圖4. MOSFET RDS(ON)電流檢測
雖然價格低廉,但這種方法有一些缺點。首先,其精度不高,RDS(ON)值可能在很大的范圍內(nèi)變化(大約33%或更多)。其溫度系數(shù)可能也非常大,在100°C以上時甚至?xí)^80%。另外,如果使用外部MOSFET,則必須考慮MOSFET寄生封裝電感。這種類型的檢測不建議用于電流非常高的情況,特別是不適合多相電路,此類電路需要良好的相位均流。
電感DCR電流檢測
電感直流電阻電流檢測采用電感繞組的寄生電阻來測量電流,從而無需檢測電阻。這樣可降低元件成本,提高電源效率。
與MOSFET RDS(ON)相比,銅線繞組的電感DCR的器件間偏差通常較小,不過仍然會隨溫度而變化。它在低輸出電壓應(yīng)用中受到青睞,因為檢測電阻上的任何壓降都代表輸出電壓的一個相當(dāng)大部分。將一個RC網(wǎng)絡(luò)與電感和寄生電阻的串聯(lián)組合并聯(lián),檢測電壓在電容C1上測量。
通過選擇適當(dāng)?shù)脑?R1 × C1 = L/DCR),電容C1兩端的電壓將與電感電流成正比。為了最大限度地減少測量誤差和噪聲,最好選擇較低的R1值。
電路不直接測量電感電流,因此無法檢測電感飽和。推薦使用軟飽和的電感,如粉芯電感。與同等鐵芯電感相比,此類電感的磁芯損耗通常較高。與RSENSE方法相比,電感DCR檢測不存在檢測電阻的功率損耗,但可能會增加電感的磁芯損耗。
使用RSENSE和DCR兩種檢測方法時,由于檢測信號較小,故均需要開爾文檢測。必須讓開爾文檢測痕跡(圖5中的SENSE+和SENSE-)遠離高噪聲覆銅區(qū)和其他信號痕跡,以將噪聲提取降至最低,這點很重要。某些器件(如LTC3855)具有溫度補償DCR檢測功能,可提高整個溫度范圍內(nèi)的精度。

表1總結(jié)了不同類型的電流檢測方法及其優(yōu)缺點。表1中提到的每種方法都為開關(guān)模式電源提供額外的保護。取決于設(shè)計要求,精度、效率、熱應(yīng)力、保護和瞬態(tài)性能方面的權(quán)衡都可能影響選擇過程。電源設(shè)計人員需要審慎選擇電流檢測方法和功率電感,并正確設(shè)計電流檢測網(wǎng)絡(luò)。ADI公司的LTpowerCAD設(shè)計工具和LTspice?電路仿真工具等計算機軟件程序,對簡化設(shè)計工作并獲得最佳結(jié)果會大有幫助。
其他電流檢測方法
還有其他電流檢測方法可供使用。例如,電流檢測互感器常常與隔離電源一起使用,以跨越隔離柵對電流信號信息提供保護。這種方法通常比上述三種技術(shù)更昂貴。此外,近年來集成柵極驅(qū)動器(DrMOS)和電流檢測的新型功率MOSFET也已出現(xiàn),但到目前為止,還沒有足夠的數(shù)據(jù)來推斷DrMOS在檢測信號的精度和質(zhì)量方面表現(xiàn)如何。