CN114900019A - 电流采样电路及应用其的多电平变换器 - Google Patents

电流采样电路及应用其的多电平变换器 Download PDF

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Abstract

依据本发明的实施例揭露了一种电流采样电路及应用其的多电平变换器，所述电流采样电路应用于多电平变换器，多电平变换器包括第一功率管、第二功率管和第一电感，所述第一功率管和所述第二功率管串联耦接，所述第一电感的一端耦接所述第一功率管和所述第二功率管的公共端，所述电流采样电路接收表征流过所述第一功率管的电流的第一信号和表征流过所述第二功率管的电流的第二信号；以及根据所述第一信号和所述第二信号生成表征流过所述第一电感的电感电流的第三信号。本发明所述的电流采样电路提高了电感电流的采样精度。

Description

电流采样电路及应用其的多电平变换器
技术领域
本发明涉及电力电子领域，更具体的说，涉及一种电流采样电路及应用其的多电平变换器。
背景技术
与传统的变换器拓扑相比，多电平变换器中功率管的电压应力更低，从而提高了***的效率，非常适用于中大功率的应用场合。多电平变换器在输出电压闭环控制时，为了获得较好的动态响应性能，加入了电流环控制，因此需要对电感电流进行采样。目前多电平变换器中用于采样电感电流的电流采样电路如图1所示，所述电流采样电路包括第一电阻R1、第二电阻R2以及电容C0，所述第一电阻的一端m用于耦接多电平变换器中电感的一端，所述第一电阻R1的另一端耦接所述电容C0的一端，所述电容C0的另一端n用于耦接多电平变换器中所述电感的另一端，所述第二电阻R2的一端耦接所述第一电阻R1和电容C0的公共端，所述第二电阻R2的另一端耦接所述电容C0的另一端n，所述电容C0上的电压用于表征电感电流。
现有技术中的电流采样电路利用电感的直流电阻来进行电感电流采样，但存在以下问题：电感的直流电阻会随温度、制造工艺、频率等因素变化而变化，偏差较大，可达10％，影响采样精度；当电感的直流电阻小于1mΩ时，滤波得到的电压仅有几mV，严重影响采样精度；需要无源器件较多。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种电流采样电路及应用其的多电平变换器，以解决现有技术中由于利用电感的直流电阻进行电感电流采样而影响采样精度的技术问题。
本发明实施例提供了一种电流采样电路，应用于多电平变换器，所述多电平变换器包括第一功率管、第二功率管和第一电感，所述第一功率管和所述第二功率管串联耦接，所述第一电感的一端耦接所述第一功率管和所述第二功率管的公共端，所述电流采样电流：接收表征流过所述第一功率管的电流的第一信号和表征流过所述第二功率管的电流的第二信号；根据所述第一信号和所述第二信号生成表征流过所述第一电感的电感电流的第三信号。
在一个实施例中，所述电流采样电路被配置为：当所述第一功率管导通时，根据表征流过所述第一功率管的电流的第一信号生成表征流过所述第一电感的电感电流的第三信号；当所述第二功率管导通时，根据表征流过所述第二功率管的电流的第二信号生成表征流过所述第一电感的电感电流的第三信号。
在一个实施例中，所述第一信号为所述第一功率管的导通压降，所述第二信号为所述第二功率管的导通压降。
在一个实施例中，所述第一功率管和所述第二功率管不同时导通。
在一个实施例中，所述电流采样电路包括：第一运放、第二运放和第一电容，当所述第一功率管导通时，所述第一运放接收表征流过所述第一功率管的电流的第一信号，所述第一运放的输出端耦接所述第一电容的第一端；当所述第二功率管导通时，所述第二运放接收表征流过所述第二功率管的电流的第二信号，所述第二运放的输出端耦接所述第一电容的第一端；表征所述电感电流的第三信号被配置为所述第一电容上的电压。
在一个实施例中，所述电流采样电路包括：第一跨导运放、第二跨导运放和采样电阻，当所述第一功率管导通时，所述第一跨导运放接收表征流过所述第一功率管的电流的第一信号，所述第一跨导运放的输出端耦接所述采样电阻的第一端；当所述第二功率管导通时，所述第二跨导运放接收表征流过所述第二功率管的电流的第二信号，所述第二跨导运放的输出端耦接所述采样电阻的第一端；表征所述电感电流的第三信号被配置为所述采样电阻上的压降。
在一个实施例中，所述电流采样电路包括第一电流镜电路和第二电流镜电路，所述第一电流镜电路被配置为根据表征流过所述第一功率管的电流的第一信号生成第一镜像电流，所述第一镜像电流和流过所述第一功率管的电流成正比；所述第二电流镜电路被配置为根据表征流过所述第二功率管的电流的第二信号生成第二镜像电流，所述第二镜像电流和流过所述第二功率管的电流成正比；根据所述第一镜像电流和所述第二镜像电流生成表征流过第一电感的电感电流的第三信号。
在一个实施例中，所述电流采样电路还包括第一电阻，所述第一镜像电流和所述第二镜像电流分别流过所述第一电阻，表征所述电感电流的第三信号被配置为所述第一电阻上的压降。
在一个实施例中，当所述第一功率管导通时，所述第一镜像电流流过所述第一电阻，当所述第二功率管导通时，所述第二镜像电流流过所述第一电阻。
在一个实施例中，所述第一电流镜电路包括第五功率管、第三运放和第六功率管，所述第五功率管的第一端耦接所述第一功率管的第一端，所述第五功率管的控制端耦接所述第一功率管的控制端，所述第三运放和所述第六功率管组成负反馈回路以使得所述第五功率管的第二端电压和所述第一功率管的第二端电压相等，所述第一镜像电流为通过第五功率管的电流；所述第二电流镜电路包括第七功率管、第四运放和第八功率管，所述第七功率管的第二端耦接所述第二功率管的第二端，所述第七功率管的控制端耦接所述第二功率管的控制端，所述第四运放和所述第八功率管组成负反馈回路以使得所述第七功率管第一端的电压和所述第二功率管的第二端电压相等，所述第二镜像电流为通过第七功率管的电流。
在一个实施例中，所述第三运放的两个输入端分别耦接所述第五功率管的第二端和所述第一功率管的第二端，所述第三运放的输出端耦接所述第六功率管的控制端，所述第六功率管的第二端耦接所述第五功率管的第二端，所述第六功率管的第一端耦接所述第一电阻的第一端；所述第四运放的两个输入端分别接收所述第七功率管的第一端和所述第二功率管的第一端，所述第四运放的输出端耦接所述第八功率管的控制端，所述第八功率管的第二端耦接所述第七功率管的第一端，所述第八功率管的第一端耦接所述第一电阻的第一端。
在一个实施例中，所述第六功率管和所述第八功率管工作在线性状态。
本发明实施例还提供了一种多电平变换器，包括：第一功率管、第二功率管、第一电感以及以上所述的电流采样电路；所述第一功率管和所述第二功率管串联耦接，所述第一电感的一端耦接所述第一功率管和所述第二功率管的公共端。
本发明实施例还提供了一种集成电路，包括：以上所述的第一功率管、第二功率管以及电流采样电路中的至少部分器件。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：本发明的电流采样电路应用于多电平变换器，所述多电平变换器包括第一功率管、第二功率管和第一电感，所述第一功率管和所述第二功率管串联耦接，所述第一电感的一端耦接所述第一功率管和所述第二功率管的公共端，所述电流采样电路接收表征流过所述第一功率管的电流的第一信号和表征流过所述第二功率管的电流的第二信号；以及根据所述第一信号和所述第二信号生成表征流过所述第一电感的电感电流的第三信号。本发明所述的电流采样电路避免了利用电感的直流电阻采样(即DCR采样)时无源器件的使用，而且提高了电感电流的采样精度，简化了电流采样电路。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1为现有技术中电流采样电路的电路示意图；
图2为本发明多电平变换器实施例的电路示意图；
图3为本发明多电平变换器的一个工作波形图；
图4为本发明多电平变换器的另一个工作波形图；
图5为本发明电流采样电路实施例一的电路示意图；
图6为本发明电流采样电路实施例二的电路示意图。
具体实施方式
以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。
此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
同时，应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。
除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
图2为本发明为本发明多电平变换器实施例的电路示意图。所述多电平变换器包括正输入端a、负输入端b、正输出端c、负输出端d、第三功率管Q3、第一功率管Q1、第二功率管Q2、第四功率管Q4、飞跨电容Cf、第一电感L1和电流采样电路1。所述正输入端a和负输入端b被配置为接收输入电压Vin；所述第三功率管Q3、第一功率管Q1、第二功率管Q2和第四功率管Q4依次串联耦接在所述正输入端a和负输入端b之间，所述飞跨电容Cf的一端耦接所述第三功率管Q3和第一功率管Q1的公共端，所述飞跨电容Cf的另一端耦接所述第二功率管Q2和第四功率管Q4的公共端，所述第一电感L1的一端耦接所述第一功率管Q1和第二功率管Q2的公共端，所述第一电感L1的另一端耦接所述正输出端c。可选的，所述多电平变换器还包括输出电容Co，所述输出电容Co耦接在所述正输出端c和所述负输出端d之间，以得到输出电压Vout，以对负载(图2中未显示)供电。在本实施例中，所述负输入端b和所述负输出端d均为地电位端。所述电流采样电路1接收表征流过第一功率管Q1的电流iQ1的第一信号和表征流过第二功率管Q2的电流iQ2的第二信号，输出表征电感电流iL1的第三信号Vs。
在本实施例中，所述多电平变换器为一级三电平变换器，且为buck拓扑，在其他的实施例中，所述的多电平变换器可以为任意级任意电平的变换器，且可以为任意拓扑，本发明对此不进行限制。只要多电平变换器包括第一结构，所述第一结构包括第一功率管和第二功率管，且所述第一电感的一端耦接在所述第一功率管和所述第二功率管的公共端，则该多电平变换器均可以利用本发明所述的电流采样方式对所述电感电流进行采样。进一步的，多电平变换器包括多个第一结构和多个电流采样电路，所述电流采样电路的个数和所述第一结构的个数相应对应，以分别检测各个第一结构中第一电感的电流。
第三功率管Q3的控制信号G3和第四功率管Q4的控制信号G4互补，所述第一功率管Q1的控制信号G1和所述第二功率管Q2的控制信号G2互补，所述第三功率管Q3的控制信号G3和所述第一功率管Q1的控制信号G1的占空比相同。优选的，所述第三功率管Q3的控制信号G3和所述第一功率管Q1的控制信号G1的相位差为180度。
图3为本发明多电平变换器的一个工作波形图，其中占空比D小于0.5。G3、G1、G2和G4分别为第三功率管Q3、第一功率管Q1、第二功率管Q2和第四功率管Q4的控制信号，iL1为电感电流，Vs为表征电感电流iL1的第三信号。结合图2和图3以说明所述多电平变换器的工作过程。如图3所示：
在工作区间①，G3和G2为高电平，第三功率管Q3和第二功率管Q2导通，多电平变换器的工作路径为：Vin-Q3-Cf-Q2-L1-负载-Vin，所述输入电压Vin对所述飞跨电容Cf和第一电感L1进行充电，并对所述负载进行供电，在此过程中，电感电流iL1上升，且电感电流iL1等于流过第二功率管Q2的电流iQ2。
在工作区间②，G2和G4为高电平，第二功率管Q2和第四功率管Q4导通，多电平变换器的工作路径为：L1-负载-Q4-Q2-L1，所述第一电感L1进行续流以对所述负载进行供电，在此过程中，电感电流iL1下降，且电感电流iL1等于流过第二功率管Q2的电流iQ2；
在工作区间③，G1和G4为高电平，第一功率管Q1和第四功率管Q4导通，多电平变换器的工作路径为：Cf-Q1-L1-负载-Q4-Cf，所述飞跨电容Cf放电以对所述第一电感L1充电，并对所述负载进行供电，在此过程中，电感电流iL1上升，且电感电流iL1等于流过第一功率管Q1的电流iQ1；
在工作区间④，G2和G4为高电平，第二功率管Q2和第四功率管Q4导通，多电平变换器的工作路径为：L1-负载-Q4-Q2-L1，所述第一电感L1进行续流以对所述负载进行供电，在此过程中，电感电流iL1下降，且电感电流iL1等于流过第二功率管Q2的电流iQ2；
工作区间①～④为一个工作周期Ts。由上述分析过程可知，在多电平变换器工作过程中，当第二功率管Q2导通，第一功率管Q1关断时，所述电感电流iL1等于流过第二功率管Q2的电流iQ2，此时流过第一功率管Q1的电流的iQ1为零；当第一功率管Q1导通，第二功率管Q2关断时，电感电流iL1等于流过第一功率管Q1的电流iQ1，此时流过第二功率管Q2的电流的iQ2为零。即所述电感电流iL1在任意时刻等于流过第一功率管Q1的电流iQ1和流过第二功率管Q2的电流iQ2之和。由此可知，表征所述电感电流iL1的第三信号Vs可以根据表征流过第一功率管Q1的电流iQ1的第一信号和表征流过第二功率管Q2的电流iQ2的第二信号生成。
图4为本发明多电平变换器的另一个工作波形图，其中占空比D大于0.5。G3、G1、G2和G4分别为第三功率管Q3、第一功率管Q1、第二功率管Q2和第四功率管Q4的控制信号，iL1为电感电流，Vs为表征电感电流iL1的第三信号。结合图2和图3以说明所述多电平变换器的工作过程。如图4所示：
在工作区间①，G1和G3为高电平，第一功率管Q1和第三功率管Q3导通，多电平变换器的工作路径为：Vin-Q3-Q1-L1-负载-Vin，所述输入电压Vin对第一电感L1进行充电，且对所述负载进行供电，在此过程中，电感电流iL1上升，且电感电流iL1等于流过第一功率管Q1的电流iQ1；
在工作区间②，G3和G2为高电平，第三功率管Q3和第二功率管Q2导通，多电平变换器的工作路径为：Vin-Q3-Cf-Q2-L1-负载-Vin，由于所述输出电压Vout大于0.5倍所述输入电压Vin，从而所述输入电压Vin和第一电感L1共同为所述负载供电，从而在此过程中，电感电流iL1下降，且电感电流iL1等于流过第二功率管Q2的电流iQ2；
在工作区间③，G1和G3为高电平，第一功率管Q1和第三功率管Q3导通，多电平变换器的工作路径为：Vin-Q3-Q1-L1-负载-Vin，所述输入电压Vin对第一电感L1进行充电，且对所述负载进行供电，在此过程中，电感电流iL1上升，且电感电流iL1等于流过第一功率管Q1的电流iQ1；
在工作区间④，G1和G4为高电平，第一功率管Q1和第四功率管Q4导通，多电平变换器的工作路径为：Cf-Q1-L1-负载-Q4-Cf，由于所述输出电压Vout大于所述飞跨电容Cf的电压，从而所述飞跨电容Cf和所述第一电感L1共同对所述负载进行供电，在此过程中，电感电流iL1下降，且电感电流iL1等于流过第一功率管Q1的电流iQ1；
工作区间①～④为一个工作周期Ts。由上述分析过程可知，在多电平变换器工作过程中，当第二功率管Q2导通，第一功率管Q1关断时，所述电感电流iL1等于流过第二功率管Q2的电流iQ2，此时流过第一功率管Q1的电流iQ1为零；当所第一功率管Q1导通，第二功率管Q2关断时，电感电流iL1等于流过第一功率管Q1的电流iQ1，此时流过第二功率管Q2的电流iQ2为零。即所述电感电流iL1在任意时刻等于流过第一功率管Q1的电流iQ1和流过第二功率管Q2的电流iQ2之和。由此可知，表征所述电感电流iL1的第三信号Vs可以根据表征流过第一功率管Q1的电流iQ1的第一信号和表征流过第二功率管Q2的电流iQ2的第二信号生成。
根据图3和图4的分析可知，无论占空比D大于0.5还是占空比D小于0.5，均有：第二功率管Q2和第一功率管Q1不同时导通，在第二功率管Q2导通时，所述电感电流iL1等于流过第二功率管Q2的电流iQ2；在所第一功率管Q1导通时，电感电流iL1等于流过第一功率管Q1的电流iQ1。图5所示的电流采样电路实施例一和图6所示的电流采样电路实施例二均为利用上述原理设计的电路图。
由图5所示，所述电流采样电路1包括第一运放(即运算放大器)A1、第二运放A2和第一电容C1，当所述第一功率管Q1导通时，所述第一运放A1接收表征流过第一功率管Q1的电流iQ1的第一信号，所述第一运放A1的输出端耦接所述第一电容C1的第一端，所述第一电容C1的第二端接地，表征所述电感电流iL1的第三信号Vs被配置为所述第一电容C1上的电压；当第二功率管Q2导通时，所述第二运放A2接收表征流过第二功率管Q2的电流iQ2的第二信号，所述第二运放A2的输出端耦接所述第一电容C1的第一端，表征所述电感电流iL1的第三信号Vs被配置为所述第一电容C1上的电压。
在本实施例中，表征流过第一功率管Q1的电流iQ1的第一信号为所述第一功率管Q1上的导通压降；表征流过第二功率管Q2的电流iQ2的第二信号为所述第二功率管Q2的导通压降。
具体的，所述电流采样电路1还包括第一开关K1和所述第二开关K2，所述第一运放A1的反相输入端耦接所述第一功率管Q1和所述第二功率管Q2的公共端，其同相输入端耦接所述第一功率管Q1的另一端，其输出端经过所述第一开关K1耦接至所述第一电容C1的第一端；相应的，所述第二运放A2的反向输入端耦接所述第一功率管Q1和所述第二功率管Q2的公共端，其同相输入端耦接所述第二功率管Q2的另一端，其输出端经过所述第二开关K2耦接至所述第一电容C1的第一端，所述第一电容C1的第二端接地，表征所述电感电流iL1的第三信号Vs被配置为第一电容C1上的电压。其中，当所述第一功率管Q1导通时，所述第一开关K1导通，所述第二开关K2关断，当所述第二功率管Q2导通时，所述第一开关K1关断，所述第二开关K2导通，即所述第一开关K1的控制信号与所述第一功率管Q1的控制信号G1相同，所述第二开关K2的控制信号与所述第二功率管Q2的控制信号G2相同。
在本实施例中，所述第一开关K1和第二开关K2分别耦接在所述第一运放A1和第二运放A2的输出端，本发明对此不进行限制；在其他的实施例中，所述第一开关K1和第二开关K2可以连接在所述第一运放A1和所述第二运放A2的其他位置，例如，在另一个实施例中，所述第一开关K1和第二开关K2分别耦接在所述第一运放A1和第二运放A2的一个输入端。
在另外的一个实施例中，所述第一运放A1和第二运放A2均由跨导运放(即跨导运算放大器)替代，并且所述第一电容C1由采样电阻替代，其余的部分的连接方式和工作方式和图5相同，在这里不进行赘述。
如图6所示，所述电流采样电路1包括第一电流镜电路11和第二电流镜电路12和第一电阻R1，所述第一电流镜电路11根据表征流过第一功率管Q1的电流iQ1的第一信号生成第一镜像电流i1，所述第一镜像电流i1和流过第一功率管Q1的电流iQ1成正比；所述第二电流镜电路12根据表征流过第二功率管Q2的电流iQ2的第二信号生成第二镜像电流i2，所述第二镜像电流i2和流过第二功率管Q2的电流iQ2成正比；第一镜像电流i1和第二镜像电流i2分别流过第一电阻R1，表征所述电感电流iL1的第三信号Vs被配置为所述第一电阻R1上的压降。在本实施例中，所述第一信号为第一功率管Q1的导通压降，所述第二信号为第二功率管Q2的导通压降。
进一步的，由于所述第一功率管Q1导通时，流过第二功率管Q2的电流iQ2为零，从而第二镜像电流i2为零，从而，此时流过第一电阻R1的电流等于第一镜像电流i1；类似的，在第二功率管Q2导通时，流过第一功率管Q1的电流iQ1为零，从而第一镜像电流i1为零，从而，此时流过第一电阻R1上的电流为第二镜像电流i2。即在所述第一功率管Q1导通时，第一镜像电流i1流过所述第一电阻R1，表征所述电感电流iL1的第三信号Vs为所述第一电阻R1上的压降；在第二功率管Q2导通时，第二镜像电流i2流过所述第一电阻R1，表征所述电感电流iL1的第三信号Vs为所述第一电阻R1上的压降。
具体的，所述第一电流镜电路11包括第五功率管M5、第三运放A3和第六功率管M6，所述第五功率管M5的第一端耦接所述第一功率管Q1的第一端，所述第五功率管M5的控制端耦接所述第一功率管Q1的控制端，所述第五功率管M5的第二端耦接所述第三运放A3的第一输入端，所述第三运放A3的第二输入端耦接所述第一功率管Q1的第二端，所述第三运放A3的输出端耦接所述第六功率管M6的控制端，所述第六功率管M6的第二端耦接所述第五功率管M5的第二端，所述第六功率管M6的第一端耦接所述第一电阻R1的第一端，所述第一电阻R1的第二端接地。所述第二电流镜电路12包括第七功率管M7、第四运放A4和第八功率管M8，所述第七功率管M7的第二端耦接所述第二功率管Q2的第二端，所述第七功率管M7的控制端耦接所述第二功率管Q2的控制端，所述第七功率管M7的第一端耦接所述第四运放A4的第一输入端，所述第四运放A4的第二输入端耦接所述第二功率管Q2的第一端，所述第四运放A4的输出端耦接所述第八功率管M8的控制端，所述第八功率管M8的第二端耦接所述第七功率管M7的第一端，所述第八功率管M8的第一端耦接所述第一电阻R1和所述第六功率管M6的公共端。在本实施例中，所述第三运放A3和所述第四运放A4的第一输入端为反向输出端，第二输入端为同向输入端，但本发明对此不进行限制。在本实施例中，所述第五功率管M5和第七功率管M7为N型MOS管，其第一端为漏极，第二端为源极，所述第六功率管M6和第八功率管M8均为P型MOS管，其第一端为漏极，第二端为源极，但本发明对此不进行限制，在其他的实施例中，所述第五功率管M5、第七功率管M7、所述第六功率管M6和第八功率管M8可以为如BJT等其他结构的具有类似功能的功率管。
在本实施例中，所述第三运放A3和所述第六功率管M6组成负反馈回路，以控制第五功率管M5第二端的电压等于第一功率管Q1第二端的电压，由于第一功率管Q1和第五功率管M5的第一端、第二端和控制端的电压分别对应相等，从而通过第五功率开关M5的电流为第一镜像电流i1，所述第一镜像电流i1与流过第一功率管Q1的电流iQ1成正比。在一个优选的实施例中，所述第五功率管M5的导通阻抗被配置为等于所述第一功率管Q1的导通阻抗的K倍，从而使得所述第一镜像电流i1等于流过第一功率管Q1的电流iQ1除以K，即i1＝iQ1/K。相应的，所述第四运放A4和所述第八功率管M8组成负反馈回路，以控制所述第七功率管M7的第一端的电压等于所述第二功率管Q2第一端的电压，由于第七功率管M7和第二功率管Q2的第一端、第二端和控制端的电压分别对应相等，从而通过第七功率开关M7的电流为第二镜像电流i2，所述第二镜像电流i2与流过第二功率管Q2的电流iQ2成正比。在一个优选的实施例中，所述第七功率管M7的导通阻抗被配置为等于所述第二功率管Q2的导通阻抗的K倍，从而使得所述第二镜像电流i2等于流过第二功率管Q2的电流iQ2除以K，即i2＝iQ2/K。在本实施例中，所述第六功率管M6和所述第八功率管M8工作在线性状态。
在本发明的实施例中，表征流过第一功率管Q1的电流iQ1的第一信号为所述第一功率管Q1上的导通压降；表征流过第二功率管Q2的电流iQ2的第二信号为所述第二功率管Q2的导通压降，但本发明对此不进行限制，第一信号可以为表征流过第一功率管Q1的电流iQ1的其他信号，第二信号可以为表征流过第二功率管Q2的电流iQ2的其他信号均，例如，第一信号为电流iQ1，第二信号为电流iQ2。
在一个实施例中，所述电压采样电路1集成在一个集成电路中；在另外一个实施例中，所述电压采样电路1中的至少部分器件(例如，除了采样电阻或第一电阻外的所有器件)、所述第一功率管Q1和所述第二功率管Q2集成在一个集成电路中，本发明对此不进行限制。
此外，所述多电平变换器还包括控制电路，所述控制电路被配置为根据所述多电平变换器的输出电压和所述电流采样电路1产生的表征电感电流的第三信号生成控制信号，以控制所述多电平变换器中各个功率管的开关状态。
进一步的，所述控制电路被配置为：根据所述多电平变换器的输出电压和输出电压参考信号生成第一误差信号；且根据第一误差信号和表征电感电流的第三信号生成控制信号。优选的，所述第一误差信号被配置为所述多电平变换器的输出电压和输出电压参考信号的差值。
在一个实施例中，所述控制电路被配置为：根据所述多电平变换器的输出电压和输出电压参考信号生成第一误差信号；对所述第一误差信号进行PI处理；根据PI处理后的所述第一误差信号和表征电感电流的第三信号生成第二误差信号；优选的，所述第二误差信号被配置为被PI处理过的第一误差信号和表征电感电流的第三信号的差值；对第二误差信号进行PI处理；根据PI处理后的第二误差信号和斜坡信号生成控制信号。
在另外一个实施例中，所述控制电路被配置为：
根据所述多电平变换器的输出电压和输出电压参考信号生成第一误差信号；对所述第一误差信号进行PI处理；比较PI处理后的所述第一误差信号和表征电感电流的第三信号以生成控制信号。具体的，所述控制电路包括一SR触发器，比较PI处理后的所述第一误差信号和表征电感电流的第三信号以生成SR触发器的复位信号，并且根据时钟信号生成SR触发器的置位信号，根据所述SR触发器的输出信号生成控制信号。
虽然以上将实施例分开说明和阐述，但涉及部分共通之技术，在本领域普通技术人员看来，可以在实施例之间进行替换和整合，涉及其中一个实施例未明确记载的内容，则可参考有记载的另一个实施例。
依照本发明实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (14)

1.一种电流采样电路，应用于多电平变换器，所述多电平变换器包括第一功率管、第二功率管和第一电感，所述第一功率管和所述第二功率管串联耦接，所述第一电感的一端耦接所述第一功率管和所述第二功率管的公共端，其特征在于：
接收表征流过所述第一功率管的电流的第一信号和表征流过所述第二功率管的电流的第二信号；以及
根据所述第一信号和所述第二信号生成表征流过所述第一电感的电感电流的第三信号。
2.根据权利要求1所述的电流采样电路，其特征在于：所述电流采样电路被配置为：
当所述第一功率管导通时，根据表征流过所述第一功率管的电流的第一信号生成表征流过所述第一电感的电感电流的第三信号；
当所述第二功率管导通时，根据表征流过所述第二功率管的电流的第二信号生成表征流过所述第一电感的电感电流的第三信号。
3.根据权利要求1所述的电流采样电路，其特征在于：所述第一信号为所述第一功率管的导通压降，所述第二信号为所述第二功率管的导通压降。
4.根据权利要求2所述的电流采样电路，其特征在于：所述第一功率管和所述第二功率管不同时导通。
5.根据权利要求1所述的电流采样电路，其特征在于：所述电流采样电路包括：第一运放、第二运放和第一电容，
当所述第一功率管导通时，所述第一运放接收表征流过所述第一功率管的电流的第一信号，所述第一运放的输出端耦接所述第一电容的第一端；当所述第二功率管导通时，所述第二运放接收表征流过所述第二功率管的电流的第二信号，所述第二运放的输出端耦接所述第一电容的第一端；
表征所述电感电流的第三信号被配置为所述第一电容上的电压。
6.根据权利要求1所述的电流采样电路，其特征在于：所述电流采样电路包括：第一跨导运放、第二跨导运放和采样电阻，
当所述第一功率管导通时，所述第一跨导运放接收表征流过所述第一功率管的电流的第一信号，所述第一跨导运放的输出端耦接所述采样电阻的第一端；当所述第二功率管导通时，所述第二跨导运放接收表征流过所述第二功率管的电流的第二信号，所述第二跨导运放的输出端耦接所述采样电阻的第一端；
表征所述电感电流的第三信号被配置为所述采样电阻上的压降。
7.根据权利要求1所述的电流采样电路，其特征在于：所述电流采样电路包括第一电流镜电路和第二电流镜电路，
所述第一电流镜电路被配置为根据表征流过所述第一功率管的电流的第一信号生成第一镜像电流，所述第一镜像电流和流过所述第一功率管的电流成正比；所述第二电流镜电路被配置为根据表征流过所述第二功率管的电流的第二信号生成第二镜像电流，所述第二镜像电流和流过所述第二功率管的电流成正比；
根据所述第一镜像电流和所述第二镜像电流生成表征流过第一电感的电感电流的第三信号。
8.根据权利要求7所述的电流采样电路，其特征在于：所述电流采样电路还包括第一电阻，所述第一镜像电流和所述第二镜像电流分别流过所述第一电阻，表征所述电感电流的第三信号被配置为所述第一电阻上的压降。
9.根据权利要求8所述的电流采样电路，其特征在于：
当所述第一功率管导通时，所述第一镜像电流流过所述第一电阻，
当所述第二功率管导通时，所述第二镜像电流流过所述第一电阻。
10.根据权利要求7所述的电流采样电路，其特征在于：
所述第一电流镜电路包括第五功率管、第三运放和第六功率管，所述第五功率管的第一端耦接所述第一功率管的第一端，所述第五功率管的控制端耦接所述第一功率管的控制端，所述第三运放和所述第六功率管组成负反馈回路以使得所述第五功率管的第二端电压和所述第一功率管的第二端电压相等，所述第一镜像电流为通过第五功率管的电流；
所述第二电流镜电路包括第七功率管、第四运放和第八功率管，所述第七功率管的第二端耦接所述第二功率管的第二端，所述第七功率管的控制端耦接所述第二功率管的控制端，所述第四运放和所述第八功率管组成负反馈回路以使得所述第七功率管第一端的电压和所述第二功率管的第二端电压相等，所述第二镜像电流为通过第七功率管的电流。
11.根据权利要求10所述的电流采样电路，其特征在于：
所述第三运放的两个输入端分别耦接所述第五功率管的第二端和所述第一功率管的第二端，所述第三运放的输出端耦接所述第六功率管的控制端，所述第六功率管的第二端耦接所述第五功率管的第二端，所述第六功率管的第一端耦接所述第一电阻的第一端；
所述第四运放的两个输入端分别接收所述第七功率管的第一端和所述第二功率管的第一端，所述第四运放的输出端耦接所述第八功率管的控制端，所述第八功率管的第二端耦接所述第七功率管的第一端，所述第八功率管的第一端耦接所述第一电阻的第一端。
12.根据权利要求11所述的电流采样电路，其特征在于：所述第六功率管和所述第八功率管工作在线性状态。
13.一种多电平变换器，其特征在于，包括：第一功率管、第二功率管、第一电感以及权利要求1-12任意一项所述的电流采样电路；
所述第一功率管和所述第二功率管串联耦接，所述第一电感的一端耦接所述第一功率管和所述第二功率管的公共端。
14.一种集成电路，其特征在于，包括：权利要求13中所述的第一功率管、第二功率管以及电流采样电路中的至少部分器件。
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