在大電流轉(zhuǎn)換器中實(shí)現(xiàn)精確和無(wú)損的電流檢測(cè)

很明顯，高效率和小尺寸是 DC/DC 轉(zhuǎn)換器解決方案的關(guān)鍵基準(zhǔn)。作為一名系統(tǒng)工程師，我敏銳地意識(shí)到更高的效率是減少功率損耗、降低組件溫度以及在給定氣流和環(huán)境溫度環(huán)境下提供更多可用功率的藍(lán)圖。然而，將解決方案壓縮成一個(gè)小的 PCB 尺寸是另一個(gè)挑戰(zhàn)。

隨著要求更高的效率和功率密度目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，在動(dòng)力傳動(dòng)系中使用寄生電路電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)損電流檢測(cè)非常有價(jià)值。從這個(gè)意義上說(shuō)，電感 DCR 電流檢測(cè)有助于滿(mǎn)足與過(guò)流保護(hù)、多相電流共享、電流模式控制或負(fù)載電流遙測(cè)相關(guān)的性能目標(biāo)。

為了正確理解這一點(diǎn)，請(qǐng)看下面的兩種主要穩(wěn)壓器拓?fù)?，降壓和升壓，使用電感?DCR 進(jìn)行連續(xù)電流檢測(cè)。通過(guò)與電感器并聯(lián)的低通 RC 感應(yīng)網(wǎng)絡(luò)密切模擬電感器導(dǎo)納，可以得出與電感器電流成正比的電壓圖像。電感器 DCR 通常規(guī)定為 ±8% 的容差，有時(shí)甚至更低，從而獲得可接受的感應(yīng)精度。

(a) 降壓和 (b) 升壓同步穩(wěn)壓器中的電感 DCR 電流感應(yīng)

放棄分流器和電流互感器，而是利用寄生電路元件進(jìn)行無(wú)損電流檢測(cè)，在功率密度和成本方面是有利的。在降壓或升壓轉(zhuǎn)換器中，僅檢測(cè)低側(cè) MOSFET 的 R DS(ON)兩端的電壓是非常不準(zhǔn)確的。例如，25°C 時(shí)的 R DS(ON)沒(méi)有嚴(yán)格規(guī)定，取決于施加的柵極電壓。同樣，檢測(cè)僅在低端 MOSFET 導(dǎo)通時(shí)可用。在高邊 MOSFET 導(dǎo)通期間不發(fā)生感測(cè)。另一方面，電感 DCR 電流檢測(cè)提供連續(xù)檢測(cè)。

當(dāng)然，電感 DCR 檢測(cè)電路必須適應(yīng) DCR 隨溫度的已知變化。銅的電阻溫度系數(shù) (TCR) 為 3930ppm/°C，這意味著 50°C 的溫度波動(dòng)有 20% 的變化。

使用作為熱二極管連接并位于電感器遠(yuǎn)程位置的低成本 BJT 可以方便地解決這個(gè)問(wèn)題。考慮到這一點(diǎn)，我最近寫(xiě)了一篇文章，更深入地探討了這個(gè)話題。

為工程師提供了一種易于理解、實(shí)用的解決方案，用于在負(fù)載點(diǎn)穩(wěn)壓器應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確和無(wú)損的電流檢測(cè)。方案簡(jiǎn)單而清晰地解釋了理解電感器 DCR 電流檢測(cè)技術(shù)所必需的基本概念。在解釋了現(xiàn)有方法的缺點(diǎn)之后，他提出了一個(gè)實(shí)用的解決方案，并附有實(shí)驗(yàn)結(jié)果，向讀者證明該解決方案已準(zhǔn)備好在現(xiàn)實(shí)世界中使用?！?

下面是一個(gè)LM27403降壓轉(zhuǎn)換器，它使用電感 DCR 電流感應(yīng)和遠(yuǎn)程 BJT 進(jìn)行熱補(bǔ)償。BJT的D V BE與開(kāi)爾文溫度成正比。還提供具有可編程設(shè)定點(diǎn)的系統(tǒng)級(jí)熱關(guān)斷功能，以提高可靠性。在此處觀看 LM27403 穩(wěn)壓器解決方案的視頻演示。

具有溫度補(bǔ)償電感 DCR 電流感應(yīng)的 LM27403 降壓穩(wěn)壓器

LM27403是一款特性豐富，易于使用，同步降壓控制器，此控制器提供出色的集成等級(jí)和性能以實(shí)現(xiàn)高功率密度，負(fù)載點(diǎn)(POL)直流 - 直流穩(wěn)壓器解決方案內(nèi)的出色效率.200kHz和1.2MHz之間的電阻器可編程開(kāi)關(guān)頻率，以及具有自適應(yīng)死區(qū)時(shí)間的集成高電流MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)器提供優(yōu)化解決方案方案尺寸的靈活性，并且大大提升了轉(zhuǎn)換效率。

可通過(guò)一個(gè)0.6V，1%精確電壓基準(zhǔn)連同一個(gè)30ns高側(cè)MOSFET最小可控接通時(shí)間來(lái)獲得高精度和低輸出電壓.LM27403使用無(wú)損耗電感直流電阻(DCR)電流感應(yīng)和物美價(jià)廉的2N3904 BJT遠(yuǎn)程感測(cè)電感溫度，提供高精度熱補(bǔ)償過(guò)流保護(hù)(OCP)。

LM27403內(nèi)置一個(gè)傳統(tǒng)電壓模式控制回路，其中包含高增益帶寬誤差放大器和PWM輸入電壓前饋電路，可簡(jiǎn)化補(bǔ)償設(shè)計(jì)并在整個(gè)線路電壓和負(fù)載電流范圍內(nèi)提供出色的瞬態(tài)響應(yīng)。強(qiáng)制PWM(FPWM)操作可消除頻率變化，最大限度降低敏感應(yīng)用中的電磁干擾(EMI)。開(kāi)漏電源正常電路提供電源軌排序和故障報(bào)告。其他特性包括支持自動(dòng)恢復(fù)的可編程系統(tǒng)級(jí)熱關(guān)斷，輸出電壓遠(yuǎn)程感測(cè)，可配置軟啟動(dòng)，單調(diào)啟動(dòng)至預(yù)偏置負(fù)載，集成偏置電源低壓降(LDO)穩(wěn)壓器，外部電源跟蹤，通過(guò)自定義遲滯精確使能可編程線路欠壓鎖定(UVLO)以及適用于拍頻敏感型應(yīng)用和多穩(wěn)壓器應(yīng)用的同步功能.LM27403采用間距為0.5mm的4mm x 4mm散熱增強(qiáng)型WQFN-24封裝。