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開關模式電源電流檢測——第一部分：基本知識

2021-02-24 10:48:29 ADI

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電流模式控制由于其高可靠性、環路補償設計簡單、負載分配功能簡單可靠的特點，被廣泛用于開關模式電源。電流檢測信號是電流模式開關模式電源設計的重要組成部分，它用于調節輸出并提供過流保護。圖1顯示了LTC3855同步開關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監測電流。

圖1.開關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動的負載（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、電源開關導通時間、電路的輸入和輸出電壓以及負載電流設置（圖中用“1”表示）。當電路短路時，電感電流迅速上升，直至達到限流點，即RS × IINDUCTOR (IL)等于最大電流檢測電壓，以保護器件和下游電路（圖中用“2”表示）。然后，內置電流折返限制（圖中數字“3”）進一步降低電感電流，以將熱應力降至最低。
電流檢測還有其他作用。在多相電源設計中，利用它能實現精確均流。對于輕負載電源設計，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，這在某些應用中可能不合需要，甚至具破壞性）。另外，當多相應用的負載較小時，電流檢測可用來減少所需的相數，從而提高電路效率。對于需要電流源的負載，電流檢測可將電源轉換為恒流源，以用于LED驅動、電池充電和驅動激光等應用。
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

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，可改善開關穩壓器的仿真。

LTpowerCAD

LTpowerCAD™設計工具是一款完整的電源設計工具程序，可顯著簡化電源設計任務。它引導用戶尋找解決方案，選擇功率級元件，提供詳細效率信息，顯示快速環路波特圖穩定性和負載瞬態分析，并可將最終設計導出至LTspice進行仿真。

作者簡介

Henry Zhang是ADI公司電源產品應用工程總監。他于2001年加入凌力爾特（現為ADI公司一部分），擔任電源應用工程師，開始其職業生涯。他于2004年成為應用部門主管，并于2008年成為應用工程經理。他的團隊支持廣泛的產品和應用，從小尺寸集成功率模塊到大型kW級高功率、高電壓轉換器。除了支持電源應用和新產品開發以外，他的團隊還開發了LTpowerCAD電源設計工具程序。Henry對電源管理解決方案和模擬電路有著廣泛的興趣。他發表了20多篇技術文章，發布了許多研討會和視頻，并有10多項電源專利已獲授權或在申請中。
Henry畢業于弗吉尼亞理工學院和弗吉尼亞州布萊克斯堡州立大學，獲得電氣工程碩士和博士學位。聯系方式：henry.zhang@analog.com。
Mike Shriver是ADI公司高級應用工程師。他在凌力爾特（現為ADI公司的一部分）有超過15年的經驗，從事電源應用。在加入凌力爾特之前，他曾就職于Artesyn Technologies和Best Power Technology。聯系方式：michael.shriver@analog.com。
Kevin Scott是ADI公司電源產品部門的產品營銷經理，負責管理升壓、升降壓和隔離轉換器、LED驅動器和線性穩壓器。他曾擔任高級戰略營銷工程師，負責制定技術培訓內容，培訓銷售工程師，并撰寫了大量關于公司眾多產品技術優勢的網站文章。他在半導體行業已有 26 年從業經驗，歷任應用、業務管理和營銷職務。
Kevin于1987年畢業于美國斯坦福大學，獲得電氣工程學士學位。聯系方式：kevin.scott@analog.com。

關鍵詞：開關模式電源電流檢測