开关模式电源电流检测——第二部分:何处放置检测电阻


原标题:开关模式电源电流检测——第二部分:何处放置检测电阻
在开关模式电源(SMPS)中,电流检测电阻的位置对电流检测的精度、功耗、噪声以及整个电源的性能都有显著影响。以下是对检测电阻放置位置的详细分析:
一、检测电阻的放置位置
高端配置
当检测电阻放置在顶部MOSFET的高端时,它会在顶部MOSFET导通时检测峰值电感电流。这种配置适用于峰值电流模式控制电源。
然而,当顶部MOSFET关断且底部MOSFET导通时,它不测量电感电流。此外,由于顶部MOSFET的导通边沿具有很强的开关电压振荡,这种配置可能导致高噪声。因此,需要一个较长的电流比较器消隐时间来减少噪声的影响。
在高端配置中,电流信号可能位于非常大的共模电压(如输入电压VIN)之上,这增加了电路设计的复杂性。
低端配置
检测电阻也可以放置在底部MOSFET的低端。在这种配置中,它可以检测谷值模式电流(在连续导通模式下电感电流的最小值)。这种配置通常用于谷值模式控制的电源。
与高端配置相比,低端配置可能对噪声更敏感,但在占空比较大时更为敏感。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或受控的,故最大占空比有限。
为了进一步降低功率损耗并节省元件成本,在某些情况下可以使用底部MOSFET的RDS(ON)来检测电流,而不必使用外部电流检测电阻。
与电感串联
将检测电阻与电感串联是一种常用的配置方式。在这种配置中,检测电阻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。
这种检测方法可提供最佳的信噪比性能,并且外部检测电阻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。
然而,使用外部检测电阻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,在某些情况下可以利用电感线圈直流电阻(DCR)检测电流,而不使用外部检测电阻。
二、放置位置的选择原则
在选择检测电阻的放置位置时,需要考虑以下几个原则:
检测精度:检测电阻的位置应尽可能靠近负载或需要检测的电流路径,以减少线路损耗对检测精度的影响。
安装空间:应考虑电源的安装空间限制,避免检测电阻与其他元件发生冲突。
散热性能:检测电阻在工作过程中会产生一定的热量,因此需要选择散热性能良好的位置。
电磁兼容性:应考虑电源的电磁兼容性要求,避免检测电阻的位置对其他元件产生干扰或受到其他元件的干扰。
三、结论
综上所述,开关模式电源中检测电阻的放置位置对电流检测的精度、功耗、噪声以及整个电源的性能都有重要影响。在选择放置位置时,需要根据具体的应用场景和要求进行权衡和选择。同时,还需要考虑检测电阻的精度、温度系数、寄生电感等参数以及电源的安装空间、散热性能和电磁兼容性等因素。通过合理的选择和设计,可以实现精确的电流检测和高性能的开关模式电源。
责任编辑:David
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