[发明专利]对开关转换器的电流感测的动态校准

说明书

一种用于动态校准对开关转换器的电流感测的方法包含用零温度系数电流源偏置参考晶体管，以及用栅极电压偏置所述参考晶体管和功率晶体管中的每一个的相应栅极。所述参考晶体管和所述功率晶体管各自包括匹配温度系数。将在所述参考晶体管两端感测到的参考电压乘以增益，由此产生第一校准电压，其中所述增益由增益系数确定。将在所述功率晶体管两端感测到的晶体管电压乘以所述增益，由此产生第二校准电压。将所述第一校准电压与目标电压进行比较，以产生误差电压。响应于所述误差电压用模数转换器来确定所述增益系数，由此最小化所述目标电压与所述校准电压中的每个校准电压之间的差。

技术领域

本公开总体上涉及温度补偿，并且更具体地涉及脉宽调制(PWM)功率转换器的输出级的温度补偿。

背景技术

开关转换器通常将可变输入电压转换为在宽温度范围内供应经调节的功率输出。对所供应的功率的调节可以包含监测输出电流和/或电压特性，以调节旨在切换功率场效应晶体管(FET)的PWM级的切换频率。为了正确的功率调节，功率FET的温度依赖性需要补偿。

现有温度补偿技术包含使用外部部件，这将增加相当大的成本，并且通常会增加转换器的连接或部件级引脚。功率转换器的效率也是重要的设计目标，因此通常优选无损耗的温度补偿方法。然而，用于感测和补偿FET温度特性的技术一直相对较慢，而且消耗大量功率。

基于感测FET拓扑的其它技术在较低的切换频率下可以提供良好的性能，但具有有限的带宽且在较高的切换频率(例如，2MHz以上)下使用会变得很有限。根据所使用的比例，使用这种技术的感测电流可以在较轻的负载下降低系统效率。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种用于动态校准对开关转换器的电流感测的系统，包括：

多个电流感测通道中的第一电流感测通道、第二电流感测通道和第三电流感测通道，所述电流感测通道被配置成将在相应晶体管两端感测到的相应晶体管电压乘以增益，以产生相应电阻器两端的相应校准电压，其中所述增益由增益系数确定，并且每个相应晶体管具有匹配温度系数和相应栅极，

所述电流感测通道中的所述第一电流感测通道的所述相应晶体管连接于电压源与相位节点之间，在第一相位期间，相应校准电阻器通过相应开关连接至输出，并且在所述第一相位期间，所述相应栅极偏置为第一电压，

所述电流感测通道中的所述第二电流感测通道的所述相应晶体管连接于所述相位节点与接地之间，在不与所述第一相位重叠的第二相位期间，所述相应校准电阻器通过相应开关连接至所述输出，并且在所述第二相位期间所述相应栅极偏置为所述第一电压，

所述电流感测通道中的所述第三电流感测通道的所述相应晶体管连接于零温度系数(ZTC)电流源与接地之间，并且所述相应栅极偏置为所述第一电压；

比较器，其被配置成将所述第三感测信道的所述相应校准电压与目标电压进行比较，以产生误差电压；以及

模数转换器，其被配置成将所述误差电压转换成所述增益系数，由此最小化所述误差电压和所述目标电压与每个相应校准电压之间的差。

在一个或多个实施例中，所述电流感测通道中的每个电流感测通道包括被配置成感测所述相应晶体管电压的跨导放大器，被配置成将所述跨导放大器的放大器输出电流乘以所述增益以提供校准电流的乘法式数模转换器，以及被配置成吸收所述校准电流以产生所述校准电压的所述校准电阻器。

在一个或多个实施例中，锁存器被配置成存储所述增益系数的多个样本的平均增益系数，并且所述电流感测通道中的所述第一电流感测通道和所述第二电流感测通道的所述增益由所述平均增益系数确定。

在一个或多个实施例中，所述系统进一步包括连接于所述相位节点与负载电容器之间的负载电感器，其中在所述负载电容器上形成所述开关转换器的经调节电压。