放置在降壓調節器高端

 

對於降壓調節器
，電流檢測電阻有多個位置可以放置。當放置在頂部MOSFET的高端時（如圖1所示），它會在頂部MOSFET導通時檢測峰值電感電流，從而可用於峰值電流模式控製電源。但是，當頂部MOSFET關斷且底部MOSFET導通時
，它不測量電感電流。

 

圖1.帶高端RSENSE的降壓轉換器

 

在這種配置中，電流檢測可能有很高的噪聲，原因是頂部MOSFET的導通邊沿具有很強的開關電壓振蕩。為使這種影響最小，需要一個較長的電流比較器消隱時間（比較器忽略輸入的時間）。這會限製最小開關導通時間，並且可能限製最小占空比（占空比 = VOUT/VIN）和最大轉換器降壓比。注意在高端配置中，電流信號可能位於非常大的共模電壓(VIN)之上。

放置在降壓調節器低端

 

圖2中
，檢測電阻位於底部MOSFET下方。在這種配置中
，它檢測穀值模式電流。為了進一步降低功率損耗並節省元件成本，底部FET RDS（ON）可用來檢測電流
，而不必使用外部電流檢測電阻RSENSE。

 

圖2.帶低端RSENSE的降壓轉換器

 

zhezhongpeizhitongchangyongyuguzhimoshikongzhidedianyuan。taduizaoshengkenengyehenmingan，danzaizhezhongqingkuangxia，tazaizhankongbijiaodashihenmingan。guzhimoshikongzhidejiangyazhuanhuanqizhichigaojiangyabi，danyouyuqikaiguandaotongshijianshiguding/受控的
，故最大占空比有限。

 

降壓調節器與電感串聯

 

圖3中，電流檢測電阻RSENSE與電感串聯，因此可以檢測連續電感電流，此電流可用於監測平均電流以及峰值或穀值電流。所以
，此配置支持峰值
、穀值或平均電流模式控製。

 

圖3.RSENSE與電感串聯

 

這種檢測方法可提供最佳的信噪比性能。外部RSENSE通常可提供非常準確的電流檢測信號，以實現精確的限流和均流。但是，RSENSE也會引起額外的功率損耗和元件成本。為了減少功率損耗和成本

，可以利用電感線圈直流電阻(DCR)檢測電流，而不使用外部RSENSE。
 

放置在升壓和反相調節器的高端

 

對於升壓調節器，檢測電阻可以與電感串聯，以提供高端檢測（圖4）。

 

圖4.帶高端RSENSE的升壓轉換器

 

升壓轉換器具有連續輸入電流，因此會產生三角波形並持續監測電流。

 

放置在升壓和反相調節器的低端

 

檢測電阻也可以放在底部MOSFET的低端，如圖5所示。此處監測峰值開關電流（也是峰值電感電流），每半個周期產生一個電流波形。MOSFET開關切換導致電流信號具有很強的開關噪聲。

 

圖5.帶低端RSENSE的升壓轉換器

 

SENSE電阻放置在升降壓轉換器低端或與電感串聯

 

圖6顯示了一個4開關升降壓轉換器，其檢測電阻位於低端。當輸入電壓遠高於輸出電壓時，轉換器工作在降壓模式
；當輸入電壓遠低於輸出電壓時，轉換器工作在升壓模式。在此電路中，檢測電阻位於4開關H橋配置的底部。器件的模式（降壓模式或升壓模式）決定了監測的電流。

 

圖6.RSENSE位於低端的升降壓轉換器

 

在降壓模式下（開關D一直導通
，開關C一直關斷）

，檢測電阻監測底部開關B電流
，電源用作穀值電流模式降壓轉換器。

 

在升壓模式下（開關A一直導通

，開關B一直關斷）

，檢測電阻與底部MOSFET (C)串(chuan)聯(lian)，並(bing)在(zai)電(dian)感(gan)電(dian)流(liu)上(shang)升(sheng)時(shi)測(ce)量(liang)峰(feng)值(zhi)電(dian)流(liu)。在(zai)這(zhe)種(zhong)模(mo)式(shi)下(xia)，由(you)於(yu)不(bu)監(jian)測(ce)穀(gu)值(zhi)電(dian)感(gan)電(dian)流(liu)，因(yin)此(ci)當(dang)電(dian)源(yuan)處(chu)於(yu)輕(qing)負(fu)載(zai)狀(zhuang)態(tai)時(shi)，很(hen)難(nan)檢(jian)測(ce)負(fu)電(dian)感(gan)電(dian)流(liu)。負(fu)電(dian)感(gan)電(dian)流(liu)意(yi)味(wei)著(zhe)電(dian)能(neng)從(cong)輸(shu)出(chu)端(duan)傳(chuan)回(hui)輸(shu)入(ru)端(duan)，但(dan)由(you)於(yu)這(zhe)種(zhong)傳(chuan)輸(shu)會(hui)有(you)損(sun)耗(hao)

，故(gu)效(xiao)率(lv)會(hui)受(shou)損(sun)。對(dui)於(yu)電(dian)池(chi)供(gong)電(dian)係(xi)統(tong)等(deng)應(ying)用(yong)，輕(qing)負(fu)載(zai)效(xiao)率(lv)很(hen)重(zhong)要(yao)，這(zhe)種(zhong)電(dian)流(liu)檢(jian)測(ce)方(fang)法(fa)不(bu)合(he)需(xu)要(yao)。

 

圖7電路解決了這個問題
，其將檢測電阻與電感串聯，從而在降壓和升壓模式下均能連續測量電感電流信號。由於電流檢測RSENSE連接到具有高開關噪聲的SW1節點，因此需要精心設計控製器IC
，使內部電流比較器有足夠長的消隱時間。

 

圖7.LT8390升降壓轉換器，RSENSE與電感串聯

 

輸入端也可以添加額外的檢測電阻
，以實現輸入限流；或者添加在輸出端（如下圖所示）
，用於電池充電或驅動LED等恒定輸出電流應用。這種情況下需要平均輸入或輸出電流信號
，因此可在電流檢測路徑中增加一個強RC濾波器，以減少電流檢測噪聲。

 

上述大多數例子假定電流檢測元件為檢測電阻。但這不是強製要求，而且實際上往往並非如此。其他檢測技術包括使用MOSFET上的壓降或電感的直流電阻(DCR)。這些電流檢測方法在第三部分“電流檢測方法”中介紹。

 

軟件

 

LTspice

 

LTspice®軟件是一款強大、快速
、免費的仿真工具、原理圖采集和波形查看器
，具有增強功能和模型，可改善開關穩壓器的仿真。

 

LTpowerCAD

 

LTpowerCAD設she計ji工gong具ju是shi一yi款kuan完wan整zheng的de電dian源yuan設she計ji工gong具ju程cheng序xu
，可ke顯xian著zhu簡jian化hua電dian源yuan設she計ji任ren務wu。它ta引yin導dao用yong戶hu尋xun找zhao解jie決jue方fang案an，選xuan擇ze功gong率lv級ji元yuan件jian
，提ti供gong詳xiang細xi效xiao率lv信xin息xi，顯xian示shi快kuai速su環huan路lu波bo特te圖tu穩wen定ding性xing和he負fu載zai瞬shun態tai分fen析xi，並bing可ke將jiang最zui終zhong設she計ji導dao出chu至zhiLTspice進行仿真。

 

作者簡介

 

Henry Zhang是ADI公司電源產品應用工程總監。他於2001年加入淩力爾特（現為ADI公司一部分），擔任電源應用工程師，開始其職業生涯。他於2004年成為應用部門主管
，並於2008年成為應用工程經理。他的團隊支持廣泛的產品和應用
，從小尺寸集成功率模塊到大型kW級高功率、高電壓轉換器。除了支持電源應用和新產品開發以外，他的團隊還開發了LTpowerCAD電源設計工具程序。Henry對電源管理解決方案和模擬電路有著廣泛的興趣。他發表了20多篇技術文章，發布了許多研討會和視頻
，並有10多項電源專利已獲授權或在申請中。

 

Henry畢業於弗吉尼亞理工學院和弗吉尼亞州布萊克斯堡州立大學，獲得電氣工程碩士和博士學位。聯係方式：henry.zhang@analog.com。

 

Kevin Scott是ADI公司電源產品部門的產品營銷經理，負責管理升壓
、升降壓和隔離轉換器
、LED驅qu動dong器qi和he線xian性xing穩wen壓ya器qi。他ta曾zeng擔dan任ren高gao級ji戰zhan略lve營ying銷xiao工gong程cheng師shi，負fu責ze製zhi定ding技ji術shu培pei訓xun內nei容rong，培pei訓xun銷xiao售shou工gong程cheng師shi
，並bing撰zhuan寫xie了le大da量liang關guan於yu公gong司si眾zhong多duo產chan品pin技ji術shu優you勢shi的de網wang站zhan文wen章zhang。他ta在zai半ban導dao體ti行xing業ye已yi有you 26 年從業經驗，曆任應用
、業務管理和營銷職務。

 

Kevin於1987年畢業於美國斯坦福大學，獲得電氣工程學士學位。聯係方式：kevin.scott@analog.com。

 

 

推薦閱讀：