峰值电流采样电路、开关电源控制器以及开关电源的制作方法

本发明涉及电子，更具体地，涉及一种峰值电流采样电路、开关电源控制器以及开关电源。

背景技术：

1、随着电力电子产品的需求和半导体技术的发展，电源管理芯片在便携式电脑、移动电话、个人数字助理以及其他便携或非便携电子设备中的应用更加广泛。开关电源变换器通过采用功率开关管控制输入端向输出端的电能传输，因而可以在输出端提供恒定的输出电压和/或输出电流。为了实现高效和稳定的输出，通常需要对变换器的工作状态进行监控和调节。峰值电流控制是一种常见的控制方法，通过监测功率开关管的峰值电流来调节输出电压。然而，如图1所示，传统的峰值电流采样方式通常需要在功率开关管的源端串联一个采样电阻rcs，以便测量电流，这种方法虽然简单，但存在一些缺点。首先，采样电阻会引入额外的功率损耗，降低系统的整体效率。其次，采样电阻的存在会导致电路的复杂性增加，尤其是在高功率应用中，采样电阻的功率等级要求较高，体积和成本也随之增加。此外，采样电阻还可能引入噪声和干扰，影响电流采样的准确性。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种峰值电流采样电路、开关电源控制器以及开关电源，可以在节省采样电阻的同时提高电路的采样精度，提高电路效率并降低成本。

2、根据本发明的一方面，提供一种峰值电流采样电路，包括：电压采样模块，所述电压采样模块的输入端与功率开关管的第一端耦接，所述功率开关管的第二端与第一参考地耦接，所述电压采样模块在所述功率开关管的导通期间对所述功率开关管的第一端和第二端之间的压差进行采样，以得到第一采样信号；以及温度补偿模块，用于对所述第一采样信号进行温度补偿，以得到零温度系数的第二采样信号。

3、可选地，所述第二采样信号表征所述开关电源的峰值电流信息。

4、可选地，所述第一采样信号具有正温度系数。

5、可选地，所述电压采样模块包括：串联连接于输入电压的输入端和所述第一采样信号的输出端之间的第一晶体管和第二晶体管，其中，所述第一晶体管处于常通状态；连接于所述第一采样信号的输出端和第一参考地之间的第三晶体管；以及逻辑单元，用于根据开关控制信号和/或开关驱动信号控制所述第二晶体管和所述第三晶体管的导通和关断，其中，所述第二晶体管和所述第三晶体管交替导通，且所述第二晶体管用于在所述功率开关管导通时导通，所述第三晶体管用于在所述功率开关管关断时导通。

6、可选地，当所述逻辑单元根据开关控制信号和开关驱动信号控制所述第二晶体管和所述第三晶体管的导通和关断时，所述逻辑单元根据所述开关驱动信号控制所述第二晶体管的导通时刻和所述第三晶体管的关断时刻，所述电压采样模块开始对所述功率开关管的第一端和第二端之间的压差进行采样；所述逻辑单元根据所述开关控制信号控制所述第二晶体管的关断时刻和所述第三晶体管的导通时刻，所述电压采样模块结束对所述功率开关管的第一端和第二端之间的压差的采样。

7、可选地，所述逻辑单元包括：缓冲器，所述缓冲器的输入端用于接收所述开关驱动信号；与非门，所述与非门的第一输入端与所述缓冲器的输出端连接，所述与非门的第二输入端用于接收所述开关控制信号，所述与非门的输出端与所述第三晶体管的控制端连接；以及反相器，所述反相器的输入端与所述与非门的输出端连接，所述反相器的输出端与所述第二晶体管的控制端连接。

8、可选地，所述温度补偿模块包括：压流转换单元，用于将电压形式的所述第一采样信号转换为第一电流信号；电流镜像单元，所述电流镜像单元包括第一电流端和第二电流端，所述第一电流端与所述压流转换单元连接于第一节点，所述电流镜像单元用于将所述第一电流信号镜像为第二电流信号；以及第一电阻，所述第一电阻与所述电流镜像单元的第二电流端连接于第二节点，所述第一电阻用于将所述第二电流信号转换为电压形式的所述第二采样信号。

9、可选地，还包括：动态加速模块，与所述第一节点和所述第二节点连接，所述动态加速模块用于使得所述电流镜像单元中的晶体管处于常通状态，以提高所述温度补偿模块的转换速度。

10、可选地，所述压流转换单元包括：串联连接于电源电压和第一参考地之间的第一电流源和第四晶体管，所述第四晶体管的控制端与所述第一采样信号连接；以及串联连接于所述第一节点和所述第一参考地之间的第五晶体管和第六晶体管，所述第五晶体管的控制端连接至所述第一电流源和所述第四晶体管之间的第三节点，所述第六晶体管的控制端与所述电源电压连接。

11、可选地，所述电流镜像单元包括：第七晶体管和第八晶体管，所述第七晶体管和所述第八晶体管的第一端与电源电压连接，所述第七晶体管和所述第八晶体管的控制端连接至所述第七晶体管的第二端，所述第七晶体管的第二端作为所述第一电流端与所述第一节点连接，所述第八晶体管的第二端作为所述第二电流端与所述第二节点连接。

12、可选地，所述动态加速模块包括：连接于所述第一节点和第一参考地之间的第二电流源；以及连接于所述第二节点和所述第一参考地之间的第三电流源，其中，所述第二电流源和所述第三电流源之间的电流比例与所述电流镜像单元的镜像比例相等。

13、可选地，所述第一晶体管为耗尽型nmos管，所述第一晶体管的控制端与所述第一参考地连接。

14、可选地，所述第一晶体管为高压结型场效应晶体管。

15、可选地，所述第二晶体管为增强型nmos管，所述第三晶体管为增强型nmos管。

16、根据本发明的另一方面，提供一种开关电源控制器，用于控制功率转换电路，所述功率转换电路用于将输入电压转换为输出电压，其中，所述开关电源控制器包括：开关控制电路，用于产生控制功率开关管开关动作的开关控制信号；驱动电路，与所述功率开关管的栅极连接，用于根据所述开关控制信号产生开关驱动信号，以驱动所述功率开关管的导通或关断；以及峰值电流采样电路，包括：电压采样模块，所述电压采样模块的输入端与功率开关管的漏极耦接，所述功率开关管的源端与第一参考地耦接，所述电压采样模块在所述功率开关管的导通期间对所述功率开关管的漏源压差进行采样，以得到第一采样信号；以及温度补偿模块，用于对所述第一采样信号进行温度补偿，以得到零温度系数的第二采样信号。

17、可选地，所述第二采样信号表征所述开关电源的峰值电流信息。

18、可选地，所述第一采样信号具有正温度系数。

19、可选地，所述电压采样模块包括：串联连接于输入电压的输入端和所述第一采样信号的输出端之间的第一晶体管和第二晶体管，其中，所述第一晶体管处于常通状态；连接于所述第一采样信号的输出端和第一参考地之间的第三晶体管；以及逻辑单元，用于根据开关控制信号和/或开关驱动信号控制所述第二晶体管和所述第三晶体管的导通和关断，其中，所述第二晶体管和所述第三晶体管交替导通，且所述第二晶体管用于在所述功率开关管导通时导通，所述第三晶体管用于在所述功率开关管关断时导通。

20、可选地，当所述逻辑单元根据开关控制信号和开关驱动信号控制所述第二晶体管和所述第三晶体管的导通和关断时，所述逻辑单元根据所述开关驱动信号控制所述第二晶体管的导通时刻和所述第三晶体管的关断时刻，所述电压采样模块开始对所述功率开关管的第一端和第二端之间的压差进行采样；所述逻辑单元根据所述开关控制信号控制所述第二晶体管的关断时刻和所述第三晶体管的导通时刻，所述电压采样模块结束对所述功率开关管的第一端和第二端之间的压差的采样。

21、可选地，所述逻辑单元包括：缓冲器，所述缓冲器的输入端用于接收所述开关驱动信号；与非门，所述与非门的第一输入端与所述缓冲器的输出端连接，所述与非门的第二输入端用于接收所述开关控制信号，所述与非门的输出端与所述第三晶体管的控制端连接；以及反相器，所述反相器的输入端与所述与非门的输出端连接，所述反相器的输出端与所述第二晶体管的控制端连接。

22、可选地，所述温度补偿模块包括：压流转换单元，用于将电压形式的所述第一采样信号转换为第一电流信号；电流镜像单元，所述电流镜像单元包括第一电流端和第二电流端，所述第一电流端与所述压流转换单元连接于第一节点，所述电流镜像单元用于将所述第一电流信号镜像为第二电流信号；以及第一电阻，所述第一电阻与所述电流镜像单元的第二电流端连接于第二节点，所述第一电阻用于将所述第二电流信号转换为电压形式的所述第二采样信号。

23、可选地，所述峰值电流采样电路还包括：动态加速模块，与所述第一节点和所述第二节点连接，所述动态加速模块用于使得所述电流镜像单元中的晶体管处于常通状态，以提高所述温度补偿模块的转换速度。

24、可选地，所述压流转换单元包括：串联连接于电源电压和第一参考地之间的第一电流源和第四晶体管，所述第四晶体管的控制端与所述第一采样信号连接；以及串联连接于所述第一节点和所述第一参考地之间的第五晶体管和第六晶体管，所述第五晶体管的控制端连接至所述第一电流源和所述第四晶体管之间的第三节点，所述第六晶体管的控制端与所述电源电压连接。

25、可选地，所述电流镜像单元包括：第七晶体管和第八晶体管，所述第七晶体管和所述第八晶体管的第一端与电源电压连接，所述第七晶体管和所述第八晶体管的控制端连接至所述第七晶体管的第二端，所述第七晶体管的第二端作为所述第一电流端与所述第一节点连接，所述第八晶体管的第二端作为所述第二电流端与所述第二节点连接。

26、可选地，所述动态加速模块包括：连接于所述第一节点和第一参考地之间的第二电流源；以及连接于所述第二节点和所述第一参考地之间的第三电流源，其中，所述第二电流源和所述第三电流源之间的电流比例与所述电流镜像单元的镜像比例相等。

27、可选地，所述第一晶体管为耗尽型nmos管，所述第一晶体管的控制端与所述第一参考地连接。

28、可选地，所述第一晶体管为高压结型场效应晶体管。

29、可选地，所述第二晶体管为增强型nmos管，所述第三晶体管为增强型nmos管。

30、可选地，还包括：供电电路，用于根据所述输入电压向所述开关控制电路提供电源电压。

31、可选地，所述功率转换电路包括浮地型buck-boost拓扑、浮地型buck拓扑、boost拓扑和反激拓扑。

32、根据本发明的另一方面，提供一种开关电源，包括：功率转换电路，采用功率开关管控制所述功率转换电路的输入端向所述功率转换电路的输出端的电能传输，从而根据输入电压产生输出电压；以及上述的开关电源控制器。

33、综上所述，本技术提出的用于开关电源的峰值电流采样电路直接对功率开关管的漏源压差进行采样来得到开关电源的峰值电流信息，与现有技术相比，无需在开关电源中设置采样电阻就可以实现峰值电流控制，不仅可以降低电路的功耗和减少热量的产生，提高电源的整体效率、降低电路成本和改善电路的热管理，而且可以避免采样电阻的精度和温度系数对电流测量准确性的影响，提高电路的采样精度。

34、此外，由于在开关电源中功率开关管的导通电阻随温度变化很大，，继而导致采样偏差变大，而本技术的峰值电流采样电路通过采用温度补偿模块对电压采样模块的输出进行温度补偿，从而解决了现有技术中存在的温度的变化导致功率开关管的导通电阻偏差加大，从而带来采样精度的较大偏差的问题，继而在降低电路成本的同时保证电路的采样精度不受影响。

35、此外，本技术的峰值电流采样电路还使用动态加速模块向温度补偿模块中的晶体管提供偏置电流的方式来提升温度补偿模块的转换速度，从而避免温度补偿模块的输出信号和输入信号不同步的情况发生。