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  • 几种实现开关电源电流检测的方法介绍
    • 发布时间:2023-07-14 16:44:53
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    几种实现开关电源电流检测的方法介绍
    开关电源电流检测可以使用MOSFET的导通电阻或者电感的等效电阻来实现电流检测,这3种方法各有优缺点。
    电阻
    开关电源 电流检测
    图 感应电阻用作电流检测
    优点:采用电阻实现电流检测时,要注意电阻的容差(1%或更低)和温度系数(100ppm/°C),因为高精度的电阻可以提高开关电源电流检测的精度和稳定性,在多相电源时,还可以均衡各相电源的输出。
    缺点:电阻会引入功率损耗和物料成本,另外,电阻的寄生电感还会增加检测电流的纹波,降低了电流检测精度。
    如下图所示。
    开关电源 电流检测
    图 电阻的寄生电感影响电流检测精度
    因此,为了减少电阻的寄生电感,应采用表贴式的薄膜金属电感,例如0805,1206,2010,2512封装的电阻。
    MOSFET导通电阻
    借助MOSFET的导通电阻作为感应电阻是一种比较简单和低成本的方法,LTC3878的电路即是采用这种方法,如图所示。
    开关电源 电流检测
    图 BottomMOSFET的导通电阻用做电流检测
    当BottomMOSFET导通时,检测其导通电阻压降,进而检测电感的谷值电流。
    但是,这种方法具有以下缺点:
    (1)MOSFET导通电阻的容差范围比较大,多达33%;
    (2)MOSFET导通电阻的温度系数较差,在100℃时,阻值可增加80%;
    (3)因为MOSFET是分立器件(相较于集成在控制器内部),所以,会引入寄生电感;
    因此,这种方法并不适用于高输出电流的场合,尤其是多相输出的电源。
    电感的等效电阻
    借助电感的等效电阻作为感应电阻也是一种简单和低成本的方法,同时也提高了开关电源效率。相对于MOSFET的导通电阻,电感的等效电阻的容差较小,但是温度系数仍然较差。具体检测方法,是将RC网络并联在电感两端,并检测电容两端的压差,如图所示。
    开关电源 电流检测
    图 电感的等效电阻用作电流检测
    根据时间常数公式:
    R1*C1=L/DCR
    电容两端电压正比于电感电流。
    为了降低检测误差和噪声,电阻R的阻值应较小。
    由于该方法不直接测量电感电流,因此检测不到电感电流饱和。所以,电感要有一个“软饱和”,推荐使用铁芯功率电感,这种电感通常比同类的铁氧体电感具有更高的磁心损耗。与感应电阻方法相比,电感DCR传感消除了传感电阻的功率损耗,但可能会增加电感磁芯损耗。
    无论是采用感应电阻还是电感等效电阻的方法,都要检测温度,即通过温度补偿的方法提高电流检测精度。
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