DC/DC转换器中的电流检测电路设计方案

设计了一个高精度的电流检测电路， 基于华润上华CSMC 0. 5 um B iCMOS工艺库， 利用Cadence Spectre软件进行电路仿真， 经仿真得知所设计的电路电流取样精度达到1 000：1, 具有很高的采样精度。该电流检测电路性能良好， 已经成功应用于一款电流模式控制DC /DC转换器芯片的设计之中。

　　电流检测电路是电流模式控制所必需的， 通过检测功率开关管上的电流， 然后输出一个电流感应信号与斜坡补偿信号进行叠加并转换成一个电压信号， 再与误差放大器的输出进行比较， 从而实现电流模式开关转换器电流内环的控制。其实现方法有很多种， 常见的有两种， 一种是与功率管串联一个电阻Rsen,另一种是与功率管并联一个并联检测管复制比例电流， 并联检测管复制比例电流的检测方法， 又有两种主要的实现结构， 一种是采用运放的结构， 另一种是利用反馈的方式。如果采用运放， 显然会增加电路的复杂性， 而且也会增加功耗。本文根据具有反馈控制电流源的原理来设计电流检测电路中的反馈网络。

　　1 反馈控制电流源的原理

　　电路原理图及电流源动态特性曲线如图1( a)、( b)所示。根据电流源的特性曲线， 偏置电路中各相关元件的电流特性只有线性与非线性电流源相结合才可能有唯一的交点(原点除外)， 这样才能保证偏置电路有唯一稳定的工作点。

　　图1 具有反馈控制的电流源的原理图

　　设电阻上的压降为VR, M3 管的过驱动电压为△， 由M3、M4 电流相等的条件， 得到：

　　由此解出：

　　其中， VR = VGS3 - V GS4, 因此VGS的压差决定了电阻上所形成的微电流， 即输出电流I0 满足的非线性关系为：

　　由此解出的输出电流已与电源电压无关。