開(kāi)關(guān)模式電源有三種常用電流檢測(cè)方法是:使用檢測(cè)電阻,使用MOSFET RDS(ON),以及使用電感的直流電阻(DCR)。每種方法都有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),選擇檢測(cè)方法時(shí)應(yīng)予以考慮。
檢測(cè)電阻電流傳感
作為電流檢測(cè)元件的檢測(cè)電阻,產(chǎn)生的檢測(cè)誤差最低(通常在1%和5%之間),溫度系數(shù)也非常低,約為100 ppm/°C(0.01%)。在性能方面,它提供精度最高的電源,有助于實(shí)現(xiàn)極為精確的電源限流功能,并且在多個(gè)電源并聯(lián)時(shí),還有利于實(shí)現(xiàn)精密均流。
圖1. RSENSE電流檢測(cè)
另一方面,因?yàn)殡娫丛O(shè)計(jì)中增加了電流檢測(cè)電阻,所以電阻也會(huì)產(chǎn)生額外的功耗。因此,與其他檢測(cè)技術(shù)相比,檢測(cè)電阻電流監(jiān)測(cè)技術(shù)可能有更高的功耗,導(dǎo)致解決方案整體效率有所下降。專用電流檢測(cè)電阻也可能增加解決方案成本,雖然一個(gè)檢測(cè)電阻的成本通常在0.05美元至0.20美元之間。
圖2. RSENSE ESL模型
此電感取決于所選的特定檢測(cè)電阻。某些類型的電流檢測(cè)電阻,例如金屬板電阻,具有較低的ESL,應(yīng)優(yōu)先使用。相比之下,繞線檢測(cè)電阻由于其封裝結(jié)構(gòu)而具有較高的ESL,應(yīng)避免使用。一般來(lái)說(shuō),ESL效應(yīng)會(huì)隨著電流的增加、檢測(cè)信號(hào)幅度的減小以及布局不合理而變得更加明顯。電路的總電感還包括由元件引線和其他電路元件引起的寄生電感。電路的總電感也受到布局的影響,因此必須妥善考慮元件的布局,不恰當(dāng)?shù)牟季挚赡苡绊懛€(wěn)定性并加劇現(xiàn)有電路設(shè)計(jì)問(wèn)題。
檢測(cè)電阻ESL的影響可能很輕微,也可能很嚴(yán)重。ESL會(huì)導(dǎo)致開(kāi)關(guān)柵極驅(qū)動(dòng)器發(fā)生明顯振蕩,從而對(duì)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通產(chǎn)生不利影響。它還會(huì)增加電流檢測(cè)信號(hào)的紋波,導(dǎo)致波形中出現(xiàn)電壓階躍,而不是預(yù)期的如圖3所示的鋸齒波形。這會(huì)降低電流檢測(cè)精度。
圖3. RSENSE ESL可能會(huì)對(duì)電流檢測(cè)產(chǎn)生不利影響
為使電阻ESL最小,應(yīng)避免使用具有長(zhǎng)環(huán)路(如繞線電阻)或長(zhǎng)引線(如厚電阻)的檢測(cè)電阻。薄型表面貼裝器件是首選,例子包括板結(jié)構(gòu)SMD尺寸0805、1206、2010和2512,更好的選擇包括倒幾何SMD尺寸0612和1225。
基于功率MOSFET的電流檢測(cè)
利用MOSFET RDS(ON)進(jìn)行電流檢測(cè),可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)高效的電流檢測(cè)。LTC3878是一款采用這種方法的器件。它使用恒定導(dǎo)通時(shí)間谷值模式電流檢測(cè)架構(gòu)。頂部開(kāi)關(guān)導(dǎo)通固定的時(shí)間,此后底部開(kāi)關(guān)導(dǎo)通,其RDS壓降用于檢測(cè)電流谷值或電流下限。