DC/DC轉換器中的電流檢測電路設計方案

設計了一個高精度的電流檢測電路， 基于華潤上華CSMC 0. 5 um B iCMOS工藝庫， 利用Cadence Spectre軟件進行電路仿真， 經仿真得知所設計的電路電流取樣精度達到1 000：1, 具有很高的采樣精度。該電流檢測電路性能良好， 已經成功應用于一款電流模式控制DC /DC轉換器芯片的設計之中。

　　電流檢測電路是電流模式控制所必需的， 通過檢測功率開關管上的電流， 然后輸出一個電流感應信號與斜坡補償信號進行疊加并轉換成一個電壓信號， 再與誤差放大器的輸出進行比較， 從而實現電流模式開關轉換器電流內環的控制。其實現方法有很多種， 常見的有兩種， 一種是與功率管串聯一個電阻Rsen,另一種是與功率管并聯一個并聯檢測管復制比例電流， 并聯檢測管復制比例電流的檢測方法， 又有兩種主要的實現結構， 一種是采用運放的結構， 另一種是利用反饋的方式。如果采用運放， 顯然會增加電路的復雜性， 而且也會增加功耗。本文根據具有反饋控制電流源的原理來設計電流檢測電路中的反饋網絡。

　　1 反饋控制電流源的原理

　　電路原理圖及電流源動態特性曲線如圖1( a)、( b)所示。根據電流源的特性曲線， 偏置電路中各相關元件的電流特性只有線性與非線性電流源相結合才可能有唯一的交點(原點除外)， 這樣才能保證偏置電路有唯一穩定的工作點。

　　圖1 具有反饋控制的電流源的原理圖

　　設電阻上的壓降為VR, M3 管的過驅動電壓為△， 由M3、M4 電流相等的條件， 得到：

　　由此解出：

　　其中， VR = VGS3 - V GS4, 因此VGS的壓差決定了電阻上所形成的微電流， 即輸出電流I0 滿足的非線性關系為：

　　由此解出的輸出電流已與電源電壓無關。