損耗電流檢測方法

只需使用電阻器即可測量電流。 每個(gè)人都知道歐姆定律：V=IR。通過測量已知電阻器上的電壓，可以確定電流。圖 1 顯示了一個(gè)非常簡單的圖表，說明了如何測量電源輸出中的電流。

圖 1：使用電阻器測量電源的輸出電流

用這種方法測量電流可能有助于限制或調(diào)節(jié)輸出電流的直流電平。出于控制目的，通常需要進(jìn)行非?？焖俚慕涣麟娏鳒y量。圖 2 顯示了如何測量同步降壓轉(zhuǎn)換器的 FET 中的電流。

圖 2：使用電阻器測量 FET 電流

這種電流測量對于電流模式控制是必要的。在低端 FET 的源極中使用一個(gè)電阻器可以使測量變得非常容易，因?yàn)樗?GND 為參考。

雖然使用電阻很簡單，但它們有一個(gè)致命的缺陷——電阻燒電!

雖然非常簡單且可能非常準(zhǔn)確(電阻器的容差為 0.1%)，但電阻器確實(shí)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)損耗。對于非常大的電流，這通常是不可接受的。這會(huì)迅速增加系統(tǒng)中的大量損失。電阻器還可能導(dǎo)致電壓降的調(diào)節(jié)和電壓容差問題。一定有更好的方法!有..

或者，使用電流檢測變壓器以獲得極低的損耗和測量交流電流的能力。 在電阻器不實(shí)用的情況下，可以使用電流檢測變壓器代替檢測電阻器來提高效率。圖 3 顯示了如何使用電流檢測變壓器來檢測隔離轉(zhuǎn)換器中的初級電流。

圖 3：使用電流感應(yīng)變壓器測量初級電流

電流檢測變壓器允許電路設(shè)計(jì)人員通過使用匝數(shù)的升壓比來包含增益因子。為了使用電流感應(yīng)變壓器，需要一些額外的電路和注意事項(xiàng)。變壓器只能測量交流電流，因此初級開關(guān)需要在有限的時(shí)間內(nèi)關(guān)閉。在此期間，變壓器復(fù)位，繞組兩端的電壓可能變?yōu)樨?fù)值。因此，您需要包括一個(gè)與繞組串聯(lián)的二極管。需要重置變壓器的事實(shí)會(huì)阻止電流檢測變壓器用于直流測量。如果沒有關(guān)閉變壓器復(fù)位的時(shí)間，它就會(huì)飽和，信息沒有用處。變壓器在電路中和 PCB 上的放置也非常重要。

無損電流檢測技術(shù)

下面我們將討論使用已經(jīng)存在的電路元件來檢測電流的兩種方法。這兩種方法是電感器 DCR 感測和 FET 感測。

電感 DCR 感應(yīng)不是超級準(zhǔn)確，但足夠好。 通常，電感器的 DCR 約為 +/- 10%?？紤]到銅的溫度變化，您可能會(huì)得到一些非常不準(zhǔn)確的測量結(jié)果。一個(gè)節(jié)省的好處是，在 DCR 網(wǎng)絡(luò)之后，您最終會(huì)得到一個(gè)非常干凈的信號(hào)，沒有開關(guān)噪聲。圖 1 顯示了從電感器 DCR 中提取電流信息所需的網(wǎng)絡(luò)。

圖1

該網(wǎng)絡(luò)的組件由以下等式選擇：

設(shè)置 DCR 網(wǎng)絡(luò)時(shí)需要考慮幾個(gè)因素：

1. 控制器或傳感電路可以處理的最大信號(hào)大小 - 可能需要對其進(jìn)行劃分。

2. 溫度補(bǔ)償 - 具有負(fù)溫度系數(shù)的組件可用于幫助保持 DCR 在整個(gè)溫度范圍內(nèi)保持恒定。

通常，DCR 感測用于電流模式控制的多相配置。使用這種技術(shù)很容易實(shí)現(xiàn)多相之間的電流共享。

使用 FET 感應(yīng)，但要注意開關(guān)噪聲! 當(dāng) FET 切換時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量噪聲。這種噪音需要過濾。圖 2 顯示了 FET 感應(yīng)方案以及噪聲如何干擾測量?？梢圆扇∫恍┐胧﹣頊p輕這種噪音，但它們并非沒有代價(jià)。

圖 2

1. 使用 RC 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行過濾。這沒關(guān)系，但它可以使當(dāng)前信號(hào)四舍五入并且邊緣不干凈。四舍五入的電流檢測信號(hào)會(huì)導(dǎo)致抖動(dòng)和其他噪聲問題。

2. 前沿消隱。這是一種忽略電流檢測信號(hào)的第一部分的技術(shù)。這樣做的主要問題是它會(huì)導(dǎo)致最短的接通時(shí)間，如果出現(xiàn)問題，占空比只能減少這么多。

圖 3 顯示了上面顯示的兩個(gè)修復(fù)的懲罰。

圖 3

無損耗電流檢測技術(shù)不如使用精密電阻器準(zhǔn)確，但可以避免效率和功率損耗問題。通常，無損方法對于效率收益超過準(zhǔn)確性問題的應(yīng)用來說已經(jīng)足夠好了。