测量电流的方法

作者：Robert Taylor
电源一般会感测输出电压并对其进行稳压。但通常总需要测量某种类型的电流。需要测量电流的主要原因有两个：

• 电流模式控制目的
• 电流保护／调节
  

有多种测量电流的方法，但这些方法可分为两类：损耗电流感测（添加一个组件，产生损耗），或无损耗电流感测（使用现有组件）。
测量电流的两种“损耗”电流感测方法有……
只使用一个电阻器便可测量电流。每个人都知道欧姆定律：V=IR。通过测量已知电阻器上的电压就可以确定电流。图 1 是如何测量电源输出端电流的简易图。


用这种方法测量电流可能对于限制或调节 DC 层面上的输出电流非常有用。出于控制目的，通常需要非常快速地测量 AC 电流。图 2 是测量同步降压转换器的 FET 电流的方法。


这种电流测量方法对于电流模式控制非常必要。在低侧 FET 的源极中使用一个电阻器会让测量工作非常简单，因为它以 GND 为参考。
尽管使用一个电阻器非常简单，但也有一个致命的弱点 — 电阻器会消耗电源！
虽然非常简单，而且可能很精确（电阻器支持 0.1% 的容差），但电阻器确实会在系统中造成损耗。对于极大电流而言，这通常无法接受。这会在系统中快速形成很大的损耗。此外，电阻器还会对压降产生稳压及电压容差问题。必须有一种更好的方法！
替代方案是使用电流传感变压器，其不仅可实现极低损耗，而且还可对AC 电流进行测量。在电阻器不适用的情况下，电流传感变压器可用来替代传感电阻器，能够提高效率。图 3 是如何使用电流传感变压器测量隔离式转换器中的初级电流。


此外，电流传感变压器也有助于电路设计人员通过使用匝数升压比获得增益因数。要使用电流传感变压器，还需要增加一些电路并进行额外的考虑。变压器只能测量 AC 电流，因此需要在有限的时间内关断初级开关。在此期间，变压器可复位，整个绕组的电压可能会变负。因此，您需要使用一个与绕组串联的二极管。事实上，变压器需要复位，才能防止电流传感变压器用于测量 DC。如果没有关断时间供变压器复位，它就会饱和，该信息就会没用。变压器在电路中及 PCB 上的布置也非常重要。必须注意确保让循环电流环路最小化。
这里讨论的两种方法都需要添加额外的损耗组件。在下篇博客中，我将讨论几种方法，其可用于采用电路中已有的组件测量电流。如果您对该方法有任何疑问或评论，请写在下面的评论栏中。