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分享几种实现开关电源电流检测的方法-KIA MOS管

信息来源:本站 日期:2023-07-12 

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分享几种实现开关电源电流检测的方法-KIA MOS管


开关电源电流检测可以使用MOSFET的导通电阻或者电感的等效电阻来实现电流检测,这3种方法各有优缺点。


电阻

开关电源 电流检测

图 感应电阻用作电流检测


优点:采用电阻实现电流检测时,要注意电阻的容差(1%或更低)和温度系数(100ppm/°C),因为高精度的电阻可以提高开关电源电流检测的精度和稳定性,在多相电源时,还可以均衡各相电源的输出。


缺点:电阻会引入功率损耗和物料成本,另外,电阻的寄生电感还会增加检测电流的纹波,降低了电流检测精度。

如下图所示。

开关电源 电流检测

图 电阻的寄生电感影响电流检测精度


因此,为了减少电阻的寄生电感,应采用表贴式的薄膜金属电感,例如0805,1206,2010,2512封装的电阻。


MOSFET导通电阻

借助MOSFET的导通电阻作为感应电阻是一种比较简单和低成本的方法,LTC3878的电路即是采用这种方法,如图所示。

开关电源 电流检测

图 BottomMOSFET的导通电阻用做电流检测


当BottomMOSFET导通时,检测其导通电阻压降,进而检测电感的谷值电流。


但是,这种方法具有以下缺点:

(1)MOSFET导通电阻的容差范围比较大,多达33%;

(2)MOSFET导通电阻的温度系数较差,在100℃时,阻值可增加80%;

(3)因为MOSFET是分立器件(相较于集成在控制器内部),所以,会引入寄生电感;

因此,这种方法并不适用于高输出电流的场合,尤其是多相输出的电源。


电感的等效电阻

借助电感的等效电阻作为感应电阻也是一种简单和低成本的方法,同时也提高了开关电源效率。相对于MOSFET的导通电阻,电感的等效电阻的容差较小,但是温度系数仍然较差。具体检测方法,是将RC网络并联在电感两端,并检测电容两端的压差,如图所示。

开关电源 电流检测

图 电感的等效电阻用作电流检测


根据时间常数公式:

R1*C1=L/DCR

电容两端电压正比于电感电流。


为了降低检测误差和噪声,电阻R的阻值应较小。

由于该方法不直接测量电感电流,因此检测不到电感电流饱和。所以,电感要有一个“软饱和”,推荐使用铁芯功率电感,这种电感通常比同类的铁氧体电感具有更高的磁心损耗。与感应电阻方法相比,电感DCR传感消除了传感电阻的功率损耗,但可能会增加电感磁芯损耗。


无论是采用感应电阻还是电感等效电阻的方法,都要检测温度,即通过温度补偿的方法提高电流检测精度。



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