高精确度电感电流仿拟电路及其仿拟控制电路与控制方法与流程

本发明涉及一种电感电流仿拟电路，特别涉及一种可精确仿拟电感电流的电感电流仿拟电路。本发明还涉及用以控制电感电流仿拟电路的仿拟控制电路与控制方法。

背景技术：

1、与本技术相关的现有技术有：us8358113b2、us6278263b1、us6414470b1、us8405368b2、us10200050b1。

2、请参阅图1a，图1a显示现有技术的电流信号产生电路的示意图。如图1a所示，切换式电源转换器的功率级电路101包括上桥开关qh、下桥开关ql及电感l，功率级电路101用以转换输入电压vi以产生输出电压vo。控制电路102用以产生上桥控制信号ug及下桥控制信号lg，分别用以控制上桥开关qh、下桥开关ql的导通状态。此现有技术的电流信号产生电路1000用以感测流经电感l的电感电流il而产生电流感测信号vcss，电流信号产生电路1000包含感测电路103、感测电路104，分别用以感测上桥开关qh的上桥开关电流iqh以及下桥开关ql的下桥开关电流iql，由此分别产生感测信号sh以及感测信号sl，感测信号sh以及感测信号sl加总后进一步产生电流感测信号vcss，电流感测信号vcss相关于电感电流il。

3、请参阅图1b，图1b显示对应于图1a电流信号产生电路的操作波形图。如图1b所示，上桥开关qh与下桥开关ql的切换周期为周期t1。上桥开关qh由上桥控制信号ug控制，其中流经上桥开关qh的电流为上桥开关电流iqh，此现有技术为降压型切换式转换器，因此，于连续导通模式下，感测电路103感测上桥开关电流iqh而产生的感测信号sh于导通期间to1为具有逐渐上升的高位准，另一方面，下桥开关ql由下桥控制信号lg控制，其中流经下桥开关ql的电流为下桥开关电流iql，感测电路104感测下桥开关电流iql而产生的感测信号sl于导通期间to2则为具有逐渐下降的高位准。

4、上述现有技术的缺点在于，当上桥开关qh或下桥开关ql的占空比过低时，将使得电流信号产生电路1000所产生的电流感测信号vcss偏离理想状态。如图1b所示，由于下桥开关ql的占空比(to2/t1)过低，例如由于感测电路104的带宽不足，造成电流感测信号vcss于导通期间to2的下降速率较理想电流感测信号vcss’缓慢(参照图1b，vcs于to2已偏离理想的虚线)，因此使得电流感测信号vcss有不准确的情形。此外，在多相位电源转换器的应用中，上述情形将使得多相位电源转换器中的电流感测不精确。

5、有鉴于此，本发明即针对上述现有技术的不足，提出一种高精确度电感电流仿拟电路，不论上桥开关或下桥开关的占空比过低，都能仿拟出更准确的电感电流，此外，在极高频的多相位电源转换器的应用中，不论是操作在低工作周期或是高工作周期，本发明可通过准确的电流仿拟信号而使所有通道之间的电流达到平衡，且得以通过准确的电流信息进行适应性的操作通道数的调整。

技术实现思路

1、于一观点中，本发明提供一种电感电流仿拟电路，用于一切换式电源供应器中，该切换式电源供应器用以控制其中一功率级电路的一第一开关及一第二开关以切换一电感器，而将一输入电压转换为一输出电压，该电感电流仿拟电路用以产生一电流仿拟信号以仿拟流经该电感器的一电感电流，其中该第一开关的导通状态受一第一开关控制信号所控制，且于一第一导通期间导通时具有一第一导通电流，其中该第二开关的导通状态受一第二开关控制信号所控制，且于一第二导通期间导通时具有一第二导通电流，该电感电流仿拟电路包含：一第一感测电路，用以感测该第二开关的该第二导通电流而产生一第一电流感测信号；以及一仿拟控制电路，用以于该第一开关的一第一占空比小于一第一占空比阈值时，于该第二导通期间根据该第一电流感测信号产生该电流仿拟信号的一第一部分，且于该第二导通期间的中间时点取样维持该第一电流感测信号而产生一第一取样维持信号，且于接着的该第一导通期间根据该第一取样维持信号产生该电流仿拟信号的一第二部分。

2、于一实施例中，该电感电流仿拟电路还包含一第二感测电路，用以感测该第一开关的该第一导通电流而产生一第二电流感测信号；其中该仿拟控制电路还用以于该第一占空比大于一第二占空比阈值时，于该第一导通期间根据该第二电流感测信号产生该电流仿拟信号的该第二部分，且于该第一导通期间的中间时点取样维持该第二电流感测信号而产生一第二取样维持信号，且于接着的该第二导通期间根据该第二取样维持信号产生该电流仿拟信号的该第一部分。

3、于一实施例中，该第一开关与该第二开关配置为以下之一：该第一开关配置为该功率级电路的一上桥开关，且该第二开关配置为该功率级电路的一下桥开关；或者该第一开关配置为该功率级电路的一下桥开关，且该第二开关配置为该功率级电路的一上桥开关。

4、于一实施例中，该第二占空比阈值大于或等于该第一占空比阈值。

5、于一实施例中，该第一占空比阈值等于50％。

6、于一实施例中，当该第一占空比大于该第一占空比阈值且小于该第二占空比阈值时，该仿拟控制电路于一第一导通期间根据该第二电流感测信号产生该电流仿拟信号的该第二部分，且于该第二导通期间根据该第一电流感测信号产生该电流仿拟信号的该第一部分。

7、于一实施例中，该切换式电源供应器包括多个该功率级电路以及对应的多个该电感电流仿拟电路，其中多个该功率级电路的电流平衡与相位增减(phase shedding)根据该多个电感电流仿拟电路所产生对应的多个该电流仿拟信号而决定。

8、于一实施例中，该电感电流仿拟电路还包含一第二感测电路，用以感测该第一开关的该第一导通电流而产生一第二电流感测信号；其中当该第一占空比大于该第一占空比阈值时，该仿拟控制电路于一第一导通期间根据该第二电流感测信号产生该电流仿拟信号的该第二部分，且于接着的该第二导通期间根据该第一电流感测信号产生该电流仿拟信号的该第一部分。

9、于一实施例中，该仿拟控制电路包括：一第一中间时点产生电路，用以计时该第二导通期间的中间时点；其中该第一中间时点产生电路包括：一第一积分器，用以根据一第一时间信号与该第二开关控制信号而于该第一时间信号的使能期间积分一第一电流源，以产生一第一计时斜坡信号，其中该第一计时斜坡信号于该第一时间信号的使能期间结束时点的位准与该第一时间信号的使能期间的时间长度成正比，其中该第一时间信号的使能期间对应于至少一该第二导通期间；一第一电压缓冲与转换电路，用以缓冲与转换该第一计时斜坡信号而产生一第一分压信号，其中该第一分压信号与该第一计时斜坡信号之间具有一第一分压比例；一第一计时取样维持电路，用以于该第一时间信号的使能期间结束时点取样维持该第一分压信号的位准，以产生一第一计时取样维持信号；一第二积分器，用以根据一第二时间信号与该第二开关控制信号而于该第二时间信号的使能期间积分一第二电流源，以产生一第二计时斜坡信号，其中该第二时间信号的使能期间对应于至少一该第二导通期间且晚于该第一时间信号的使能期间；以及一第一比较电路，用以根据该第一计时取样维持信号与该第二计时斜坡信号而产生一第一取样维持控制信号，其中当该第一计时取样维持信号与该第二计时斜坡信号相等的时点对应为该第二导通期间的中间时点；其中该第一分压比例、该第一电流源的位准以及该第二电流源的位准决定该第二计时斜坡信号到达该第一计时取样维持信号的时间长度。

10、于一实施例中，该仿拟控制电路包括：一第二中间时点产生电路，用以计时该第一导通期间的中间时点；其中该第二中间时点产生电路包括：一第三积分器，用以根据一第三时间信号与该第一开关控制信号而于该第三时间信号的使能期间积分一第三电流源，以产生一第三计时斜坡信号，其中该第三计时斜坡信号于该第三时间信号的使能期间结束时点的位准与该第三时间信号的使能期间的时间长度成正比，其中该第三时间信号的使能期间对应于至少一该第一导通期间；一第二电压缓冲与转换电路，用以缓冲与转换该第三计时斜坡信号而产生一第二分压信号，其中该第二分压信号与该第三计时斜坡信号之间具有一第二分压比例；一第二计时取样维持电路，用以于该第三时间信号的使能期间结束时点取样维持该第二分压信号的位准，以产生一第二计时取样维持信号；一第四积分器，用以根据一第四时间信号与该第一开关控制信号而于该第四时间信号的使能期间积分一第四电流源，以产生一第四计时斜坡信号，其中该第四时间信号的使能期间对应于至少一该第一导通期间且晚于该第三时间信号的使能期间；以及一第二比较电路，用以根据该第二计时取样维持信号与该第四计时斜坡信号而产生一第二取样维持控制信号，其中当该第二计时取样维持信号与该第四计时斜坡信号相等的时点对应为该第一导通期间的中间时点；其中该第二分压比例、该第三电流源的位准以及该第四电流源的位准决定该第四计时斜坡信号到达该第二计时取样维持信号的时间长度。

11、于一实施例中，该仿拟控制电路包括：一第一占空比判断电路，用以根据一第一占空比阈值信号与该第一开关控制信号的比较而产生一第一使能信号，其中该第一使能信号用以示意该第一占空比是否小于该第一占空比阈值，其中该第一占空比阈值信号的周期等于该第一开关控制信号的一切换周期，其中该第一占空比阈值信号为使能时的占空比等于该第一占空比阈值。

12、于一实施例中，该仿拟控制电路包括：一第二占空比判断电路，用以根据一第二占空比阈值信号与该第二开关控制信号的比较而产生一第二使能信号，其中该第二使能信号用以示意该第一占空比是否大于该第二占空比阈值，其中该第二占空比阈值信号的周期等于该第二开关控制信号的一切换周期，其中该第二占空比阈值信号为使能时的占空比等于该第二占空比阈值。

13、于一实施例中，该第一占空比判断电路包括：一第一阈值时点产生电路，用以决定该第一占空比阈值；其中该第一阈值时点产生电路包括：一第五积分器，用以根据一第一周期时间信号与该第一开关控制信号而于该第一周期时间信号的使能期间积分一第五电流源，以产生一第五计时斜坡信号，其中该第五计时斜坡信号于该第一周期时间信号的使能期间结束时点的位准与该第一周期时间信号的使能期间的时间长度成正比，其中该第一周期时间信号的使能期间对应于至少一该第一开关控制信号的该切换周期；一第三电压缓冲与转换电路，用以缓冲与转换该第五计时斜坡信号而产生一第三分压信号，其中该第三分压信号与该第五计时斜坡信号之间具有一第三分压比例；一第三计时取样维持电路，用以于该第一周期时间信号的使能期间结束时点取样维持该第三分压信号的位准，以产生一第三计时取样维持信号；一第六积分器，用以根据一第二周期时间信号与该第一开关控制信号而于该第二周期时间信号的使能期间积分一第六电流源，以产生一第六计时斜坡信号，其中该第二周期时间信号的使能期间对应于至少一该第一开关控制信号的该切换周期且晚于该第一周期时间信号的使能期间；以及一第三比较电路，用以根据该第三计时取样维持信号与该第六计时斜坡信号而产生一第三取样维持控制信号，其中当该第三计时取样维持信号与该第六计时斜坡信号相等的时点示意于该切换周期中对应于该第一占空比阈值的时点；其中该第三分压比例、该第五电流源的位准以及该第六电流源的位准决定该第六计时斜坡信号到达该第三计时取样维持信号的时间长度。

14、于另一观点中，本发明提供一种仿拟控制电路，用于一电感电流仿拟电路，其中该电感电流仿拟电路用于一切换式电源供应器中，该切换式电源供应器用以控制其中一功率级电路的一第一开关及一第二开关以切换一电感器，而将一输入电压转换为一输出电压，该电感电流仿拟电路用以产生一电流仿拟信号以仿拟流经该电感器的一电感电流，其中该第一开关的导通状态受一第一开关控制信号所控制，且于一第一导通期间导通时具有一第一导通电流，其中该第二开关的导通状态受一第二开关控制信号所控制，且于一第二导通期间导通时具有一第二导通电流，其中该电感电流仿拟电路包括一第一感测电路，用以感测该第二开关的该第二导通电流而产生一第一电流感测信号；其中该仿拟控制电路用以于该第一开关的一第一占空比小于一第一占空比阈值时，于该第二导通期间根据该第一电流感测信号产生该电流仿拟信号的一第一部分，且于该第二导通期间的中间时点取样维持该第一电流感测信号而产生一第一取样维持信号，且于接着的该第一导通期间根据该第一取样维持信号产生该电流仿拟信号的一第二部分。

15、于另一观点中，本发明提供一种仿拟控制方法，用以控制一电感电流仿拟电路，其中该电感电流仿拟电路用于一切换式电源供应器中，该切换式电源供应器用以控制其中一功率级电路的一第一开关及一第二开关以切换一电感器，而将一输入电压转换为一输出电压，该电感电流仿拟电路用以产生一电流仿拟信号以仿拟流经该电感器的一电感电流，其中该第一开关的导通状态受一第一开关控制信号所控制，且于一第一导通期间导通时具有一第一导通电流，其中该第二开关的导通状态受一第二开关控制信号所控制，且于一第二导通期间导通时具有一第二导通电流，其中该电感电流仿拟电路包括一第一感测电路，用以感测该第二开关的该第二导通电流而产生一第一电流感测信号；其中该仿拟控制方法包含：用以于该第一开关的一第一占空比小于一第一占空比阈值时，于该第二导通期间根据该第一电流感测信号产生该电流仿拟信号的一第一部分，且于该第二导通期间的中间时点取样维持该第一电流感测信号而产生一第一取样维持信号，且于接着的该第一导通期间根据该第一取样维持信号产生该电流仿拟信号的一第二部分。

16、以下将通过具体实施例详加说明，以更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所实现的效果。