電流檢測電阻的位置連同開關(guān)穩(wěn)壓器架構(gòu)決定了要檢測的電流。檢測的電流包括峰值電感電流、谷值電感電流(連續(xù)導(dǎo)通模式下電感電流的最小值)和平均輸出電流。檢測電阻的位置會影響功率損耗、噪聲計算以及檢測電阻監(jiān)控電路看到的共模電壓。

放置在降壓調(diào)節(jié)器高端

對于降壓調(diào)節(jié)器，電流檢測電阻有多個位置可以放置。當(dāng)放置在頂部MOSFET的高端時(如圖1所示)，它會在頂部MOSFET導(dǎo)通時檢測峰值電感電流，從而可用于峰值電流模式控制電源。但是，當(dāng)頂部MOSFET關(guān)斷且底部MOSFET導(dǎo)通時，它不測量電感電流。

圖1.帶高端RSENSE的降壓轉(zhuǎn)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(dǎo)通邊沿具有很強的開關(guān)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)。這會限制最小開關(guān)導(dǎo)通時間，并且可能限制最小占空比(占空比 = VOUT/VIN)和最大轉(zhuǎn)換器降壓比。注意在高端配置中，電流信號可能位于非常大的共模電壓(VIN)之上。

放置在降壓調(diào)節(jié)器低端

圖2中，檢測電阻位于底部MOSFET下方。在這種配置中，它檢測谷值模式電流。為了進一步降低功率損耗并節(jié)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(zhuǎn)換器

這種配置通常用于谷值模式控制的電源。它對噪聲可能也很敏感，但在這種情況下，它在占空比較大時很敏感。谷值模式控制的降壓轉(zhuǎn)換器支持高降壓比，但由于其開關(guān)導(dǎo)通時間是固定/受控的，故最大占空比有限。

降壓調(diào)節(jié)器與電感串聯(lián)

圖3中，電流檢測電阻RSENSE與電感串聯(lián)，因此可以檢測連續(xù)電感電流，此電流可用于監(jiān)測平均電流以及峰值或谷值電流。所以，此配置支持峰值、谷值或平均電流模式控制。

圖3.RSENSE與電感串聯(lián)

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(zhǔn)確的電流檢測信號，以實現(xiàn)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(diào)節(jié)器的高端

對于升壓調(diào)節(jié)器，檢測電阻可以與電感串聯(lián)，以提供高端檢測(圖4)。

圖4.帶高端RSENSE的升壓轉(zhuǎn)換器

升壓轉(zhuǎn)換器具有連續(xù)輸入電流，因此會產(chǎn)生三角波形并持續(xù)監(jiān)測電流。

放置在升壓和反相調(diào)節(jié)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(jiān)測峰值開關(guān)電流(也是峰值電感電流)，每半個周期產(chǎn)生一個電流波形。MOSFET開關(guān)切換導(dǎo)致電流信號具有很強的開關(guān)噪聲。

圖5.帶低端RSENSE的升壓轉(zhuǎn)換器

SENSE電阻放置在升降壓轉(zhuǎn)換器低端或與電感串聯(lián)

圖6顯示了一個4開關(guān)升降壓轉(zhuǎn)換器，其檢測電阻位于低端。當(dāng)輸入電壓遠高于輸出電壓時，轉(zhuǎn)換器工作在降壓模式;當(dāng)輸入電壓遠低于輸出電壓時，轉(zhuǎn)換器工作在升壓模式。在此電路中，檢測電阻位于4開關(guān)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(jiān)測的電流。

圖6.RSENSE位于低端的升降壓轉(zhuǎn)換器

在降壓模式下(開關(guān)D一直導(dǎo)通，開關(guān)C一直關(guān)斷)，檢測電阻監(jiān)測底部開關(guān)B電流，電源用作谷值電流模式降壓轉(zhuǎn)換器。

在升壓模式下(開關(guān)A一直導(dǎo)通，開關(guān)B一直關(guān)斷)，檢測電阻與底部MOSFET (C)串聯(lián)，并在電感電流上升時測量峰值電流。在這種模式下，由于不監(jiān)測谷值電感電流，因此當(dāng)電源處于輕負(fù)載狀態(tài)時，很難檢測負(fù)電感電流。負(fù)電感電流意味著電能從輸出端傳回輸入端，但由于這種傳輸會有損耗，故效率會受損。對于電池供電系統(tǒng)等應(yīng)用，輕負(fù)載效率很重要，這種電流檢測方法不合需要。

圖7電路解決了這個問題，其將檢測電阻與電感串聯(lián)，從而在降壓和升壓模式下均能連續(xù)測量電感電流信號。由于電流檢測RSENSE連接到具有高開關(guān)噪聲的SW1節(jié)點，因此需要精心設(shè)計控制器IC，使內(nèi)部電流比較器有足夠長的消隱時間。

圖7.LT8390升降壓轉(zhuǎn)換器，RSENSE與電感串聯(lián)

輸入端也可以添加額外的檢測電阻，以實現(xiàn)輸入限流;或者添加在輸出端(如下圖所示)，用于電池充電或驅(qū)動LED等恒定輸出電流應(yīng)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(shù)例子假定電流檢測元件為檢測電阻。但這不是強制要求，而且實際上往往并非如此。其他檢測技術(shù)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

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