开关电源电流检测

　　电流模式操纵因其高可靠性、简略的环路赔偿设想和简略靠得住的负载同享才能而被普遍用于开关模式电源。电流检测旌旗灯号是电流模式开关模式电源设想的首要构成部份；它用于调理输入并供应过流维护。

　　图 1 表现了 LTC3855 同步开关模式降压电源的电流检测电路。LTC3855 是一款拥有逐周期限流性能的电流模式操纵器件。检测电阻 RS 担任监控电流。

　　图 1：开关模式电源电流检测电阻（RS）。

　　图 2 表现了两种情况下电感电流的示波器图象：第一种情形是电感电流可以或许驱动负载（红线），第二种情形是输入短路（紫线）。

　　LTC3855 电流限定和折返示例，如 1.5 V/15 A 电源轨上所示。

　　图 2：LTC3855 电流限定和折返示例，如 1.5 V/15 A 电源轨所示。 　　最后，峰值电感电流由所选电感值、电源开关导通时候、电路的输出和输入电压以及负载电流（图顶用“1”暗示）设定。当短路时，电感电流敏捷回升，直到达到电流限定，此时 RS× I INDUCTOR (IL) 即是最大电流检测电压 - 维护器件和下流电路（图顶用“2”暗示）。此后，内置电流折返限定（图顶用“3”暗示）进一步下降电感电流以最大限度地缩小热应力。

　　电流感应另有其余用处。它同意在多相电源设想中完成正确的电流同享。关于轻载电源设想，它可用于经由过程避免反向电流来进步服从（反向电流是从输出到输出以相同偏向流过电感器的电流，这在某些使用中多是不受接待的，以至是破坏性的）。另外，当多相使用负载较轻时，能够应用电流感应来缩小所需的相数，从而进步电路服从。关于需求电流源的负载，电流感应能够将电源转变为恒流源，用于 LED 驱动、电池充电和驱动激光器等使用。

　 　　图 3：拥有高端 RSENSE 的降压转换器。 　　电流检测电阻的地位与开关稳压器架构一路抉择了要检测的电流。检测的电流包孕峰值电感电流、谷值电感电流（继续导通模式下电感电流的最小值）和均匀输入电流。检测电阻的地位会影响功率消耗、噪声计较以及检测电阻监控电路看到的共模电压。 　　降压调节器高端搁置 　　关于降压稳压器，电流检测电阻能够搁置在多个地位。当搁置在顶部 MOSFET 的高端时（如图 3 所示），它会在顶部 MOSFET 导通时检测峰值电感电流，是以可用于峰值电流模式操纵电源。然则，当顶部 MOSFET 关断且底部 MOSFET 导通时，它不会丈量电感电流。 　　在这类设置中，电流感应可能会很嘈杂，由于顶部 MOSFET 的导通边缘拥有很强的开关电压振铃。为了尽可能缩小这类影响，需求较长的电流比拟器消隐时候（比拟器疏忽输出的时候）。这会限定最小开关导通时候，并大概限定最小占空比（占空比 = VOUT/VIN）和最大转换器降??压比。请注意，在高端设置中，电流旌旗灯号大概位于非常大的共模电压 (VIN) 之上。 　　降压调节器低侧搁置

　　在图 4 中，检测电阻位于底部 MOSFET 下方。在此设置中，它检测谷值模式电流。为了进一步下降功率消耗并节减元件本钱，能够应用底部 FET RDS(ON) 来检测电流，而无需应用内部电流检测电阻 RSENSE。

　　 　　图 4：拥有低侧 RSENSE 的降压转换器。 　　这类设置平日用于谷值模式操纵电源。它也对噪声敏感，但在这类情况下，当占空比较大时，它会很敏感。谷值模式操纵降压转换器同意高降压比；然而，因为其流动/受控的开关导通时候，其最大占空比遭到限定。 　　降压调节器与电感串连搁置

　　在图 5 中，电流检测电阻 RSENSE 与电感串连，是以它能够检测继续电感电流，可用于均匀电流监测和峰值或谷值电流监测。是以，此设置同意峰值、谷值或均匀电流模式操纵。

　 　　图 5：RSENSE 与电感器串连。 　　这类感测要领可提供最好的信噪比功能。内部 RSENSE 平日能够供应异常正确的电流感测旌旗灯号，以完成正确的电流限定和均流。然而，RSENSE 也会致使额定的功率消耗和元件本钱。为了下降功率消耗和本钱，能够应用电感器绕组直流电阻 (DCR) 来感测电流，而无需内部 RSENSE。 　　升压和反相调节器的高端搁置

　　关于升压调节器，检测电阻能够与电感串连，以供应高端检测（图 6）。

　 　　图 6：拥有高端 RSENSE 的升压转换器。 　　因为升压拥有继续输出电流，是以发生三角波形并继续监测电流。 　　降压 - 升抬高侧 SENSE 电阻搁置或与电感串连

　　图 8 表现了4开关降压-升压转换器，其检测电阻位于低端。当输出电压远高于输入电压时，转换器以降压模式运转，当输出电压远低于输入电压时，转换器以升压模式运转。在此电路中，检测电阻位于 4 开关 H 桥设置的底部。设置装备摆设的模式（降压模式或升压模式）抉择了要监控的电流。

　　在降压模式（开关 D 一直导通，开关 C 一直封闭）下，检测电阻监测底侧开关 B 电流，而且电源作为谷值电流模式降压转换器运转。 　　在升压模式（开关 A 一直开启，开关 B 一直封闭）下，检测电阻与底部 MOSFET (C) 串连，并在电感电流回升时丈量峰值电流。在此模式下，因为不监控谷值电感电流，是以当电源处于轻负载状况时很难检测到负电感电流。负电感电流意味着能量只是从输入传输回输出 - 但由于与传输相干消耗服从遭到影响关于电池供电体系等轻负载服从首要使用这类电流检测要领是不可取的。 　　图 9 中的电路经由过程将检测电阻与电感串连来解决题目，以便在降压和升压模式继续丈量电感电流旌旗灯号因为电流检测 RSENSE 连接到拥有高开关噪声的 SW1 节点是以需求经心设想控制器 IC，以便外部电流比拟器留出足够时候。

　　图 9：LT8390 降压-升压转换器，RSENSE 与电感串连能够输出增添一个额定的检测电阻限定输出电流，或在输入增添一个额定的检测电阻以下所示），以用于电池充电或驱动 LED 等恒定输入电流使用这类情况下因为需求均匀输出输入电流旌旗灯号是以能够在电流检测门路增添一个强 RC 滤波器下降电流检测噪声。 　　在大多数上述示例中，电流检测元件被假定为检测电阻。然而情形并不是云云并且平日并不是云云其余检测手艺包孕应用 MOSFET 上的压降或电感器的直流电阻 (DCR)。这些电流检测要领部份“电流检测要领”中进行了先容。 　　开关电源经常使用的三种电流检测要领应用检测电阻应用 MOSFET RDS(ON应用电感的直流电阻 (DCR)。每种要领都有好处瑕玷抉择要领时应予以思量。