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(zhi)LTspice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、LEDqudongqihexianxingwenyaqi。tazengdanrengaojizhanlveyingxiaogongchengshi
，fuzezhidingjishupeixunneirong
，peixunxiaoshougongchengshi
，bingzhuanxieledaliangguanyugongsizhongduochanpinjishuyoushidewangzhanwenzhang。tazaibandaotixingyeyiyou 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。

 

 

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