[发明专利]测量降压切换模式电力供应器中的输出电流

说明书

取样与保持电路在脉冲宽度调制PWM周期的低侧部分的基本上中间(在低侧开关接通期间的50％点)处获取流动穿过降压切换模式电力供应器SMPS的电感器的电流的样本。在所述低侧接通期间50％点处穿过所述SMPS电感器的所述电流的此样本可视为所述SMPS的“平均”或“DC输出”电流，且每次恰好在相同的低侧接通50％处获取。恒定电流源及槽用以将时序电容器充电及放电，所述时序电容器的电压电荷由高速电压比较器监测以提供精确取样时序。

相关专利申请案

本申请案主张于2014年10月17日提出申请的共同拥有的第62/065,152号美国临时专利申请案的优先权，所述美国临时专利申请案出于所有目的以引用方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及一种切换模式电力供应器(SMPS)，且特定来说，涉及对降压SMPS中的输出电流的准确测量。

背景技术

切换模式电力供应器(SMPS)递送大量电力而极少浪费，这是因为SMPS的电路元件是极其高效的且耗散极少电力。在SMPS(特定来说，负载点(POL)转换器)中，以高准确度(在全负载下的1％到3％)提供对输出电流的实时测量以用于最大操作效率是必不可少的。不仅此电流测量必须是准确的，而且其必须不影响SMPS POL转换器的效率或动态性能。感测且测量电流达到此高准确度(1％到3％)是在SMPS设计中已存在了多年的问题。现今，并不存在已知解决方案以满足不会不利地影响POL转换器的效率的此要求。

发明内容

因此，需要在不使SMPS的效率及/或动态性能降级的情况下对SMPS输出电流进行较准确测量。

根据一实施例，一种用于在切换模式电力供应器(SMPS)(具有串联耦合于供应电压与共同点之间的高侧开关及低侧开关以及耦合于所述高侧开关和所述低侧开关的接合点与负载之间的功率电感器)中执行电流测量的方法可包括以下步骤：当所述高侧开关可接通时，以第一恒定电流将时序电容器充电；当脉冲宽度调制(PWM)周期达到50％且所述高侧开关可接通时，以所述第一恒定电流将所述时序电容器放电；当所述PWM周期达到50％且所述高侧开关可关断时，以第二恒定电流将所述时序电容器放电，其中所述第二恒定电流可为所述第一恒定电流的两倍；及当所述时序电容器上的电压达到预定参考电压时，对所述功率电感器电流进行取样。

根据所述方法的又一实施例，当所述高侧开关可关断且所述PWM周期可小于50％时，可不将所述时序电容器充电或放电。根据又一实施例，当可对所述功率电感器电流进行取样时，将所述电容器预充电到所述参考电压。根据又一实施例，将所述功率电感器电流样本转换为其数字表示的步骤可借助模/数转换器(ADC)来完成。

根据所述方法的又一实施例，可包括以下步骤：将多个所述功率电感器电流样本求平均；及借助模/数转换器(ADC)将所述多个所述功率电感器电流样本的平均值转换为其数字表示。

根据所述方法的又一实施例，对所述功率电感器电流进行取样的所述步骤可包括以下步骤：在所述低侧开关与所述供应共同点之间提供电流测量电阻器；及当所述时序电容器上的所述电压达到所述预定参考电压时，对跨越所述电流测量电阻器形成的电压进行取样。

根据所述方法的又一实施例，所述高侧开关及所述低侧开关可为功率晶体管。根据所述方法的又一实施例，所述功率晶体管可为金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)。根据所述方法的又一实施例，对所述功率电感器电流进行取样的所述步骤可包括当所述时序电容器上的所述电压达到所述预定参考电压时对跨越所述低侧MOSFET形成的电压进行取样的所述步骤。