
(1)開關電源定義:
開關電源(Switching Power Supply,簡稱 SPS)是一種通過高頻開關器件(如 MOSFET、IGBT)的導通 / 關斷控制(頻率通常為幾十 kHz~MHz),將輸入電能(交流 AC 或直流 DC)轉換為目標直流電壓 / 電流的電源設備,核心特點是 “高頻開關 + 能量存儲 / 轉換”,是目前電子設備中應用最廣泛的電源類型(小到手機充電器,大到工業(yè)變頻器、服務器電源)。
舉例:如手機充電器將 220V 交流電轉為 5V/9V 直流,服務器電源將 380V 交流電轉為 12V/5V 直流。
只要是需要穩(wěn)定輸出、安全運行的開關電源(從手機充電器到工業(yè)大功率電源),都離不開電流檢測,只是不同功率、場景會選擇不同檢測方案(如小功率用采樣電阻,大功率用霍爾傳感器)

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(二)開關模式電源有三種常用電流檢測方法
其中,使用檢測電阻,使用MOSFETRDS(ON),以及使用電感的直流電阻(DCR)。每種方法都有優(yōu)點和缺點,選擇檢測方法時應予以考慮。
1)檢測電阻電流
作為電流檢測元件的檢測電阻,產生的檢測誤差最低(通常在1%和5%之間),溫度系數(shù)也非常低,約為100ppm/°C(0.01%)。在性能方面,它提供精度最高的電源,有助于實現(xiàn)極為精確的電源限流功能,并且在多個電源并聯(lián)時,還有利于實現(xiàn)精密均流。


2)基于功率MOSFET的電流檢測
利用MOSFETRDS(ON)進行電流檢測,可以實現(xiàn)簡單且經濟高效的電流檢測。LTC3878是一款采用這種方法的器件。它使用恒定導通時間谷值模式電流檢測架構。頂部開關導通固定的時間,此后底部開關導通,其RDS壓降用于檢測電流谷值或電流下限。
每種方法都為開關模式電源提供額外的保護。取決于設計要求,精度、效率、熱應力、保護和瞬態(tài)性能方面的權衡都可能影響選擇過程。電源設計人員需要審慎選擇電流檢測方法和功率電感,并正確設計電流檢測網絡。
3)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MOSFETRDS(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。
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更昂貴。此外,近年來集成柵極驅動器(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量方面表現(xiàn)如何。
審核編輯 黃宇
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開關電源之“電流檢測”
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