[发明专利]一种开关电源的电流采样电路

说明书

本发明公开了一种开关电源的电流采样电路，包括第一匹配电路、第二匹配电路和功率MOS管电路，所述第一匹配电路与所述功率MOS管电路连接，包括第一功率MOS管和第一电阻，第一电阻与第一功率MOS管漏极等电位连接，所述第一电阻与第二匹配电路等电流连接；第二匹配电路，与第一匹配电路连接，包括第一可调电流镜、温度电压正比例电路和第二可调电流镜，所述温度电压正比例电路通过可调电流镜将温度电压转换成补偿电流，所述第一可调电流镜和第二可调电流镜由第一匹配电路控制以实现电流匹配连接。可应用于基于“控制芯片+片外功率MOS”的架构，其结构简单，适应不同功率MOS，使得采样比例的温漂在可控范围内，保持过流保护的准确性和环路的稳定性。

技术领域

本发明涉及电流采样技术领域，特别涉及一种具有温度补偿机制的开关电源电流采样电路。

背景技术

开关电源是利用现代电力电子技术，控制功率MOS管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。

随着对输出电流需求的日益增大，开关电源的设计越来越重视高转换效率以减小耗散。转换效率高，耗散小，芯片温度低；转换效率低，耗散大，芯片温度高。设计时必须尽量提高转换效率，减小工作时的芯片温度，从而达到安全工作环境和舒适的设备外壳温度。实现高效率的关键是功率MOS管的导通电阻：导通电阻小，开关电源的效率会高；反之，效率会低。

现在的全集成芯片设计，一般采用“控制器+片上功率MOS”的单芯片电路架构，将功率MOS管集成到芯片内部，体积小。随着所需的导通电阻越来越小，芯片的面积变得越来越大，甚至大到无法放进一般的封装里。所以，在需要导通电阻很小的设计中，一般采用“控制芯片+片外功率MOS”的电路架构。开关电源中，芯片的逻辑实现需要采集功率MOS管的电流信息，用于作为过流保护的信号；如果是电流模的开关电源，还需要电流信号来用于作为电感电流的控制信息来保持环路的稳定。功率MOS管的电流采样电路需要一定的精度，如果精度太差，就会造成过流保护失控，或是环路不稳定。

图1展示了一种传统的基于“控制器+片上功率MOS”架构的功率MOS管电流采样电路。虚线内的元件都是在芯片上。当MOS1导通时，由于负反馈作用运放OP让MN1拉低VA节点，使到VA和SW点的电压相同，又由于MOS1和MSEN，MN1和MN2、MP1和MP2都能做得非常匹配，成固定的比例，所以最后的采样电流ISEN能够和MOS1的电流IMOS1也能成固定的比例。

随着温度的变化和工艺的变化，这些匹配管子的特性朝同一个方向变动，但是最终都是会成较为固定的比例。这个比例温漂较小。“控制器+片外功率MOS管”的设计不能采用上述的电流采样电路。原因有两个：

第一、MOS1外置，MOS1和MSEN的特性不能匹配。

图2展示了一般情况下片外功率MOS的温度特性。可以看出，当温度变化时，R_MOS1随温度的变化曲线一般为线性关系。R25表示在常温的导通电阻，R150是在150度的导通电阻，R150一般为R25的1.5～2.5倍。随着温度的变化，MOS1和MSEN的比例会产生很大的漂移，最终使到采样比例差别很大。

第二、MOS1的导通电阻R25在不同的应用方案里，一般是不同的，而MSEN是固定的，所以同样会影响采样电流的比例。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供可以应用于基于“控制芯片+片外功率MOS”的一种开关电源的电流采样电路。

本发明解决其问题所采用的技术方案是：

一种开关电源的电流采样电路，包括第一匹配电路、第二匹配电路和功率MOS管电路，