开关模式电源电流检测—— 第三部分：电流检测方法

开关模式电源有三种常用电流检测方法是：使用检测电阻，使用MOSFET RDS(ON) ，以及使用电感的直流电阻(DCR) 。每种方法都有优点和缺点，选择检测方法时应予以考虑。
检测电阻电流传感
作为电流检测元件的检测电阻，产生的检测误差（通常在1%和5%之间），温度系数也非常低，约为100 ppm/°C(0.01%) 。在性能方面，它提供精度的电源，有助于实现极为的电源限流功能，并且在多个电源并联时，还有利于实现精密均流。
图1. RSENSE电流检测
另一方面，因为电源设计中增加了电流检测电阻，所以电阻也会产生额外的功耗。因此，与其他检测技术相比，检测电阻电流监测技术可能有更高的功耗，导致解决方案整体效率有所下降。专用电流检测电阻也可能增加解决方案成本，虽然一个检测电阻的成本通常在0.05美元至0.20美元之间。
选择检测电阻时不应忽略的另一个参数是其寄生电感（也称为有效串联电感或ESL）。检测电阻可以用一个电阻与一个有限电感串联来正确模拟。
图2. RSENSE ESL模型
此电感取决于所选的特定检测电阻。某些类型的电流检测电阻，例如金属板电阻，具有较低的ESL ，应优先使用。相比之下，绕线检测电阻由于其封装结构而具有较高的ESL ，应避免使用。一般来说， ESL效应会随着电流的增加、检测信号幅度的减小以及布局不合理而变得更加明显。电路的总电感还包括由元件引线和其他电路元件引起的寄生电感。电路的总电感也受到布局的影响，因此必须妥善考虑元件的布局，不恰当的布局可能影响稳定性并加剧现有电路设计问题。
检测电阻ESL的影响可能很轻微，也可能很严重。ESL会导致开关栅极驱动器发生明显振荡，从而对开关导通产生不利影响。它还会增加电流检测信号的纹波，导致波形中出现电压阶跃，而不是预期的如图3所示的锯齿波形。这会降低电流检测精度。
图3. RSENSE ESL可能会对电流检测产生不利影响
为使电阻ESL ，应避免使用具有长环路（如绕线电阻）或长引线（如厚电阻）的检测电阻。薄型表面贴装器件是，例子包括板结构SMD尺寸0805、1206、2010和2512 ，更好的选择包括倒几何SMD尺寸0612和1225 。
基于功率MOSFET的电流检测
利用MOSFET RDS(ON)进行电流检测，可以实现简单且经济高效的电流检测。LTC3878是一款采用这种方法的器件。它使用恒定导通时间谷值模式电流检测架构。顶部开关导通固定的时间，此后底部开关导通，其RDS压降用于检测电流谷值或电流下限。
图4. MOSFET RDS(ON)电流检测
虽然价格低廉，但这种方法有一些缺点。首先，其精度不高， RDS(ON)值可能在很大的范围内变化（大约33%或更多）。其温度系数可能也非常大，在100°C以上时甚至会超过80% 。另外，如果使用外部MOSFET ，则必须考虑MOSFET寄生封装电感。这种类型的检测不建议用于电流非常高的情况，特别是不适合多相电路，此类电路需要良好的相位均流。
电感DCR电流检测
电感直流电阻电流检测采用电感绕组的寄生电阻来测量电流，从而无需检测电阻。这样可降低元件成本，提高电源效率。
与MOSFET RDS(ON)相比，铜线绕组的电感DCR的器件间偏差通常较小，不过仍然会随温度而变化。它在低输出电压应用中受到青睐，因为检测电阻上的任何压降都代表输出电压的一个相当大部分。将一个RC网络与电感和寄生电阻的串联组合并联，检测电压在电容C1上测量通过选择适当的元件(R1 × C1 = L/DCR) ，电容C1两端的电压将与电感电流成正比。为了限度地减少测量误差和噪声，选择较低的R1值。
电路不直接测量电感电流，因此无法检测电感饱和。推荐使用软饱和的电感，如粉芯电感。与同等铁芯电感相比，此类电感的磁芯损耗通常较高。与RSENSE方法相比，电感DCR检测不存在检测电阻的功率损耗，但可能会增加电感的磁芯损耗。
使用RSENSE和DCR两种检测方法时，由于检测信号较小，故均需要开尔文检测。必须让开尔文检测痕迹（图5中的SENSE+和SENSE-）远离高噪声覆铜区和其他信号痕迹，以将噪声提取降至，这点很重要。某些器件（如LTC3855）具有温度补偿DCR检测功能，可提高整个温度范围内的精度。

【开关模式电源电流检测—— 第三部分：电流检测方法】
表1. 电流检测方法的优缺点
表1总结了不同类型的电流检测方法及其优缺点。
表1中提到的每种方法都为开关模式电源提供额外的保护。取决于设计要求，精度、效率、热应力、保护和瞬态性能方面的权衡都可能影响选择过程。电源设计人员需要审慎选择电流检测方法和功率电感，并正确设计电流检测网络。ADI公司的LTpowerCAD设计工具和LTspice?电路仿真工具等计算机软件程序，对简化设计工作并获得结果会大有帮助。
其他电流检测方法
还有其他电流检测方法可供使用。例如，电流检测互感器常常与隔离电源一起使用，以跨越隔离栅对电流信号信息提供保护。这种方法通常比上述三种技术更昂贵。此外，近年来集成栅极驱动器(DrMOS)和电流检测的新型功率MOSFET也已出现，但到目前为止，还没有足够的数据来推断DrMOS在检测信号的精度和质量方面表现如何。

开关模式电源电流检测—— 第三部分：电流检测方法

推荐阅读

水为什么不能燃烧答案

龙ol如何获取帮会贡献

叉车加配重违法吗

ad是哪个公司的软件

北森怎么填工资卡

撒贝宁式翻译是什么意思

捷德奥特曼的形态名字

狗为什么会吃屎不明白why

月利率0.75％是多少

地暖进水温度标准

薄荷施肥过多烧死症状

明星大侦探芒城风云吓人吗

看到蟑螂如何处理

碱性染料有哪些

西安市警察四高有年龄限制吗

衡水十四中滏阳校区是私立吗

石榴里面有点褐色可以吃吗

一条曲线是什么牌子

手动挡换四驱需要踩离合吗

刘海夹怎么用