本发明提供一种电流感测模块及应用其的电源转换装置与电子装置。所述电流感测模块适于检测流经第一负载的第一负载电流。电流感测模块包括取样级电路以及输出级电路。取样级电路跨接于第一负载的两端，用以依据第一负载电流的电流方向，采用多路复用切换手段以选择性地交换与第一负载的耦接节点，藉以取样第一方向或第二方向的第一负载电流，并且据以产生取样信号。输出级电路耦接取样级电路，协同于取样级电路的切换时序切换与取样级电路的输出端之间的耦接节点，藉以依据取样信号产生指示第一负载电流大小的电流指示信号。本发明可以在无须增设负电源电路与偏压电路的前提下实现双向/交流的电流感测机制。
1.一种电流感测模块，其特征在于，适于检测流经第一负载的第一负载电流，所述电流感测模块包括：取样级电路，跨接于所述第一负载的两端，用以依据所述第一负载电流的电流方向，采用多路复用切换手段以选择性地交换与所述第一负载的耦接节点，藉以取样第一方向或第二方向的所述第一负载电流，并且据以产生取样信号；以及输出级电路，耦接所述取样级电路，协同于所述取样级电路的切换时序以切换所述输出级电路与所述取样级电路的输出端之间的耦接节点，藉以使所述输出级电路依据所述取样信号产生指示所述第一负载电流大小的电流指示信号。
2.根据权利要求1所述的电流感测模块，其特征在于，所述取样级电路包括：
第一多路复用器，具有多个输入端与输出端，所述第一多路复用器的该些输入端其中的第一输入端耦接所述第一负载的第一端，并且所述第一多路复用器的该些输入端其中的第二输入端耦接所述第一负载的第二端，其中所述第一多路复用器受控于多路复用信号而选择其第一与其第二输入端其中之一所接收到的信号作为第一输入信号；
第二多路复用器，具有多个输入端与输出端，其中所述第二多路复用器的该些输入端其中的第一输入端耦接所述第一负载的第二端，并且所述第二多路复用器的该些输入端其中的第二输入端耦接所述第一负载的第一端，其中所述第二多路复用器受控于所述多路复用信号而选择其第一与其第二输入端其中之一所接收到的信号作为第二输入信号；以及第一放大器，耦接所述第一与所述第二多路复用器的输出端以接收所述第一与所述第二输入信号，并且据以产生所述取样信号。
3.根据权利要求2所述的电流感测模块，其特征在于，当所述第一负载电流的所述电流方向为所述第一方向时，所述第一多路复用器受控于所述多路复用信号而选择其第一输入端所接收到的信号做为所述第一输入信号，并且所述第二多路复用器受控于所述多路复用信号而选择其第一输入端所接收到的信号作为所述第二输入信号。
4.根据权利要求3所述的电流感测模块，其特征在于，当所述第一负载电流的所述电流方向为相反于所述第一方向的所述第二方向时，所述第一多路复用器受控于所述多路复用信号而选择其第二输入端所接收到的信号作为所述第一输入信号，并且所述第二多路复用器受控于所述多路复用信号而选择其第二输入所接收到的信号作为所述第二输入信号。
5.根据权利要求1所述的电流感测模块，其特征在于，所述输出级电路包括：
第三多路复用器，具有多个输入端与输出端，所述第三多路复用器的该些输入端其中的第一输入端耦接第一放大器的第一输出端，并且所述第三多路复用器的该些输入端其中的第二输入端耦接所述第一放大器的第二输出端，其中所述第三多路复用器受控于所述多路复用信号而选择其第一与其第二输入端其中之一所接收到的信号作为第三输入信号；
第四多路复用器，具有多个输入端与输出端，其中所述第四多路复用器受控于所述多路复用信号而选择耦接所述第四多路复用器的该些输入端其中的第一输入端与第二输入端其中之一至所述输出端；
第二放大器，耦接所述第三与所述第四多路复用器的输出端以接收所述第三输入信号，并且据以产生所述电流指示信号；
第一分压单元，耦接于所述第四多路复用器的所述第一输入端与所述第二放大器的第一输出端之间；以及第二分压单元，耦接于所述第四多路复用器的所述第二输入端与所述第二放大器的第二输出端之间。
6.根据权利要求2所述的电流感测模块，其特征在于，还适于检测流经第二负载的第二负载电流，其中所述第一多路复用器的该些输入端其中的第三输入端耦接所述第二负载的第一端，并且所述第二多路复用器的该些输入端其中的第三输入端耦接所述第二负载的第二端。
7.根据权利要求6所述的电流感测模块，其特征在于，所述第一与所述第二多路复用器在第一检测期间选择耦接至所述第一负载的两端藉以检测所述第一负载电流，并且在第二检测期间选择耦接至所述第二负载的两端藉以检测所述第二负载电流。
电源转换电路，用以将外接电源或电池电源转换为工作电源以提供给负载装置，其中所述电源转换电路具有串接于电源转换路径上的第一检测电阻；
电流感测模块，跨接于所述第一检测电阻的两端，藉以检测流经所述第一检测电阻的第一负载电流，其中所述电流感测模块包括：取样级电路，跨接于所述第一检测电阻的两端，用以依据所述第一负载电流的电流方向，采用多路复用切换手段以选择性地交换与所述第一负载的耦接节点，藉以取样第一方向或第二方向的所述第一负载电流，并且据以产生取样信号；以及输出级电路，耦接所述取样级电路，协同于所述取样级电路的切换时序以切换所述输出级电路与所述取样级电路的输出端之间的耦接节点，藉以使所述输出级电路依据所述取样信号产生指示所述第一负载电流大小的电流指示信号；以及控制电路，耦接所述电源转换电路与所述电流感测模块，用以控制所述电源转换电路与所述电流感测模块的运作。
9.根据权利要求8项所述的电源转换装置，其特征在于，所述取样级电路包括：
第一多路复用器，具有多个输入端与输出端，所述第一多路复用器的该些输入端其中的第一输入端耦接所述第一检测电阻的第一端，并且所述第一多路复用器的该些输入端其中的第二输入端耦接所述第一检测电阻的第二端，其中所述第一多路复用器受控于多路复用信号而选择其第一与其第二输入端其中之一所接收到的信号作为第一输入信号；
第二多路复用器，具有多个输入端与输出端，其中所述第二多路复用器的该些输入端其中的第一输入端耦接所述第一检测电阻的第二端，并且所述第二多路复用器的该些输入端其中的第二输入端耦接所述第一检测电阻的第一端，其中所述第二多路复用器受控于所述多路复用信号而选择其第一与其第二输入端其中之一所接收到的信号作为第二输入信号；以及第一放大器，耦接所述第一与所述第二多路复用器的输出端以接收所述第一与所述第二输入信号，并且据以产生所述取样信号。
10.根据权利要求9所述的电源转换装置，其特征在于，当所述电源转换电路操作在升压模式时，所述电源转换电路将所述电池电源转换为所述工作电源，所述第一多路复用器受控于所述多路复用信号而选择其第一输入端所接收到的信号做为所述第一输入信号，并且所述第二多路复用器受控于所述多路复用信号而选择其第一输入端所接收到的信号作为所述第二输入信号。
11.根据权利要求10所述的电源转换装置，其特征在于，当所述电源转换电路操作在降压模式时，所述电源转换电路将所述外接电源转换为所述工作电源，所述第一多路复用器受控于所述多路复用信号而选择其第二输入端所接收到的信号作为所述第一输入信号，并且所述第二多路复用器受控于所述多路复用信号而选择其第二输入端所接收到的信号作为所述第二输入信号。
12.根据权利要求9所述的电源转换装置，其特征在于，所述输出级电路包括：
第三多路复用器，具有多个输入端与输出端，所述第三多路复用器的该些输入端其中的第一输入端耦接所述第一放大器的第一输出端，并且所述第三多路复用器的该些输入端其中的第二输入端耦接所述第一放大器的第二输出端，其中所述第三多路复用器受控于所述多路复用信号而选择其第一与其第二输入端其中之一所接收到的信号作为第三输入信号；
第四多路复用器，具有多个输入端与输出端，其中所述第四多路复用器受控于所述多路复用信号而选择耦接该些输入端其中的第一输入端与第二输入端其中之一至所述输出端；
第二放大器，耦接所述第三与所述第四多路复用器的输出端以接收所述第三输入信号，并且据以产生所述电流指示信号；
第一分压单元，耦接于所述第四多路复用器的所述第一输入端与所述第二放大器的第一输出端之间；以及第二分压单元，耦接于所述第四多路复用器的所述第二输入端与所述第二放大器的第二输出端之间。
13.根据权利要求9所述的电源转换装置，其特征在于，所述电流感测模块还适于检测流经第二检测电阻的第二负载电流，所述第一多路复用器的该些输入端其中的第三输入端耦接所述第二检测电阻的第一端，并且所述第二多路复用器的该些输入端其中的第三输入端耦接所述第二检测电阻的第二端。
14.根据权利要求13所述的电源转换装置，其特征在于，所述第一与所述第二多路复用器在第一检测期间选择耦接至所述第一检测电阻的两端藉以检测所述第一负载电流，并且在第二检测期间选择耦接至所述第二检测电阻的两端藉以检测所述第二负载电流。
电源转换装置，耦接所述电池与所述充电端，其中所述电源转换装置包括：
电源转换电路，用以依据控制信号将外接电源或电池电源转换为工作电源，其中所述电源转换电路具有串接于电源转换路径上的第一检测电阻；
电流感测模块，跨接于所述第一检测电阻的两端，藉以检测流经所述第一检测电阻的第一负载电流，其中所述电流感测模块包括：取样级电路，跨接于所述第一检测电阻的两端，用以依据所述第一负载电流的电流方向，采用多路复用切换手段以选择性地交换与所述第一负载的耦接节点，藉以取样第一方向或第二方向的所述第一负载电流，并且据以产生取样信号；以及输出级电路，耦接所述取样级电路，协同于所述取样级电路的切换时序以切换所述输出级电路与所述取样级电路的输出端之间的耦接节点，藉以使所述输出级电路依据所述取样信号产生指示所述第一负载电流大小的电流指示信号；以及控制电路，耦接所述电源转换电路与所述电流感测模块，用以控制所述电源转换电路与所述电流感测模块的运作。
16.根据权利要求15所述的电子装置，其特征在于，还包括：
负载装置，耦接所述电源转换装置，用以依据所述电源转换装置所提供的所述工作电源而运作。
17.根据权利要求15所述的电子装置，其特征在于，所述取样级电路包括：
第一多路复用器，具有多个输入端与输出端，所述第一多路复用器的该些输入端其中的第一输入端耦接所述第一检测电阻的第一端，并且所述第一多路复用器的该些输入端其中的第二输入端耦接所述第一检测电阻的第二端，其中所述第一多路复用器受控于多路复用信号而选择其第一与其第二输入端其中之一所接收到的信号作为第一输入信号；
第二多路复用器，具有多个输入端与输出端，其中所述第二多路复用器的该些输入端其中的第一输入端耦接所述第一检测电阻的第二端，并且所述第二多路复用器的该些输入端其中的第二输入端耦接所述第一检测电阻的第一端，其中所述第二多路复用器受控于所述多路复用信号而选择其第一与其第二输入端其中之一所接收到的信号作为第二输入信号；以及第一放大器，耦接所述第一与所述第二多路复用器的输出端以接收所述第一与所述第二输入信号，并且据以产生所述取样信号。
18.根据权利要求15所述的电子装置，其特征在于，所述控制电路还判断所述外接电源是否通过所述充电端连接至所述电子装置，当所述控制电路判定所述外接电源未连接至所述电子装置时，控制所述电源转换电路操作在升压模式，并且当所述控制电路判定所述外接电源连接至所述电子装置时，控制所述电源转换电路操作在降压模式。
19.根据权利要求18所述的电子装置，其特征在于，当所述电源转换电路操作在所述升压模式时，所述电源转换电路将所述电池电源转换为所述工作电源，所述第一多路复用器受控于所述多路复用信号而选择其第一输入端所接收到的信号做为所述第一输入信号，并且所述第二多路复用器受控于所述多路复用信号而选择其第一输入端所接收到的信号作为第二输入信号。
20.根据权利要求19所述的电子装置，其特征在于，当所述电源转换电路操作在所述降压模式时，所述电源转换电路将所述外接电源转换为所述工作电源，所述第一多路复用器受控于所述多路复用信号而选择其第二输入端所接收到的信号作为所述第一输入信号，并且所述第二多路复用器受控于所述多路复用信号而选择其第二输入端所接收到的信号作为所述第二输入信号。
21.根据权利要求17所述的电子装置，其特征在于，所述输出级电路包括：
第三多路复用器，具有多个输入端与输出端，所述第三多路复用器的该些输入端其中的第一输入端耦接所述第一放大器的第一输出端，并且所述第三多路复用器的该些输入端其中的第二输入端耦接所述第一放大器的第二输出端，其中所述第三多路复用器受控于所述多路复用信号而选择其第一与其第二输入端其中之一所接收到的信号作为第三输入信号；
第四多路复用器，具有多个输入端与输出端，其中所述第四多路复用器受控于所述多路复用信号而选择耦接该些输入端其中的第一输入端与第二输入端其中之一至所述输出端；
第二放大器，耦接所述第三与所述第四多路复用器的输出端以接收所述第三输入信号，并且据以产生所述电流指示信号；
第一分压单元，耦接于所述第四多路复用器的所述第一输入端与所述第二放大器的第一输出端之间；以及第二分压单元，耦接于所述第四多路复用器的所述第二输入端与所述第二放大器的第二输出端之间。
22.根据权利要求17所述的电子装置，其特征在于，还包括设置于在所述电子装置中的第二检测电阻，所述电流感测模块还适于检测流经所述第二检测电阻的第二负载电流，所述第一多路复用器的该些输入端其中的第三输入端耦接所述第二检测电阻的第一端，并且所述第二多路复用器的该些输入端其中的第三输入端耦接所述第二检测电阻的第二端。
23.根据权利要求22所述的电子装置，其特征在于，所述第一与所述第二多路复用器在第一检测期间选择耦接至所述第一检测电阻的两端藉以检测所述第一负载电流，并且在第二检测期间选择耦接至所述第二检测电阻的两端藉以检测所述第二负载电流。
电流感测模块及应用其的电源转换装置与电子装置
技术领域
[0001] 本发明是有关于一种电路特性的检测技术及应用，且特别是有关于一种电流感测模块及应用其的电源转换装置与电子装置。
背景技术
[0002] 在一般的电子电路的电流感测模块中，通常是采用运算放大器来检测特定节点上的信号，再将所检测到的信号经放大或其他调变，转换为系统所定义的信号格式，藉以通过此信号来指示流经特定节点的电流大小。
[0003] 然而，在传统的电流感测模块中，若需处理交流信号时，设计者通常必须在电路中增设额外的负电源电路与偏压电路，使得双向的电流信号可以被转换为直流信号提供给控制电路，控制电路才能对所检测到的信号加以判断并进行后续的控制动作。
[0004] 特别是在电源转换装置的设计领域中，为了要实现较稳定且良好的控制，通过电流感测模块来实现电流检测，并以此作为电源转换的控制基础是常见的作法。因此电流感测模块的重要性即不言而喻。然而，在电源转换装置的运作中，由于时常会有因为操作模式的切换而造成所需检测的电流发生反向的流动，如此一来，在传统的电流感测模块应用于电源转换装置时，势必需要将负电源电路及偏压电路的设计纳入整体设计考量之中，从而造成设计者在电路设计上的麻烦，并且同时也提高了电源转换装置整体的设计成本。
发明内容
[0005] 本发明提供一种电流感测模块及应用其的电源转换装置与电子装置，其可在无须增设负电源电路与偏压电路的前提下实现双向/交流的电流感测机制。
[0006] 本发明的电流感测模块适于检测流经第一负载的第一负载电流。电流感测模块包括取样级电路以及输出级电路。取样级电路跨接于第一负载的两端，用以依据第一负载电流的电流方向，采用多路复用切换手段以选择性地交换与第一负载的耦接节点，藉以取样第一方向或第二方向的第一负载电流，并且据以产生取样信号。输出级电路耦接取样级电路，协同于取样级电路的切换时序切换与取样级电路的输出端之间的耦接节点，藉以依据取样信号产生指示第一负载电流大小的电流指示信号。
[0007] 在本发明的一实施例中，取样级电路包括第一多路复用器、第二多路复用器以及第一放大器。第一多路复用器具有多个输入端与输出端，第一多路复用器的所述多个输入端其中的第一输入端耦接第一负载的第一端，并且第一多路复用器的所述多个输入端其中的第二输入端耦接第一负载的第二端，其中第一多路复用器受控于多路复用信号而选择其第一与其第二输入端其中之一所接收到的信号作为第一输入信号。第二多路复用器具有多个输入端与输出端，其中第二多路复用器的所述多个输入端其中的第一输入端耦接第一负载的第二端，并且第二多路复用器的所述多个输入端其中的第二输入端耦接第一负载的第一端，其中第二多路复用器受控于多路复用信号而选择其第一与其第二输入端其中之一所接收到的信号作为第二输入信号。第一放大器耦接第一与第二多路复用器的输出端以接收第一与第二输入信号，并且据以产生取样信号。
[0008] 在本发明的一实施例中，当第一负载电流的电流方向为第一方向时，第一多路复用器受控于多路复用信号而选择其第一输入端所接收到的信号做为第一输入信号，并且第二多路复用器受控于多路复用信号而选择其第一输入端所接收到的信号作为第二输入信号。
[0009] 在本发明的一实施例中，当第一负载电流的电流方向为相反于第一方向的第二方向时，第一多路复用器受控于多路复用信号而选择其第二输入端所接收到的信号作为第一输入信号，并且第二多路复用器受控于多路复用信号而选择其第二输入所接收到的信号作为第二输入信号。
[0010] 在本发明的一实施例中，输出级电路包括第三多路复用器、第四多路复用器、第二放大器、第一分压单元以及第二分压单元。第三多路复用器具有多个输入端与输出端，第三多路复用器的所述多个输入端其中的第一输入端耦接第一放大器的第一输出端，并且第三多路复用器的所述多个输入端其中的第二输入端耦接第一放大器的第二输出端，其中第三多路复用器受控于多路复用信号而选择其第一与其第二输入端其中之一所接收到的信号作为第三输入信号。第四多路复用器具有多个输入端与输出端，其中第四多路复用器受控于多路复用信号而选择耦接第四多路复用器的所述多个输入端其中的第一输入端与第二输入端其中之一至输出端。第二放大器耦接第三与第四多路复用器的输出端以接收第三输入信号，并且据以产生电流指示信号。第一分压单元，耦接于第四多路复用器的第一输入端与第二放大器的第一输出端之间。第二分压单元，耦接于第四多路复用器的第二输入端与第二放大器的第二输出端之间。
[0011] 在本发明的一实施例中，电流感测模块还适于检测流经第二负载的第二负载电流，其中第一多路复用器的所述多个输入端其中的第三输入端耦接第二负载的第一端，并且第二多路复用器的所述多个输入端其中的第三输入端耦接第二负载的第二端。
[0012] 在本发明的一实施例中，第一与第二多路复用器在第一检测期间选择耦接至第一负载的两端藉以检测第一负载电流，并且在第二检测期间选择耦接至第二负载的两端藉以检测第二负载电流。
[0013] 本发明的电源转换装置包括电源转换电路、电流感测模块以及控制电路。电源转换电路用以将外接电源或电池电源转换为工作电源以提供给负载装置，其中电源转换电路具有串接于电源转换路径上的第一检测电阻。电流感测模块跨接于第一检测电阻的两端，藉以检测流经第一检测电阻的第一负载电流。控制电路耦接电源转换电路与电流感测模块，用以控制电源转换电路与电流感测模块的运作。电流感测模块包括取样级电路以及输出级电路。取样级电路跨接于第一检测电阻的两端，用以依据第一负载电流的电流方向，采用多路复用切换手段以选择性地交换与第一负载的耦接节点，藉以取样第一方向或第二方向的第一负载电流，并且据以产生取样信号。输出级电路耦接取样级电路，协同于取样级电路的切换时序切换与取样级电路的输出端之间的耦接节点，藉以依据取样信号产生指示第一负载电流大小的电流指示信号。
[0014] 在本发明的一实施例中，取样级电路包括第一多路复用器、第二多路复用器以及第一放大器。第一多路复用器具有多个输入端与输出端，第一多路复用器的所述多个输入端其中的第一输入端耦接第一检测电阻的第一端，并且第一多路复用器的所述多个输入端其中的第二输入端耦接第一检测电阻的第二端，其中第一多路复用器受控于多路复用信号而选择其第一与其第二输入端其中之一所接收到的信号作为第一输入信号。第二多路复用器具有多个输入端与输出端，其中第二多路复用器的所述多个输入端其中的第一输入端耦接第一检测电阻的第二端，并且第二多路复用器的所述多个输入端其中的第二输入端耦接第一检测电阻的第一端，其中第二多路复用器受控于多路复用信号而选择其第一与其第二输入端其中之一所接收到的信号作为第二输入信号。第一放大器耦接第一与第二多路复用器的输出端以接收第一与第二输入信号，并且据以产生取样信号。
[0015] 在本发明的一实施例中，电流感测模块还适于检测流经第二检测电阻的第二负载电流。第一多路复用器的所述多个输入端其中的第三输入端耦接第二检测电阻的第一端，并且第二多路复用器的所述多个输入端其中的第三输入端耦接第二检测电阻的第二端。
[0016] 在本发明的一实施例中，第一与第二多路复用器在第一检测期间选择耦接至第一检测电阻的两端藉以检测第一负载电流，并且在第二检测期间选择耦接至第二检测电阻的两端藉以检测第二负载电流。
[0017] 本发明的电子装置包括电池、充电端以及电源转换电路。电池用以提供电池电源。充电端用以接收外接电源。电源转换电路用以将外接电源或电池电源转换为工作电源以提供给负载装置，其中电源转换电路具有串接于电源转换路径上的第一检测电阻。电流感测模块跨接于第一检测电阻的两端，藉以检测流经第一检测电阻的第一负载电流。控制电路耦接电源转换电路与电流感测模块，用以控制电源转换电路与电流感测模块的运作。电流感测模块包括取样级电路以及输出级电路。取样级电路跨接于第一检测电阻的两端，用以依据第一负载电流的电流方向，采用多路复用切换手段以选择性地交换与第一负载的耦接节点，藉以取样第一方向或第二方向的第一负载电流，并且据以产生取样信号。输出级电路耦接取样级电路，协同于取样级电路的切换时序切换与取样级电路的输出端之间的耦接节点，藉以依据取样信号产生指示第一负载电流大小的电流指示信号。
[0018] 在本发明一实施例中，电子装置还包括负载装置。负载装置，耦接电源转换装置，用以依据电源转换装置所提供的工作电源而运作。
[0019] 基于上述，本发明实施例提出一种电流感测模块及应用其的电源转换装置与电子装置。所述电流感测模块可通过多路复用切换的方式，在不需使用负电源及额外的参考电源的前提下来实现双向电流的量测。除此之外，本案的电流感测模块还可通过分时多路复用的电流感测机制，而在不需增设额外放大器做信号取样及输出的前提下实现多路的电流感测，从而降低了整体电流感测模块的设计成本。
[0020] 为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
[0021] 图1为本发明一实施例的电子装置的示意图；
[0022] 图2为本发明一实施例的电源转换装置的示意图；
[0023] 图3为本发明一实施例的电流感测模块的示意图；
[0024] 图4A为依照图3的一实施例的电流感测模块在升压模式下的等效电路示意图；
[0025] 图4B为依照图3的一实施例的电流感测模块在降压模式下的等效电路示意图；
[0026] 图5为本发明另一实施例的电流感测模块的示意图；
[0027] 图6为依照图5的一实施例的电流感测模块的检测时序及等效电路示意图。
[0028] 附图标记说明：
[0029] 100：电子装置；
[0030] 110：电池；
[0031] 120：电源转换装置；
[0032] 122：电源转换电路；
[0033] 124、124’：电流感测模块；
[0034] 126：控制电路；
[0035] 130：负载装置；
[0036] AMP1、AMP2：放大器；
[0037] C1、C2、C3、C4、Ca、Cb、Cin、Cout：电容；
[0038] CLK：内部时脉；
[0039] CS1、CS2：控制信号；
[0040] DP1：第一检测期间；
[0041] DP2：第二检测期间；
[0042] GND：接地端；
[0043] Ib1、Ib2：负载电流；
[0044] IN11、IN21、IN31、IN12、IN22、IN32、IN13、IN23、IN33、IN14、IN24、IN34：输入端；
[0045] IPC：输入线路；
[0046] L：电感；
[0047] Mp、Mn：晶体管；
[0048] MUX1、MUX2、MUX3、MUX4：多路复用器；
[0049] OPC：输出线路；
[0050] OTS：输出级电路；
[0051] Pin：充电端；
[0052] PTU：保护单元；
[0053] R1、R2、R3、R4、Ra、Rb、Ri1、Ri2、Ri3、Ri4、Ri5、Ri6：电阻；
[0054] Rd1、Rd2：检测电阻；
[0055] Rf1、Rf2、Rf3、Rf4、Rf5、Rf6：分压电阻；
[0056] SMUX：多路复用信号；
[0057] SAMP：取样级电路；
[0058] SWC：开关线路；
[0059] Va：取样信号；
[0060] VB：电池电源；
[0061] Vci：电流指示信号；
[0062] VC：外接电源；
[0063] VDD：电源电压；
[0064] VDU1、VDU2：分压单元；
[0065] Vi1：第一输入信号；
[0066] Vi2：第二输入信号；
[0067] Vi3：第三输入信号；
[0068] VL：工作电源；
[0069] X、Y、O：节点。
具体实施方式
[0070] 为了使本发明的内容可以被更容易明了，以下特举实施例做为本发明确实能够据以实施的范例。另外，凡可能之处，在附图及实施方式中使用相同标号的元件/构件/步骤，代表相同或类似部件。
[0071] 图1为本发明一实施例的电子装置的示意图。请参照图1，电子装置100包括充电端Pin、电池110、电源转换装置120以及负载装置130。在此，所述电子装置100可例如为笔记本电脑、平板电脑、智能手机、个人数字助理(PDA)或游戏机等各式电子装置，本案不以此为限。
[0072] 在本实施例中，电池110、电源转换装置120以及负载装置130都设置于电子装置100的一壳体内部，而充电端Pin则设置于壳体上。电子装置100的充电端Pin用以接收外接电源VC。所述外接电源VC可例如为经电源转接器进行交流-直流转换后的市电。电池110则是用以在电子装置100未有外接电源VC连接时，作为电子装置100的主要供电来源。在电子装置100连接外接电源VC时，电池110则会基于外接电源VC而受控于电源转换装置120进行充电的动作。
[0073] 电源转换装置120耦接充电端Pin与电池110，用以接收外接电源VC与电池电源VB。在外接电源VC连接至充电端Pin的情况下，电源转换装置120会将外接电源VC转换为负载装置130运作所需的工作电源VL，并且会基于外接电源VC产生一充电电源以提供给电池110进行充电。另一方面，在外接电源VC未连接至充电端Pin的情况下，电源转换装置120则会改依据电池110所提供的电池电源VB进行电源转换，藉以产生负载装置130运作所需的工作电源VL。
[0074] 负载装置130耦接电源转换装置120，其是用以依据电源转换装置120所提供的工作电源VL而运作，并据以提供电子装置100相应的功能。举例来说，负载装置130可以是电子装置100中用以提供特定功能的硬件部分，其例如包括中央处理器(CPU)、芯片组(chipset)、存储器、硬盘等，本案不对负载装置的类型加以限制。
[0075] 其中，电源转换装置120的范例架构可如图2所示。图2为本发明一实施例的电源转换装置的示意图。以下结合图1与图2的架构来做进一步说明。
[0076] 请同时参照图1与图2，在应用于电子装置100的电源转换装置120中，其包括电源转换电路122、电流感测模块124以及控制电路126。
[0077] 电源转换电路122是用以将外接电源VC或电池电源VB转换工作电源VL以提供给负载装置130。其中，电源转换电路122可例如为一降升压型转换电路(buck-boost converter)，其包括输入线路IPC、开关线路SWC以及输出线路OPC。
[0078] 在本实施例中，输入线路IPC可例如由电容Cin、电感L以及检测电阻Rd1所组成(但不仅限于此架构)。其中，电容Cin的两端耦接电池110以接收电池电源VB。电感L与检测电阻Rd1相互串接，藉以形成一位于电池110与开关线路SWC之间的电源转换路径。
[0079] 开关线路SWC可例如由晶体管Mp与Mn所组成(但不仅限于此架构)。晶体管Mp与Mn可分别为P型与N型金氧半场效晶体管，但本案不仅限于此。其中，晶体管Mp与Mn串接于电源电压VDD与接地端GND之间，并且可分别反应于控制电路126所提供的控制信号CS1与CS2而切换导通状态，藉以操作在升压模式(boost mode)或降压模式(buck mode)以进行电源转换。
[0080] 输出线路OPC可例如由电容Cout及保护单元PTU所组成(但不仅限于此架构)。其中，电容Cout的一端通过节点O耦接晶体管Mp、充电端Pin以及保护单元PTU的输入端，并且电容Cout的另一端耦接接地端GND。保护单元PTU可用以限制节点O上的电压，并且据以产生工作电源VL。
[0081] 电流感测模块124跨接于检测电阻Rd1的两端(即，耦接节点X与节点Y)，藉以检测流经检测电阻Rd1的负载电流Ib1，并且根据检测的结果产生指示负载电流Ib1的电流指示信号Vci。
[0082] 控制电路126耦接电源转换电路122与电流感测模块124，其可产生控制信号CS1与CS2以及多路复用信号SMUX来控制电源转换电路122与电流感测模块124的运作。其中，控制电路126会根据指示负载电流Ib1大小的电流指示信号Vci来调整所产生的控制信号CS1与CS2(例如调整控制信号CS1与CS2的频率和/或责任周期，但不仅限于此)，藉以调变电源转换电路122的电源转换行为。
[0083] 就电源转换装置120的电源转换运作而言，控制电路126会判断外接电源VC是否通过充电端Pin被提供至电子装置100。当控制电路126判定外接电源VC并未连接电子装置100时，控制电路126会提供对应的控制信号CS1与CS2，以令电源转换电路122操作于升压模式。
[0084] 在升压模式下，电源转换电路122会以电池电源VB作为输入电源进行电源转换，据以产生工作电源VL。此时，负载电流Ib1会从节点X流向节点Y(在此将节点X指向节点Y的方向定义为第一方向)。
[0085] 另一方面，当控制电路126判定外接电源VC连接至电子装置100时，控制电路126会提供对应的控制信号CS1与CS2，以令电源转换电路122操作于降压模式。
[0086] 在降压模式下，电源转换电路122会以外接电源VC作为输入电源进行电源转换，据以产生工作电源VL并且对电池110进行充电。此时，负载电流Ib1会从节点Y流向节点X(在此将节点Y指向节点X的方向定义为第二方向)。
[0087] 在上述的电源转换机制之下，负载电流Ib1会在不同操作模式下具有不同的电流方向(即，第一方向与相反于第一方向的第二方向)。在传统的电流感测机制中，必须通过提供一负电源的方式来实现双向的电流感测，否则即会令至少一方向上的电流变化无法被感测出，从而造成电源转换控制错误的风险。
[0088] 相较之下，本实施例的电流感测模块124可以在无须外加负电源的情况下，依据控制电路126所提供的多路复用信号SMUX，以多路复用切换的方式检测在不同的操作模式下的不同方向的负载电流Ib1，使得双向/交流电流的感测机制可以被实现。
[0089] 以下以图3所示出的电流感测模块124的架构来进一步说明本案的电流感测机制。其中，图3为本发明一实施例的电流感测模块的示意图。
[0090] 请同时参照图2与图3，在本实施例中，电流感测模块124包括取样级电路SAMP以及输出级电路OTS。
[0091] 取样级电路SAMP跨接于检测电阻Rd1的两端(即，节点X与节点Y)，其可用以依据负载电流Ib1的电流方向，采用多路复用切换手段以选择性地交换与检测电阻Rd1的耦接节点，藉以取样第一方向或第二方向的负载电流Ib1，并且据以产生取样信号Va。
[0092] 输出级电路OTS耦接取样级电路SAMP。输出级电路OTS会协同于取样级电路SAMP的切换时序切换与取样级电路SAMP的输出端之间的耦接节点，藉以依据取样信号Va产生指示负载电流Ib1大小的电流指示信号Vci。
[0093] 举例来说，当控制电路126判定负载电流Ib1的电流方向为第一方向时，取样级电路SAMP会反应于多路复用信号SMUX而将其正输入端耦接至节点X，并且将其负输入端耦接至节点Y。另外，输出级电路OTS会反应于多路复用信号SMUX而协同取样级电路SAMP的切换，将其正输入端耦接至取样级电路SAMP的第一输出端，并且将其负输入端耦接至取样级电路SAMP的第二输出端。
[0094] 另一方面，当控制电路126判定负载电流Ib1的电流方向为第二方向时，取样级电路SAMP会反应于多路复用信号SMUX而将其正输入端耦接至节点Y，并且将其负输入端耦接至节点X。另外，输出级电路OTS会反应于多路复用信号SMUX而协同取样级电路SAMP的切换，将其正输入端耦接至取样级电路SAMP的第二输出端，并且将其负输入端耦接至取样级电路SAMP的第一输出端。
[0095] 更具体地说，取样级电路SAMP包括多路复用器MUX1与MUX2以及放大器AMP1，并且输出级电路OTS包括多路复用器MUX3与MUX4、放大器AMP2以及分压单元VDU1与VDU2。此外，取样级电路SAMP还包括由电阻Ri1、Ri2、Ri3、Ri4、R1、R2、R3与R4以及电容C1、C2、C3与C4所组成的外围线路，并且分压单元VDU1与VDU2可例如由分压电阻Rf1～Rf4所组成，其中所述外围线路与分压单元VDU1与VDU2的具体架构可由设计者依据线路设计考量而自行更动，本发明对此部分不加以限制。
[0096] 在本实施例的取样级电路SAMP中，多路复用器MUX1具有多个输入端与一输出端(在此是以两输入端IN11与IN21为例，但本案不仅限于此)。多路复用器MUX1的输入端IN11通过电阻Ri1耦接检测电阻Rd1的第一端(即，节点X)，并且多路复用器MUX1的输入端IN21通过电阻Ri2耦接检测电阻Rd1的第二端(即，节点Y)，其中多路复用器MUX1会受控于多路复用信号SMUX而选择输入端IN11与IN21其中之一所接收到的信号作为第一输入信号Vi1。
[0097] 类似地，多路复用器MUX2同样具有多个输入端与一输出端(在此同样是以两输入端IN12与IN22为例，但本案不仅限于此)。多路复用器MUX2的输入端IN12通过电阻Ri3耦接检测电阻Rd1的第二端(即，节点Y)，并且多路复用器MUX2的输入端IN22通过电阻Ri4耦接检测电阻Rd1的第一端(即，节点X)，其中多路复用器MUX2会受控于多路复用信号SMUX而选择输入端IN12与IN22其中之一所接收到的信号作为第二输入信号Vi2。
[0098] 放大器AMP1的正输入端与负输入端分别耦接多路复用器MUX1与MUX2的输出端，藉以令放大器AMP1的正输入端与负输入端分别接收第一输入信号Vi1与第二输入信号Vi2，并且据以分别在其第一输出端与第二输出端产生取样信号Va。其中，所述放大器AMP1的第一输出端与第二输出端是同一输出端延伸出的两端，故其上具有相同的信号。
[0099] 在本实施例的外围线路设计中，电阻Ri1耦接在节点X与多路复用器MUX1的输入端IN11之间，电阻Ri2耦接在节点Y与多路复用器MUX1的输入端IN21之间，电阻Ri3耦接在节点Y与多路复用器MUX2的输入端IN12之间，并且电阻Ri3耦接在节点X与多路复用器MUX2的输入端IN22之间。电阻R1与电容C1相互并接，电阻R1与电容C1的一端耦接多路复用器MUX2的输入端IN22，并且电阻R1与电容C1的另一端耦接放大器AMP1的第二输出端。电阻R2与电容C2相互并接，电阻R2与电容C2的一端耦接多路复用器MUX2的输入端IN12，并且电阻R2与电容C2的另一端耦接放大器AMP1的第一输出端。电阻R3与电容C3相互并接，电阻R3与电容C3的一端耦接多路复用器MUX1的输入端IN11，并且电阻R3与电容C3的另一端耦接接地端GND。电阻R4与电容C4的一端耦接多路复用器MUX1的输入端IN21，并且电阻R4与电容C4的另一端耦接接地端GND。
[0100] 在本实施例的输出级电路OTS中，多路复用器MUX3具有多个输入端与一输出端(在此是以两输入端IN13与IN23为例，但本案不仅限于此)。多路复用器MUX3的输入端IN13耦接放大器AMP1的第一输出端。多路复用器MUX3的输入端IN23耦接放大器AMP1的第二输出端。其中，多路复用器MUX3会受控于多路复用信号SMUX而与多路复用器MUX1与MUX2同步地选择输入端IN13与IN23其中之一所接收到的信号作为第三输入信号Vi3。举例来说，若多路复用器MUX1选择输入端IN11的信号作为第一输入信号Vi1并且多路复用器MUX2选择输入端IN12的信号作为第二输入信号Vi2，则多路复用器MUX3会对应的选择输入端IN13的信号(即，取样信号Va)作为第三输入信号Vi3；若多路复用器MUX1选择输入端IN21的信号作为第一输入信号Vi1并且多路复用器MUX2选择输入端IN22的信号作为第二输入信号Vi2，则多路复用器MUX3会对应的选择输入端IN23的信号(即，取样信号Va)作为第三输入信号Vi3。
[0101] 多路复用器MUX4具有多个输入端与一输出端(在此是以两输入端IN14与IN24为例，但本案不仅限于此)。多路复用器MUX4会受控于多路复用信号SMUX而与多路复用器MUX1、MUX2及MUX3同步地选择耦接输入端IN14与IN24其中之一至输出端。其具体切换操作类似于前述多路复用器MUX1～MUX3，故在此不再赘述。
[0102] 放大器AMP2的正输入端与负输入端分别耦接多路复用器MUX3与MUX4的输出端，藉以令放大器AMP2的正输入端接收第三输入信号Vi3，并且令放大器AMP1的负输入端选择性地耦接至分压单元VDU1或VDU2，藉以在其第一输出端与第二输出端产生电流指示信号Vci。其中，所述放大器AMP2的第一输出端与第二输出端是同一输出端延伸出的两端，故其上具有相同的信号。
[0103] 在分压单元VDU1中，分压电阻Rf1耦接于多路复用器MUX4的输入端IN14与放大器AMP2的第一输出端之间。分压电阻Rf2耦接于多路复用器MUX4的输入端IN14与接地端GND之间。在分压单元VDU2中，分压电阻Rf3耦接于多路复用器MUX4的输入端IN24与放大器AMP2的第二输出端之间。分压电阻Rf4耦接于多路复用器MUX4的输入端IN24与接地端GND之间。其中，分压电阻Rf2与Rf4可例如为可变电阻，但本案不仅限于此。
[0104] 以下以图4A与图4B来说明，本案的电流感测模块124的等效电路架构。其中，图4A为依照图3的一实施例的电流感测模块在升压模式下的等效电路示意图。图4B为依照图3的一实施例的电流感测模块在降压模式下的等效电路示意图。
[0105] 请先参照图4A，在升压模式下，多路复用器MUX1被切换为将输入端IN11上的信号(即，节点X上的信号)提供至放大器AMP1的正输入端，并且多路复用器MUX2被切换为将输入端IN21上的信号(即，节点Y上的信号)提供至放大器AMP1的负输入端。在此组态下，节点X被等效为耦接至放大器AMP1的正输入端，节点Y被等效为耦接至放大器AMP1的负输入端，并且电阻Ri2、Ri4、R1与R4及电容C1与C4会被等效为开路。其中，放大器AMP1会基于节点X与节点Y上的信号进行差动放大，并且产生取样信号Va。
[0106] 此外，在升压模式下，多路复用器MUX3会被切换为将输入端IN13上的信号(即，取样信号Va)提供至放大器AMP2的正输入端，并且多路复用器MUX2被切换为将分压单元VDU1的分压电阻Rf1与Rf2耦接至放大器AMP2的负输入端。在此组态下，分压单元VDU2被等效为开路，使得放大器AMP2会基于取样信号Va进行负反馈放大，并且产生电流指示信号Vci。在此，电流指示信号Vci即指示第一方向的负载电流Ib1的大小。
[0107] 请接续参照图4B，在降压模式下，多路复用器MUX1被切换为将输入端IN12上的信号(即，节点Y上的信号)提供至放大器AMP1的正输入端，并且多路复用器MUX2被切换为将输入端IN22上的信号(即，节点X上的信号)提供至放大器AMP1的负输入端。在此组态下，节点X被等效为耦接至放大器AMP1的负输入端，节点Y被等效为耦接至放大器AMP1的正输入端，并且电阻Ri1、Ri3、R2与R3及电容C2与C3会被等效为开路。其中，放大器AMP1会基于节点X与节点Y上的信号进行差动放大，并且产生取样信号Va。
[0108] 此外，在降压模式下，多路复用器MUX3会被切换为将输入端IN23上的信号(即，取样信号Va)提供至放大器AMP2的正输入端，并且多路复用器MUX2被切换为将分压单元VDU2的分压电阻Rf3与Rf4耦接至放大器AMP2的负输入端。在此组态下，分压单元VDU1被等效为开路，使得放大器AMP2会基于取样信号Va进行负反馈放大，并且产生电流指示信号Vci。在此，电流指示信号Vci即指示第二方向的负载电流Ib1的大小。
[0109] 根据上述运作机制，可知放大器AMP1的正输入端与负输入端可分别被等效为取样级电路SAMP的正输入端与负输入端。类似地，放大器AMP2的正输入端与负输入端可分别被等效为输出级电路OTS的正输入端与负输入端。
[0110] 此外在此应注意的是，本实施例所述的电流感测模块的架构不仅限定在应用于电源转换装置中，其也可应用在任何需要双向/交流电流感测的场合，应用所述电流感测模块的电源转换装置仅是本发明的一实施范例，本发明不以此为限。
[0111] 图5为本发明另一实施例的电流感测模块的示意图。请参照图5，本实施例的电流感测模块124’的设计大致上与前述图3实施例的电流感测模块124相同。本实施例与前述实施例的主要差异在于电流感测模块124’中的各多路复用器MUX1～MUX4还增加一输入端IN31、IN32、IN33及IN34。如此一来，本实施例的电流感测模块124’即可通过分时多路复用的方式，在无需增设硬件配置的前提下，利用相同的电路架构来实现多路的电流感测。
[0112] 详细而言，本实施例的电流感测模块124’除可检测流经检测电阻Rd1的负载电流Ib1之外，还可用以检测流经检测电阻Rd2的负载电流Ib2的大小。其中，检测电阻Rd2可设置于电子装置100内部的任何需进行电流感测的部分，本发明不对此加以限制。
[0113] 在本实施例中，多路复用器MUX1的输入端IN31耦接检测电阻Rd2的第一端，并且多路复用器MUX2的输入端IN32耦接检测电阻Rd2的第二端。另外，本实施例的放大器AMP1还包括一第三输出端(与第一、第二输出端为同一输出端的延伸，并具有相同的信号)。多路复用器MUX3的输入端IN33耦接放大器AMP1的第三输出端，藉以接收取样信号Va。多路复用器MUX4的输入端IN34则与耦接一分压单元VDU3，其中所述分压单元VDU3的配置可类似于分压单元VDU1与VDU2，本发明不对此加以限制。
[0114] 本实施例的取样级电路SAMP可包括由电阻Ri1、Ri2、Ri3、Ri4、Ri5、Ri6、R1、R2、R3、R4、Ra与Rb以及电容C1、C2、C3、C4、Ca与Cb所组成的外围线路。在本实施例的外围线路中，电阻Ri1～Ri4及电容C1～C4的配置大致与前述图3实施例相同，故在此不再赘述。本实施例的电阻Ri5耦接在检测电阻Rd2的第一端与多路复用器MUX1的输入端IN31之间，并且电阻Ri6耦接在检测电阻Rd2的第二端与多路复用器MUX2的输入端IN32之间。电阻Ra与电容Ca互相并接，电阻Ra与电容Ca的一端耦接多路复用器MUX2的输入端IN32，并且电阻Ra与Ca的另一端耦接放大器AMP1的第三输出端。电阻Rb与电容Cb的一端耦接多路复用器MUX1的输入端IN31，并且电阻Rb与电容Cb的另一端耦接接地端GND。
[0115] 以下搭配图6说明上述电流感测模块124’的电流感测机制。其中，图6为依照图5的一实施例的电流感测模块的检测时序及等效电路示意图。
[0116] 请同时参照图2、图5及图6。为便于说明，在此是预设电源转换装置120是操作在升压模式下，但本发明不仅限于此。在本实施例中，控制电路126是依据一内部时脉CLK来决定多路复用信号SMUX的切换时间点。其中，内部时脉CLK的高电平期间指示第一检测期间DP1，并且内部时脉CLK的低电平期间指示第二检测期间DP2(但不仅限于此)。
[0117] 在第一检测期间DP1内，电流感测模块124’会依据前述图4A实施例的运作方式，多路复用器MUX1与MUX2会反应于多路复用信号而且选择耦接至检测电阻Rd1的两端，并且多路复用器MUX3与MUX4也会协同于多路复用器MUX1与MUX2的切换而切换至对应的组态，藉以检测负载电流Ib1，其等效示意图与运作机制皆如图4A所示，故在此不再赘述。
[0118] 当时序从第一检测期间DP1进入第二检测期间DP2，多路复用器MUX1与MUX2会分别将输入端IN31与IN32切换耦接至对应的输出端，使得放大器AMP1的正输入端与负输入端可被等效为分别耦接至检测电阻Rd2的两端，并且多路复用器MUX3与MUX4也会协同于多路复用器MUX1与MUX2的切换而切换至输入端IN33与IN34。
[0119] 在此电路组态下，检测电阻Rd2的第一端通过电阻Ri5耦接至放大器AMP1的正输入端，检测电阻Rd2的第二端通过电阻Ri6耦接至放大器AMP1的负输入端，并且电阻Ri1～Ri4与R1～R4及电容C1～C4会被等效为开路。此外，放大器AMP1的第三输出端会耦接至放大器AMP2的正输入端以提供取样信号Va，并且分压单元VDU3的分压电阻Rf5与Rf6会被耦接至放大器AMP2的负输入端，而分压单元VDU1与VDU2会被等效为开路，使得放大器AMP2会基于取样信号Va进行负反馈放大，并且产生指示检测电流Ib2的大小的电流指示信号Vci。
[0120] 基于上述，在多路电流需被感测的应用情境中，本实施例可通过增设多路复用器的输入端即可实现电流感测，而不需要增设额外的放大器做信号取样与输出，从而降低了整体电流感测模块的设计成本。
[0121] 综上所述，本发明实施例提出一种电流感测模块及应用其的电源转换装置与电子装置。所述电流感测模块可通过多路复用切换的方式，在不需使用负电源及额外的参考电源的前提下来实现双向电流的量测。除此之外，本案的电流感测模块还可通过分时多路复用的电流感测机制，而在不需增设额外放大器做信号取样及输出的前提下实现多路的电流感测，从而降低了整体电流感测模块的设计成本。
[0122] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
