[发明专利]电流检测电路和电流检测方法

说明书

本发明提供一种电流检测电路及电流检测方法，以解决现有技术中无损检测、较小PCB板面积和峰值电流可调三者不可兼得的问题。其中，电流检测电路包括：输入信号端和输出信号端，还包括输入电路和差分电流检测放大器，所述输入电路，包括两个MOS管，即第一MOS管和第二MOS管，第一MOS管复用开关电源中的功率开关管，两个MOS管由同类型、同尺寸的若干个单位MOS管构成，若干单位MOS管通过并联和串联方式、依设定的电流衰减倍数形成不同的内阻值，分别为较小内阻值的第一MOS管和较大内阻值的第二MOS管；两个MOS管分别连接至差分电流检测放大器的两个输入端，两个MOS管的内阻作为采样电阻。

技术领域

本发明涉及开关电源中的电流检测电路，特别是一种基于开关电源控制芯片内实现方案的电流检测电路以及电流检测方法。

背景技术

开关电源现有的电流检测分为片外实现和片内实现。片外实现是指控制芯片外接分立的功率开关管，一是在功率管源极串联分立电阻，开关电流转化为该电阻上的电压传送回芯片，这种方式受限于采样电阻本身的损耗，不利于电源效率的提升，且峰值电压也不能选择过高，导致检测电压的信噪比低，即易受外界干扰降低可靠性，检测电阻本身也会由于承受较大的功耗而容易烧毁失效；二是在功率管漏端串接电流互感器，使电感电流以固定比例衰减得到的电流降落在固定电阻上，生成检测电压传送回控制芯片，这种方式实现了无损检测，解决了采样电阻损耗大的缺点，并且检测精度高抗干扰能力强，但互感器本身成本昂贵且体积大占用较多PCB板面积，不利于电源功率密度的提升。

片内实现指的是在控制芯片U1内部集成了功率开关管M20，在功率管M20源极与地之间设计检测电阻来检测开关电流，目前通用的方式有两种，一是利用金属电阻Rm(如图1A)来做检测电阻，如图1A所示，控制芯片U1包括检测电路10和开关管的控制电路20，检测电路10采样功率管M20源极串联的金属电阻Rm的电流，将开关电流转化为该电阻Rm上的电压VCS传送回控制芯片U1。二是通过导通时功率开关管M20本身的(如图1B)内阻来做检测电阻，如图1B所示，控制芯片U2包括检测电路10和开关管的控制电路20，检测电路10采样功率管M20内阻的电流，将开关电流转化为该电阻上的电压VCS传送回控制芯片U2。这样由于金属电阻和工作在线性区的功率开关管本身的内阻都可做到很小的阻值，因此几乎没有功耗损失，效率很高，且设计在芯片内部，又隔离了外界对检测波形的干扰，也节约了封装引脚和PCB面板面积，但仍存在误差大的缺点。当前主流的BUCK和ACDC等开关电源的控制芯片中，常用的无损电流检测电路原理如图2所示，该方式的电流检测跨阻增益为：

设计时R₁、R₂和R₄阻值较大，可采用同一种工艺类型的高方阻值电阻，进行漂移抵消；因此检测电压Vcs就受到小检测电阻Rs的工艺漂移影响，即受功率开关管或金属电阻本身的版图匹配度、工艺偏差和芯片工作温度的影响，峰值电流最大值容易与设计值偏差，引起检测电流的误差，且最大峰值电流在控制芯片外部不可调控。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种电流检测电路及电流检测方法，以解决现有技术中无损检测、较小PCB板面积和峰值电流可调三者不可兼得的问题，利用到功率管本身的内阻接收输入电流的同时又能使电流检测精度不受限于检测电阻本身的工艺漂移影响。