開關(guān)電源的電流檢測(cè)之精密電阻檢流

01、 簡(jiǎn)介

開關(guān)電源常見的三種電流檢測(cè)方法是：使用精密電阻檢流，使用功率電感的直流電阻（DCR）檢流，以及使用高邊或低邊MOSFET Rds(on)檢流。但是，根據(jù)檢流電阻放置的位置不同，所檢測(cè)的電流類型也不同，總結(jié)如下表所示：

此文，將介紹精密電阻檢流方法...

02、精密電阻檢流的原理

上圖所示，在降壓電路的電流檢測(cè)方法中，在功率電感和負(fù)載之間串聯(lián)精密電阻進(jìn)行檢流的方法，是比較簡(jiǎn)單的。通過(guò)計(jì)算檢流電阻RSENSE兩端的電壓，再除以該電阻的阻值，即可得出負(fù)載電流的大小。但是，很明顯這種方法將會(huì)在檢流電阻RSENSE上產(chǎn)生功率損耗。為了得到更高的檢流精度，在滿載時(shí)，檢流電阻上的壓降應(yīng)該在100mV左右。針對(duì)輸出是3.3V，最大負(fù)載電流1A的電源，滿載時(shí)的輸出功率是3.3W，此時(shí)的損耗是100mV*1A=0.1W，占輸出功率的0.1W/3.3W=3.03%。不難看出，檢流電阻壓降在輸出電壓上的占比越高的情況下，這種檢流方法的功率損耗也越大，這便是這種檢流方法最大的缺點(diǎn)。而且，這種檢流的結(jié)果可能有很高的噪聲，原因是頂部 MOSFET 的導(dǎo)通邊沿具有很強(qiáng)的開關(guān)電壓振蕩。所以這種檢測(cè)方式一般很少使用。取而代之的是，可以利用電感元件的直流電阻（DCR）檢測(cè)電流，而不使用額外的RSENSE電阻。

03、檢流電阻該放置在哪里?/

開關(guān)電源功率電感上的電流有電感峰值電流（連續(xù)導(dǎo)通模式下電感電流的最大值）、電感谷值電流（連續(xù)導(dǎo)通模式下電感電流的最小值）和電感平均電流，這三種電流參數(shù)類型都可以是被檢測(cè)的對(duì)象，而檢流電阻的位置和開關(guān)電源的架構(gòu)決定了要檢測(cè)的電流參數(shù)類型。同時(shí)，檢流電阻的位置又會(huì)影響功率損耗、噪聲計(jì)算以及檢測(cè)電阻監(jiān)控電路看到的共模電壓。對(duì)于降壓轉(zhuǎn)換器電路，檢流電阻有多個(gè)位置可以放置。所以，接下來(lái)我們將討論下檢流電阻放置在不同位置的差異。

(1)放置在高邊開關(guān)的高端，檢測(cè)電感峰值電流

帶高端RSENSE的降壓轉(zhuǎn)換器簡(jiǎn)化電路上圖所示，當(dāng)檢流電阻放置在高邊MOSFET的高端時(shí)，它會(huì)在高邊MOSFET導(dǎo)通時(shí)（即TON階段）檢測(cè)電感峰值電流，從而可用于峰值電流模式控制的電源。但是，當(dāng)頂部MOSFET關(guān)斷且底部MOSFET導(dǎo)通時(shí)（即TOFF階段），它不測(cè)量電感電流。

(2)放置在低邊開關(guān)的低端，檢測(cè)電感谷值電流

帶低端RSENSE的降壓轉(zhuǎn)換器簡(jiǎn)化電路上圖所示，當(dāng)檢測(cè)電阻放置在低邊MOSFET的低端時(shí)，它僅在低邊MOSFET導(dǎo)通時(shí)（即TOFF階段）檢測(cè)電感谷值電流。這樣，為了進(jìn)一步降低功率損耗并降低電路成本，可以使用低邊MOSFET RDS(ON)檢流，而不必使用外部的檢流電阻RSENSE。

(3)與功率電感串聯(lián)放置，檢測(cè)電感平均電流

RSENSE與電感串聯(lián)的降壓轉(zhuǎn)換器簡(jiǎn)化電路上圖所示，檢流電阻RSENSE與電感是串聯(lián)關(guān)系（簡(jiǎn)稱“串聯(lián)電阻檢流”），可以檢測(cè)電感上的峰值電流、谷值電流或平均電流，因而這種檢流電阻放置方式，支持峰值電流、谷值電流或平均電流三種電流反饋控制模式。這種檢測(cè)方法可提供最佳的信噪比性能。而且，外部RSENSE通?？商峁┓浅?zhǔn)確的電流檢測(cè)信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)精確的限流（檢測(cè)誤差最低，通常在1%和5%之間）。在多個(gè)電源并聯(lián)時(shí)，還有利于實(shí)現(xiàn)精密均流。

03、小結(jié)?

此文，開關(guān)電源電路中精密電阻檢流的基本原理、電阻放置位置不同決定了所檢測(cè)電流的類型也不同...

“電源先生”公眾號(hào)回復(fù)關(guān)鍵字“??開關(guān)模式電源電流檢測(cè)??”獲取PDF參考文件下載鏈接...復(fù)制黏貼不會(huì)出錯(cuò)哦~~