开关模式电源电流检测方法

2022-4-20 18:51:11 5937 降压调节器电感升压转换器 bms

0 电流检测电阻的位置连同开关稳压器架构决定了要检测的电流。检测的电流包括峰值电感电流、谷值电感电流（连续导通模式下电感电流的最小值）和平均输出电流。检测电阻的位置会影响功率损耗、噪声计算以及检测电阻监控电路看到的共模电压。放置在降压调节器高端对于降压调节器，电流检测电阻有多个位置可以放置。当放置在顶部MOSFET的高端时（如图1所示），它会在顶部MOSFET导通时检测峰值电感电流，从而可用于峰值电流模式控制电源。但是，当顶部MOSFET关断且底部MOSFET导通时，它不测量电感电流。图1．带高端RSENSE的降压转换器在这种配置中，电流检测可能有很高的噪声，原因是顶部MOSFET的导通边沿具有很强的开关电压振荡。为使这种影响最小，需要一个较长的电流比较器消隐时间（比较器忽略输入的时间）。这会限制最小开关导通时间，并且可能限制最小占空比（占空比＝ VOUT／VIN）和最大转换器降压比。注意在高端配置中，电流信号可能位于非常大的共模电压（VIN）之上。放置在降压调节器低端图2中，检测电阻位于底部MOSFET下方。在这种配置中，它检测谷值模式电流。为了进一步降低功率损耗并节省元件成本，底部FET RDS（ON）可用来检测电流，而不必使用外部电流检测电阻RSENSE。图2．带低端RSENSE的降压转换器这种配置通常用于谷值模式控制的电源。它对噪声可能也很敏感，但在这种情况下，它在占空比较大时很敏感。谷值模式控制的降压转换器支持高降压比，但由于其开关导通时间是固定／受控的，故最大占空比有限。降压调节器与电感串联图3中，电流检测电阻RSENSE与电感串联，因此可以检测连续电感电流，此电流可用于监测平均电流以及峰值或谷值电流。所以，此配置支持峰值、谷值或平均电流模式控制。图3．RSENSE与电感串联这种检测方法可提供最佳的信噪比性能。外部RSENSE通常可提供非常准确的电流检测信号，以实现精确的限流和均流。但是，RSENSE也会引起额外的功率损耗和元件成本。为了减少功率损耗和成本，可以利用电感线圈直流电阻（DCR）检测电流，而不使用外部RSENSE。放置在升压和反相调节器的高端对于升压调节器，检测电阻可以与电感串联，以提供高端检测（图4）。图4．带高端RSENSE的升压转换器升压转换器具有连续输入电流，因此会产生三角波形并持续监测电流。放置在升压和反相调节器的低端检测电阻也可以放在底部MOSFET的低端，如图5所示。此处监测峰值开关电流（也是峰值电感电流），每半个周期产生一个电流波形。MOSFET开关切换导致电流信号具有很强的开关噪声。图5．带低端RSENSE的升压转换器转换器低端或与电感串联图6显示了一个4开关升降压转换器，其检测电阻位于低端。当输入电压远高于输出电压时，转换器工作在降压模式；当输入电压远低于输出电压时，转换器工作在升压模式。在此电路中，检测电阻位于4开关H桥配置的底部。器件的模式（降压模式或升压模式）决定了监测的电流。图6．RSENSE位于低端的升降压转换器在降压模式下（开关D一直导通，开关C一直关断），检测电阻监测底部开关B电流，电源用作谷值电流模式降压转换器。在升压模式下（开关A一直导通，开关B一直关断），检测电阻与底部MOSFET （C）串联，并在电感电流上升时测量峰值电流。在这种模式下，由于不监测谷值电感电流，因此当电源处于轻负载状态时，很难检测负电感电流。负电感电流意味着电能从输出端传回输入端，但由于这种传输会有损耗，故效率会受损。对于电池供电系统等应用，轻负载效率很重要，这种电流检测方法不合需要。图7电路解决了这个问题，其将检测电阻与电感串联，从而在降压和升压模式下均能连续测量电感电流信号。由于电流检测RSENSE连接到具有高开关噪声的SW1节点，因此需要精心设计控制器IC，使内部电流比较器有足够长的消隐时间。图7．LT8390升降压转换器，RSENSE与电感串联输入端也可以添加额外的检测电阻，以实现输入限流；或者添加在输出端（如下图所示），用于电池充电或驱动LED等恒定输出电流应用。这种情况下需要平均输入或输出电流信号，因此可在电流检测路径中增加一个强RC滤波器，以减少电流检测噪声。上述大多数例子假定电流检测元件为检测电阻。但这不是强制要求，而且实际上往往并非如此。其他检测技术包括使用MOSFET上的压降或电感的直流电阻（DCR）。这些电流检测方法在第三部分“电流检测方法”中介绍。【新课推荐】45天BMS锂离子电池管理系统设计实战线上特训班 45天BMS锂离子电池管理系统设计实战线上特训班_电子发烧友学院 https://t.elecfans.com/topic/449.html 纪客老白新上好课： 45天BMS锂电池系统管理线上特训班招生啦！！！【录播课程6部+45天线上直播课+BMS电源模块开发板(成品)】录播课程如下：(学习资料礼包+全天解答交流群) 1.通用元器件基础系列￥399 2.元器件选型￥399 3.驱动电路设计大全￥399 4.防护电路￥299 5.硬件焊接调试￥499 6.电源系统分析￥599 限时优惠价￥1999 , 转发活动并提供截图，再减100元 0
2022-4-20 18:51:11　　评论淘帖0 举报相关推荐 • 开关模式电源电流检测方法详解 3884 • 开关模式电源的电流检测方法 1526 • 开关模式电源电流检测方法 3298 • 开关模式电源的电流检测方法的优缺点有哪些 1580 • 开关模式电源电流检测：电流检测方法 4279 • 什么是开关模式电源电流检测 1961 • 开关模式电源电流检测：基础知识 1077 • 开关模式电源电流检测基本知识 15 • 开关模式下的电源电流如何检测 2635 • 开关模式电源的电流检测技术 1741 2 个讨论