專利名稱：限制平均輸入電流的電壓調(diào)節(jié)電路及其限流方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及輸入電流限流方法，更具體地說，涉及輸入電流的平均電流限流方法和裝置
背景技術(shù)：
由于電腦的普及，采用USB供電的器件也越來越多。然而，USB供電由于其特定的技術(shù)特 點(diǎn)而限制了它的應(yīng)用。具體地說，當(dāng)輸出電流大于某個(gè)上限值，如500mA時(shí)，USB端口的輸出 電壓將降低。因此，有必要對(duì)輸出電流進(jìn)行限流。
圖l所示為現(xiàn)有技術(shù)的采用峰值電流限制方法的限流技術(shù)。流過開關(guān)Sin的電流經(jīng)檢測(cè)， 并和閾值VCLM相比較。當(dāng)檢測(cè)到的電流大于VCLM時(shí)，關(guān)斷開關(guān)Sin，從而達(dá)到限流目的。然 而，開關(guān)Sin的占空比隨著輸出電壓而波動(dòng)，由于輸入電容Cin較大，實(shí)際的輸入電流是流過 開關(guān)Sin的平均電流。因此，峰值電流并不能代表電源供給的實(shí)際電流。當(dāng)輸出電壓較低時(shí) 將浪費(fèi)很大的輸入電流區(qū)間。
峰值電流限流方法能直接用于限制峰值電流，但該方法的最大缺陷是電源供給的電流和 開關(guān)Sin中動(dòng)態(tài)變化的電流不一致。因此，它不能很好地用于控制每個(gè)周期中的輸入電流。
圖2示出了另一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)。在電源和功率器件之間使用了串聯(lián)的電阻R和開關(guān)S。電阻 用于檢測(cè)電流。開關(guān)S的導(dǎo)通電阻受檢測(cè)電流控制，以此達(dá)到限流目的。但在該方法中，由 于R被用于精確地檢測(cè)電流，它不適合與開關(guān)S和其它的控制電路集成在一塊集成電路芯片內(nèi) ，這也增加了整個(gè)電路的成本。同時(shí)，開關(guān)S的功率損耗和熱效應(yīng)都較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于公開一種電壓調(diào)節(jié)電路，包括:含輸入電流的開關(guān)電路；電流平均電 路，耦合至所述開關(guān)電路，產(chǎn)生反映所述輸入電流平均值的信號(hào)；以及限流電路，耦合至所 述開關(guān)電路和所述電流平均電路，將所述輸入電流的平均值限制在一定水平。其中所述開關(guān) 電路進(jìn)一步包括流過所述輸入電流的輸入開關(guān)。
所述電流平均電路包括電流檢測(cè)電路，耦合至所述輸入開關(guān)，檢測(cè)所述輸入電流并產(chǎn) 生與所述輸入電流成比例的檢測(cè)電流；第一電容，耦合至所述電流檢測(cè)電路和所述限流電路;第一開關(guān)，耦合至所述第一電容的兩端；當(dāng)所述第一開關(guān)關(guān)斷時(shí)，所述第一電容被所述檢 測(cè)電流充電；當(dāng)所述第一開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，所述第一電容被放電。所述第一開關(guān)和所述輸入開關(guān) 的導(dǎo)通和關(guān)斷狀態(tài)相反。
所述限流電路將所述第一電容兩端電壓和一閾值電壓比較，當(dāng)兩者滿足特定比較關(guān)系時(shí) 關(guān)斷所述輸入開關(guān)。在一個(gè)實(shí)施例中所述特定比較關(guān)系為所述第一電容兩端電壓大于所述閾 值電壓。所述限流電路可包括比較電路，比較所述第一電容兩端電壓和所述閾值電壓，輸 出比較信號(hào)，當(dāng)所述第一電容兩端電壓大于所述閾值電壓時(shí)，所述比較信號(hào)為有效值，否則 為無效值；控制電路，耦合至所述比較電路和所述開關(guān)電路，接收所述比較信號(hào)用于控制所 述開關(guān)電路中開關(guān)的關(guān)斷和導(dǎo)通；當(dāng)所述比較信號(hào)為有效值時(shí)，所述控制電路關(guān)斷所述輸入 開關(guān)。所述比較電路包括第二比較器，其同相輸入端接收所述第一電容兩端電壓，反相輸入 端接收所述閾值電壓，輸出所述比較信號(hào)至所述控制電路。所述控制電路包括反饋電路， 耦合至所述開關(guān)電路，檢測(cè)所述開關(guān)電路的參數(shù)并產(chǎn)生反饋信號(hào)；第三比較器，其同相輸入 端接收所述第一電容兩端的電壓，反相輸入端接收所述反饋信號(hào)；RS觸發(fā)器，包含兩個(gè)復(fù)位 輸入端和一個(gè)置位輸入端，所述置位輸入端接收一時(shí)鐘信號(hào)， 一復(fù)位輸入端接連接所述第二 比較器的輸出端，另一復(fù)位輸入端連接所述第三比較器的輸出端，RS觸發(fā)器的輸出端用于控 制所述開關(guān)電路中的開關(guān)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述開關(guān)電路的參數(shù)為輸出電壓，所述反饋電 路包括輸出電壓檢測(cè)電路，耦合至所述開關(guān)電路，檢測(cè)所述開關(guān)電路的輸出電壓并產(chǎn)生與 所述輸出電壓成比例的檢測(cè)電壓；第四比較器，其同相輸入端接收第二參考電壓，反相輸入 端耦合至所述輸出電壓檢測(cè)電路接收所述檢測(cè)電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，所述輸出電壓檢測(cè)電 路為一電阻分壓電路。
電壓調(diào)節(jié)電路可進(jìn)一步包括閾值校正電路，隨著所述第一電容值的變化校正所述閾值電 壓。所述閾值校正電路和所述電流平均電路可集成在一個(gè)集成電路內(nèi)。所述閾值校正電路包 括第二電容；第二開關(guān)，耦合至所述第二電容兩端；電流發(fā)生電路，耦合至所述第二電容 ，為所述第二電容提供充電電流；采樣保持電路，耦合至所述第二開關(guān)和所述限流電路，對(duì) 所述第二電容兩端的電壓進(jìn)行采樣和保持；其中所述第二開關(guān)和所述采樣保持電路受一時(shí)鐘 信號(hào)控制；所述采樣保持電路輸出所述閾值電壓。其中所述電流發(fā)生電路可包括第一比較 器，其同相輸入端接收第一參考電壓；第三開關(guān)，其柵極受所述第一比較器輸出電壓控制； 第一電阻， 一端連接所述第一比較器的反相輸入端和所述第三開關(guān)的源極，另一端接地；電 流鏡電路，包括第四開關(guān)和第五開關(guān)，所述第四開關(guān)的漏極與所述第三開關(guān)的漏極和所述第 四開關(guān)、所述第五開關(guān)的柵極相連，所述第四開關(guān)和所述第五開關(guān)的源極與所述開關(guān)電路的輸入端相連，所述第五開關(guān)的漏極與所述第二電容相連。
所述開關(guān)電路的參數(shù)為輸出電壓，所述反饋電路包括
輸出電壓檢測(cè)電路，耦合至所述開關(guān)電路，檢測(cè)所述開關(guān)電路的輸出電壓并產(chǎn)生與所述 輸出電壓成比例的檢測(cè)電壓；
第四比較器，其同相輸入端接收第二參考電壓，反相輸入端耦合至所述輸出電壓檢測(cè)電 路接收所述檢測(cè)電壓。
在一個(gè)實(shí)施例中，上述開關(guān)電路為同步型的降壓(Buck)電路。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于公開一種限制含輸入開關(guān)的電壓調(diào)節(jié)電路的輸入電流平均值的 方法，包括檢測(cè)輸入電流，產(chǎn)生與所述輸入電流成比例的檢測(cè)電流；當(dāng)所述輸入開關(guān)導(dǎo)通 時(shí)，由所述檢測(cè)電流對(duì)一電容充電，否則對(duì)所述電容放電；當(dāng)所述電容兩端電壓大于一閾值 時(shí)，關(guān)斷所述輸入開關(guān)用于限制所述輸入電流。該方法可進(jìn)一步包括隨所述電容的變化而校 正所述閾值。在一個(gè)實(shí)施例中，所述檢測(cè)電流為所述輸入電流的平均值。
本發(fā)明還公開了一種電壓調(diào)節(jié)電路，包括流過輸入電流的開關(guān)裝置；電流平均裝置，耦 合至所述開關(guān)裝置，產(chǎn)生反映所述輸入電流平均值的信號(hào)；限流裝置，耦合至所述開關(guān)裝置 和所述電流平均裝置，將所述輸入電流平均值限制在一定值。所述開關(guān)器件進(jìn)一步包括流過 所述輸入電流的輸入開關(guān)器件。所述電流平均裝置包括電流檢測(cè)裝置，耦合至所述輸入開 關(guān)裝置用于檢測(cè)所述輸入電流并產(chǎn)生與所述輸入電流成比例的檢測(cè)電流；第一電容裝置，耦 合至所述電流檢測(cè)裝置和所述限流裝置；第一開關(guān)裝置，耦合在所述第一電容裝置兩端；當(dāng) 所述第一開關(guān)裝置關(guān)斷時(shí)，所述第一電容裝置由所述檢測(cè)電流充電；當(dāng)所述第一開關(guān)裝置導(dǎo) 通時(shí)，所述第一電容裝置被放電。所述第一開關(guān)裝置和所述輸入開關(guān)裝置的關(guān)斷導(dǎo)通狀態(tài)相 反。
該發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)電壓調(diào)節(jié)電路平均輸入電流的限制，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)實(shí)際輸入電流的限制 。同時(shí)，該發(fā)明中的各部分易于集成，且損耗低，效率高。


附圖用來解釋本發(fā)明的各個(gè)具體實(shí)施方式
，其構(gòu)成了本說明書的一部分。附圖及其說明 ，用于解釋本發(fā)明的基本原理。
圖l示出了一種現(xiàn)有技術(shù)的限流技術(shù)。 圖2示出了另一種現(xiàn)有技術(shù)的限流技術(shù)。
圖3所示為根據(jù)本發(fā)明的采用平均輸入電流限流技術(shù)的電壓調(diào)節(jié)電路框圖實(shí)施例。圖4所示為采用平均輸入電流技術(shù)的降壓(Buck)電路實(shí)施例。 圖5所示為圖4電路的工作波形。
圖6所示為根據(jù)本發(fā)明的平均輸入電流限流方法流程圖實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
本申請(qǐng)公開了一種限制平均電流的輸入電流限流方法。使用直流輸入的電壓調(diào)節(jié)電路一 般都含有大輸入電容，因此，經(jīng)輸入電容濾波后的電流的平均值為實(shí)際的供電輸入電流。供 電電流被通過限制輸入電流的平均值而達(dá)到限流目的。
圖3所示為采用平均輸入電流限流技術(shù)的電壓調(diào)節(jié)電路框圖實(shí)施例。它包含開關(guān)電路 301，電流平均電路302和限流電路303。開關(guān)電路301中包含輸入電流Iin和輸入電容Cin。 電流平均電路302耦合至開關(guān)電路301，檢測(cè)輸入電流Iin并產(chǎn)生檢測(cè)信號(hào)VITG。限流電路303 耦合至開關(guān)電路301和電流平均電路302，將信號(hào)VITG限制在閾值VCLM以下，從而將輸入電流 Iin的平均值限制在一定水平。
開關(guān)電路301包括大容量輸入電容Cin和輸入開關(guān)Sin。其中輸入電流流過該輸入開關(guān) Sin。當(dāng)輸入電流Iin的平均值被限制時(shí)，因?yàn)榇箅娙軨in的存在，即限制了實(shí)際的供電電流 。開關(guān)電路301可以為包含輸入開關(guān)的任意拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如降壓型(Buck)，降-升壓型( Buck-Boost)，反激型(Flyback)或其它類型。在一個(gè)實(shí)施例中，開關(guān)電路301為降壓型電 路。
電流平均電路302包括電流檢測(cè)電路304，電容Citg和開關(guān)Sitg。電流檢測(cè)電路304耦合 至開關(guān)電路301用于檢測(cè)輸入電流Iin，產(chǎn)生檢測(cè)電流Isense。在一個(gè)實(shí)施例中，檢測(cè)電流 Isense與輸入電流Iin成比例。電流檢測(cè)電路304可以為一個(gè)電阻型檢測(cè)電路，也可以是電流 鏡型的檢測(cè)電路。Citg的一端連接電流檢測(cè)電路304用于接收Isense，另一端接地。Sitg連 接于Citg兩端，并和輸入開關(guān)Sin的關(guān)斷導(dǎo)通狀態(tài)相反。當(dāng)Sin導(dǎo)通時(shí)，Sitg關(guān)斷，Citg被 Isense充電，Citg兩端的電壓VITG升高。當(dāng)Sin關(guān)斷時(shí)，Sitg導(dǎo)通，電容Citg被快速放電， VITG電壓迅速降為零。這樣，在每個(gè)周期中，電容Citg兩端電壓VITG的最大值代表了輸入電 流Iin的積分值，等效于Iin的平均值。
限流電路303包括比較電路305和控制電路306。比較電路305接收電流平均電路302輸出 的反映輸入電流Iin平均值的VITG信號(hào)，并和閾值電壓VCLM相比，產(chǎn)生比較信號(hào)OAC信號(hào)。當(dāng) VITG大于VCLM時(shí)，OAC輸出有效值。當(dāng)VITG小于VCLM， OAC為無效值?？刂齐娐?06耦合至比 較電路305和開關(guān)電路301，它接收OAC信號(hào)，并控制開關(guān)電路301中的開關(guān)。當(dāng)OAC為有效值時(shí)，控制電路306將輸入開關(guān)Sin關(guān)斷用于鉗制VITG，從而限制輸入電流Iin的平均值。比較 電路305可以為任何形式的比較電路，如一比較器?？刂齐娐?06可以檢測(cè)開關(guān)電路301的一 至多個(gè)參數(shù)，如電流、電壓、功率，通過如PFM或PWM等公知的控制方法控制開關(guān)電路301中 開關(guān)的關(guān)斷和導(dǎo)通。
圖4所示為采用平均輸入電流限流的Buck電路實(shí)施例。開關(guān)電路301為非同步的Buck電路 ，它以圖示的連接方式包括輸入電容Cin，輸入開關(guān)Sin，整流二極管D，電感L和輸出電容 Cout。輸入開關(guān)Sin可以為MOSFET管或其它形式的半導(dǎo)體器件，可以為N型或P型器件。在一 個(gè)實(shí)施例中，輸入開關(guān)Sin為P型MOSFET。 二極管D也可以被同步整流器件代替，形成同步 Buck電路。
電流平均電路302包括電流檢測(cè)電路304，電容Citg和開關(guān)Sitg。電流檢測(cè)電路304耦合 至開關(guān)電路301，檢測(cè)輸入電流Iin并輸出檢測(cè)電流Isense。 Citg的一端連接電流檢測(cè)電路 304用于接收Isense，另一端接地。Sitg連接于Citg兩端，并和輸入開關(guān)Sin的關(guān)斷導(dǎo)通狀態(tài) 相反。Citg兩端出現(xiàn)的VITG峰值代表了Iin的平均值。
比較電路305包含比較器C0M1 。比較器C0M1同相輸入端接收VITG信號(hào)，反相輸入端接收 閾值信號(hào)VCLM，輸出信號(hào)0AC至控制電路306。當(dāng)VITG大于VCLM， OAC信號(hào)有效，如為高電平 值，反之則為無效值。
控制電路306與比較電路305和開關(guān)電路301耦合，在OAC信號(hào)為有效值時(shí)關(guān)斷輸入開關(guān) Sin。在一個(gè)實(shí)施例中，控制電路306進(jìn)一步檢測(cè)開關(guān)電路301的輸出電壓VOUT，和VITG信號(hào) 一起用于控制開關(guān)電路301中的開關(guān)導(dǎo)通和關(guān)斷。控制電路306包括電阻Rdl、 Rd2、 Rl、 R2， 比較器COM2和COM3，電容C1，以及RS觸發(fā)器Qff。電阻Rdl和Rd2組成電壓檢測(cè)電路，如電壓 分壓器，用于檢測(cè)輸出電壓VOUT。該電壓檢測(cè)電路也可用電容來實(shí)現(xiàn)。輸出電壓檢測(cè)值輸入 至比較器COM3的反相輸入端和電容C 1的一端。C1的另 一端和電阻R1連接。Rl另 一端和COM3的 輸出端以及電阻R2相連。電阻R2的另一端則和比較器COM2的反相輸入端相連。比較器COM3的 同相輸入端接收代表輸出電壓期望值的參考電壓VREF。比較器COM2的同相輸入端接收VITG信 號(hào)。RS觸發(fā)器Qff含有兩個(gè)復(fù)位輸入端(R)，其中一個(gè)R端接收來自比較電路305的OAC信號(hào) ，另一個(gè)R端和比較器COM2的輸出端相連。RS觸發(fā)器Qff的反相輸出端2和驅(qū)動(dòng)電路及開關(guān) Sitg相連，用于控制輸入開關(guān)Sin和開關(guān)Sitg。 RS觸發(fā)器Qff的置位輸入端(S)接收時(shí)鐘信 號(hào)CLK。
電流平均電路302可以和限流電路303集成在一個(gè)集成電路(IC)上，也可以是外接的。 當(dāng)集成于一個(gè)IC芯片上時(shí)，將電容Citg保持在一固定值比較困難，因?yàn)镃itg將隨IC溫度變化而變化。在相同的平均輸入電流下，電容Citg兩端的電壓VITG將有浮動(dòng)。由此，VITG和閾值 VCLM的比較結(jié)果也不再準(zhǔn)確。因此，需要一個(gè)閾值校正電路，用于將VCLM隨電容Citg變化而 校正。
閾值校正電路401實(shí)施例見圖所示。當(dāng)積分電容Citg的容量隨芯片溫度變化而增大時(shí)， 積分電壓VITG在相同的輸入電流平均值下將降低。閾值校正電路401隨VITG而降低VCLM閾值 ，使得比較電路305的輸出結(jié)果正確。
圖4中的閾值校正電路401包括充電電流發(fā)生電路402、電容Citgl、開關(guān)Sitgl和采樣保 持電路S/H。其中充電電流發(fā)生電路402和電容Citgl的一端相耦合，用于為Citgl提供恒定的 充電電流Icharge。 Citgl的另一端接地。開關(guān)Sitgl和電容Citgl并聯(lián)。采樣保持電路S/H和 電容Citgl耦合，用于采樣和保持Citgl兩端的電壓VR。時(shí)鐘信號(hào)被用于控制開關(guān)Sitgl和采 樣保持電路S/H。在一個(gè)實(shí)施例中，閾值校正電路401和控制電路306使用同一個(gè)時(shí)鐘信號(hào) CLK。采樣保持電路S/H可在CLK的上升沿或上升沿到來之前將VR進(jìn)行采樣和保持。被采樣和 保持的值用于作為閾值電壓VCLM。電流平均電路302和閾值校正電路401集成在一集成電路上 ，這樣電容Citgl和閾值電壓VCLM在芯片溫度改變時(shí)將一起被改變。
充電電流發(fā)生電路402可以為任何形式的提供恒定電流的電路。在一個(gè)實(shí)施例中，充電 電流發(fā)生電路402包括比較器C0M4、電阻Rll、開關(guān)Sll、 S12和S13。比較器C0M4的同相輸入 端接收參考值VREF1，反相輸入端連接R11和S11的源極。Rll另一端接地。比較器C0M4的輸出 端控制S 11的柵極。S11的漏極和開關(guān)S 12的漏極和柵極相連。S12和S 13的源極和開關(guān)電路 301的輸入端VIN相連，柵極連接在一起。S13的漏極和電容Citgl、開關(guān)Sitgl以及采樣保持 電路S/H相連。開關(guān)S12和S13形成一電流鏡像，充電電流Icharge由參考值VREF1、電阻R11和 S12、 S13的溝道寬長比決定。
圖5示出了圖4中電路的工作波形。當(dāng)CLK信號(hào)為高，觸發(fā)器Qff置位，反相輸出端2置低 。輸入開關(guān)Sin被導(dǎo)通，開關(guān)Sitg關(guān)斷。電容Citg被檢測(cè)電流Isense充電，Citg兩端的VITG 電壓升高。同時(shí)，開關(guān)Sitgl導(dǎo)通，電容Citgl迅速放電，Citgl兩端電壓VR迅速下降。在一 個(gè)實(shí)施例中，S/H電路在CLK上升沿到來前的短暫時(shí)間內(nèi)采樣和保持電壓VR。被采樣和保持 的值作為VCLM。當(dāng)CLK為低電平時(shí)，開關(guān)Sitgl被關(guān)斷，Citgl被充電電流發(fā)生電路402產(chǎn)生的 恒定電流Icharge充電。電壓VR上升。當(dāng)VITG大于反饋信號(hào)COMP或閾值電壓VCLM， RS觸發(fā)器 Qff被復(fù)位，反相輸出端2輸出高電平。這樣，輸入開關(guān)Sin被關(guān)斷，Sitg導(dǎo)通。電容Citg迅 速放電，Citg兩端的VITG快速降到零值?；痎T—;匪
當(dāng)輸入開關(guān)Sin導(dǎo)通，開關(guān)Sitg關(guān)斷。VITG和Isense之間的關(guān)系為
。當(dāng)輸入開關(guān)Sin關(guān)斷，Sitg導(dǎo)通，lsense=lin=0， VITG=0。當(dāng)電流采樣系數(shù)為n時(shí)， / =丄/.
。每個(gè)周期中，輸入電流的平均值為
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，其中^ *為輸入開關(guān)Sin的開關(guān)頻率，如CLK信號(hào)的頻率，D為輸入開關(guān)Sin的占空比。 當(dāng)VITG被鉗制時(shí)，輸入電流平均值Iin亦被鉗制在一定值。若想將輸入電流的平均值限制在
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一定值，VCLM為 。通過采樣保持電路S/H采樣和保持電壓時(shí)的閾值電
壓VCLM和充電電流Icharge，電容Citgl的容值可被確定。
接下來闡述電壓調(diào)節(jié)電路對(duì)平均輸入電流進(jìn)行限流的方法。圖6為平均輸入電流限流方 法的流程圖
步驟A，檢測(cè)流過輸入開關(guān)Sin的輸入電流值或當(dāng)前值。
步驟B，判斷輸入開關(guān)Sin是否處于導(dǎo)通狀態(tài)，若為導(dǎo)通狀態(tài)，進(jìn)入步驟C，否則進(jìn)入步驟D。
步驟C，通過檢測(cè)電流值對(duì)電容Citg進(jìn)行充電，然后進(jìn)入步驟E。 步驟D，將電容Citg快速放電，進(jìn)入步驟B。
步驟E，判斷電容Citg兩端的電壓VITG是否大于閾值電壓VCLM，若是，進(jìn)入步驟F，否則 進(jìn)入步驟B。
步驟F，關(guān)斷輸入開關(guān)Sin。
在一個(gè)實(shí)施例中，限流方法進(jìn)一步包括對(duì)VCLM隨電容Citg變化進(jìn)行校正的步驟。 在另一個(gè)實(shí)施例中，限流方法進(jìn)一步包括通過電容Citg兩端電壓VITG對(duì)電壓調(diào)節(jié)電路開
關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷進(jìn)行控制。
按照上文描述，基于本發(fā)明可以做出多種修改方案。需要知曉的是，除了按本文具體描
述的方案實(shí)施以外，本發(fā)明還可以按落入到本發(fā)明權(quán)利要求范圍內(nèi)的其他修改方案實(shí)施。因
此，需要知曉的是，本文所給出的具體實(shí)施方式
僅為說明之目的，在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求
所限定之范圍前提下，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員可以做出多種修改方案。
權(quán)利要求
1.一種電壓調(diào)節(jié)電路，包括開關(guān)電路，其特征在于進(jìn)一步包括電流平均電路，耦合至所述開關(guān)電路，產(chǎn)生反映流過所述開關(guān)電路的輸入電流平均值的信號(hào)；以及限流電路，耦合至所述開關(guān)電路和所述電流平均電路，將所述輸入電流平均值限制在設(shè)定值。
2 如權(quán)利要求l所述的電壓調(diào)節(jié)電路，其特征在于所述開關(guān)電路進(jìn)一 步包括輸入開關(guān)，所述輸入電流流過該開關(guān)。
3 如權(quán)利要求2所述的電壓調(diào)節(jié)電路，其特征在于所述電流平均電路包括電流檢測(cè)電路，耦合至所述輸入開關(guān)，檢測(cè)所述輸入電流并產(chǎn)生與其成比例的檢測(cè)電流；第一電容，耦合至所述電流檢測(cè)電路和所述限流電路； 第一開關(guān)，耦合至所述第一電容的兩端；當(dāng)所述第一開關(guān)關(guān)斷時(shí)，所述第一電容被所述檢測(cè)電流充電； 當(dāng)所述第一開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，所述第一電容被放電。
4 如權(quán)利要求3所述的電壓調(diào)節(jié)電路，其特征在于所述第一開關(guān)和所 述輸入開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷狀態(tài)相反。
5 如權(quán)利要求4所述的電壓調(diào)節(jié)電路，其特征在于所述限流電路將所 述第一電容兩端電壓和閾值電壓比較，根據(jù)兩者比較結(jié)果關(guān)斷所述輸入開關(guān)。
6 如權(quán)利要求5所述的電壓調(diào)節(jié)電路，其特征在于所述比較結(jié)果為所 述第一電容兩端電壓大于所述閾值電壓。
7 如權(quán)利要求6所述的電壓調(diào)節(jié)電路進(jìn)一步包括閾值校正電路，隨著 所述第一 電容的電容值變化校正所述閾值電壓。
8 如權(quán)利要求7所述的電壓調(diào)節(jié)電路，其特征在于所述閾值校正電路和所述電流平均電路集成在一個(gè)集成電路內(nèi)，所述閾值校正電路包括 第二電容；第二開關(guān)，耦合至所述第二電容兩端；電流發(fā)生電路，耦合至所述第二電容，為所述第二電容提供充電電流； 采樣保持電路，耦合至所述第二開關(guān)和所述限流電路，對(duì)所述第二電容兩端的電壓進(jìn) 行采樣和保持；其中所述第二開關(guān)和所述采樣保持電路受時(shí)鐘信號(hào)控制； 所述采樣保持電路輸出所述閾值電壓。
9. 如權(quán)利要求8所述的電壓調(diào)節(jié)電路，其特征在于所述電流發(fā)生電路包括第一比較器，其同相輸入端接收第一參考電壓； 第三開關(guān)，其柵極受所述第一比較器輸出端控制；第一電阻， 一端連接所述第一比較器的反相輸入端和所述第三開關(guān)的源極，另一端接地；電流鏡電路，包括第四開關(guān)和第五開關(guān)，所述第四開關(guān)的漏極與所述第三開關(guān)的漏極 、所述第四開關(guān)和所述第五開關(guān)的柵極相連，所述第四開關(guān)和所述第五開關(guān)的源極與所述開 關(guān)電路的輸入端相連，所述第五開關(guān)的漏極與所述第二電容相連。
10. 如權(quán)利要求6所述的電壓調(diào)節(jié)電路，其特征在于所述限流電路包括比較電路，比較所述第一電容兩端電壓和所述閾值電壓，輸出比較信號(hào)，當(dāng)所述第一 電容兩端電壓大于所述閾值電壓時(shí)，所述比較信號(hào)為有效值，否則為無效值；控制電路，耦合至所述比較電路和所述開關(guān)電路，接收所述比較信號(hào)用于控制所述開 關(guān)電路中開關(guān)的關(guān)斷和導(dǎo)通；當(dāng)所述比較信號(hào)為有效值時(shí)，所述控制電路關(guān)斷所述輸入開關(guān)。
11. 如權(quán)利要求10所述的電壓調(diào)節(jié)電路，其特征在于所述比較電路包 括第二比較器，其同相輸入端接收所述第一電容兩端電壓，反相輸入端接收所述閾值電壓， 輸出所述比較信號(hào)至所述控制電路。
12. 如權(quán)利要求ll所述的電壓調(diào)節(jié)電路，其特征在于所述控制電路包括反饋電路，耦合至所述開關(guān)電路，檢測(cè)所述開關(guān)電路的參數(shù)并產(chǎn)生反饋信號(hào)；第三比較器，其同相輸入端接收所述第一電容兩端的電壓，反相輸入端接收所述反饋 信號(hào)；RS觸發(fā)器，包含兩個(gè)復(fù)位輸入端和一個(gè)置位輸入端，所述置位輸入端接收時(shí)鐘信號(hào)， 一復(fù)位輸入端接連接所述第二比較器的輸出端，另一復(fù)位輸入端連接所述第三比較器的輸出 端，RS觸發(fā)器的輸出端用于控制所述開關(guān)電路中的開關(guān)。
13.如權(quán)利要求12所述的電壓調(diào)節(jié)電路，其特征在于所述開關(guān)電路的 參數(shù)為輸出電壓，所述反饋電路包括輸出電壓檢測(cè)電路，耦合至所述開關(guān)電路，檢測(cè)所述開關(guān)電路的輸出電壓并產(chǎn)生與所 述輸出電壓成比例的檢測(cè)電壓；第四比較器，其同相輸入端接收第二參考電壓，反相輸入端耦合至所述輸出電壓檢測(cè) 電路接收所述檢測(cè)電壓。
14.如權(quán)利要求9所述的電壓調(diào)節(jié)電路，其特征在于所述限流電路包括比較電路，比較所述第一電容兩端電壓和所述閾值電壓，產(chǎn)生比較信號(hào)，當(dāng)所述第一 電容兩端電壓大于所述閾值電壓時(shí)，所述比較信號(hào)有效，否則為無效；控制電路，耦合至所述比較電路和所述開關(guān)電路，接收所述比較信號(hào)用于控制所述開 關(guān)電路中開關(guān)的關(guān)斷和導(dǎo)通；當(dāng)所述比較信號(hào)有效時(shí)，所述控制電路關(guān)斷所述輸入開關(guān)。
15.如權(quán)利要求14所述的電壓調(diào)節(jié)電路，其特征在于所述比較電路包 括第二比較器，其同相輸入端接收所述第一電容兩端的電壓，反相輸入端接收所述閾值電壓 ，輸出所述比較信號(hào)至所述控制電路。
16.如權(quán)利要求15所述的電壓調(diào)節(jié)電路，其特征在于所述控制電路包括反饋電路，耦合至所述開關(guān)電路，檢測(cè)所述開關(guān)電路的參數(shù)并產(chǎn)生反饋信號(hào)； 第三比較器，其同相輸入端接收所述第一電容兩端的電壓，反相輸入端接收所述反饋 信號(hào)；RS觸發(fā)器，包含兩個(gè)復(fù)位輸入端和一個(gè)置位輸入端，所述置位輸入端接收時(shí)鐘信號(hào)， 一復(fù)位輸入端接連接所述第二比較器的輸出端，另一復(fù)位輸入端連接所述第三比較器的輸出 端，RS觸發(fā)器的輸出端用于控制所述開關(guān)電路中的開關(guān)。
17.如權(quán)利要求16所述的電壓調(diào)節(jié)電路，其特征在于所述開關(guān)電路的參數(shù)為輸出電壓，所述反饋電路包括輸出電壓檢測(cè)電路，耦合至所述開關(guān)電路，檢測(cè)所述開關(guān)電路的輸出電壓并產(chǎn)生與所 述輸出電壓成比例的檢測(cè)電壓；第四比較器，其同相輸入端接收第二參考電壓，反相輸入端耦合至所述輸出電壓檢測(cè) 電路接收所述檢測(cè)電壓。
18 如權(quán)利要求17所述的電壓調(diào)節(jié)電路，其特征在于所述輸出電壓檢 測(cè)電路為電阻分壓電路。
19 如權(quán)利要求18所述的電壓調(diào)節(jié)電路，其特征在于所述開關(guān)電路為Buck電路。
20 如權(quán)利要求19所述的電壓調(diào)節(jié)電路，其特征在于所述Buck電路是同步型。
21 一種限制含輸入開關(guān)的電壓調(diào)節(jié)電路的輸入電流平均值的方法，包括檢測(cè)輸入電流，得到檢測(cè)電流；當(dāng)所述輸入開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，由所述檢測(cè)電流對(duì)一電容充電，否則對(duì)所述電容放電； 當(dāng)所述電容兩端電壓大于閾值時(shí)，關(guān)斷所述輸入開關(guān)用于限制所述輸入電流。
22 如權(quán)利要求21所述的方法進(jìn)一步包括隨所述電容的變化而校正所述閾值。
23 如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于所述檢測(cè)電流為所述輸入 電流的平均值。
24 如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于所述檢測(cè)電流與所述輸入 電流成比例。
25 一種電壓調(diào)節(jié)電路，包括流過輸入電流的開關(guān)裝置，其特征在于 進(jìn)一步包括電流平均裝置，耦合至所述開關(guān)裝置，產(chǎn)生反映所述輸入電流平均值的信號(hào)； 限流裝置，耦合至所述開關(guān)裝置和所述電流平均裝置，將所述輸入電流平均值限制在 設(shè)定值。
26 如權(quán)利要求25所述的電壓調(diào)節(jié)電路，其特征在于所述開關(guān)裝置進(jìn) 一步包括流過所述輸入電流的輸入開關(guān)器件。
27 如權(quán)利要求26所述的電壓調(diào)節(jié)電路，其特征在于所述電流平均裝置包括電流檢測(cè)裝置，耦合至所述輸入開關(guān)裝置用于檢測(cè)所述輸入電流并產(chǎn)生與所述輸入電 流成比例的檢測(cè)電流；第 一 電容裝置，耦合至所述電流檢測(cè)裝置和所述限流裝置； 第一開關(guān)裝置，耦合在所述第一電容裝置兩端；當(dāng)所述第一開關(guān)裝置關(guān)斷時(shí)，所述第一電容裝置由所述檢測(cè)電流充電； 當(dāng)所述第一開關(guān)裝置導(dǎo)通時(shí)，所述第一電容裝置被放電。
28.如權(quán)利要求27所述的電壓調(diào)節(jié)電路，其特征在于所述第一開關(guān)裝 置和所述輸入開關(guān)裝置的關(guān)斷導(dǎo)通狀態(tài)相反。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種限制平均輸入電流的限流方法和裝置。該裝置包括開關(guān)電路，電流平均電路和限流電路。電流平均電路采樣輸入電流的平均值，產(chǎn)生反映輸入電流平均值的信號(hào)。限流電路通過鉗制該檢測(cè)信號(hào)來限制輸入電流的平均值。
文檔編號(hào)H02M3/06GK101640477SQ20091030504
公開日2010年2月3日 申請(qǐng)日期2009年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月31日
發(fā)明者周景海, 楊先慶 申請(qǐng)人:成都芯源系統(tǒng)有限公司