一种快速自适应调节电感电流过零检测电路

技术特征：
1.一种快速自适应调节电感电流过零检测电路，其特征在于：所述电路包括sw端电压比较单元、自适应延迟单元、自适应电压调节单元、dcm ccm模式判断单元；自适应电压调节单元主要由amp，误差放大器ea和电容c1和c2组成，在il_zero为高电平的时间内对c1充电得到v_c1，同时误差放大器ea放大vref1和v_c1差值后通过对c2充放电得到输出电压v_tune，在il_zero为低电平时nm9断开通过c2保持电压v_tune去通过pm8调节电流i3，其中amp接成单位增益的形式用来在il_zero信号为低电平时使v_c1的电压复位到vref1；当设定为pfm-pwm模式且负载电流较小时，电路处于非连续导通dcm工作模式，四个单元均正常工作，sw端电压检测单元判断i
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是否过零，当检测到i
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过零时比较器翻转，自适应电压调节单元在自适应延迟单元产生的延迟时间内去自适应地调节比较器参考电压；当负载电流较大时dcm ccm模式判断电路使dcm信号由高到低翻转进入连续导通ccm模式并关闭自适应延迟单元和自适应电压调节单元；在需要宽负载范围内电流模pwm-pfm型同步整流dc-dc降压变换器的开关频率稳定时，把电路设定为强制pwm模式；在强制pwm模式下允许电感电流为负值，此时sw端电压比较单元正常工作，自适应延迟单元、自适应电压调节单元、dcm ccm模式判断单元不工作，并通过mos管把电阻短掉，使sw端电压比较单元功能变为检测电感电流最小限流值。2.根据权利要求1所述的一种快速自适应调节电感电流过零检测电路，其特征在于：sw端电压检测单元根据所给fpwm信号不同和负载情况不同，有三种不同工作模式分别为pfm-pwm模式中的dcm模式、pfm-pwm模式中的ccm模式、强制pwm模式。3.根据权利要求1所述的一种快速自适应调节电感电流过零检测电路，其特征在于：当负载较大时，电感电流的平均值较大，电感电流不再过零，dcm ccm模式判断单元输出ccm为高电平，此时关闭自适应延迟单元、自适应电压调节单元；当系统负载减小触发过零检测信号时，经过dcm ccm判断模块使ccm输出低电平，重新打开自适应延迟单元、自适应电压调节单元。4.根据权利要求1所述的一种快速自适应调节电感电流过零检测电路，其特征在于：由人为给定的的模式选择信号fpwm决定是否选择fpwm模式，当fpwm被设定为高电平时进入fpwm模式。5.根据权利要求1所述的一种快速自适应调节电感电流过零检测电路，其特征在于：sw端电压比较单元先通过电流转电压的结构得到vp和vn，再通过比较器comp对vp和vn进行比较，其中电流偏置部分采用cascode结构用nm3和nm5管屏蔽电源电压的变化对nm4和nm6管的影响，减小沟道长度调制效应对偏置电流的影响；当sw电压变化时nm4的源极电压会跟着变化进而使i1变化，通过r2和r3把i1和i4的大小关系转为vp和vn的大小关系，comp为栅级输入电压比较器，比较器内部通过比较vp和vn的大小去决定comp_out的输出是高电平还是低电平。6.根据权利要求1所述的一种快速自适应调节电感电流过零检测电路，其特征在于：自适应延时单元主要是由nm1、nm2、pm1、pm2组成的放大器和nm3、pm5、c1组成的可调延时单元组成，nm2为共栅级接法源极输入漏极输出，i1和r1把sw电压的变化转移到vgate，再通过nm1和pm2组成的二极管接法的pmos做负载的共源级放大后转换为pm4的栅极电压进而控制
电流i3的变化；通过控制由i3的大小控制pm5对c1的充电时间进而控制延时时间。7.根据权利要求1所述的一种快速自适应调节电感电流过零检测电路，其特征在于：dcm ccm模式判断单元通过四个带复位功能的d触发器的级联实现分频计数的功能，其中dff2-dff4分别输出q1-q4，再通过与逻辑门识别是否q1-q4都为高电平，进而判断系统进入dcm模式；当负载电流增大时电感电流不再过零，reset信号为低电平则计数器输出q1-q4全部被拉低，进而判断系统退出dcm模式进入ccm模式。

技术总结
一种快速自适应调节电感电流过零检测电路，可以在同步DC-DC降压型变换器工作在DCM模式时通过快速自适应调节实现及时准确的电感电流过零检测。在工作在DCM模式时，先通过比较电路检测SW端电压判断电感电流是否过零，在每次SW端电压检测单元的比较器输出翻转后再通过SW端电压去产生自适应延迟时间，在自适应延迟时间内产生自适应调节电压去调节检测电路中的比较器的参考电压VN，进而保证下个周期的精准过零检测。其中还包含DCM CCM模式切换电路，通过过零检测信号和功率管导通信号实现DCM CCM模式稳定切换，使系统在大负载CCM模式时能及时关闭自适应延迟单元、自适应电压调节单元，以保证过零检测电路有较低的功耗以及在各种负载条件下稳定运行。各种负载条件下稳定运行。各种负载条件下稳定运行。


技术研发人员：张军辉 张瑛 王天凯
受保护的技术使用者：南京邮电大学
技术研发日：2023.08.22
技术公布日：2023/10/15