開關(guān)模式電源電流檢測——第一部分：基礎(chǔ)知識

作者：ADI公司 Henry Zhang和Kevin B. Scott

電流模式控制由于其高可靠性、環(huán)路補償設(shè)計簡單、負(fù)載分配功能簡單可靠的特點，被廣泛用于開關(guān)模式電源。電流檢測信號是電流模式開關(guān)模式電源設(shè)計的重要組成部分，它用于調(diào)節(jié)輸出并提供過流保護(hù)。圖1顯示了LTC3855同步開關(guān)模式降壓電源的電流檢測電路。LTC3855是一款具有逐周期限流功能的電流模式控制器件。檢測電阻RS監(jiān)測電流。

圖1. 開關(guān)模式電源電流檢測電阻(RS)

圖2顯示了兩種情況下電感電流的示波器圖像：第一種情況使用電感電流能夠驅(qū)動的負(fù)載（紅線），而在第二種情況下，輸出短路（紫線）。

圖2. LTC3855限流與折返示例，在1.5 V/15 A供電軌上測量

最初，峰值電感電流由選定的電感值、電源開關(guān)導(dǎo)通時間、電路的輸入和輸出電壓以及負(fù)載電流設(shè)置（圖中用“1”表示）。

當(dāng)電路短路時，電感電流迅速上升，直至達(dá)到限流點，即RS × IINDUCTOR (IL)等于最大電流檢測電壓，以保護(hù)器件和下游電路（圖中用“2”表示）。然后，內(nèi)置電流折返限制（圖中數(shù)字“3”）進(jìn)一步降低電感電流，以將熱應(yīng)力降至最低。

電流檢測還有其他作用。在多相電源設(shè)計中，利用它能實現(xiàn)精確均流。對于輕負(fù)載電源設(shè)計，它可以防止電流反向流動，從而提高效率（反向電流指反向流過電感的電流，即從輸出到輸入的電流，這在某些應(yīng)用中可能不合需要，甚至具破壞性）。另外，當(dāng)多相應(yīng)用的負(fù)載較小時，電流檢測可用來減少所需的相數(shù)，從而提高電路效率。對于需要電流源的負(fù)載，電流檢測可將電源轉(zhuǎn)換為恒流源，以用于LED驅(qū)動、電池充電和驅(qū)動激光等應(yīng)用。

在本系列的第二部分“何處放置電流檢測電阻”中，我們說明在電路的哪一個分支中放置電流檢測電阻，以及它如何影響操作。

軟件

LTspice(http://www.linear.com/designtools/software/)

LTspice軟件是一款強大、快速、免費的仿真工具、原理圖采集和波形查看器，具有增強功能和模型，可改善開關(guān)穩(wěn)壓器的仿真。

LTpowerCAD(http://www.linear.com/solutions/LTpowerCAD)

LTpowerCAD設(shè)計工具是一款完整的電源設(shè)計工具程序，可顯著簡化電源設(shè)計任務(wù)。它引導(dǎo)用戶尋找解決方案，選擇功率級元件，提供詳細(xì)效率信息，顯示快速環(huán)路波特圖穩(wěn)定性和負(fù)載瞬態(tài)分析，并可將最終設(shè)計導(dǎo)出至LTspice進(jìn)行仿真。

作者簡介

Henry Zhang是ADI公司電源產(chǎn)品應(yīng)用工程總監(jiān)。他于2001年加入凌力爾特（現(xiàn)為ADI公司一部分），擔(dān)任電源應(yīng)用工程師，開始其職業(yè)生涯。他于2004年成為應(yīng)用部門主管，并于2008年成為應(yīng)用工程經(jīng)理。他的團(tuán)隊支持廣泛的產(chǎn)品和應(yīng)用，從小尺寸集成功率模塊到大型kW級高功率、高電壓轉(zhuǎn)換器。除了支持電源應(yīng)用和新產(chǎn)品開發(fā)以外，他的團(tuán)隊還開發(fā)了LTpowerCAD電源設(shè)計工具程序。Henry對電源管理解決方案和模擬電路有著廣泛的興趣。他發(fā)表了20多篇技術(shù)文章，發(fā)布了許多研討會和視頻，并有10多項電源專利已獲授權(quán)或在申請中。

Henry畢業(yè)于弗吉尼亞理工學(xué)院和弗吉尼亞州布萊克斯堡州立大學(xué)，獲得電氣工程碩士和博士學(xué)位。

Mike Shriver是ADI公司高級應(yīng)用工程師。他在凌力爾特（現(xiàn)為ADI公司的一部分）有超過15年的經(jīng)驗，從事電源應(yīng)用。在加入凌力爾特之前，他曾就職于Artesyn Technologies和Best Power Technology。

Kevin Scott是ADI公司電源產(chǎn)品部門的產(chǎn)品營銷經(jīng)理，負(fù)責(zé)管理升壓、升降壓和隔離轉(zhuǎn)換器、LED驅(qū)動器和線性穩(wěn)壓器。他曾擔(dān)任高級戰(zhàn)略營銷工程師，負(fù)責(zé)制定技術(shù)培訓(xùn)內(nèi)容，培訓(xùn)銷售工程師，并撰寫了大量關(guān)于公司眾多產(chǎn)品技術(shù)優(yōu)勢的網(wǎng)站文章。他在半導(dǎo)體行業(yè)已有 26 年從業(yè)經(jīng)驗，歷任應(yīng)用、業(yè)務(wù)管理和營銷職務(wù)。

Kevin于1987年畢業(yè)于美國斯坦福大學(xué)，獲得電氣工程學(xué)士學(xué)位。

延伸閱讀：

開關(guān)模式電源電流檢測——第二部分：何處放置檢測電阻

開關(guān)模式電源電流檢測——第三部分：電流檢測方法