開關(guān)電源電流檢測(cè)可以使用MOSFET的導(dǎo)通電阻或者電感的等效電阻來實(shí)現(xiàn)電流檢測(cè),這3種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。
電阻
圖 感應(yīng)電阻用作電流檢測(cè)
優(yōu)點(diǎn):采用電阻實(shí)現(xiàn)電流檢測(cè)時(shí),要注意電阻的容差(1%或更低)和溫度系數(shù)(100ppm/°C),因?yàn)楦呔鹊碾娮杩梢蕴岣唛_關(guān)電源電流檢測(cè)的精度和穩(wěn)定性,在多相電源時(shí),還可以均衡各相電源的輸出。
缺點(diǎn):電阻會(huì)引入功率損耗和物料成本,另外,電阻的寄生電感還會(huì)增加檢測(cè)電流的紋波,降低了電流檢測(cè)精度。
如下圖所示。
圖 電阻的寄生電感影響電流檢測(cè)精度
因此,為了減少電阻的寄生電感,應(yīng)采用表貼式的薄膜金屬電感,例如0805,1206,2010,2512封裝的電阻。
MOSFET導(dǎo)通電阻
借助MOSFET的導(dǎo)通電阻作為感應(yīng)電阻是一種比較簡(jiǎn)單和低成本的方法,LTC3878的電路即是采用這種方法,如圖所示。
圖 BottomMOSFET的導(dǎo)通電阻用做電流檢測(cè)
當(dāng)BottomMOSFET導(dǎo)通時(shí),檢測(cè)其導(dǎo)通電阻壓降,進(jìn)而檢測(cè)電感的谷值電流。
但是,這種方法具有以下缺點(diǎn):
(1)MOSFET導(dǎo)通電阻的容差范圍比較大,多達(dá)33%;
(2)MOSFET導(dǎo)通電阻的溫度系數(shù)較差,在100℃時(shí),阻值可增加80%;
(3)因?yàn)镸OSFET是分立器件(相較于集成在控制器內(nèi)部),所以,會(huì)引入寄生電感;
因此,這種方法并不適用于高輸出電流的場(chǎng)合,尤其是多相輸出的電源。
電感的等效電阻
借助電感的等效電阻作為感應(yīng)電阻也是一種簡(jiǎn)單和低成本的方法,同時(shí)也提高了開關(guān)電源效率。相對(duì)于MOSFET的導(dǎo)通電阻,電感的等效電阻的容差較小,但是溫度系數(shù)仍然較差。具體檢測(cè)方法,是將RC網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)在電感兩端,并檢測(cè)電容兩端的壓差,如圖所示。
圖 電感的等效電阻用作電流檢測(cè)
根據(jù)時(shí)間常數(shù)公式:
R1*C1=L/DCR
電容兩端電壓正比于電感電流。
為了降低檢測(cè)誤差和噪聲,電阻R的阻值應(yīng)較小。
由于該方法不直接測(cè)量電感電流,因此檢測(cè)不到電感電流飽和。所以,電感要有一個(gè)“軟飽和”,推薦使用鐵芯功率電感,這種電感通常比同類的鐵氧體電感具有更高的磁心損耗。與感應(yīng)電阻方法相比,電感DCR傳感消除了傳感電阻的功率損耗,但可能會(huì)增加電感磁芯損耗。
無論是采用感應(yīng)電阻還是電感等效電阻的方法,都要檢測(cè)溫度,即通過溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄌ岣唠娏鳈z測(cè)精度。
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