电流检测技术的研究与设计

随着便携式通信和消费电子产品的广泛使用，电池的使用寿命问题成为了关注的焦点，没有高效率的电源管理，一部移动电话交谈时间不会多于两分钟。所以低电压，低功耗高效率的DC-DC电源转换器的设计成为了当前研究热点。这种高效率的转换器减少了电子产品的物理大小的同时延长了使用时间。而电流模式控制模式的开关电源转换器具有很多电压控制模式无法具有的优点：比如自动过流保护，更好的稳定性和更快的动态响应等。所以当前文献中提出了在电流模式电源转换器下检测负载电流的多种方法。本文的主要的工作之一就是在传统的电流检测电路基础上巧妙的设计一种集成的高性能低电压的电流检测电路，用于固定PWM控制模式下电感电流的检测。传统的固定PWM控制模式在转换器驱动大负载高负载电流的情况下能提供很高的转换效率。但是当负载减小的时候，因为转换器件提供较小的输出电流，如果继续工作在固定PWM控制模式将会严重降低转换器的使用效率，所以当电源转换器驱动轻负载的时候让系统自动切换到PULSE SKIP，控制模式，设计了一种基于Rds检流技术的无损耗电流检测放大器监视功率管上的电流，当它下降到一定水平后通过另一个闭环控制回路关断被监视的功率管，从而缩短了功率管的导通时间，这是本文的工作之二。跟仅有的固定PWM控制转换器相比，两种控制模式，两个闭环回路以及两个电流检测技术的应用，保证了转换器芯片在很大负载变化范围内取得非常高的转换效率。本文首先介绍了电源管理芯片的重要性及国内外发展现状，面临的问题。第二部分讲述了传统电流模式下DC—DC电源管理芯片的电流以及电压工作模式，并介绍了几种传统电流检测方法，原理与技术，分析了各自的优缺点。第三部分开始讲解了几种固定PWM与PULSE SKIP控制模式等本论文的设计背景，然后是电流检测放大器和电流检测电路的具体设计；并与文献中的传统的电流检测电路的分析与比较。第四部分给出了在电流检测电路基础上的高效率Boost DC-DC电源转换器芯片以及芯片中电流检测电路的仿真结果。最后归纳了本次工作的意义以及对存在哪些不足给出总结与讨论。