且需要经受输入电源线的噪声。可能需要电平移动器，使放大器的输出电压降到地电平。此外，任何开关节点上的振铃可以引入电流传感器上的振铃，这对于电流检测放大器来说提出了更高的要求。

另一个已知的解决方法是测量电源开关的导通状态漏极-源极电阻两端的电压降，在半桥转换器的情况下，通常是在高侧开关。然而，这样的解决方案是很难实现的，需要有替代的解决方案。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种配置为多个输出端操作的开关式电源转换器，包括：电感元件，以及与电感元件串联的电阻，所述电阻用于确定经过电感元件的电流，其中，所述电阻连接在处于导通状态的开关的主端子之间，所述开关具有两个主端子和一个控制端子，所述开关被布置用于控制经过电感元件的电流流到多个输出端中的一个输出端。

基于开关的导通内阻的知识，通过检测处于导通状态的开关两端的电压，可以直接确定经过该电阻的电流，这就可以省去使用单独的电阻，从而减少相关的电阻欧姆损耗。

在实施例中，该开关是相对低功率参考开关，被配置为与相对高功率电源开关并联和同步操作，或者被配置为成为相对高功率电源开关中的一部分。这就可以避免或减少温度变化或其他操作条件变化引起的导通内阻的变化，这在高功率电源开关中经常发生。

在实施方案中，相对高功率电源开关被布置用于控制经过电感元件的电流流入多个输出端中的一个输出端。在实施例中，开关式电源转换器还包括放大器，该放大器连接在开关的主端子的两端，用于根据主端子两端的电压来确定经过开关的电流。

根据另一个方面，提供了一种太阳能转换器，包括如前述任一权利要求所述的开关式电源转换器。太阳能逆变器是本发明可以应用的应用程序之一，本领域技术人员应当理解，本发明并不限于此。

根据本发明的另一个方面，提供了一种操作具有电感元件和多个输出端的开关式电源的方法，该方法包括：用具有两个主端子和一个控制端子的开关，来控制经过电感元件的电流流到多个输出端中的一个输出端，和通过测量与电感元件串联的电阻，确定经过电感元件的电流，其中，所述电阻连接在处于导通状态的开关的主端子之间。

附图说明

图1示出了通过串联至高侧开关的串联电阻检测输入侧电流的半桥转换器10；

图2示出了具有串联至电感器的检测电阻的半桥转换器；

图3示出了根据实施例的多输出端降压转换器的一个例子；

图4示出了根据实施例的降压转换器40的一个操作的例子；

图5示出了图4中的电感电流和各开关的时序图；

图6示出了根据实施例的双输出端降压转换器；

图7示出了根据其它实施例的双输出端降压转换器。

具体实施方式

图1示出了常规的半桥转换器10，该半桥转换器10通过串联至高侧开关的串联电阻检测输入侧电流。该转换器包括高侧开关S1和低侧开关S2，它们与两个开关之间的半桥节点串联。这两个开关连接输入电压Vin，检测电阻12位于高侧开关和输入电轨之间。电流检测放大器或跨阻抗放大器13跨接在检测电阻12两端，输入电容器Cin连接到输入端。高侧开关S1和低侧开关S2由驱动器14和16分别控制。在输出端，电感器18连接在半桥节点HB和输出Vout之间。输出电容器Cout连接在输出端。

图2示出了具有串联至电感器的检测电阻的半桥转换器20。该转换器类似于图1中所示，不同的是其通过连接在电感器18和输出Vout之间的检测电阻22来检测经过电感18的电流，类似于图1所示的检测电阻，电流检测放大器23跨接在检测电阻两端。