相對於電壓模式的Buck變換器，盡管電流模式的Buck變換器需要精密的電流檢測電阻並且這會影響到係統的效率和成本，但電流模式的Buck變換器仍然獲得更為廣泛的應用，這是因為其具有以下的優點：

饋內在cycle-by-cycle峰值限流。

電感電流真正的軟起動特性。

精確的電流檢測環。

輸出電壓與輸入電壓無關，一階的係統容易設計反饋環，係統的穩定餘量大穩定性好

，對於所有陶冶電容容易補償。

易實現多相位/多變換器的並聯操作得到更大輸出電流。

允許大的輸入電壓紋波從而減小輸入濾波電容。對於電流模式的Buck變換器
，電流的取樣電阻有三種不同的放置方式：

放置在輸入回路即與高端主開關管相串聯。

放置在輸出回路即與電感相串聯。

放置在續流回路即與續流的二極管或同步開關管相串聯。有時候為了提高效率，可以取消外加的取樣電阻，用高端主開關管的導通電阻、電感DCR或續流同步開關管的導通電阻作電流取樣電阻。

本文將詳細的闡述這些問題並比較它們各自的優缺點
，從而使電源工程師有針對性的選取不同的架構來滿足實際的應用要求。

電流取樣電阻在輸入端的Buck變換器

電流取樣電阻在輸入端的Buck變換器如圖1所示。在電流模式的Buck變換器拓樸結構中，反饋有二個環路：一個電壓外環，另一個是電流的內環。電壓外環包括電壓誤差放大器
，反饋電阻分壓器和反饋補償環節。

電壓誤差放大器的同相端接到一個參考電壓Vref，反饋電阻分壓器連接到電壓誤差放大器反相端VFB，反饋環節連接到VFB和電壓誤差放大器的輸出端VC。若電壓型放大器是跨導型放大器，則反饋環節連接到電壓誤差放大器的輸出端VITH和地。目前，在高頻DCDC的應用中，跨導型放大器應用更多。

本文就以跨導型放大器進行討論。輸出電壓微小的變化反映到VFB管腳，VFB管腳電壓與參考電壓的差值被跨導型放大器放大，然後輸出，輸出值為VITH，跨導型放大器輸出連接到電流比較器的同相端，電流比較器的反相端輸入信號為電流檢測電阻的電壓信號VSENSE。由此可見，對於電流比較器，電壓外環的輸出信號作為電流內環的給定信號。

對於峰值電流模式
，工作原理如下：在(zai)時(shi)鍾(zhong)同(tong)步(bu)信(xin)號(hao)到(dao)來(lai)時(shi)，高(gao)端(duan)的(de)主(zhu)開(kai)關(guan)管(guan)開(kai)通(tong)，電(dian)感(gan)激(ji)磁(ci)，電(dian)流(liu)線(xian)性(xing)上(shang)升(sheng)
，電(dian)流(liu)檢(jian)測(ce)電(dian)阻(zu)的(de)電(dian)壓(ya)信(xin)號(hao)也(ye)線(xian)性(xing)上(shang)升(sheng)，由(you)於(yu)此(ci)時(shi)電(dian)壓(ya)外(wai)環(huan)的(de)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)信(xin)號(hao)高(gao)於(yu)電(dian)流(liu)檢(jian)測(ce)電(dian)阻(zu)的(de)電(dian)壓(ya)，電(dian)流(liu)比(bi)較(jiao)器(qi)輸(shu)出(chu)為(wei)高(gao)電(dian)壓(ya);dangdianliujiancedianzudedianyaxinhaojixushangsheng，zhidaodengyudianyawaihuandeshuchudianyaxinhaoshi，dianliubijiaoqideshuchufanzhuan，conggaodianpingfanzhuanweididianya，luojikongzhidianlugongzuo，guanduangaoduandezhukaiguanguandequdongxinhao
，gaoduandezhukaiguanguanguanduan，cishidiangankaishiquci，dianliuxianxingxiajiang
，daoyigekaiguanzhouqikaishideshizhongtongbuxinhaodaolai，rucifanfu。youcikejian：峰(feng)值(zhi)電(dian)流(liu)模(mo)式(shi)檢(jian)測(ce)的(de)是(shi)上(shang)升(sheng)階(jie)段(duan)的(de)電(dian)流(liu)信(xin)號(hao)。在(zai)每(mei)個(ge)開(kai)關(guan)周(zhou)期(qi)

，輸(shu)入(ru)回(hui)路(lu)高(gao)端(duan)的(de)主(zhu)開(kai)關(guan)管(guan)流(liu)過(guo)的(de)電(dian)流(liu)波(bo)形(xing)為(wei)上(shang)升(sheng)階(jie)段(duan)的(de)梯(ti)形(xing)狀(zhuang)波(bo)形(xing)。續(xu)流(liu)回(hui)路(lu)低(di)端(duan)的(de)開(kai)關(guan)管(guan)流(liu)過(guo)的(de)電(dian)流(liu)波(bo)形(xing)為(wei)下(xia)降(jiang)階(jie)段(duan)的(de)梯(ti)形(xing)狀(zhuang)波(bo)形(xing)。而(er)輸(shu)出(chu)回(hui)路(lu)電(dian)感(gan)的(de)電(dian)流(liu)波(bo)形(xing)為(wei)包(bao)含(han)上(shang)升(sheng)和(he)下(xia)降(jiang)階(jie)段(duan)的(de)鋸(ju)齒(chi)狀(zhuang)波(bo)形(xing)。因(yin)此(ci)：如果電流取樣電阻放在Buck變換器的輸入回路，係統一定工作於峰值電流模式。
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注意到：對於Buck變換器
，輸入電壓高於輸出電壓
，電流取樣電阻放在Buck變換器的輸入回路，那麼電流比較器的兩個輸入管腳的共模電壓為高的輸入電壓。對於輸入電壓大於12V的應用，電流比較器的兩個輸入管腳的共模電壓也必然大於12V
，這樣電流比較器的成本很高
，因此

，電流取樣電阻放在Buck變換器的輸入回路一般應用於低的輸入電壓，尤其是低輸入電壓的單芯片的Buck變換器。高端的功率MOSFET集成在單芯片中，由於電流取樣電阻放在Buck變換器的輸入回路

，所以電阻取樣，電流比較器均可以集成在單芯片中，設計十分緊湊。

注意的是：高端的主開關管和低端的同步續流管之間要設定一定的死區時間防止上下管的直通。


如果采用高端的功率MOSFET的導通電阻作為電流取樣電阻，這樣可以省去額外的電流取樣電阻，從而提高效率。但是由於MOSFETdedaotongdianzuzhibijiaofensan
，erqiesuiwendudebianhuayehuizaijiaodafanweineibodong，yincidianliuquyangdejingducha。fengzhidianliumoshirongyishoudaodianliuxinhaoqianyanjianfengganrao。zaizhankongbidayu50%時需要斜坡補償。

電流取樣電阻在續流端的Buck變換器

前麵的討論知道：在zai每mei個ge開kai關guan周zhou期qi，續xu流liu回hui路lu即ji低di端duan的de開kai關guan管guan流liu過guo的de電dian流liu波bo形xing為wei下xia降jiang階jie段duan的de梯ti形xing狀zhuang波bo形xing。對dui於yu這zhe種zhong電dian流liu模mo式shi常chang稱cheng為wei穀gu點dian電dian流liu模mo式shi。和he峰feng值zhi電dian流liu模mo式shi一yi樣yang，穀gu點dian電dian流liu模mo式shi反fan饋kui也ye有you二er個ge環huan路lu：一個電壓外環

，另一個是電流的內環。其工作原理如下：高端的主開關管開通

，電感激磁，電流線性上升;高端MOSFET的導通一段固定的時間，此時間由PWM設定。當高端MOSFET關斷後，低端MOSFET導通，此時電感開始去磁，電流線性下降。注意到低端MOSFET的de電dian流liu隨sui著zhe時shi間jian線xian性xing下xia降jiang，電dian流liu檢jian測ce電dian阻zu的de電dian壓ya信xin號hao也ye線xian性xing下xia降jiang，由you於yu此ci時shi電dian壓ya外wai環huan的de輸shu出chu電dian壓ya信xin號hao低di於yu電dian流liu檢jian測ce電dian阻zu的de電dian壓ya，電dian流liu比bi較jiao器qi輸shu出chu為wei低di電dian平ping。當dang電dian流liu檢jian測ce電dian阻zu的de電dian壓ya信xin號hao繼ji續xu下xia降jiang，直zhi到dao等deng於yu電dian壓ya外wai環huan的de輸shu出chu電dian壓ya信xin號hao時shi，電dian流liu比bi較jiao器qi的de輸shu出chu翻fan轉zhuan，從cong低di高gao電dian平ping翻fan轉zhuan為wei高gao電dian壓ya，邏luo輯ji控kong製zhi電dian路lu工gong作zuo
，關guan斷duan低di端duan的de續xu流liu開kai關guan管guan的de驅qu動dong信xin號hao，高gao端duan的de主zhu開kai關guan管guan開kai通tong
，此ci時shi電dian感gan開kai始shi激ji磁ci，電dian流liu線xian性xing上shang升sheng
，進jin入ru下xia一yi個ge周zhou期qi，如ru此ci反fan複fu。

需要注意的是，高端的主開關管和低端的同步續流管之間要設定一定的死區時間防止上下管的直通。

穀點電流模式具有寬輸入電壓

、低占空比、易檢測電流和快速負載響應。在占空比小於50%時(shi)需(xu)要(yao)斜(xie)坡(po)補(bu)償(chang)。負(fu)載(zai)響(xiang)應(ying)快(kuai)速(su)的(de)原(yuan)因(yin)在(zai)於(yu)穀(gu)點(dian)電(dian)流(liu)模(mo)式(shi)從(cong)當(dang)前(qian)的(de)脈(mai)衝(chong)周(zhou)期(qi)響(xiang)應(ying)，而(er)峰(feng)值(zhi)電(dian)流(liu)模(mo)式(shi)從(cong)下(xia)一(yi)個(ge)脈(mai)衝(chong)周(zhou)期(qi)響(xiang)應(ying)。當(dang)輸(shu)入(ru)和(he)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)變(bian)化(hua)時(shi)
，若(ruo)高(gao)端(duan)MOSFET的導通的時間固定不變化，那麼係統將工作在變頻模式，不利於電感的優化工作。因此在PWM內部需要一個前饋電路，使高端MOSFET的(de)導(dao)通(tong)時(shi)間(jian)隨(sui)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)成(cheng)反(fan)比(bi)的(de)變(bian)化(hua)，隨(sui)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)成(cheng)正(zheng)比(bi)的(de)變(bian)化(hua)，從(cong)而(er)維(wei)持(chi)在(zai)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)變(bian)化(hua)和(he)負(fu)載(zai)變(bian)化(hua)時(shi)，變(bian)換(huan)器(qi)近(jin)似(si)的(de)工(gong)作(zuo)於(yu)定(ding)頻(pin)方(fang)式(shi)。


如果采用低端續流功率MOSFET的導通電阻作為電流取樣電阻
，這樣可以省去額外的電流取樣電阻
，從而提高效率。同樣
，由於MOSFET的(de)導(dao)通(tong)電(dian)阻(zu)值(zhi)比(bi)較(jiao)分(fen)散(san)，而(er)且(qie)隨(sui)溫(wen)度(du)的(de)變(bian)化(hua)也(ye)會(hui)在(zai)較(jiao)大(da)範(fan)圍(wei)內(nei)波(bo)動(dong)，因(yin)此(ci)電(dian)流(liu)取(qu)樣(yang)的(de)精(jing)度(du)差(cha)。但(dan)這(zhe)種(zhong)配(pei)置(zhi)通(tong)常(chang)應(ying)用(yong)於(yu)高(gao)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)
，低(di)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)及(ji)大(da)輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)的(de)變(bian)換(huan)器(qi)。
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電流取樣電阻在輸出端的Buck變換器

前麵的討論知道：shuchuhuiludiangandedianliuboxingweibaohanshangshenghexiajiangjieduandejuchizhuangboxing。yincidianliuquyangdianzuzaishuchuduan，bianhuanqikeyigongzuoyugudiandianliumoshi

，yekegongzuoyufengzhidianliumoshi。dantongchangzhezhongpeizhigongzuoyufengzhidianliumoshi。


youyushuchudianyadi，namedianliubijiaoqidelianggeshuruguanjiaodegongmodianyajiaodi，yincikeyishiyongdishurugongmodianyadechadongfangdaqi，tigaodianliujiancedejingdu，jiangdizaosheng。zhezhongpeizhilingyigedadeyoudianshikeyishiyongdiangandeDCR作為電流檢測電阻。要注意的是
，在電感值和飽和電流滿足整個輸入電壓範圍和輸出負載電流範圍的前提下，對電感的DCR有一定的限製
，因而在一些應用中需要定製電感。此外，電流比較器的輸入阻抗要大
，兩個輸入管腳的偏置電流要小
，從而提高使用DCR作為電流檢測電阻時的檢測精度。相關的濾波元件也在設計作相應的匹配，如下圖所示。


通常，由於DCR值zhi通tong常chang大da於yu設she計ji要yao求qiu的de電dian阻zu值zhi，因yin此ci需xu要yao一yi個ge電dian阻zu分fen壓ya器qi來lai得de到dao所suo需xu要yao的de電dian壓ya值zhi，另ling外wai，為wei了le滿man足zu濾lv波bo器qi時shi間jian的de要yao求qiu。另ling外wai，為wei了le滿man足zu濾lv波bo器qi時shi間jian的de要yao求qiu

結語

電流取樣電阻放在輸入端可配置為峰值電流模式，使用高端MOSFET導通電阻作電流取樣電阻可提高效率，但影響電流取樣精度。

電流取樣電阻放在續流端可配置為響應速度快的穀點電流模式，使用續流MOSFET導通電阻作電流取樣電阻可提高效率，但影響電流取樣精度。

電流取樣電阻放在輸出端可配置為峰值和穀點電流兩種模式，常用峰值電流模式。使用電感DCR作電流取樣電阻可提高效率
，但設計和調試變得複雜，同時影響電流取樣精度。

benpianwenzhangcongdianliuquyangdianzudesanzhongbaifangweizhirushou


，xiangxidejiangjieqizhongdeyouquedian。tongshihaichanshuleyoucierchanshengdefengzhidianliumoshihegudiandianliumoshidegongzuoyuanliyijitamengezidegongzuotexing。wenzhongtongshigeichuleshiyonggaoduanzhukaiguanguandaotongdianzu、低端同步開關管導通電阻以及電感DCR作為電流取樣電阻時
，設計應該注意的問題。

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