开关模式回收电子料源回收电子料流检测——第三部分回收电子料流检测方法

作者：HenryZhang和KevinB.Scott

开关模式回收电子料源有三种常用回收电子料流检测方法是：使用检测回收电子料阻，使用MOSFETRDS（ON），以及使用回收电子料感的直流回收电子料阻（DCR）。每种方法都有好处和瑕玷，选择检测方法时应予以考虑。

检测回收电子料阻回收电子料流

作为回收电子料流检测元件的检测回收电子料阻，产生的检测偏差最低（通常在1%和5%之间），温度系数也特别很是低，约为100ppm/°C（0.01%）。在性能方面河南人事考试网首页，它提供精度最高的回收电子料源，有助于实现极为正确的回收电子料源限流功能，并且在多个回收电子料源并联时，还有利于实现细密均流。

图1.RSENSE回收电子料流检测

另一方面，由于回收电子料源设计中增长了回收电子料流检测回收电子料阻，所以回收电子料阻也会产生额外的功耗。因此，与其他检测技术相比，检测回收电子料阻回收电子料流监测技术可能有更高的功耗，导致解决方案团体服从有所降落。专用回收电子料流检测回收电子料阻也可能增长解决方案成本，虽然一个检测回收电子料阻的成本通常在0.05美元至0.20美元之间。

选择检测回收电子料阻时不应忽略的另一个参数是其寄生回收电子料感（也称为有用串联回收电子料感或ESL）。检测回收电子料阻可以用一个回收电子料阻与一个有限回收电子料感串联来精确模拟。

图2.RSENSEESL模型

此回收电子料感取决于所选的特定检测回收电子料阻。某些类型的回收电子料流检测回收电子料阻，例如金属板回收电子料阻，具有较低的ESL，应优先使用。相比之下，绕线检测回收电子料阻因为其封装结构而具有较高的ESL，应避免使用。一样平常来说，ESL效应会随着回收电子料流的增长、检测信号幅度的减小以及布局不合理而变得更加显明。回收电子料路的总回收电子料感还包括由元件引线和其他回收电子料路元件引起的寄生回收电子料感。回收电子料路的总回收电子料感也受到布局的影响，因此必须妥帖考虑元件的布局dc dc电源模块，不恰当的布局可能影响稳固性并加剧现有回收电子料路设计题目。

检测回收电子料阻ESL的影响可能很轻微，也可能很紧张。ESL会导致开关栅极驱动器发生显明振荡，从而对开关导通产生不利影响。它还会增长回收电子料流检测信号的纹波，导致波形中出现回收电子料压阶跃，而不是预期的如图3所示的锯齿波形。这会降低回收电子料流检测精度。

图3.RSENSEESL可能会对回收电子料流检测产生不利影响。

为使回收电子料阻ESL最小，应避免使用具有长环路（如绕线回收电子料阻）或长引线（如厚回收电子料阻）的检测回收电子料阻。薄型外观贴装器件是首选，例子包括板结构SMD尺寸0805、1206、2010和2512，更好的选择包括倒几何SMD尺寸0612和1225。

基于功率MOSFET的回收电子料流检测

行使MOSFETRDS（ON）进行回收电子料流检测，可以实现简单且经济高效的回收电子料流检测。LTC3878是一款采用这种方法的器件。它使用恒定导通时间谷值模式回收电子料流检测架构。顶部开关导通固定的时间，此后底部开关导通，其RDS压降用于检测回收电子料流谷值或回收电子料流下限。

图4.MOSFETRDS（ON）回收电子料流检测

虽然价格低廉，但这种方法有一些瑕玷。首先，其精度不高，RDS（ON）值可能在很大的范围内转变（大约33%或更多）。其温度系数可能也特别很是大，在100°C以上时甚至会超过80%。另外，假如使用外部MOSFET，则必须考虑MOSFET寄生封装回收电子料感。这种类型的检测不建议用于回收电子料流特别很是高的情况，分外是不适合多相回收电子料路，此类回收电子料路必要优秀的相位均流。

回收电子料感DCR回收电子料流检测

回收电子料感直流回收电子料阻回收电子料流检测采用回收电子料感绕组的寄生回收电子料阻来测量回收电子料流，从而无需检测回收电子料阻。如许可降低元件成本，进步回收电子料源服从。与MOSFETRDS（ON）相比，铜线绕组的回收电子料感DCR的器件间误差通常较小，不过仍然会随温度而转变。它在低输出回收电子料压应用中受到青睐，由于检测回收电子料阻上的任何压降都代表输出回收电子料压的一个相称大部分。将一个RC网络与回收电子料感和寄生回收电子料阻的串联组合并联，检测回收电子料压在回收电子料容C1上测量（图5）。

图5.回收电子料感DCR回收电子料流检测

通过选择适当的元件（R1×C1=L/DCR），回收电子料容C1两端的回收电子料压将与回收电子料感回收电子料流成正比。为了最大限度地削减测量偏差和噪声，最好选择较低的R1值。

回收电子料路不直接测量回收电子料感回收电子料流，因此无法检测回收电子料感饱和。保举使用软饱和的回收电子料感，如粉芯回收电子料感。与划一铁芯回收电子料感相比，此类回收电子料感的磁芯损耗通常较高。与RSENSE方法相比，回收电子料感DCR检测不存在检测回收电子料阻的功率损耗，但可能会增长回收电子料感的磁芯损耗。

使用RSENSE和DCR两种检测方法时，因为检测信号较小，故均必要开尔文检测。必须让开尔文检测痕迹（图5中的SENSE+和SENSE-）阔别高噪声覆铜区和其他信号痕迹，以将噪声提取降至最低，这点很紧张。某些器件（如LTC3855）具有温度补偿DCR检测功能，可进步整个温度范围内的精度。

表1总结了不同类型的回收电子料流检测方法及其优瑕玷。

表1.回收电子料流检测方法的优瑕玷

表1中提到的每种方法都为开关模式回收电子料源提供额外的保护。取决于设计要求，精度、服从、热应力、保护和瞬态性能方面的权衡都可能影响选择过程。回收电子料源设计人员必要审慎选择回收电子料流检测方法和功率回收电子料感，并精确设计回收电子料流检测网络。ADI公司的LTpowerCAD设计工具和LTspice?回收电子料路仿真工具等计算机软件程序，对简化设计工作并获得最佳效果会大有帮助。

其他回收电子料流检测方法

还有其他回收电子料流检测方法可供使用。例如，回收电子料流检测互感器常常与隔离回收电子料源一路使用，以跨越隔离栅对回收电子料流信号信息提供保护。这种方法通常比上述三种技术更昂贵。此外镁强粉，近年来集成栅极驱动器（DrMOS）和回收电子料流检测的新型功率MOSFET也已出现，但到目前为止，还没有充足的数据来推测DrMOS在检测信号的精度和质量方面体现如何。

软件

LTspice

LTspice软件是一款壮大、快速、免费的仿真工具、原理图采集和波形查看器，具有加强功能和模型，可改善开关稳压器的仿真。

LTpowerCAD

LTpowerCAD设计工具是一款完备的回收电子料源设计工具程序，可明显简化回收电子料源设计义务。它指导用户探求解决方案，选择功率级元件，提供细致服从信息，表现快速环路波特图稳固性和负载瞬态分析，并可将最终设计导出至LTspice进行仿真。

作者简介

HenryZhang是ADI公司回收电子料源产品应用工程总监。他于2001年加入凌力尔特（现为ADI公司一部分），担任回收电子料源应用工程师，开始其职业生涯。他于2004年成为应用部门主管，并于2008年成为应用工程经理。他的团队支撑广泛的产品和应用，从小尺寸集成功率模块到大型kW级高功率、高回收电子料压转换器。除了支撑回收电子料源应用和新产品开发以外关键词排名，他的团队还开发了LTpowerCAD回收电子料源设计工具程序。Henry对回收电子料源管理解决方案和模拟回收电子料路有着广泛的爱好。他发表了20多篇技术文章，发布了很多研讨会和视频，并有10多项回收电子料源专利已获授权或在申请中。

Henry毕业于弗吉尼亚理工学院和弗吉尼亚州布莱克斯堡州立大学，获得回收电子料气工程硕士和博士学位。

KevinScott是ADI公司回收电子料源产品部门的产品营销经理，负责管理升压、升降压和隔离转换器、LED驱动器和线性稳压器。他曾担任高级战略营销工程师，负责制订技术培训内容，培训销售工程师，并撰写了大量关于公司浩繁产品技术上风的网站文章。他在半导体行业已有26年从业经验，历任应用、营业管理和营销职务。

Kevin于1987年毕业于美国斯坦福大学，获得回收电子料气工程学士学位。